mål
målene for dette laboratorium er at:
- forstå egenskaber og anvendelser af syntetisk termoplast
- Sammenlign de fysiske egenskaber ved “store seks” plast
- Identificer hverdagsplast ved deres fysiske egenskaber
- tegn grundlæggende strukturer af polymerer, når de får monomerstruktur
ordet “polymer ” betyder”mange enheder”. En polymer kan bestå af mange gentagne enheder, som er små monomermolekyler, der er blevet kovalent bundet. Figur 1 (fra kemi i sammenhæng) viser en enkelt monomer og en polymer lavet af identiske monomerer bundet sammen. En polymer kan indeholde hundredvis af monomerer, i alt tusindvis af atomer.
eksempler på naturligt forekommende polymerer er silke, bomuld, træ, bomuld, stivelse, naturgummi, hud, hår og DNA. I begyndelsen af 1900 ‘ erne begyndte kemikere at replikere naturlige polymerer og skabe syntetiske polymerer, begyndende med nylon, der efterligner silke i sin styrke og fleksibilitet.
plast er en type syntetisk polymer. I øjeblikket fremstilles mere end 60.000 plastmaterialer til industrielle og kommercielle formål. Cirka 75% af den plast, der anvendes i dette land, kan kategoriseres som en af seks typer eller “de store seks”. Disse polymerer er anført i nedenstående tabel.
|
Nej. |
Name |
Abbreviation |
Uses |
|---|---|---|---|
|
polyethylene terephthalate |
PET |
clear bottles and containers, fleece, carpet |
|
|
high-density polyethylene |
HDPE |
opaque bottles and containers, buckets, crates |
|
|
polyvinyl chloride |
PVC |
rigid from: pipes & credit cards; soft form: tubing |
|
|
low-density polyethylene |
LDPE |
bags, films, sheets, bubble wrap, toys |
|
|
polypropylene |
PP |
bottle caps, yogurt containers, furniture |
|
|
polystyrene |
PS |
expandable form: styrofoam; krystal form: CD tilfælde |
disse seks polymerer er termoplastiske: de kan smeltes og omformes eller genanvendes. Tallene bruges til at lette identifikationen af plasten, så de kan adskilles til genanvendelse. Symbolet, der bruges på plastemballagematerialer, er tre pile i en trekantform med antallet af plast i midten. Dette symbol gør genanvendelse lettere ved at gøre identifikationen af plast lettere.
de seks store termoplaster har disse Generelle egenskaber:
- genanvendelig
- uopløselig i vand
- modstandsdygtig over for de fleste kemikalier
- let, men alligevel stærk
- kan formes
- kan farves med pigmenter
- normalt fremstillet af råolie
- bruges til at fremstille genstande, der ikke har nogen alternativer fra andre materialer
den mest almindelige af de seks store plastmaterialer er højdensitetspolyethylen (HDPE). Den er sammensat af gentagne enheder af monomeren ethylen
— (H2C-CH2)N—
monomerer er bundet sammen i en additionspolymerisationsreaktion. Hver ny monomer tilføjer til den ene ende med en kovalent binding; det samlede antal monomerer i polymeren er repræsenteret af abonnementet, n. den resulterende polymer er en kæde af monomerer bundet sammen. Figuren til højre viser en del af polymerkæden. Hvor mange monomerer er til stede?
i dette eksperiment vil du kvalitativt analysere plastpolymerer for fysiske egenskaber ved opacitet, fleksibilitet, holdbarhed og brudbarhed. Du vil også analysere tætheden af hver plast ved at kontrollere, om pelletsprøver flyder eller synker i tre væsker med forskellige tætheder.
i dette laboratorium laver du en polymer hoppekugle ved hjælp af en kemisk reaktion mellem boraks og lim. Lim indeholder polymeren polyvinylacetat, som tværbinder sig selv, når det omsættes med boraks (diagram nedenfor). Efter tværbinding er limen ikke længere flydende, men mere solid. Tilsætning af majsstivelse hjælper med at binde molekylerne sammen, så de holder deres form.
Procedure
sikkerhed
ingen materialer anvendt i dette forsøg bør indtages.
personligt beskyttelsesudstyr (PPE) påkrævet: beskyttelsesbriller, lab coat, lukkede sko materialer og udstyr
prøver af store seks plast (markeret med genbrugssymboler), pellets af store seks plast, 1:1 95% ethanol/vandopløsning, destilleret vand, 10% NaCl-opløsning, 3 små reagensglas, glasrørstang, vaskeflaske med destilleret vand, 3 små bægre, 3 plastikskeer, papirkop, Elmers lim, boraks, majsstivelse, lineal
del A: fysisk karakteristika for plastpolymerer
prøver af forskellige plastmaterialer er tilgængelige på den forreste bænk. Identificer prøverne ved at kigge efter nummer/genbrugssymbol. Brug disse prøver til at analysere fysiske egenskaber for hver type plast: genanvendelighed, opacitet, holdbarhed/hårdhed og fleksibilitet.
del B: tæthedstest af store seks plastmaterialer
-
tre løsninger med forskellige tætheder vil blive brugt:
-
opløsning a = 1: 1 95% ethanol / vand, densitet = 0,94 g / cm3
-
opløsning B = destilleret vand, densitet = 1,0 g / cm3
-
opløsning C = 10% NaCl, densitet = 1.08 g / cm3
-
-
Hent og mærk tre små reagensglas: opløsning A, B og C. Tilsæt ca.3 mL (to fulde dråbesprøjter) til hvert reagensglas.
