C6815 Struktura a vlastnosti polymerů

Přírodovědecká fakulta
jaro 2007
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
prof. Ing. Vladimír Šindelář, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Milan Potáček, CSc.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Milan Potáček, CSc.
Rozvrh
St 17:00–18:50 02004
Předpoklady
C4120 Makromolekulární chemie
Základy organické, fyzikální a makromolekulární chemie.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 11 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Přednáška seznamuje s možnými strukturami polymerů a metodami jejich určení a odrazem struktury ve fyzikálních a užitných vlastnostech a jejich stanovení.
Osnova
  • 1. Úvod do studia předmětu; Struktura a vlastnostnosti polymerů. Vznik polymerů, zvláštnosti jejich struktury, strukturní proměnné. Molekulární a mezimolekulární vazby. Vlastnosti polymerů. Formy vztahů mezi vlastnostmi a strukturou. Nomenklatura polymerů. 2. Molekulová hmotnost. Metody stanovení molekulové hmotnosti: viskozimetrie, sedimentační rovnováha, gelová permeační chromatografie, rozptyl světla, osmometrie, chemické metody. Vliv molekulových hmotností na vlastnosti polymerů. 3. Polydisperzita makromolekulárních soustav. Diferenciální a integrální distribuční křivky. Teoretický tvar distribučních křivek. Metody stanovení distribučních křivek. Průměry molekulové hmotnosti a metody stanovení. Distribuce a vlastnosti polymerů. 4. Konstituce polymerů. Konstituční a stavební jednotka. Spojování stavebních jednotek Polymery lineární, rozvětvené, zesítěné. Kopolymery alternující, statistické, blokové, roubované. Konfigurace polymerů. Konfigurační symetrie - ataktické a stereoregulární struktury. Metody stanovení konstituce a konfigurace polymerů. 5. Konfigurace a konformace polymerního řetězce. Primární vazby, valenční úhly. Trans a gauche konformace rotačních izomerů. Statistické klubko. Distribuce vzdálenosti konců volně skloubeného řetězce. Způsoby stanovení rozměrů klubka. Vliv struktury na rozměry statistického klubka. 6. Roztoky polymerů. Ideální roztok. Odchylky polymerních roztoků od ideálního chování. Floryho-Hugginsova rovnice. Aplikace Flory Hugginsovy rovnice při chování roztoků polymerů. Meze platnosti a novější přístupy. 7. Fyzikální stavy polymerů. Plastický, kaučukový, krystalický, sklovitý stav. Fázové přechody; teplota tání, skelného přechodu a tečení. Vliv strukturních faktorů na teplotu Tg a Tm. Účinek změkčovadel. Metody stanovení Tg a Tm. Viskoelastický stav polymerů. Vlastnosti a chování polymerů ve viskoelastickém a ve sklovitém stavu. 8. Polymery v krystalické fázi. Krystalická fáze, krystalové mřížky a uspořádanost. Podmínky vzniku krystalické fáze, Vlivy struktury. Krystalisace z taveniny, z roztoku. Popis kinetiky krystalisace. Metody studia krystalické fáze. Nadmolekulární struktura a morfologie polymerů. Krystalinita. Vztah mezi stupněm krystalinity, strukturou, a vlastnostmi polymeru. Metody studia nadmolekulární struktury. 9. Polymerní sítě. Způsoby výstavby sítí. Nahodilé síťování lineárních polymerů. Bod gelace, změny molekulové hmotnosti před bodem gelace. Závislost obsahu solu na stupni zesítění. Gely. Popis struktury sítí. Metody analysy sítí. Elasticita sítí. 10. Přehled nejčastěji užívaných syntetických polymerních materiálů. Rozdělení, struktura, vlastnosti. Oblasti aplikace synthetických polymerních materiálů. Zajištění potřeb aplikace výběrem či úpravou struktury. 11. Struktura a vlastnosti přírodních polymerů. Přehled struktury a vlastností základních představitelů biopolymerů: polypreny, polysacharidy, proteiny, polynukleotidy. Zvláštnosti struktury přírodních polymerů. 12. Změny struktury při stárnutí a zpracování polymerů. Termická, termooxidační, fotooxidační, jiné destrukce makromolekul. Změny chemické struktury: depolymerace, degradace, síťování. Vliv na fyzikálně mechanické vlastností. Praktické důsledky. Problémy likvidace plastů. 13. Kombinační přístup při hodnocení struktury a vlastností plastů. Příklady z praktické činnosti výzkumných pracovišť. 14. Souhrn předmětu a doplňky o to co se nevešlo do schematu. Závěrečná diskuse.
Literatura
  • B. Meissner, V. Zilvar, Fyzika polymerů, SNTL/Alfa 1987
  • S. F. Sun, Physical Chemistry of Macromolecules, John Wiley&Sons, Inc. 1994
  • J. Pouchly, Fyzikalni chemie makromolekularnich a koloidnich soustav, VSCHT Praha, 1998
  • L. Mleziva, J Kalal, Zaklady makromolekularni chemie. SNTL/Alfa, 1986
  • H.-G. Elias, An Introduction to Polymer Science, Weinheim 1997
  • P. Munk, Introduction to Macromolecular Science, John Wiley&Sons, 1989
Metody hodnocení
Přednáška s praktickými ukázkami.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2002, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012 - akreditace.