Поиск в базе сайта:
Рабочая программа дисциплины Химия и физика полимеров icon

Рабочая программа дисциплины Химия и физика полимеров




НазваниеРабочая программа дисциплины Химия и физика полимеров
страница1/3
Дата конвертации21.02.2013
Вес0.51 Mb.
КатегорияРабочая программа
  1   2   3


УТВЕРЖДАЮ

Проректор-директор ИПР

___________А. К. Мазуров

«___»____________2011 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Дисциплины

Химия и физика полимеров



НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ

240100 «Химическая технология»

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ

Технология и переработка полимеров

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ)

Бакалавр


БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.

КУРС 3, 4 СЕМЕСТР 6, 7

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 8 (4/4)

ПРЕРЕКВИЗИТЫ Б.Б.2.3.1 – Б.Б.2.3.3

КОРЕКВИЗИТЫ Б.В.3.3.3(1), Б.В.3.3.4(1), Б.В.3.3.5(1), Б.В.3.3.7.1(1)


^ ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции 57 час. (36/21)

Практические занятия 25 час. (18/7)

Лабораторные занятия 78 час. (36/42)

^ АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 160 час. (90/70)

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 128 час. (72/56)

ИТОГО 288 час.

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ экзамен


^ ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ

Кафедра технологии органических веществ и полимерных материалов (ТОВиПМ)


ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ А.Н. Пестряков


РУКОВОДИТЕЛЬ ООП В. М. Погребенков


ПРЕПОДАВАТЕЛЬ А.Г. Филимошкин

2011 г.

^ 1. Цели освоения дисциплины


Цели дисциплины и их соответствие целям ООП

Код цели

Цели освоения дисциплины
«Химия и физика полимеров»

Цели ООП

Ц1

Формирование способности понимать физико-химическую суть процессов получения и переработки полимеров и использовать теоретические знания в комплексной инженерной деятельности.

Подготовка выпускников к производственно-технологической деятельности в области химических технологий полимеров, конкурентоспособных на мировом рынке.

Ц2

Формирование способности выполнять расчеты физико-химических параметров процессов получения и переработки полимеров на основе кинетики и термодинамики процессов синтеза полимеров и их свойств.

Подготовка выпускников к проектно-конструкторской деятельности в области химических технологий полимеров, конкурентоспособных на мировом рынке.

Ц3

Формирование творческого мышления, объединение фундаментальных знаний физико-химии полимеров с последующей обработкой и анализом результатов исследований получения и переработки промышленных полимеров.

Подготовка выпускников к научным исследованиям для решения задач, связанных с разработкой инновационных методов создания химико-технологических процессов, мономеров и полимерных материалов.

Ц5

Формирование навыков самостоятельной постановки и проведения теоретических и экспериментальных исследований в области физики и химии поимеров.

Подготовка выпускников к самообучению и непрерывному профессиональному самосовершенствованию.


^ 2. Место дисциплины в структуре ООП


Согласно ФГОС и ООП «Химическая технология» дисциплина «Химия и физика полимеров» относится к профессиональному циклу и является дисциплиной вариативной части 1 профиля «Технология и переработка полимеров» специального модуля.


Код дисциплины ООП

Наименование дисциплины

Кредиты

Форма контроля

Модуль Б.3.3. (специальный, 1 профиль – Технология и переработка полимеров)

Вариативная часть

Б.В.3.3.2(1)

Химия и физика полимеров

8

Экзамен

До освоения дисциплины «Химия и физика полимеров» должны быть изучены следующие дисциплины (пререквизиты):

Код дисциплины ООП

Наименование дисциплины

Кредиты

Форма контроля

Модуль Б.2.3 (химический)

Базовая часть

Б.Б.2.3.1

Органическая химия

14

Экзамен

Б.Б.2.3.2

Аналитическая химия и физико-химические методы анализа

8

Зачет

Б.Б.2.3.3

Физическая химия

15

Экзамен


При изучении указанных дисциплин (пререквизитов) формируются «входные» знания, умения, опыт и компетенции, необходимые для успешного освоения дисциплины «Химия и физика полимеров».

