Vurderingsordning

Faglig innhold

Emnet gir en innføring i polymerkjemi basert på syntesemekanismer tilknyttet kjede- og trinnpolymerisasjon, inkludert avanserte syntesemetoder som ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization), levende polymerisasjon, og koordinasjonspolymerisering. Grundig opplæring gis i polymerisasjonskinetikk samt nettverksdannelse og gel dannelse. Industrielle polymeriseringsprosesser betraktes med hensyn til produksjonsrater samt formen og egenskapene til reaksjonsmassen og sluttproduktet. Polymerstruktur/konformasjon og overgang fra flytende (smelte) til fast (polymerkrystaller eller glass) form diskuteres ut i fra termodynamiske, kinetiske og fritt volumbetraktninger. Løselighet, blandbarhet og fasediagrammer bestemmes ut i fra Flory Huggins teori. Opplæring gis i metoder for molekylvektbestemmelse, inkludert osmotisk trykk, viskosimetri og SEC (size exclusion chromatography). En kort innføring gis i mekaniske og reologiske egenskaper til polymerere. Et gjennomgående tema i emnet er bruksområder til polymerere i henhold til de globale utviklingsmål for bærekraft.

Læringsutbytte

Etter endt emne skal studentene kunne:

- Gjøre rede for (1) trinn- og kjedepolymerisasjon, med hensyn til syntesemekanismer og kinetikk, (2) krystallinsk smeltetemperatur og glasstransisjonstemperatur, samt effekten av kinetikk på disse, og (3) flyteegenskapene til polymersmelter og polymerløsninger, med hensyn til både temperatur og molekylvekt.

- Utlede betingelser for gel dannelse i systemer med en blanding av binære og multifunksjonelle monomerer, og derved fastsette forsøksbetingelser for å oppnå gel dannelse for et gitt system.

- Skille mellom entalpiske og entropiske bidrag i polymerkrystallisasjon, og evaluere faktorer som polymerstruktur, og molekylvekt, forgreninger og fortynningsgrad på krystallinitet.

- Tolke eksperimentelle data og bestemme parametere som polymerisasjonsrater, reaktivitetsratioer, og ko-polymersammensetning, samt forutsi forandring i produktsammensetning og produktegenskapene til en gitt ko-polymerisasjon over tid basert på disse parametere.

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

- Planlegge forsøk og analysere eksperimentelle data for molekylvektbestemmelse ved hjelp av viskosimetri, osmotisk trykk og SEC.

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

- Vise en forståelse for at polymerrelaterte problemer kan være komplekse og ufullstendig definerte og kan inneholde motstridende forhold, også med tanke på mekaniske og reologiske egenskaper.

- Vise evne til raskt å skaffe seg kunnskap innenfor nye bruksområder relatert til polymerere og til å søke ny kunnskap for innovasjon og utvikling av polymermaterialer og relaterte prosesser, også med tanke på bærekrafthensyn.

- Muntlig og skriftlig kommunisere problemstillinger, analyser, og konklusjoner relatert til polymerkjemi, også med tanke på de globale bærekraftige utviklingsmål.

Læringsformer og aktiviteter

Miniforelesninger, gruppesamtaler med påfølgende oppsummering i plenum, digitale quizzer, gruppebasert studentaktiv problemløsning, selvstudium, gruppebasert litteraturgjennomgang, og gruppeprosjektarbeid.

Forventet arbeidsmengde per uke er 4 studentaktive forelesningstimer, 4 timer selvstudium, og 4 timer gruppearbeid.

Mer om vurdering

Vurdering består av en 60 sider polymerdesign grupperapport (3 eller 4 studenter per gruppe).

Anbefalte forkunnskaper

Generell kunnskap i kjemi og fysikk.

Kursmateriell

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

Studiepoengreduksjon