Tomasz lis

II MM-ZI

1gr.labolatoryjna

Studia niestacjonarne

Identyfikacja rodzajów tworzyw sztucznych na podstawie

wybranych metod

Ze względu na szerokie zastosowanie tworzyw sztucznych, jak i ich różnorodność,

należało stworzyć kilka prostych metod pozwalających określić z dużą dokładnością rodzaj
materiału, bez angażowania specjalistycznego sprzętu laboratoryjnego. Powstała do tego celu
tablica opisująca reakcję materiału na działanie określonych czynników w różnych próbach
my zajmiemy się trzema z nich:



Próba pływania (określająca gęstość. Czy jest większa czy mniejsza od wody, oleju,
denaturatu, czy acetonu).



Analiza widma i liczb falowych



Badanie w otwartym płomieniu (sprawdzamy czy się pali, jakim płomieniem, czy
kopci, zapach, włóknotwórczość, czy topi się lub kapie).

1. Próba pływania;

 Jest to próba gęstości polegająca na zanurzaniu w wybranych przez nas odczynnikach próbek

wcześniej przygotowanych (mniej więcej próbka 2x2mm).

 Odczynniki w naszym przypadku jest to;

Odczynnik

Gęstość

⁄

woda,

0,998

olej,

0,920

denaturat,

0,800

aceton,

0,790

 Znając gęstości odczynników możemy stwierdzić że te próbki które mają mniejszą gęstość od

odczynników nie będą pływać a te które większą będą się unosić

 Po włożeniu próbki do odczynnika potrząsamy nią by wyeliminować podtrzymywanie próbki

pęcherzykami powietrza.

 Nasze wyniki ;

Nr próbki

ACETON

DENATURAT

WODA

OLEJ

1

Tonie

Tonie

Tonie

Tonie

16

Tonie

Tonie

Pływa

Tonie

11F

Tonie

Tonie

Tonie

Tonie

2

Tonie

Tonie

Pływa

Tonie

12

Tonie

Tonie

Tonie

Tonie

4g

Tonie

Tonie

Tonie

Tonie

8g

Tonie

Tonie

Pływa

Tonie

6F

Tonie

Tonie

Pływa

Tonie

 Wybrane przykłady gęstości polimerów:

Polimer

Gęstość

⁄

polietylen
polipropylen izotaktyczny
polioctan winylu
polistyren amorficzny
polistyren krystaliczny
polichlorek winylu amorficzny
poliakrylonitryl
poliakrylonitryl
polimetakrylan metylu
poliizopren
polichloropren
politetrafluoroetylen amorf.
politetrafluoroetylen krystal.
celuloza

0,910-0,925
0,90-0,91
1,19
1,04-1,065
1,111
1,385
1,44
1,17-1,18
1,188
0,906-0,916
1,230
2,00
2,302
1,582-1-630

2. Analiza widma absorpcyjnego w podczerwieni

 ABSORPCJA, EMISJA - Materia może oddziaływać z promieniowaniem poprzez

absorpcję i emisję. Procesy te polegają na pochłonięciu lub wyemitowaniu fotonu
przez cząstkę materii. W obu tych procesach energia fotonu odpowiada różnicy
energii pomiędzy stanami początkowym i końcowym cząsteczki, przy czym w
przypadku absorpcji stan końcowy jest stanem o energii większej od stanu
początkowego o energię zaabsorbowanego fotonu, a w przypadku emisji stan
końcowy ma energię niższą niż stan początkowy o wartość równą energii
wyemitowanego fotonu. Spektroskopia w podczerwieni bada absorpcję
promieniowania podczerwonego przez cząsteczki związków chemicznych.

 PODCZERWIEŃ
Podczerwień to zakres promieniowania o długości fal od 760 nm (umowny koniec

zakresu widzialnego) do 1 mm (umowny początek zakresu mikrofalowego). W
praktyce największe zastosowanie ma spektroskopia w środkowej podczerwieni od 2,5
μm do 25 μm, czyli od 4000 cm

-1

do 400 cm

-1

.

