Επεξεργασία Πολυμερών

1. Σκοπός του Μαθήματος

Σκοπός του μαθήματος είναι η επέκταση και εμβάθυνση των γνώσεων των σπουδαστών στα θέματα των διεργασιών επεξεργασίας των πολυμερών, οι οποίες αποσκοπούν στην παραγωγή τελικών προϊόντων με προσχεδιασμένες, επιθυμητές ιδιότητες.

Αναλυτικότερα, στην “Επεξεργασία Πολυμερών” μελετώνται:

i.  οι μέθοδοι τροποποίησης και 
ii. οι διεργασίες μορφοποίησης των έτοιμων πολυμερών για την παραγωγή αντικειμένων.

 

2. Περιεχόμενο και Μέρη Μαθήματος

Το μάθημα “Επεξεργασία Πολυμερών” διδάσκεται στο 8ο και 10ο εξάμηνο σπουδών της Σχολής Χημικών Μηχανικών Ε.Μ.Π. και ανήκει στην εμβάθυνση “Πολυμερή και Σύνθετα Υλικά” της Κατεύθυνση των Υλικών. 
Στο πρώτο μέρος γίνεται παρουσίαση των βασικών αρχών της ρεολογίας/ρεομετρίας τηγμάτων πολυμερών. Ακολουθούν οι βασικές διεργασίες ανάμειξης πολυμερικών συστημάτων και στη συνέχεια εξετάζονται οι διάφορες κατηγορίες προσθέτων, η δράση τους, η συμβατότητά τους με τα διάφορα πολυμερή. Επίσης γίνεται αναφορά στο σχεδιασμό και στις ιδιότητες των ενισχυμένων πολυμερών.
 Ακολουθεί παρουσίαση των διεργασιών μορφοποίησης, με έμφαση στις λειτουργικές συνθήκες που πρέπει να ακολουθούνται για την επεξεργασία διαφόρων πολυμερών.

Με δεδομένη τη γνώση της συσχέτισης δομής και ιδιοτήτων από το μάθημα της “Μηχανικής Πολυμερών” και λαμβάνοντας υπόψη τις μεταβολές των ιδιοτήτων κατά τη φάση της επεξεργασίας, γίνεται προσέγγιση του σχεδιασμού τελικών προϊόντων από πολυμερή για διάφορες εφαρμογές.

 

2.1 Θεωρητική Διδασκαλία

Στα πλαίσια της θεωρητικής διδασκαλίας πραγματοποιούνται εβδομαδιαίες τρίωρες παραδόσεις από τον διδάσκοντα του μαθήματος. Η προγραμματισμένη εξέλιξη της θεωρητικής διδασκαλίας του μαθήματος κατά τη διάρκεια του εξαμήνου είναι η ακόλουθη:

1η ενότητα: ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Ρεολογία: Ανάλυση απλών ροών. Ρεομετρία πολυμερών. Διόγκωση πολυμερών και Αστάθειες ροής τήγματος.
2η ενότητα:
 ΜΟΡΦΟΠΟΙΗΣΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΜΕ ΦΥΣΗΜΑ: Εκβολή και φύσημα. Έγχυση και φύσημα. Έγχυση, έκταση και φύσημα. 

3η ενότητα: ΑΛΛΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΜΟΡΦΟΠΟΙΗΣΗΣ: Θερμομόρφωση - Περιστροφική μόρφωση - Χύτευση - Συμπίεση.

4η ενότητα: ΑΝΑΜΕΙΞΗ ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ: Ποσοτικός χαρακτηρισμός των διεργασιών ανάμειξης (Διατεταγμένη Ανακατανεμητική, Στρωτή, Διασπαρτική ανάμειξη). Σχεδιασμός και λειτουργικά χαρακτηριστικά του εξοπλισμού ανάμειξης (κυλινδρόμυλος, εσωτερικοί εντατικοί αναμεικτήρες, αναμείκτης Ross ISG, αναμείκτης Kenics).

5η ενότητα: ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΑ ΜΙΓΜΑΤΑ: Διεργασίες παραγωγής πολυμιγμάτων και υβριδικών συστημάτων πολυμερικής βάσης. Θερμοδυναμική ανάλυση. Συμβατοποίηση πολυμερών.

6η ενότητα: ΜΕΣΑ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΣΗΣ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ: Λίπανση - Πλαστικοποίηση - Διόγκωση Πολυμερών.

7η ενότητα: ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ : Παραγωγή και δομή συνθέτων και νανοσυνθέτων υλικών. Μηχανική συνθέτων και νανοσυνθέτων υλικών.

8η ενότητα: ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ: Βιοϊατρικά πολυμερή, πλαστική συσκευασία, προϊόντα ανακύκλωσης.

 

2.2 Εργαστηριακές Ασκήσεις:

Οι εργαστηριακές ασκήσεις πραγματοποιούνται στο Εργαστήριο Τεχνολογίας Πολυμερών της Σχολής Χημικών Μηχανικών. Η κάθε εργαστηριακή άσκηση διαρκεί ώρες (2) ώρες και πραγματοποιείται από τριμελείς ομάδες σπουδαστών σε εβδομαδιαία βάση.

