obiective
obiectivele acestui laborator sunt:
- înțelegeți proprietățile și utilizările termoplasticelor sintetice
- comparați proprietățile fizice ale materialelor plastice „Big Six”
- identificați materialele plastice de zi cu zi prin proprietățile lor fizice
- desenați structurile de bază ale polimerilor atunci când este dată structura monomerului
cuvântul ” polimer „înseamnă”multe unități”. Un polimer poate fi alcătuit din mai multe unități repetate, care sunt molecule mici de monomer care au fost legate covalent. Figura 1 (din chimie în Context) prezintă un singur monomer și un polimer format din monomeri identici legați între ei. Un polimer poate conține sute de monomeri, totalizând mii de atomi.
Exemple de polimeri naturali sunt mătasea, bumbacul, lemnul, bumbacul, amidonul, cauciucul natural, pielea, părul și ADN-ul. La începutul anilor 1900, chimiștii au început să reproducă polimeri naturali și să creeze polimeri sintetici, începând cu nailonul care imită mătasea în rezistența și flexibilitatea sa.
plasticul este un tip de polimer sintetic. În prezent, peste 60.000 de materiale plastice sunt fabricate în scopuri industriale și comerciale. Aproximativ 75% din materialele plastice utilizate în această țară pot fi clasificate ca unul dintre cele șase tipuri sau „cele șase mari”. Acești polimeri sunt enumerați în tabelul de mai jos.
|
nu. |
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; forma de cristal: cazuri CD |
acești șase polimeri sunt termoplastici: pot fi topiți și remodelați sau reciclați. Numerele sunt utilizate pentru a facilita identificarea materialelor plastice, astfel încât acestea să poată fi separate pentru reciclare. Simbolul utilizat pe materialele de ambalare din plastic este trei săgeți în formă de triunghi, cu numărul de plastic în mijloc. Acest simbol facilitează reciclarea, facilitând identificarea materialelor plastice.
termoplasticele Big Six au aceste atribute generale:
- reciclabil
- insolubil în apă
- rezistent la majoritatea substanțelor chimice
- ușor, dar puternic
- poate fi modelat
- poate fi colorat cu pigmenți
- de obicei din petrol
- folosit pentru a face articole care nu au alternative din alte materiale
cel mai frecvent dintre materialele plastice Big Six este polietilena de înaltă densitate (HDPE). Este compus din unități repetate ale monomerului etilenă
— (H2C-CH2)n—
monomerii sunt legați împreună într-o reacție de polimerizare suplimentară. Fiecare nou monomer se adaugă la un capăt cu o legătură covalentă; numărul total de monomeri din polimer este reprezentat de indicele, n. polimerul rezultat este un lanț de monomeri legați între ei. Figura din dreapta descrie o parte a lanțului polimeric. Câți monomeri sunt prezenți?
în acest experiment, veți analiza calitativ polimerii din plastic pentru caracteristicile fizice ale opacității, flexibilității, durabilității și rupibilității. De asemenea, veți analiza densitatea fiecărui plastic verificând dacă probele de peleți plutesc sau se scufundă în trei lichide de densități diferite.
în acest laborator, veți face o minge de polimer bouncy folosind o reacție chimică între borax și lipici. Adezivul conține acetat de polivinil polimer, care se leagă încrucișat cu el însuși atunci când reacționează cu borax (diagrama de mai jos). După reticulare, lipiciul nu mai este fluid, ci mai solid. Adăugarea de amidon de porumb ajută la legarea moleculelor împreună, astfel încât să își păstreze forma.
procedură
siguranță
nu trebuie ingerate materiale utilizate în acest experiment.
