image111

52 3. Badania podstawowych właściwości fizycznych i identyfikacja tworzyw sztucznych

3.6.2.    Metody badania

Do badań chemicznych tworzyw sztucznych konieczne jest wyodrębnienie czystych polimerów, co polega na ich rozpuszczeniu, oddzieleniu roztworu od innych składników i wytrąceniu polimeru. Sposób postępowania opisano w punkcie 5.4. Tak uzyskany polimer umożliwia precyzyjne (np. metodą pik-nometryczną) zmierzenie gęstości nawet z małej próbki i porównanie wyniku z danymi w tabl. 3.1 i 3.3. Otrzymywanie czystych polimerów nie jest możliwe w przypadku polimerów usieciowanych, które się w niczym nie rozpuszczają, więc trzeba je badać bez oczyszczania.

W homopolimerach można oznaczyć węgiel, wodór, azot, siarkę i chlor (należy, zwrócić uwagę na mieszaniny, które trzeba odróżnić i rozdzielać za pomocą kolejnych rozpuszczeń i wytrąceń). Na podstawie analiz ilościowych w kopolimerach można obliczyć statystyczny udział poszczególnych merów. Na przykład w kopolimerze octanu winylu i etylenu oznaczono zawartość węgla 73,1%. Po obliczeniu, że polietylen zawiera 75% C, a poli(octan winylu) 55,7% C, należy ułożyć proporcję [(73,1 - 55,7) : (75,0 - 55,7)] 100 = 8,6. Kopolimer zawiera więc 8,6% merów winylooctanowych.

Stosując podobny sposób obliczania można z zawartości azotu oszacować zawartość merów akrylonitrylowych w kopolimerach AN ze styrenem, a z zawartości chloru udział merów chlorku winylu w kopolimerach z octanem winylu lub chlorkiem winylidenu.

Wyizolowane polimery nadają się do identyfikacji za pomocą spektrometrii w podczerwieni (IR), przy czym otrzymane wyniki porównuje się z wynikami reakcji specyficznych (p. 5.4).

3.6.3.    Reakcje specyficzne tworzyw sztucznych

Stosując klasyczne metody organicznej analizy jakościowej (stapianie z sodem metalicznym), można wykryć chlor (jako CI"), siarkę (jako S^2_), azot (jako CN~). Fluor wykrywa się, pirolizując próbkę z dodatkiem stęż. H₂S0₄. Na ściankach probówki obserwuje się wówczas charakterystyczne zmętnienie szkła [12],

Większość tworzyw sztucznych można podzielić na

1)    zawierające chlorowce,

2)    zawierające azot,

3)    zawierające siarkę,

4)    nie zawierające heteroatomów, ale mogące zawierać tlen.

W celu wykrycia krzemu, np. silikony, stapia się ok. 0,1 g próbki na otwartym płomieniu z 0,1 g węglanu sodu i 10 mg nadtlenku sodu w tyglu niklowym. Po ochłodzeniu rozpuszcza się stop w paru mililitrach wody, zagotowuje, zobojętnia i lekko zakwasza rozc. HNO3. Roztwór zadaje się kroplą roztworu molibde-nianu amonowego (30 g w 60 ml gorącej wody), ogrzewa prawie do wrzenia i chłodzi. Do roztworu dodaje się kroplę roztworu 50 mg benzydyny w 10 ml 50-proc. kwasu octowego. Zawartość probówki należy odwirować i do klarownego roztworu dodać kroplę nasyconego octanu sodowego. W obecności krzemu występuje niebieskie zabarwienie [12].

Tworzywa zawierające chlorowce. Kopolimery chlorku i octanu winylu piroli-zowane z dodatkiem 50-proc. kwasu siarkowego wydzielają zapach octu. Kopolimery chlorku winylu z monomerami fluorowinylowymi odznaczają się większą od 1,4 g/cm³ gęstością. W celu rozróżnienia zawierających chlor tworzyw zadaje się próbkę 1 ml pirydyny, miesza i po kilku minutach dodaje 2-3 krople metanolowego roztworu NaOH. Obserwuje się zmianę barwy natychmiastową, po 5 min i po 1 h [12].

Zabarwienie			Ocena
natychmiastowe	po 5 min	po 1 h
bezbarwne	powierzchniowo żółte	brązowoczerwone	PVC
bezbarwne lub jasno-żółte	złotożółte	żółte do ciemnobrunatnego	kopolimer chlorku i octanu winylu
brunatnoczarne	czamobrunatne	czarne	poli(chlorek winylidenu)
oliwkowe lub brunatnooliwkowe	ciemnoczerwone	ciemnoczerwone	chlorowany kauczuk
brak reakcji barwnej			polichlorobutadien

Inny sposób rozróżnienia polega na zagotowaniu próbki z 1 ml pirydyny, dodaniu po ochłodzeniu dwu kropli 5-proc. metanolowego roztworu NaOH i powtórnym zagotowaniu

Zabarwienie		Ocena
natychmiastowe	po 5 min
bezbarwne lub żółtawe	oliwkowozielone	PVC
bezbarwne	jasnożółte	kopolimer chlorku i octanu winylu
brunatnoczamy osad		poli(chlorek winylidenu)
brunatne	ciemnoczerwone	chlorowany PVC
oliwkowozielone	oliwkowobrązowe	chlorokauczuk
brak reakcji barwnej		poi ichlorohutadien