Prof. Giuseppe Cappelletti Dipartimento di Chimica

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Ilaria Bellini
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1 Dipartimento di Chimica Auditorium Mapei

CHIMICA DELLE FORMULAZIONI Formulation: this term suggests something of a black art rather than an exact

copyright0 WILEY-VCH, Verlag GmbH, 2001 An undergraduate degree in chemistry is a good way to prepare yourself

There are a few formal formulation degree programs, but the majority of formulation scientists learn by starting

2 CHIMICA DELLE FORMULAZIONI Formulation: this term suggests something of a black art rather than an exact scientific discipline Formulation Technology: Emulsions, Suspensions, Solid Forms Hans Mollet, Arnold Grubenmann copyright0 WILEY-VCH, Verlag GmbH, 2001 An undergraduate degree in chemistry is a good way to prepare yourself for a career in this field. There are a few formal formulation degree programs, but the majority of formulation scientists learn by starting out as a laboratory chemist, and learning formulation science from an expert ACS, American Chemical Society Attualmente la formazione specialistica nel campo formulativo avviene all interno delle aziende 2

3 FORMULAZIONI NEL MONDO POLYMERS AND COATINGS SCIENCE CALIFORNIA POLYTECHNIC STATE UNIVERSITY LAUREA MAGISTRALE INTRODUCTION TO PAINT FORMULATION MISSOURI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY CORSO INTENSIVO BREVE FORMULATION SCIENCE MONASH UNIVERSITY - PARKVILLE UNDERGRADUATE SPECIALIZATION 3

4 FORMULAZIONI IN EUROPA FORMULATION SCIENCE UNIVERSITY OF GREENWICH LAUREA MAGISTRALE PHARMACEUTICAL FORMULATION AND ENTREPRENEURSHIP UNIVERSITY COLLEGE LONDON LAUREA MAGISTRALE FORMULATION SCIENCE WREXHAM GLYNDWR UNIVERSITY LAUREA MAGISTRALE FORMULATION CHEMISTRY ENGINEERING ITECH EUROPEAN SCHOOL OF FORMULATION CHEMISTRY MASTER IN INGEGNERIA CHIMICA 4

5 LE FORMULAZIONI NEL PANORAMA ITALIANO Tuttavia, data la crescente importanza della chimica delle formulazioni in ITALIA (50% produzione chimica), è necessaria la formazione di laureati altamente qualificati in questa disciplina. La ricerca e lo sviluppo nelle formulazioni richiede competenze non sempre disponibili nell offerta di formazione universitaria, anche a causa di un orientamento accademico verso le tecnologie chimiche di sintesi. 5

6 LE FORMULAZIONI NEL PANORAMA ITALIANO INDIRIZZI DI LAUREA IN FARMACIA: I PRIMI A PARLARE DI FORMULAZIONI FORMULAZIONE E LEGISLAZIONE DEI PRODOTTI COSMETICI LAUREA A CICLO UNICO FORMULAZIONE E PRODUZIONE PRODOTTI COSMETOLOGICI LAUREA A CICLO UNICO FORMULAZIONE E LEGISLAZIONE DEI PRODOTTI COSMETICI LAUREA A CICLO UNICO FORMULAZIONI FITOCOSMETICHE LAUREA A CICLO UNICO CONTROLLO DI QUALITÀ, FORMULAZIONI GALENICHE E LEGISLAZIONE COMUNITARIA DI PIANTE MEDICINALI E LORO DERIVATI CORSO DI PERFEZIONAMENTO 6

7 FORMULAZIONI IN ITALIA FORMULAZIONI VERNICIANTI MODULO DI APPLICAZIONI INDUSTRIALI DEI POLIMERI TRIENNALE IN CHIMICA INDUSTRIALE CHIMICA E TECNOLOGIA DELLE FORMULAZIONI TRIENNALE IN CHIMICA SCIENZA DELLE FORMULAZIONI TRIENNALE IN INGEGNERIA CHIMICA CHIMICA E TECNOLOGIA DEI POLIMERI E DELLE FORMULAZIONI TRIENNALE IN CHIMICA INDUSTRIALE SCIENZA E TECNOLOGIA DELLE FORMULAZIONI INDUSTRIALI MAGISTRALE IN CHIMICA INDUSTRIALE CHIMICA E TECNOLOGIA DEI PROCESSI INDUSTRIALI E DELLE FORMULAZIONI MAGISTRALE IN CHIMICA INDUSTRIALE CHIMICA FISICA DELLE FORMULAZIONI MAGISTRALE IN SCIENZE CHIMICHE PHYSICAL CHEMISTRY OF FORMULATIONS MAGISTRALE IN INDUSTRIAL CHEMISTRY CHIMICA DELLE FORMULAZIONI MAGISTRALE IN SCIENZE E TECNOLOGIE CHIMICHE CURRICULUM DIDATTICO: FORMULAZIONI INDUSTRIALI MAGISTRALE IN SCIENZE E TECNOLOGIE DELLA CHIMICA INDUSTRIALE 7

8 FORMULAZIONI: INTERDISCLIPLINARIETÀ CHIMICA ORGANICA: Tipologie di componenti organici nelle principali formulazioni CHIMICA INORGANICA: Tipologie di componenti inorganici nelle principali formulazioni CHIMICA MACROMOLECOLARE: Tipologie di classi macromolecolari nelle principali formulazioni CHIMICA FISICA: Chimica fisica applicata, cinetica e termodinamica della stabilità, Chimica fisica delle interfasi e Tecnologia di Dispersioni & Emulsioni Reologia applicata e Proprietà Tecnologie della miscelazione Principi della Formulazione e del processo di formulazione Selezione di componenti e formulati 8

9 FORMULAZIONI: CONTENUTI IN DETTAGLIO COLLOIDI REOLOGIA TENSIOATTIVI APPLICAZIONI REATTORISTICA 9

FORMULAZIONI: CONTENUTI IN DETTAGLIO COLLOIDI, SISTEMI DISPERSI E INTERFASI o Colloidi

sistema disperso e tensione superficiale/energia libera interfasale.

