Doelstellingen
De doelstellingen van dit laboratorium zijn voor:
- Begrijp de eigenschappen en toepassingen van kunststof thermoplasten
- Vergelijk de fysieke eigenschappen van de “Big Six” kunststoffen
- Identificeren alledaagse kunststoffen door hun fysische eigenschappen
- Tekenen elementaire structuur van polymeren wanneer monomeer structuur
Het woord “polymeer” betekent “veel eenheden”. Een polymeer kan uit vele zich herhalende eenheden worden samengesteld, die kleine monomeermolecules zijn die covalent zijn gebonden. Figuur 1 (van Chemistry in Context) toont een enkel monomeer, en een polymeer gemaakt van identieke monomeren met elkaar verbonden. Een polymeer kan honderden monomeren bevatten, in totaal duizenden atomen.
voorbeelden van in de natuur voorkomende polymeren zijn zijde, katoen, hout, katoen, zetmeel, natuurlijk rubber, huid, haar en DNA. In de vroege jaren 1900 begonnen chemici natuurlijke polymeren te repliceren en synthetische polymeren te creëren, te beginnen met nylon dat zijde nabootst in zijn kracht en flexibiliteit.
kunststof is een type synthetisch polymeer. Momenteel worden meer dan 60.000 kunststoffen vervaardigd voor industriële en commerciële doeleinden. Ruwweg 75% van de kunststoffen die in dit land worden gebruikt, kan worden gecategoriseerd als een van de zes soorten, of “de grote zes”. Deze polymeren staan in onderstaande tabel.
|
Nee. |
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; crystal vorm: CD cases |
deze zes polymeren zijn thermoplastisch: ze kunnen worden gesmolten en opnieuw vormgegeven, of gerecycled. De nummers worden gebruikt om de identificatie van de kunststoffen te vergemakkelijken, zodat ze kunnen worden gescheiden voor recycling. Het symbool op plastic verpakkingsmaterialen is drie pijlen in een driehoekige vorm, met het aantal plastic in het midden. Dit symbool maakt recycling gemakkelijker door de identificatie van kunststoffen te vergemakkelijken.
de grote zes thermoplasten hebben deze Algemene kenmerken:
- recycleerbaar
- onoplosbaar in water
- bestand tegen de meeste chemische stoffen
- lichtgewicht maar sterk
- kan gevormd worden
- kan worden gekleurd met pigmenten
- gewoonlijk gemaakt van aardolie
- gebruikt om items te maken die geen alternatieven hebben van andere materialen
de meest voorkomende van de grote zes Plastics is high-density polyethyleen (hdpe). Bestaat uit herhalende eenheden van het monomeer ethyleen
— (H2C-CH2)n—
monomeren zijn met elkaar verbonden in een additie-polymerisatiereactie. Elk nieuw monomeer voegt aan één uiteinde een covalente binding toe; het totale aantal monomeren in het polymeer wordt vertegenwoordigd door het subscript, n. het resulterende polymeer is een keten van monomeren die met elkaar zijn verbonden. De figuur rechts toont een deel van de polymeerketen. Hoeveel monomeren zijn er aanwezig?
in dit experiment analyseert u kunststof polymeren kwalitatief op fysische eigenschappen van opaciteit, flexibiliteit, duurzaamheid en breekbaarheid. U zult ook de dichtheid van elk plastic analyseren door te controleren of pelletmonsters drijven of zinken in drie vloeistoffen van verschillende dichtheden.
in dit lab maak je een polymeer springbal met behulp van een chemische reactie tussen borax en lijm. Lijm bevat het polymeer polyvinylacetaat, dat zich kruist bij reactie met borax (diagram hieronder). Na cross-linking is de lijm niet langer vloeibaar, maar steviger. Het toevoegen van maïzena helpt om de moleculen samen te binden, zodat ze hun vorm behouden.
