mål
målen för detta laboratorium är att:
- förstå egenskaper och användningar av syntetiska termoplaster
- jämför de fysikaliska egenskaperna hos” Big Six ”- plast
- identifiera vardagsplaster genom deras fysikaliska egenskaper
- rita grundläggande strukturer av polymerer när de ges monomerstruktur
ordet ”polymer ” betyder”många enheter”. En polymer kan bestå av många upprepande enheter, som är små monomermolekyler som har kovalent bundits. Figur 1 (från kemi i sammanhang) visar en enda monomer och en polymer gjord av identiska monomerer kopplade ihop. En polymer kan innehålla hundratals monomerer, totalt tusentals atomer.
exempel på naturligt förekommande polymerer är silke, bomull, trä, bomull, stärkelse, naturgummi, hud, hår och DNA. I början av 1900-talet började kemister replikera naturliga polymerer och skapa syntetiska polymerer, som börjar med nylon som efterliknar siden i sin styrka och flexibilitet.
plast är en typ av syntetisk polymer. För närvarande tillverkas mer än 60 000 plaster för industriella och kommersiella ändamål. Ungefär 75% av plasten som används i detta land kan kategoriseras som en av sex typer, eller”The Big Six”. Dessa polymerer listas i tabellen nedan.
|
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; kristallform: CD-fodral |
dessa sex polymerer är termoplastiska: de kan smältas och omformas eller återvinnas. Siffrorna används för att underlätta identifiering av plasten, så att de kan separeras för återvinning. Symbolen som används på plastförpackningsmaterial är tre pilar i triangelform, med antalet plast i mitten. Denna symbol underlättar återvinning genom att underlätta identifieringen av plast.
de stora sex termoplasterna har dessa allmänna attribut:
- återvinningsbar
- olöslig i vatten
- resistent mot de flesta kemikalier
- lätt men ändå stark
- kan formas
- kan färgas med pigment
- vanligtvis tillverkad av petroleum
- används för att göra föremål som inte har några alternativ från andra material
den vanligaste av de sex stora plasterna är högdensitetspolyeten (HDPE). Den består av upprepande enheter av monomeren etylen
— (H2C-CH2)n—
monomerer kopplas samman i en additionspolymerisationsreaktion. Varje ny monomer lägger till en ände med en kovalent bindning; det totala antalet monomerer i polymeren representeras av prenumerationen, n. den resulterande polymeren är en kedja av monomerer kopplade ihop. Figuren till höger visar en del av polymerkedjan. Hur många monomerer är närvarande?
i detta experiment kommer du att kvalitativt analysera plastpolymerer för fysiska egenskaper av opacitet, flexibilitet, hållbarhet och brytbarhet. Du kommer också att analysera densiteten hos varje plast genom att kontrollera om pelletsprover flyter eller sjunker i tre vätskor med olika densiteter.
i detta labb kommer du att göra en polymerbouncyboll med en kemisk reaktion mellan borax och lim. Lim innehåller polymeren polyvinylacetat, som tvärbinds till sig själv när den reageras med borax (diagram nedan). Efter tvärbindning är limet inte längre flytande, men mer fast. Att tillsätta majsstärkelse hjälper till att binda samman molekylerna så att de håller sin form.
procedur
säkerhet
inga material som används i detta experiment ska intas.
personlig skyddsutrustning (PPE) krävs: skyddsglasögon, labbrock, slutna skor Material och utrustning
prover av Big Six plast (märkt med återvinningssymboler), pellets av Big Six plast, 1:1 95% etanol/vattenlösning, destillerat vatten, 10% NaCl-lösning, 3 små provrör, glasrör, tvättflaska med destillerat vatten, 3 små bägare, 3 plastskedar, papperskopp, Elmers lim, borax, majsstärkelse, linjal
Del A: fysikaliska egenskaper hos plastpolymerer
prover av olika plaster finns på den främre bänken. Identifiera proverna genom att leta efter nummer / återvinningssymbolen. Använd dessa prover för att analysera fysiska egenskaper hos varje typ av plast: återvinningsbarhet, opacitet, hållbarhet/hårdhet och flexibilitet.
del B: Täthetsprov av Big Six-plast
-
tre lösningar med olika densiteter kommer att användas:
-
lösning a = 1: 1 95% etanol / vatten, densitet = 0,94 g / cm3
-
lösning B = destillerat vatten, densitet = 1,0 g / cm3
-
lösning C = 10% NaCl, densitet = 1.08 g / cm3
-
-
hämta och märk tre små provrör: lösning A, B och C. tillsätt ca 3 mL (två fulla droppsprutor) till varje provrör.
-
placera en bit av varje plast i vart och ett av de tre provrören. Tryck varje bit under vätskeytan med en glasrörstång. Ytspänningar kommer att få all plast att flyta tills var och en är ”fuktad” och nedsänkt med stången.
spela in om provet sjunker snabbt, sjunker långsamt, flyter på ytan eller flyter under ytan (men sjunker inte till botten).
om provet flyter har det en densitet som är lägre än lösningen. Detta kan vara relativt ett annat prov som flyter. Om provet sjunker har det en densitet som är större än vätskans. Provet kan också sjunka snabbt eller långsamt i förhållande till andra prover.
