Энгельсский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени »
Кафедра «Химические технологии»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине М 1.2.4 «Химия и технология
композитов функционального назначения»
(шифр и наименование дисциплины по УП)
Направление подготовки 18.04.01 (240100.68) Химическая технология
Профиль подготовки «Химическая технология полимеров и композитов»
Квалификация выпускника: магистр
форма обучения – очная курс – 2 семестр – 3 зачетных единиц – 3 часов в неделю – 3 всего часов – 108 в том числе: лекции – 10 коллоквиумы – нет практические занятия – 8 лабораторные занятия – 36 самостоятельная работа – 126 экзамен – 3 семестр зачет − нет РГР – нет курсовая работа – нет курсовой проект – 3 семестр |
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры
« 2 » сентября 2015года, протокол № 1
Зав. кафедрой ХТ, проф. _________
Рабочая программа утверждена на заседании УМКН «28» сентября 2015 года, протокол № 1
Председатель УМКН, проф. _______
Энгельс 2015
1.Цели и задачи дисциплины
Целью освоения дисциплины «Химия и технология композитов функционального назначения» является приобретение магистрами знаний по современным проблемам химии полимеров, созданию новых полимерных композитов со специальными свойствами.
Задачи освоения дисциплины:
- освоить теоретические представления о создании материалов функционального назначения для различных отраслей техники:
* теплоизоляционные, в том числе вспененные и сотовые;
* электроизоляционные;
* токопроводящие;
* фрикционные;
* антифрикционные;
* огнестойкие;
* бронезащитные;
* интеллектуальные;
- освоить технологию создания материалов функционального назначения;
- изучить физические, физико-химические и химические процессы при создании материалов функционального назначения;
- развить у магистров способности переносить общие подходы к научной работе в работу по специальности.
Теоретическая часть дисциплины излагается в лекционном курсе и осваивается магистрами при выполнении заданий для самостоятельной работы за счет анализа периодической литературы, учебников и учебных пособий.
Самостоятельная работа предусматривает также изучение периодической литературы, учебников и учебных пособий при подготовке к лабораторным и практическим занятиям и сдаче зачета.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
«Химия и технология композитов функционального назначения» представляет собой вариативную часть базового цикла М.1 основной образовательной программы по направлению 18.03.01 (240100.68) «Химическая технология».
3. Требования к результатам освоения дисциплины
В процессе освоения данной дисциплины магистр формирует и реализует следующие профессиональные компетенции при освоении ОПП ВО, реализующей федеральный Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования (ФГОС ВО):
- способность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов в соответствии с направлением и профилем подготовки (ОПК-3);
- способность организовывать самостоятельную и коллективную научно-исследовательскую работу, разрабатывать планы и программы проведения научных исследований и технических разработок, разрабатывать задания для исполнителей (ПК-1);
- способность использовать современные приборы и методики, организовывать проведение экспериментов и испытаний, проводить их обработку и анализировать их результаты (ПК-3).
В результате изучения дисциплины «Химия и технология композитов функционального назначения» магистр должен демонстрировать следующие результаты:
3.1. знать содержание основных разделов изучаемой дисциплины;
3.2. уметь использовать приобретенные знания в научной и производственной деятельности;
3.3. умение владеть и применять современные методы и методы, предусмотренные ГОСТами в исследованиях и обобщенными приемами исследовательской работы;
3.4. владение методами, способами и средствами получения, накопления и переработки информации и использовать их в производственно-технологической деятельности).