(DISPERSIONI)); o Proprietà di trasporto: diffusione, sedimentazione, equilibri di membrana

sulle proprietà della materia a livello di nanoscala (proprietà ottiche, magnetiche, meccaniche e

10 FORMULAZIONI: CONTENUTI IN DETTAGLIO COLLOIDI, SISTEMI DISPERSI E INTERFASI o Colloidi liofobi/liofili e superfici: caratteristiche molecolari, strutturali ed elettroniche; o Interfase, sistema disperso e tensione superficiale/energia libera interfasale. Tipologie di sistemi dispersi (liquido-gas (SCHIUME), liquidoliquido (EMULSIONI) e liquido-solido (DISPERSIONI)); o Proprietà di trasporto: diffusione, sedimentazione, equilibri di membrana (pressione osmotica, effetto Donnan, dialisi); o Effetti di confinamento quantico e loro ricaduta sulle proprietà della materia a livello di nanoscala (proprietà ottiche, magnetiche, meccaniche e reattività); o Stabilità termodinamica e cinetica: dal diluito a miscele complesse concentrate. Valutazione della stabilità a lungo termine dei prodotti 10

FORMULAZIONI: CONTENUTI IN DETTAGLIO CHIMICA DEI TENSIOATTIVI o Definizione, concetti di adsorbimento chimico e fisico; o Ruolo dei tensioattivi nelle formulazioni (detergenti, bagnanti,

Caratteristiche chimico-fisiche dei tensioattivi (temperature, viscosità, tenore di schiuma, HLB); o Proprietà generali, concentrazione micellare critica, termodinamica e cinetica di

11 FORMULAZIONI: CONTENUTI IN DETTAGLIO CHIMICA DEI TENSIOATTIVI o Definizione, concetti di adsorbimento chimico e fisico; o Ruolo dei tensioattivi nelle formulazioni (detergenti, bagnanti, disperdenti, flocculanti, emulsionanti, additivi reologici, stabilizzanti, anticorrosivi, solubilizzanti, ecc.); o Classificazione dei tensioattivi e differenti tipologie. Caratteristiche chimico-fisiche dei tensioattivi (temperature, viscosità, tenore di schiuma, HLB); o Proprietà generali, concentrazione micellare critica, termodinamica e cinetica di micellizzazione. Micelle dirette e inverse, cristalli liquidi liotropici e liposomi: struttura, proprietà ed applicazioni. Capacità di interpretazione scheda tecnica di tensioattivi commerciali. Utilizzo e limitazioni. 11

FORMULAZIONI: CONTENUTI IN DETTAGLIO CONCETTI BASE

sistemi dispersi/colloidali; o Fluidi newtoniani e

dispersioni diluite a fluidi concentrati (caso

pressione, volume di fase, sforzo di taglio,

12 FORMULAZIONI: CONTENUTI IN DETTAGLIO CONCETTI BASE DI REOLOGIA o Proprietà reologiche e di flusso dei sistemi dispersi/colloidali; o Fluidi newtoniani e non newtoniani (plastici, pseudo-plastici, dilatanti). Dalla teoria di Einstein sulla viscosità delle dispersioni diluite a fluidi concentrati (caso reale); o Viscosità in funzione di temperatura, pressione, volume di fase, sforzo di taglio, velocità di deformazione, tempo di applicazione (fluidi tissotropici e reopettici); o Reometri e viscosimetri 12

FORMULAZIONI: CONTENUTI IN DETTAGLIO REATTORISTICA

e polverizzazione (dissolvers, mills, three-roll

miscelazione e reattoristica industriale:

13 FORMULAZIONI: CONTENUTI IN DETTAGLIO REATTORISTICA E SCALE-UP o Fenomeni di granulazione, dispersione e polverizzazione (dissolvers, mills, three-roll machine e dispersion kneader); o Metodi di miscelazione e reattoristica industriale: omogeneizzatori, a pressione, a ultrasuoni, rotor-stator (silverson), ecc.; o Da scala di laboratorio a scala industriale anche tramite analisi statistiche chemiometriche. 13

14 FORMULAZIONI: CONTENUTI IN DETTAGLIO APPLICAZIONI INDUSTRIALI: Vernici e Inchiostri Detergenza e Cosmetica Farmaceutica Agrofarmaci (fitofarmaci, fertilizzanti) ed Alimentare Tessile, Tintoria e Pelli Metallurgia (lubrificanti) Elettronica e Optoelettronica "casi di studio" (anche attività di laboratorio) che permettono allo studente maggiore contatto con la pratica industriale 14

15 CONCLUSIONI 15

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