МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ К.И.САТПАЕВА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ К.И.САТПАЕВА
Институт нефти и газа
Кафедра химической технологии переработки нефти, газа и полимеров
«УТВЕРЖДАЮ »
Директор института
нефти и газа
____________Алиев Н.У.
«____»___________2009 г.
ПРОГРАММА КУРСА (SYLLAВUS)
по дисциплине «Физико-химические методы исследования
полимеров»
для специальности «050721 – Химическая технология
органических веществ»
Форма обучения (дневная)
Всего - 2 кредита,
Курс – 4,
Семестр – 7,
Лекций - 15 часов,
Лабораторные занятия – 15 часов,
Рубежный контроль (кол - во) – 2,
СРС - 45 часов,
СРСП (аудиторных) - 45 часов,
Всего аудиторных часов – 90,
Трудоемкость - 120 часов
Экзамен У семестр 7
Алматы 2009
Программа курса составлена:
Есжановой Патшайым Рустембековной, кандидатом химических наук, доцентом
в
соответствии с учебным планом специальности 050721 – Химическая технология
органических веществ, утвержденным «___»___________2009 г.
Рассмотрена на заседаний кафедры химической технологии переработки нефти, газа и
полимеров ИНиГ
« ___ » _________2009 г. Протокол №_______
И.о. зав. кафедрой, профессор
Бойко Г.И.
Одобрена методическим Советом института нефти и газа
«____»__________2009 г.
Протокол №_____
Председатель МС ИНиГ
Джексенбаев Е.К.
Сведения о преподавателях:
Есжанова Патшайым Рустембековна, доцент, кандидат химических наук, окончила
Казахский Государственный Женский педагогический институт, педагогический стаж более
30 лет. В КазНТУ работает с 2005 года, читает лекции, проводит практические и
лабораторные занятия по дисциплинам: «Переработка и технология пластмасс», «Основы
химической технологии пластмасс», «Физические методы исследования», «Структурномеханические свойства и растворы полимеров», «Физико-химические свойства полимеров»
для обучающихся по специальности «Химическая технология органических веществ». Имеет
15 опубликованных учебно-методических материалов, 39 научных публикаций.
Офис: кафедра «Химическая технология переработки нефти, газа и полимеров».
Адрес: 480013, г. Алматы, пр. Сатпаева 22а, ГУК каб.821, 1031.
Тел: 257-71-88 (доб. 71-88, 73-40)
Факс: 83272 92-6025 Е-mail:
2
1
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1 Цель преподавания дисциплины
Целью изучения курса «Физико-химические методы исследования полимеров»
является овладение студентами основными методами исследования химического состава и
физико-химических свойств полимеров, формирование у них знаний, умений и навыков для
повышения качества профессиональной подготовки.
1.2 Задачи дисциплины
- создание у студентов основ теоретической подготовки для решения практических
задач;
- формирования у студентов научного мышления, в частности, понимания процессов
образования полимеров и их физико-химические исследования;
- привитие практических навыков работы при выделении и анализе отдельных
полимеров;
- знание основных физико-химических методов исследования;
- применение полученных знаний при переработке полимеров, в экономике,
быту и в решении проблем охраны окружающей среды.
1.3 Пререквизиты: : для изучения курса «Физико-химические методы исследования
полимеров» студентам необходим набор навыков и знаний по следующим дисциплинам:
1.3.1. Общая химия
1.3.2. Аналитическая химия
1.3.3. Органическая химия
1.3.4. Химия высокомолекулярных соединений
1.3.5. Физическая и коллоидная химия
1.3.6. Физика
1.3.7. Информатика
1.4 Постреквизиты: знания, полученные по курсу «Физико-химические методы
исследования полимеров» необходимы для изучения курсов: «Технология производятва и
переработки полимеров», «Технология органического и нефтехимического синтеза и
твердого топлива», а также при выполнении курсовых и дипломных проектов (работ).
2 СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ
По кредитной технологии обучения для всех курсов и по всем дисциплинам Казахского
национального технического университета имени К.И.Сатпаева применяется рейтинговый
контроль знаний студентов.