4.Распределение трудоемкости(час.) дисциплины по темам
и видам занятий
№ модуля | № недели | № те- мы | Наименование темы | Часы/Из них в интерактивной форме | |||||
Всего | Лекции | Коллоквиумы | Лабораторные | Практические | СРС | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
1 | 1 | Вспененные полимеры. Способы получения, свойства. | 2/2 | 18 | 18 | ||||
2 | Электропроводные ПКМ. Свойства. | 2/2 | 18 | ||||||
3 | Композиты с пониженной пожарной опасностью. | 2/2 | 18 | 18 | |||||
2 | 4 | Интеллектуальные полимерные материалы. | 2/2 | 2/2 | 18 | ||||
5 | Создание композитов с антифрикционными свойствами. | 2/2 | 18 | ||||||
6 | Материалы с акустическими свойствами. | 2/2 | 9 | ||||||
3 | 7 | Сотовые материалы и конструкции. | 2/2 | 18 | |||||
8 | Полимерные материалы для защиты от высокоскоростного инденторного воздействия (броневые материалы и конструкции) | 2/2 | 9 | ||||||
ВСЕГО | 108/16 | 8/8 | 36 | 8/8 | 126 |
5.Содержание лекционного курса
№ темы | Всего часов | № лекции | Тема лекции. Вопросы, отрабатываемые на лекции | Учебно-методическое обеспечение |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1 | 2 | 1 | Вспененные полимеры. Способы получения, свойства. Структурные особенности. Жесткие и эластичные. Способы введения газообразователей. Химические и физические газообразователи. Параметры структуры вспененных материалов. Технология и оборудование получения вспененных материалов. Теплофизические и прочностные свойства пенополимеров. | 3,4,8,11 |
2 | 2 | 2 | Электропроводные ПКМ. Свойства. Влияние природы, формы частиц и способа их введения на электропроводность композитов. Классификация полимеров по электропроводности. | 1-4,6,8-10 |
3 | 2 | 3 | Композиты с пониженной пожарной опасностью. Горение полимеров. Пути и способы снижения горючести. Антипирены. Механизмы их действия. Показатели горючести. Основные принципы выбора способов снижения горючести. | 1,3,4,7 |
4 | 2 | 4 | Интеллектуальные полимерные материалы. Понятие о ИПМ. Принципы создания и типы ИПМ. Материалы и технологии изготовления микрокомпонентов ИПМ. | 3,4,5,8,9,14 |
5 | 2 | 5 | Создание композитов с антифрикционными свойствами. Преимущества полимеров как антифрикционных материалов. | 3,4,6,13 |
6. Перечень практических занятий
№ темы | Всего часов | № занятия | Темы практического занятия. Задания, вопросы, отрабатываемые на практическом занятии | Учебно-методическое обеспечение |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
4 | 2 | 1 | Материалы и технологии изготовления композитов ИПМ молекулярного уровня (нанокомпозитов ИПМ). Полимеры для производства нанокомпозитов ИПМ: электропроводящие полимеры с «внутренней» собственной электропроводностью, пьезоэлектрические (электроактивные) полимеры; жидкокристаллические полимеры, дендримеры. | 3,4,5,8,9,14 |
6 | 2 | 2 | Материалы с акустическими свойствами. Виды шумопоглощающих материалов. Акустическая усталость. Основные акустические характеристики. | 3,4,9 |
7 | 2 | 3 | Материалы сотовых конструкций, технология изготовления сотовых конструкций. | 1,3,4,8,9 |
8 | 2 | 4 | Критерии оценки запретных свойств материалов. Полимерные текстильные бронематериалы. Полимерные композиционные броневые материалы. | 1,4,8,9,10 |
7. Перечень лабораторных работ
№ темы | Всего часов | Наименование лабораторных работ, задания, вопросы, отрабатываемые на лабораторном занятии | Учебно-методическое обеспечение |
7 семестр | |||
1 | 18 | Изучение влияния газообразователей на структуру и свойства пенополимеров. | 1,2,4,8,10 |
3 | 18 | Изучение влияния модификации на свойства полимерных композиционных материалов. | 1-5,8,8 |
8. Задания для самостоятельной работы
№ темы | Всего часов | Вопросы для самостоятельного изучения | Учебно-методическое обеспечение |
1 | 18 | Особенности свойств и технологии пенополимеров на основе термопластов (ПЭ, ПП, ПС и ПВХ). | 1,2,4,8,10 |
2 | 18 | Электропроводные композиты на основе гибридных наполнителей. Основные свойства электропроводящих композитов. | 1-4,6,8-10 |
