Students shall be able to:

1. Understand number of theoretical concepts of dispersion systems - starting from characterization up to their manufacturing.

2. Design or modify various methods of the preparation of dispersion systems.

3. Understand relationships between dispersion characteristics and their application properties.

4. Apply the knowledge of polymerization proceses.

Po absolvování předmětu budou studenti:

1. Rozumět řadě teoretických konceptů dispersních systémů - charakterizace, příprava, modely.

2. Schopni navrhovat metody přípravy dispersních systémů.

3. Rozumět souvislostem mezi charakteristikami dispersí a aplikačními vlastnostmi.

4. Schopni aplikovat své znalosti o polymeracích.

R: Young R.J., Lovell P.A.: Introduction to Polymers (3rd edition), CRC Press (2011). ISBN-13: 978-0-8493-3929-5.

R: Hunter R.J.: Introduction to Modern Colloid Science, Oxford University Press (1996). ISBN: 0-19-855386-2.

A: Hinds W.C.: Aerosol Technology, Wiley (1999). ISBN-13: 978-0-471-19410-1.

A: Mewis J., Wagner N.J.: Colloidal Suspension Rheology, Cambridge Univ. Press (2012). ISBN-13: 978-0-521-51599-3.

Z: Young R.J., Lovell P.A.: Introduction to Polymers (3rd edition), CRC Press (2011). ISBN-13: 978-0-8493-3929-5.

Z: Hunter R.J.: Introduction to Modern Colloid Science, Oxford University Press (1996). ISBN: 0-19-855386-2.

D: Hinds W.C.: Aerosol Technology, Wiley (1999). ISBN-13: 978-0-471-19410-1.

D: Mewis J., Wagner N.J.: Colloidal Suspension Rheology, Cambridge Univ. Press (2012). ISBN-13: 978-0-521-51599-3.

Lectures and seminars.

Přednášky a cvičení.

Two written tests. Oral exam.

Dva testy v průběhu semestru. Ústní zkouška.

1. Polymers as dispersion systems. Statistical descriptors of molecular architecture. Introduction to method of moment - population balance of simple polymerization.

2. Glass transition temperature and melting temperature. Types of polymerization reactions. Polycondensation - Carothers theory, Flory-Schultz distribution of chain lengths.

3. Kinetics of polycondensation. Effect of stoichiometry on polycondensation. Functionality of monomers and gelation. Effect of chemical equilibria on molecular architecture of polymers.

4. Free-radical polymerization. Quasi-steady state assumption applied on concentration of free radicals. Effect of chain termination on chain length distribution.

5. Gelation. Tromsdorff-Norrish effect. Ceiling temperature. Effect of temperature on rate of polymerization and chain length.

6. Introduction to electrostatic charging - basic definition, mechanisms of charging and discharging, corona. Dynamics of charging in electric field. Triboelectric charging.

7. Electrostatic separator of particles, electric field distribution and efficiency. Rayleigh limit of surface charge density and relation to generation of nanofibers and nanoparticles by electrospraying and related methods.

8. Electrostatic charging in applications - laser printers, dust aerosols, charge on persons, dynamic anti-dust shield.

9. Introduction to quantitative description of aerosols. Kinetic theory of gases. Sedimentation and trajectories of aerosol particles.

10. Inertial impact of aerosols. Macro and microscopic description of diffusion. Mean square displacement by diffusion in 1D and 3D.

11. Filtration of aerosols by various mechanism including fiber filters, pressure drop. Aerosol deposition in respiratory tract. Generation of aerosols by talking.

12. Coagulation of aerosols. Emission of aerosols and environment. Evaporation of water from small droplets. Optical phenomena associated with aerosols.

13. Test 1.

14. Test 2.

1. Polymery jako disperzní systémy. Statistický popis molekulární architektury polymerů. Úvod do metody momentů – populační bilance pro případ reakčního mechanismu jednoduché polymerace.

2. Teplota skelného přechodu a teplota tání polymerů. Základní typy kinetik polymeračních reakcí. Polykondenzace – Carothersova teorie. Floryho-Schultzova distribuce délek řetězců.

3. Kinetika polykondenzace. Vliv stechiometrie na kvalitu polymeru. Funkcionalita monomerů a gelace. Vliv chemické rovnováhy na molekulární architekturu polymeru.

4. Volně-radikálová polymerace. Předpoklad pseudo-stacionárního stavu aplikovaný na koncentraci volných radikálů. Vliv různého typu terminace na distribuci délek řetězců.

5. Gelace. Tromsdorff-Norrishův efekt. Závislost rychlosti polymerace a střední délky řetězce na teplotě. „Ceiling temperature“.

6. Úvod do elektrostatického nabíjení – základní definice, mechanismu nabíjení a vybíjení, koronový výboj. Dynamika nabíjení částic v elektrickém poli. Triboelektrické nabíjení materiálů.

7. Elektrostatický odlučovač částic, rozložení elektrického pole a účinnost odlučovače. Rayleighův limit povrchové hustoty náboje a souvislost s přípravou nanovláken a nanočástic elektrorozprašováním a příbuznými procesy.

8. Elektrostatické nabíjení jako žádoucí i nežádoucí jev – laserové tiskárny, prachové aerosoly, náboj na pracovnících, anti-prachový štít.

9. Úvod do kvantitativního popisu aerosolů. Kinetická teorie plynů. Usazování a dynamika pohybu aerosolových částic.

10. Setrvačnost aerosolových částic. Impaktory. Difúze z pohledu makroskopického a mikroskopického. Časový vývoj střední kvadratické vzdálenosti při difúzi pro prostorově 1D až 3D případ.

11. Filtrace aerosolů. Vláknový filtr – mechanismy záchytu, tlaková ztráta. Depozice aerosolů v dýchacích cestách. Generování aerosolů při mluvení.

12. Koagulace aerosolů. Různé zdroje emise aerosolů v životním prostředí. Odpařování vody z malých kapiček. Optické jevy související s aerosoly.

13. Test 1

14. Test 2

PowerPoint presentations will be given after lessons.

Prezentace budou poskytnuty po přednáškách.

Dispersion systems I.

Dispersní systémy I.