Department Department Department Department Department Department Department

Επιστήμη Πολυμερών

Στοιχεία Μαθήματος
Διδάσκων (Διδάσκοντες):
Τσιτσιλιάνης Κωνσταντίνος
 
Προπτυχιακά Μαθήματα, 5ο Εξάμηνο
Υποχρεωτικά Μαθήματα
Ελληνικά
Κωδικός Μαθήματος: CHM_570
Διδακτικές Μονάδες: 4
Μονάδες ECTS:5

Επιδιωκόμενα Μαθησιακά Αποτελέσματα

Στο τέλος του μαθήματος ο φοιτητής θα μπορεί να :

  1. Γνωρίζει και να χρησιμοποιεί τις βασικές έννοιες που χαρακτηρίζουν τα πολυμερικά υλικά
  2. Γνωρίζει τις βασικές αρχές της χημείας των σταδιακών και αλυσωτών αντιδράσεων πολυμερισμού.
  3. Καταστρώνει τις κινητικές εξισώσεις των αντιδράσεων πολυμερισμού.
  4. Κατανοεί και να χειρίζεται τις βασικές έννοιες της στατιστικής θερμοδυναμικής των μακρομοριακών διαλυμάτων και πως αυτές διαφοροποιούνται από εκείνες των μικρών μορίων.
  5. Γνωρίζει τις βασικές αρχές που διέπουν διάφορες τεχνικές χαρακτηρισμού των πολυμερών όπως οσμωμετρία , ιξωδομετρία και χρωματογραφία πηκτώματος.
  6. Γνωρίζει τις καταστάσεις των πολυμερών (άμορφη, κρυσταλλική) και πως αυτές επηρεάζουν τις τελικές ιδιότητες τους στην στερέα κατάσταση. Να κατανοεί την σχέση της διαμόρφωσης της αλυσίδας με τις θερμικές ιδιότητες Τgm.
  7. Καταλαβαίνει τις βασικές έννοιες της  ιξωδοελαστικότητας των πολυμερών, να γνωρίζει και να επιλέγει τις μεθόδους που χρειάζονται για τον προσδιορισμό των μηχανικών ιδιοτήτων των πολυμερών στην στερεά κατάσταση.

Δεξιότητες

Στο τέλος του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες:

  1. Ικανότητα κατανόησης και χρήσης των βασικών εννοιών που χαρακτηρίζουν τα πολυμερικά υλικά.
  2. Ικανότητα να σχεδιάζει τις αντιδράσεις πολυμερισμού για την παρασκευή πολυμερών.
  3. Ικανότητα να επιλύει προβλήματα σχετιζόμενα με την κινητική πολυμερισμού.
  4. Ικανότητα να συσχετίζει τα θερμοδυναμικά μεγέθη με πρακτικά προβλήματα όπως η διαλυτότητα των πολυμερών, κλασματοποίηση κ.λ.π.
  5. Ικανότητα να χρησιμοποιεί την γνώση περί των καταστάσεων της ύλης των πολυμερών στην κατανόηση των ιδιοτήτων τους.
  6. Ικανότητα να χρησιμοποιεί τη γνώση της φυσικοχημείας των αραιών μακρομοριακών διαλυμάτων στις διάφορες τεχνικές  χαρακτηρισμού των πολυμερών.

Προαπαιτήσεις

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα. Οι φοιτητές πρέπει όμως να έχουν βασικές γνώσεις Οργανικής Χημείας, Φυσικοχημείας και Θερμοδυναμικής.

Περιεχόμενα (Ύλη) Μαθήματος

Εισαγωγή
Ονοματολογία μακρομορίων, βαθμός πολυμερισμού και μέσες μοριακές μάζες, ταξινόμηση αντιδράσεων πολυμερισμού μακρομορίων

Χημεία σταδιακών αντιδράσεων πολυμερισμού
Μονομερή και γενικά σχήματα σταδιακών αντιδράσεων, πολυμερή υψηλής μηχανικής και θερμικής αντοχής, δικτυωμένα πολυμερή (θερμοσκληραινόμενα), δενδρομερή.