-
anbring et stykke af hver plast i hvert af de tre reagensglas. Skub hvert stykke under væskeoverfladen med en glasrørestang. Overfladespændinger får al plastik til at flyde, indtil hver er “fugtet” og nedsænket ved hjælp af stangen.
registrer, om prøven synker hurtigt, synker langsomt, flyder på overfladen eller flyder under overfladen (men synker ikke til bunden).
hvis prøven flyder, har den en densitet, der er lavere end opløsningens. Dette kan være i forhold til en anden prøve, der flyder. Hvis prøven synker, har den en densitet, der er større end væskens. Prøven kan også synke hurtigt eller langsomt i forhold til andre prøver.
4. Test hver af de seks plasttyper i overensstemmelse hermed for at udfylde tabellen i laboratorierapporten.
del C: Polymer hoppekugler
-
få forreste bænk: papir kop med cirka 100 mL Elmer lim (prøve kop vil blive markeret til 100 mL), lineal og 3 plastik skeer. Få en vaskeflaske med destilleret vand.
-
Hent fra dit skab: 3 små bægre, omrørestang, lille gradueret cylinder
gør Polymer hoppende bold #1:
-
i et glasbæger skal du tilføje:
-
3 niveau skeer af lim
-
5 mL destilleret vand
-
1 niveau skefuld boraks pulver
-
-
rør ikke. Lad ingredienserne interagere i 10-15 sekunder. Brug derefter omrøringsstang til at blande. Når blandingen bliver umulig at røre, skal du tage den ud af bægeret og forme bolden med dine hænder. Bolden starter klistret og rodet, men størkner, når den æltes.
-
Optag fysiske observationer om bolden i tabellen: er bolden elastisk? goopy? slimet?
-
brug linjalen og hold bolden i en højde på 30 cm (=12 tommer) over bænken. Drop bolden og registrere, hvor højt det hopper.
Gør Polymer Hoppende Bold #2:
-
i et glasbæger skal du tilføje:
-
3 niveau skeer af lim
-
5 mL destilleret vand
-
1 niveau skefuld majsstivelse
-
1 niveau skefuld boraks
-
-
Gentag trin 2-4 fra forrige.
gør Polymer hoppende bold #3:
-
i et glasbæger skal du tilføje:
-
3 niveau skeer af lim
-
1 niveau skefuld majsstivelse
-
1 niveau skefuld boraks
-
-
Gentag trin 2-4 fra forrige.
-
du og din lab partner kan tage hjem disse hoppende bolde, som alle materialer er ikke – giftige. Husk dog, at de ikke er spiselige!
rapport
syntetiske polymerer og plast
del A: Fysiske egenskaber
Find eller vælg en type af hver af følgende plastpolymerer, og rapporter følgende egenskaber:
|
Plastic nummer |
Kort navn (HDPE, LDPE osv) |
klar (ja eller nej) |
uigennemsigtig (ja eller nej) |
fleksibilitet(kan bøjes ?) |
holdbarhed (hård eller blød) |
Breakability(kan være revnet ?) |
genanvendeligt (ja eller nej) |
| |
|||||||
| |
|||||||
| |
del B: tæthedstest
rapport for plastprøver i hver væske: synker hurtigt, synker langsomt, flyder på toppen, flyder under overfladen
|
Plastic nummer |
1:1 ethanol / vandtæthed = 0,94 g / cm3 |
vandtæthed = 1,0 g / cm3 |
10% NaCl-opløsningstæthed = 1.08 g / cm3 |
Relative Plastiktætheder:
|
mindre end 0.94 g / cm3 |
mindre end 1,0 g / cm3 |
mindre end 1,08 g / cm3 |
mere end 1,08 g / cm3 |
placering af tætheder:
(laveste) _______ _______ _______ _______ _______ _______ (højeste)
del C: Polymer hoppende bolde
|
Polymer bold sammensætning |
omtrentlig højde hoppet |
fysiske egenskaber |
|
bold #1: |
||
|
bold #2 |
||
|
bold #3 |
spørgsmål
-
hvilken af de seks store plastmaterialer var den mest fleksible?
-
hvilken af de store seks plast ville være det bedste materiale til hvert af de følgende eksempler? Brug korte navne til at identificere hver plast (f.eks.
en erstatning for et glasvindue ?
en take-out beholder til mad?
en fleksibel, udvidelig taske til transport af varer? en letvægts flaskehætte? -
en ukendt plast flyder i en 10% NaCl-opløsning, men synker i vand. Hvad er rækkevidden af mulige densitetsværdier, som denne plast kan have? Foreslå sammensætningen af denne plastik.
4. Hvorfor er det vigtigt at fjerne eventuelle klæbende bobler i tæthedstestene?
-
PET-plast (nummer 1) er den mest værdifulde affaldsplastik på nuværende tidspunkt. Foreslå en måde at adskille det kommercielt fra andet affaldsplast.
-
nogle gange er plastbeholdere lavet af to polymerer og ikke kun en. Hvad ville der ske med vandtæthedstesten, hvis HDPE og PVC blev blandet?
-
Hvorfor er plastgenvindere meget bekymrede over at identificere de forskellige polymerer og ikke blande dem sammen?
-
figuren nedenfor viser polymerisering af polystyren (PS). Cirkel de originale monomerer, og bestem, hvor mange monomerer der er til stede.
9. Polyvinylchlorid (PVC) er sammensat af vinylchloridmonomeren. Monomerstrukturen og den generelle reaktion er vist til højre.
Tegn en polyvinylchloridpolymer sammensat af fem monomerer arrangeret i et hoved-til-hale mønster.
-
For de hoppende bolde, du lavede, Hvad hedder monomeren?
hvad er hver af følgende rolle i dannelsen af polymeren?
lim
boraks
majsstivelse
-
hvilken bold hoppede højest? Baseret på dine data i tabellen, hvilken forbindelse var sandsynligvis ansvarlig for dette?