Είσοδος

Μηχανική Παραγωγής Πολυμερικών Υλικών

Γενικά στοιχεία

 

 
Περιγραφή

Το μάθημα αποβλέπει στην κατανόηση των διεργασιών πολυμερισμού, παρουσιάζοντας τους μηχανισμούς και τις τεχνικές που εφαρμόζονται για την παραγωγή των πολυμερικών υλικών. Παράλληλα, παρουσιάζονται εναλλακτικές τεχνολογίες με στόχο τον σχεδιασμό περιβαλλοντικά φιλικών πολυμερών και την ανάπτυξη τεχνολογιών ανακύκλωσης των πλαστικών απορριμμάτων.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, ο/η φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

-προσδιορίζει τον μηχανισμό και τη διεργασία πολυμερισμού για ένα δεδομένο μονομερές, λαμβάνοντας υπόψιν τις επιθυμητές ιδιότητες και την εφαρμογή του τελικού προϊόντος

-έχει κατανοήσει τις πιο σημαντικές τεχνικές προσδιορισμού του μοριακού βάρους των πολυμερών και να επεξεργάζεται αντίστοιχα δεδομένα

-έχει κατανοήσει και να εφαρμόζει τις ποσοτικές σχέσεις μεταξύ των συνθηκών πολυμερισμού και των τελικών ιδιοτήτων με έμφαση στο μοριακό βάρος και στη μακρομοριακή αρχιτεκτονική (γραμμικά και μη γραμμικά πολυμερή)

- αναγνωρίζει βασικά σημεία στις διεργασίες παραγωγής των σημαντικότερων βιομηχανικών πολυμερών και να ορίζει τις κρίσιμες παραμέτρους λειτουργίας

- περιγράφει εναλλακτικές διεργασίες πολυμερισμού και παραγωγής βιοδιασπώμενων πολυμερών

- κατανοεί το περιβαλλοντικό ζήτημα κατά τον κύκλο ζωής των πλαστικών υλικών και να προτείνει τεχνολογίες ανακύκλωσης ανά κατηγορία πολυμερικών απορριμμάτων

Διδασκαλία Θεωρίας (Διαλέξεις)

Η διδασκαλία της θεωρίας του μαθήματος περιλαμβάνει 8 διδακτικές εβδομάδες (τρεις ώρες ανά εβδομάδα) και εξελίσσεται κατά προσέγγιση ως ακολούθως:

 -Ανασκόπηση βασικών εννοιών. Τεχνικές προσδιορισμού μέσων μοριακών βαρών και θερμικών ιδιοτήτων πολυμερών.

- Σταδιακός πολυμερισμός. Κινητική για μη στοιχειομετρική αναλογία δραστικών ομάδων. Μη-γραμμικός σταδιακός πολυμερισμός.

- Αντιδράσεις και μηχανισμός παραγωγής βιοδιασπώμενων πολυμερών σταδιακού μηχανισμού.

- Αλυσωτός πολυμερισμός. Κινητική και φαινόμενο Trommsdorf. 

- Διεργασίες/τεχνικές πολυμερισμού. Παραδείγματα διεργασιών εμπορικών τυπικών και βιοδιασπώμενων πολυμερών. Τεχνικές επί τόπου πολυμερισμού για παραγωγή προηγμένων υλικών.

- Περιβαλλοντικά φιλικές διεργασίες πολυμερισμού. Πολυμερισμός στερεάς κατάστασης. Ενζυμικός πολυμερισμός.

- Τεχνολογίες ανακύκλωσης πολυμερών. Μηχανισμός αυτοοξείδωσης-θερμικής αποικοδόμησης πολυμερών. Σταθεροποίηση πολυμερών.  

Εργαστήριο

Οι εργαστηριακές ασκήσεις εκπονούνται από ολιγομελείς ομάδες φοιτητών, είναι 2 ώρες κάθε εβδομάδα, και περιλαμβάνουν παράδοση εργασίας και αξιολόγηση από τον υπεύθυνο της κάθε άσκησης. Η συμμετοχή των φοιτητών στις Εργαστηριακές Ασκήσεις είναι υποχρεωτική. Ενδεικτικοί τίτλοι εργαστηριακών ασκήσεων:

1. Σταδιακός πολυμερισμός. Πολυαμιδοποίηση - Παρασκευή μονομερών και πολυμερισμός συμπύκνωσης σε διαχωριστική επιφάνεια.

