modulo: CHIMICA DEI POLIMERI argomenti del corso

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1 CORSO PON Esperto nella progettazione, caratterizzazione e lavorazione di termoplastici modulo: CHIMICA DEI POLIMERI Vincenzo Venditto argomenti del corso concetti fondamentali della Scienza dei Polimeri sintesi, struttura, proprietà e aspetti tecnologici dei polimeri relazioni proprietà-struttura nei materiali polimerici la massa molecolare lo stato fisico tecniche di analisi microscopica applicata ai polimeri microscopie ottica, elettronica, a sonda polimeri di interesse industriale (modulo polimeri industriali) 1

2 Testi di Riferimento Macromolecules, (F.A.Bovey, F-H.Winslow Ed.), Academic Press (1979) Macromolecole Scienza e Tecnologia (vol. 1e 2), Pacini Ed. (1983) F.W.Billmeyer, Textbook of Polymer Science (3 ed), Wiley & Sons Ed. (1984) D.H.Morton, Jones, Polymer Processing, Chapman and All Ed.(1989) L.H.Sperling, Introduction to Physical Polymer Science, Wiley&Sons Ed.(1992) H.Saechtling, Manuale delle Materie Plastiche, Tecniche Nuove Ed.(1992) Fondamenti di Scienza dei Polimeri, Pacini Ed. (1998) S.Bruckner et al.scienza e Tecnologia dei Materiali Polimerici, EdiSES (II ed. 2007) 2

3 Dustin Hoffman, 1967, The Graduate Mr. McGuire: I just want to say one word to you just one word: Plastics Ben: Exactly how do you mean? Mr. McGuire: There s a great future in plastics. Think about it. Will you think about it? Ben: Yes I will. Mr. McGuire: Shh! Enough said. That s a deal. 3

4 Polymeric Materials & Plastics Nomenclature cotone, lana, seta Rayon (xantato di cellulosa) poliolefine (PE, PP ) 4

5 From Feedstocks to Polymers (typical pattern of developed countries) picco di Hubbert punto di produzione massima, oltre il quale la produzione può soltanto diminuire 5

6 World Plastics Production Average Annual Growth Rate (over 55 years period) 9.9% 2002 World/Europe = 4/1 annual growth rate 15% annual growth rate 7% Source: PlasticsEurope, WG Market Research & Statistics 6

7 World Production - Plastics Growth vs Other Materials Steel annual growth rate 1.7% Alluminium annual growth rate 3.3 % Plastics annual growth rate 5% 7

8 World Plastics Production 2008 global economic crisis slow recovery rate M/ton % World Plastics Production long term trend global per capita demand + 4% 1 62 M/ton 8

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10 Domanda complessiva materie plastiche per capita consumption 1990 Italy 74 kg Belgium 151 kg 2009/2010 Belgio: 174 kg/ab India kg 8 kg + 900% Germania: 140 kg/ab Italia: 115 kg/ab % 10

11 dati 2003 PE, PP, PVC, PS, PET = 82% PS=polystyrene EPS=expanded PS PVC = poly(vinyl chloride) ABS acrylonitrile-butadiene-styrene poly(ethylene terephthalate) copolymer ASA = acrylonitrile-styrene- acrylate SAN = styrene-acrylonitrile copolymer copolymer PC=polycarbonate PA=polyamide (Nylons) PUR=polyurethane rubber 11

12 PE annual growth rate + 5% PET annual growth rate + 10% 12

13 Domanda* singole materie plastiche 2010 PE, PP, PVC, PS, PET = 74% L Unione europea è stata tradizionalmente un importante esportatore netto di plastiche e di prodotti plastici più alto per i tecnopolimeri tasso di crescita ABS + 13% poliammide + 20% per i 5 principali polimeri incremento tra 1,4 e 8% *da parte dei trasformatori 13

14 settori di impiego dei materiali plastici (anni 80) PVC infissi (15% del mercato USA) tubi per acqua PC & PMMA vetrate infrangibili PE, PS, PU isolamento termo-acustico PS, HIPS, EPS contenitori x alimenti riempitivi da imballo PET bottiglie per acqua PE, PP contenitori per liquidi film da imballaggio 14

15 settori di impiego dei materiali plastici (2010) la domanda di materie plastiche da parte dei trasformatori è cresciuta del 4.5% dal 2009 volumi di polimero per settore d applicazione altre applicazioni (27.3%): sport, salute e sicurezza, tempo libero, agricoltura, macchinari industriali, elettrodomestici, mobili 15

16 andamento industria materie plastiche (2010) tendenza al rialzo dei consumi delle materie plastiche nell E&E e nel settore dell auto crescita stabilizzata nel settore delle costruzioni, alimenti e bevande bilancia commerciale con paesi non UE l esportazione di materie plastiche ha raggiunto l apice alla fine del 2010: surplus commerciale = 15,7 miliardi di euro 16

17 andamento del mercato e dell occupazione in UE fatturato 2010 produzione fatturato 104 mld euro trasformazione fatturato 203 mld euro % % occupati occupati nell industria della plastica (incluso produttori di macchine) 1.6 milioni 17

18 La catena del valore dell'industria della plastica Fornitori di materie prime forniscono le materie prime petrolchimiche e chimiche e gli addi4vi Produ/ori della plas2ca producono i diversi 4pi di resine plas4che Preparatori di compound plas2ci preparano le formulazioni delle materie plas4che mescolando o/e fondendo polimeri e addi4vi in pas4glie pronte per essere processate Costru/ori di macchinari per la plas2ca costruiscono i macchinari usa4 nell'industria Aziende di trasformazione della plas2ca modellano le resine e i compos4 plas4ci in prodo: fini4 Distributori/uten2 di prodo< plas2ci rivenditori, ecc. che imme>ono i prodo: plas4ci sul mercato A<vità dedicate alla plas2ca giunta a fine u2lizzo Aziende che si occupano della ges4one dei rifiu4, del riciclaggio e operatori adde: al recupero dell'energia dai rifiu4 18

19 il ciclo di vita dei materiali plastici circa metà (24,7 Mln ton) delle materie plastiche trasformate finisce nel flusso dei rifiuti Nel 2010, i rifiuti di plastica sono aumentati del 2,5% rispetto al 2009 Nel complesso, rispe/o al 2009, la quan2tà riciclata è aumentata dell 8,7% la quantità inviata a recupero energetico è cresciuta del 9,3% 19 19

20 destino a fine vita dei materiali plastici Direttiva 2008/98/CE Entro il 2020 obbligo di raggiungere una percentuale globale di riciclaggio del 50% comportamenti disomogenei Tendere verso una società europea del riciclaggio con un alto livello di efficienza delle risorse Le plastiche a fine vita sono troppo preziose per essere gettate via 20

21 Life Cycle Assessment fabbisogno di energia per la produzione inoltre necessitano di basse temperature di lavorazione fanno risparmiare energia 21

22 The Eco-balance of Polyolefins entire life span (excluding recycling) packaging materials ideal material interpretation of information from independent sources on packaging materials 22

23 Weight - Energy - Volume comparison packaging materials 23

24 da2 da h"p:// Plas&csEurope è una delle maggiori associazioni commerciali europee. L associazione annovera fra i suoi membri più di 100 società, produ"rici di oltre il 90% di polimeri nei 27 Sta+ membri dell UE. 'La plas2ca è troppo preziosa per essere ge/ata' Yz8MbxA0 STORIA DELLA PLASTICA: h>p:// in h>p:// the Bri&sh Plas&cs Federa&on (BPF) is the leading trade associa+on for the UK Plas+c Industry fine 24 24