Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

889

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
08.01.2021
Размер:
246.74 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 250400 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств

Воронеж 2014

2

УДК 541+66.095.26+547.9+674

Ткачева, О. А. Полимерные композиционные материалы [Текст] : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 250400 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств / О. А. Ткачева ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО

«ВГЛТА». – Воронеж:, 2014. – 24 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 6 от 28 февраля 2014 г.)

Рецензент заведующий кафедрой ВМС и коллоидов ФГБОУ ВПО «ВГУ» д-р хим. наук, проф. Г.В. Шаталов

 

3

 

 

Оглавление

 

Общие положения…………………………………………………………......

4

1.

Цели и задачи дисциплины………………………………………………..

4

2.

Требования к результатам освоения дисциплины ………………………

5

3.

Объем дисциплины и виды учебных работ ………………………………

6

4.

Содержание дисциплины ………………………………………………….

6

5.

Лабораторный практикум, семинары и другие виды аудиторных работ

8

6.

Методические рекомендации по организации самостоятельной работы

9

7.Индивидуальные домашние задания …………………………………….. 11

8.Вопросы к зачету по дисциплине ПКМ…………………………………... 18

9.Перечень примерных тем рефератов …………………………………….. 20

Библиографический список ……………………………………………......... 21

Приложение 1. Технологическая карта рейтинговой системы оценки успеваемости студентов ………………………………....... 22

Приложение 2. Пример оформления титульного листа реферата ……...... 23

4

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Данные методические указания ставят своей задачей организацию и оптимизацию самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины «Полимерные композиционные материалы» (ПКМ).

Дисциплина ПКМ является одной из фундаментальных в учебном плане дисциплин, позволяющих получить глубокие профессиональные знания в области деревообработки. Освоение этой дисциплины необходимо для успешного изучения последующих общенаучных и специальных дисциплин. Её изучение тесно связано с такими дисциплинами, как физика, древесиноведение, технология материалов и изделий из древесины, технология защитно-декоративных покрытий, экология и др.

В методической разработке представлены цели и задачи, тематическое содержание дисциплины, распределение времени по видам учебной нагрузки, планы лабораторных работ, темы, вынесенные для самостоятельного изучения, варианты индивидуальных домашних заданий и вопросы к зачету. Это поможет студентам правильно распределить время при самостоятельной подготовке к занятиям, выполнить все виды работ. Таблица модульно-рейтинговой оценки знаний позволит оценить эффективность обучения.

1.ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1.Целью изучения дисциплины «Полимерные композиционные материалы» является формирование у студентов представлений о составе, строении

иприменении полимерных композиционных материалов.

1.2.Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

ознакомиться с классификацией полимеров по происхождению, составу, строению, отношению к нагреванию и механическим свойствам;

изучить состав полимерных композиционных материалов и назначение отдельных компонентов;

ознакомиться с основными методами получения полимеров и основами переработки их в изделия;

усвоить теоретические основы адгезии полимеров и способы её повышения при получении лаков, клеев, пропитывающих составов;

ознакомиться с методами синтеза и исследования полимеров и выполнить лабораторный практикум по данной дисциплине.

5

2.ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1.Студент по результатам освоения дисциплины ПКМ должен обладать следующими профессиональными компетенциями:

владеть теоретическими представлениями химии и физико-химии полимеров;

иметь представления о способах получения синтетических, природных

иискусственных полимеров;

владеть основами их синтеза и основных методов переработки полимеров в изделия;

иметь представления о составе различных ПКМ, назначении компонентов композиций, а также об основных направлениях использования пластмасс, слоистых пластиков, лаков, клеев, волокон, эластомеров и др.;

знать области применения этих материалов в мебельной, деревообрабатывающей промышленности, в строительстве, в технике и быту.

2.2. В результате освоения дисциплины студент должен:

-знать: номенклатуру и свойства мономеров и полимеров, используемых

вдеревообработке; сущность физических и химических процессов, протекающих при переработке, эксплуатации полимеров; современные методы исследования полимерных материалов; возможные пути модификации полимеров и материалов из них с целью улучшения свойств; способы защиты окружающей среды при производстве и использовании мономерных и полимерных материалов в деревообработке; пути повышения экономической эффективности деревообрабатывающих производств с помощью органических и полимерных материалов;

-уметь: работать с учебной и научной литературой; самостоятельно изучать разделы, выносимые из лекционного курса; самостоятельно делать выводы из полученного на лабораторных занятиях практического материала; работать как в составе группы, так и индивидуально;

-владеть: навыками постановки и выполнения химических экспериментов синтеза и исследования свойств полимеров.