echipament individual de protecție (EIP) necesar: ochelari de protecție, halat de laborator, materiale și echipamente pentru încălțăminte închise
probe de materiale plastice Big Six (marcate cu simboluri de reciclare), pelete de materiale plastice Big Six, soluție de etanol/apă 1:1 95%, apă distilată, soluție de NaCl 10%, 3 eprubete mici, tijă de agitare a sticlei, spălați sticla cu apă distilată, 3 pahare mici, 3 linguri de plastic, ceașcă de hârtie, lipici Elmer, borax, Amidon de porumb, riglă
Partea A: caracteristicile fizice ale polimerilor Plastici
probele de diferite materiale plastice sunt disponibile la banca din față. Identificați eșantioanele căutând simbolul număr / reciclare. Utilizați aceste probe pentru a analiza caracteristicile fizice ale fiecărui tip de plastic: reciclabilitate, opacitate, durabilitate/duritate și flexibilitate.
Partea B: teste de densitate ale materialelor plastice Big Six
-
vor fi utilizate trei soluții de densități diferite:
-
soluția a = 1: 1 95% etanol / apă, densitate = 0,94 g / cm3
-
soluția B = apă distilată, densitate = 1,0 g / cm3
-
soluție C = 10% Naci, densitate = 1.08 g / cm3
-
-
obțineți și etichetați trei eprubete mici: soluția A, B și C. Adăugați aproximativ 3 mL (două picături complete) în fiecare eprubetă.
-
așezați o bucată din fiecare plastic în fiecare dintre cele trei eprubete. Împingeți fiecare piesă sub suprafața lichidului cu o tijă de agitare din sticlă. Tensiunile de suprafață vor face ca tot plasticul să plutească până când fiecare este „udat” și scufundat folosind tija.
înregistrați dacă eșantionul se scufundă rapid, se scufundă încet, plutește la suprafață sau plutește sub suprafață (dar nu se scufundă până jos).
dacă eșantionul plutește, acesta are o densitate mai mică decât cea a soluției. Acest lucru poate fi relativ la un alt eșantion care plutește. Dacă eșantionul se scufundă, are o densitate mai mare decât cea a lichidului. Eșantionul se poate scufunda, de asemenea, rapid sau lent în raport cu alte eșantioane.
4. Testați fiecare dintre cele șase tipuri de plastic în consecință, pentru a completa tabelul din raportul de laborator.
Partea C: bile de polimer Bouncy
-
Obțineți banca din față: ceașcă de hârtie cu aproximativ 100 mL de adeziv Elmer (cupa de probă va fi marcată la 100 mL), riglă și 3 linguri de plastic. Obțineți o sticlă de spălare cu apă distilată.
-
Obțineți din dulapul dvs.: 3 pahare mici, tijă de agitare, cilindru mic gradat
efectuarea polimer minge Bouncy #1:
-
într-un pahar de sticlă, adăugați:
-
3 Nivelul lingurilor de lipici
-
5 mL apă distilată
-
1 lingură de nivel de pulbere de borax
-
-
nu amestecați. Lăsați ingredientele să interacționeze timp de 10-15 secunde. Apoi folosiți tija de agitare pentru a amesteca. Odată ce amestecul devine imposibil de amestecat, scoateți-l din pahar și modelați mingea cu mâinile. Mingea va începe lipicios și murdar, dar va solidifica ca acesta este frământat.
-
înregistrați observații fizice despre minge în tabel: mingea este elastică? goopy? scarbosi?
-
folosiți rigla și țineți mingea la o înălțime de 30 cm (=12 in) deasupra bancului. Arunca mingea și să înregistreze cât de mare sare.
Efectuarea Polimer Bouncy Mingea # 2:
-
într-un pahar de sticlă, adăugați:
-
3 Nivelul lingurilor de lipici
-
5 mL apă distilată
-
1 lingură de nivel de amidon de porumb
-
1 nivel lingură de borax
-
-
repetați pașii 2-4 din precedent.
efectuarea polimer minge Bouncy #3:
-
într-un pahar de sticlă, adăugați:
-
3 Nivelul lingurilor de lipici
-
1 lingură de nivel de amidon de porumb
-
1 nivel lingură de borax
-
-
repetați pașii 2-4 din precedent.
