Поверхностные явления в полимерных материалах

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный технический университет

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ

Рабочая программа,

методические указания и контрольные задания

для студентов специальности 240502

заочной формы обучения

Одобрено Редакционно-издательским советом Саратовского государственного технического университета

Саратов 2009

ВВЕДЕНИЕ

Курс «Поверхностные явления в полимерных материалах» входит в цикл общих математических и естественнонаучных дисциплин в соответствии с ГОС-2000 и рабочим учебным планом специальности «Технология переработки пластических масс и эластомеров». Его целью является овладение студентами общими закономерностями развития науки о поверхностных явлениях в полимерных материалах, приобретение знаний о термодинамике поверхностных явлений, адсорбции, адгезии, смачивании и капиллярных явлениях.

Основное внимание в рассматриваемом курсе уделяется изучению особенностей адсорбции полимеров на различных дисперсных и волокнистых сорбентах, теоретических основ адгезии полимеров к различным субстратам с учетом различных технологических факторов, овладению методами теоретического выбора оптимального состава для создания прочного адгезионного соединения.

Основной формой изучения курса является самостоятельная работа с рекомендуемой литературой. Кроме того, студенты слушают обзорные лекции, выполняют практические задания и контрольную работу.

Содержание и объем курса определяется ГОС и рабочей программой. Распределение часов указано в таблице.

№ п/п	Разделы курса	Количество лекционных часов	Количество часов практических занятий
1.	Адсорбция полимеров на твердых поверхностях	2	2
2.	Теоретические основы адгезии полимеров	4	2
	ВСЕГО:	6	4

Выходной контроль – зачет.

Сроки выполнения контрольной работы определяются графиком учебного процесса.

ЛИТЕРАТУРА

1.  Агеева явления и дисперсные системы в производстве текстильных материалов и химических волокон / , . - М.: МГТУ им. , 2004 г. -354 с.

2.  Липатов полимеров / . – Киев: Наукова думка, 1972.–196 с.

3.  Липатов химия наполненных полимеров / . - М.: Химия, 1977. – 256.

4.  Липатов -химические основы наполненных полимеров / . - М.: Химия, 1991. – 148.

5.  Роль адсорбционных процессов в формировании структуры и свойств ПКМ / , , : Учебное пособие. – Саратов, СГТУ, 2003 г. – 31 с.

6.  Адсорбция из растворов на поверхностях твердых тел / под ред. Г. Парфита, К. Рочестера. – М.: Мир, 1986. – 488 с.

7.  Берлин адгезии полимеров / .. – М.: Химия, 1969. – 320 с.

8.  Пугачевич явления в полимерах / ПП. Пугачевич.. – М.: Химия, 1982. – 200 с.

9.  Бычкова в композиционных материалах / , , : МУ.- Саратов, СГТУ, 2005 г. – 20 с.

10.  Левкина в полимерных композиционных материалах / , : МУ.- Саратов, СГТУ, 2005 г. – 20 с.

11.  Геллер руководство по физикохимии волокнообразующих полимеров / , , . – М.: Химия, 1996. – 432 с.

12.  Практикум по полимерному материаловедению / Под ред. .- М.: Химия, 198с.

13.  Периодические издания: «Высокомолекулярные соединения», «Журнал прикладной химии», «Пластические массы», «Химические волокна», «Успехи химии», «Журнал физической химии».

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Тема 1. Адсорбция полимеров на твердых поверхностях

Основные закономерности адсорбции полимеров. Структура адсорбционного слоя и конформации адсорбированных цепей. Особенности адсорбции из концентрированных растворов. Адсорбционное взаимодействие на границе раздела фаз и свойства граничных слоев. Качественные закономерности адсорбции. Параметры, характеризующие адсорбцию полимеров. Методы определения адсорбции и десорбции полимеров.

Литература: [1-6].

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении данной темы следует обратить внимание на отличия адсорбции полимеров от адсорбции низкомолекулярных соединений. Рассмотреть факторы, влияющие на скорость установления адсорбционного равновесия и адсорбцию полимеров. Изучить адсорбцию полимеров из концентрированных растворов и сравнить ее с адсорбцией из сильно разбавленных растворов. Рассмотреть конкретные примера адсорбции различных полимеров на твердых адсорбентах. Формирование поверхности из растворов и расплавов

Вопросы для самопроверки

1.  Роль адсорбции в формировании полимерного композиционного материала.

2.  Факторы, влияющие на скорость установления адсорбционного взаимодействия.

3.  Влияние пористости сорбентов на скорость адсорбцию полимеров.

4.  Сравните адсорбцию полимеров с адсорбцией низкомолекулярных веществ.

5.  Влияние термодинамического качества растворителя на форму макромолекулы полимера и величину адсорбции.

6.  Особенности адсорбции из концентрированных полимеров.

7.  Особенности адсорбции смесей полимеров.

8.  Метода определения адсорбции, толщины адсорбционного слоя.

