Mål
målene for dette laboratoriet er å:
- Forstå egenskaper og bruk av syntetisk termoplast
- Sammenlign de fysiske egenskapene til «Big Six» plast
- Identifiser hverdagsplast ved deres fysiske egenskaper
- Tegn grunnleggende strukturer av polymerer når de gis monomerstruktur
ordet «polymer» betyr «mange enheter». En polymer kan bestå av mange gjentatte enheter, som er små monomermolekyler som har blitt kovalent bundet. Figur 1 (Fra Kjemi I Sammenheng) viser en enkelt monomer, og en polymer laget av identiske monomerer koblet sammen. En polymer kan inneholde hundrevis av monomerer, totalt tusenvis av atomer.
Eksempler på naturlig forekommende polymerer er silke, bomull, tre, bomull, stivelse, naturgummi, hud, hår og DNA. På begynnelsen av 1900-tallet begynte kjemikere å replikere naturlige polymerer og lage syntetiske polymerer, som begynte med nylon som etterligner silke i sin styrke og fleksibilitet.
Plast er en type syntetisk polymer. For tiden produseres mer enn 60.000 plast for industrielle og kommersielle formål. Omtrent 75% av plasten som brukes i dette landet kan kategoriseres som en av seks typer, eller «The Big Six». Disse polymerene er oppført i tabellen nedenfor.
|
Nei. |
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; krystallform: CD-tilfeller |
disse seks polymerene er termoplastiske: de kan smeltes og omformet eller resirkuleres. Tallene brukes til å lette identifisering av plast, slik at de kan skilles for resirkulering. Symbolet som brukes på plastemballasje er tre piler i en trekantform, med antall plast i midten. Dette symbolet gjør resirkulering enklere ved å gjøre identifisering av plast enklere.
De Seks store termoplastene har disse generelle egenskapene:
- resirkulerbar
- uoppløselig i vann
- motstandsdyktig mot de fleste kjemikalier
- lett, men sterk
- kan formes
- kan farges med pigmenter
- vanligvis laget av petroleum
- brukes til å lage varer som ikke har noen alternativer fra andre materialer
den vanligste av de store seks plastene er hdpe (high-density polyethylene). Den består av repeterende enheter av monomeren etylen
— (H2C-CH2) n –
Monomerer er koblet sammen i en addisjonspolymeriseringsreaksjon. Hver ny monomer legger til den ene enden med en kovalent binding; det totale antall monomerer i polymeren er representert ved abonnementet, n. den resulterende polymer er en kjede av monomerer koblet sammen. Figuren til høyre viser en del av polymerkjeden. Hvor mange monomerer er tilstede?
i dette eksperimentet vil du kvalitativt analysere plastpolymerer for fysiske egenskaper av opasitet, fleksibilitet, holdbarhet og brytbarhet. Du vil også analysere tettheten av hver plast ved å sjekke om pelletsprøver flyter eller synker i tre væsker med forskjellige tettheter.
i dette laboratoriet vil du lage en polymer hoppekule ved hjelp av en kjemisk reaksjon mellom boraks og lim. Lim inneholder polymer polyvinylacetat, som kryss-linker til seg selv når reagert med boraks(diagram nedenfor). Etter kryssbinding er limet ikke lenger flytende, men mer solid. Å legge til maisstivelse bidrar til å binde molekylene sammen slik at de holder sin form.
Prosedyre
Sikkerhet
ingen materialer som brukes i dette eksperimentet skal inntas.
Personlig Verneutstyr (PPE) kreves: vernebriller, lab coat, lukket tå Sko Materialer og Utstyr
prøver Av Big Six plast (merket med resirkuleringssymboler), pellets Av Big Six plast, 1:1 95% etanol/vann løsning, destillert vann, 10% NaCl løsning, 3 små reagensrør, glassrørestang, vaskeflaske med destillert vann, 3 små begre, 3 plastskjeer, papirkopp, Elmers lim, borax, maisstivelse, linjal
Del A: Fysisk egenskaper for plastpolymerer
prøver av forskjellige plast er tilgjengelige på forsiden. Identifiser prøvene ved å se etter nummeret / resirkuleringssymbolet. Bruk disse prøvene til å analysere fysiske egenskaper av hver type plast: resirkulerbarhet, opasitet, holdbarhet/hardhet og fleksibilitet.
Del B: Tetthet Tester Av Big Six Plast
-
Tre løsninger med forskjellige tettheter vil bli brukt:
-
Løsning a = 1: 1 95% etanol / vann, tetthet = 0,94 g / cm3
-
Løsning B = destillert vann, tetthet = 1,0 g / cm3
-
Løsning C = 10% NaCl, tetthet = 1.08 g / cm3
-
-
Få Tak i og merk tre små reagensrør: Løsning A, B og C. Tilsett ca 3 mL (to fulle dråpespruter) til hvert reagensrør.
-
Plasser ett stykke av hver plast i hvert av de tre reagensrørene. Skyv hvert stykke under væskeoverflaten med en glassrørestang. Overflatespenninger vil føre til at all plast flyter til hver er «fuktet» og nedsenket ved hjelp av stangen.
Registrer om prøven synker raskt, synker sakte, flyter på overflaten eller flyter under overflaten (men synker ikke til bunnen).
hvis prøven flyter, har den en tetthet lavere enn løsningen. Dette kan være i forhold til en annen prøve som flyter. Hvis prøven synker, har den en tetthet større enn væskens. Prøven kan også synke raskt eller sakte i forhold til andre prøver.