 PRZEJŚCIA AKTYWNE

Absorpcja promieniowania podczerwonego dla większości znanych cząsteczek
powoduje ich wzbudzenia (przejścia) na wyższe poziomy oscylacyjne. Nie wszystkie
przejścia są jednak aktywne i posiadają mierzalną intensywność. Przejścia aktywne,
inaczej zwane w spektroskopii przejściami dozwolonymi muszą spełniać pewne
kryteria określane jako reguły wyboru. W podczerwieni aktywne są tylko przejścia
cząsteczek polarnych, obdarzonych niezerowym momentem dipolowym. Mówiąc
bardziej precyzyjnie w cząsteczce wzbudzane mogą być tylko te drgania, które
zmieniają moment dipolowy cząsteczki. Ponadto najbardziej aktywne przejścia
zachodzą pomiędzy sąsiednimi poziomami oscylacyjnymi danego drgania. Całkowita
liczba drgań cząsteczki nieliniowejto3N-6, a cząsteczki liniowej – 3N-5, gdzie N to
liczba atomów w cząsteczce. Jeżeli cząsteczka posiada jakieś elementy symetrii to nie
wszystkie drgania ujawnią się na widmie.

 Niektóre charakterystyczne liczby falowe pasm pochodzących od drgań często

spotykanych wiązań w związkach organicznych.

Wiązanie

Typ drgania

Położenie [cm

-1

]

O-H wody

rozciągające

3760

O-H alkoholi i fenoli

rozciągające

3650-3200

O-H kwasów
karboksylowych

rozciągające

3650-2500

N-H

rozciągające

3500-3300

C-H Albinów

rozciągające

3350-3250

C-H winylowe i arylowe

rozciągające

3100-3010

C-H alifatyczne

rozciągające

2970-2850

C≡N

rozciągające

2280-2210

C≡C

rozciągające

2260-2100

C=O

rozciągające

1760-1690

C=N

rozciągające

1750-1500

C=C alkenów

rozciągające

1680-1610

N-H

deformacyjne

1650-1550

C=C arylowe

rozciągające

1600-1500

C-C alifatyczne

rozciągające

1500-600

C-H alifatyczne

deformacyjne

1370-1340

C-N

rozciągające

1360-1180

C-O

rozciągające

1300-1050

C-H winylowe

deformacyjne

995-675

C-H arylowe

deformacyjne

900-690

 Wykres próbki 1S po odszyfrowaniu:

 Analiza i wzorzec

ISR00122 Polycarbonate resin, mw 20-25K, SPP Inc, WM, tran

Poliwęglan żywicy

 Poliwęglan żywicy (żywica PC) to rodzaj termoplastycznego składnika stosowanego

w produkcji niektórych tworzyw sztucznych. Wprawdzie szczegółowe cechy każdej
żywicy różni się w zależności od jego dokładnego składu i sposobu ekstrakcji, każdy
jest syntetyzowany przez katalizatora z monomerów, zwanych węglowodorów, w
procesie znanym jako polimeryzacji kondensacyjnej. Monomery stosowane do
produkcji żywicy poliwęglanowej różnią się od innych typów, ponieważ zawierają
one grupę aminową, alkoholu lub kwasu karboksylowego grup funkcjonalnych.
Wyniki reakcję łańcuchową, w wiązaniem kowalencyjnym z jednego atomu węgla
połączona trzech atomów tlenu, z małymi cząsteczkami wody wypierane do uzyskania
końcowego polimeru o wysokiej gęstości i wytrzymałości na uderzenia. Te
właściwości sprawiają, że żywica poliwęglanowa odpowiednia do produkcji szerokiej
gamy produktów, które wymagają wyjątkowego stresu i odporność termiczna, takich
jak



płyty kompaktowe,



maski hokejowe,



okulary,



części samochodowych,



szkła kuloodpornego,



sprzętu medycznego i lotniczego,



a nawet części kursującego na amerykańskiej Narodowej aeronautyki i

Przestrzeni Kosmicznej (NASA) program kosmiczny.