4. Testa var och en av de sex plasttyperna i enlighet därmed för att slutföra tabellen i labbrapporten.
del C: Polymer studsande bollar
-
skaffa främre bänk: papperskopp med cirka 100 mL Elmers lim (provkopp kommer att märkas till 100 mL), linjal och 3 plastskedar. Skaffa en tvättflaska med destillerat vatten.
-
hämta från ditt skåp: 3 små bägare, omrörningsstång, liten graderad cylinder
göra Polymer Bouncy boll #1:
-
lägg i en glasbägare:
-
3 nivå skedar av lim
-
5 mL destillerat vatten
-
1 nivå sked av boraxpulver
-
-
rör inte om. Låt ingredienserna interagera i 10-15 sekunder. Använd sedan omrörningsstången för att blanda. När blandningen blir omöjlig att röra, ta den ur bägaren och forma bollen med händerna. Bollen börjar klibbig och rörig, men stelnar när den knådas.
-
spela in fysiska observationer om bollen i bordet: är bollen stretchig? goopy? slemmig?
-
använd linjalen och håll bollen i en höjd av 30 cm (=12 tum) ovanför bänken. Släpp bollen och spela in hur högt den studsar.
Göra Polymer Studsande Boll # 2:
-
lägg i en glasbägare:
-
3 nivå skedar av lim
-
5 mL destillerat vatten
-
1 nivå sked av majsstärkelse
-
1 nivå sked av borax
-
-
Upprepa steg 2-4 från föregående.
göra Polymer Bouncy boll #3:
-
lägg i en glasbägare:
-
3 nivå skedar av lim
-
1 nivå sked av majsstärkelse
-
1 nivå sked av borax
-
-
Upprepa steg 2-4 från föregående.
-
du och din labbpartner kan ta hem dessa hoppbollar, eftersom alla material är giftfria. Kom dock ihåg att de inte är ätbara!
rapport
syntetiska polymerer och plaster
Del A: Fysiska egenskaper
hitta eller välj en typ av var och en av följande plastpolymerer och rapportera följande egenskaper:
|
plast nummer |
Kort namn (HDPE, LDPE, etc) |
klar (ja eller nej) |
ogenomskinlig (ja eller nej) |
flexibilitet (kan böjas?) |
hållbarhet (hård eller mjuk) |
Brytbarhet (kan knäckas?) |
återvinningsbart (ja eller nej) |
| |
|||||||
| |
|||||||
| |
del B: Täthetsprov
rapport för plastprover i varje vätska: sjunker snabbt, sjunker långsamt, flyter på toppen, flyter under ytan
|
plast nummer |
1:1 etanol / vattentäthet = 0,94 g / cm3 |
vattentäthet = 1,0 g / cm3 |
10% NaCl-lösningens densitet = 1.08 g / cm3 |
relativa Plastdensiteter:
|
mindre än 0.94 g / cm3 |
mindre än 1,0 g / cm3 |
mindre än 1,08 g / cm3 |
mer än 1,08 g / cm3 |
rankning av densiteter:
(lägsta) _______ _______ _______ _______ _______ _______ (högsta)
del C: Polymer studsande bollar
|
Polymer boll sammansättning |
ungefärlig höjd studsade |
fysiska egenskaper |
|
boll #1: |
||
|
boll #2 |
||
|
boll #3 |
frågor
-
vilken av de sex stora plasterna var den mest flexibla?
-
vilken av de sex stora plasterna skulle vara det bästa materialet för vart och ett av följande exempel? Använd korta namn för att identifiera varje plast (t.ex. HDPE).
en ersättning för ett glasfönster ?
en uttagsbehållare för mat?
en flexibel, expanderbar väska för att bära föremål? en lätt flasklock? -
en okänd plast flyter i en 10% NaCl-lösning men sjunker i vatten. Vad är intervallet av möjliga densitetsvärden som denna plast kan ha? Föreslå sammansättningen av denna plast.
4. Varför är det viktigt att lossa eventuella vidhäftande bubblor i täthetstesterna?
-
PET-plast (nummer 1) är den mest värdefulla avfallsplasten för närvarande. Föreslå ett sätt att separera det kommersiellt från annat plastavfall.
-
ibland är plastbehållare gjorda av två polymerer och inte bara en. Vad skulle hända med vattentäthetstestet om HDPE och PVC blandades?
-
Varför är plaståtervinningsföretag mycket bekymrade över att identifiera de olika polymererna och inte blanda dem ihop?
-
figuren nedan visar polymerisation av polystyren (PS). Cirkla de ursprungliga monomererna och bestäm hur många monomerer som finns.
9. Polyvinylklorid (PVC) består av vinylkloridmonomeren. Monomerstrukturen och den allmänna reaktionen visas till höger.
rita en polyvinylkloridpolymer bestående av fem monomerer ordnade i ett huvud-till-svans-mönster.
-
för de hoppbollar du gjorde, vad heter monomeren?
Vad är rollen för var och en av följande i bildandet av polymeren?
lim
borax
majsstärkelse
-
vilken boll studsade högst? Baserat på dina data i tabellen, vilken förening var troligen ansvarig för detta?