Энгельсский технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Саратовский государственный технический университет имени »

Кафедра химической технологи

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине СДМ.02 «Химическая технология композиционных

материалов функционального назначения» для подготовки магистров

240100.68 «Химическая технология и биотехнология»

Семестр – 10,11

Часов в неделю 10 сем. – 4

Часов в неделю 11 сем. – 3

Экзамен – 10,11 семестр

Всего – 350 час.

Лекции – 70 час.

Лабораторные занятия – 34 час.

Практические занятия – 17 час.

СРС – 227 час.

Курсовая работа – 11 сем.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры « __» 201 г., протокол

Зав. кафедрой, профессор

Рабочая программа утверждена на заседании УМКН «ХТБТ» « __» ___201 г, протокол

Председатель УМКН, профессор

Энгельс – 2011 г.

1.  ЦЕЛЬ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ,

ЕЁ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕСЕ

1.1.  Цель преподавания дисциплины

Формирование у магистров научно-технологического мышления и приобретение знаний при создании материалов со специальными свойствами, наноматериалам и нанотехнологиям.

1.2.Задачи изучения дисциплины

- Изучить методы и технологии направленного регулирования свойств полимеров с целью получения композитов со специальными свойствами.

1.3.  Перечень дисциплин, усвоение которых студентами

необходимо для освоения данной дисциплины

Естественно-научных, общепрофессиональных.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

2.  ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЮ

СТУДЕНТОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Магистр должен знать:

-  технологические свойства композиций, методы их оценки и взаимосвязь с параметрами формования;

-  возможности направленного регулирования структуры и свойств полимерных материалов, обеспечивающих создание материалов с комплексом специальных свойств, в том числе с использованием наноматериалов;

-  методы исследования структуры, свойств полимеров и композитов.

Магистр должен уметь:

-  выбрать способ, оборудование и параметры процесса, с учетом их агрегатного состояния, формы и размеров наполнителей и армирующих систем и способа переработки композиции в изделия;

-  провести анализ и сопоставить свойства композиций по параметрам, оценивающим применимость их в различных отраслях, уметь выбрать состав материала с учетом особенности конструкции изделия, технологии его изготовления, условий эксплуатации изделий;

-  приобрести навыки в исследованиях структуры и свойств полимерных материалов и умение анализировать и обобщать результаты исследований.

3.  РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПО ТЕМАМ И ВИДАМ ЗАНЯТИЙ

№ модуля

№ темы

Наименование

темы

Ч а с ы

Всего

Лекции, час.

Лаб. занятия, час.

Практич. занятия, час.

СРС, час.

Курсовая работ а

Курсовой проект

1

1

Теплофизические, свойства композитов. Методы определения, возможности регулирования.

119

14

24

17

64

11 семестр

2

2

Диэлектрические и электропроводные ПКМ. Влияние природы, формы и способа введения наполнителей на электропроводность композитов. ПКМ с магнитными свойствами.

42

6

6

-

30

2

3

Вспененные полимеры на основе термо - и реактопластов. Способы получения, Свойства.

38

6

6

26

3

4

5

Создание композитов с антифрикционными и фрикционными свойствами.

ПКМ с магнитными свойствами.

18

8

10

4

6

Сотовые материалы и конструкции.

38

8

30

5

7

Полимерные материалы для защиты от высокоскоростного инденторного воздействия.

48

8

40

5

8

Переработка фторопласта.

2

2

6

9

Производство труб.

4

4

6

10

Стабилизация наночастиц полимерной матрицы. Наноматериалы функционального назначения.

39

12

27

Обзорная лекция.

2

2

4.  СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА.

№ темы

Всего часов

№ лекции

Тема лекции. Вопросы, отрабатываемые на лекции.

Литература

1

2

3

4

5

10 семестр

1

14

1

Теплофизические свойства ПКМ. Абляция, Тепловое расширение, возможность его регулирования. Тепловое расширение изотропных, анизотропных КМ и с ориентацией наполнителя под углом к главному направлению. Теплопроводность и расчет теплопроводности.

