Polymer Physics and rheology - MC260P126

• Title: Polymerní fyzika a reologie
• Czech title: Polymerní fyzika a reologie
• Guaranteed by: Department of Physical and Macromolecular Chemistry (31-260)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2022
• Semester: summer
• E-Credits: 3
• Examination process: summer s.:
• Hours per week, examination: summer s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: Ing. Adam Strachota, Ph.D.
• Teacher(s): Ing. Adam Strachota, Ph.D.

Annotation

English

Last update: doc. RNDr. Iva Zusková, CSc. (06.03.2019)

This course is an introduction to the physics and to the rheology of polymers, especially to their mechanical, thermo-mechanical, tensile and fracture properties, to their viscosity and viscoelastic behavior in both melt and solution, as well as to viscoelastic behavior of solid polymers. The aim is to provide basic theoretical knowledge necessary to estimate the most important material properties of polymers from their structure. The course should also provide a theoretical background concerning the main methods of physical and rheological characterization of polymers and explain the prastcical importance of the studied properties for the processing and for the service life of polymeric materials.

Czech

Last update: doc. RNDr. Iva Zusková, CSc. (06.03.2019)

Předmět je úvodem do fyziky a reologie polymerů, zejména pak do jejich mechanických, termomechanických, tahových a lomových vlastností, a dále do jejich viskózního a viskoelastického chování v tavenině i v roztocích, jakož i do viskoelastického chování tuhých polymerů. Cílem je poskytnout základní teoretické znalosti pro odhad nejdůležitějších materiálových vlastností polymerů na základě jejich struktury. Předmět by měl dále zajistit teoretické zázemí o hlavních metodách fyzikální a reologické charakterizace polymerů a vysvětlit význam sledovaných veličin v praxi při zpracování a užívání polymerních materiálů.

Literature

Last update: doc. RNDr. Iva Zusková, CSc. (06.03.2019)

Meissner B., Zilvar V.: Fyzika polymerů, SNTL, Praha 1987, ISBN 04-634-87 (https://pol.vscht.cz/studium/studmat/fyzikapolymeru)

Strobl G.: The Physics of Polymers, Springer, Berlin Heidelberg 2007, ISBN: 978-3-540-25278-8

Ward I.M., Hadley D.W.: An Introduction to the Mechanical Properties of Solid Polymers. Wiley, Chichester 1998. ISBN: 0-471-93887-4

 

Malkin A.Ya., Isayev A.I.:  Rheology.  Chemtec Publishing, Toronto 2006. ISBN: 1-895198-33-X

Editors: Deshpande A. P., Krishnan J. M., Kumar S. (Editors):  Rheology of Complex Fluids.  Springer, New York 2010, ISBN: 978-1-4419-6494-6     

Barnes H.A., Fletcher Hutton J., Walters K.:  An introduction to rheology.  Elsevier, Amsterdam 1989, ISBN: 0444871403, 9780444871404

Requirements to the exam

English

Last update: doc. RNDr. Iva Zusková, CSc. (06.03.2019)

Každý(á) student(ka) vylosuje čtyři témata z následujících tématických okruhů:
(1) mechanické a termomechanické vlastnosti;  (2) reologie; (3) viskoelasticita; (4) experimentální metody.

Po vylosování témat má každý(á) student(ka) 30 minut na přípravu.

Po přípravě se očekává, že student(ka) bude diskutovat o každém ze svých témat přibližně 10 minut. Zkoušející může klást doplňující otázky týkající se vylosovaných témat.

Syllabus

English

Last update: doc. RNDr. Iva Zusková, CSc. (06.03.2019)

Structure of polymers

1. Structure of polymers:  linear / branched / networks;  flexible / rigid;  biopolymers;  primary and higher structure;  morphology;  surface of polymers

 

Thermomechanical properties

2. Melting and crystallization of polymers; semicrystalline polymers; the influence of crystallization kinetics; physical aging

3. Glass transition in polymers; free volume, thermal expansion, diffusion in polymers

4. Thermo-mechanical properties of different types of polymers

5. Mechanisms of elasticity in polymers; Rubber elasticity and its theoretical description

6. Tensile properties of different types of polymers; creep behavior; tensile strength

7. Fracture of brittle and tough materials, impact toughness

 

Behavior of Liquid Polymers, Rheology

8. Solubility and swelling of polymers, polymer miscibility, phase separation

9. Basic aspects of rheology

10. Types of non-Newtonian fluids, thixotropy, rheopexy

11. Influence of molecular and of process parameters on polymer melt flow

12. Rheology of forming polymer networks and their gelation

 

Viscoelastic behavior of both liquid and solid substances

13. Models of viscoelasticity, linear elasticity vs. response to dynamic deformation, relaxation transitions, time-temperature superposition

14. Reversibly and physically crosslinked polymers

 

Special polymers

15. Semiconducting and conductive polymers, inorganic polymers, oriented polymers, liquid-crystalline polymers, self-healing polymers, stimuli-responsive polymers, self-assembling block copolymers

Czech

Last update: doc. RNDr. Iva Zusková, CSc. (06.03.2019)

 

            Struktura polymerů

1. Struktura polymerů: lineární / větvené / sítě;  flexibilní / rigidní;  biopolymery;  primární a vyšší struktura, morfologie, povrch polymerů

 

Termomechanické vlastnosti

2. Tání a krystalizace polymerů; semikrystalické polymery; vliv kinetiky krystalizace; fyzikální stárnutí

3. Teorie skelného přechodu v polymerech; volný objem, tepelná roztažnost, difuze v polymerech

4. Termomechanické vlastnosti různých typů polymerů

5. Mechanismy elasticity v polymerech; kaučuková elasticita a její teoretický popis

6. Tahové vlastnosti typů polymerů; creepové chování; houževnatost v tahu

(Mullins effect)

7. Křehký a houževnatý lom, rázová houževnatost

 

            Chování polymerů v kapalném stavu, Reologie

8. Rozpustnost a botnání polymerů, mísitelnost polymerů, fázová separace

9. Základní reologické pojmy

10. Typy nenewtonských tekutin, tixotropie, reopexie

11. Vliv molekulárních a procesních parametrů na tok polymerních tavenin

12. Reologie vznikajících polymerních sítí a jejich gelace

 

Viskoelastické chování tekutých i pevných látek

13. Modely viskoelasticity, lineární elasticita vs. odezva na dynamické namáhání, relaxační přechody, superpozice čas-teplota

14. Reverzibilně a fyzikálně síťované polymery

 

            Speciální polymery

15. Polovodivé a vodivé polymery, anorganické polymery, orientované polymery, kapalně krystalické polymery, samo-regenerující polymery, polymery reagující na vnější podněty, samouspořádávající blokové kopolymery.