U okviru ovog kolegija studenti dobiju osnovna znanja za razumijevanje strukture i morfologije polimera, viskoelastičnih fenomena i njihove veze sa svojstvima polimera i polimernog materijala, te razumijevanje procesa prerade u formiranju mikrostrukture i odraz na svojstva polimera.
IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA
1.tjedan
Materijali. Podjela. Polimeri, polimerni materijali. Specifičnosti strukture polimera. Podjela polimernih materijala. Pregled faza tehnološkog procesa proizvodnje i prerade polimernog materijala i nastajanja molekulne i nadmolekulne strukture polimera u pojedinim fazama procesa. Važnost. Posebnost strukture polimernog materijala, morfologija. Odraz na svojstva.
2.tjedan
Pojam elementarnog stupnja i međustupnjeva strukture polimera. Mikrostruktura. Kinetičke jedinice. Mer, makromolekula, realni polimerni sustav. Morfologija polimera. Molekulna struktura, broj i vrsta mera, oblik lanca, konfiguracija, konformacija i veličina makromolekule, prosječna molekulna masa. Interakcije između makromolekula polimera.
3.tjedan
Nadmolekulna struktura. Kristaliničnost i amorfnost. Semikristaliničnost. Stupanj sređenosti. Kristaliti, lente, lamele. Kristalne strukture, sferoliti. Dvofazna struktura realnog polimernog sustava, model resastih micela.
4.tjedan
Statička i dinamička struktura polimera. Dovođenje energije, prijelaz izmjenom konformacija makromolekula u dinamičku strukturu i odraz na svojstva. Deformacijska stanja. Promjena konformacije dovođenjem topline. Fazni prijelazi, staklište, talište, tjecište. Termomehanička krivulja, posebnosti termomehaničke krivulje plastomera, duromera i elastomera. Stupanj sređenosti strukture.
5.tjedan
Deformacijska orijentacija kondenziranih polimera, anelastičnost. Elastična i viskozna komponenta. Plastičnost, viskoznost i elastičnost. Viskoelastičnost. Promjena konformacije. Statička mehanička svojstva. Krivulja naprezanje istezanje. Područja na krivulji. Linearni odnos, nelinearni odnos, hladno tečenje. Točka popuštanja, točka prekida. Čvrstoća, prekidno istezanje, modul elastičnosti i žilavost.
6.tjedan
Promjena konformacije plastomera, duromera i elastomera uz djelovanje sile. Tijek krivulja naprezanje istezanje za pojedinu grupu polimera, vrste materijala unutra grupe plastomera, duromera i elastomera obzirom na izgled krivulje naprezanje/istezanje, Temperaturna ovisnost mehaničkih svojstava. Promjena konformacije uz silu i temperaturu.
7.tjedan
Vremenska ovisnost deformacije pri konstantnom naprezanju. Vremenska ovisnost naprezanja pri konstantnoj deformaciji. Promjene konformacija, dijagram deformacija vrijeme. Elastična, viskoelastična i plastična deformacija. Ukupna deformacija. Puzanje i oporavak. Modul puzanja, relaksacija. Vrijeme relaksacije.
8.tjedan
Reologija polimernih kapljevina. Jednostavno smicanje. Tečenje Newton-ovskih kapljevina. Tečenje neNewtonovskih kapljevina. Reogrami smično naprezanje/brzina smicanja i smična viskoznost/brzina smicanja. Vrste tečenja. Ostwald de Waaleov model. Indeks tečenja. Reološki modeli za viskoelastični sustav polimera. Maxwellov i Kelvinov model. Tiksotropnost.
9.tjedan
Reologija krutina polimera. Deformacije polimera. Anelastičnost. Dinamičko mehanička svojstva, ciklička opterećenja. Elastična i viskozna komponenta. Viskoelastičan materijal. Fazni kut gubitka. Relaksacijska vremena kinetičkih jedinica u funkciji frekvencije i temperature. Dinamičko mehanički spektar, DMA. Primarne viskoelastične funkcije, modul pohrane, modul gubitka i tangens kuta gubitka. Linearni, razgranati i umreženi polimerni sustavi. Amorfni i kristalasti polimeri.
