1

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Липецкий государственный технический университет»

Металлургический институт

УТВЕРЖДАЮ

Директор

Чупров В.Б.

«» _ 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Химия полимеров и композитов Направление подготовки: 150400.62 «Металлургия»

Профиль подготовки: «Технология литейных процессов».

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная г. Липецк – 2011 г.

1. Цели освоения дисциплины Целью освоения дисциплины «Химия полимеров и композитов» является: формирование у студентов научно-технологического мышления и приобретение знаний для научной и производственно-технологической деятельности, ознакомление с теорией синтеза и модификации полимеров со специальными свойствами, методами исследования свойств полимеров и основами физики высокомолекулярного состояния вещества.

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Данная учебная дисциплина входит в раздел «Б.3. Профессиональный цикл. Вариативная часть» ФГОС ВПО по направлению подготовки 150400.62 «Металлургия» (квалификация (степень) «бакалавр»), профиль «Технология литейных процессов».

Для изучения дисциплины необходимы компетенции, сформированные при изучении дисциплин: «Химия» «Литьё пластмасс»

Особое значение имеет усвоение материала, излагаемого в разделах:

- органической химии: этиленовые углеводороды, теория реакционной способности органических соединений, бифункциональные органические соединения;

Изучение дисциплины «Химия полимеров и композитов» предусмотренно учебным планом по соответствующему профилю подготовки.

Задачей курса является приобретение комплекса знаний о различных способах синтеза полимеров, их модификации, методах исследования полимеров, их структуре, изучение основ физики полимеров. В курсе предусматривается изучение основных свойств и областей применения специальных технических полимерных материалов и методов их исследований 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплины обучающийся должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями:

уметь использовать фундаментальные общеинженерные знания (ПК-1);

уметь критически осмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости профиль своей профессиональной деятельности (ПК-2);

уметь сочетать теорию и практику для решения инженерных задач (ПК-4);

уметь выбирать средства измерений в соответствии с требуемой точностью и условиями эксплуатации (ПК-7);

уметь следовать метрологическим нормам и правилам, выполнять требования национальных и международных стандартов в области профессиональной деятельности (ПК-8);

уметь осуществлять и корректировать технологические процессы в металлургии (ПК-10);

уметь оценивать риски и определять меры по обеспечению безопасности технологических процессов (ПК-13);

иметь способности к анализу и синтезу (ПК-18);

уметь выполнять элементы проектов (ПК-23).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

современное состояние, проблемы и перспективы развития технологий полимеров в отрасли;

назначение, принципы действия и особенности элементов систем контроля и автоматического управления;

структуру и функциональные возможности современных средств автоматизации и управляющей вычислительной техники;

типовые решения по автоматизации агрегатов при производстве полимерных и композиционных материалов.

Уметь:

осуществлять выбор технических средств создания полимерных композиций и регулирования основных технологических параметров;

составлять структурные и функциональные схемы процессов и объектов.

Владеть:

методами синтеза и анализа технологических систем.

4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часов.

Распределение часов по учебному плану Трудоёмкость Виды контроля Курс Семестр Зачётные Лаб. Практ. Промеж.

3 Прочность и износ полимерных 1 Основные понятия и опреде- Вводная лекция. Физическая и химическая сущность процесления химии полимеров сов. Способы и оборудование для определения свойств (2 часа). Структура и классификация полимеров Технические примеры синтеза полимеров и характеристика основных промышленных полимеров. Основные физико-механические свойства.(2 часа) Структура и физическое состояние полимерных материалов.(2 часа).

Химические принципы син- Классификация методов переработки термо-и реактопластов.

теза и модификации полиме- Классификация полимерных и композитных материалов по ров конструкционному признаку.(2 часа) Технологические свойства связующих. Технологические свойства составов: смачиваемост ь и её зависимость от свойств наполнителя.(2 часа).

Текучесть и возможность её регулирования, методы определения и расчёта; усадка и её виды, особенности усадки термои реактопластов. Способы, оборудование и приборы для определения технологических свойств.(2 часа).

Прочность и износ полимер- Термодинамика высокоэластичной деформации, релаксациных материалов. онные свойства полимеров. Кристаллические полимеры и Светостабилизаторы в составе полимерных материалов. Механохимические превращения полимеров. Окисление и старение полимеров.(2 часа).

Композиционные материалы. Физико-химические основы образования волокон. Полимерные композиционные материалы.(2 часа).

Основные понятия и определе- Определение общих этапов работы по выбору полимеров;

ния химии полимеров смешение компонентов; расчёт параметров процесса литья Химические принципы синтеза и Расчёт параметров формования изделий методами пневмомодификации полимеров формования: расчёт необходимых размеров; определение времени нагрева, максимальной и минимальной температуры нагрева; расчёт времени охлаждения полимерных изделий. (6 часов).

Композиционные материалы. Методы определения теплофизических, диэлектрических Прочность и износ полимеров. своств композитов.(2 часа). Способы введения наполнителей. Расчёт влияния их на деформационно-прочностные В соответствии с требованиями ФГОС ВПО при изучении дисциплины «Химия полимеров и композитов» предусматривается использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий. При проведении практических работ и самостоятельной работе студентов используются семинары в диалоговом режиме, средства контроля и автоматизации, пакеты прикладных программ.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины «Химия полимеров и композитов».