Рейтинг каждой дисциплины, которая включена в рабочий учебный план специальности,
оценивается по 100 % шкале.
Для каждой дисциплины устанавливаются следующие виды контроля: (Таблица 1)
- текущий контроль (задачи, текущие контрольные тесты)
- рубежный контроль (тесты или контрольная работа)
- итоговый контроль (экзамен)
Таблица 1
Распределение рейтинговых баллов по видам контроля
№
1
Вид итогового контроля
Виды контроля
Итоговый контроль
Рубежный контроль
Текущий контроль
Экзамен
%
100
100
100
Видами текущего контроля являются семестровые задания, коллоквиумы, выполнение
лабораторных работ и тестовый контроль. К итоговому контролю относится экзамен.
3
Сроки сдачи результатов текущего и рубежного контроля определяются календарным
графиком учебного процесса по дисциплине (Таблица 2). Количество текущих контролей
определяется содержанием дисциплины и ее объемом, которое указывается в учебнометодическом комплексе дисциплины.
Таблица 2
Календарный график сдачи всех видов контроля по дисциплине
«Физико-химические методы исследования полимеров»
Недели
1
2
3
4
5
6
7
8 9 10 11 12 13
Виды контроля
СР Л СР Л СР Л РК Л Р Л СР Л К
Виды контроля: Л – лабораторная работа, СР – самостоятельная работа,
РК – рубежный контроль, К - контрольная работа, Р – реферат.
Неделя
1
1
1
1
1
1
1
1 1 1
1
1
1
количество
контроля
14
Л
15
РК
1
1
Таблица 3
Оценка знаний студентов
Оценка
Отлично
Хорошо
Удовлетворительно
Неудовлетворительно
Буквенный
эквивалент
А
АВ+
В
ВС+
С
СD+
D
F
В процентах
В баллах
95-100
90-94
85-89
80-84
75-79
70-74
65-69
60-64
55-59
50-54
0-49
4
3,67
3,33
3,0
2,67
2,33
2,0
1,67
1,33
1,0
0
3 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1 Тематический план курса составляется в виде таблицы 4, где указываются
наименование темы и количество академических часов по всем видам занятий, предусмотренных для каждой темы. По выбранным видам занятий составляется график их проведения (Таблица 7).
Таблица 4
Распределение часов по видам занятий (2 кредита)
Название темы
Количество академических часов
Лекции
Лабор.
СРСП
СРС
занятия Ауд./оф.
1.Введение. Фазовые и физические состояния
2
1
1/3
4
полимеров. Особенности физических свойств
полимеров.
2. Методы определения физических состояний
2
2
2/3
5
полимеров.
4
3. Исследование полимеров методом ИКспектроскопии.
4. Исследование полимеров методом УФспектроскопии.
5. Термический анализ полимеров. Метод
Фримена
и
Кэрола.
Метод
двойного
логарифмирования.
6. Исследование полимеров методом ЯМР.
Ядерные магнитные моменты. Классическое
описание условий магнитного резонанса.
Уровни энергии ядра в магнитном поле.
7.
Исследование
полимеров
методом
обращенной
газовой
хроматографии.
Определение
температур
структурных
превращения в полимерах. Определение
термодинамических
параметров
взаимодействия
полимер-растворитель.
Определение молекулярной массы олигомеров.
8. Колебательная спектроскопия полимеров.
Спектроскопия комбинацион
ного рассеяния света (КРС).
Всего
2
2
2/4
6
2
2
2/4
6
2
2
2/4
6
2
2
2/4
6
2
2
2/4
6
2
2
2/4
6
15
15
15/30
45
Таблица 5
№
1
2
3
4
5
6
7
8
Неделя
и дата
3.2 Название лекций и их краткое содержание
Цель лекции, основные разделы и краткое содержание
часы
Введение. Фазовые и физические состояния полимеров. Особенности
физических свойств полимеров.
Методы определения физических состояний полимеров.
Исследование полимеров методом ИК-спектроскопии.
Исследование полимеров методом УФ-спектроскопии.
Термический анализ полимеров. Метод Фримена и Кэрола. Метод
двойного логарифмирования.