В результате освоения дисциплин-пререквизитов студент должен:

Знать:

  • принципы классификации и номенклатуру органических соединений; строение органических соединений; классификацию органических реакций; свойства основных классов органических соединений; основные методы синтеза органических соединений;

  • основные методы качественного и количественного химического анализа; теоретические основы и принципы химических и физико-химических методов анализа: электрохимических, спектральных, хроматографических; методы разделения и концентрирования веществ; методы метрологической обработки результатов анализа;

  • начала термодинамики и основные уравнения химической термодинамики; методы термодинамического описания химических и фазовых равновесий в многокомпонентных системах; уравнения формальной кинетики и кинетики сложных, цепных, гетерогенных и фотохимических реакций; основные теории гомогенного и гетерогенного катализа; основные понятия и соотношения термодинамики поверхностных явлений, основные свойства дисперсных систем.

Уметь:

  • выполнять основные химические операции, использовать основные химические законы, термодинамические и прочие справочные данные для решения профессиональных задач;

  • синтезировать органические соединения, проводить их качественный и количественный анализ с использованием химических и физико-химических методов;

  • выбирать адекватные методы анализа для заданной аналитической задачи и проводить статистическую обработку результатов аналитических измерений;

  • с целью прогноза конечного результата оценивать влияние различных факторов на равновесия в химических реакциях; определять направленность процесса в заданных условиях; составлять кинетические уравнения в дифференциальной и интегральной формах для кинетически простых реакций и прогнозировать влияние температуры и давления на скорость процесса.

Владеть:

  • экспериментальными методами синтеза, выделения и очистки, определения физико-химических свойств, а также установления структуры органических соединений;

  • методами проведения химического анализа и метрологической оценки его результатов;

  • навыками вычисления тепловых эффектов химических реакций при заданной температуре в условиях постоянства давления или объема; констант равновесия химических реакций при заданной температуре; давления насыщенного пара над индивидуальным веществом, состава сосуществующих фаз в двухкомпонентных системах; методами определения констант скорости реакций различных порядков по результатам кинетического эксперимента; методами измерения поверхностного натяжения.

В результате освоения дисциплин-пререквизитов обучаемый должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями:

  • способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности (ПК-1);

  • способностью планировать и проводить химические эксперименты, проводить обработку их результатов и оценивать погрешности, осуществлять математическое моделирование химических процессов и явлений, выдвигать гипотезы и устанавливать границы их применения (ПК-21);

  • способностью использовать знание свойств химических элементов, соединений и материалов на их основе для решения задач профессиональной деятельности (ПК-23);

  • способностью изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-25).

Кроме того, для успешного освоения дисциплины «Химия и физика полимеров» параллельно должны изучаться дисциплины (кореквизиты):


Код дисциплины ООП

Наименование дисциплины

Кредиты

Форма контроля

Модуль Б.3.3. (специальный, 1 профиль – Технология и переработка полимеров)

Вариативная часть

Б.В.3.3.3(1)

Общая химическая технология полимеров

5

Экзамен


^ 3. Результаты освоения дисциплины


Результаты освоения дисциплины получены путем декомпозиции результатов обучения (Р1, Р5), сформулированных в основной образовательной программе 240100 «Химическая технология», для достижения которых необходимо, в том числе, изучение дисциплины «Химия и физика полимеров».


^ Планируемые результаты обучения согласно ООП

Код результата

Результат обучения (выпускник должен быть готов)

^ Профессиональные компетенции

Р1

Применять естественнонаучные знания в профессиональной деятельности.

Р5

Проводить теоретические и экспериментальные исследования в области современных химических технологий.


^ Планируемые результаты освоения дисциплины «Химия и физика полимеров»

№ п/п

Результат обучения (выпускник должен быть готов)

1

Применять в профессиональной деятельности знания основных закономерностей процессов получения полимеров и материалов и оценивать взаимосвязь свойств с составом и строением.

2

Применять экспериментальные методы определения физико-химических свойств полимеров и параметров химических реакций получения полимеров.

3

Выполнять обработку и анализ данных, полученных при теоретических и экспериментальных исследованиях.


В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать:

  • физико-химические основы, механизм и кинетику процессов получения полимеров;

  • взаимосвязь методов синтеза и структуры полимеров;

  • основные методы химической модификации полимеров;

  • основы физики аморфных и кристаллических полимерных тел;

  • основы теории концентрированных и разбавленных растворов полимеров.