6

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

 

 

 

Таблица 1

 

 

 

 

 

 

Трудоемкость

Семестр

Виды учебной работы

 

 

 

 

всего

в зачетных

3

 

 

часов

единицах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общая трудоемкость дисциплины

144

4,0

144

 

Аудиторные занятия

72

2,0

72

 

 

 

 

 

 

в т.ч. лекции

18

0,5

18

 

лабораторные занятия

36

1,0

36

 

 

 

 

 

 

контроль самостоятельной работы

18

0,5

18

 

Самостоятельная работа

72

2,0

72

 

Виды итогового контроля

 

 

зачет

 

 

 

 

 

 

4.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1.Разделы дисциплины и виды занятий

Таблица 2

Разделы дисциплины

Лекции

ЛР

Сам

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Основные понятия химии полимеров. Строение и

2

6

10

 

классификация полимеров. Состав ПКМ, назначе-

 

 

 

 

ние компонентов. Способы получения полимеров

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Полимеризация. Полимеризационные полимеры и

4

4

14

 

композиционные материалы на их основе

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Поликонденсация. Поликонденсационные смолы

4

10

18

 

и их использование в деревообрабатывающей

 

 

 

 

промышленности

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Природные полимеры и искусственные композиты

2

6

12

 

на их основе

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Физикохимия полимеров.

4

10

14

 

Старение и стабилизация полимеров

 

 

 

 

 

 

 

 

6

Методы переработки полимеров в изделия

2

-

4

 

Итого часов

18

36

72

 

Итого зачетных единиц

0,5

1,0

2,0

7

4.2. Содержание разделов дисциплины

Раздел1. ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ ПОЛИМЕРОВ

Введение. Основные понятия химии полимеров. Особенности строения полимеров, их классификация и номенклатура. Способы получения природных, синтетических и искусственных полимеров. Состав и назначение компонентов в ПКМ. Значение полимеров и ПКМ в жизни человека, растений, в народном хозяйстве, в мебельной и деревообрабатывающей промышленности.

Раздел 2. ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ. ПОЛИМЕРИЗАЦИОННЫЕ ПОЛИМЕРЫ И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Полимеризация. Механизмы реакции полимеризации: радикальный, катионный, анионный.

Сополимеризация. Строение полимеров, цис- транс-изомерия, стереорегулярные полимеры.

Практические способы проведения полимеризации.

Полимеры, получаемые реакцией полимеризации. Полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и др., а также их сополимеры. Синтетические каучуки, полиметилметакрилат (оргстекло), поливинилацетат. Композиты на основе полимеризационных полимеров, их применение.

Раздел 3. ПОЛИКОНДЕНСАЦИЯ. ПОЛИКОНДЕНСАЦИОННЫЕ СМОЛЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Поликонденсация. Основные закономерности, особенности, типы поликонденсации. Получение, строение и свойства фенолоформальдегидных, карбамидоформальдегидных и меламиноформальдегидных смол.

Полиэфиры, полиамиды, полиуретаны, эпоксидные смолы. Состав композиционных материалов – лаков, клеев, пластмасс.

Раздел 4. ПРИРОДНЫЕ ПОЛИМЕРЫ И ИСКУССТВЕННЫЕ КОМПОЗИТЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Полисахариды: крахмал, целлюлоза. Состав, строение, свойства. Белки. Структура белков, качественные реакции на белки. Белковые клеи. Натуральный каучук. Эфиры целлюлозы и их использование в промышленности.

8

Раздел 5. ФИЗИКОХИМИЯ ПОЛИМЕРОВ

Агрегатные, фазовые и физические состояния полимеров. Термомеханические кривые полимеров.

Растворение полимеров и пленкообразование. Пластификация. Теоретические основы адгезии полимеров. Адгезия полимеров к древеси-

не. Способы повышения адгезии полимеров. Виды старения и стабилизации полимеров.

Раздел 6. МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРОВ В ИЗДЕЛИЯ

Прессование, литье под давлением, экструзия и другие методы переработки полимерных материалов.

Экологические проблемы в производстве и использовании ПКМ и их решение. Безотходные технологии в производстве древесно-полимерных материалов.

5.ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ, СЕМИНАРЫ И ДРУГИЕ ВИДЫ АУДИТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

Втабл. 3 приводится перечень наименований лабораторных занятий с указанием номера раздела, к которому относится данное лабораторное занятие.

 

 

 

Таблица 3

 

 

 

 

 

№ раздела

 

 

 

п/п

дисци-

 

Наименование лабораторного занятия

 

 

плины

 

 

 

1

2

 

3

 

1

1, 2, 5

1. Правила техники безопасности при работе с органическими и

 

 

 

 

полимерными веществами. Модульно-рейтинговая система

 

 

 

 

оценки знаний студентов

 

 

 

2.

Семинар. Основные понятия химии полимеров ПКМ

 

 

 

3.