Исследование полимеров методом ЯМР. Ядерные магнитные моменты.
Классическое описание условий магнитного резонанса. Уровни
энергии ядра в магнитном поле.
Исследование
полимеров
методом
обращенной
газовой
хроматографии. Определение температур структурных превращения в
полимерах.
Определение
термодинамических
параметров
взаимодействия полимер-растворитель. Определение молекулярной
массы олигомеров.
Колебательная
спектроскопия
полимеров.
Спектроскопия
комбинационного рассеяния света (КРС).
2
2
2
2
2
2
2
2
Таблица 6
3.3 ТЕМА ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ, СОДЕРЖАНИЕ И КОЛИЧЕСТВО ЧАСОВ
№
Содержание лабораторных занятий и их
Часы
краткий обзор
1 Определение температур стеклования и текучести полимера.
2
5
2
3
4
5
6
7
Исследование полимеров методом ИК-спектрокопии. Качественный структурногруппповой анализ мономера и полимера.
Исследование полимеров методом УФ-спектроскопии. Определение содержания
связанного стирола в бутадиенстирольном каучуке.
Определение истинной температуры плавления кристаллического полимера.
Изучение кинетики радикальной полимеризации олигоэфиракрилата.
Определение молекулярной массы полимера.
Определение температур фазовых переходов полимера.
2
2
2
2
2
3
3.4 СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ ПОД
РУКОВОДСТВОМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ (СРСП)
1. Применение спектральных методов в химии высокомолекулярных соединений.
2. Физико-механические свойства и физическое состояния полимеров.
3. Эмиссионный спектральный анализ.
4. Частотно-температурный метод.
5. Сущность качественного и количественного ИК-спектроскопического анализа
вещества.
6. Возможности использования УФ-спектров при исследовании донорно-акцепторного
взаимодействия.
7. Разновидности термогравиметрии.
8. Принцип исследования молекулярной подвижности в полимерах по данным метода
ЯМР?
9. Сущность качественного и количественного полярографического анализа веществ?
10. Идеальные объекты для исследования ЭПР.
11. Основные методы исследования структуры полимеров.
12. Сущность обращенной газовой хроматографии и ее отличия от обычной
хроматографии.
13. Исследования полимеров методом электронного парамагнитного резонанса.
14. Люминесцентный метод исследования кинетических свойств изолированных
макромолекул.
15. Расшифровка ЯМР- , масс-, УФ- и ИК-спектров полимеров.
3.5 СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ (СРС)
1. Особенности физических свойств полимеров.
2. Методы для исследования структуры полимеров.
3. Сфера действия атомной спектроскопии.
4. Термомеханический метод определения физических состояний полимеров.
5. Спектральные методы исследования.
6. Основы методы определения оптической плотности растворов полимеров при
УФ-спектроскопии.
7. Сущность дифференциально-термического анализа.
8. Сущность исследования микроструктуры полимеров с помощью метода ЯМР.
9. Области применения полярографического метода в химии полимеров.
10. Определения межмолекулярной силы в кристаллах.
11. Физические состояния аморфных линейных полимеров.
12. Сущность метода определения термодинамических характеристик полимера с
растворителем методом обращенной газовой хроматографии.
13. Важная характеристика спектров ЭПР . Развитие техники ЭПР-спектроскопии.
14. Поляризованная люминесценция растворов меченых полимеров.
15. Релаксационные процессы в растворах меченых полимеров
6
Таблица 7
№
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
Дата
Время
График проведения занятий
Наименование тем
Лекции
Введение. Фазовые и физические состояния полимеров.
Особенности физических свойств полимеров.
Методы определения физических состояний полимеров.
Исследование полимеров методом ИК-спектроскопии.
Исследование полимеров методом УФ-спектроскопии.
Термический анализ полимеров. Метод Фримена и Кэрола.
Метод двойного логарифмирования.
Исследование полимеров методом ЯМР. Ядерные магнитные
моменты. Классическое описание условий магнитного резонанса.
Уровни энергии ядра в магнитном поле.
Исследование полимеров методом обращенной газовой
хроматографии.