3. Identyfikacja wybranych gatunków T.S. na

podstawie zachowania się w otwartym płomieniu

 Próbkę, przy użyciu szczypiec, należy umieścić w płomieniu palnika tak, aby próbka

była w nim zanurzona. Należy obserwować zjawiska zachodzące w bezpośrednim
kontakcie z płomieniem, jak i po wyjęciu próbki. Jeżeli próbka pali się po wyjęciu -
płomień należy zdmuchnąć. W czasie analizy notuje się:



stopień łatwopalności,



stwierdzenie, czy próbka gaśnie po wyjęciu z płomienia czy też nie,



rodzaj płomienia (świecący, kopcący),



barwę płomienia i układ barw (np. barwna obwódka),



zmiany wyglądu tworzywa pod wpływem płomienia
(topienie się tworzywa, zwęglanie, tworzenie się pęcherzy, tworzenie się
nici itp.),



zapach gazów wydzielających się podczas palenia,



odczyn produktów rozkładu.



Przyrząd pomiarowy

W metodzie badawczej wykorzystuje się:



palnik gazowy,



probówki,



uchwyt do probówek (szczypce),

 Identyfikacja wybranych tworzyw sztucznych na podstawie: gęstości, temperatury

topnienia (mięknienia) polimeru, zachowania się w płomieniu oraz w rozpuszczalniku

Tworzywo

Gęstość

[g/cm

3

]

Temperatura topnienia

(mięknienia) polimeru

[°C]

Zachowanie się

tworzywa w płomieniu

Wygląd płomienia

Zapach dymów po

zgaszeniu próbki

Zachowanie się tworzywa w

rozpuszczalniku

Polipropylen

0,89-0,91

160-170

Po zapaleniu pali się
dalej samo, topi się i

spływa kroplami (kapie)

świecący z
niebieskim

rdzeniem

Słaby, palonej

parafiny

Rozpuszcza się we wrzącym

toluenie, wytrąca się po

ochłodzeniu

Polietylen

0,91-1,00
0,92-0,94
0,94-0,96

100-110
110-120
130-140

Po zapaleniu pali się
dalej samo, topi się i

spływa kroplami (kapie)

świecący z
niebieskim

rdzeniem

Słaby, palonej

parafiny

Rozpuszcza się we wrzącym

toluenie

Poliamid 12
Poliamid 11

Poliamid 6

Poliamid 6.6

1,01-1,04
1,03-1,05
1,12-1,15
1,13-1,16

170-180
180-190
215-225
250-260

Po zapaleniu pali się

dalej samo, kapie,

tworzą się pęcherze i

ciągnące się nitki

świecący,

niebieskawy z

żółtym obrzeżem,

silnie kopcący

Palonego rogu

Rozpuszczalny w stężonym

kwasie mrówkowym i fenolu

Polistyren

1,04-1,08

60(90)-110

Zapalony, pali się dalej i

mięknie

świecący, silnie

kopcący

Słodko-kwiatowy

Rozpuszcza się w benzenie,

tri (trichloroetylenie),

chlorku metylu

(dichlorometanie) i acetonie

Kopolimery styrenu

1,02-1,09

-

Po zapaleniu pali się

dalej samo, mięknie

świecący, silnie

kopcący

Słodko-kwiatowy

oraz palonej gumy

lub drapiący

Podobnie jak polistyren;

zależnie od rodzaju

kopolimeru rozpuszczalność

może być mniejsza

Żywice poliestrowe

Żywice poliestrowe z

włóknem szklanym

1,10-1,40
1,80-2,30

-
-

Po zapaleniu pali się

dalej samo, zwęgla się

świecący, kopcący

Podobnie jak

polistyren: słodko-

kwiatowy

Praktycznie nierozpuszczalne

(słabo rozpuszczalne w

acetonie)

