实验一常见塑料的简易鉴别实验文档格式.docx

1、7：其他材料2.1.1.2 经验识别经验识别是指不依靠仪器，只凭直观感觉，对于一些没有标识的塑料，用一些简单的方法，如要想知道塑料是热塑性的还是热固性的，用烧红的的钉子接触制品，如果熔化就是热塑性的，如果不熔就是热固性的。但这种方法往往只适合经验丰富的鉴别人员。常见塑料的感官鉴别见表1所示。表1 感官识别塑料塑料名称手 感眼看 鼻闻摔后耳听水中聚乙烯具有蜡样光滑感，划后有痕迹，柔软，薄膜具有延伸性，可弯曲，但不易断LDPE为白色蜡状物，半透明，HDPE为白色粉末状或者半透明颗粒树脂，无味声音低沉漂浮聚丙烯光滑无油腻感，划后无痕迹，可弯曲不折断，拉伸强度与刚性较好乳白色蜡状物，半透明，无味响亮聚

2、苯乙烯质硬光滑，性脆，易折断玻璃般透明，耐冲击性，无光泽，无味弹打有金属声下沉聚氯乙烯表面光滑，无蜡质感，硬制品加热到50oC时就软可弯曲，软制品柔软，有的有弹性透明性物品视增塑剂和填料而异，有的不透明，具有耐化学药品性，有氯气的味道硬制品闷而不脆有机玻璃加热到120oC可自由弯曲，可手工加工，坚硬而不易脆玻璃般透明，外观美，用手或布摩擦有水果香味易碎，弹打声音发闷聚四氟乙烯有润滑感白色蜡状，透明度较低，光滑不吸水，耐候性极佳低沉聚碳酸酯有金属感，较硬，弯曲时的抵抗力大，耐冲击、韧性强白色结晶粉末，浅黄色至琥珀色，透明固体，制品接近无色，透明无味较响环氧树脂随类别不同而异透明，低分子量为黄色或

3、琥珀色，高粘度透明液体，对金属粘接力强，无味聚酯光滑、硬透明，加热收缩，无味2.1.2 密度法 是一种简易的塑料鉴别法。由于各种聚合物的不同，密度也不同，可利用其密度的差异来进行鉴别。或者可以利用塑料的沉浮来判断出塑料的种类，但该方法一般不单独来鉴定塑料的种类，总是和其它方法进行配合使用。该方法可以将密度差异显著的聚合物分别出来，如PVC和PP、PE，沉在水下的就是PVC，而浮在水上的就是PP和PE。2.1.3 熔点法高分子材料按照加热状态分为热塑性塑料、热固性塑料和弹性体。每种塑料的加热性能是不一样的，能用加热的方法对其进行分离鉴定。热塑性塑料加热软化，易熔融；热固性塑料则不熔融；弹性体在加

4、热时，在化学分解温度前，不会发生流动，至分解温度材料分解碳化。2.2 化学法进行鉴别2.2.1 燃烧法 也是一种非常有用的识别聚合物的方法。把试样用镊子夹住，然后缓慢地伸向火焰，观察其可燃性、火焰的色泽、烟的浓淡、燃烧时的气味、自熄情况等，并观察其灰烬，可判断其是何种塑料。火源最好使用酒精灯或微型煤气灯。各种塑料的燃烧情况如表2所示。表2 塑料的燃烧鉴别法燃烧难易离火后情况火焰特点气味其他现象容易继续燃烧顶端黄色，底部蓝色无烟类似石蜡燃烧气味熔融滴落灰烬蜡片状顶端黄色，底部蓝色，少量黑烟石油气味，吹灭蜡烛气味橙黄色，浓黑烟苯乙烯气味甜花果味软化，起泡难离火即灭黄色，底部绿色，喷溅火星冒黑烟有氯

