K-INFO
HU
EN
Belépés
Tantárgy » BMEVEFAM202
Régebbi verziók TAD letöltése (PDF)

Műanyagok fizikája

Polymer Physics
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
—
Hatályosság vége:
—
Tantárgy neve (magyarul, angolul)
Műanyagok fizikája
Polymer Physics
Tantárgykód BMEVEFAM202
Tantárgyjelleg —
Képzési szint —
Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)
Kurzustípus elmélet gyakorlat laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti) 3 0 0
jelleg (kapcsolt/önálló) — — —
Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa vizsga
Tantárgy kreditértéke 4
Tantárgyfelelős
Dr. Pukánszky Béla
Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység
Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék
Kar Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar
Tantárgy weboldala http://www.mua.bme.hu/hallgatok/letoltesek/NYILVANOS_TARTALOM/tantargy_adatlapok/polimerek_fizikaja_msc/
Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege —
Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény nincs
Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram
  1. Bevezetés. Fogalmak, definíciók: monomer, polimer, homo- és kopolimer. Molekulaszerkezet, mólsúly, eloszlás, monomerek kapcsolódása, láncok alakja, sztereo­izo­mé­ria, cisz-transz izoméria, gombolyodottság. A polimerek szerkezete, szegmens, fizikai térháló. Makroszkopikus szerkezet, amorf és kristályos anyagok. Műanyag, elasztomer, gyanta, adalékok, tulajdonságok. A kismólsúlyú anyagok és a polimerek közötti különbségek. Célkitűzések, tartalom. A de­formációk alaptípusai.
  2. Egyedi lánc. Alak, konformáció, konformáció eloszlás. Szabadonkapcsolt láncmodell. Átlagos láncvégtávolság, tehetetlenségi sugár. Korlátozott rotáció, gátló tényezők. Konformáció eloszlási függvények, valószínűségi sűrűségfüggvény, átlagos és leggyakoribb láncvégtávolság, elágazott molekulák gombolyodottsága. Kon­for­má­ci­ó­vál­to­zás, orientáció, gyakorlati jelentőség.
  3. Kölcsönhatások, oldatok, mólsúlymeghatározás. Kölcsönhatások típusai, fizikai, fizikai kémiai, kémiai. Másodlagos, van der Waals erők, H-hidak. Lenard-Jones potenciál, CED, meghatározása, csoportjárulék. Oldatok gyakorlati je­lentősége, tárolás, lakkok, festékek, ragasztók. Az oldás termodinamikai feltétele, a Flory-Huggins rácsmodell. Frakcionálás, szételegyedés. Mólsúlymeg­ha­tá­ro­zási módszerek, alapösszefüggések, összehasonlítás.
  4. Halmaz, fázis, fizikai állapot – termomechanika. Hasonlóságok és különbségek a kismólsúlyú anya­gokhoz viszonyítva. Termomechanikai görbék, amorf és kristályos anyagok, a mólsúly és a szerkezet hatása. Meghatározási módszerek, szabad és kényszer oszcilláció, DMTA. Relaxációs átmenetek, a és b relaxáció. Jellemző hőmérsékletek, gyakorlati jelentőség.
  5. Nagyrugalmas állapot – termodinamika. Termodinamikai elemzés, energia és entró­pia­rugalmasság. Az egyensúlyi deformáció statisztikus elmélete. A nagyrugalmas deformáció hálóelmélete. Feszültség-nyúlás görbék mennyiségi leírása egy és kéttengelyű terhelés esetén. Mooney-Rivlin egyenlet, egyéb empirikus összefüggések. Gumik deformációja.
  6. Nagyrugalmas állapot – kinetika. Relaxációs jelenségek, relaxáció és retardáció, hiszterézis. Periodikus terhelés. Komplex dinamikus modulus és érzékenység. Hőmérséklet-idő szuperpozíció. A nagyrugalmas deformáció mennyiségi leírása, fenomenológiai modellek, Maxwell és Voigt-Kelvin, különböző terhelések. Burgers modell. Általánosított modellek, relaxációs és retardációs időspektrum. A fenomenológiai modellek előnye és hátránya, gyakorlati szempontok.
  7. Folyás – reológia. Folyásgörbék típusai, a folyás mechanizmusa. Az ömledék szerkezete, fizikai térháló. A viszkozitást meghatározó té­nye­zők, nyírás, hőmérséklet, nyomás, molekuláris szerkezet. A látszólagos visz­ko­zitás fogalma. Viszkozitás egyenletek, hatványtörvény, általános viszkozitás egyenlet, Carreaux egyenlet. Nagyrugalmas hatások, Weissenberg effektus, normálfeszültségek, duzzadás, öm­le­dék­tö­rés. Nyújtási folyás.
  8. A viszkozitás mérése. Folyási alaptípusok, egyszerű keresztmetszetű csatorna, párhuzamos lapok, Poisseuille összefüggés. Alapvető reológiai mennyiségek, sebesség, feszültség, viszkozitás. Kapillárviszkozimetria, berendezések, a mérés feltételei, korrekciók. Mért és számolt mennyiségek. Rotációs viszkoziméterek, állandó sebesség, dinamikus mérés. Mérési tartományok, mért és számolt mennyiségek. Normálfeszültség. MFI. A különböző berendezésekkel mért viszkozitások viszonya.
  9. Üveges állapot – törés, feszültségoptika. A polimer üvegek szerkezetének jellegzetességei, üvegesedés. Az üvegesedés relaxációs és termodinamikai elmélete. Nem-egyen­súlyi jelenségek, fizikai öregedés. Üveges polimerek deformációja, kényszerelasztikus deformáció, kúszás, relaxáció, dinamikus terhelés. A törés típusai és meghatározása. Lineáris törésmechanika. Képlékeny törésmechanika. Feszültségoptika, orientáció és belső feszültség, fröccsöntött tárgyak.
  10. Kristályos polimerek – szerkezet. A kristályosodás feltételei, szerkezet, termodinamika, kinetika. Összehasonlítás a kismólsúlyú anyagokkal. Kristályos szerkezet felépítése, elemi cella, egyenes és helikus molekulák, rojtozott micella. Polimorfia. Szfe­ro­li­tos szerkezet. Transz­kristályosodás. A kristályos szerkezet jellemző paraméterei: kristályosság, kristály típus, lamella vastagság, szferolit méret, kötőmolekulák.
  11. Kristályosodás kinetikája, olvadás. Kristályosodás mechanizmusa és kinetikája. Gócképzés és növekedés, homogén és heterogén gócképzés, sajátgócok, mesterséges gócképzők, gyakorlati jelentőség. Bruttó sebesség, Avrami egyenlet, primer és szekunder kristályosodás. Olvadás, egyensúlyi olvadáspont. Olvadási görbék és értelmezésük.
  12. Szerkezet-tulajdonság összefüggések, lágyítás. Az üvegesedési hőmérséklet és a láncszerkezet kapcsolata, főláncot alkotó atomok, szubsztituensek, kölcsönhatás, hajlékonyság. Lágyítás. A jellemző hőmérsékletek kapcsolata. A molekuláris és a makroszkopikus szerkezet kapcsolata, LDPE, HDPE. Kristályos polimerek mechanikai jellemzői. Heterogén polimer rendszerek szerkezet-tulajdonság összefüggései.
megismertetni a műanyag- és textiltechnológiai specializáció hallgatóival a polimerek viselkedésével, deformációjával és szerkezet/tulajdonság összefüggéseivel kapcsolatos törvényszerűségeket, legfontosabb információkat. A tárgy részletesen tárgyalja a műanyagok külső igénybevételre adott sajátos válaszának elméleti hátterét és mennyiségileg leírja a legfontosabb jelenségeket, összefüggéseket.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás
Ismeri a polimerfizikai folyamatok matematikai és természettudományos hátterét. Ismeri a polimerfizikai folyamatok feltárására használatos mérési módszereket, eszközöket, és mérőberendezéseket, és azok alkalmazási körülményeit.
Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