Κινητική σταδιακών αντιδράσεων πολυμερισμού
Εξισώσεις ταχύτητας, σχέση βαθμού πολυμερισμού με την απόκλιση από την στοιχειομετρία των δραστικών ομάδων, μοριακή κατανομή προϊόντων πολυμερισμού, κινητική αντιδράσεων που οδηγούν στην δημιουργία πηκτώματος.

Χημεία αλυσωτών αντιδράσεων πολυμερισμού μέσω ελευθέρων ριζών, ρόλος της χημικής σύστασης του μονομερούς, εκκινητές, θερμική κατάλυση, κατάλυση από οξειδοαναγωγικά συστήματα, δραστικότητα εκκινητών, επιβραδυντές/παρεμποδιστές αντιδράσεων, ελεγχόμενος πολυμερισμός μέσω ελευθέρων ριζών.

Κινητική αλυσωτών αντιδράσεων πολυμερισμού
Κινητικό σχήμα (έναρξη, πρόοδος, τερματισμός), ταχύτητες πολυμερισμού, προσδιορισμός κινητικών σταθερών, βαθμός  πολυμερισμού προϊόντων αντίδρασης, σχέσεις DPnDPw με τον βαθμό προόδου της αντίδρασης. Φαινόμενο Trommsdorff.  Επίδραση αντιδράσεων μεταφοράς στις κινητικές εξισώσεις.

Kινητική αντιδράσεων συμπολυμερισμού
Κινητικό σχήμα, λόγοι δραστικότητας, εξίσωση συμπολυμερισμού, ιδανικός συμπολυμερισμός, αζεοτροπικός συμπολυμερισμός, εναλλασσόμενος συμπολυμερισμός. Προσδιορισμός λόγων δραστικότητας.

Στατιστική θερμοδυναμική μακρομοριακών διαλυμάτων
Στοιχεία στατιστικής θερμοδυναμικής (ιδανικά, κανονικά διαλύματα), θεωρία δικτύου μακρομοριακών διαλυμάτων (Flory, Huggins), εντροπία αναμίξεως αθερμικών διαλυμάτων, ενθαλπία αναμίξεως και χημικά δυναμικά κανονικών διαλυμάτων, θερμοδυναμικά μεγέθη πραγματικών μακρομοριακών διαλυμάτων, παράμετρος αλληλεπίδρασης .

Ισορροπίες φάσεων, διαλυτότητα
Συνθήκες ευστάθειας, διμερή συστήματα πολυμερές/διαλύτης, διμερή συστήματα πολυμερές 1/πολυμερές Ζ (πολυμερικά μίγματα).

Αραιά μακρομοριακά διαλύματα και μέθοδοι χαρακτηρισμού πολυμερών, ωσμωτική πίεση-προσδιορισμός Μn, ιξωδομετρία-προσδιορισμός Μν, χρωματογραφία πηκτώματος-προσδιορισμός μέσων ΜΒ και μοριακής κατανομής.

Ιδιότητες μακρομορίων στην στερεά κατάσταση
Κρυσταλλική κατάσταση, παράγοντες που επηρεάζουν κρυσταλλικότητα, θερμοδυναμική κρυστάλλωσης πολυμερών, κινητική κρυστάλλωσης, τήξη των πολυμερών, άμορφη κατάσταση, υαλώδης μετάβαση, Τg, παράγοντες που επηρεάζουν την Τg , θεωρία ελευθέρου όγκου.

Μηχανικές ιδιότητες
Εισαγωγή στην ιξωδοελαστικότητα, μοντέλο Μaxwell, μοντέλο Kelvin, ερπυσμός, χαλάρωση τάσης, μηχανική αστοχία πολυμερών-εφελκυσμός.

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι

Παραδόσεις με χρήση power point και φροντιστήρια επίλυσης προβλημάτων.

Μέθοδοι Αξιολόγησης/Βαθμολόγησης

Γραπτή πρόοδος μετά την ολοκλήρωση των 5 πρώτων ενοτήτων (για βαθμούς άνω του 5 υπάρχει bonus   που προστίθεται στην τελική βαθμολογία εάν ο φοιτητής εξασφαλίσει τουλάχιστον 4).
Γραπτή τελική εξέταση. Ελάχιστος προβιβάσιμος βαθμός 5.