Уметь:

  • выполнять основные химические операции синтеза, выделения полимеров, а также их химической модификации;

  • анализировать физико-химические закономерности, механизм и кинетику процессов получения полимеров и их химической модификации;

  • определять кинетические и термодинамические характеристики химических реакций получения полимеров;

  • обобщать и обрабатывать экспериментальную информацию в виде лабораторных отчетов;

Владеть:

  • методами исследования физико-химических свойств полимеров, механизма и кинетики процессов получения полимеров;

  • основными методами полимеризации и поликонденсации.


В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

1. Универсальные (общекультурные):

  • способность к поиску, обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели, задач и выбору путей их достижения (ОК-1);

  • готовность к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства.

2. Профессиональные:

общепрофессиональные:

  • способность использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире (ПК-3);

  • способность и готовность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности (ПК-1);

производственно-технологические:

  • способность и готовность осуществлять технологический процесс в соответствии с регламентом и использовать технические средства для измерения основных параметров технологического процесса, свойств сырья и продукции (ПК-7);

  • способность обосновывать принятие конкретного технического решения при разработке технологических процессов (ПК-11);

научно-исследовательские:

  • способность планировать и проводить физические и химические эксперименты, проводить обработку их результатов и оценивать погрешности, проводить математическое моделирование физических и химических процессов и явлений, выдвигать гипотезы и устанавливать границы их применения (ПК-21);

  • способность использовать знание свойств химических элементов, химических соединений и материалов на их основе для решения задач профессиональной деятельности (ПК-23);

  • способность изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-25).


^ 4. Структура и содержание дисциплины


4.1 Аннотированное содержание разделов дисциплины

1. Введение, основные понятия и определения химии и физико-химии полимеров. Высокомолекулярные соединения. Полимеры. Олигомеры. Составное повторяющее звено. Степень полимеризации. Структурные формы полимерных молекул. Номенклатура полимеров: рациональная, систематическая, номенклатура сополимеров. Классификация полимеров: по происхождению, по химическому составу и строению полимерной цепи, по отношению к нагреванию, по процессам образования полимеров. Реакции образования макромолекул.

2. Цепные процессы синтеза полимеров (полимеризация). Мономеры, способные вступать в реакцию полимеризации. Строение мономеров и способность их к полимеризации. Термодинамика полимеризации. Радикальная полимеризация: механизм реакции, основные стадии процесса (инициирование, рост цепи и обрыв цепи, передача цепи), кинетика радикальной полимеризации, влияние различных факторов на скорость и молекулярную массу полимеров. Радикальная полимеризация при глубоких степенях превращения. Регулирование и ингибирование полимеризации. Технические приемы синтеза полимеров (полимеризация в массе, растворе, суспензии, эмульсии). Ионная полимеризация: катионная и анионная. Катионная полимеризация: мономеры, катализаторы, механизмы процесса, обрыв цепи. Анионная полимеризация: мономеры, катализаторы, образование активного центра, рост и обрыв цепи, скорости элементарных реакций, образование «живущих» полимерных цепей. Ионно-координационная полимеризация: стереорегулирование процессов образования полимеров, катализаторы Циглера-Натта, механизм полимеризации. Сополимеризация: механизм, основные закономерности, дифференциальное уравнение состава сополимера, константы сополимеризации и их физический смысл. Схема Q-е Алфрея и Прайса. Получение блок и привитых сополимеров. Полимеризация циклов: мономеры, катализаторы, термодинамика превращения циклов в линейные полимеры.

3. Ступенчатые процессы синтеза полимеров. Мономеры и реакции, используемые в ступенчатых процессах. Основные закономерности ступенчатых реакций. Технические методы осуществления ступенчатых реакций синтеза полимеров (в расплаве, в растворе, в эмульсии, межфазные и твердофазные процессы). Поликонденсация: равновесная и неравновесная поликонденсация, функциональность мономеров. Равновесная поликонденсация: механизм, кинетика, влияние различных факторов на процесс, способы проведения равновесной поликонденсации. Неравновесная поликонденсация: кинетика, способы проведения. Полиприсоединение. Механизм образования полиуретанов.