előadás.

Tanulástámogató anyagok

Online források
Pukánszky B., Varga J.: Bevezetés a műanyagok fizikájába, BME FKAT MGL 2012; Flory, P.J.: Principles of Polymer Chemistry, Cornell University Press, Ithaca, 1953.; Matsuoka, S.: Relaxation Phenomena in Polymers, Hanser, München, 1992.; Ward, I.M.: Structure and Properties of Oriented Polymers, Applied Sci., London, 1975.; Bassett, D.C.: Principles of Polymer Morphology, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1981.; Wunderlich, B.: Macromolecular Physics, Vol.1-3, Academic Press, London, 1973, 1976, 1980.; Strobl, G.: The Physics of Polymers, Springer, 1997; Varga, J.: Műanyagok fizikája, MGT, 2004

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
fizika, fizikai kémia, műanyagok.
Általános szabályok
Követelmények: a.       A szorgalmi időszakban: előadások látogatása (nem kötelező). A vizsgaidőszakban: szóbeli vizsga. A hallgató négy kérdést kap, amely az egész anyagot átfogja: molekuláris elméletek, termomechanika, reológia, üveges és kristályos polimerek szerkezete és deformációja. Pótlási lehetőségek: ismételt vizsga. Konzultációk: előadás közben feltett kérdések, valamint az előadást követő órában, illetve előre egyeztetett időpontban a tanszéken.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás
Név: Beosztás: Tanszék, Int.: Pukánszky Béla egyetemi tanár FKAT, Műanyag- és Gumiipari Lab.
Ajánlott tantárgyak
Előadások 42 óra Önálló tanulás a vizsgára 40 óra
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Kar Képzés Tanterv Mintatantervi jelleg Elsődleges
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar vegyészmérnöki Vegyészmérnöki mesterképzési szak tanterve kötelező nem
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar vegyészmérnöki Vegyészmérnöki mesterképzési szak tanterve kötelező nem
Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar vegyészmérnöki Vegyészmérnöki mesterképzési szak tanterve kötelező nem
Default Faculty Default Program Default Curriculum — nem