5、的刺激性气味软化浅蓝色，顶部白色并带有劈啪声强烈的花果臭，腐烂蔬菜臭融化，起泡慢慢燃烧慢慢熄灭亮黄色，黑烟特殊气味及花果臭熔融，起泡黄色，黑烟，喷溅黄色火星刺鼻的酚类气味燃烧处变黑黄色，边缘蓝色，黑烟特殊甜酸气味微微膨胀，有时会破裂2.2.2 热解法 在试管中加入少量的塑料试样加热至热解温度时试样裂解放出气体，使覆盖在试管口的试纸变色的方法。试管口上放一条湿润的石蕊试纸或pH试纸，用夹子夹住试管的上端，在火焰上缓慢加热，观察试管中被加热试样的变化，被分解聚合物释放出的气体使试管口上的试纸颜色变化，可以据此对聚合物进行鉴别。含卤素聚合物的裂解气体pH在0.5-4.0的范围内；聚烯烃和聚甲基丙烯酸

6、甲酯则在5.0-5.5范围内；ABS则在8.0-9.5范围内。三、仪器和试剂1、材料：各种带有标识和没有标识的常见塑料制品（饮料瓶、药瓶、食品包装盒、饼干盒、泡沫塑料、一次性水杯、吸管、PVC管等）、塑料薄膜（PE、PVDC、PMP、PVC）、纯料（LDPE、PP、PVC、PMMA、PET、环氧树脂、聚四氟乙烯、PS、PC）2、主要仪器设备： 酒精灯、镊子、试管、电炉、载玻片四、实验步骤1、标识法2、密度法3、熔点法4、燃烧法5、纯料的鉴别6、混合料的鉴别7、薄膜法的鉴别要求学生写清楚做实验的步骤和观察到的现象，其中燃烧法里面需注明各种材料燃烧时的特点五、思考题：1、塑料标识有哪几种，分别标出

7、。2、何为热塑性塑料，何为热固性塑料？3、写出几种常见塑料的名称和英文缩写符号。4、利用密度法如何将PP、PVC区别开来？5、薄膜鉴别方法有哪些？实验二 有机玻璃的制备1、掌握甲基丙烯酸甲酯本体聚合的基本原理，2、熟悉并掌握有机玻璃的制备方法。本体聚合是指单体本身在引发剂或催化剂等作用下进行的聚合，自由基聚合可以通过本体聚合实现。本体聚合的特点是产物纯净，特别是可以得到透明制品，所需设备简单。甲基丙烯酸甲酯（MMA）通过本体聚合可以制备有机玻璃。聚甲基丙烯酸甲酯由于有庞大的侧基存在，为无定形固体，其最突出的性能是具有高透明性、比重小，故制品比同体积无机玻璃制品轻巧得多。同时又具有一定的耐冲击强

8、度与良好的低温性能，是航空工业与光学仪器制造工业的重要原料。甲基丙烯酸甲酯的本体聚合是在引发剂引发下，按自由基聚合反应历程进行的。引发剂通常为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。 在本体聚合反应开始前，通常有一段诱导期，聚合速度为零，体系无粘度变化。然后反应逐步进行。当转化率超过20%之后，聚合速度显著加快，称为自加速效应，此时若控制不当，体系易发生爆聚而使产品性能变坏。而转化率达80%之后，聚合速率显著减小，最后几乎停止聚合反应，需升高温度才能使之完全聚合。为避免爆聚，在实际生产中，有机玻璃的合成通常分段进行。1、主要试剂试剂规格用量甲基丙烯酸甲酯分析纯30 g偶氮二异丁腈0.02 g 丙酮AR 1

9、.0 g2、主要仪器100 mL 三口瓶一个，温度计一支，冷凝管一支，搅拌器一套，加热水浴一台。1、取0.02g 偶氮二异丁腈、30g 甲基丙烯酸甲酯，混合均匀，投入到100ml、装有冷凝管、温度计和的磨口三口瓶中，开搅拌、开冷凝水。2、水浴加热，升温至7580 oC。注意引发剂是否全部分解完全，观察现象，看有无气泡产生。经2030min后，体系稍有粘稠状时，终止实验，将物料温度降至50 oC。3、将反应物趁热倒入预先洗净烘干的小试管中，密封试管口，移入6065 oC恒温水浴中反应2 h。然后升温至95100 oC处理1h，使聚合完全，自然冷却后脱模。4、另取一只试管，将预聚物倒入，继续在75