1,14,

15

1

2

Теплоемкость и ее взаимосвязь с составом. Методы определения. Деформационная теплостойкость и термостойкость, взаимосвязь с составом и структурой и методы определения. Морозостойкость.

1,14,

15

1

3,4

Многостадийность процесса горения. Химические процессы в конденсированной и газовой фазах при горении.

Пути снижения горючести. Способы снижения горючести.

1,2,5,

14,15

1

5

Показатели горючести. Их физический смысл и методы определения. Кислородный индекс как критерий воспламеняемости полимеров и его взаимосвязь с химическим строением полимеров.

1,2,5,

14,15

1

6

Механизмы снижения горючести фосфор-, азот-, галогеносодержащими соединениями. Синергизм действия замедлителей горения.

1,2,5,

14,15

1

7

Основные принципы выбора способов снижения горючести полимеров различных классов.

1,2,5,

14,15

2

6

8

Диэлектрические свойства композитов, характеристики свойств и методы определения. Характеристики физико-механических свойств. Физический смысл показателей и их взаимосвязь со структурой (молекулярной, надмолекулярной, топологической)

1,

13-15

2

4

9,10

Классификация полимеров по электропроводности. Механизмы проводимости. Наполнители: дисперсные и волокнистые (металлические, металлизированные и углеродные волокна). Основные свойства электропроводящих композитов.

1,

8-9,18

1

2

3

4

5

3

6

11

Вспененные полимеры. Структурные особенности. Жесткие и эластичные. Способы введения газообразующей фазы. Газообразователи: химические и физические.

1,2,4,

11-12, 15

3

12

Параметры структуры вспененных материалов. Технология и оборудование получения вспененных полимеров из термо - и реактопластов

1,2,4,

11-12, 15

3

13

Теплофизические свойства пенополимеров: теплопроводность теплоемкость, теплостойкость, диэлектрические свойства и их взаимосвязь с природой полимера, структурой и возможность регулирования свойств. Прочностные свойства пенополимеров

1,2,4,

11-12, 15

4

6

14

Композиты с антифрикционными свойствами, Преимущества полимеров как антифрикционных материалов. Материалы на основе политетрафторэтилена: КМ с матрицей из ПТФЭ, ПКМ с ПТФЭ в качестве наполнителя.

1,4,

14-15

4

15

Реактопласты, наполненные ПТФЭ. Композиции на основе пористых металлов, пропитанных ПТФЭ. Антифрикционные материалы, работающие в воде и др. средах. Полиформальдегидные покрытия по стали, покрытия на основе полифениленсульфида. Фрикционные ПКМ. Требования к полимерам.

1,4,

14-15

5

4

16,

17

ПКМ с магнитными свойствами.

1,15

11 семестр

6

8

18

Сотовые материалы и конструкции. Механические свойства.

1,15

6

19

Материалы сотовых конструкций. Технологии изготовления сотовых заполнителей.

1,15

6

20

Технология изготовления сотовых конструкций, эксплуатационные свойства сотовых конструкций.

1,15

6

21

Применение сотовых материалов в современной технике.

1,15

7

8

22

Полимерные материалы для защиты от высокоскоростного инденторного воздействия. Критерии оценки защитных свойств материалов при высокоскоростном динамическом нагружении.

1,15

6

23

Полимерные текстильные (тканевые) броневые материалы. Броневые материалы с арамидными волокнами.

1,15

6

24

Броневые материалы на основы высокопрочных КМ из СВМПЭ.

1,15

1

2

3

4

5

6

25

Комбинированная полимерметаллическая броня. Полимеркерамическая броня.

1,15

8

2

26

Переработка фторопластов. Виды фторопластов. Фторопластовые трубы, шланги, капилляры и профильные изделия.

1,15

8

4

27

28

Перспективные материалы для производства труб: ПВХ, ПЭ, ПБ. Получение сшитого полиэтилена. Свойства.

1,4,15

9

14

29

30

Стабилизация наночастиц в полимерных матрицах.

3,6-10

9

31

32

33

34

Наноматериалы функционального назначения.

3,6-10

9

35

Обзорная лекция.

