Министерство образования и науки Российской Федерации

Федерально государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Уральский государственный лесотехнический университет»

Кафедра ХИМИЯ ДРЕВЕСИНЫ И ТЕХНОЛОГИИ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Утверждаю.

Одобрена:

Директор ИХПРС и ПЭ кафедрой ХД и ТЦБП А.В. Вураско Протокол №_ от 2014 г.

«_» 2014 г.

Зав. кафедрой А.В. Вураско Методической комиссией ИХПРС и ПЭ Протокол № от _2014 г.

Председатель Первова И.Г.

ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

М1.ВЧ.02.04.02 Физико-химия природных и синтетических полимеров 261700.68 Технология полиграфического Направление подготовки и упаковочного производства Магистр Квалификация (степень) выпускника Технология и дизайн упаковочного проПрофиль подготовки изводства Трудоемкость дисциплины (зачетные единицы, часы) 4 (144) Кафедра-разработчик рабочей программы Кафедра химии древесины и технологии целлюлозно-бумажных производств Разработчик программы:

профессор кафедры химии древесины и технологии целлюлозно-бумажных производств, д.т.н. А.В. Вураско Екатеринбург 2014 г.

Содержание Пояснительная записка………………………………………………… 1 Перечень и содержание разделов, модулей (тематический план) учебной дисциплины…………………………………………………… Перечень практических занятий……………………………………….

3 Перечень самостоятельной работы студентов………………………...

4 Контроль результативности учебного процесса……………………… 5 Требования к ресурсам………………………………………………….

6 Лист контрольных мероприятий……………………………………….

7 Учебно-методическое обеспечение…………………………………… 8 Приложения……………………………………………………………...

9 1. Пояснительная записка Введение Рабочая программа учебной дисциплины составлена на основе Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) по ФГОС ВПО по направлению подготовки бакалавров 261700.68 «Химическая технология», утвержденный Министерством образования и науки 22.12.2009 г.;

учебный план профиля, утвержденный ректором ГОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет» 17.09. 2010 г. и Стандарта УГЛТУ СТВ 1.2.1.3–00– «Программа учебной дисциплины. Требования к содержанию и оформлению».

Объем дисциплины и виды учебной работы Всего часов Виды учебной работы Очное Заочное Ускоренное Аудиторные занятия 56 - В том числе:

Лекции (Л) 12 - Практические занятия (ПЗ) 44 - Самостоятельная работа студентов (CP) 52 - Экзамен (Э) 36 - Общая трудоемкость дисциплины 144 - Э Вид итогового контроля - Цель и задачи преподавания учебной дисциплины Целью изучения дисциплины является реализация требований, установленных в Федеральном государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования. Преподавание строится исходя из требуемого уровня подготовки студентов, обучающихся по данной специальности.

Целью данной дисциплины является приобретение обучающимися углубленных знаний по химии и физике природных и синтетических полимеров, применяемых для производства упаковки различного назначения.

Задачами дисциплины является обеспечение в соответствии с требованиями ФГОС ВПО изучения студентами:

- теоретических основ современных методов получения синтетических полимеров применяемых для производства упаковки;

- методов анализа природных и синтетических полимеров;

- современных методов производства волокнистых полуфабрикатов из растительного сырья для изготовления бумаги и картона;

- взаимосвязи химического строения и структуры полимера с их физикохимическими свойствами;

- современных методов физико-химического воздействия на поверхности полимерных материалов для повышения их эксплуатационных свойств.

(сведения об обеспечивающих, сопутствующих и 1. Химия (ключевая) 1. Методы и средства 1. Защита интеллектуальной собОрганическая химия научных исследований ственности 5. Материаловедение Требования к знаниям, умениям и владениям До начала изучения дисциплины студент должен:

знать: неорганическую и органическую химии; основные законы химии; типы химических реакций; основные химические свойства и применение оксидов, кислот, оснований, солей; о полимерном строении вещества; о классификации и классах высокомолекулярных соединений; составлять уравнения типовых химических реакций, химический состав древесины, классификацию компонентов древесины, структуры компонентов древесины; макро- и микроскопическое строение древесного и недревесного растительного сырья, строение и состав клеточной стенки; химическое строение целлюлозы, составлять уравнения типовых химических реакций.

уметь: выполнять стехиометрические расчеты по уравнениям химических реакций;

работать с учебной и справочной литературой по химии; нормы современного русского литературного языка; основные принципы составления текстов; анализировать результаты, полученные в ходе лабораторных работ; свободно владеть средствами и технологиями Internet; пользоваться статистическими методами; осуществлять сбор, анализ и обработку данных для решения поставленных задач; анализировать результаты расчетов и обосновать полученные выводы; использовать для решения аналитических и исследовательских задач современные технические средства и информационные технологии; организовать деятельность по реализации конкретного технологического проекта.

