Descripción y contextualización de la asignatura

Materia de 4,5 créditos ECTS. Se trata de una asignatura que proporciona los conocimientos básicos sobre polímeros a utilizar en otras materias más específicas y por lo tanto se imparte en el primer cuatrimestre.



Al finalizar el curso, el alumno poseerá los conocimientos generales básicos sobre la ciencia de polímeros para poder aplicarlos significativamente en el contexto de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Asimismo estará capacitado para ejecutar e interpretar ensayos de caracterización estructural y mecánica sobre materiales poliméricos.



Objetivos específicos del aprendizaje

- Proporcionar los fundamentos y principios básicos de la ciencia de polímeros para poder aplicarlos significativamente en el contexto de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales.

- Dar a conocer las propiedades físico-químicas y mecánicas de los polímeros en relación a su composición y estructura.

- Dar a conocer las técnicas instrumentales y de laboratorio existentes para el análisis de la estructura y propiedades de los materiales polímeros.

- Dar a conocer las diferentes familias de materiales plásticos existentes y sus posibles aplicaciones.



Destrezas y habilidades

Comunicación oral y escrita en lengua propia. Habilidades de investigación. Habilidades interpersonales.



Metodología docente

Esta asignatura se impartirá mediante clases magistrales, prácticas de aula (problemas), seminarios y prácticas de laboratorio.



Tiempo para cada tipo de docencia

Presenciales para el alumno: 4,5 créditos (x 9 aprox) = 40 horas presenciales para los alumnos (30 en aula y 10 en laboratorio y seminarios) + 5 horas para evaluación = 45 horas

Establecidos 1 grupo único para aula (magistrales, prácticas de aula) y seminarios, y 3 grupos para prácticas de laboratorio y de ordenador.

No presenciales para el alumno:

75 horas distribuidas en 60 horas para preparación individual o en equipo de las actividades programadas (incluye resolución de problemas experimentales utilizando los equipos disponibles en el laboratorio; preparación de guiones de prácticas y seminarios) y 15 horas de estudio

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

Según calendario de exámenes del máster. Se comunicará al comienzo de curso.



Criterios y métodos de evaluación



1.- Examen escrito de teoría y problemas.

Se evaluará el grado de aprovechamiento de las lecciones impartidas en el temario y en los ejercicios prácticos de aula. Evaluación de la capacidad de trabajar de forma autónoma.

Porcentaje de la nota final: 50 %.



2.- Informes de las distintas prácticas de laboratorio.

Evaluación del grado de aprovechamiento de las prácticas realizadas y de la destreza en el manejo de equipos y técnicas.

Porcentaje de la nota final: 10 %.



3.- Preparación de trabajo, Defensa Oral e Informe Escrito.

- Evaluación de la capacidad integral para utilizar los conocimientos teórico-prácticos para la resolución de problemas abiertos sobre materiales poliméricos.

- Evaluación de la capacidad de trabajar en equipo realizando propuestas, analizando aportaciones de otros, discutiendo ideas y ejecutando acciones pertinentes. Habilidades interpersonales.

- Evaluación de la capacidad comunicativa del conocimiento tanto de forma escrita como oralmente.



Porcentaje de la nota final: 40 %.



En el caso de que no se pueda realizar una evaluación presencial de la asignatura, se realizarán los cambios pertinentes para la realización de una evaluación online mediante la utilización de las herramientas informáticas existentes en la UPV/EHU. Las características de esta evaluación online serán publicadas en eGela.

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

Según calendario de exámenes del máster. Se comunicará al comienzo de curso.



En el caso de que no se pueda realizar una evaluación presencial de la asignatura, se realizarán los cambios pertinentes para la realización de una evaluación online mediante la utilización de las herramientas informáticas existentes en la UPV/EHU. Las características de esta evaluación online serán publicadas en eGela.

Temario

Programa

Tema 1. Introducción a la ciencia de polímeros

De las pequeñas moléculas a las macromoléculas. Los polímeros y el enlace. Síntesis de polímeros: reacciones de polimerización. Peso molecular y distribución de pesos moleculares. Polímeros y plásticos.

Tema 2. Estructura de polímeros: escala molecular

Unidades químicas repetitivas. Clasificación y definición: homopolímeros, copolímeros; polímeros lineales, ramificados, reticulados. Conformación (ovillo estadístico, cadena plegada, extendida…). Volumen libre y volumen ocupado. Configuración (estéreoisomería, isomería cis-trans). Funcionalidad de monómeros y estructura de polímeros.

Tema 3. Estructura de polímeros a escala supramolecular: el estado amorfo.

Relaciones termodinámicas. Transición de 1er orden: fusión. Transición de 2º orden: Tg. El estado amorfo. Métodos experimentales de la medida de la Tg: dilatometría, calorimetría diferencial de barrido, método mecánico. Transición vítrea. Factores que afectan a la Tg (peso molecular, estructura química, diluyentes y copolimerización).