15

5.  ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

№ темы

Всего

часов

№ работы

Наименование лабораторной работы. Вопросы, отрабатываемые на лабораторном занятии

1

2

3

4

1

34

Изучение влияния модификации на свойства полимерных композиционных материалов.

10

1

Определение параметров модификации и количества антипирена на волокне в зависимости от температуры продолжительности, модуля ванны и концентрации пропиточного раствора.

10

2

Установить влияние параметров модификации на прочностные свойства нити.

8

3

Определить влияние антипирена на показатели термостойкости вискозных нитей.

6

4

Изучить влияние ингибитора горения на горение ПКМ.

6.  ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

№ темы

Всего часов

№ занят.

Тема практических занятий. Вопросы, отрабатываемые на практических занятиях

1

2

3

4

1

7

1,2,3

Определить общие этапы работ по выбору полимеров и выбрать полимеры для различных изделий бытового и промышленного назначения; рассчитать параметры процесса литья под давлением

5

10

4,5,

6,7,

8

Рассчитать энергию активации процессов деструкции по кривым TG, DTG, DTA заливочных композиций. Сравнить полученные результаты, объяснить механизм протекания процессов деструкции и взаимосвязь с составом.

7.  ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

№ темы

Всего часов

Вопросы для самостоятельного изучения

Литература

1

2

3

4

1

64

Методы определения структуры, физико-химических, теплофизических, диэлектрических свойств композитов. Снижение горючести полимеров с применением минеральных наполнителей и наполнителей-антипиренов. Способы введения наполнителей. Влияние их на реологические и деформационно-прочностные свойства композитов.

1-2,5,13-15

2

30

Электропроводные композиты на основе гибридных наполнителей

1,4,13

3

26

Особенности свойств и технологии пенополимеров на основе термопластов (ПЭ, ПП, ПС и ПВХ).

1,4,11-12

4,5

10

Способы получения композитов с фрикционными свойствами.

1,4,14,15

6

30

Выбор материалов для изготовления сотовых конструкций.

1,15

7

30

Методы получения броневых материалов.

1,15

10

27

Методы стабилизации наночастиц в полимерах.

3,6-10,15

8. КУРСОВАЯ РАБОТА

Выполняется в 11 семестре в соответствии с методическими указаниями на выполнение курсовой работы.

9. ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ

10 семестр

1.  Тепловое расширение полимеров. Возможности регулирования.

2.  Тепловое расширение изотропных и анизотропных КМ. Методы расчета

3.  Абляция и ее взаимосвязь с химической природой полимеров.

4.  Теплопроводность. Температуропроводность. Взаимосвязь с параметрами переработки. Расчеты.

5.  Теплостойкость, термостойкость, морозостойкость. Методы определения.

6.  Теплоемкость. Взаимосвязь со структурой и свойствами.

7.  Характеристика диэлектрических свойств полимеров.

8.  Структура пенокомпозитов. Жесткие и эластичные пенополимеры.

9.  Способы введения газообразователей.

10.  Химические и физические газообразователи.

11.  Параметры структуры вспененных материалов.

12.  Технология и оборудование получения вспененных полимеров из термо - и реактопластов.

13.  Свойства пенополимеров: теплопроводность, теплоемкость, диэлектрические свойства и их взаимосвязь с природой полимера и его структурой.

14.  Прочностные свойства пенополимеров. Возможности регулирования свойств.

15.  Преимущества полимеров как антифрикционных материалов.

16.  Антифрикционные материалы с политетрафторэтиленом в виде матрицы или наполнителя.

17.  Реактопласты, наполненные политетрафторэтиленом (ПТФЭ). Композиции на основе пористых металлов, пропитанных ПТФЭ.

18.  Антифрикционные материалы, работающие в воде и др. средах.

19.  Полиформальдегидные покрытия по стали, покрытия на основе полифениленсульфоксида. Фрикционные КМ.

20.  Классификация полимеров по электропроводности.

21.  Электропроводные ПКМ на основе дисперсных и волокнистых наполнителей. Металлические волокна. Металлизированные и инклюдированные волокна.