10、80 oC的水浴中加热，观察自动加速现象。五、注意事项1、为了产品脱模方便，可在玻璃试管表面涂一层硅油，但量一定要少，否则影响产品的透光度。2、转化率超过20 %以后，聚合速度显著加快，此时应注意控制反应条件，防止发生爆聚。六、思考题1、本体聚合的主要优缺点是什么？如何克服本体聚合中的“凝胶效应”？2、本实验的关键是预聚合，如果预聚合反应进行的不够会出现什么问题？实验三 醋酸乙烯酯的乳液聚合1、掌握实验室制备聚醋酸乙烯酯胶乳的方法。2、了解乳液聚合的配方及乳液聚合中各组分的作用。3、参照实验现象对乳液聚合各个过程的特点进行对比、认证。单体在水相介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合，称乳液聚

11、合。主要成份是单体、水、引发剂和乳化剂。引发剂常采用水溶性引发剂。乳化剂是乳液聚合的重要组份，它可以使互不相溶的油水两相，转变为相当稳定难以分层的乳浊液。乳化剂分子一般由亲水的极性基团和疏水的非极性基团构成，根据极性基团的性质可以将乳化剂分为阳离子型、阴离子型、两性和非离子型四类。乳化剂的选择对稳定的乳液聚合十分重要，它起到降低溶液表面张力，使单体容易分散成小液滴，并在乳胶粒表面形成保护层，防止乳胶粒凝聚的作用。当乳化剂分子在水相中达到一定浓度，即到达临界胶束浓度（ CMC ）值后，体系开始出现胶束。胶束是乳液聚合的主要场所，发生聚合后的胶束称作为乳胶粒。随着反应的进行，乳胶粒数不断增加，胶束

12、消失，乳胶粒数恒定，由单体液滴提供单体在乳胶粒内进行反应。此时，由于乳胶粒内单体浓度恒定，聚合速率恒定。到单体液滴消失后，随乳胶粒内单体浓度的减少而速率下降。乳液聚合的反应机理不同于一般的自由基聚合，其聚合速率及聚合度式可表示如下：式中N为乳胶粒数，NA是阿佛加德罗常数。由此可见，聚合速率与引发速率无关，而取决于乳胶粒数。乳胶粒数的多少与乳化剂浓度有关。增加乳化剂浓度，即增加乳胶粒数，可以同时提高聚合速度和分子量。而在本体、溶液和悬浮聚合中，使聚合速率提高的一些因素，往往使分子量降低。所以乳液聚合具有聚合速率快、分子量高的优点。乳液聚合在工业生产中的应用也非常广泛。醋酸乙烯酯胶乳广泛应用于建材

13、、纺织、涂料等领域，主要作为粘合剂使用，既要具有较好的粘接性，而且要求粘度低，固含量高，乳液稳定。聚合反应采用过硫酸盐为引发剂，按自由基聚合的反应历程进行聚合,主要的聚合反应式如下：为使反应平稳进行，单体和引发剂均需分批加入。此外，由于醋酸乙烯酯聚合反应放热较大，反应温度上升显著，也应采用分批加入引发剂和单体的方法。本实验分两步加料反应。第一步加入少许的单体、引发剂和乳化剂进行预聚合，可生成颗粒很小的乳胶粒子。第二步，继续滴加单体和引发剂，在一定的搅拌条件下使其在原来形成的乳胶粒子上继续长大。由此得到的乳胶粒子，不仅粒度较大，而且粒度分布均匀。这样保证了胶乳在高固含量的情况下，仍具有较低的粘度