Tema 4. Cristalinidad en polímeros

Características generales. Difracción de rayos X. Celda unidad en cristales poliméricos. Laminillas. Esferulitas. Morfología de polímeros semicristalinos. Microscopía óptica de luz polarizada. Factores termodinámicos que afectan a la Tm. Factores cinéticos que afectan a la cristalización. Ecuación de Avrami.

Tema 5. Polímeros en estado líquido

Flujo simple de cortadura monodireccional: viscosidad y tensiones normales. Comportamiento reológico. Ley de Newton. Comportamiento no newtoniano: pseudoplástico, dilatante, plástico de Bingham. Tixotropía y Reopexia. Reología de fundidos poliméricos. Ley de Ostwald. Efecto del peso molecular en la viscosidad de fundidos. Disoluciones concentradas de polímero. Disoluciones diluidas.

Tema 6. Propiedades mecánicas de polímeros

Tres tipos básicos de comportamiento a tracción. Rango de Prop. Mecánicas con respecto a otros materiales de ingeniería. Propiedades mecánicas de los polímeros más comunes a T ambiente. Efecto de la temperatura y de la velocidad de deformación.

Tema 7. Propiedades viscoelásticas de polímeros

Cinco regiones de comportamiento viscoelástico. Fluencia. Relajación de tensiones. Principio de superposición tiempo-temperatura. Modelos reológicos del comportamiento viscoelástico: Maxwell, Voigt-Kelvin, modelos de 3 y 4 elementos. Ensayos dinámico mecánicos. Efecto de diversos parámetros del material (estructura química, reticulación, cristalinidad…) en las propiedades viscoelásticas.

Tema 8. Fractura y Fatiga en polímeros

Rotura dúctil y frágil. Cristalización y endurecimiento por deformación. Orientación molecular. Fibras poliméricas. Unidades textiles. Rotura frágil. Aplicación de la mecánica de fractura a polímeros: G1c y K1c. Algunos casos de estudio de fractura de polímeros. Efecto de las variables de material en los parámetros de fractura. Polímeros modificados para impacto. Fatiga en polímeros. Curvas S-N. Diseño en fatiga. Mecanismos de rotura por fatiga en polímeros.

Tema 9. Envejecimiento físico de polímeros

Introducción. Envejecimiento por relajación estructural. Envejecimiento por evaporación del solvente. Envejecimiento por pérdida de aditivos. Bibliografía.

Tema 10. Materiales compuestos de matriz polimérica

Fibras y matrices. Clasificación de los materiales compuestos según su estructura. Matrices Termoplásticas y Termoestables; Refuerzos: Fibra de vidrio, grafito, aramida; refuerzos orgánicos; Cargas y Aditivos Consideraciones arquitecturales sobre las fibras de refuerzo. Propiedades mecánicas de los materiales compuestos. Estructuras compuestas. Láminas fibradas. El compuesto laminar. Compuestos celulares.



Prácticas de laboratorio

1.- Laboratorio de polímeros: polimerización, preparación de mezclas.

2.- Técnicas de caracterización del peso molecular: viscosimetría capilar.

3.- Espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (FTIR)

4.- Calorimetría diferencial de barrido (DSC)

5.- Microscopía óptica de luz polarizada

6.- Procesos de transformación de termoplásticos: moldeo por compresión, extrusión, inyección.

7.- Ensayos dinámico-mecánicos (DMA)

8.- Ensayos mecánicos: tracción.

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

Cuaderno de notas de la asignatura. Ed. ETS de Ingeniería de Bilbao.

Bibliografía básica

- SPERLING L. H. "An introduction to physical polymer science" Ed. Wiley , NY (1993)

- WARD I.M, HADLEY, D.W. "Mechanical properties of solid polymers", Ed. Wiley (1993)

- PAINTER P. C. , COLEMAN, M.M. "Fundamentos de ciencia de polímeros" Ed. Technomic (1996)

- CALLISTER W.D. "Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales", Vol. 2. Ed. Reverté, Barcelona (1995)

Bibliografía de profundización

- CRAWFORD R.J. "Plastics Engineering" Ed Pergamon (1987)



- HULL D., CLYNE T.W. "An introduction to composite materials", Cambridge solid state science series (1996)



- ASHBY M. J., JONES D.R.H. "Engineering materials "vol. 1 y 2. Ed. Pergamon press, Oxford (1999).

Revistas

Macromolecules



Polymer



Polymer Enigineering and Science



Polymer Composites



Journal of Applied Polymer Science



Journal of Materials Science



Progress in Polymer Science



Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

Enlaces

www.scidirect.com



scifinder scholar.



WOS



Acceso a revistas de interés.