Żywice epoksydowe

Żywice epoksydowe z

włóknem szklanym

1,10-1,40
1,80-2,30

-
-

Po zapaleniu pali się

dalej samo

świecący, kopcący

Najpierw mało

charakterystyczny,

potem fenolu

Praktycznie nierozpuszczalne

(pęcznieje nieco w acetonie i

estrach)

Octanomaślan celulozy

1,11-1,22

125-175

Po zapaleniu pali się
dalej samo, topi się i

spływa kroplami (kapie)

świecący, żółty,

iskrzący

kwasu octowego i

masłowego,

palonego papieru

Rozpuszczalne w acetonie,

dioksanie i octanie etylu;

przy ogrzewaniu w 30%

kwasie siarkowym występuje

zapach octu i kwasu

masłowego

Poli(metakrylan metylu)

1,16-1,20

160-190

Po zapaleniu pali się

dalej samo, mięknie

świecący,

trzaskający, żółty

z niebieskim

środkiem

Owocowy

Rozpuszczalne w acetonie,

benzenie, dioksanie, octanie

etylenu

Poli(chlorek winylu)-

zmiękczony

Poli(chlorek winylu)-

twardy

1,19-1,41

1,38-1,41

-

140-160

Pali się w płomieniu,

gaśnie poza płomieniem,

mięknie, następnie ulega

rozkładowi barwiąc się

na brązowo lub czarno

Żółty z zielonym

obrzeżem, białe

dymy,

ewentualnie iskry

Chlorowodoru

(charakterystyczny

dla tworzyw

winylowych)

Rozpuszczalny w

cykloheksanie i

tetrahydrofuranie

Poliwęglan

1,20-1,22

220-230

Pali się w płomieniu,

gaśnie poza płomieniem,

po zapaleniu topi się,

ulega rozkładowi,

zwęgla się i staje się

kruchy

świecący, kopcący

Zbliżony do fenolu

Rozpuszczalny w

dimetyloformamidzie,

chloroformie, cykloheksanie,

chlorku metylu,

cykloheksanonie i krezolu

Poliuretan usieciowany

1,20-1,26

-

Po zapaleniu pali się
dalej samo, topi się i

kapie, szybko się zwęgla

Świecący

Nieprzyjemny, ostry

Rozpuszczalny w

dimetyloformamidzie, poza

tym prawie nierozpuszczalny

Poliuretan usieciowany–

pianka

-

Po zapaleniu pali się

dalej samo, nie topi się

Politetrafluoro-etylen

2,10-2,20

325-335

Nie pali się, w płomieniu

staje się przezroczysty

-

-

Nierozpuszczalny

Azotan celulozy

Spala się całkowicie i

bardzo szybko, trudne do

zgaszenia

Żółty, bardzo

jasny

Kamfory

Rozpuszczalny w acetonie,

octanie etylu i cykloheksanie

Octan celulozy

1,22-1,32

125-175

Po zapaleniu pali się
dalej samo, topi się i

kapie

Żółto-zielony,

iskrzący

Kwasu octowego i

palonego papieru

Rozpuszczalny w acetonie,

dioksanie i octanie etylu;

przy ogrzewaniu w 30%

kwasie siarkowym występuje

zapach octu

Tworzywa

termoutwardzalne

fenolowe

-

Pali się słabo w

płomieniu, gaśnie poza

płomieniem, zwęgla się i

pęka

Żółty

Fenolu

Nie rozpuszcza się

Tworzywa

termoutwardzalne

melaminowe

-

Pali się słabo w

płomieniu, gaśnie poza

płomieniem

Żółty

Formaliny,

amoniaku

Nie rozpuszcza się

Poliestry

termoplastyczne

poli(terftalanetylenu)

poli(tereftalanbutylenu)

