Předmět rozšiřuje a prohlubuje znalosti studentů v oblasti fyzikální chemie polymerů přednášených v magisterských studijních programech. Standardní dvouparametrovou teorii polymerních kapalin doplňuje moderním škálovacím přístupem. Učí studenty principům a použití nejdůležitějších experimentálních metod fyzikálně-chemické charakterizace pokročilých polymerních systémů. Studenti mohou absolvovat předmět v češtině nebo angličtině.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
The course gives students deep and extensive understanding of physical chemistry of polymers. Standard two-parameter theory of polymer liquids is combined with a modern scaling approach. Students are instructed in principles and applications of modern experimental methods for physico-chemical characterization of advanced polymer systems
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Studenti budou umět (i) aplikovat základní fyzikální metody při charakterizaci polymerů, (ii) navrhnout metody pro stanovení molární hmotnosti polymerů a její distribuce a (iii) popsat vlastnosti roztoků polymerů
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Students will be able (i)to apply physical methods in advanced polymer system characterization, (ii) to select methods for the molar mass and its distribudion determination (iii) describe properties of polymer solutions
Literatura -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
(Z) Pouchlý J.: Fyzikální chemie makromolekulárních a koloidních soustav, skripta VŠCHT Praha 1998, ISBN 80-7080-331-2.
(Z) Elias H.G.: An Introduction to Polymer Science, Wiley - VCH, Weinheim, 1997, ISBN 928-3-527-28790-1.
(Z) Sperling L.H.:Introduction to Physical Polymer Science, John Wiley and Sons, 2006, ISBN 13 978-0-471-70606-9.
(D) Munk P.: Introduction to Macromolecular Science, Wiley Interscience, 1989, ISBN 0-471-83212X.
(D) Rubinstein M., Colby R.H.: Polymer Physics, Oxford Univ. Press, 2004, ISBN 978-0-1985-20597.
(D) Teraoka, I.: Polymer solutions : an introduction to physical properties. New York : Wiley-Interscience, 2002, ISBN 978-0-471-38929-3.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
(R) Elias H.G.: An Introduction to Polymer Science, Wiley - VCH, Weinheim, 1997, ISBN 928-3-527-28790-1.
(R) Sperling L.H.:Introduction to Physical Polymer Science, John Wiley and Sons, 2006, ISBN 13 978-0-471-70606-9.
(A) Munk P.: Introduction to Macromolecular Science, Wiley Interscience, 1989, ISBN 0-471-83212X.
(A) Rubinstein M., Colby R.H.: Polymer Physics, Oxford Univ. Press, 2004, ISBN 978-0-1985-20597.
(A) Teraoka, I.: Polymer solutions : an introduction to physical properties. New York : Wiley-Interscience, 2002, ISBN 978-0-471-38929-3.
Studijní opory -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Encyclopedia of Polymer Science and Technology, J. Wiley @ Sons (http://www.vscht.cz/pol/)
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Encyclopedia of Polymer Science and Technology, J. Wiley @ Sons (http://www.vscht.cz/pol/)
Sylabus -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Molární hmotnost a neuniformita polymerů. Průměry molárních hmotností a distribuční funkce. Vztah k polymerizačnímu mechanismu.
Ideální a reálné polymerní řetězce, rozměrové charakteristiky. Modely ideálního řetězce. Entropická elasticita polymerního řetězce. Gibbsova volná energie ideálního řetězce.
Rozměry reálného řetězce. Vyloučený objem segmentu. Mayerova funkce. Expanze a kolaps polymerního klubka v atermálním a špatném rozpouštědlo. Deformace polymerního klubka - napěťový blob.
Termodynamika polymerních roztoků. Interakce polymer rozpouštědlo. Floryho-Hugginsova teorie. Fázové rovnováhy, spinodála a binodála, kritická rozpouštěcí teplota. Osmotický tlak zředěného roztoku.
Koncentrační režimy polymerních roztoků. Hraniční koncentrace středně koncentrovaného roztoku. Škálovací teorie. Teplotní a korelační blob. Osmotický tlak středně koncentrovaného roztoku. Rozměry polymerního klubka v koncentrovaném roztoku a tavenině.
