célkitűzések
a laboratórium célkitűzései a következők:
- a szintetikus hőre lágyuló műanyagok tulajdonságainak és felhasználásának megértése
- hasonlítsa össze a “Big Six” műanyagok fizikai tulajdonságait
- határozza meg a mindennapi műanyagokat fizikai tulajdonságaik alapján
- rajzolja meg a polimerek alapvető szerkezetét, ha monomer szerkezetet kapnak
a ” polimer “szó”sok egységet” jelent. A polimer sok ismétlődő egységből állhat, amelyek kicsi monomer molekulák, amelyeket kovalensen kötnek össze. Az 1. ábra (a kémia kontextusából) egyetlen monomert és azonos monomerekből álló polimert mutat össze. Egy polimer több száz monomert tartalmazhat, összesen több ezer atomot.
példák a természetben előforduló polimerekre: selyem, pamut, fa, pamut, keményítő, természetes gumi, bőr, haj és DNS. Az 1900-as évek elején a vegyészek elkezdték lemásolni a természetes polimereket, és szintetikus polimereket hoztak létre, kezdve a nejlonnal, amely a selymet szilárdságában és rugalmasságában utánozza.
a műanyag egyfajta szintetikus polimer. Jelenleg több mint 60 000 műanyagot gyártanak ipari és kereskedelmi célokra. Az ebben az országban használt műanyagok nagyjából 75% – a A hat típus egyikébe, vagy a “nagy hatba”sorolható. Ezeket a polimereket az alábbi táblázat tartalmazza.
|
nem. |
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; kristály forma: CD tokok |
ez a hat polimer hőre lágyuló: megolvaszthatók, átalakíthatók vagy újrahasznosíthatók. A számokat a műanyagok azonosításának megkönnyítésére használják, hogy újrahasznosítás céljából elkülöníthetők legyenek. A műanyag csomagolóanyagokon használt szimbólum három háromszög alakú nyíl, középen a műanyag számával. Ez a szimbólum megkönnyíti az újrahasznosítást azáltal, hogy megkönnyíti a műanyagok azonosítását.
a Big Six hőre lágyuló műanyagok a következő általános tulajdonságokkal rendelkeznek:
- újrahasznosítható
- vízben nem oldódik
- ellenáll a legtöbb vegyi anyag
- könnyű, mégis erős
- alakítható
- pigmentekkel színezhető
- általában kőolajból készül
- más anyagokból alternatívákat nem tartalmazó termékek előállításához használják
a Big Six műanyagok közül a leggyakoribb a nagy sűrűségű polietilén (HDPE). Az etilén monomer
— (H2C-CH2)n—
monomerek ismétlődő egységeiből áll, amelyek addíciós polimerizációs reakcióban kapcsolódnak egymáshoz. Minden új monomer kovalens kötéssel egészíti ki az egyik végét; a polimerben lévő monomerek teljes számát az index képviseli, n. a kapott polimer összekapcsolt monomerek lánca. A jobb oldali ábra a polimer lánc egyik részét ábrázolja. Hány monomer van jelen?
ebben a kísérletben minőségileg elemzi a műanyag polimereket az átlátszatlanság, a rugalmasság, a tartósság és a törhetőség fizikai jellemzői szempontjából. Elemezheti az egyes műanyagok sűrűségét is annak ellenőrzésével, hogy a pelletminták három különböző sűrűségű folyadékban úsznak-e vagy süllyednek-e.
ebben a laborban polimer ugrálógolyót készít a borax és a ragasztó közötti kémiai reakció segítségével. A ragasztó a polimer polivinil-acetátot tartalmazza, amely bóraxszal reagálva keresztkötődik önmagához (az alábbi ábra). A térhálósítás után a ragasztó már nem folyékony, hanem szilárdabb. A kukoricakeményítő hozzáadása segít megkötni a molekulákat, hogy megtartsák alakjukat.
eljárás
biztonság
a kísérletben használt anyagokat nem szabad lenyelni.