владеть навыками: устного и письменного речевого общения в соответствии с нормами современного литературного языка; пользования программно-техническими средствами и нормативными документами, обеспечивающими доступ к информационным ресурсам с помощью соответствующих информационных и Internet-технологий; работы с компьютером как средством управления информацией и работы с информацией в глобальных компьютерных сетях; отбора и подготовки проб природных и синтетических полимеров для проведения анализа; техники работы с химической посудой, лабораторными установками и реагентами.

иметь представление: о кинетике химических реакций; об экологических проблемах, связанных с применением органических и неорганических соединений.

После окончания изучения дисциплины студент должен:

знать: физико-химическую природу полимерных материалов; тароупаковочные материалы на основе целлюлозы; тароупаковочные материалы на основе синтетических полимеров и сополимеров; полиолефины, виниловые полимеры, полистирол и его сополимеры, полиэфиры; стеклообразующие полимеры; многослойные и комбинированные пленочные материалы и методы их производства; взаимосвязь экологии и полимерной упаковки.

уметь: изучать и внедрять отечественный и зарубежный опыт создания инновационных продуктов и технологий производства; разрабатывать мероприятия по комплексному использованию сырья, по замене дефицитных материалов и изыскивать способов утилизации отходов производства;

владеть навыками: разработки технологических нормативов на расход сырья и вспомогательных материалов; создания теоретических моделей технологических процессов, позволяющих прогнозировать технологические параметры, характеристики аппаратуры и свойства получаемых веществ, материалов и изделий; подготовки научнотехнических отчетов, аналитических обзоров и справок; постановки и формулирования задач научных исследований на основе результатов поиска, обработки и анализа научнотехнической информации;

иметь представление: о разработке новых лабораторных установок для проведения практикумов; защита интеллектуальной собственности, публикация научных результатов; о разработке методов контроля знаний студентов.

По окончании изучения дисциплины студент должен владеть следующими компетенциями.

компетенции Способность к самостоятельному обучению новым методам исОК-2 следования, к изменению научного и научно-производственного Способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности Способностью находить и анализировать новую информацию и ОК-10 структурировать знания для формирования решений по научнотехническим и социальным проблемам;

Способностью применять новые методы и средства исследоваОК- Способность использовать современные достижения науки и инПК- новационные разработки в практической деятельности;

Способность анализировать и систематизировать отечественную Способность использовать знания фундаментальных наук при ПК-3 проведении исследований и создании новых направлений в своей Способность решать на основе фундаментальных знаний проблеПК- ПК-7 Способность ставить задачи, выбирать методы, проводить исследования, интерпретировать и представлять их результаты в виде научно-технических отчетов, научных докладов и публикаций;

Способность выполнять педагогическую работу в образовательПК-11 ных учреждениях различного уровня по дисциплинам, соответствующим профилю направления;

Способность методически правильно строить преподавание проПК- Производственно-технологическая деятельность Способность выявлять основные тенденции развития технологиПК- ческих процессов и находить способы их совершенствования;

способностью участвовать во внедрении инновационных техноПК- № Содержание разделов Введение в курс «Физико-химия природных и синтетических полимеров»

Физическая структура полимеров ров. Надмолекулярная струкПК-1-4, ПК-7, Физические состояния полимеров стояниях полимеров.

механические модели деПК-1-4, ПК-7, Химические превращения целлюлозы Деструкция и окисление Перспективные технологии получения полимерных материалов Повышение эксплуатационОК-10, ОК-11, Физико-химия стекла стекла; Составы тарных стеПК-4, ПК-9, кол; Сырьевые материалы, Стеклообразное состояние 0, вещества и его физикоПК-1-4, ПК-7, 1. Введение в курс «Физико-химия природных и синтетических полимеров»

1.1 Цели и задачи дисциплины.

1.2 Общие понятия о строении и свойствах ВМС. Мономер, олигомер, полимер.

Элементарное звено, степень полимеризации. Особенности свойств ВМС. Классификация полимеров по происхождению, химическому составу, пространственной структуре.

Структура макромолекул ВМС. Линейные, разветвленные, сетчатые полимеры. Регулярность и нерегулярность полимеров. Стереорегулярность и пространственная изомерия полимеров.

2. Физическая структура полимеров 2.1 Пространственная форма, конформационные превращения и гибкость макромолекул.

2.2 Межмолекулярные взаимодействия в полимерах. Энергия когезии и ее влияние на свойства полимеров.

2.3 Особенности агрегатных и фазовых состояний полимеров.

2.4 Надмолекулярная структура полимеров.

2.5 Кристаллическое состояние полимеров. Пластичные и фибриллярные механизмы кристаллизации полимеров.

2.6 Методы изучения физической структуры полимеров.