14、。三、 实验仪器及试剂1.主要试剂醋酸乙烯酯聚合级64.2 mL聚乙烯醇工业级（1788 号） 35.0 g 十二烷基磺酸钠OP-10 工业级（20%水溶液）5 mL过硫酸铵AR（20%水溶液）5 mL 邻苯二甲酸二丁酯去离子水90 mL2.主要仪器250mL 四口瓶一个，温度计一支，冷凝管一支，搅拌器一套，100mL 滴液漏斗一个，加热水浴一台。1、实验装置如图2所示，在装有搅拌器、球型冷凝管和温度计的250 mL 四口瓶中，加入90 mL 去离子水、5.0 g 乳化剂聚乙烯醇（PVA）开始搅拌，并水浴加热，冷凝管通冷却水冷却，水浴温度控制在80左右，使PVA完全溶解。2、当乳化剂PVA 溶

15、解后，将体系冷却至6870 ，依次加入1.0 g 十二烷基磺酸钠、5mL OP-10、2.5mL 过硫酸铵水溶液引发剂和21.4 mL 醋酸乙烯酯单体。反应30 min 后，加入另一半2.5mL 过硫酸铵水溶液，并开始滴加剩余42.8 mL 醋酸乙烯酯单体，滴加速度控制在3040滴/min，滴加时注意控制反应温度不变。3、当单体加入完毕，继续反应30 min，再加入5.0mL 邻苯二甲酸二丁酯，搅拌20 min，充分混合后停止搅拌。4、将反应体系降至室温，出料，即得到白色粘稠的、均匀而无明显粒子的聚醋酸乙烯酯胶乳（即市售的白乳胶）。图2 乳液聚合装置1四口瓶；2球形冷凝管；3温度计；4滴液漏斗

16、；5搅拌马达及搅拌器五、 固含量的测定将已干燥好的培养皿称重（m0），向培养皿中加入1.0 g 左右样品（精确至0.0001g）并准确记录（m1），在烘箱中烘烤至恒重，称量（m2）。按下式计算固含量：式中，m0 为培养皿质量；m1 为干燥前样品质量与培养皿质量之和；m2 为干燥后样品质量与培养皿质量之和。1、在实验操作中，单体为什么要分批加入?2、为什么要严格控制单体滴加速度和聚合反应温度?3、影响聚醋酸乙烯酯胶乳产品质量的主要因素有哪些?4、比较乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合和本体聚合的特点及其优缺点。实验四 聚乙烯醇缩醛（维尼纶）的制备1、加深对高分子化学反应基本原理的理解。2、掌握聚乙烯醇

17、缩醛的制备方法。3、了解缩醛化反应的主要影响因素。二、基本原理早在1931 年，人们就已经研制出聚乙烯醇的纤维，但由于PVA 的水溶性而无法实际应用。利用“缩醛化”减少水溶性，使PVA 有了较大的实际应用价值。目前，聚乙烯醇缩醛树脂在工业上被广泛用于生产粘合剂、涂料、化学纤维。品种主要有聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩丁醛等。其中以聚乙烯醇缩甲醛和聚乙烯醇缩丁醛最为重要，前者是化学纤维“维尼纶”和“107”建筑胶水的主要原料，后者可用于制造“安全玻璃”。聚乙烯醇缩甲醛是由聚乙烯醇在酸性条件下与甲醛缩合而成的。其反应方程式如下：由于几率效应，聚乙烯醇中邻近羟基成环后，

18、中间往往会夹着一些无法成环的孤立的羟基，因此缩醛化反应不能完全。为了定量表示缩醛化的程度，定义已缩合的羟基量占原始羟基量的百分数为缩醛度。由于聚乙烯醇溶于水，而反应产物聚乙烯醇缩甲醛不溶于水，因此，随着反应的进行，最初的均相体系将逐渐变成非均相体系。本实验是合成水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶水，实验中要控制适宜的缩醛度，使体系保持均相。如若反应过于猛烈，则会造成局部高缩醛度，导致不溶性物质存在于胶水中，影响胶水的质量。因此，反应过程中，要特别严格控制催化剂用量、反应温度、反应时间及反应物比例等因素。三、主要试剂和仪器1799（工业级）10 g甲醛38%水溶液4mL盐酸化学纯NaOH 8%水溶液5mL9

