Теоретичні основи виробництва і перероблення пластичних мас
Спеціальність: Хімічні технології та інженерія
Код дисципліни: 6.161.13.E.099
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Хімічна технологія переробки пластмас
Лектор: Доц. Братичак М.М.
Проф. Гриценко О.М.
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
інтегральна компетентність:
Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми хімічних технологій та інженерії під час професійної діяльності або у процесі навчання, що передбачає застосування певних теорій і методів хімії, хімічних технологій та інженерії і характеризуються комплексністю та невизначеністю умов.
загальні компетентності:
- Здатність до абстрактного мислення, аналізу, вчитися та оволодівати сучасними знаннями.
- Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
- Знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності.
фахові компетентності спеціалізації:
- Здатність використовувати положення і методи фундаментальних наук для вирішення професійних задач.
- Здатність використовувати сучасні матеріали, технології і конструкції апаратів в хімічній інженерії.
- Здатність обирати і використовувати відповідне обладнання, інструменти та методи для контролю та керування технологічних процесів хімічних виробництв.
- Здатність використовувати професійно-профільні знання і практичні навички для вирішення конкретних завдань в галузі технологій мономерів та високомолекулярних речовин.
- Здатність використовувати професійно-профільні знання і практичні навички для вирішення конкретних завдань в галузі технологій виробництва і перероблення пластичних мас і композитів.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
- знати й обґрунтовано вибирати метод синтезу полімерів;
- знати та вміти підбирати умови та режими процесів синтезу полімерів;
- знати напрямки регулювання структури та властивостей полімерів;
- знати як направлено здійснювати вплив на хімічні та фізико-хімічні процеси під час одержання полімерів.
- знати основні теорії, що мають відношення до елементарних процесів переробки та реології полімерів;
- знати основні реологічні властивості полімерів та їх вплив на умови формування й експлуатації виробів;
- володіти сучасними представленнями про фізичну сутність технологічних процесів переробки полімерів у готові вироби;
- Коректно використовувати у професійній діяльності термінологію на основі поняття хімії, хімічних технологій, процесів і обладнання виробництв хімічних речовин та матеріалів на їх основі.
- Знати та розуміти механізми і кінетику хімічних процесів, ефективно використовувати їх при проектуванні і вдосконаленні технологічних процесів та апаратів хімічної промисловості.
- Здатність продовжувати навчання зі значним ступенем автономії.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни
Загальна хімія
Аналітична хімія
Органічна хімія
Супутні і наступні навчальні дисципліни
Спеціальні технологічні процеси синтезу і модифікування полімерів
Нові технології у виробництві високомолекулярних сполук
Основи хімії полімерів
Короткий зміст навчальної програми: Курс лекцій “Теоретичні основи виробництва і перероблення пластичних мас” присвячений вивченню умов синтезу та властивостей високомолекулярних сполук-полімерів і виробів з них. На сучасному рівні викладені фундаментальні основи фізико-хімії полімерів, описані методи їх синтезу шляхом полімеризації, поліконденсації та полімераналогічних перетворень. Охарактеризовані основні типи полімерів, їх класифікація та способи переробки високомолекулярних сполук. Наведені фізико-механічні властивості полімерів і сфери їх використання в промисловості, сільському господарстві і побуті. Дисципліна знайомить з основами реології, розроблення математичних моделей і теоретичного аналізу процесів переробки полімерів. Розглядаються основні види деформації та особливості течії полімерних систем, поняття в’язкості, її залежності від різних чинників, методів дослідження. Вивчаються теоретичні основи та особливості змішування полімерів. Подано класифікацію та характеристики реологічних рідин, найпоширеніших реологічних моделей полімерних систем. Розглянуто вплив нормальних напружень на процеси течії полімерів у каналах різного січення.
Матеріал дисципліни може бути використаний під час виконання курсових та дипломних проектів.
Опис: 1 Етапи розвитку хімії ВМС. Основні поняття полімерної хімії. Хімічний склад і будова полімерів. Класифікація ВМС. Будова полімерів і їх особливі фізико-хімічні властивості. Реакції синтезу ВМС.
2. Радикальна полімеризація. Будова мономерів і їх реакційна здатність. Радикали і їх реакційна здатність. Класифікація радикальних реакцій. Способи генерування вільних радикалів.
Способи проведення радикальної полімеризації. Полімеризація в блоці. Полімеризація в розчині. Комплексно-радикальна полімеризація. Суспензійна полімеризація. Емульсійна полімеризація.
3. Радикальна кополімеризація. Реакційна здат¬ність мономерів. Рівняння складу кополімерів. Йонна полімеризація. Реакційна зда¬тність мономерів в йонній полімеризації. Аніонна полімеризація. Координаційно-йонна полімеризація.
4. Способи проведення поліконденсації. Поліконденсація в розплаві, в розчині, емульсійна поліконденсація. Міжфазна поліконденсація, газофазна поліконденсація, поліконденсація в твердій фазі. Радикальна поліконденсація.
5. Термодинаміка полімеризаційних процесів. Тепло¬ві ефекти реакцій і енергія зв’язків. Здатність мо¬номерів до полімеризації. Гранична температура полімеризації. Вплив тиску на граничну температуру.
6. Рівноважна концентрація мономеру. Розрахунок теоретично можливого виходу полімеру при рівноваж¬ній полімеризації. Вплив середовища і фазових пе¬ретворень на термодинаміку процесу полімеризації. Вплив механізму полімеризації. Залежність рівнова¬жної температури від тиску газоподібного мономеру.