2. Αλυσωτός πολυμερισμός με τεχνική μάζας. Παραγωγή και χαρακτηρισμός πολυ(μεθακρυλικού μεθυλίου).

3. Πολυμερισμός στερεάς κατάστασης πολυαμιδικών αλάτων σε μικροκλίμακα. Προσδιορισμός συνθηκών αντίδρασης μέσω θερμικής ανάλυσης. 

4. Σκλήρυνση ακόρεστου πολυεστέρα.

5. Βιοδιασπώμενα πολυμερή. Πολυ(γαλακτικό οξύ) και υδρόλυση.    

6. Μηχανική ανακύκλωση πολυμερών. Μέθοδος επιλεκτικής διάλυσης-επανακαταβύθισης.

7. Μηχανική ανακύκλωση πολυμερών. Μέθοδος ανάτηξης-ανασταθεροποίησης.

8. Μελέτη επί τόπου πολυμερισμού για την παραγωγή πολυμερικών μικροκαψουλών. Εφαρμογή σε συστήματα αυτο-ίασης (self-healing systems) 

Αξιολόγηση μαθήματος

Η τελική βαθμολογία προκύπτει τόσο από την τελική γραπτή εξέταση (ΓΕ) όσο και από τις εργαστηριακές ασκήσεις (ΕΑ).

Τελικός βαθμός = (ΓΕ)x0.7 + (ΕΑ)x0.3   

Απαραίτητη προϋπόθεση για τη συνολική επιτυχία στο μάθημα είναι ο βαθμός του γραπτού να είναι τουλάχιστον 5.

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

1. Young R, Lovell P. Introduction to Polymers, 3rd Edition, CRC Press, Taylor and Francis Group, 2011

2. Flory P. Principles of Polymer Chemistry. Ithaca: Cornell University Press, 1975.

3. Korshak V, Frunze T. Synthetic Heterochain Polyamides. Jerusaleum: IPST, 1964.

4. Papaspyrides C, Vouyiouka S. Editors. Solid state polymerization. NJ: John Wiley & Sons, Inc. 2009.  

5. Hiemenz P, Lodge T. Polymer Chemistry, CRC Press. Taylow & Francis Group, 2007.  

6. Αχιλιάς Δ. Η Επιστήμη των Πολυμερών μέσα από λυμένες ασκήσεις. Ελληνικά Ακαδημαϊκά Ηλεκτρονικά Συγγράμματα και Βοηθήματα (Κάλλιπος).  https://repository.kallipos.gr/handle/11419/1359

7. Hiemenz PC, Lodge TP. Χημεία Πολυμερών, Επιστη. Επιμέλεια Σπ. Αναστασιάδης, Πανεπιστ. Εκδ. Κρήτης, 2014.

Διδάσκοντες (Θεωρία-Διαλέξεις)

Σταματίνα Ν. Βουγιούκα, Επικ. Καθηγήτρια, ΕΜΠ

Τηλέφωνο: +30 210 772 2249
Ε-mail: mvuyiuka@central.ntua.gr
Website: chemeng.ntua.gr/polymerapps/snv.html

Διδάσκοντες (Εργαστηριακές Ασκήσεις)

Α. Ανδρεόπουλος (Καθηγητής), Π. Ταραντίλη (Καθηγήτρια), Σ. Βουγιούκα (Επικ. Καθηγήτρια), Δρ. Δ. Κορρές (ΕΔΙΠ), Δρ. Σ. Μάη (ΕΔΙΠ), Δρ. Ε. Μπαραμπούτη (ΕΔΙΠ), Δρ. Μ. Κομιώτου (ΕΔΙΠ), Δρ. Υ. Ζαννίκου (ΕΤΕΠ), Δρ. Δ. Κουλλάς (ΕΔΙΠ) 


 
Συγχρηματοδότηση
από την Ε.Ε.