3 | 18 | Снижение горючести полимеров с применением минеральных наполнителей и наполни-телей-антипиренов. Способы введения наполнителей. Влияние их на реологические и деформационно-прочностные свойства композитов. | 1,3,4,7 |
4 | 18 | Интеллектуальные полимерные материалы. Тенденции развития и совершенствования компонентов ИПМ. | 3,4,5,8,9,14 |
5 | 18 | Создание композитов с антифрикционными свойствами. Материалы на основе политетрафторэтилена: КМ с матрицей из ПТФЭ, ПКМ с ПТФЭ в качестве наполнителя. | 3,4,6,13 |
6 | 9 | Материалы с акустическими свойствами. Акустическая дефектоскопия в практике и разрушающего контроля. | 3,4,9 |
7 | 18 | Сотовые материалы и конструкции. Сотовые панели и их применение в современной технике. | 1,3,4,8,9 |
8 | 9 | Полимерные материалы для защиты от высокоскоростного инденторного воздействия (броневые материалы и конструкции) | 1,3,4,8,9 |
9. Расчетно-графическая работа
Не предусмотрена.
10. Курсовая работа
Не предусмотрена.
11. Курсовой проект
Курсовые проекты выполняются по темам научных исследований магистров, выполняемых в день научно-исследовательской работы, утверждаются на заседании кафедры.
12. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
обучающихся по дисциплине (модулю)
В процессе освоения образовательной программы у обучающегося в ходе изучения дисциплины М 1.2.4 «Химия и технология композитов функционального назначения» должны сформироваться общепрофессиональные компетенции ОПК-3, ПК-1, ПК-3.
Под компетенцией ОПК-3 понимается способность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов в соответствии с направлением и профилем подготовки.
Для формирования данной компетенции необходимы базовые знания фундаментальных разделов химии, химии и физики полимеров, основ технологии органических веществ, научно-технологических принципов создания полимерных композиционных материалов, технология переработки полимеров.
Формирования данной компетенции параллельно происходит в рамках учебных дисциплин М.1.1.5 «Процессы массопереноса в системах с участием твердой фазы», М.1.2.2 «Оборудование в технологии переработки полимеров», М.1.2.5 «Структура полимерных композиционных материалов», М.1.3.2.1 «Механика полимеров».
Код компетенции | Этап формирования | Показатели оценивания | Критерии оценивания | ||
ОПК-3 | 3 семестр | Способность к получению полимерных композиционных материалов с функциональными свойствами для различных отраслей промышленности | Промежуточная аттестация | Типовые задания | Шкала оценивания |
Текущий контроль в форме отчета по лабораторным/практическим работам, тестирование, экзамен. | Лабораторные/практические работы, вопросы и тестовые задания, вопросы к экзамену. | 5-ти бальная шкала |
Под компетенцией ПК-1 понимается способность организовывать самостоятельную и коллективную научно-исследовательскую работу, разрабатывать планы и программы проведения научных исследований и технических разработок, разрабатывать задания для исполнителей.
Для формирования данной компетенции необходимы базовые знания фундаментальных разделов химии, химии и физики полимеров, основ технологии органических веществ, научно-технологических принципов создания полимерных композиционных материалов, технология переработки полимеров.
Формирования данной компетенции параллельно происходит в рамках учебных дисциплин М.1.2.3 «Химия и технология полимерных композиционных материалов».
Код компетенции | Этап формирования | Показатели оценивания | Критерии оценивания | ||
ПК-1 | 3 семестр | Умение организовать и проводить научные исследования по разработке и модификации полимерных композиционных материалов. | Промежуточная аттестация | Типовые задания | Шкала оценивания |
Текущий контроль в форме отчета по лабораторным/практическим работам, тестирование, экзамен. | Лабораторные/практические работы, вопросы и тестовые задания, вопросы к экзамену. | 5-ти бальная шкала |
Под компетенцией ПК-3 понимается способность использовать современные приборы и методики, организовывать проведение экспериментов и испытаний, проводить их обработку и анализировать их результаты.
