Образователно-квалификационна степен Бакалавър

 

Специалност Полимерно инженерство

Изборен модул “Природни и синтетични еластомери”

 

1.            Химия и физика на еластомерите

Дисциплината “Химия и физика на еластомерите” е фундаментална и дава основни познания за формирането на специалисти по технология на каучука. В частта „Химия”се разглеждат предимно теоретични въпроси, свързани с основните методи за получаване на синтетични еластомери /полимеризация, поликондензация/, някои специфични химични превръщания /реакции на присъединяване и заместване, изомерни превръщания/, както и химичните основи на процеса вулканизация с използване на различни вулканизиращи агенти. В частта „Физика” са разгледани агрегатните, фазови и физични състояния при еластомерите, както и надмолекулната им структурна организация в кондензирано състояние, в т.ч. при еднофазни аморфни и двуфазни частично кристални системи. Разгледани са някои специфични особености на разтворите на еластомери и релаксационните явления при еластомерните материали.

2.            Технология на каучука

Дисциплината “Технология на каучука” дава основни познания при подготовката  на специалисти по преработка на каучука и получаване на изделия на каучукова основа. За да се произведе едно изделие от каучук е необходимо да се премине през редица физични, химични и механични процеси. Каучуковите смеси и вулканизати са многокомпонентни системи и за това е необходимо да се познават технологичните характеристики на естествения и синтетичните каучуци, както и на останалите основни и специфични ингредиенти, механизмите на тяхното действие и свойствата на получаваните композити. В курса се разглеждат основните принципи при съставяне на рецептури на каучукови смеси, както и основните процеси в производството на каучукови изделия. Дават се знания за вулканизацията на каучука като основен технологичен процес, при който каучукът се превръща от предимно пластичен в предимно еластичен материал. От технологична гледна точка се изучава влиянието на вулканизиращата група върху отнасянията на вулканизатите, формалната кинетика на вулканизационния процес и параметрите му. Разгледани са и другите важни технологични процеси при получаването на еластомерни материали и изделия: пластикация, смесване, каландриране, шприцване, леене под налягане. Обърнато е внимание на екологичните проблеми, възникващи при преработката на каучука, а така също и на използването на отпадъците от производството и излезлите от употреба каучукови изделия.

3.            Синтетични каучуци и латекси

Дисциплината “Синтетични каучуци и латекси” има за задача да изгради знания  за основните методи и закономерности на синтез на еластомерите (химия и технология), които определят характерни микроструктури и характеристики на макромолекулите. Студентите изучават синтетични каучуци с общо и специално предназначение, синтезите, структурите и специфичните им свойства. Също така получават знания за техническите методи, прилагани за синтез на еластомери и суровинната база (мономери).

            Каучуци под формата на латекси се употребяват в различни клонове на промишлеността и строителството, за изработване на медицински изделия и изделия за бита.

            Дисциплината дава знания за латексите и латексните технологии. Изучават се свойствата на латексите, основните видове латекси, основните процеси на преработка и технологии на латексните производства.

            Изучаването на дисциплината изисква знания по :физикохимия, основи на химията и физиката на еластомерите, технология на каучука, синтетичен каучук.

            Дисциплината използува методи на фундаменталните науки: органична химия, физикохимия, колоидна химия и др. Самата тя се явява и фундаментална по отношение знанията за закономерностите на синтез на еластомери и характерните им отнасяния.

4.            Ингредиенти за каучукови смеси

От суровия каучук можем да моделираме материал с “архитектура” и свойства, които го правят приложим в бита и почти всички области на техниката. Това е възможно чрез целенасоченото внасяне в каучуковата матрица на т.н. ингредиенти. Чрез правилния им подбор се решават успешно основните задачи на процеса на превръщане на суровия каучук в материал с високи експлоатационни качества: осигуряване на добра преработваемост, ефект на усилване, формиране на пространствена мрежа и защита от климатични и др. агресивно действащи фактори по време на експоатация.

Учебната дисциплина “Ингредиенти за каучукови смеси” запознава студентите с основните ингредиенти, групирани според функционалното им предназначение. Разглеждат се основните суровинни източници, методите за получаването на ингредиентите, характерните им физични и химични свойства и произтичащите от тях взаимодействия с каучуковата матрица и останалите ингредиенти. Дискутират се класическите и съвременните представи  за механизма на тяхното действие.

За да овладеят успешно лекционния материал, студентите трябва да имат предварителна подготовка по органична и неорганична химия, физикохимия, основи на химията и физиката на еластомерите.

5.            Стареене и стабилизация

Дисциплината “Стареене и стабилизация на еластомерните материали” дава основни теоретични и практически познания на бъдещите бакалаври от специализацията “Технология на каучука” по проблемите на неизбежното и необратимо влошаване на свойствата на еластомерните материали при съхранение, преработка и експлоатация, известни като “стареене”, както и по методите и средствата за противодействие на този феномен. Особено внимание е отделено на класификацията и охарактеризирането на различните видове стабилизиращи добавки, като са дадени и конкретни практически насоки за използването им.

Усвояването на курса е свързано с познания по дисциплините: органична химия, химия и физикохимия на еластомерите, основи на преработката на еластомерите.

6.            Химичен и технологичен контрол при производство на каучукови изделия

Дисциплината “Химичен и технологичен контрол при производството на каучукови изделия” дава знания на студентите по методите за химичен и технологичен контрол на суровините, полупродуктите и готовите изделия в каучукопреработващата промишленост. Това става с помощта на химични, химикоаналитични и физични методи на анализ по реда на технологичния процес – от входящия контрол на суровините и материалите, през характеристиките на суровите каучукови смеси до изпитванията на готовите вулканизати.

За усвояването на преподавания материал са необходими знания, получени по дисциплините: “Химия и физика на еластомерите”, “Органична химия”, “Физикохимия”, “Аналитична химия”, “Технология на каучука”, “Синтетични каучуци и латекси”.

7.            Машини за производство на каучукови изделия

Дисциплината „Машини за производство на каучукови изделия” дава по-обширни познания за машините за преработка на каучуковите композити. Каучуковите смеси и техните вулканизати са многокомпонентни системи. За да се получат каучукови изделия са необходими машини и съоръжения, в които се извършват определени процеси. Изучаването на машините и съоръженията е от технологична гледна точка, т.е да се добият знания и умения за определяне на производителността на машините, регулиране на параметрите на съответния процес, възможните източници на грешки, водещи до влошаване на качеството на крайното изделие, пренасяне на дадена технология към налична машина или избор на подходящо оборудване за даден технологичен процес.