személyi védőfelszerelés (PPE) szükséges: védőszemüveg, laborköpeny, Zárt orrú cipő anyagok és felszerelések
Big Six műanyag minták (újrahasznosítási szimbólumokkal jelölve), Big Six műanyag pelletek, 1:1 95% etanol/víz oldat, desztillált víz, 10% NaCl oldat, 3 kis kémcső, üveg keverőrúd, desztillált vízzel mosható palack, 3 kis főzőpohár, 3 műanyag kanál, papírpohár, Elmer ragasztó, borax, kukoricakeményítő, vonalzó
A rész: a műanyagpolimerek fizikai jellemzői
különböző műanyagokból álló minták állnak rendelkezésre az első padon. Azonosítsa a mintákat a szám / újrahasznosítási szimbólum megkeresésével. Ezekkel a mintákkal elemezheti az egyes műanyagtípusok fizikai jellemzőit: újrahasznosíthatóság, átlátszatlanság, tartósság/keménység és rugalmasság.
B. rész: a Big Six műanyagok Sűrűségvizsgálata
-
három különböző sűrűségű megoldást fogunk használni:
-
a oldat = 1: 1 95% etanol / víz, sűrűség = 0,94 g / cm3
-
B oldat = desztillált víz, sűrűség = 1,0 g / cm3
-
C oldat = 10% NaCl, sűrűség = 1.08 g / cm3
-
-
szerezzen be és jelöljön meg három kis kémcsövet:a, B és C oldatot.
-
helyezzen egy darab műanyagot a három kémcsőbe. Tolja az egyes darabokat a folyadék felülete alá egy üveg keverőrúddal. A felületi feszültségek miatt az összes műanyag lebeg, amíg mindegyik “megnedvesedik”, és a rúd segítségével elmerül.
jegyezze fel, hogy a minta gyorsan vagy lassan süllyed-e, lebeg-e a felszínen vagy lebeg-e a felszín alatt (de nem süllyed le).
ha a minta lebeg, sűrűsége alacsonyabb, mint az oldaté. Ez egy másik lebegő mintához viszonyítva lehet. Ha a minta süllyed, sűrűsége nagyobb, mint a folyadéké. A minta más mintákhoz képest gyorsan vagy lassan süllyedhet.
4. Ennek megfelelően tesztelje mind a hat műanyag típust, hogy kitöltse a táblázatot a laboratóriumi jelentésben.
C rész: polimer ugráló Golyók
-
szerezze be az első padot: papírpohár körülbelül 100 mL Elmer ragasztóval (a mintapoharat 100 mL-ig jelöljük), vonalzó és 3 műanyag kanál. Szerezzen be egy mosópalackot desztillált vízzel.
-
szerezze be a szekrényből: 3 kis főzőpohár, keverőrúd, kis beosztású henger
polimer Ugráló labda készítése#1:
-
egy pohár főzőpohárban adjunk hozzá:
-
3 szint kanál ragasztó
-
5 mL desztillált víz
-
1 szint kanál borax por
-
-
ne keverje. Hagyja az összetevőket 10-15 másodpercig kölcsönhatásba lépni. Ezután keverje össze a keverőrudat. Miután a keverék lehetetlenné válik a keveréshez, vegye ki a főzőpohárból, és formázza meg a labdát a kezével. A labda indul ki ragadós és rendetlen, de megszilárdul, ahogy gyúrjuk.
-
jegyezze fel a labdával kapcsolatos fizikai megfigyeléseket a táblázatban: rugalmas-e a labda? ragacsos? nyálkás?
-
használja a vonalzót, és tartsa a labdát 30 cm (=12 hüvelyk) magasságban a pad felett. Dobd el a labdát, és jegyezd fel, milyen magasra pattog.
Így Polimer Ugráló Labda # 2:
-
egy pohár főzőpohárban adjunk hozzá:
-
3 szint kanál ragasztó
-
5 mL desztillált víz
-
1 szint kanál kukoricakeményítő
-
1 szint kanál borax
-
-
ismételje meg az előző 2-4.
polimer Ugráló labda készítése#3:
-
egy pohár főzőpohárban adjunk hozzá:
-
3 szint kanál ragasztó
-
1 szint kanál kukoricakeményítő
-
1 szint kanál borax
-
-
ismételje meg az előző 2-4.
