Detail předmětu

Struktura a vlastnosti polymerních materiálů

FCH-MC_SVPMAk. rok: 2023/2024

Úvod do studia fyziky polymerů, faktory ovlivňující chování makromolekulárních soustav, inter- a intramolekulární síly, komerčně významné polymery a jejich aplikace, nejdůležitější strukturní parametry určující výsledné vlastnosti tuhých polymerů, klasifikace polymerů, průmyslové polymery. Skelný stav, teorie skelného přechodu, termodynamika a statistika makromolekul v okolí skelného přechodu, faktory určující teplotu skelného přechodu, efekty bočních skupin, typ řetězce, vnější podmínky. Viskoelasticita a její projevy, princip časově-teplotní superpozice, komplexní modul pružnosti, kríp, relaxace napětí, fenomenologické modely, molekulární modely, kaučukový stav, teorie kaučukové elasticity, relaxační a retardační spektra, fyzikální stárnutí. Semikrystalické polymery, charakter krystalické fáze v polymerech, kinetika krystalizace. Povrchy polymerů a polymery v mezifázích, rozpustnost a difúze plynů v polymerech. Úvod do polymerních směsí a slitin.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Vstupní znalosti

znalosti z fenomenologické a statistické termodynamiky, znalosti diferenciálního a integrálního počtu, znalosti základních syntéz makromolekulární chemie, znalosti konformační statistiky a vlivu molekulární struktury na konformační pohyb, základní znalosti fázových diagramů

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

ústní zkouška 30 minut, 2 písemné testy v semestru, semestrální projekt
není

Učební cíle

Cílem předmětu fyzika polymerů je poskytnout studentům magisterského SP základní znalosti o vlivu molekulární a nadmolekulární struktury na fyzikální vlastnosti pevných polymerů a polymerních směsí se zvláštním důrazem na skelný přechod, viskoelastické chování, kaučukovou elasticitu, viskozitu, krystalizaci, povrchy polymerů, jejich míšení a interakce makromolekul s pevnými povrchy. Nově jsou do přednášky zahrnuty i základy elektrických vlastností polymerů.

studenti získají znalosti moderních principů popisu skelného stavu, kaučukového stavu a krystalického stavu tuhých polymerů, kinetiky krystalizace, nadmolekulární struktury, základy viskoelasticity tuhých polymerních těles, chování sítí, morfologie a vlastnosti směsí polymerů.

Základní literatura

Kolektiv autorů: Základy fyziky polymerů I. Edice MACRO M-16, Ústav makromolekulární chemie AV ČR, Praha 1987. (CS)
Lukáš D., et al, Fyzika Polymerů, skripta TUL, 3. vydání, 2018 (CS)
Sperling L. H.: Introduction to physical polymer science. John Wiley and Sons, Inc., New York 2001. (CS)

Doporučená literatura

Lin Y-H, Polymer Viscoelasticity, World Scientific 2003 (CS)
Painter P.C., Coleman M.M., Essentials of Polymer Science and Engineering, Destech Publications Inc., 2009 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NKCP_CHTM magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program NPCP_CHTM magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program NPCP_CHTMS magisterský navazující

    specializace --- , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace --- , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Úvod do studia fyziky polymerů, rozdělení polymerů, strukturní úrovně,
2. Skelný stav, fenomenologie, nerovnovážné fázové přechody, volný objem, TD modely, kinetické modely
3. Viskoelasticita, základy časově závislého chování, princip superpozice čas-teplota, Maxwellův a Voigtův model
4. Kaučukový stav, fenomenologie, termodynamika kaučukové elasticity
5. Statistický model kaučukové elasticity, ideální a reálná síť
6. Gely, typy vazeb, reakce na deformaci, vliv rozpouštědla
7. Viskozita polymerů, vliv teploty, rychlosti deformace a aditiv
8. Semikrystalické polymery, typy krystalů, podmínky krystalizace, TD nukleace
9. Vliv teploty na rychlost krystalizace, integrální a diferenciální popis, vliv molekulové hmotnosti
10. Difuze polymerů, reptační teorie, škálovací model
11. elektrické vlastnosti polymerů, vodivé polymery
12. Fyzikální stárnutí skelných polymerů
13. Struktura, vlastnosti a využití přírodních polymerů

Konzultace v kombinovaném studiu

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor