Poslední úprava: RNDr. Kateřina Ušelová, Ph.D. (28.01.2019)
Kurz rozšiřuje a prohlubuje základní poznatky o struktuře a typech polymerů a kombinovaných systémů
obsahujících polymery, jejich přípravě, vlastnostech, recyklacích, metodách studia a aplikacích. Nedílnou součástí
kurzu jsou interdisciplinární přesahy chemie polymerů zejména do oblastí materiálových věd a biomedicíny.
Poslední úprava: RNDr. Kateřina Ušelová, Ph.D. (28.01.2019)
The course extends and deepens the basic knowledge on the structure and types of polymers and composite
systems containing polymers, preparation, properties and recycling these materials, methods of their investigation
and on their practical applications. Interdisciplinary overlaps of polymer chemistry, especially to the fields of
material sciences and biomedicine are an integral part of the course.
Literatura
Poslední úprava: doc. RNDr. Jan Sedláček, Dr. (19.02.2019)
J. Vohlídal, Makromolekulární chemie, Karolinum Praha 1996
J. Pouchlý, Fyzikální chemie makromolekulárních a koloidních soustav, Praha 2008
M. Kučera, Vznik makromolekul I. a II., VUTIUM (Brno) 2003
Materiály IUPAC Polymer Division volně dostupné na www.iupac.org
Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials, Cowie JMG., Blackie Academie & Profesionals, London 1997
Požadavky ke zkoušce
Poslední úprava: doc. RNDr. Jan Sedláček, Dr. (18.02.2019)
Zkouška je ústní. Silně akcentováno je skutečné porozumění probrané látce, nikoliv "naučení se" něčeho nazpaměť. Požadováno je též používání správné terminologie a schopnost aplikovat obecné vztahy na řešení příkladů s konkrétními látkami.
Sylabus -
Poslední úprava: doc. RNDr. Jan Sedláček, Dr. (19.02.2019)
Polymery, jejich struktura, klasifikace a praktický význam
1.1 Chemie a fyzika polymerů; výzkum materiálů, mezioborové vazby 1.2 Polymerní terminologie 1.3 Molekulární charakteristiky polymerů a metody jejich zjišťování 1.4 Molární hmotnosti polymerů a metody jejich stanovení 1.5 Charakteristiky polymerů na materiálové úrovni 1.6 Viskoelasticita – unikátní vlastnost polymerů
Syntéza polymerů 2.1 Termodynamika polymerizací 2.2 Polymerizační módy 2.3 Typy monomerů a jejich reaktivita 2.4 Vztahy monomer – monomerní jednotka
Řetězové polymerizace 3.1 Obecný mechanismus, typy aktivních center, stacionární stavy a jejich ustavování 3.2 Radikálové polymerizace s terminací aktivních center 3.3 Polymerizace s přenosovými reakcemi 3.4 Polymerizace s kontrolou terminace a přenosových reakcí 3.5 Typy a charakteristiky homogenních a heterogenních radikálových polymerizací 3.6 Distribuce polymerizačních stupňů polymerů připravených radikálovými polymerizacemi
Iontové polymerizace 4.1 Vliv disociačních rovnováh na kinetiku a produktovou selektivitu iontových polymerizací 4.2 Aniontové polymerizace, iniciátory, typy monomerů a jim odpovídající polymerizační módy 4.3 Živé aniontové polymerizace a metody jejich provádění, syntézy polymerních standardů 4.4 Termodynamické aspekty živých aniontových polymerizací, stanovení jejich charakteristik 4.5 Stereoselektivní aniontové polymerizace 4.6 Aniontové polymerizace aktivovaných monomerů. 4.7 Polymerizace přenosem skupin 4.8 Kationtové polymerizace, typy monomerů a aktivních center, polymerizační módy 4.9 Kationtové polymerizace heterocyklických monomerů 4.10 Kationtové polymerizace p-monomerů, 4.11 Přenosové reakce při kationtových polymerizacích 4.12 Kationtové polymerizace alkanů indukované superkyselinami
Koordinační polymerizace 5.1 Obecné rysy a klasifikace koordinačních polymerizací 5.2 Polymerizace inzertního typu 5.3 Metathesní polymerizace 5.4 Kontrola propagace při koordinačních polymerizacích, syntézy stereoregulárních polymerů 5.5 Přenosové reakce při koordinačních polymerizacích, kontrola molární hmotnosti polymeru 5.6 Polymerizace monomerů s trojnou vazbou
Řětězové kopolymerizace 6.1 Výhody kopolymerů, vztahy molekulová struktura – materiálové vlastnosti 6.2 Kopolymerizační rovnice pro statistické kopolymery 6.3 Distribuce a průměrné velikosti homopolymerních sekvencí v kopolymerních 6.4 Metody přípravy blokových a roubovaných kopolymerů
Syntézy polymerů neřetězovými polymerizacemi 7.1 Principy a klasifikace neřetězových polymerizací 7.2 Syntézy polyesterů, typy a mechanismy polyesterifikací, polyestery z obnovitelných zdrojů 7.3 Polyamidy, metody syntézy, typy a tradiční názvy, vliv vodíkových vazeb na vlastnosti 7.4 Polyimidy, syntézy, typy, vlastnosti, aplikace 7.6 Polyuretany (polykarbamáty), typy, syntézy, vlastnosti, aplikace 7.7 Fenoplasty, a aminoplasty typy, syntézy, vlastnosti, aplikace 7.8 Příprava polymerů oxidačními polymerizacemi; polyoxyfenyleny, polyaniliny, polythiofeny, 7.9 Příprava polymerů kaplingovými reakcemi (Suzuki-Miyaura, Stille, Negeshi) 7.10 Kinetika polyesterifikací a polyamidací 7.11 Distribuce polymerizačních stupňů polymerů vzniklých neřetězovými polymerizacemi 7.12 Trojrozměrné polymerní sítě, bod gelace
Polymery s anorganickými hlavními řetězci 8.1 Stabilita neuhlíkatých (anorganických) lineárních řetězců 8.2 Čistě anorganické lineární a rozvětvené polymery 8.3 Polysiloxany, typy, příprava, vlastnosti a aplikace Konstitučně-dynamické polymery - dynamery 9.1 Konstitučně-dynamické systémy, principy a klasifikace dle typu vazeb mezi konstituenty 9.2 Supramolekulární polymery (dynamery), typy, příprava, vlastnosti a aplikace 9.3 Metalo-supramolekulární polymery (dynamery), typy, příprava, vlastnosti a aplikace 9.4 Kovalentní dynamery, typy, příprava, vlastnosti a aplikace
Dendritické polymery 10.1 Dendron a dendrimer, struktura, terminologie, klasifikace a charakterizace 10.2 Metody přípravy dendrimerů a dendritických polymerů 10.3 Vlastnosti a aplikace dendrimerů a dendritických polymerů
Chemické reakce a recyklace polymerů 11.1 Klasifikace a význam chemických reakcí polymerů 11.2 Modifikace funkčních skupin polymerů 11.3 Roubování polymerů 11.4 Vytvrzování a vulkanizace polymerů 11.5 Degradace polymerů – typy dle iniciace a „činidel“ 11.6 Degradace polymerů – kinetika pro různé polohové typy štěpení 11.7 Depolymerizace a jejich využitelnost při recyklacích polymerů
Poslední úprava: doc. RNDr. Jan Sedláček, Dr. (19.02.2019)
Polymers, their structure, classification and practical significance 1.1 Polymer chemistry and physics; material research, interdisciplinary links 1.2 Polymer terminology 1.3 Molecular characteristics of polymers and methods of their determination 1.4. Molar masses of polymers and methods of their determination 1.5 Characteristics of polymers on the material level 1.6 Viscoelasticity - a unique property of polymers
Synthesis of polymers 2.1 Thermodynamics of polymerization 2.2 Polymerization modes 2.3 Types of monomers and their reactivity 2.4 Monomer-monomeric unit relationships
Chain-growth polymerization 3.1 General mechanism, types of active centers, stationary states and their establishment 3.2 Free radical polymerization 3.3 Polymerization with transfer reactions 3.4 Polymerization with control over termination and transfer reactions 3.5 Types and characteristics of homogeneous and heterogeneous radical polymerizations 3.6 Degree of polymerization distribution in free radical polymerization
Ionic polymerization 4.1 Influence of dissociation equilibrium on kinetics and selectivity of ionic polymerizations 4.2 Anionic polymerization, initiators, types of monomers and polymerization modes 4.3. Living anionic polymerization and methods of implementation, polymer standards synthesis 4.4 Thermodynamic aspects of living anionic polymerization 4.5 Stereoselective anionic polymerizations 4.6 Anionic polymerization of activated monomers. 4.7 Group transfer polymerization 4.8 Cationic polymerization, types of monomers and active centers, polymerization modes 4.9 Cationic polymerization of heterocyclic monomers 4.10 Cationic polymerization of p-monomers 4.11 Transfer reactions in cationic polymerization 4.12 Cationic polymerization of alkanes induced by superacids
Coordination polymerization 5.1. General aspects and classification of coordination polymerizations 5.2 Insertion polymerization 5.3 Metathesis polymerization 5.4 Termination control in coordination polymerizations, synthesis of stereoregular polymers 5.5 Transfer reactions in coordination polymerizations, control of molar mass of polymers 5.6 Polymerization of triple bond-containing monomers
Chain-growth copolymerization 6.1. Advantages of copolymers, relationship molecular structure - material properties 6.2. Copolymerization equation for statistical copolymers 6.3. Distribution and mean length of homopolymer sequences in copolymers 6.4. Methods of preparation of block and graft copolymers
Step-growth polymerization 7.1 Principles and classification of step-growth polymerization 7.2 Polyesters, types and mechanisms of polyesterification, polyesters from renewable sources 7.3 Polyamides, synthesis, types and traditional names, influence of H bonds on properties 7.4 Polyimides, synthesis, types, properties, applications 7.6 Polyurethanes (polycarbamates), types, synthesis, properties, applications 7.7 Phenolic and amino resins, synthesis, properties, applications 7.8 Oxidation polymerization; polyoxyphenylenes, polyanilines, polythiophenes, 7.9 Preparation of polymers by coupling reactions (Suzuki-Miyaura, Stille, Negeshi) 7.10 Kinetics of polyesterification and polyamidation 7.11 Distribution of degree of polymerization in step-growth polymerization 7.12 Three-dimensional polymer networks, gelation point
Polymers with inorganic main chains 8.1 Stability of inorganic linear chains 8.2 Inorganic linear and branched polymers 8.3 Polysiloxanes, types, preparation, properties and applications
Constitutional-dynamic polymers - dynamers 9.1 Constitutional-dynamic systems, principles and classification according to the type of links between constituents 9.2 Supramolecular polymers, types, preparations, properties and applications 9.3 Metallo-supramolecular polymers, types, preparations, properties and applications 9.4 Covalent dynamers, types, preparation, properties and applications
Dendritic polymers 10.1 Dendrons and dendrimers, structure, terminology, classification and characterization 10.2 Methods of preparation of dendrimers and dendritic polymers 10.3 Properties and applications of dendrimers and dendritic polymers
Chemical reactions of polymers and polymer recycling 11.1 Classification and importance of chemical reactions of polymers 11.2 Modification of functional groups of polymers 11.3 Grafting of polymers 11.4 Curing and vulcanization of polymers 11.5 Degradation of polymers - types according to initiation and "reagents" 11.6 Polymer degradation - kinetics for various positional cleavage types 11.7 Depolymerization and its application in polymer recycling
