Wydział: Mechaniczno-Technologiczny                                              Dzień: Czwartek

Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn                                                                            Godzina: 11.00

Grupa dziekańska: 5

Semestr: 3

Tworzywa sztyczne

Ćwiczenie 1: Identyfikacja tworzyw sztucznych

                   Skuza Mateusz

Wiadomości podstawowe:

    Badania indentyfikacyjne przeprowadza się celem rozpoznania i sklasyfikowania nieznanego tworzywa sztucznego. Najczęściej identyfikacja badanego tworzywa sztucznego opiera się na wyglądzie zewnętrznym próbki oraz zewnętrznych obserwacjach organoleptycznych. Wygląd zewnętrzny tworzywa sztucznego jest często tak silnie związany z jego charakterem, że można na pierwszy rzut oka zawęzić poszukiwania do bardzo niewielu tworzyw. Istotna rolę odgrywają takie jego własności, jak: barwa, przeźroczystość lub przeświecanie. Obserwuje się także zachowanie próbki podczas ogrzewania, podczas kontaktu z otwartym płomieniem palnika oraz działanie na tworzywo rozpuszczalników i niektórych stężonych odczynników chemicznych (30% H2SO4, 20% NaOH).

Metody rozpoznawania tworzyw sztucznych:

    Jedną z podstawowych metod rozpoznania tworzywa sztucznego jest jego określenie co do:

-          przeźroczystości tworzywa sztucznego (przykładowo niektóre tworzywa sztuczne nie występują nigdy w barwach jasnych)

-          dźwięk, jaki wydaje próbka po zrzuceniu jej na blat stołu z pewnej wysokości daje metaliczny odgłos, natomiast polipropylen odgłos głuchy

-          gładkość powierzchni (niektóre tworzywa np. polietylen, mają powierzchnię błyszczącą, gładką i twardą)

Badania indentyfikacyjne na podstawie rozkładu termicznego:

    Badanie polega na spaleniu rozdrobnionego tworzywa w płomieniu palnika i obserwacji zjawisk zachodzących w trakcie kontaktu z płomieniem. Następnie wyjmuje się próbkę z płomienia i obserwuje dalej. Jeżeli próbka pali się, należy płomień zdmuchnąć, po czym obserwować powstające dymy i określić ich zapach oraz wygląd popiołu. Należy zwrócić uwagę na:

-          czy tworzywo pali się dalej samo, czy pali się w płomieniu palnika

-          czy tworzywo pali się dalej samo, czy gwałtownie odpryskuje

-          czy tworzywo się topi, czy się topi kropelkami lub ciągnie nitki

-          jaki jest zapach gazów

Zachowanie się tworzywa wobec rozpuszczalników i odczynników:

    Rozpuszczalność tworzyw sztucznych w rozpuszczalnikach organicznych i w wodzie jest także istotną cechą charakterystyczną ułatwiającą rozpoznanie danego tworzywa. Jednakże ocena rozpuszczalności tworzyw należy do prób uzupełniających wyniki poprzednich badań. Analizę rozpoczyna się od sprawdzenia rozpuszczalności w rozpuszczalnikach, w wodzie oraz roztworach kwasów i zasad. Wiele rodzajów tworzyw nie rozpuszcza się w pospolitych rozpuszczalnikach. Nie ulegają łatwo rozpuszczeniu żywice fenelowe, mocznikowe, formaldehydowe, tworzywa ligninowe, a także poliamidy, polietylen. Żywice fenolowe w słabym stopniu rozpuszcza stopiony a-natol lub b-natol oraz rezorcyna. Poliamidy rozpuszczają się w krezolu i 60% kwasie solnym. Z niewielkimi wyjątkami (takimi, jak kwas poliakrylowy, alkohol poliwinylowy, eter poliwinylowy i metyloceluoza) polimery nie rozpuszczają się w wodzie. Badając próbkę w rozpuszczalniku obserwuje się jej zachowanie (pęcznienie, żelowanie, rozpuszczanie) na zimno i gorąco.     Tworzywa, które będą się rozpuszczały, powodują zmętnienie i zmianę gęstości. W wyniku częściowego rozpuszczania nastąpić może zmiana postaci tworzywa, wyglądu (powierzchnia staje się lepka, matowa) przyrost objętości. Uwzględnia się zachowanie próbki tworzywa podczas zmydlania stężonym roztworze wodorotlenku sodowego lub w 30% kwasie solnym.

    Gazy które powstają, zbiera się w wodzie i sprawdza się ich odczyn. Na podstawie reakcji barwnych klasyfikuje się tworzywa do następujących grup:

a – odczyn kwaśny, obecność chloru (polichlorek winylu, polichlorek winylidernu, chlorokauczuk

b - odczyn kwaśny, zapach octu (polioctan winylu, octan celuozy)

c – odczyn alkaliczny, (aminoplasty)

d – odczyn obojętny, zapach formaldehydu (poliformaldehyd)

    Obecność charakterystycznych grup anionowych lub pojedyńczych anionów w tworzywie pozwala podzielić je na następujące grupy:

a – obecność azotu i brak chloru (azotan celulozy, aminoplasty)

b – obecność azotu, siarki fosforu (galalit)

c – obecność chloru i brak azotu (polichlorek winylu, polichlorek winylidnu, chlorokauczuk)

d – obecność siarki (silikony)

    Do metod badań pozwalających poznać strukturę i budowę wewnętrzną tworzywa zaliczamy:

q       badanie polimerów metodą rezonansu jądrowego-magnetycznego: podczas działania zewnętrznego pola magnetycznego powstałego wskutek rezonansu jądrowo-magnetycznego wykonuje się widma polimerów w roztworze. Metoda ta pozwala na: - badanie składu kopolimerów, - badanie stereo regularności, - badanie ruchów cząsteczkowych polimerów

q       badanie polimerów metodą magnetycznego rezonansu elektronowego: rejestruje się natężenie energii promieniowania mikrofalowego podczas rezonansu absorbowego przez próbkę. Metodę tę stosuje się do wykrywania wolnych rodników w układach polimeryzacyjnych oraz ich liczbę.

q       badanie widm polimerów w podczerwieni: umożliwia to wykrycie i zindentyfikowanie charakterystycznych ugrupowań chemicznych oraz pozwala jakościowo badać, z jakich elementów zbudowana jest makrocząsteczka polimeru. Analiza widm w podczerwieni używana jest do: - badania składu kopolimerów, - badania konfiguracji łańcucha, - oznaczenia stopnia krystaliczności, - badania chemicznych reakcji polimerów