10.tjedan
Specifičnosti plastomera, duromera i elastomera. Utjecaj molekulne i nadmolekulne strukture na oblik krivulje i vrijednosti modula pohrane i modula gubitka u DMA spektru. Sekundarne viskoelastične funkcije. Puzanje, oporavak i modul puzanja u funkciji temperature i vremena. Izmjena slobodnog volumena. Temperaturni pomak. Temeljna krivulja. Procjena trajnosti. Dollitleov model, Williams Landel Ferry, WLF, jednadžba i Arrheniusova jednadžba.
11.tjedan
Toplinska svojstva. Optička, električna i magnetska svojstva. Stabilnost polimernog materijala. Starenje, razgradnja, fizikalno starenje. Kemijski i fizikalni procesi pri starenju. Svjetlosna, termička, oksidativna, mehanička, kemijska i biološka razgradnja. Izmjena strukture i utjecaj na svojstva. Ekološki aspekti razgradnje. Stabilizatori i antioksidansi.
12.tjedan
Fizikalno starenje uz jednokratno i višekratno naprezanje. Promjena konformacije i utjecaj na svojstva. Fizikalno starenje uz djelovanje temperature. Prestrukturiranje. Utjecaj na svojstva. Gorivost polimera. Pirolitička razgradnja. Samozapaljenje. Otpornost na gorenje. Klasifikacije obzirom na otpornost na gorenje. Gorivi, samogasivi i negorivi polimeri. Usporivači gorenja. Sinergističko djelovanje usporivača gorenja.
13.tjedan
Višefazni polimerni sustavi. Polimerne mješavine. Blok kopolimeri. Cijepljeni kopolimeri. Semi interpenetrirajuće mreže. Interpenetrirajuće mreže. Umreženi polimeri. Temperaturni prijelazi. Mehanička svojstva. Sastav, udjeli i morfološka struktura pojedinih faza u višefaznim polimernim sustavima i utjecaj na strukturu i svojstva. Modificiranje i stabilnost višefaznih polimernih sustava. Morfološka struktura. Kontinuirana i diskontinuirana faza, inverzija faza i utjecaj na svojstva.
14.tjedan
Aditivi. Punila, organska i anorganska vlaknastog i nevlaknastog porijekla. Ojačana plastika vlaknastim punilima. Plastifikatori. Mehanizam djelovanja u vinilnim polimerima. Pjeneći agensi. Celularna plastika. Utjecaj aditiva na strukturu i svojstva polimera. Aditivi reaktivnog i aditivnog tipa. Prednosti i nedostaci. Polimerni modifikatori.
15.tjedan
Mogućnost programiranja određene strukture i svojstava aditivima. Struktura i kemijska konstitucija; polimerizati, polikondenzati i poliadukti. Dizajniranje višefaznih polimernih sustava.
RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA
Razumijevanje veze struktura/svojstvo za polimerne materijale i modifikacije strukture i svojstva. Važnost za proizvodnju, preradu i primjenu.
OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA
Pohađanje predavanja, izrada seminara, rješavanje samostalnih seminarskih zadataka, izrada referata uz vježbe.
UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA
Odslušana predavanja i seminari. Završene vježbe.
Predani i priznati referati seminarskih zadataka.
Priznate vježbe i predani i priznati referati uz vježbu.
NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE
Predavanja, usmeni seminari, laboratorijske vježbe.
NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA
Kolokvij. Pismeni ispit, ukoliko student ne zadovolji na kolokvijima. Ocjena referata seminarskih zadataka. Pri ocjenjivanju će se uzimati u obzir cjelokupni rad studenta.
NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA
Studentska anketa.