3. Физические состояния полимеров 3.1 Релаксационные состояния полимеров.

3.2 Понятие о физических состояниях полимеров: стеклообразное, высокоэластичное и вязко текучее состояния аморфных полимеров.

3.3 Виды деформаций полимеров в различных физических состояниях.

3.4 Релаксационные явления и механические модели деформации полимеров.

3.5 Термические методы исследования полимеров. Теплостойкость полимеров.

Электрические свойства полимеров.

4. Химические превращения целлюлозы 4.1. Особенности химических реакций целлюлозы, как полимера.

4.2. Действие на целлюлозу гидроксидов щелочных металлов Состав щелочной целлюлозы, ее структурные модификации. Набухание и растворение целлюлозы в щелочах. Действие на целлюлозу аммиака и аминов. Взаимодействие целлюлозы с комплексными соединениями поливалентных металлов (гидроксиды металлов и др.). Действие на целлюлозу растворов солей. Активация и повышение реакционной способности целлюлозы.

4.3. Деструкция целлюлозы Гидролиз и алкоголиз целлюлозы. Состав и свойства продуктов гидролиза целлюлозы. Гидролиз концентрированными и разбавленными кислотами. Порошковая и микрокристаллическая целлюлоза. Алкоголиз и ацетолиз целлюлозы. Действие безводных галоидводородов. Термическая деструкция целлюлозы. Фотохимическая деструкция. Деструкция целлюлозы под действием ионизирующих излучений (радиационная деструкция). Ферментативное расщепление целлюлозы.

4.4. Окисление целлюлозы Избирательное окисление целлюлозы. Окисление первичных спиртовых групп.

Окисление вторичных спиртовых групп. Химические превращения продуктов избирательного окисления целлюлозы. Неизбирательное окисление целлюлозы. Снижение молекулярной массы целлюлозы в процессе окисления. Свойства препаратов окисленной целлюлозы. Окисление эфиров целлюлозы.

4.5. Растворение целлюлозы Природа межмолекулярных взаимодействий в целлюлозе и его роль в процессе растворения. Роль водородных связей. Растворение целлюлозы в прямых и комплексообразующих растворителях.

4.6. Сложные эфиры целлюлозы Методы синтеза сложных эфиров целлюлозы. Химические реакции при синтезе.

Распределение заместителей в препаратах частично замещенных эфиров целлюлозы.

Эфиры неорганических кислот. Нитраты (азотнокислые эфиры) целлюлозы. Эфиры угольной и тиугольной кислот и их соли (ксантогенаты целлюлозы). Сульфаты (сернокислые эфиры) целлюлозы. Другие эфиры целлюлозы и неорганических кислот. Эфиры целлюлозы и сульфокислот. Практическое использование сложных эфиров целлюлозы. Применение эфиров целлюлозы в мембранной технологии.

4.7. Простые эфиры целлюлозы Методы синтеза простых эфиров целлюлозы. Метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, их свойства и применение. Другие простые эфиры целлюлозы.

5. Перспективные технологии получения полимерных материалов 5.1. Способы получения биоразлагаемых полимеров;

5.2. Повышение эксплуатационных свойств полимерных материалов за счет поверхностной модификации;

5.2.1 Классификация способов модификации;

2.2.2 Основные способы физической модификации;

5.2.3 Основные способы химической модификации.

6. Физико-химия стекла 6.1 Общее представление о кремнеземе;

6.2 Виды упаковки и тары из стекла;

6.3 Составы тарных стекол;

6.3 Сырьевые материалы, используемые в производстве стеклотары;

6.4 Стеклообразное состояние вещества и его физико-механические свойства;

6.4.1 Понятие стекла;

6.4.2 Свойства расплава стекломассы;

6.4.3 Свойства стекла.

3 Перечень и содержание практических (семинарских) занятий Активация и повышение реакционной способности Методы синтеза простых эфиров целлюлозы Способы физической и химической модификации Составы тарных стекол Стеклообразное состояние вещества и его физикомеханические свойства п/п Текущая проработка В соответствии «Самостоятельная работа».

6. Контроль результативности учебного процесса по дисциплине.

Виды, формы и сфера контроля п/п Текущий контроль знаний студентов проводится по результатам выполнения домашних или аудиторных работ. Средством контроля являются вопросы для самоконтроля, задачи, тесты, задания. Образцы вопросов, заданий, тестов и задач приведены в прил. настоящей программы.

Итоговый контроль проводится с помощью экзаменационных билетов (образец одного из них приведен в прил. 3). Перечень вопросов к экзамену приведен в прил. 3.

6. Требования к ресурсам Реализация учебной дисциплины требует наличия учебного кабинета, химической лаборатории и компьютерного класса (аудитория УЛК-5-205, оснащенная презентационной и мультимедийной техникой (интерактивная доска, проектор, экран, ноутбук); комплект электронных презентаций/слайдов; специализированная лаборатория «Химия древесины» УЛК-5-307).