1,38-1,41

250-260
220-230

Po zapaleniu pali się

dalej samo, mięknie, topi

się i kapie

Świecący,

kopcący

Słodkawy,

aromatyczny

Rozpuszcza się w fenolu oraz

mocnych kwasach i

zasadach; ulega hydrolizie

we wrzącej wodzie

Tworzywa acetalowe

1,41-1,43

165-185

Po zapaleniu pali się
dalej samo, topi się i

rozkłada

Świecący,

niebieskawy

Ostry, formaldehydu

Rozpuszczalne w

trietanoloaminie

Amonoplasty z

napełniaczem

organicznym

1,47-1,52

-

Pali się bardzo słabo,

gaśnie poza płomieniem

Jasny, często z

białymi brzegami

Amoniaku i

formaldehydu

Nierozpuszczalne w

rozpuszczalnikach

organicznych



Tabela wyników z doświadczenia:

TS

Zachowanie się tworzyw podczas palenia

Nie pali się Pali się w

płomieniu

Pali się

poza

płomieniem

Szybkość palenia

Kolor

płomienia

Char. Zach.

się TS podczas

palenia

Zapach

dymu po

zgaszeniu

powoli

gwałtownie

PE

-

+

+

-

+

Niebieski

średni, żółty

dominujący

Kapie

płonącymi

kroplami

Topi się

parafina

PP

-

+

+

+

-

Niebieski, żółty Nie kapie, nici

się

Kwasna

parafina

PVC

-

+

-

-

+ w palniku

zielony

Kwas solny,

biały gęsty

dym

PS

-

+

+

+

-

żółty

kopci

hiacynty

Żywice

poliestrowo

-

+

+

-

+

żółty

Kopci, sadza

Zapach
palonej

gumy ,

słodko

kwiatowy

Kopolimery

styrenu

-

+

+

-

+

żółty

sadza

guma

SAN

-

+

+

+

-

żółty

Kopci, bez

sadzy

cynamon

PMMA

-

+

+

-

+

Niebieski

środkowy,żółta

obwódka

skwierczy

owoce

PC

-

+

-

Poza

płomieniem

W

płomieniu

żółty

Zwęgla się

fenol

PA6

-

+

+

+

-

Niebiesko żółty Powierzchnia

się pęcherzy ,

nici

Tkanka

kostna,

palonego

białka

POM

-

+

+

+

-

Blado niebieski Trudno zgasić,

formalina

Żywice fenolowe

1,26-1,28

-

Pali się słabo w

płomieniu, gaśnie poza

płomieniem

Jasny, kopcący

Fenolu i

formaldehydu

Rozpuszczalne w stężonym

ługu, alkoholu i acetonie

(tylko w przypadku żywic)

silnie się

pęcherzy i nici

Teflon PTFE

+

-

-

-

-

 Wnioski:



Próba pływania, plusy - są takie że w krótkim czasie można zbadać dużą
ilość polimerów, jest to próba nieniszcząca i nie zużywa wiele energii.
Minusy - mała precyzyjność możemy ogólnikowo zbadać próbki, gazy
pomiędzy próbką bądź w próbce uniemożliwiają poprawny odczyt
badania.



Analizie widma absorpcyjnego w podczerwieni, plusy –wysoka

dokładność pomiaru , dokładna analiza, od razu wiemy z czego składa
się próbka. Minusy bardzo mała wydajność długi czas pomiaru, drogie
oprzyrządowanie.



Próba w ogniu, Plusy – analiza zachowania próbek w ogniu analiza
rozpadu parametry palenia, zapach, węch, kolor. Minusy – próba
niszcząca, duże doświadczenie badającego (nie każdy może ją
wykonywać) mała wydajność, niemiłe zapach podczas spalania.