Для формирования данной компетенции необходимы базовые знания фундаментальных разделов химии, химии и физики полимеров, основ технологии органических веществ, научно-технологических принципов создания полимерных композиционных материалов, технология переработки полимеров.
Формирования данной компетенции параллельно происходит в рамках учебных дисциплин М.1.1.3 «Теоретические и экспериментальные методы исследования в химии», М.1.2.2 «Оборудование в технологии переработки полимеров», М.1.2.5 «Структура полимерных композиционных материалов», М.1.3.1.1 «Компьютерные технологии», М.1.3.2.1 «Механика полимеров», М.1.3.3.1 «Химия и технология полимерных волокон», М.1.3.4.1 «Моделирование и оптимизация процессов в технологии переработке полимеров и композитов».
Код компетенции | Этап формирования | Показатели оценивания | Критерии оценивания | ||
ПК-3 | 3 семестр | Способность использовать современные приборы и методики для изучения структуры и свойств полимеров и полимерных композиционных материалов на их основе, проводить обработку результатов эксперимента и анализировать полученный данные | Промежуточная аттестация | Типовые задания | Шкала оценивания |
Текущий контроль в форме отчета по лабораторным/практическим работам, тестирование, экзамен. | Лабораторные/практические работы, вопросы и тестовые задания, вопросы к экзамену. | 5-ти бальная шкала |
Вопросы к экзамену
Характеристика диэлектрических свойств полимеров. Структура пенокомпозитов. Жесткие и эластичные пенополимеры. Способы введения газообразователей. Химические и физические газообразователи. Параметры структуры вспененных материалов. Технология и оборудование получения вспененных полимеров из термо - и реактопластов. Свойства пенополимеров: теплопроводностьть, теплоемкость, диэлектрические свойства и их взаимосвязь с природой полимера и его структурой. Прочностные свойства пенополимеров. Возможности регулирования свойств. Преимущества полимеров как антифрикционных материалов. Антифрикционные материалы с политетрафторэтиленом в виде матрицы или наполнителя. Реактопласты, наполненные политетрафторэтиленом (ПТФЭ). Композиции на основе пористых металлов, пропитанных ПТФЭ. Антифрикционные материалы, работающие в воде и др. средах. Полиформальдегидные покрытия по стали, покрытия на основе полифениленсульфоксида. Фрикционные КМ. Классификация полимеров по электропроводности. Электропроводные ПКМ на основе дисперсных и волокнистых наполнителей. Металлические волокна. Металлизированные и инклюдированные волокна. Механизмы проводимости в ПКМ. Основные свойства электропроводных ПКМ. Композиты с магнитными свойствами. Виды виброшумопоглощающих материалов. Акустическая усталость. Акустическая дефектоскопия в практике неразрушающего контроля. Акустические материалы. Основные акустические характеристики. Многостадийность процесса горения. Химические процессы при горении полимеров. Основные пути и способы снижения горючести. Механизм действия замедлителей горения. Методы изучения пожароопасных свойств. Сижение горючести коксующихся полимеров. Снижение горючести некоксующихся полимеров. Основные характеристики пожароопасных свойств и методы их определения. Понятия о интеллектуальных полимерных материалах (ИПМ). Принципы создания и типы ИПМ. Материалы и технологии изготовления микрокомпонентов ИПМ. Критерии оценки защитных свойств броневых материалов. Полимерные текстильные бронематериалы. Полимерные композиционные броневые материалы. Полимер-металлическая броня. Полимер-керамическая броня. Материалы сотовых конструкций. Технология изготовления сотовых конструкций. Сотовые панели.
13. Образовательные технологии
В рамках учебного курса предусмотрено чтение лекций с использованием мультимедийной техники в объеме 100%.
