Faglig innhold

Emnet introduserer polymerkjemi, med vekt på syntese, molekylær arkitektur og egenskaper til polymerer dannet gjennom kjedevekst- og trinnvekstmekanismer. Studentene lærer også teorier om moderne polymerisasjoner, som reversibel deaktiveringspolymerisasjon, levende polymerisasjon og koordinasjonspolymerisasjon. Studentene lærer polymerisasjonskinetikk, nettverksdannelse og gelering. De lærer hvordan suspensjons- og emulsjonspolymerisasjoner regulerer viskositet, temperatur og produktets fysiske form. Overganger fra væske (løsning eller smelte) til fast stoff (krystallinsk eller glassaktig) betraktes teoretisk ved hjelp av termodynamiske, kinetiske og fritt volum tilnærminger. Studentene lærer om løselighet og blandbarhet i henhold til Flory-Huggins-teorien for polymerløsninger. De lærer prinsippene for osmometri, viskometri og størrelseseksklusjonskromatografi for molekylvektsbestemmelse. Emnet gir en kortfattet innføring i de mekaniske og reologiske egenskapene til polymerer. Bærekraftig polymerdesign er et sentralt tema i emnet.

Læringsutbytte

Etter endt emne skal studentene kunne:

- Gjøre rede for (1) trinn- og kjede-polymerisasjon, med hensyn til syntesemekanismer og kinetisk teori, (2) krystallinsk smeltetemperatur og glasstransisjonstemperatur, samt effekten av termisk historie og kinetikk på disse, og (3) flyteegenskaper til polymersmelter og polymerløsninger, med hensyn til temperatur og molekylvekt.

- Utlede og definere betingelser for gel dannelse i trinnvekstpolymerisasjon med multifunksjonelle monomerer.

- Skille mellom entalpiske og entropiske bidrag i polymerkrystallisering, og fortolke rollen til faktorer som polymerstruktur, molekylvekt, og fortynningsgrad på polymerkrystalliseringsprosesser.

- Fortolke eksperimentelle data og bestemme parametere som polymeriseringsrater, reaktivitetsratioer, og kopolymersammensetning, samt forutsi endring i produktsammensetning og produktegenskapene til en gitt kopolymerisasjonsprosess over tid, basert på disse parameterne.

- Beregne polymer løselighet i fortynningsmidler samt den gjensidige blandbarheten av polymerpar.

- Analyser instrumentelle data for molekylvektbestemmelse fra viskosimetri, osmotisk trykk og eksklusjonskromatografi.

- Kritisk gjennomgå polymerforskningsrapporter og vurdere den tekniske nytteverdien samt implikasjonene av de dokumenterte resultatene, også med tanke på miljøhensyn og bærekraft.

- Anerkjenne at polymerrelaterte problemstillinger kan være komplekse og ufullstendig definerte og kan inneholde motstridende forhold, spesielt med tanke på mekaniske og reologiske egenskaper.

- Vise evne til å tilegne seg kunnskap innenfor nye polymerrelaterte bruksområder i forbindelse med innovasjon, entreprenørskap, og utvikling av polymermaterialer og relaterte prosesser, også med tanke på bærekraft.

- Muntlig og skriftlig kommunisere polymerrelaterte problemstillinger, analyser, og konklusjoner, også med tanke på FNs bærekraftsmål.

- Design en polymer i henhold til definerte ytelsesspesifikasjoner.

Læringsformer og aktiviteter

Læringsaktiviteter

• Forelesninger (klasseromsaktivitet)
• Gruppesamtaler med påfølgende oppsummering i plenum (klasseromsaktivitet)
• Gruppebasert studentaktiv problemløsning (klasseromsaktivitet)
• Gruppepresentasjoner (klasseromsaktivitet)
• Selvstudium
• Gruppebasert litteraturgjennomgang
• Gruppeprosjektarbeid

Polymerdesigngruppeprosjekt (3 eller 4 studenter per gruppe)

• I begynnelsen av emnet lager og presenterer hver gruppe en digital plakat for en gitt type polymer (klasseromsaktivitet)
• Hver gruppe skriver en 75 sider polymerdesigngrupperapport

Forventet arbeidsmengde

• 4 timer klasseromsaktiviteter per uke
• 4 timer selvstudium per uke
• 4 timer gruppearbeid per uke

Anbefalte forkunnskaper

Generell kunnskap i kjemi og fysikk.

Kursmateriell

P. C. Painter and M. M. Coleman: Fundamentals of Polymer Science, 2. ed.

Studiepoengreduksjon