8.            Технически каучукови изделия

Цялостният производствен процес за изработването на ТКИ преминава през множество етапи, които са задължителни и за всички каучукови изделия.

Съвременното значение на ТКИ изисква от инженер-технолога не само добре да познава технологията и механичните свойства на изделията, произвеждани от каучуковата промишленост, но и да усвои методите за тяхното конструиране.

Общата технологична схема започва с конструирането на дадено ТКИ, след което включва: изработването на каучуковите смеси; превръщането им в полуготови продукти; конфекциониране на отделните елементи на изделието; сглобяването му; вулканизация; допълнителна специфична дообработка.

Дисциплината има за цел да запознае студентите с основните конструкционни свойства на каучуковия вулканизат и армиращите материали и основните методи за изчисляване на най-широко известните ТКИ. Курсът има задачата да даде познания по методите и средствата за осъществяване на основната технологична схема за производството на ТКИ.

9.            Оптимизиране на еластомерни състави

Курсът е насочен към повишаване на компютърната грамотност на бъдещите бакалаври от изборен модул „Природни и синтетични еластомери” на специалността „Полимерно инженерство”, по-специално относно възможностите чрез използване на компютърна техника и подходящо програмно осигуряване да се оптимизират състави за производство на автомобилни гуми и технически каучукови изделия. Особено внимание е обърнато на статистическата обработка на експериментално получените резултати, както и на планирания многофакторен експеримент с участието на взаимно независими и взаимно зависими фактори. Разгледани са значителен брой експериментални планове с добри свойства. Упражненията са разработени под формана конкретни практически задачи. Предвиждат се часове за запознаване с най-често използваните програми за статистическа обработка на експериментални резултати, оптимизационни процедури, построяване на графики и т. н.

За усвояване на курса са необходими познания по дисциплините “Химичен и технологичен контрол при производството на каучукови изделия” и “Технология на каучука”.

10.          Пневматични, плътни и възстановени гуми

Пневматичните и плътни гуми са скъпо струващи детайли на автомобилите и карите и в значителна степен определят експлоатационните им качества. Съществуват големи възможности за усъвършенстване на дизайна и технологията за изработване на пневматичните и плътните гуми. Усвояването, производството и контрола на технологичния процес се възлага на специалисти с образователна степен “бакалавър”.

Представената програма е подкрепена с теория и практически упражнения за тяхната висококачествена подготовка. Нивото на лекционния курс и упражненията са съобразени с нивото на предварително изучаваните дисциплини в ХТМУ и квалификационната характеристика за завършващите бакалаври.

След завършване бакалаврите могат да работят в заводите за гуми, в малките и средни предприятия без затруднения. Основание за това предположение ни дава лекционния курс и лабораторните упражнения в катедрата и реалното производство.

 

Специалност Полимерно инженерство

Изборен модул “Инженерен дизайн и синтез на полимери”

 

1.            Химия и физика на полимерите

Курсът по “Химия и физика на полимерите” цели да се запознаят студентите от специализацията “Инженерен дизайн и синтез на полимери” с основните понятия и механизми за получаване на полимери, техните специфични отнасяния и свойства в зависимост от тяхната структура.  Придобитите знания ще помогнат на студентите да усвоят, разширят и задълбочат своите познания при изучаването на дисциплините –“Технология на пластмасите”, “Филмообразуващи вещества”, “Нанасяне на лакови покрития и лепила”, “Анализ и стандартни методи за изпитване на полимери и полимерни материали”, “Полимерни композити”, Стареене и стабилизация на полимерите”.

Дисциплината се базира на придобитите знания по “Неорганична химия”, “Органична химия”, “Физикохимия”, като се представят основните закономерности характерни единствено за високомолекулните съединения, отчитайки тяхната специфика и особености при физикохимичните отнасяния.

2.            Технология на пластмасите

Задачата на курса е да запознае студентите от специалността "Полимерно инженерство" с основните принципи и технологични методи за получаване на масово произвежданите полимери и пластмаси на тяхна основа, с техните свойства и области на приложение. Целта на дисциплината е бъдещите специалисти по полимерно инженерство да са в състояние да подхождат компетентно при избора на най-подходящите материали. Курсът трябва да даде достатъчно познания на специалисти работещи както в областта на полимерното инженерство, така и в машиностроенето, апаратуростроенето, електротехниката, строителството, селското стопанство и други обрасти на техниката и бита. В резултат на натрупаните познания, бъдещите специалисти да  могат да познават добре и използват широко различните видове полимерни материали.

Дисциплината "Технология на пластмасите" ползва непосредствено знанията, които студентите получават по "Органична химия", "Химия и физика на полимерите", "Процеси и апарати" и др. Тя дава необходимата база за дисциплините, изучавани в осми семестър.

3.            Полимерни композити

Лекционният курс по дисциплината включва най-широко използваните възможности за създаване на многокомпонентни полимерни състави. Включени са някои основни закономерности на изменението на реологичните показатели и технологичните условия за преработване. Разглеждат се основни въпроси, свързани с междуфазовите явления, влияние на отделните компоненти Върху структурата и свойствата на композитите. Обсъждат се принципите за определяне съвместимостта и характерни особености на полимерните композитни състави.

Практическите занятия включват изготвяне, преработване и охарактеризиране свойствата на различни по състав полимерни композити. Изследване влиянието на добавките върху индекса на течене, профила на скоростта и други реологични характеристики. Чрез проследяване промените в плътността, чрез рентгеноструктурен анализ и микроскопски наблюдения ще бъде проследявано изменението в структурата на материала и готовите изделия. Експлоатационните показатели ще бъдат характеризиране чрез изследване на релаксационните характеристики, якостно-деформационните свойства, твърдостта и топлоустойчивостта, както и чрез по-дълготрайни изпитвания на влиянието на статични и циклични натоварвания, водо- и химическата устойчивост, физично и химично стареене.

Дисциплината ползва знанията на студентите, получени по Химия и физика на полимерите, Основи на химичните технологии, Технология на пластмасите и др.

4.            Филмообразуващи вещества

Дисциплината има за цел да запознае студентите със свойствата и принципите за създаване на основните видове филмообразуващи вещества и на лаково-бояджийските материали на тяхна основа. Разглежда се химизмът на получаването на материалите и втвърдяването им до органични покрития. Дават се данни за приложението на формираните покрития в различни области на съвременния живот.

Дисциплината има за основа познанията, получени от студентите по органична химия, физикохимия, процеси и апарати в химичните технологии, химия и физика на полимерите, основи на получаването на полимерите и други. Получените в тази дисциплина знания подпомагат възприемането на лекционния материал в дисциплината в следващия семестър "Нанасяне на лакови покрития и лепила".

5.            Преработване на пластмасите

Ще бъдат изучени основите за оптимизиране на отделните процеси за преработване на полимерите. Ще бъдат разгледани теоретичните основи на екструзията, леенето под налягане, каландрирането, смесването, пневмо- и вакуумформуването, раздуването, пресоването и контактното формоване. Ще бъдат изучавани основните конструкции на машините и най-важните им възли с оглед оптимизиране на процесите. Ще бъдат разгледани специфични методи за окачествяване на изделията от полимери. Ще бъдат разгледани нови методи за формоване на изделия и перспективите за развитие на този отрасъл от промишлеността.

6.            Нанасяне на лакови покрития и лепила

Дисциплината разглежда различните методи за нанасяне на лаково-бояджийски материали и създаване на органични покрития на тяхна основа. Разглеждат се накратко основните процеси за диспергиране на прахообразните пигменти и пълнители в течната среда на разтвора на филмообразувателя или в неговата стопилка. След обсъждане на механизмите на формиране на органичните лаково-бояджийски материали се разглеждат и начините за нанасянето им върху разнообразни по вид повърхности за получаване на покрития след тяхното втвърдяване. Внимание се отделя и на предварителната подготовка на различите повърхности за боядисване. Дава се и необходимата информация за предназначението и експлоатацията на разнообразните органични покрития.

7.            Дизайн на пластмасови изделия и инструменти

Осигуряването на експлоатационна надеждност на изделията и конструкциите от полимерни материали изисква познаване на процесите на деформиране и разрушаване на материалите при различни експлоатационни условия, както и критериите за прогнозиране на тяхната работоспособност. За решаването на тези задачи е необходимо обединяване на физичния и механохимичния подходи към анализа на процесите на натрупване и развитие па дефекти, както и познаване влиянието па структурата върху механизма на разрушаване и работоспособността на полимерните материали и изделия.

Тези проблеми са в основата на лекционния курс и практическите занятия по дисциплината “Механика и разрушаване на полимерните материали". Усвояването на курса е базирано на знания, получени по дисциплините: Математика, Физикохимия, Физика на полимерите, Техническа механика. Полимерни композити, Преработване на пластмаси.

8.            Стареене и стабилизация на полимерите

Полимерните материали намират все по-широко приложение във всички области на техниката: самолето-, автомобило- и корабостроенето, машиностроенето. Днес е трудно да се посочи област, в която полимерите да не играят важна роля. Това предявява все по-високи изисквания към свойствата, стабилността на полимерите и тяхната дълготрайност. Полимерите са подложени на различни въздействия: топлина, радиация, окисление, хидролиза и др. В тях настъпват химически и структурни промени. За да се съхранят свойствата на полимерите при тяхната експлоатация е необходима стабилизация. Поради сложния характер на посочените процеси не може да се осъществи стабилизация при всички полимери по един и същ начин. Това е наложило да се разработи теорията на процесите на термичното, термоокислителното, фотолитично и радиационно стареене при полимерите. За полимерите с различни структури, на базата на изучените по-горе процеси, са разработени подходящи стабилизатори, както за стабилизирането им по време на преработка, така и за тяхната експлоатация.

Независимо от сложния характер на процесите при преработка и стареене на полимерите основна роля при тях играят реакциите на окисление и разпадане на веригите. Ето защо изследванията по въпросите за възникването на свободни радикали и тяхната роля като инициатори на верижните процеси на окисление и деструкция, както и уточняването на инхибиторите за тези процеси е от голямо значение. В повечето случаи стареенето на полимерите води до намаляване на молекулната маса на полимера. Инхибиторите могат да се подберат така, че не само да спрат процесите на химическата деструкция, но и да повишат молекулната маса и степента на разклоненост, с което да се подобри значително термичната стабилност, атмосферната устойчивост и тази на механо -деструкцията.

9.            Методи за изпитване на полимери

Дисциплината “ Методи за изпитване на полимери” изучава химичните и физикохимичните методи за анализ на изходните материали и добавки за полимерни изделия(входящ контрол), на самите изделия(изходящ контрол) за установяване на вида им, на характеристиките: състав, молекулна маса, гъвкавост на макромолекулите, полидисперсност, конфигурация на полимерните вериги, надмолекулни структури, пространствено разположение, кристалност, както и определянето на тези характеристики с термични, механични, диелектрични, оптични, физични и токсикологични методи.

Студентите придобиват знания и умения за получаване на проби за изследване от полимерни изделия, за провеждане на някои от анализите и за тълкуване на получените резултати при най-добро съчетаване на различни методи с цел получаване на максимална по обем и значимост информация при минимална загуба на време и средства.

Дисциплината ползва знания, получени по аналитична химия, инструментални методи за химичен анализ, органична химия, физикохимия на полимерите.

10.         Екологични и токсикологични проблеми

Дисциплината "Екологични и токсикологични проблеми" има за цел да  запознае студентите с най-важните постижения в областта на разработване на екологично целесъобразни полимерни материали; с новите тенденции и потенциални възможности за производство и приложение  на биоразградими или склонни към биологично разграждане полимерни продукти.

Разглеждат се най-важните представители на склонните към биологично разграждане полимери, получени от възобновяеми и невъзобновяеми природни ресурси.

Прави се преглед на основните проучвания за въздействието върху околната среда на склонните към биологично разграждане полимери и полимерни материали и критичен анализ на използваните методологии. Обръща се внимание върху потенциални нови области на приложение, като например използването на биокаталитични реакции при създаването на нови склонни към биологично разграждане полимери.

Разглеждат се също така някои аспекти, свързани с биоразграждането на полимерите в различни среди и се дава кратък преглед на свързаните с тази дейност стандарти и научни изследвания. Показва се как тяхното използване би спомогнало за решаването на специфични проблеми по разграждането на твърди отпадъци.

 

 

Специалност Материалознание

Изборен модул “Полимерни материали”

 

 

1.            Полимерни материали

Дисциплината „Полимерни материали” е обобщен курс, който включва знания и умения от дисциплините Химия, Физика и Физикохимия на полимерите, технологии и преработване на термо и реактопласти, каучуци, текстилни полимерни материали, естествени полимери (кожи и целулозни материали) и изделия.

В дисциплината при всеки подходящ случай се разглежда връзката между структурата на полимерните материали на молекулно и надмолекулно ниво с физикомеханичните, термичните, оптичните, диелектричните и хигиенни характеристики на полимерите и получените изделия от тях, т.е. връзката структуру-свойство, както и други възможни параметри, които влияят върху тези свойства.

С практическите знания се цели получаването на знания и умения за получаване и характеризиране на полимерни материали и изделия от тях.

2.      Химия и физика на полимерите

Курсът по “Химия и физика на полимерите” цели да се запознаят студентите от специализацията “Полимерни материали” с основните понятия и механизми за получаване на полимери, техните специфични отнасяния и свойства в зависимост от тяхната структура. Придобитите знания ще помогнат на студентите да усвоят, разширят и задълбочат своите познания при изучаването на дисциплините – “Полимерни композити ”,“Анализ и изпитване на полимерите” ”Ориентиране на полимерните материали”, “ Полимерно инженерство”,” Естествени полимерни материали “.Дисциплината се базира на придобитите знания по “Физика”, “Физикохимия”, “Механика”, “Висша математика”, като същевременно дава нови и основни понятия, за закономерностите характерни единствено за високомолекулните съединения, отчитайки тяхната специфика и особености при физикохимичните отнасяния.

3.      Еластични омрежени полимерни материали

Целта на курса е да запознае студентите със специфичните отнасяния на еластичните омрежени полимерни материали, по които те се отличават от другите полимери. Тези специфични отнасяния се определят от специфичния многокомпонентен характер на каучуковата/еластомерната/ композиция, от напълването и в резултат на това усилването на еластичните омрежени полимерни материали, от вулканизацията като основен метод за създаването на тези материали, а като най-специфично от всички свойства се изтъква уникалната им висока еластичност. В курса се обръща внимание както на физичните и химичните свойства на основните каучуци, така и на свойствата на получените от тях еластични омрежени полимерни материали. Разглеждат се основните приложения на тези материали за разнообразни и многотонажни изделия на каучуковата промишленост, класифицирани в две групи:

1.          гуми за автомобили и кари и

2.          технически каучукови изделия.

С оглед на възможността и необходимостта от окачествяването на тези материали в производството и охарактеризирането им при научни изследвания студентите се запознават само със специфичните приложения на изучаваните вече методи и със специалните, предназначени само за еластомерите, методи за анализ, изследване и изпитване.

4.      Ориентирани полимерни материали

Дисциплината „Ориентирани полимерни материали” е предназначена за студенти специализиращи в областта на полимерното материалознание. Тя има за цел да ги запознае със спецификата и свойствата на влакнообразуващите полимери и химичния строеж и структурата на влакната, които определят различията в техните свойства. Обърнато е най-вече внимание на геометричните, якостните и еластичните характеристики на влакната, нишките и производните от тях материали. Застъпени са също физикохимичните, физичните, електрическите и други свойства на ориентираните полимерни материали.

Предвидените в програмата лабораторни занятия обуславят практическо реализиране и усвояване на получените теоретични знания.

5.      Естествени полимерни материали на животинска основа

Дисциплината разглежда строежа и свойствата на естествените полимерни материали на животинска основа- колаген, еластин, ретикулин, кератин, фиброин и др. белтъчни материали.Дисциплината дава знания, необходими за преработката на тези суровини.

6.      Естевени полимерни материали на растителна основа

Дисциплината има за цел да запознае студентите с характера и специфичните особености на растителните материали като сложен комлекс от полимерни съединения.

В курса се изучава основния химичен състав и строеж на растителните суровини, химична структура и свойства на целулозата, поведението и при съответни въздействия върху нея. Студентите ще се запознаят накратко с методите за получаване на влакнести материали и основните им характеристики.

Познаването на строежа, състава и свойствата на растителните полимерни материали е необходимо при формирането подхода на специалистите към оценяването, подбора и оптималното използване на природните продукти, както и при съчетаването им в композити с други полимерни материали.

7.      Композитни материали

Лекционният курс по дисциплината включва най-широко използваните възможности за създаване на многокомпонентни полимерни състави. Включени са някои основни закономерности на изменението на реологичните показатели и технологичните условия за преработване. Разглеждат се основни въпроси, свързани с междуфазовите явления, влияние на отделните компоненти върху структурата и свойствата на композитите. Обсъждат се принципите за определяне съвместимостта и характерни особености на полимерните композитни състави.

Практическите занятия включват изготвяне, преработване и охарактеризиране свойствата на различни по състав полимерни композити. Изследване влиянието на добавките върху индекса на течене, профила на скоростта и други реологични характеристики. Чрез проследяване промените в плътността, чрез рентгеноструктурен анализ и микроскопски наблюдения ще бъде проследявано изменението в структурата на материала и готовите изделия. Експлоатационните показатели ще бъдат характеризиране чрез изследване на релаксационните характеристики, якостно-деформационните свойства, твърдостта и топлоустойчивостта, както и чрез по-дълготрайни изпитвания на влиянието на статични и циклични натоварвания, водо- и химическата устойчивост, физично и химично стареене. Дисциплината ползва знанията на студентите, получени по Химия и физика на полимерите, Основи на химичните технологии, Технология на пластмасите и др.

8.      Филмообразуващи вещества

Дисциплината има за цел да запознае студентите със свойствата и принципите за създаване на основните видове филмообразуващи вещества и лаково-бояджийски материали на тяхна основа, различните методи за нанасяне на лаково-бояджийските материали и създаване на органични покрития на тяхна основа. Разглежда се химизмът на получаването на материалите и втвърдяването им до органични покрития. Разглеждат се накратко основните процеси за диспергиране на прахообразните пигменти и пълнители в течната среда на разтвора на филмообразувателя или в неговата стопилка. След обсъждане на механизмите на формиране на органичните лаково-бояджийски материали се разглеждат и начините за нанасянето им върху разнообразни по вид повърхности за получаване на покрития след тяхното втвърдяване. Внимание се отделя и на предварителната подготовка на различите повърхности за боядисване. Дава се и необходимата информация за предназначението и експлоатацията на разнообразните органични покрития.

Дисциплината има за основа познанията, получени от студентите по органична химия, физикохимия, химия и физика на полимерите.

9.      Преработване на полимерите

Ще бъдат изучени основите за оптимизиране на отделните процеси за преработване на полимерите. Ще бъдат разгледани теоретичните основи на екструзията, леенето под налягане, каландрирането, смесването, пневмо- и вакуумформуването, раздуването, пресоването и контактното формоване. Ще бъдат изучавани основните конструкции на машините и най-важните им възли с оглед оптимизиране на процесите. Ще бъдат разгледани специфични методи за окачествяване на изделията от полимери. Ще бъдат разгледани нови методи за формоване на изделия и перспективите за развитие на този отрасъл от промишлеността.

10.         Анализ и изпитване на полимерни материали

Дисциплината “ Анализ и изпитване на полимерни материали” изучава химичните и физикохимичните методи за анализ на изходните материали и добавки за полимерни изделия(входящ контрол), на самите изделия(изходящ контрол) за установяване на вида им, на характеристиките: състав, молекулна маса, гъвкавост на макромолекулите, полидисперсност, конфигурация на полимерните вериги, надмолекулни структури, пространствено разположение, кристалност, както и определянето на тези характеристики с термични, механични, диелектрични, оптични, физични и токсикологични методи.

Студентите придобиват знания и умения за получаване на проби за изследване от полимерни изделия, за провеждане на някои от анализите и за тълкуване на получените резултати при най-добро съчетаване на различни методи с цел получаване на максимална по обем и значимост информация при минимална загуба на време и средства.

Дисциплината ползва знания, получени по аналитична химия, инструментални методи за химичен анализ, органична химия, физикохимия на полимерите.

 

 

Специалност Биоенергийни технологии и биопродукти

 

1.    Биоразградими полимери

Лекционният курс по дисциплината разглежда връзката между свойствата, приложението и механизмите на разграждане на биоразградимите полимери, които могат да се разделят на три основни групи: полиестери на хидроксикарбонови киселини, полимери на основата на възобновяеми аграрни източници и промишлени високомолекулни синтетични материали, на които се придава биоразградимост.

Ще бъдат разгледани специфичните свойства на полимерите и основните методи за изработване на изделия, както и перспективите за развитие на този отрасъл от промишлеността.

Практическите занятия включват изготвяне и охарактеризиране свойствата на различни изделия от биоразградими полимери. Изследване влиянието на полимера, конструкцията и условията на експлоатация върху дълготрайността биоразградимите пластмасови изделия.

Дисциплината ползва знанията на студентите, получени по Химия на растителната биомаса, Получаване на полимери от възобновяеми източници и др.

2.    Биополимерни композити

Лекционният курс по дисциплината има за цел да запознае студентите със съвременните тенденции в развитието на биокомпозитните материали.

Разглеждат се подходите и проблемите при получаването на композитни материали на основа биоразградими полимери. Наред с това лекционният курс е ориентиран към насоките за получаване на органо-неорганични хибридни композити, полимерни композити за биосензори, биокомпозитни материали за тъканно инженерство. Проследява се влиянието на различни видове пълнители върху физикомеханичните свойства на биополимерните композити.

 

 

Образователно-квалификационна степен Магистър

 

Специалност Еластични омрежени полимери

 

1.            Теория на високоеластичната деформация

Дисциплината “Теория на високоеластичната деформация” дава на студентите магистри основни теоретични познания за най-характерното и специфично състояние на омрежените еластични полимери – високоеластич-ното. Курсът е фокусиран върху разликите между типичните твърди тела /притежаващи определени константни показатели, които се използват при конструктивни изчисления/ и еластомерите, които поради високоеластичната деформация и явленията течене и релаксация на напрежението нямат постоянни физикомеханични показатели. В курса са разгледани също така термодинамиката, статистическите теории, кинетиката на равновесната и неравновесна високоеластична деформация на линейните еластомери и тримерните еластомерни мрежи. Усвояването на курса е свързано със знания по дисциплините математика, физика, физикохимия, химия и физика на еластомерите.

2.            Методи за изследване на еластомерните материали

Дисциплината “Методи за изследване на еластомерните материали” има за цел да запознае студентите със съвременните методи за изследване на каучуците, каучуковите смеси и вулканизатите от тях. Изучават се накратко принципите на включените в учебната програма инструментални методи за изследване на еластомерите и особеностите им при изследване на еластомерите. За всеки от тези методи се разглеждат специфичните приложения за изследване на каучуци, ингредиенти, каучукови смеси и техни вулканизати.

3.            Усилване на еластомерите

Дисциплината “Усилване на еластомерите” дава теоретични познания върху един от строго специфичните за еластомерните материали феномени-тяхното усилване с пълнители. В курса са разгледани физичните, физикохимичните, хемосорбционните и термодинамичните аспекти на усилването, като особено внимание е обърнато на съществуващите съвременни теории за обясняване на наблюдаваните ефекти и на предлаганите механизми. Разгледани са също така и някои нетрадиционни случаи на усилване при еластомерите: термоеластопласти /термодинамичните аспекти на усилването при тях/, взаимнопроникващи еластомерни мрежи /морфологията им/, усилването с “еластични” пълнители с възможности за промяна в структурата им. За изучаването на дисциплината са необходими познания по физика,  физикохимия, органична химия,  ингредиенти за каучукови смеси, технология на каучука

4.            Теоретични основи на модификацията на еластомерите

Развитието на съвременните отрасли на промишлеността изисква непрекъснато да се подобряват основните експлоатационни характеристики на каучуковите изделия и преди всичко тяхната сигурност и дълготрайност. До неотдавна тези задачи се решаваха чрез синтезиране на нови еластомери, чрез използването на усъвършенствани вулканизиращи системи, ингредиенти и др. Организирането на промишлено производство на нови еластомери често е нерентабилно поради големия разход на електроенергия, вода, кислород, както и поради замърсяване на околната среда. Ето защо най-често се налага целенасочено да се изменят по един или друг начин свойствата на промишлено произвежданите или на природните еластомери чрез модификация. Разглеждат се определенията на термина модификация: химична, физична и чрез смесване. Особено внимание се отделя на модификацията чрез смесване на еластомерите с други полимери. Задълбочено се разглежда пластификацията на еластомерите.

5.            Междуфазови явления в еластомерите

Дисциплината “Междуфазови явления в еластомерите” дава предимно теоретични познания върху явленията, протичащи на фазовата граница “еластомер-пълнител”, които имат особено важно значение за формиране на целия комплекс от свойства на еластомерните материали. Разгледани са съвременните теории за адсорбция на еластомери върху твърди повърхности, структурата на граничните слоеве, особеностите на междуфазовите явления в смеси от еластомери. Особено внимание е обърнато на някои специфични ефекти, резултат от междуфазови явления в еластомерните композити: “свързания” каучук, забавената вулканизация в присъствие на пълнители с развита специфична повърхност, подобряване на физикомеханичните показатели след повърхностна обработка на пълнителите. За изучаването на дисциплината са необходими познания по физика, физикохимия, органична химия, ингредиенти за каучукови смеси, технология на каучука

6.            Теоретични основи на преработката на еластомерите

Дисциплината “Теоретични основи на процесите за преработване на еластомерите” дава теоретични и специални знания за процесите на преработване на каучуковите композиции. Каучковите смеси и вулканизати са многокомпонентни системи. За да се получат каучукови изделия от тях, се използват машини и съоръжения, в които се извършват определени процеси. Процесите на формуване са свързани с реологичните отнасяния на каучуковите смеси. Изучават се реологичните отнасяния на каучуковите смеси и теоретичните основи на процесите смесване, пресоване, екструдиране, леене под налягане и каландриране.

7.            Преносни явления при еластомерите

Дисциплината “Преносни явления при еластомерите” дава теоретични познания за най-често срещаните преносни явления при еластомерите и материалите на тяхна основа. Разгледани са явленията на пренасяне на електрични заряди, както и явленията на топло-, масо- и газопренасяне. Обсъдени са основните механизми на преносните явления, както и най-важните фактори, които оказват влияние върху тях. За овладяването на курса са необходими познания по физика, физикохимия, физика и химия на еластомерите.

8.            Термопластични каучуци

Дисциплината “Термопластични каучуци” има за цел да запознае студентите с този сравнително нов клас полимери, които се преработват като пластмаси /термопласти/, а при стайна температура имат отнасяния на вулканизирани каучукови смеси. В последните десетина години тяхното производство в световен мащаб нараства У нас засега се преработват ограничен мащаб, но бъдещето е за положителен растеж.

9.      Механизми на вулканизационните процеси

Дисциплината “Механизми на вулканизационните процеси” дава специфични теоретични знания върху механизмите на най-съществения и  важен за преработката на еластомерните материали комплекс от химични, физикохимични и технологични процеси – вулканизацията, при която каучукът се превръща от предимно пластичен в предимно еластичен материал. Курсът е фокусиран върху механизмите на основните видове вулканизация – сярна, смолна, пероксидна, тиурамна, радиационна, като се отчита влиянието на използваните ускорители и активатори на вулканизационния процес. Разглеждат се формалната кинетика и основните характеристики на процеса вулканизация, както и на възможностите за тяхното регулиране и управляване. Курсът е свързан с предварителни познания по дисциплините: органична химия, физикохимия, химия и физика на еластомерите, технология на каучука.

 

Специалност Полимерно инженерство

 

1.            Особености и закономерности при получаването на полимери

Курсът по “Особености и закономерности при получаване на полимери“ цели да се запознаят студентите от магистърската специалност “Полимерно инженерство” с основните теоретични положения на реакциите при синтез на добре дефинирани полимери. Разгледани са нови полимеризационни методи и техники, водещи до получаването на полимери с точно определен състав и структура (молекулна маса, полидисперсност, брой и позиция на функционалните групи и архитектура). Проследена е и възможността за провеждането на контролирани радикалови полимеризации във водна среда с оглед опазването на оклоната среда, които ще помогнат на студентите да разширят и задълбочат своите познания в тази област. Дисциплината се основава на придобитите знания по “Органична химия”, “Органични химични технологии” и “Химия и Физика на полимерите”, като се отчитат специфичните методи за синтез на полимерите.

2.            Интелигентни полимерни системи

Лекционният курс има за цел да запознае студентите с различни полимерни системи, които имат способността при минимална промяна на околната среда да променят драстично своите свойства в аналогична посока. Динамичната промяна на свойствата, структурата или функциите на полимерните материали дефинира тези материали като интелигентни полимерни системи. Тези композитни материали намират приложение в различни  области на науката и техниката от макро- до микрониво. Дава се описание на някои от най-актуалните интелигентни полимерни материали, техните свойства и приложения.

3.            Теоретични основи за създаването на полимерни покрития и лепила

Задачата на курса е да запознае студентите с основните закономерности и специфичните особености при формирането по различен начин на покрития от полимерни филмообразуватели и адхезионни връзки от лепилни композиции. Особено внимание се отделя на основните теоретични съображения и най-важните схващания за създаване на рецептури за лаково-бояджийски материали. Бъдещите магистри получават знания да правят подбор на изходни материали при изготвяне на рецептури за лаково-боаджийски материали и лепила, да препоръчват подходящи покрития и лепилни връзки в зависимост от условията и времетраенето на тяхната експлоатация, да се ориентират във възможните отклонения в поведението им и възникването на дефекти, повлияни от различни фактори и междуфазови взаимодействия. Студентите ще се запознаят с математическите принципи и статистическия подход при създаването на лаково-бояджийските материали и лепилата, реализирани при примерни рецептури.

Дисциплината има връзка с познанията по филмообразуващи вещества и нанасяне на лакови покрития и лепила, получени от бакалаврите по полимерно инженерство в специализацията по инженерен дизайн и синтез на полимери.

4.            Теоретични основи на полимерното инженерство

Ще бъдат изучавани конформационната статистика на полимерите, въз основа на която се достига до представата за глобулна форма на макромолекулите и нейната промяна при течене и при оформяне в изделия. Ще се изучават реологичните свойства на полимерите, тяхната зависимост от температурата, налягането и молекулната маса. Ще бъдат разгледани персистентните и тактоидните макромолекули. Надмолекулната структура на полимерите ще бъде изучавана с оглед оптимизиране свойствата на изделията. Ще бъдат разгледани и теоритичните основи на дистрибутивното и дисперзитивното смесване с оглед получаването на полимерни композити.

Усвояването на курса е свързано с познанията по: математика, органична химия, физикохимия, химия и физика на полимерите, полимерни композитни материали.

5.            Механика на полимерните материали

Осигуряването на експлоатационна надеждност на изделията и конструкциите от полимерни материали изисква познаване на процесите на деформиране и разрушаване на материалите при различни експлоатационни условия, както и критериите за прогнозиране на тяхната работоспособност. За решаването на тези задачи е необходимо обединяване на физичния и механохимичния подходи към анализа на процесите на натрупване и развитие па дефекти, както и познаване влиянието па структурата върху механизма на разрушаване и работоспособността на полимерните материали и изделия.

Тези проблеми са в основата на лекционния курс и практическите занятия по дисциплината “Механика и разрушаване на полимерните материали". Усвояването на курса е базирано на знания, получени по дисциплините: Математика, Физикохимия, Физика на полимерите, Техническа механика. Полимерни композити, Преработване на пластмаси.

6.            Повърхностни явления и структура при полимерните материали

Задачата на курса е да запознае студентите от специалност "Органични химични технологии - Полимерно инженерство " със спецификата на формиране структурата на полимерните покрития, с техните свойства и с релаксапионните процеси, влияещи върху кинетиката на нарастване на вътрешните напрежения.Учебната дисциплина ще даде възможност на бъдещите специалисти да придобият знания, необходими за разработване на рецептури и технологии за получаване на полимерни покрития и адхезиви.Освен това ще бъде акцентирано и върху прогнозиране трайността на покритията при различни експлоатационни условия, а така също и върху подходите за повишаване дълготрайността на изделията с полимерни покрития

7.            Охарактеризиране на полимерни материали и изделия

Дисциплината “ охарактеризиране на полимерни материали и изделия” изучава техниката за подготовка на полимерни материали и изделия за анализ, провеждане на анализите и използване на получените данни за характеризирането им, както и за свързване на тези данни с молекулни и надмолекулни структури на изследваните проби. Материала е съобразен с най-често използваните изследователски и стандартизирани методи за анализи на полимерни материали и изделия, както и с тенденциите за тяхното развитие.

Дисциплината е продължение на обучението на студентите в областта на полимерното инженерство. Свързана е пряко с изучаваната в курса за бакалаври дисциплина “ Анализ и стандартни методи за изпитване на полимери и изделия”.

Развитието на дисциплината е в две насоки – включване на нови методи, както и намиране на зависимости състав – свойства на полимерните материали и изделия.

8.            Рециклиране на полимерни отпадъци

Химичният синтез на високомолекулни продукти чрез полимеризация и следователно развитието на пластмасите като материална група е един от приоритетите на съвременната химия. Възможността за проектиране на нови материали с подобрени свойства довежда до все по-нови изисквания към свойствата, стабилността и дълготрайността на полимерните материали.

Използването на милиони тонове термопластични и термореактивни полимери води до проблема за тяхното рециклиране. Решаването на този проблем е свързан с обединената концепция за възстановяване и рециклиране на полимерните материали, включвайки методите за механично рециклиране, различни технологични процеси за възстановяване на изходните суровини, и възстановяване на енергийните разходи. Оптималната комбинация на всички тези параметри биха довели до удовлетворително решение на проблема.

 

 

Специалност Рециклиране на полимери

 

1.    Анализ и разделяне на полимерни отпадъци

Дисциплината “Анализ и разделяне на полимерни отпадъци” изучава химичните и физикохимични методи за разделяне и анализ на полимерните вторични материали за установяване на вида им, и техните характеристики: състав, молекулна маса, гъвкавост на макромолекулите, полидисперсност, конфигурация на полимерните вериги, надмолекулни структури, пространствено разположение, кристалност, както и определените от тези характеристики термични, механични, диелектрични, оптични и физични свойства.

Студентите придобиват знания и умения за методите на разделяне, получаване и вземане на проби за изследване на полимерни отпадни материали, с цел провеждането на някои от анализите и за тълкуването на получените резултати при най-добро съчетаване на различни методи с цел получаване на максимална по обем и значимост информация при минимални загуби на време и средства.

Дисциплината ползва знания, получени по аналитична химия, инструментални методи за химичен анализ, органична химия, химия и физикохимия на полимерите.

2.    Рециклиране на отпадъчни термопласти

Курсът цели да даде представа за текущото състояние на проблема рециклиране на излезли от употреба термопластични пластмаси и се отнася за технологиите механична обработка, химично преработване и оползотворяване на енергията, като е акцентирано върху възможностите за получаване на изделия от рециклирани термопластични пластмаси с добри експлоатационни свойства. Разглеждат се предимствата и недостатъците на алтернативните методи за рециклиране на различните групи термопласти.

Усвояването на курса е свързано с познанията по: Химия и физика на полимерите, Полимерни композити, Преработване на пластмасите.

Рециклиране на еластомерни материали и изделия

Дисциплината „Рециклиране на еластомерни материали и изделия“ дава предимно теоретични познания относно възможностите и най-често използваните методи за рециклиране на отпадните каучукови изделия. Производството на автомобилни гуми и каучукови изделия се осъществява посредством вулканизационен процес, който по същество представлява необратима реакция между еластомера, сярата и други ингредиенти, присъстващи в каучуковата смес, в резултат на която се получават серни напречни връзки, водещи до изграждането на триизмерна химична структура (мрежа). Омрежените еластомери са твърди, неразтворими и нетопими материали. Това прави директното преработване и рециклиране на автомобилните гуми и отпадните каучукови изделия почти невъзможно. Поради тази причина, екологичните проблеми свързани с отпадните автомобилни гуми и каучукови изделия, стават все по-сериозни. В настоящия курс са разгледани възможностите и методите за рециклиране на омрежените еластомерни материали. Те включват смилане на отпадни каучукови вулканизати, получаването на каучуков регенерат, различни методи за тяхната девулканизация, пиролиза и др.

3.    Рециклиране на отпадъчни реактопласти

Курсът цели да даде представа за текущото състояние на проблема рециклиране на излезли от употреба термореактивни пластмаси и се отнася за технологиите механична обработка, химично преработване и оползотворяване на енергията, като е акцентирано върху възможностите за получаване на изделия от рециклирани термопластични пластмаси с добри експлоатационни свойства. Разглеждат се предимствата и недостатъците на алтернативните методи за рециклиране на различните групи термопласти.

Усвояването на курса е свързано с познанията по: Химия и физика на полимерите, Полимерни композити, Преработване на пластмасите.

4.     Оползотворяване на рециклирани еластомерни материали

 

5.    Възстановяване на пневматични гуми

Възстановяването на гумите е един от най-ефективните методи за намаляване на материалоемкостта при производството и експлоатацията им и подобряване на екологичната безопасност в световен мащаб.

            Леките и тежките пневматични гуми могат да се възстановяват до 2 - 3 пъти, докато самолетните до 8 - 10 пъти според водещи производители. Ограничаващ фактор определящ броя на възстановяване е съществуващата „неизвестност в умората на материалите” изпитващи огромен брой цикли натоварване - разтоварване. Това е и един от съществените фактори не позволяващ поставянето на „възстановените гуми” на управляващите колела.

Изучаващите  студенти настоящия курс ще се запознаят накратко с конструкциите и технологиите за изработване на нови гуми и с възможностите за възстановяване на гуми преминали определен експлоатационен пробег. Студентите ще се срещнат и с толкова важните характеристики на гумите като габаритни размери, скоростен и товарен индекс и по-подробна маркировка свързани с по-нататъшната експлоатационна пригодност и възможност за възстановяване.

6.    Teхнология на каучука и пластмасите

Дисциплината дава основни познания за преработката на каучука и пластмасите и получаване на изделия на каучукова основа. В курса се разглеждат основните видове природни и синтетични еластомери, техните свойства и технологични особености, а така също основните технологични процеси в производството на каучукови изделия. Дават се знания за вулканизацията на каучука като основен технологичен процес, при който каучукът се превръща от предимно пластичен в предимно еластичен материал.

Задачата на курса е да запознае студентите от специалността Рециклиране на полимери с основните принципи и технологични методи за получаване на масово произвежданите полимери и пластмаси на тяхна основа, с техните свойства и области на приложение.

Дисциплината "Технология на пластмасите" ползва непосредствено знанията, които студентите получават по "Органична химия", "Химия и физика на полимерите", "Процеси и апарати в химичната технология", "Оптимизация на технологичните процеси" и др.

 

 

Специалност Полимерни материали

 

1.            Теоретични основи на получаването на полимери

Задачата на курса е да запознае студентите от специалността "Полимерни материали" с основните принципи и технологични методи за получаване на масово произвежданите полимери и пластмаси на тяхна основа, с техните свойства и области на приложение. Целта на дисциплината е бъдещите специалисти по полимерни материали да са в състояние да подхождат компетентно при избора на най-подходящите материали. Курсът трябва да даде достатъчно познания на специалисти работещи както в областта на полимерното инженерство, така и в машиностроенето, апаратуростроенето, електротехниката, строителството, селското стопанство и други обрасти на техниката и бита. В резултат на натрупаните познания, бъдещите специалисти да  могат да познават добре и използват широко различните видове полимерни материали.

Дисциплината "Теоретични основи на получаването на полимери" ползва непосредствено знанията, които студентите получават по "Органична химия", "Химия и физика на полимерите", "Процеси и апарати" и др. Тя дава необходимата база за дисциплините, изучавани в осми семестър.

2.            Механични свойства на полимерите        

Осигуряването на експлоатационна надеждност на изделията и конструкциите от полимерни материали изисква познаване на процесите на деформиране и разрушаване на материалите при различни експлоатационни условия, както и критериите за прогнозиране на тяхната работоспособност. За решаването на тези проблеми е необходимо обединяване на физичния и механохимичния подходи към анализа на процесите на натрупване и развитие на дефекти, както и познаване влиянието на структурата върху механизма на разрушаване и работоспособността на полимерните материали и изделия.

Тези проблеми са в основата на лекционния курс и практическите занятия по дисциплината „Механични свойства на полимерите“. Усвояването на курса е базирано на знанията, получени по дисциплините: Математика, Физикохимия, Физика на полимерите, Композитни материали, Преработване на пластмаси.

3.            Тънкослойни композитни материали

Предмет на дисциплината са видът, структурата и свойствата на различни органични пигментирани (напълнени) полимерни покрития, представляващи тънкослойни композитни материали, получени от течни системи. Обсъждат се взаимодействията между хетерофазната матрица и композитните прахообразни пигменти и пълнители. Разглеждат се възможностите и механизмите за модификация на отделните фази, като особено се подчертава ролята на пигментите и пълнителите като фазови модификатори. Разглежда се и влиянието на така наречените минорни фазови модификатори – добавки, пластификатори и емулгатори. Внимание се отделя и на филмообразуването на тънкослойни композитни материали върху активни повърхности, като се обсъжда адхезията на покритията към тях и междуслойната адхезия вътре в многослойните покрития. Обсъждат се в по-малка степен и съществените закономерности при формиране на тънкослойни покрития като композитни материали от алтернативни прахообразни системи.

Дисциплината има връзка с дисциплините от бакалавърската специалност “Полимерни материали”, особено с обучението по филмообразуващи вещества, както и с дисциплините от приравнителния полимерен блок от предхождащия семестър.

4.            Стареене и рециклиране на полимери

Химичният синтез на високомолекулни продукти чрез полимеризация и следователно развитието на пластмасите като материална група е един от приоритетите на  съвременната химия. Възможността за проектиране на нови материали с подобрени свойства довежда до все по-нови изисквания към свойствата, стабилността и дълготрайността на полимерните материали. За да се съхранят свойствата на полимерите при тяхната експлоатация е необходима стабилизация. Поради сложния характер на посочените процеси не може да се осъществи стабилизация при всички полимери по един и същ начин. Това е наложило да се разработи теорията на процесите на термичното, термоокислителното, фотолитично и радиационно стареене при полимерите. За полимерите с различни структури, на базата на изучените по-горе процеси, са разработени подходящи стабилизатори, както за стабилизирането им по време на преработка, така и за тяхната експлоатация.

Използването на милиони тонове термопластични и термореактивни полимери води до проблема за тяхното рециклиране.  Решаването на този проблем е свързан с обединената концепция за възстановяване и рециклиране на полимерните материали, включвайки методите за механично рециклиране, различни технологични процеси за възстановяване на изходните суровини,  и възстановяване на енергийните разходи. Оптималната комбинация на всички тези параметри биха довели до удовлетворително решение на проблема.