Тестовый контроль знаний может проводиться в обычной аудитории и в компьютерном классе.

7. Лист контрольных мероприятий Лист контрольных мероприятий по теоретическому курсу Перечень и содержание модулей учебработы/проекта 5. Перспективные технологии получения полимерных материалов Обязательный минимум для допуска к 8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 8.1 Основная и дополнительная учебная литература п/п гия применение [Текст] / Дж.Ф. Хенлон, Р. Дж. Келси, Х.Е.

Форсинио; пер. с англ. Под общ. Науч. Ред. В.Л. Жавнера.

– СПб.: Профессия, 2008. – 632 с.

роупаковочных материалов. Учебное пособие / Л.А. Сухарева, В.С. Яковлев [Текст] – М.: ДеЛи принт, 2005. – 494 с.

Крыжановская Ю.В. Технические свойства полимерных материалов. – СПб.: Профессия, 2007. -240 с.

вых продуктов / Р. Коулз, Д. МакДауэлл, М.Дж. Кирван. – Пер. с англ под науч. Ред. Л.Г. Махотиной. – СПб.:Профессия, 2008. – 416 с.,(Серия: Научные основы технологии).

пер. с англ. Под ред. О.Ю. Сабсая – СПб.: Профессия, 2006.

нография. – М.: МГУП. 2008. – 474 с.

вузов/ В. И. Азаров, А. В. Буров, А. В. Оболенская. - СПб.:

С.-Петербург. лесотехн. акад., 2010. - 624 с.

сти тарного картона и методы ее оценки / В.И. Белоглазов, А.В. Гурьев, В.И. Комаров под ред. проф. В.И. Комарова. – Архангельск: изд-во Арханг.гос.техн. ун-та, 2005. – 252 с.

[Текст] / Н.Л. Медяник, Л.В. Чупрова, Т.М. Куликова, З.З.

Одуд, Н.И. Родионова: учеб. пособие. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. – 179 с.

Н.Л. Медяник, Л.В. Чупрова, Т.М. Куликова, З.З. Одуд:

учеб. пособие 2-е изд. Магнитогорск: гос. техн. Ун-та им.

Г.И. Носова, 2011. – 155 с.

Химия древесины и синтетических полимеров: учебник для 1999 5 5 вузов/ В. И. Азаров, А. В. Буров, А. В. Оболенская. - СПб.:

С.-Петербург. лесотехн. акад., 1999. - 624 с.

Соломенко М.Г. Тара из полимерных материалов [Текст] // 2004 5 5 М.Г. Соломенко, В.П. Шредер, В.Н. Кривошей. – М.: Химия, 1990 г., 330 с.

Энциклопедия инженеров. - Т. 1-3. -М.: Сов. энциклопедия. 1977 5 5 - 1972-1977.

Химическая энциклопедия [Текст]: В 5 т. /Н.С.Зефиров [и 1999 5 5 др.]. - М.: Большая Российская энцикл., 1999.

пластических масс. - Л.: Химия, 1998. -448 с.

Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабора- 1991 5 5 торные работы по химии древесины и целлюлозы. М: Экология,1991, 320 с.

М: Высшая школа, 1988, 312 с.

М: Химия,1989, 431 с.

школа,1992, 511 с.

8.2 Программное обеспечение 1. Microsoft Office 2007 для дома и учебы (лицензия).

2. ChemBioOffice 2008 (лицензия).

3. Adobe Reader 9 (бесплатная).

4. Программа для создания компьютерных тестов My-Test (бесплатная).

8.3 Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы 1. Поисковая система Search+ (бесплатная).

2. Электронный реферативный журнал ВИНИТИ v2.10 (лицензия УГЛТУ) 9. Приложения Перечень вопросов к экзамену и образец экзаменационного билета Вопросы к экзамену по дисциплине «Физико-химия природных и синтетических полимеров»

Критерии оценки работы студента по изучению дисциплины в рамках промежуточной и текущей аттестации деятельности Балл Отсутствовал на Не сделал доклад по Не учувствовал в Реферат не сдан. В реферате не раскры- Работа не сдана/не Верных ответов:

занятии или опоздал выбранной теме, не обсуждении и не та заявленная тема. Оформлен не по соответствует тре- с первой попытки 0более чем на 30 ми- раскрыл тему, вы- задавал вопросов правилам. Плагиат. Реферат сдан не бованием задания. 51%, Присутствовал на Читал доклад с ли- Высказывал своё Реферат сдан не вовремя/после дора- Работа сдана не возанятии ста, а не рассказы- мнение по теме ботки. Тема реферата раскрыта полно- время/после дора- Верных ответов