4. Test hver av de seks plasttypene tilsvarende, for å fullføre tabellen i laboratorierapporten.
Del C: Polymer Sprett Baller
-
Få foran benk: papirkopp med ca 100 mL Elmer lim (prøvekopp vil bli merket til 100 mL), linjal og 3 plastskjeer. Få en vaskeflaske med destillert vann.
-
Hent fra skapet ditt: 3 små begre, rørestang, liten gradert sylinder
Gjør Polymer Bouncy Ball #1:
-
I et glassbjelke legger du til:
-
3 nivå skjeer av lim
-
5 mL destillert vann
-
1 nivå skje av boraks pulver
-
-
IKKE RØR. La ingrediensene samhandle i 10-15 sekunder. Bruk deretter rørestangen til å blande. Når blandingen blir umulig å røre, ta den ut av begeret og støp ballen med hendene. Ballen vil starte klissete og rotete, men vil stivne som det er knadde.
-
Ta opp fysiske observasjoner om ballen i bordet: er ballen elastisk? goopy? slimete?
-
bruk linjalen og hold ballen i en høyde på 30 cm (=12 in) over benken. Slipp ballen og registrere hvor høyt det spretter.
Gjør Polymer Sprett Ball # 2:
-
I et glassbjelke legger du til:
-
3 nivå skjeer av lim
-
5 mL destillert vann
-
1 nivå skje av maisstivelse
-
1 nivå skje av boraks
-
-
Gjenta trinn 2-4 fra forrige.
Gjør Polymer Bouncy Ball #3:
-
I et glassbjelke legger du til:
-
3 nivå skjeer av lim
-
1 nivå skje av maisstivelse
-
1 nivå skje av boraks
-
-
Gjenta trinn 2-4 fra forrige.
-
du og din lab partner kan ta hjem disse bouncy baller, som alle materialer er giftfri. Men husk at de ikke er spiselige!
Rapport
Syntetiske Polymerer Og Plast
Del A: Fysiske Egenskaper
Finn Eller velg en type av hver av følgende plastpolymerer, og rapporter følgende egenskaper:
|
Plast nummer |
Kort Navn (HDPE, LDPE, etc) |
Clear (ja eller nei) |
Ugjennomsiktig (ja eller nei) |
Fleksibilitet (kan bøyes ?) |
Holdbarhet (hard eller myk) |
Breakability (kan være sprukket ?) |
Resirkulerbar (ja eller nei) |
| |
|||||||
| |
|||||||
| |
Del B: Tetthetstester
Rapport for plastprøver i hver væske: synker raskt, synker sakte, flyter på toppen, flyter under overflaten
|
Plast nummer |
1:1 etanol / vanntetthet = 0,94 g / cm3 |
vanntetthet = 1,0 g / cm3 |
10% nacl løsning tetthet = 1.08 g / cm3 |
Relative Plast Tettheter:
|
Mindre enn 0.94 g / cm3 |
Mindre enn 1,0 g / cm3 |
Mindre enn 1,08 g / cm3 |
Mer enn 1,08 g / cm3 |
Rangering av tettheter:
(laveste) _______ _______ _______ _______ _______ _______ (høyeste)
Del C: Polymer Bouncy Baller
|
Polymer Ball sammensetning |
Omtrentlig høyde spratt |
Fysiske egenskaper |
|
Ball #1: |
||
|
Ball #2 |
||
|
Ball #3 |
Spørsmål
-
Hvilken av De Seks store plastene var mest fleksible?
-
Hvilken Av De Seks store plastene ville være det beste materialet for hvert av de følgende eksemplene? Bruk korte navn for å identifisere hver plast (F.EKS.
en erstatning for et glassvindu ?
en take-out beholder for mat?
en fleksibel, utvidbar pose for å bære varer? en lett flaskehett? -
en ukjent plast flyter i en 10% nacl-løsning, men synker i vann. Hva er rekkevidden av mulige tetthetsverdier denne plasten kan ha? Foreslå sammensetningen av denne plasten.
4. Hvorfor er det viktig å løsne eventuelle adherende bobler i tetthetstestene?
-
PET-plast (nummer 1) er den mest verdifulle avfallsplasten for tiden. Foreslå en måte å skille den kommersielt fra annet avfall plast.
-
noen ganger er plastbeholdere laget av to polymerer og ikke bare en. Hva ville skje med vanntetthetstesten hvis HDPE og PVC ble blandet?
-
hvorfor er plastgjenvinnere veldig opptatt av å identifisere de forskjellige polymerene og ikke blande dem sammen?
-
figuren nedenfor viser polymerisering av polystyren (PS). Sirkel de opprinnelige monomerer og bestemme hvor mange monomerer er til stede.
9. Polyvinylklorid (PVC) består av vinylkloridmonomeren. Monomerstrukturen og den generelle reaksjonen vises til høyre.
Tegn en polyvinylkloridpolymer bestående av fem monomerer arrangert i et hode-til-hale mønster.
-
for bouncy ballene du laget, hva er navnet på monomeren?
hva er rollen til hver av de følgende i dannelsen av polymeren?
lim
boraks
maisstivelse
-
Hvilken ball spratt høyest? Basert på dataene i tabellen, hvilken forbindelse var mest sannsynlig ansvarlig for dette?