Procedure
veiligheid
bij dit experiment gebruikte materialen mogen niet worden ingenomen.
persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) vereist: veiligheidsbril, labjas, dichte schoenen Materialen en Apparatuur
voorbeelden van Big Six kunststoffen (gemarkeerd met recyclage symbolen), pellets, van Big Six kunststoffen, 1:1 met 95% ethanol/water oplossing, gedistilleerd water, 10% NaCl-oplossing, 3 kleine buisjes, glazen roerstaaf, spuitfles met gedestilleerd water, 3 bekers, 3 plastic lepels, papieren beker, Elmer ‘ s lijm, borax, maïzena, liniaal
Deel A: Fysieke Kenmerken van Plastic Polymeren
Voorbeelden van verschillende kunststoffen zijn beschikbaar op de voorste bank. Identificeer de monsters door te zoeken naar het nummer/recyclingsymbool. Gebruik deze monsters om de fysieke kenmerken van elk type kunststof te analyseren: recycleerbaarheid, opaciteit, duurzaamheid/hardheid en flexibiliteit.
Deel B: Dichtheid Testen van Big Six Kunststoffen
-
Drie oplossingen van verschillende dichtheden worden gebruikt:
-
Oplossing A = 1:1 95% ethanol/water, dichtheid = 0.94 g/cm3
-
Oplossing B = gedestilleerd water, dichtheid = 1,0 g/cm3
-
Oplossing C = 10% NaCl, dichtheid = 1.08 g / cm3
-
-
verkrijg en label drie kleine reageerbuisjes: oplossing a, B en C. Voeg ongeveer 3 mL (twee volledige druppelspuiten) toe aan elke reageerbuisje.
-
plaats een stuk van elk plastic in elk van de drie reageerbuisjes. Duw elk stuk onder het vloeibare oppervlak met een glazen roerstaaf. Oppervlakte spanningen zullen ervoor zorgen dat al het plastic te drijven totdat elke “bevochtigd” en ondergedompeld met behulp van de staaf.
noteer of het monster snel zinkt, langzaam zinkt, op het oppervlak drijft of onder het oppervlak drijft (maar niet naar de bodem zinkt).
als het monster drijft, heeft het een lagere dichtheid dan die van de oplossing. Dit kan ten opzichte van een andere steekproef zijn die drijft. Als het monster zinkt, heeft het een dichtheid groter dan die van de vloeistof. De steekproef kan ook snel of langzaam ten opzichte van andere steekproeven zinken.
4. Test elk van de zes plastic types dienovereenkomstig, om de lijst in het laboratoriumrapport te voltooien.
deel C: polymeer Bouncy ballen
-
voorbank verkrijgen: papieren beker met ongeveer 100 mL lijm van Elmer( Monster beker zal worden gemarkeerd tot 100 mL), liniaal en 3 plastic lepels. Verkrijg een wasfles met gedestilleerd water.
-
verkrijgen uit uw locker: 3 kleine bekers, roerstaaf, kleine maatcilinder
het maken van polymeer Bouncy bal #1:
-
voeg In een glazen beker:
-
3 niveau lepels lijm
-
5 mL gedestilleerd water
-
1 niveau lepel borax poeder
-
-
niet roeren. Laat de ingrediënten 10-15 seconden interageren. Gebruik dan roerstaaf om te mengen. Zodra het mengsel onmogelijk wordt om te roeren, haal het uit de beker en vorm de bal met je handen. De bal zal beginnen kleverig en rommelig, maar zal stollen als het is gekneed.
-
Registreer fysieke waarnemingen over de bal in de tabel: is de bal rekbaar? goopy? slijmerig?
-
gebruik de liniaal en houd de bal op een hoogte van 30 cm (=12 inch) boven de bank. Laat de bal vallen en noteer hoe hoog hij stuitert.
Het Maken Van Polymeer Bouncy Bal #2:
-
voeg In een glazen beker:
-
3 niveau lepels lijm
-
5 mL gedestilleerd water
-
1 niveau Lepeltje maizena
-
1 niveau lepel van borax
-
-
Herhaal stap 2-4 van de vorige.
het maken van polymeer Bouncy bal #3:
-
voeg In een glazen beker:
-
3 niveau lepels lijm
-
1 niveau Lepeltje maizena
-
1 niveau lepel van borax
-
-
Herhaal stap 2-4 van de vorige.