19、0mL250 mL 三口瓶一只，电动搅拌器一台，温度计一支，冷凝器一只，恒温水浴系统一套，10 mL量筒一支，100 mL 量筒一只。1、在250 mL三口瓶中加入90 ml 去离子水，装上搅拌、冷凝器和温度计。开动搅拌。加入10 g 聚乙烯醇。2、加热至95 oC，保温，直至聚乙烯醇全部溶解。3、降温至80 oC，加入4 mL甲醛溶液，搅拌15 min。滴加0.25 mol/L 稀盐酸，控制反应体系pH 值为1-3。继续搅拌，反应体系逐渐变稠。当体系中出现气泡或有絮状物产生时，立即迅速加入1.5 ml 8%的NaOH 溶液，调节pH 值为8-9。冷却，出料，得无色透明粘稠液体，即为一种化学胶

20、水。五、思考题1、为什么缩醛度增加，水溶性会下降？2、为什么以较稀的聚乙烯醇溶液进行缩醛化？3、聚乙烯醇缩醛化反应中，为什么不生成分子间交联的缩醛键？4、聚乙烯醇缩甲醛粘合剂在冬季极易凝胶，怎样使其在低温时同样具有很好的流动性和粘合性？实验五 苯乙烯的悬浮聚合1、了解苯乙烯自由基聚合的基本原理。2、掌握悬浮聚合的实施方法，了解配方中各组分的作用。3、了解分散剂、升温速度、搅拌速度对悬浮聚合的影响。苯乙烯在水和分散剂作用下分散成液滴状，在油溶性引发剂过氧化二苯甲酰引发下进行自由基聚合，其反应历程如下：悬浮聚合是由烯类单体制备高聚物的重要方法，由于水为分散介质，聚合热可以迅速排除，因而反应温度容易

21、控制，生产工艺简单，制成的成品呈均匀的颗粒状，故又称珠状聚合，产品不经造粒可直接加工成型。苯乙烯是一种比较活泼的单体，容易进行聚合反应。苯乙烯在水中的溶解度很小，将其倒入水中，体系分成两层，进行搅拌时，在剪切力作用下单体层分散成液滴，界面张力使液滴保持球形，而且界面张力越大形成的液滴越大，因此在作用方向相反的搅拌剪切力和界面张力作用下液滴达到一定的大小和分布。而这种液滴在热力学上是不稳定的，当搅拌停止后，液滴将凝聚变大，最后与水分层，同时聚合到一定程度以后的液滴中溶有的发粘聚合物亦可使液滴相粘结。因此，悬浮聚合体系还需加入分散剂。悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用，将单体分散在单

22、体不溶的介质（通常为水）中，单体以小液滴的形式进行本体聚合，在每一个小液滴内，单体的聚合过程与本体聚合相似，遵循自由基聚合一般机理，具有与本体聚合相同的动力学过程。由于单体在体系中被搅拌和悬浮剂作用，被分散成细小液滴，因此悬浮聚合又有其独到之处，即散热面积大，防止了在本体聚合中出现的不易散热的问题。由于分散剂的采用，最后的产物经分离纯化后可得到纯度较高的颗粒状聚合物。苯乙烯除去阻聚剂15g（约16.7ml）过氧化二苯甲酰化学纯，重结晶精制0.3g1799，水溶液 1.5 %20ml水130 ml250 ml 三口烧瓶一只；电动搅拌器一套；冷凝管一只；温度计一只；加热水浴装置一套；表面皿；吸管；