При изучении дисциплины по разделам лекций согласно таблице «Структура дисциплины »

проводятся семинары в диалоговом режиме с использование пакетов прикладных программ.

Темы семинаров:

- гранулирование и таблетирование полимерных композиций;

-Диспергирование и смешение в экструзионном оборудовании;

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

-Снижение горючести полимеров с применением минеральных наполнителей и наполнителей-антипиренов.

Теоретические основы формования изделий из полимерных композиций.

3) Промежуточный контроль Промежуточный контроль представляет собой экзамен, проводимый по вопросам тем дисциплины.

Самостоятельная работа студентов в объеме 58 часов включает подготовку к практическим и семинарским занятиям с использованием материалов лекций, основной и дополнительной литературы.

1. Смачиваемость и адгезия наполнителей растворами и расплавами связующих. Зависимость смачиваемости от свойств наполнителей и связующих.

2. Усадка изделий и ПКМ. Виды усадок. Методы определения.

3. Закономерности усадки реактопластов при литье под давлением и прессованием. Влияние на усадку технологических параметров формования (выделения побочных продуктов, времени выдержки под давлением, температуры, характера течения материала в форме). Анизотропия усадки.

4. Усадка изделий из термопластичных полимеров. Расчет усадки исходя из уравнения состояния в зависимости от параметров.

5. Возможности регулирования усадки.

6. Вязкость. Текучесть. Способы определения текучести термопластов по ПТР.

7. Расчет реологических характеристик расплава (напряжения сдвига, скорости сдвига, эффективной вязкости, энергии активации вязкого течения) при определении ПТР.

8. Выбор метода переработки по значениям ПТР и константе Фикентчера.

9. Определение текучести реактопластов по методам Рашига и Канавца.

10. Смешение. Классификация смесителей. Непрерывное и периодическое смешения. Смешение сыпучих продуктов. Принципы смешения в барабанных смесителях без перемешивающих устройств и с перемешивающими устройствами. Пневмосмесители.

11. Изменение коэффициента неравномерности смеси по стадиям смешения (конвективное, диффузионное смешение, агрегация).

12. Оценка качества смеси.

13. Совмещение высоковязких полимеров с твердыми наполнителями: вальцевание – технология процесса, распределение давления в зазоре и схема течения расплава. Химические процессы при вальцевании.

14. Непрерывное смешение высоковязких полимеров с наполнителями в экструдерах. Получение дисперсно-наполненного термопласта.

15. Технологическая схема получения волокнонаполненных термо- и реактопластов.

16. Пропитка наполнителей растворами полимеров. Виды пропиточных машин, технология пропитки. Стадии процесса и их назначение.

17. Влияние конструкции пропиточных узлов на свойства изделий из ПКМ.

18. Полимеризационное и поликонденсационное наполнение.

19. Получение препрегов электростатическим методом.

20. Особенности совмещения наполнителей со связующим в тканом полуфабрикате.

21. Таблетирование. Закономерности. Эпюры распределения сжимающих усилий при одностороннем и двухстороннем прессовании.

22. Таблетирование волокнистых пресматериалов.

23. Гранулирование полимерных композиций.

24. Контроль качества сырья: содержание влаги и летучих, скорости отверждения, гранулометрического состава, сыпучести, таблетируемости, усадки, текучести.

25. Классификация методов переработки. Понятие переработки. Методы нагревания полимерных материалов. Влияние преднагрева на технологический режим.

26. Литье под давлением. Виды литьевых машин. Назначение узлов.

27. Литье под давлением. Технология процесса. Инжекционное и интрузионное литье. Стадии процесса. RIM технологии.

28. Основные параметры литья под давлением: давление и его изменение по длине формы, от продолжительности процесса, возможность управлять давлением. Температура.

29. Особенности литья под давлением кристаллизующихся полимеров.

30. Влияние сформировавшихся при литье под давлением структур на механизм разрушения изделий из ПКМ.

31. Влияние параметров литья под давлением кристаллизующихся полимеров на характер структурных образований в изделии и качества изделий.

32. Особенности литья под давлением аморфных термопластов.

33. Влияние технологических параметров литья под давлением аморфных термопластов на степень ориентации в изделии 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение Основная литература:

1. Технология полимерных материалов. Синтез. Модификация. Технологическое оформление.

Рециклинг. Экологические аспекты / Под ред. В.К.Крыжановского, СПБ.: Прфессия, 2. Производство изделий из полимерных материалов / Под ред. В.К.Крыжановского. СПб.: Профессия, 2008.

3. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология. / Под редакцией А.А.Берлина СПб. Профессия, 2008.

4. Панова Л.Г., Устинова Т.П., Кононенко С.Г. Способы, технология и оборудование переработки ПКМ методами прессования и литья под давлением. Уч.пособие. Саратов 2007.

5. Крыжановский В.К. и др. Технические свойства полимерных материалов. СПб. Профессия.