22.  Механизмы проводимости в ПКМ.

23.  Основные свойства электропроводных ПКМ.

24.  Композиты с магнитными свойствами.

25.  Многостадийность процесса горения. Химические процессы при горении полимеров. Основные пути и способы снижения горючести. Механизм действия антипиренов. Методы изучения пожароопасных свойств.

26.  Снижение горючести коксующихся полимеров.

27.  Снижение горючести некоксующихся полимеров.

28.  Наполнители – антипирены: гидроксид алюминия, триоксид сурьмы и др. Механизмы снижения горючести.

11 семестр

1.  Критерии оценки защитных свойств материалов при высокоскоростном динамическом нагружении.

2.  Полимерные текстильные материалы. Фибриллярная структура волокон и механизм торможения роста трещин.

3.  Рекомендации при разработке тканых структур для «мягкой» брони. Волокна Кевлар, как материал для бронезащиты.

4.  Полимерные композиционные броневые материалы.

5.  Броневые материалы на основе ВПКМ с полиарамидными волокнами.

6.  Броневые материалы на основе ВПКМ с волокнами из СВМПЭ.

7.  Комбинированные (супергибридные) полимер-металлические и полимер-керамические броневые материалы.

8.  Полимер-металлическая броня.

9.  Полимер-керамическая броня.

10.  Виды многослойных конструкций. Структура слоев.

11.  Механические свойства сотовых конструкций.

12.  Материалы сотовых конструкций.

13.  Материалы, используемые в качестве оболочек сотовых конструкций.

14.  Сотовые заполнители из металлической фольги. Сотопласты.

15.  Полимерная бумага из ароматических полиамидов в сотовых конструкциях.

16.  Схема производства бумаги БФСК.

17.  Сотопласты СПП, Nomex.

18.  Технология изготовления сотовых конструкций.

19.  Эксплуатационные свойства сотовых конструкций. Сотовые заполнители.

20.  Сотовые панели.

21.  Применение сотовых конструкций в современной технике.

22.  Особенности переработки фторопластов.

23.  ПЭ-63, ПЭ-80, ПЭ-100. Их свойства и области применения.

24.  Получение сшитого ПЭ и области применения.

25.  Магнитные свойства наночастиц.

26.  Оптические свойства наночастиц.

27.  Области применения наночастиц.

28.  Стабилизация наночастиц в неорганических матрицах. Цеолиты и молекулярные сита.

29.  Стабилизация наночастиц. Ксерогель, силикогель, высокодисперсные SiO2 и Al2О3. Неорганические полимеры.

30.  Стабилизация наночастиц в немагнитных металлах, в дисперсном углероде и графите.

31.  Стабилизация наночастиц в органических полимерных матрицах (СНОМП): ионообменные смолы, растворимые полимеры.

32.  СНОМП в полимерах без гетероатомов и функциональных групп.

33.  СНОМП в полимерах, содержащих гетероатомы.

34.  Стабилизация наночастиц на микроносителе (СНМ): преимущества, методы (газофазный, сухое покрытие, синтезы в растворах, электрохимический, осаждение частиц).

35.  СНМ. Методы: послойное электростатическое осаждение наночастиц на поверхность микрогранул, терморазложение металлсодержащих соединений на поверхности микрогранул, использование ультразвука, функционализация поверхности микрогранул.

36.  Стабилизация наночастиц на поверхности гранул SiO2, на поверхности подложек и нанотрубок.

37.  Некоторые модели стабилизации наночастиц в полимерных матрицах.

10.  СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Специальные полимерные композиционные материалы. С-Пб:- Нпучные основы и технологии. 2009. – 651 с. ISBN /

2.  Михайлин полимеры и полимерные материалы. С-Пб.: Профессия. 2006. – 623 с. ISBN -2.

3.  Гусев , наноструктуры, нанотехнологии. М.: Физмостмет. 2009. – 414 с. ISBN 0582-8.

4.  Функциональные наполнители для пластмасс / под ред. Мариино Ксантоса / перевод под ред. , С-Пб.: НОТ, 2010. – 460 с. ISBN -016-6.