23、20 ml 移液管；布氏漏斗；锥形瓶。图3 聚合装置图搅拌器；2：聚四氟密封塞；温度计；温度计管套；冷凝管；三口烧瓶1、按图3所示安装好实验装置。2、准确称取0.3 g 过氧化二苯甲酰放入50 ml 锥形瓶中，再用移液管按配方量取苯乙烯，亦加入锥形瓶中，轻轻振荡，待过氧化二苯甲酰完全溶解后加入三口烧瓶。再加入20 ml 1.5 %的聚乙烯醇溶液，最后用130 ml 去离子水分别冲洗锥形瓶和量筒后加入三口烧瓶中。3、控制反应温度为8590 oC，开始聚合。在反应一个多小时以后，体系中分散的颗粒变得发粘，此时一定要注意控制好搅拌速度。在反应后期可将温度升至反应温度上限，以加快反应，提高转化率。当反

24、应2.53 h 后，可用吸管取少量颗粒于表面皿中进行观察，如颗粒变硬发脆，可结束反应（记录升温、取样、颗粒变硬的时间和温度）。4、停止加热，一边搅拌一边用冷水将三口烧瓶冷却至室温，然后停止搅拌，取下三口烧瓶。产品用布氏漏斗过滤，并把反应得到的透明小珠子放在25 mL的甲醇中浸泡20 min，然后过滤（甲醇回收），将得到的产品用约50 oC热水洗涤数次。最后产品在50 oC鼓风干燥箱中烘干，称量，计算产率。1、开始时，搅拌速度不宜太快，避免颗粒分散的太细。2、保温反应一个多小时时，由于此时颗粒表面黏度较大，极易发生粘结。故此时必须十分仔细的调节搅拌速度，千万不能使搅拌停止，否则颗粒将粘结成块。3

25、、悬浮聚合的产物颗粒的大小与分散剂的用量及搅拌速度有关，严格控制搅拌速度和温度是实验成功的关键。为了防止产物结团，可加入极少量的乳化剂以稳定颗粒。若反应中苯乙烯的转化率不够高，则在干燥过程中会出现小气泡，可利用在反应后期提高反应温度并适当延长反应时间来解决。1、结合悬浮聚合的理论,说明配方中各组分的作用。如将此配方改为苯乙烯的本体或乳液聚合则需作那些改动，为什么？2、分散剂作用原理是什么？其用量大小对产物粒子有何影响？3、悬浮聚合对单体有何要求？聚合前单体应如何处理？4、根据实验体会，指出在悬浮聚合中应特别注意哪些问题，采取什么措施？实验六 双酚A环氧胶的制备一、目的要求1、深入了解逐步聚合的

26、基本原理。2、熟悉双酚 A 型环氧树脂的实验室制法。3、掌握环氧值的测定方法。二、 基本原理环氧树脂是指含有环氧基的聚合物，它有多种类型。工业上考虑到原料来源和产品价格等因素，最广泛应用的环氧树脂是由环氧氯丙烷和双酚A（4,4二羟基二苯基丙烷）缩合而成的双酚A 型环氧树脂。环氧树脂具有良好的物理与化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接性能。此外它的固化过程收缩率小、并且耐腐蚀、介电性能好、机械强度高、对大部分碱和溶剂稳定。这些优点为它开拓了广泛的用途，目前已成为最重要的合成树脂品种之一。以双酚A 和环氧氯丙烷为原料合成环氧树脂的反应机理属于逐步聚合, 一般认为在氯化钠存在下不断进行

27、开环和闭环的反应。反应方程式如下：线形环氧树脂外观为黄色至青铜色的粘稠液体或脆性固体，易溶于有机溶剂中，未加固化剂的环氧树脂具有热塑性，可长期储存而不变质。其主要参数是环氧值，固化剂的用量与环氧值成正比，固化剂的用量对成品的机械加工性能影响很大，必须控制适当。环氧值是环氧树脂质量的重要指标之一，也是计算固化剂用量的依据，其定义是指100 g 克树脂中含环氧基的摩尔数。分子量越高，环氧值就相应降低，一般低分子量环氧树脂的环氧值在0.48-0.57之间。双酚A（4，4-二羟基二苯基丙烷）34.2g环氧氯丙烷42g氢氧化钠12g苯150g2ml100ml氢氧化钠标准溶液1mol/L酚酞指示剂乙醇溶液0.1%，化学纯2、主要仪