METODIČKI PREDUVJETI
Organska kemija, fizikalna kemija
ISHODI UČENJA KOLEGIJA
1. studenti će razumijeti molekulsku i nadmolekulsku strukturu polimera, statičku i dinamičku strukturu i morfologiju polimera
2. studenti će steći sposobnosti razumijevanja dinamičke strukture i veze sa svojstvima
3. studenti će znati razlikovati dinamičku strukturu i svojstva plastomera, P, duromera, D, i elastomera, E, uz dovođenje topline
4. studenti će razlikovati dinamičku strukturu i svojstva P, D, E uz statička i oscilirajuća naprezanja
5. studenti će razumjeti stabilnost polimernih materijala, fizikalno starenje i uz degradaciju te gorenje
6. studenti će moći definirati strukturu i svojstva u višefaznim polimernim sustavima
ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA
1. studenti će razlikovati molekulsku i nadmolekulsku strukturu polimera
2. studenti će naučiti upravljati strukturom i svojstvima polimernih materijala te izmjenom dovođenjem energije
3. i 4. studenti će razlikovati posebnosti ponašanja skupina polimera kao viskoelastičnih materijala u odnosu na elastične krutine i viskozne kapljevine
5. studenti će naučiti analizirati trajnost polimernih materijala u proizvodnji i primjeni
6. studenti će naučiti kreirati strukturu i svojstva novih polimernih materijala
NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA
Nastavna jedinica
1. Statička struktura
Ishodi učenja
-studenti će razumijeti molekulsku i nadmolekulsku strukturu polimera, statičku i dinamičku strukturu i morfologiju polimera
Kriteriji vrednovanja
- identificirati statičku i dinamičku strukturu polimera i kopolimera iz dobivenog zadatka
- vježba i referat
Nastavna jedinica
2. Dinamička struktura
Ishodi učenja
-studenti će steći znanja o dinamičkoj strukturi i vezi sa svojstvima
Nastavna jedinica
3. Deformacijska stanja plastomera, duromera i elastomera
Ishodi učenja
-studenti će znati razlikovati dinamičku strukturu i svojstva plastomera, P, duromera, D, i elastomera, E, uz dovođenje topline
Kriteriji vrednovanja
- studenti će analizirati i interpretirati rezultate vježbi DSC, MDSC, TMA
- vježba i referat
Nastavna jedinica
4. Viskoelastičnost, deformacija kapljevina i krutina
Ishodi učenja
- studenti će naučiti razlikovati dinamičku strukturu i svojstva P, D, E uz statička i oscilirajuća naprezanja
Kriteriji vrednovanja
- studenti će analizirati i interpretirati rezultate: DMA analize i reoloških mjerenja rotacijskim viskozimetrom
- vježbe i referati
Nastavna jedinica
5. Stabilnost, fizikalni procesi starenja i degradacija
Ishodi učenja
-studenti će razumjeti stabilnosti polimernih materijala, starenja fizikalnog i uz degradaciju te gorenje
Kriteriji vrednovanja
- studenti će određivati promjene u strukturi i svojstvima nakon fotooksidativne razgradnje termooksidativne razgradnje i odrediti kinetiku razgradnje
- vježbe i referati
Nastavna jedinica
6. Višefazni sustavi
Ishodi učenja
- studenti će definirati strukturu i svojstva u višefaznim polimernim sustavima
Kriteriji vrednovanja
- studenti će odrediti morfološku strukturu i svojstva višefaznih polimernih sustava DSC, DMA, TG, SEM i TEM tehnikama
- vježba i referat
|
- , 1.A.E. Woodwared, Understanding Polymer Morphology, Hanser, Munich, 1995.
2. D. W. Clegg, A. A. Collyer, Structure and Properties of Polymeric Materials, The Institute of Materials, London, 1990.
3. C. Hall, Polymer Materials, J. Wiley & Sons, New York, 1990., , , .
- , 1.D.W. Van Krevelen, Properties of Polymers , Third Rev. Ed. Elsevier, Amsterdam, 1990.
2. V. Eisele, Introduction to Polymer Physics, Spring Verlag, N. Y., 1990.
3. H. L. Williams, Polymer Engineering, Elsevier Sci. Publ. Comp., N. Y., 1985., , , .
|
Pristupačnost