-
tu și partenerul dvs. de laborator puteți lua acasă aceste bile bouncy, deoarece toate materialele sunt netoxice. Cu toate acestea, vă rugăm să rețineți că acestea nu sunt comestibile!
raport
polimeri sintetici și materiale plastice
partea a: Caracteristici fizice
găsiți sau alegeți un tip din fiecare dintre următorii polimeri de plastic și raportați următoarele caracteristici:
|
Numărul de Plastic |
Nume scurt (HDPE, LDPE, etc) |
clar (da sau nu) |
opac (da sau nu) |
flexibilitate (poate fi îndoit?) |
durabilitate (tare sau moale) |
Breakability(poate fi spart ?) |
reciclabil (da sau nu) |
| |
|||||||
| |
|||||||
| |
Partea B: teste de densitate
raport pentru probele de plastic din fiecare lichid: se scufundă rapid, se scufundă încet, plutește deasupra, plutește sub suprafață
|
Numărul de Plastic |
1:1 densitatea etanolului / apei = 0,94 g / cm3 |
densitatea apei = 1,0 g / cm3 |
10% densitatea soluției de NaCl = 1.08 g / cm3 |
densități relative de Plastic:
|
mai puțin de 0.94 g / cm3 |
mai puțin de 1,0 g / cm3 |
mai puțin de 1,08 g / cm3 |
mai mult de 1,08 g / cm3 |
clasamentul densităților:
(cel mai mic) _______ _______ _______ _______ _______ _______ (cea mai mare)
Partea C: Polimer Bouncy bile
|
compoziția bilei polimerice |
înălțimea aproximativă a revenit |
caracteristici fizice |
|
minge #1: |
||
|
minge #2 |
||
|
minge #3 |
întrebări
-
care dintre cele șase materiale plastice mari a fost cel mai flexibil?
-
care dintre cele șase materiale plastice mari ar fi cel mai bun material pentru fiecare dintre următoarele exemple? Utilizați nume scurte pentru a identifica fiecare plastic (de exemplu, HDPE).
un înlocuitor pentru o fereastră de sticlă ?
un recipient pentru mâncare?
o geantă flexibilă, extensibilă pentru transportul articolelor? un capac de sticlă ușor? -
un plastic necunoscut plutește într-o soluție de NaCl 10%, dar se scufundă în apă. Care este gama de valori de densitate posibile pe care le poate avea acest plastic? Sugerați compoziția acestui plastic.
4. De ce este important să eliminați bulele aderente în testele de densitate?
-
PET plastic (numărul 1) este cel mai valoros deșeuri de plastic în prezent. Sugerați o modalitate de a o separa comercial de alte deșeuri de plastic.
-
uneori, recipientele din plastic sunt fabricate din doi polimeri și nu doar unul. Ce s-ar întâmpla cu testul de densitate a apei dacă HDPE și PVC ar fi amestecate?
-
de ce reciclatorii de plastic sunt foarte preocupați de identificarea diferiților polimeri și de a nu-i amesteca împreună?
-
figura de mai jos prezintă polimerizarea polistirenului (PS). Încercuiește monomerii originali și determină câți monomeri sunt prezenți.
9. Clorura de polivinil (PVC) este compusă din monomerul clorurii de vinil. Structura monomerului și reacția generală sunt prezentate în dreapta.
desenați un polimer de clorură de polivinil compus din cinci monomeri aranjați într-un model cap-coadă.
-
pentru bilele bouncy pe care le-ați făcut, care este numele monomerului?
care este rolul fiecăruia dintre următoarele în formarea polimerului?
lipici
borax
amidon de porumb
-
care minge a sărit cel mai mare? Pe baza datelor din tabel, care compus a fost cel mai probabil responsabil pentru acest lucru?