-
Ön és laboratóriumi partnere hazaviheti ezeket a goromba golyókat, mivel az összes anyag nem mérgező. Ne feledje azonban, hogy nem ehető!
jelentés
szintetikus polimerek és műanyagok
A. rész: Fizikai jellemzők
keresse meg vagy válassza ki az alábbi műanyagpolimerek mindegyikét, és adja meg a következő jellemzőket:
|
műanyag szám |
Rövid név (HDPE, LDPE stb.)) |
világos (Igen vagy nem) |
átlátszatlan (igen vagy nem) |
rugalmasság (hajlítható?) |
tartósság (kemény vagy puha) |
Breakability (lehet repedt?) |
újrahasznosítható (igen vagy nem) |
| |
|||||||
| |
|||||||
| |
B. rész: Sűrűségvizsgálatok
jelentés az egyes folyadékokban lévő műanyag mintákra vonatkozóan: gyorsan süllyed, lassan süllyed, lebeg a tetején, lebeg a felszín alatt
|
műanyag szám |
1:1 etanol / víz sűrűség = 0,94 g / cm3 |
vízsűrűség = 1,0 g / cm3 |
10% NaCl oldat sűrűsége = 1.08 g / cm3 |
relatív műanyag sűrűség:
|
kevesebb, mint 0.94 g / cm3 |
kevesebb, mint 1,0 g / cm3 |
kevesebb, mint 1,08 g / cm3 |
több mint 1,08 g / cm3 |
a sűrűségek rangsorolása:
(legalacsonyabb) _______ _______ _______ _______ _______ _______ (legmagasabb)
C rész: Polimer ugráló Golyók
|
polimer golyó összetétele |
hozzávetőleges magasság visszapattant |
fizikai jellemzők |
|
labda #1: |
||
|
labda #2 |
||
|
labda #3 |
kérdések
-
a nagy hat műanyag közül melyik volt a legrugalmasabb?
-
a Big Six műanyagok közül melyik lenne a legjobb anyag az alábbi példák mindegyikéhez? Használjon rövid neveket az egyes műanyagok azonosításához (például HDPE).
üvegablak cseréje ?
elvihető konténer élelmiszernek?
rugalmas, bővíthető táska tárgyak szállítására? könnyű üveg kupak? -
egy ismeretlen műanyag lebeg egy 10% – os NaCl-oldatban, de vízbe süllyed. Mekkora a lehetséges sűrűségértékek tartománya ennek a műanyagnak? Javasoljuk a műanyag összetételét.
4. Miért fontos a tapadó buborékok eltávolítása a sűrűségvizsgálatok során?
-
a PET műanyag (1.szám) jelenleg a legértékesebb műanyag hulladék. Javasoljon egy módot arra, hogy kereskedelmi szempontból elkülönítse a többi műanyag hulladéktól.
-
néha a műanyag tartályok két polimerből készülnek, nem csak egyből. Mi történne a vízsűrűség-teszttel, ha a HDPE és a PVC keveredne?
-
miért aggódnak a műanyag újrahasznosítók a különböző polimerek azonosítása és nem összekeverése miatt?
-
az alábbi ábra a polisztirol (PS) polimerizációját ábrázolja. Keresse meg az eredeti monomereket, és határozza meg, hogy hány monomer van jelen.
9. A polivinil-klorid (PVC) a vinil-klorid monomerből áll. A monomer szerkezete és az általános reakció jobb oldalon látható.
rajzoljunk egy polivinil-klorid polimert, amely öt monomerből áll, fej-farok mintázatban elrendezve.
-
az Ön által készített goromba golyókhoz mi a neve a monomernek?
mi a szerepe az alábbiak mindegyikének a polimer képződésében?
ragasztó
borax
kukoricakeményítő
-
melyik labda pattant a legmagasabbra? A táblázatban szereplő adatai alapján melyik vegyület volt a legvalószínűbb felelős ezért?