2005.

6. Д.Клемпнер, В.Сенджаревич. Полимерные пены и технологии вспенивания. СПб. Профессия.

2008.

7. Ю.А.Михайлин. Термоустойчивые полимеры и полимерные материалы. СПб. Профессия, 2006.

Дополнительная Панова Л.Г., Плакунова Е.В. Изучение реологических свойств ПМ. Методическое указание к лабораторной работе, Саратов. 2009.

9. Бычкова Е.В., Кадыкова Ю.А. Изучение смачиваемости волокнистых наполнителей. Методическое указание к лабораторной работе, Саратов. 10. Панова Л.Г., Устинова Т.П. Методические указания к выполнению курсовой работы для специальности 25.06.00. Саратов. 1993.

11. Панова Л.Г., Устинова Т.П. Методические указания к выполнению курсового проекта по спецдисциплинам специальности 25.06.00. Саратов. 2009.

12. Основы технологии переработки пластмасс/Под ред. В.Н. Кулезнева, В.Н. Гусева. М.: Химия, 13. Торнер Р.В. Теоретические основы переработки полимеров. М.: Химия, 1977.

14. Ким В.С., Скачков В.В. Диспергирование и смешение в процессах производства и переработки пластмасс. М.: Химия, 1998.

15. Бортников В.Г. Основы технологии переработки пластических масс. Л.: Химия, 1983.

16. Гуль В.Е., Акутин М.С. Основы переработки пластмасс. М.: Химия, 1985.

17. Коршак В.В. Технология переработки пластмасс. М.: Химия, 1986.

18. Берлин Ал.Ал., Вольфсон С.А. и др. Принципы создания композиционных полимерных материалов. М.: Химия, 1990.

19. Шембель А.С., Антипина О.М. Сборник задач и проблемных ситуаций по технологии переработки пластмасс. М.: Химия, 1990.

20. Басов Н.И., Казанков Ю.В. Литьевое формование полимеров. М.: Химия, 1984.

21. Соколов А.Д., Швец М.М. Литье под давлением реактопластов. Л.: Химия, 1989.

22. Бортников В.Г. Производство изделий из пластических масс Т.1 и 2. Казань. Дом печати. 2002.

23. Власов С.В., Калиничев Э.Ф., Кандырин Л.Б. и др. Основы технологии переработки пластмасс.

М.: Химия, 1995.

24. Стрельцов К.Н. Переработка термопластов методом механопневмоформования. Л.: Химия, 25. Шварцман П., Иллинг А. Термоформование. / Пер. с англ. СПб. Профессия. 2006.

26. Энциклопедия полимеров. М.: Советская энциклопедия. 1974. Т.1- 27. Григорьев А.П., Федотова О.Я. Лабораторный практикум по технологии пластмасс. Т.1 и 2.

М.: Высшая школа, 1977.

28. Практикум по технологии пластмасс / Под ред. В.М.Виноградова, Г.С.Головкина. М.: Химия, 1978.

29. Берлин А.А., Шустов Ф.А. Химия и технология газонаполненных высокополимеров. М.: Наука. 1980.

30. Берлин А.А., Шустов Ф.А. Пенополимеры на основе реакционноспособных олигомеров. М.:

Химия. 1978.

31. Дементьев А.Г., Тараканов О.Г. Структура и свойства пенопластов. М.: Химия, 1983.

32. Гуль В.Е., Шенфиль Л.З. Электропроводящие полимерные композиции. М.: Химия, 1984.

33. Электрические свойства полимеров / Под. ред. Б.И.Сажина. Л.: Химия. 1977.

34. Асеева Р.М., Заиков Г.Е. Горение полимерных материалов М.:Наука. 1981.

35. Промышленные полимерные композиционные материалы/Под ред.П.Г.Бабаевского М.:Химия.

36. Полимерные материалы пониженной горючести / Под. ред. Праведникова. М.:Химия. 1986.

37. Гурова Т.А. Технический контроль производства изделий из пластмасс. М.: Высшая школа.

1991.

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

39. Лущейкин Г.А. Методы исследования электрических свойств полимеров. М.: Химия. 1988.

40. Литье с газом. САД/СМА/САЕ. Технология, материалы, оборудование. ИФ «АБ Универсал»

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для успешного проведения занятий по дисциплине «Химия полимеров и композитов» вуз располагает необходимой материально-технической базой, обеспечивающей проведение всех видов занятий, предусмотренных данной программой, и соответствующей действующим санитарным и противопожарным правилам и нормам:

специализированными аудиториями для проведения лабораторных работ;

аудиторией, оборудованной интерактивной доской;

специализированным компьютерным классом для проведения практических занятий и семинаров с использованием расчетных и имитационных компьютерных моделей;

необходимым программным обеспечением и выходом в Интернет;

научно-технической и методической литературой.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению 150400.62 «Металлургия» (квалификация (степень) «бакалавр»), профиль «Технология литейных процессов».

Автор: старший преподаватель Лупова И.А.

Программа одобрена на заседании кафедры литейного производства « 23 » декабря 2011 г., протокол №