Лабораторная работа «Определение вязкости и молекулярной

 

 

 

 

массы полимера»

 

 

 

4.

Лабораторная работа «Определение степени набухания полиме-

 

 

 

 

ров»

 

 

 

5.

Лабораторная работа «Качественное определение растворимости

 

 

 

 

полимеров»

 

 

 

6. Отчет по самостоятельной работе: сдача трех заданий

 

 

 

7.

Текущий контроль по теме «Полимеризация. Сополимеризация»

 

 

 

 

9

 

 

 

 

Окончание табл. 3

 

 

 

 

 

1

2

 

3

 

2

3

8. Лабораторная работа «Поликонденсация фенола с формальдеги-

 

 

 

 

дом: а) получение новолака; б) получение резола и резита»

 

 

 

9. Лабораторная работа «Поликонденсация карбамида с формальде-

 

 

 

 

гидом»

 

 

 

10.

Лабораторная работа «Определение содержания свободного

 

 

 

 

формальдегида в карбамидных смолах»

 

 

 

11.

Лабораторная работа «Глифталевые смолы»

 

 

 

12.

Отчет по самостоятельной работе: сдача трех заданий

 

 

 

13.

Текущий контроль по теме «Поликонденсация»

 

3

4, 5, 6

14. Семинар «Природные полимеры: крахмал, целлюлоза, белки,

 

 

 

 

натуральный каучук»

 

 

 

15.

Лабораторная работа «Качественные реакции на некоторые

 

 

 

 

природные полимеры» (УИРС)

 

 

 

16.

Лабораторная работа «Определение температуры размягчения

 

 

 

 

полимеров по методу “кольцо-шар”»

 

 

 

17.

Лабораторная работа «Крашение древесины» (УИРС)

 

 

 

18.

Текущий контроль по темам «Физикохимия полимеров»,

 

 

 

 

«Методы переработки полимеров в изделия». ЗАЧЕТ

 

 

 

 

 

 

6. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Дисциплину «Полимерные композиционные материалы» необходимо изучать путем систематической переработки лекционного материала с использованием обязательной и дополнительной учебной литературы, методических указаний к лабораторным работам. Особое внимание уделяется организации и контролю самостоятельной работы студентов как одного из основных видов обучения.

Самостоятельная работа студентов и контроль ее выполнения проводится по следующим направлениям:

составление конспекта к лабораторной работе с использованием методических указаний по лабораторному практикуму дисциплины;

освоение теоретического материала по теме лабораторной работы по конспектам лекций и учебнику;

10

освоение теоретического материала по темам дисциплины, вынесенным для самостоятельного изучения (см. табл. 4), с использованием учебной литературы и конспектов лекций для самостоятельной работы студентов;

отчетпосамостоятельной работе– сдачадопускаклабораторнымработам;

подготовка к трем промежуточным контролям по курсу ПКМ;

выполнение двух домашних индивидуальных заданий по темам «Полимеризация» и «Поликонденсация» (см. раздел 7);

подготовка к зачету (см. раздел 8).

При оценке знаний студентов используется модульно-рейтинговая система (см. прил. 1), учитывающая все виды аудиторной и самостоятельной работы, своевременность сдачи лабораторных, домашних контрольных работ и системный подход к изучению дисциплины. Дополнительно оценивается активное участие в НИРС, УИРС, участие в конференциях и написание рефератов (см. раздел 9 и прил. 2), создание стендов и наглядных пособий по курсу ПКМ.

Поскольку аудиторно лекции читаются не в полном объеме дисциплины, на самостоятельное изучение студентам выносятся вопросы, приведенные в табл. 4.

 

 

Таблица 4

 

 

 

 

№ раздела

В о п р о с ы

п/п

дисциплины

для самостоятельного изучения

 

 

 

 

 

1

1

Геометрическая структура полимеров, способы присое-

 

 

 

динения винильных и диеновых мономеров, цис- и транс-

 

 

 

полимеры. Стереорегулярные полимеры

 

 

 

 

 

2

2

Радикальный и ионный механизм полимеризации. Прин-

 

 

 

ципиальное отличие инициаторов от катализаторов. Типы

 

 

 

инициаторов, образование радикалов. Катализаторы ка-

 

 

 

тионной и анионной полимеризации. «Живые полимеры»

 

 

 

 

 

3

3

Типы реакций поликонденсации

 

4

5

Химические реакции полимеров

 

5

6

Агрегатные, фазовые и физические состояния полимеров.

 

 

 

Термомеханические кривые кристаллических, аморфных

 

 

 

и сетчатых полимеров. Гибкость полимерной цепи, её

 

 

 

причины. Конформация макромолекул, типы. Надмоле-

 

 

 

кулярные структуры полимеров.

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]