58263 Podstawy chemii, ćwiczenia laboratoryjne7

W niektórych tworzywach występują elementy struktury krystalicznej w postaci krystalitów (trójwymiarowych obszarów krystalicznych złożonych z makrocząsteczek uporządkowanych względem siebie: rys. 8.4b) lub lamel (płaskich elementów utworzonych w wyniku pofałdowania łańcucha rys. 8.4c). Pomiędzy krystalitami (lub lamelami) występują obszary nieuporządkowane (bezpostaciowe).

Polimery zawierające znaczny procent obszarów krystalicznych odznaczają się większą gęstością, sztywnością, wyższą temperaturą mięknięcia, są bardziej odporne na działanie rozpuszczalników w porównaniu z polimerami bezpostaciowymi ( rys. 8.4a).

Rys. 8.4. Struktura polimerów: a) polimer termoplastyczny, bezpostaciowy, b) polimer termoplastyczny z krystalitami, c) polimer termoplastyczny z lametami

8.4. Właściwości chemiczne tworzyw sztucznych

Charakterystyczną właściwością chemiczną tworzyw sztucznych (i innych związków wielkocząsteczkowych) jest ich mała reaktywność, a więc - znaczna odporność na działanie czynników chemicznych. Odporność ta jest różna dla poszczególnych tworzyw i najczęściej tym lepsza, im podstawowy polimer ma budowę bardziej uporządkowaną (poliamidy) lub bardziej usieciowaną (fenoplasty) i im większa jest średnia masa cząsteczkowa. Ze wzrostem temperatury odporność chemiczna tworzyw sztucznych z reguły maleje. Większość tworzyw sztucznych odporna jest na działanie zimnych kwasów nieutleniających, zasad, roztworów soli, a nieodporna na działanie kwasów utleniających i innych silnych utleniaczy. Szczególnie odporne są tworzywa sztuczne fluorowęglowe.

Z rozpuszczalników organicznych najbardziej agresywne w stosunku do iwo rzyw są chlorowcopochodne węglowodorów i estry. W węglowodorach alitatyc/ nych i aromatycznych rozpuszczają się tylko niektóre tworzywa, a w szczególności te, których struktura jest zbliżona do struktury' rozpuszczalnika. Organiczne roz puszczalniki powodują często pęcznienie tworzyw sztucznych. Jest ono tym sil niejsze im mniej usieciowana i uporządkowana jest struktura polimeru. Większość tworzyw sztucznych wykazuje odporność na wodę, niektóre pochłaniają ją, a tylko nieliczne (np. poi i (alkohol winylowy) ulegają rozpuszczeniu.

Pod wpływem wysokiej temperatury tworzywa ulegają rozpadowi na suh straty wyjściowe, które mogą przez rekombinację tworzyć now'e związki.

8.5. Badanie niektórych właściwości fizykochemicznych i identyfikacja wybranych tworzyw sztucznych

Ze względu na skomplikowaną budowę chemiczną tworzyw sztucznych, ich identyfikacja jest zagadnieniem trudnym. Zwykle w próbach wstępnych określa się jedynie przynależność badanego tworzywa do danej grupy związków wielkoc/ą steczkowych, które są głównym jego składnikiem. Natomiast pełna identyfikacja wymaga na ogół potwierdzenia za pomocą kilku metod. W analizie tworzyw sztucznych stosuje się następujące metody:

a)    fizykochemiczne

-    analiza płomieniowa

-    badanie rozpuszczalności

-    pomiar gęstości

b)    chemiczne

-wykrywanie obecności heteroatomów (pierwiastków innych niż węgiel i wodór), przeprowadzanie reakcji charakterystycznych, najczęściej barwnych.

Badane tworzywa mogą zawierać następujące heteroatomy: poliaminowc azot (N), poliuretanowe - azot (N), PCW - chlor (Cl), pochodne kauczuku synte tycznego - siarka (S).

W przypadku stwierdzenia możliwości występowania jednego z powyższych two rzyw, przeprowadzamy badanie sprawdzające na obecność Cl, N i S za pomocą próby Lossaigna. W tym celu kawałek tworzywa stapia się w suchej probówce z trudno topliwego szklą z małym kawałkiem sodu metalicznego, ogrzewając po woli aż do czerwonego żaru. Gorącą probówkę wkłada się ostrożnie do zlewki