5.  Заиков , деструкция и стабилизация полимеров. 2008. – 422 с. – С-Пб.

6.  Введение в химию и физику наноразмерных объектов. , , . Саратов. СГТУ. 2007. – 182 с.

7.  Старостин и методы нанотехнологии. Учеб. пос. Бином. Лаборатория знаний. г. Киров. 2008. – 429 с.

8.  Функциональные наноматериалы / под ред. . М.: Физматлит. 20с.

9.  Получение и исследование наноструктур. Лабораторный практикум по нанотехнологиям. и др. г. Киров Бином. – 2010. – 146 с.

10.  Наноматериалы. . , . Киров. – БИНОМ. – 2008. – 265 с.

Дополнительная

11., Шустов и технология газонаполненных высокополимеров. М.: Наука. 1980.

12. , Тараканов и свойства пенопластов. М.: Химия, 1983.

13. , Шенфиль полимерные композиции. М.: Химия, 1984.

14. Промышленные полимерные композиционные материалы / Под ред. М.: Химия. 1980.

15. Журналы: «Пластические массы», «ВМС», «Успехи химии».

16. Изучение влияния модификации на свойства ПКМ. МУ к УИР по курсу ХТКМФН для направления ХТБТ.

11.  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАГЛЯДНЫХ ПОСОБИЙ,

ТСО И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

При чтении лекций используются демонстрационные плакаты, слайды, натурные образцы наполнителей, связующих, изделий. Используется компьютерная техника при выполнении работ, наборе текста курсовых и дипломных проектов.

Рабочую программу составила

профессор, д. х.н.

Химия и технология композиционных материалов

функционального назначения

Интернет-ресурсы

10 семестр

Процессы горения полимеров. Методы определения.

Пути и способы снижения горючести

1.  *****/content/tematika…/110

2.  *****/snizhenie-qoryuchesti-plastmass/

3.  www. *****/.../4.htm

4.  termoplastichnykh – polimerov-s-t…

5.  revolution. *****>название

6.  *****/item. asp? id=9016889

Вспененные полимеры. Технология. Свойства. Области применения

1.  www. /…/9.html. Пенопласты. Пенополиуретан. ППС.

2.  www. know-house

3.  ww. /

4.  nttp://www. *****/encyclopedia/2/3212.ntml – пенопласты

5.  ru. wikipedioc. orq/wiki/пластмассы

6.  www. *****/production/penoplasts/

Электропроводные пластмассы. Способы получения. Технология. Свойства

1.  www. *****/~zimin/00200/00176.html

2.  /№2/16-49 htm

3.  sperplast. *****/frame 1.htm

4.  www. *****/main/info/cataloq/s...

5.  www. *****/bloq/nikst/plastmassy-i...

Фрикционные полимерные композиты

1.  abc. *****/Books/l-osnrab/paqe0015.asp

2.  www//ebook. php…

3.  www. *****/information/glassary/122/1152/

4.  www. *****/lib/book/...

Антифрикционные полимерные композиты

1.  www. *****/eneyklopedia/333.htmt

2.  bse. /artikle062970.htmt

3.  ru. wikipedia. orq/…/антифрикционный материал

4.  djc. *****/…Антифрикционные

5.  *****/printletter. php? n-id=5891.<cooqle

6.  ftoroplast. *****/-

11 семестр

Сотовые конструкции

1.  www. plastic – ***** /publication/4/

2.  stim.

3.  www. *****/bloq. php.

4.  www. *****/content/a-hedter

Защитная броня

1.  www. plastinfo/ru

2.  www. про*****/books1.php

3.  www. *****/analytics_61_5011

4.  www. *****/content/books/15.shtml

5.  www. *****/news. gtm

Наночастицы и нанотехнологии

1.  maqneticliquid. *****/autority/437.htm

2.  www. *****/articles/2009…nanochastisy

3.  otherreferats. *****>Химия>_0.htme

4.  /post/144

5.  main. *****/files/publ/diss/2910091.pdf

6.  www. *****/nano3.php

7.  window. *****/window_cataloq/fcles/4500/0402…