Elastický rozptyl světla v polymerních roztocích. Rayleigho rozptyl na malých částicích. Rozptyl v kondenzované fázi, fluktuace koncentrace. Rozptyl na středně velkých částicích, rozptylový vektor, úhlová závislost intenzity. Zimmův diagram.
Elastický rozptyl ostatních druhů záření - neutronů a Roentgenova záření. Vliv krátké vlnové délky na hodnotu rozptylového vektoru a pozorované objekty. Guinierova aproximace.
Makromolekulární hydrodynamika a dynamika polymerů. Gaussovský řetězec. Rouseův a Zimmův model polymerních roztoků. Floryho-Foxova teorie. Markova-Houwinkova rovnice.
Nenewtonské chování polymerních tekutin. Oblast použitelnosti Rouseova modelu na koncentrované roztoky a taveniny polymerů. Reptační model zapletených roztoků a tavenin.
Experimentální metody stanovení distribuce molárních hmotností polymerů. Rozměrově vylučovací chromatografie, frakcionace tokem v silovém poli, MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie. Přednosti a omezení, aplikační oblasti.
Větvené polymery. Typy větvení, hypervětvené polymery a dendrimery. Krametrův teorém, gyrační poloměry vybraných architektur. Kontrakční faktory hydrodynamických vlastností.
Gely fyzikální (termoreverzibilní) a chemické. Bod gelace, kritická konverze, funkčnost uzlu. Deformace a botnání gelu. Floryho-Rehnerova rovnice. Rozpustnost krystalického polymeru.
Slabé a silné polyelektrolyty, rozšířená Henderssonova-Haselbalchova rovnice. Expanze molekuly polyelektrolytu, vliv iontové síly. Rozdělení náboje, Poissonova-Boltzmanova rovnice. Kondenzace protiiontů - Manningova teorie. Donnanova rovnováha.
Poslední úprava: Pátková Vlasta (19.11.2018)
Molar mass and non-uniformity of polymers. Averages of molar mass and distribution functions. Relations to polymerization mechanisms.
Ideal and real polymer chains; characteristics of dimensions. Ideal chain models. Entropic elasticity of a polymer chain. Gibbs free energy of an ideal chain.
Dimensions of a real chain. Segment excluded volume. Mayer function. Expansion and collapse of a polymer coil in athermal and bad solvent. Polymer coil deformation - a tension blob.
Concentration regimes of polymer solutions. Limiting concentrations of semidilute solution. Scaling theory, thermal and correlation blobs. Osmotic pressure of semidilute solution. Dimension of a polymer coil in concentrated solution and melt.
Elastic light scattering in polymer solution. Rayleigh scattering on small particles. Scattering in condense phase, concentration fluctuations. Scattering on medium sized particles, scattering vector, angle dependence of scattering intensity. Zimm diagram.
Elastic scattering of other radiation - neutrons and x-rays. Effect of a small wavelength on scattering vector and observed phenomena. Guiniere approximation.
Dynamic light scattering, photon correlation spectroscopy. Siegert relation. Radius of a hydrodynamically equivalent sphere. Z-average of diffusion coefficient. Programs - Contin and Repes. Measurement of Zeta-potential.
Macromolecular hydrodynamics and polymer dynamics. Gaussian chan. Rouse and Zimm models of polymer solutions. Flory-Fox theory. Mark-Houwink equation.
Non-newtonian behavior of polymer liquids. Aplicattion region of Rouse model for concentrated polymer solutions and melts. A reptation model of entangled solutions and melts.
Experimental methods for determination of molecular/mass distribution of polymers. Size exclusion chromatography., field-flow fractionation, and MALDI-TOF mass spectrometry. Advantages and limitation; application fields.
Branched polymers. Types of branching, hyperbranched polymers and dendrimers. Kramer theorem., radius of gyration of selected architectures, Contraction factors of hydrodynamic properties.
Gels, physical (thermoreversible) and chemical. Gel point, critical conversion, functionality of a branching point. Deformation and swelling of gel. Flory/Rehner equation. Solubility of crystalline polymer.
Weak and strong polyelectrolytes, extended Hendersson-Hasselbalch equation. Expansion of polyelectrolyte molecule; effect of ionic strength. Charge distribution , Poisson-Boltzman equation. Counter-ions condensation, Manning theory. Donnan equilibrium.