Определение
температур
структурных
превращения в полимерах. Определение термодинамических
параметров взаимодействия полимер-растворитель. Определение
молекулярной массы олигомеров.
Колебательная спектроскопия полимеров. Спектроскопия
комбинационного рассеяния света (КРС).
Лабораторные работы
Определение температур стеклования и текучести полимера.
Исследование
полимеров
методом
ИК-спектрокопии.
Качественный структурно-группповой анализ мономера и
полимера.
Исследование
полимеров
методом
УФ-спектроскопии.
Определение
содержания
связанного
стирола
в
бутадиенстирольном каучуке.
Определение истинной температуры плавления кристаллического
полимера.
Изучение
кинетики
радикальной
полимеризации
олигоэфиракрилата.
Определение молекулярной массы полимера.
Определение температур фазовых переходов полимера.
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛИМЕРОВ»
Материалы для обязательного чтения
1. М. В. Волькенштеин, Л. А. Грибов, М. А. Ельяшевич, Б. И. Степанов. Колебания
молекул. М., «Наука», 1972.
2. A. Финч, П.Тейтс, К.Редклиф, Ф.Диксон, Ф. Бентли. Применение длинноволновой
ИК-спектроскопии в химии. М., «Мир», 1973.
3. Э. Ф. Олеиник, В.3 Компаниец. Успехи колебательной спектроскопии полимеров.
— В сб.: «Новое в методах исследования полимеров». М., «Мир», 1968.
4. B.И. Якутин, О.Г.Струков. «Спектроскопия внутреннего отражения».— Успехи
химий 8, 150 ,1972.
5. Берёзкин В. Г., Ллишоев В. Р., Немировская И. Б. Газовая хроматография в химии
полимеров. М.: Наука, 1972. С. 253—281.
6. Нестеров А. Е., Липатов Ю. С. Обращенная газовая хроматография в термодинамике полимеров. Киев: Наукова думка. 1976. 128 с.
7
7. Липатов Ю. С. Коллоидная химия полимеров. Киев: Наукова думка, 1984. С. 238—
243.
8. Справочник по физической химии полимеров. Свойства растворов и смесей
полимеров/Под ред. А. Е. Нестерова. Киев: Наукова думка, 1984. Т. 1. 374 с.
Материалы для дополнительного чтения
9. Тагер А. А. Физикохимия полимеров. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1978. С.
74—127.
10. Кулезнев В. Н., Шершнсв В. А, Химия и физика полимеров. М.: Высшая школа.
1988. С. 91—105.
11. Практикум по высокомолекулярным соединениям/Под ред. В. А. Кабанова. М.:
Химия, 1985. С. 167—190.
12. Тейтсльбаум Б. Я- Термомеханический анализ полимеров. М.: Наука, 1979. 234с.
13. С. Я. Пшежецкий, А. Г. Котов, В. К. Милинчук, В. А. Рогинский, В. И.
Тупиков. ЭПР свободных радикалов в радиационной химии. М., «Химия», 1972.
14. А. Л. Бучаченко, А. Л. Коварский, А. М. Вассерман. Исследование полимеров
методом парамагнитного зонда.— В сб.: «Успехи физики и химии полимеров».
Под ред. 3. А. Роговина. М., «Химия», 1973.
8
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………………........
1. Цель и задачи дисциплины……………………………………………………………
1.1 Цель преподавания дисциплины …………………………………………………..
1.2 Задачи дисциплины…………………………………………………………………
1.3 Пререквизиты и постреквизиты курса …………………………………………….
2. Система оценки знаний студентов…………………………………………………….
3. Содержание дисциплины……………………………………………………………….
3.1 Тематический план курса…………………………………………………………..
3.2 Название лекций и их краткое содержание……………………………………….
3.3 Тема лабораторных занятий, содержание и количество часов……………………..
3.4 Содержание самостоятельной работы студентов под руководством
преподавателя (СРСП)………………………………………………………………..
3.5 Содержание самостоятельной работы
студентов (СРС)………………………………………………………………………..
4 Учебно-методические материалы по дисциплине
«Физико-химические методы исследования полимеров»………………………..…..
9
3
3
3
3
3
4
5
5
6
8
7
7
8