-
u en uw lab partner kunnen mee naar huis nemen deze bouncy ballen, als alle materialen zijn niet-toxisch. Vergeet echter niet dat ze niet eetbaar zijn!
rapport
synthetische polymeren en kunststoffen
deel A: Fysieke Kenmerken
Zoeken of kies een type van elk van de volgende plastic polymeren, en het verslag van de volgende kenmerken:
|
Plastic aantal |
Korte Naam (HDPE, LDPE, enz) |
Duidelijk ja of nee) |
Ondoorzichtig zijn (ja of nee) |
Flexibiliteit (gebogen kan worden?) |
duurzaamheid (hard of zacht) |
breekbaarheid (kan worden gekraakt?) |
Recyclebaar (ja of nee) |
| |
|||||||
| |
|||||||
| |
Deel B: Dichtheid Testen
Rapport voor plastic monsters in elke vloeistof: zinkt snel, zinkt langzaam, drijft boven, drijft Onder het oppervlak
|
Plastic nummer |
1:1 ethanol / waterdichtheid = 0,94 g / cm3 |
waterdichtheid = 1,0 g / cm3 |
10% NaCl-oplossingsdichtheid = 1.08 g/cm3 |
Relatieve Dichtheden Plastic:
|
Minder dan 0.94 g/cm3 |
Minder dan 1,0 g/cm3 |
Minder dan 1,08 g/cm3 |
Meer dan 1,08 g/cm3 |
Ranking van dichtheden:
(laagste) _______ _______ _______ _______ _______ _______ (hoogste)
Onderdeel C: Polymeer Bouncy Ballen
|
Polymeer Bal samenstelling |
Geschatte hoogte stuiterde |
Fysieke eigenschappen |
|
Bal #1: |
||
|
Bal #2 |
||
|
Bal #3 |
Vragen
-
Die van de Big Six kunststoffen is de meest flexibele?
-
welke van de Big Six plastics zou het beste materiaal zijn voor elk van de volgende voorbeelden? Gebruik korte namen om elk plastic te identificeren (bijvoorbeeld HDPE).
een vervanging voor een glazen raam ?
een meeneemcontainer voor levensmiddelen?
een flexibele, uitbreidbare tas voor het dragen van artikelen? een lichtgewicht dop? -
een onbekende plastic drijft in een 10% NaCl-oplossing maar zinkt in water. Wat is het bereik van de mogelijke dichtheidswaarden die dit plastic kan hebben? Stel de samenstelling van dit plastic voor.
4. Waarom is het belangrijk om vastzittende bubbels los te maken in de dichtheidstests?
-
PET plastic (nummer 1) is de meest waardevolle afval plastic op dit moment. Een manier voorstellen om het commercieel te scheiden van andere plastic afval.
-
soms plastic containers zijn gemaakt van twee polymeren en niet slechts een. Wat zou er gebeuren met de waterdichtheidstest als HDPE en PVC worden gemengd?
-
Waarom zijn plastic recyclers erg bezorgd over het identificeren van de verschillende polymeren en ze niet te mengen?
-
de figuur hieronder toont polymerisatie van polystyreen (PS). Omcirkel de oorspronkelijke monomeren en bepaal hoeveel monomeren aanwezig zijn.
9. Polyvinylchloride (PVC) bestaat uit het vinylchloridemonomeer. De monomeerstructuur en de algemene reactie worden rechts getoond.
trek een polyvinylchloride-polymeer dat bestaat uit vijf monomeren in een kop-tot-staart-patroon.
-
Wat is de naam van het monomeer voor de stuiterballen die je hebt gemaakt?
welke rol speelt elk van de volgende stoffen bij de vorming van het polymeer?
lijm
borax
maïzena
-
welke bal stuiterde het hoogst? Gebaseerd op uw gegevens in de tabel, welke verbinding was waarschijnlijk verantwoordelijk voor dit?