4. Химическая модификация полимеров. Общая характеристика химических реакций полимеров. Реакционная способность полимеров. Основные закономерности модификации полимеров. Реакции в цепях полимеров без изменения молекулярной массы (замещение в полимерной цепи). Реакции в цепях полимеров с увеличением молекулярной массы (реакции присоединения, межмолекулярные реакции полимеров, формирование сетчатых структур). Реакции в цепях полимеров с уменьшением молекулярной массы (деструкция полимеров под действием света, радиации, термодеструкция, механохимические превращения). Окисление и старение полимеров, стабилизация полимеров.

5. Структура полимеров. Структура макромолекул: химическое строение, молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение, конфигурация и конформация макромолекул. Надмолекулярные структуры полимеров: основные типы надмолекулярных структур аморфных и кристаллических полимеров, регулирование надмолекулярных структур полимеров изменением параметров переработки, введением активных структурообразователей, химической модификацией. Гибкость полимерных молекул. Потенциальный барьер внутреннего вращения. Термодинамическая и кинетическая гибкость. Особенности теплового движения в полимерах. Сегмент Куна. Факторы, влияющие на кинетическую гибкость макромолекул.

6. Фазовые и физические состояния полимеров. Фазовые и агрегатные переходы в градиенте температур. Физические состояния аморфных полимеров: стеклообразное, высокоэластическое и вязко-текучее. Кристаллические полимеры. Стеклообразное состояние полимеров. Межмолекулярное взаимодействие и тепловое движение в стеклообразном состоянии. Основные особенности строения полимерных стекол. Структурное и механическое стеклование. Влияние различных факторов на температуру стеклования аморфных полимеров. Явление вынужденной эластичности. Температура хрупкости. Прочность полимеров. Высокоэластическое состояние аморфных полимеров. Проявление высокоэластичности у полимеров. Природа высокоэластической деформации (ВЭД). Термодинамика и релаксационный характер ВЭД. Релаксационные механические свойства полимеров. Явление гистерезиса. Вязко-текучее состояние полимеров. Основные закономерности течения полимеров. Температура текучести. Показатель текучести расплава полимеров. Температурная зависимость вязкости расплава полимеров. Энергия активации вязкого течения. Химическое течение полимеров. Кристаллическое состояние полимеров. Основные условия, определяющие возможность кристаллизации. Механизм и кинетика кристаллизации полимеров. Деформационные свойства кристаллических полимеров. Прочность полимеров.

7. Растворы полимеров. Особенности свойств растворов полимеров. Растворение и набухание полимеров. Ассоциация в растворах полимеров. Студни. Явление синерезиса. Термодинамика растворов полимеров. Плохие и хорошие растворители. Концентрированные растворы. Пластификация полимеров. Механизм пластификации.

8. Физические свойства полимеров. Механические (деформационные и прочностные), теплофизические, электрические, триботехнические свойства полимеров.


4.2 Структура дисциплины по разделам и видам учебного процесса (лекции, лабораторные работы, практические занятия, семинары, коллоквиумы) c указанием временного ресурса в часах приведена в табл. 1.

Таблица 1.

^ Структура дисциплины «Химия и физика полимеров»

по разделам и формам организации обучения

Название раздела/темы

Аудиторная работа (час)

СРС

(час)

КР


Итого (час)

Лекции

Практ. занятия

Лабор. занятия

6 семестр

1. Введение, основные понятия химии и физико-химии полимеров

4

2




4




10

2. Цепные процессы синтеза полимеров

14

8

18

32

1

72

3. Ступенчатые процессы синтеза полимеров

6

3

6

12

1

27

4. Химическая модификация полимеров

6

3

6

12

27

5. Структура полимеров

6

2

6

12

1

26

7 семестр

6. Фазовые и физические состояния полимеров

12

2

18

26

1

58

7. Растворы полимеров

4




6

8

1

18

8. Физические свойства полимеров

5

5

18

22

50

Итого

57

25

78

128

5

288


  1   2   3

Похожие:




©fs.nashaucheba.ru НашаУчеба.РУ
При копировании материала укажите ссылку.
свазаться с администрацией