Для реализации компетентного подхода в профессиональной подготовке предусмотрено использование активных форм проведения аудиторных занятий всех видов (коллоквиумов, практических и лабораторных занятий): деловые игры, тренинги при обсуждении проблемных ситуаций в технологии переработки полимеров, связанных с качеством сырья, готовой продукции, неполадок в работе оборудования и организации технологического процесса.
Такие занятия, составляющие не менее 20% аудиторных занятий, в сочетании с внеаудиторной самостоятельной работой, должны формировать профессиональную компетентность, технологическое мышление и развивать профессиональные навыки обучающегося.
14. Перечень учебно-методического обеспечения для обучающихся
по дисциплине
Обязательные издания
правочное руководство по испытаниям пластмасс и анализу причин их разрушения / В. Шах. – СПб.: Научные основы и технологии, 2015. - 736 с. Газенаур, исследования материалов [Электронный ресурс] : учебное пособие / , , . — Электрон. дан. — Кемерово : Издательство КемГУ (Кемеровский государственный университет), 2013. — 336 с. — Режим доступа: http://e. /books/element. php? pl1_id=44317. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие / и [др.]. - СПб.: Профессия, 2014.-592с. Технические свойства пластмасс / . – СПб.: Профессия, 2014. – 248 с. Физико-химия и технология полимеров, полимерных композитов [Электронный ресурс]: учебное пособие/ , , — Электрон. текстовые данные.— Воронеж: Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2014.— 146 c.— Режим доступа: http://www. iprbookshop. ru/30852. Наполнители / // Учебное пособие. – Саратов. – СГТУ. –2011.- 89 с.
Дополнительные издания
Горение, деструкция и стабилизация полимеров / / СПб. Профессия. – 2008. – 422 с. Специальные полимерные композиционные материалы / // СПб. Профессия. – 2009. – 651 с. Инженерный выбор и идентификация пластмасс / . – СПб.: Научные основы и технологии, 2009. – 204с. спытания пластмасс / В. Грэлльманн, С Зайдлер. – СПб: Профессия, 2010. – 720 с. олимерные пены и технологии вспенивания / Д. Клепнер, В. Сенджаревич // СПб. Профессия. – 2008. - 345с. Производство изделий из полимерных материалов / , , ; под ред. . – СПб: Профессия, 2004. – 464 с. Способы, технология и оборудование переработки ПКМ методами прессования и литья под давлением / , , // Учебное пособие. – Саратов. – СГТУ. – 2007. – 119 с. овые интеллектуальные материалы и конструкции / К. Уорден. - М.: Техносфера, 2006. – 224с. Журналы: Пластические массы, Химические волокна, Полимерные материалы, Полимерные трубы, Химическая промышленность, Экология и промышленность России, Композитный мир.
15. Материально-техническое обеспечение
Общая площадь: не менее 20 м2 на одного обучающегося.
Для чтения лекций имеется специализированная аудитория 433, площадью 72 м2, оборудованная мультимедийным проектором и экраном.
Для проведения лабораторных работ по технологии переработки полимеров и испытаниям физико-механических свойств имеются 3 специализированные лаборатории, оснащенные гидравлическими прессами, литьевой установкой, экструзионной линией, испытательными машинами и приборной техникой, общей площадью 162 м2.
Для выполнения самостоятельной работы, в т. ч. курсового проекта, имеется специализированная аудитория 314, оснащенная 5 компьютерами с выходом в Интернет и в электронную библиотеку.
Рабочая учебная программа по дисциплине «Химия и технология композитов функционального назначения» составлена в соответствии с требованиями Федерального Государственного образовательного стандарта ВПО с учетом рекомендаций ПрОП ВПО по направлению 18.04.01 (240100.68) «Химическая технология» и учебного плана по профилю подготовки «Химическая технология полимеров и композитов»
Автор(ы) ______________________ ()
Согласовано: зав. библиотекой ________________ ()