7. Типи полімеризаційних реакторів. Модель полімеризаційного реактора ідеального витіснення (РІВ). Модель полімеризаційного реактора ідеального змішування (РІЗ). Модель каскаду РІЗ.
8. Температурний режим полімеризаційного реактора. Закриті системи. Полімеризація в адіабатичному режимі. Відкриті, системи. Реальні відхилення від ідеалізованих моделей.
9. Реологія, як наука про течію матеріалів. Значення та завдання реології. Аксіоми реології полімерів. Основні поняття реології. Напруження. Напруження зсуву. Швидкість зсуву. Накопичення та дисипація енергії. Деформація. Основні види деформації. Пружна деформація. Пружність. Пластична деформація. В’язкість. В’язка течія. Види течії. Високоеластична та пластична деформація полімерів. Специфічні особливості течії полімерів.
10. Класифікація реологічних рідин. Ньютонівські рідини. Неньютонівські рідини. Стаціонарні неньютонівські рідини. Бінгамівські пластичні рідини. Псевдопластичні рідини. Дилатантні рідини. Нестаціонарні неньютонівські рідини. Тіксотропні рідини (істинно-тіксотропні, квазітіксотропні, антитіксотропні середовища). Реопектичні рідини. В’язкопружні рідини.
11. В’язкість. Динамічний та кінематичний коефіцієнт в’язкості. Визначення динамічного коефіцієнту в’язкості з кривих течії. Криві течії. Індекс течії. Степеневий закон. Вплив температури на реологічні властивості полімерів. Вплив температури та тиску на в’язкість полімерів. Кінетика процесів усадки та розширення.
12. Нормальні напруження в процесах течії полімерів. Еластичне відновлення струмини. Ефект Вайсенберга. Спотворення поверхні екструдату. Входові ефекти.
13. Теоретичні основи змішування полімерів. Коротка характеристика змішування. Періодичне змішування. Неперервне змішування. Класифікація змішувачів. Змішувачі періодичної дії. Змішувачі неперервної дії. Основні критерії процесу змішування. Особливості змішування розплавів полімерів. Молекулярна дифузія.
14. Конвективне змішування. Диспергування. Гомогенізація.
15. Ламінарне змішування. Ламінарне змішування реологічних однорідних рідин. Функція розподілу деформацій і реологічні характеристики. Ламінарне змішування реологічно неоднорідних рідин. Вплив відношення в’язкості компонентів на змішування.
Методи та критерії оцінювання: Методами контролю знань, умінь та навичок студентів є поточний та підсумковий контроль. Поточний контроль включає подготовка та участь у практичних (семінарських) заняттях. Підсумковий контроль проводиться у вигляді екзамену, який включає: письмову перевірку, стандартизований (тестовий) контроль і усне опитування.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль здійснюється в процесі виконання і практичних занять. Кожне практичне заняття оцінюється в 1 бал, з них 0,5 бал за підготовку роботи, 0,5 бал за якість та усну відповідь.
Екзамен проводиться у письмово-усній формі (екзаменаційний письмовий контроль оцінюється в 70 балів, усна компонента – 15 балів).
Екзаменаційний контроль у письмовій формі проводиться у ВНС складається з питань двох рівнів:
1рівень - 40-ка тестових питань із відповіддю так/ні, правильна відповідь на кожне з котрих оцінюється у 1 бал (оцінка виставляється автоматично), неправильна відповідь на питання оцінюється у 0 балів. На кожне питання існує лише одна правильна відповідь;
- 15-ти тестових питань з виробом відповіді, правильна відповідь на кожне з котрих оцінюється у 2 бали (оцінка виставляється автоматично), неправильна відповідь на питання оцінюється у 0 балів. На кожне питання існує лише одна правильна відповідь;
Усне опитування передбачає вибіркове опитування з різних розділів курсу та виконання простих завдань.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Суберляк О.В., Скорохода В.Й., Семенюк Н.Б. Теоретичні основи хімії та технології полімерів. Навч. посібник. – Львів: В-во Львівської політехніки. – 2014. – 344 с.
2. Скорохода В.Й., Семенюк Н.Б., Мельник Ю.Я., Братичак М.М. Хімія та технологія полімерів у прикладах і задачах. Навч. посібник. – Львів: В-во Львівської політехніки. – 2022. – 200 с.
3. Левицький В.Є., Гуменецький Т.В., Братичак М.М. Структура та властивості високомолекулярних сполук: Ч.1. Структура та фізико-хімічні особливості високомолекулярних сполук. Навч. посібник. – Львів: Растр 7. – 2023. – 238 с.
4. Ю.П. Гетьманчук, Братичак М.М.. Хімія високомолекулярних сполук: Підручник. – Львів: Видавництво Національного університету «Львівської політехніки», 2008. – 460 с.
5. Суберляк О.В. Теоретичні основи хімії та технології полімерів: Навч. посібник / О.В. Суберляк, В.Й. Скорохода, Н.Б. Семенюк. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2014. – 336 с.
6. Спорягін, Е. О. Теоретичні основи та технологія виробництва полімерних композиційних матеріалів : навч. посіб. / Е. О. Спорягін, К. Є. Варлан. – Д. : Вид-во ДНУ, 2012. – 190с.
7. Суберляк О. В., Баштанник П. І. Технологія переробки полімерних та композиційних матеріалів. – Львів.: Растр-7, 2015. – 456 с.
8. Пахаренко В. О., Яковлєва Р. А., Пахаренко А. В. Переробка полімерних композиційних матеріалів: - К.: Воля, 2006. – 552 с.
9. Технології композиційних матеріалів: навч. посіб. / КПІ ім. Ігоря Сікорського; уклад.: О. Є. Колосов. – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2018. – 255 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).