Οι ασκήσεις που εκτελούνται είναι οι ακόλουθες:

1. Παραγωγή, ρεολογική μελέτη, χαρακτηρισμός και μορφοποίηση πλαστιζόλης

2. Μελέτη διόγκωσης-μορφοποίησης διογκώσιμου πολυστυρενίου

3. Αντιπυρικά πρόσθετα πολυμερών

4. Κατασκευή και μελέτη συνθέτων/νανοσυνθέτων υλικών πολυμερικής μήτρας - Μηχανικές ιδιότητες πολυμερών και συνθέτων υλικών: i.  Δοκιμή σε κάμψη τριών σημείων, ii. Δοκιμή σε κρούση

5. Μορφοποίηση και μελέτη λειτουργικών ιδιοτήτων εύκαμπτων πολυμερικών μεμβρανών (φιλμ)

6. Μορφοποίηση θερμοπλαστικών με την τεχνική της θερμής συμπίεσης – Χαρακτηρισμός προϊόντων 

7. Ανάμειξη - Mορφοποίηση πολυμερών σε δικόχλιο σύστημα εκβολής

8. Μορφοποίηση πολυμερών με την τεχνική της έγχυσης

Απαραίτητη θεωρείται η προετοιμασία των σπουδαστών για την κάθε εργαστηριακή άσκηση, καθώς και η ενεργή συμμετοχή τους στην εκτέλεσή της.

Η κάθε ομάδα μετά τη διεξαγωγή της άσκησης την οποία εκτελεί, συντάσσει έκθεση με θεωρητικό και πειραματικό μέρος που περιλαμβάνει και επεξεργασία των μετρήσεων ή απάντηση σε ερωτήσεις κρίσεως που δίνονται από τον υπεύθυνο της άσκησης. Η αξιολόγηση των φοιτητών κάθε ομάδας γίνεται:

i. με βάση την προετοιμασία και τη συμμετοχή στην εκτέλεση της κάθε εργαστηριακής άσκησης 
ii. την ποιότητα της τελικής έκθεσης της ομάδας,
iii. την προφορική  ή γραπτή εξέταση  

Οι εργαστηριακές αναφορές θα υποβάλονται ηλεκτρονικά σε αρχείο pdf στη διεύθυνση: http://weblab.chemeng.ntua.gr/submission/poltech2.htm . 

2.3 Προαιρετική ομαδική εργασία

Δίνεται η δυνατότητα εκπόνηση προαιρετικών ομαδικών εργασιών σε θέματα τεχνολογιών μορφοποίησης, τροποποίησης και εφαρμογών πολυμερών. Η εργασία θα πραγματοποιείται με βάση συγκεκριμένη βιβλιογραφία ή σε συγκεκριμένο σχεδιαστικό θέμα.

 

2.4 Επισκέψεις σε Βιομηχανικές Μονάδες Πλαστικών:

Κατά τη διάρκεια του εξαμήνου προβλέπεται επίσκεψη των σπουδαστών σε βιομηχανική μονάδα επεξεργασίας και μορφοποίησης πλαστικών, που γίνεται στα πλαίσια ημερήσιας εκπαιδευτικής εκδρομής. 

 

3. Τρόπος Εξέτασης Μαθήματος

Η εξέταση του μαθήματος πραγματοποιείται στο τέλος του εξαμήνου με γραπτές προαγωγικές εξετάσεις (στα πλαίσια της εξεταστικής περιόδου) και με ελεύθερη χρήση οποιουδήποτε συγγράμματος ή σημειώσεων. Η επιτυχία στις τελικές γραπτές εξετάσεις προϋποθέτει την επαρκή ανάπτυξη των θεωρητικών και πρακτικών θεμάτων που εντάσσονται αποκλειστικά στην ύλη του μαθήματος.

Για τη συμμετοχή στις τελικές εξετάσεις είναι απαραίτητη η επιτυχής παρακολούθηση του προγράμματος των Εργαστηριακών Ασκήσεων του μαθήματος κατά τη διάρκεια του εξαμήνου. 

 

4. Βαθμολογία Μαθήματος

Η τελική βαθμολογία του μαθήματος προκύπτει:

·         μέσω Γραπτής Εξέτασης (ΓΕ) στα πλαίσια της εξεταστικής περιόδου και με ελεύθερη χρήση του συγγράμματος ή των σημειώσεων

·         μέσω της εκτέλεσης των Εργαστηριακών Ασκήσεων (ΕΑ), όπως προκύπτει από την παρουσία και παρακολούθηση της εκτέλεσης της άσκησης, τις ατομικές απαντήσεις και την ομαδική έκθεση

·         από την προαιρετική γραπτή Oμαδική Eργασία (ΟΕ).

 

Επομένως ο τελικός βαθμός προκύπτει ως εξής:

Με παράδοση εργασίας : Τελικός Βαθμός = (ΓΕ)*0.5 + (ΕΑ)*0.3 + (ΟΕ)*0.2

Άνευ παράδοσης εργασίας: Τελικός Βαθμός = (ΓΕ)*0.7 + (ΕΑ)*0.3

Απαραίτητη προϋπόθεση για την προαγωγή του μαθήματος είναι ο βαθμός 5 στις τελικές γραπτές εξετάσεις.