Тема 2. Теоретические основы адгезии полимеров

Поверхностные явления и адгезия, понятие о поверхностном натяжении и смачивании, термодинамические законы адгезии, особенности формирования адгезионного контакта, напряжения в адгезиве и их релаксация. Теории адгезии. Адгезия полимеров к различным субсратам: минеральным и органическим.

Направления повышения адгезионной прочности в полимерных композиционных материалах.

Литература: [3,4,7-10].

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении темы обратить внимание на факторы, влияющие на адгезию, особенности адгезии полимеров к различным поверхностям: пластмассам, каучукам, резинам, волокнам, металлам, дереву, коже, бумаге и различным минеральным и органическим наполнителям.

Вопросы для самопроверки

1.  Сформулируйте требования к адгезиву и субстрату для получения прочного адгезионного соединения.

2.  Какие силы могут возникнуть между адгезивом и субстратом и кака они влияют на прочность получаемого материала?

3.  Объясните влияние температуры, времени испытания, толщины адгезива и наличие остаточных напряжений на адгезионную прочность.

4.  Обоснуйте, почему наибольшее распространение получила адсорбционная теория адгезии.

5.  В чем заключается сущность электрической. Роль электрических сил в адгезионных явлениях.

6.  Роль диффузионных явлений в системе адгезив – субстрат.

7.  Почему в случае гетерогенной поверхности сложно судить о полноте ее смачивания?

8.  Методы определения поверхностного натяжения твердой поверхности.

9.  Приборы для измерения адгезии.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1.  Определение растворимости полимеров различными методами

2.  Определение адгезионной прочности материалов

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

В соответствии с рабочим учебным планом специальности «Технология переработки пластических масс и эластомеров» по дисциплине «Поверхностные явления в полимерных материалах» студенты в 8 семестре выполняют одну контрольную работу, которая включает 3 теоретических вопроса.

Номер варианта выбирается по последней цифре номера зачетной книжки студента.

На титульном листе должно быть указано название дисциплины, фамилия и инициалы студента, номер зачетной книжки, шифр специальности, домашний (почтовый) адрес, дата выполнения работы и подпись студента.

Контрольное задание следует выполнять черными или фиолетовыми чернилами в тетради, аккуратно и разборчиво с приведением в конце работы списка использованной литературы, оформленного в соответствии с ГОСТ 7.1-2003.

При выполнении контрольной работы необходимо найти нужные разделы в методических указаниях, изучить литературу, проконтролировать себя по вопросам для самопроверки, а затем сформулировать конкретные исчерпывающие и технически грамотные ответы на поставленные вопросы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Вариант 1

1.  Роль поверхностных явлений в технологии создания полимерных материалов.

2.  Влияние границы раздела на реакции синтеза и структуру трехмерных полимеров.

3.  Электрические явления в системе адгезив-субстрат.

Вариант 2

1.  Взаимосвязь поверхностных явлений с эксплуатационными характеристиками полимерных материалов.

2.  Смачивание наполнителей. Влияние смачивания на процессы формирования полимерных материалов.

Диффузионные явления в системе адгезив-субстрат.

Вариант 3

1.  Основные закономерности адсорбции полимеров.

2.  Взаимосвязь процессов смачивания и адсорбции с адгезией полимеров.

3.  Методы измерения адгезии. Методы неравномерного отрыва..

Вариант 4

1.  Структура адсорбционного слоя и конформации адсорбированных цепей.

2.  Молекулярное взаимодействие на границе раздела адгезив – субстрат.

3.  Методы измерения адгезии. Методы равномерного отрыва..

Вариант 5

1.  Статика и термодинамика адсорбции полимеров.

2.  Адсорбционная теория адгезии.

3.  Характер разрушения адгезионных соединений.

Вариант 6

1.  Особенности адсорбции полимеров из концентрированных растворов.

2.  Влияние поверхностном натяжении на смачивание различных субстратов.

3.  Адгезия полимеров к пластмассам, каучукам и резинам..

Вариант 7

1.  Адсорбционное взаимодействие на границе раздела фаз и свойства граничных слоев.

2.  Термодинамическая тактовка адгезии.

3.  Адгезия полимеров к текстильным материалам.

Вариант 8

1.  Структура адсорбционного слоя и конформации адсорбированных цепей.

2.  Влияние морфологии твердой поверхности на адгезию полимеров.

3.  Особенности адгезия полимеров к металлам.

Вариант 9

1.  Роль поверхностных явлений в технологии создания полимерных материалов.

2.  Факторы, влияющие на прочность адгезионных соединений.

3.  Адгезия полимеров к минеральным субстратам.

Вариант 10

1.  Взаимосвязь поверхностных явлений с эксплуатационными характеристиками полимерных материалов.

2.  Остаточные напряжения в адгезивах и покрытиях.

3.  Адгезия полимеров к органическим субстратам.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Рабочая программа, методические указания

и контрольные задания

Составила: ЛЕВКИНА НАТАЛЬЯ ЛЕОНИДОВНА

Бычкова

Луконина