Операционная схема предварительного распознавания полимеров и полимерных материалов

Операция 1. Внешний осмотр образцов

При осмотре образца полимерного материала определяют следующие признаки:

1. форма, цвет, запах, степень прозрачности, состояние поверхности изделия;

2. назначение изделия;

3. предположительный метод получения (формования) изделия, например, литьё под давлением, экструзия, экструзионно-раздувное формование, пневмо- или вакуум-формование, прессование и др.

Операция 2. Испытания механических свойств образцов

Некоторые механические свойства образцов можно определить следующими методами. Путём изгибания или растяжения образца определяют его жёсткость, хрупкость или способность к большим обратимым деформациям (эластичность). При нанесении остриём ножа царапин на поверхность образца можно приблизительно определить степень твёрдости или мягкость полимера.

Операция 3. Определение плотности образцов

Приблизительную плотность образца можно определить путём его погружения в стакан с жидкостями определённой плотности. С помощью ножа, ножниц, кусачек или ножовки отделяют от образца небольшой кусочек полимера (размер приблизительно 11 см). Образец для определения плотности не должен иметь пор, раковин, внутренних полостей и пузырьков воздуха, поскольку их наличие искажает величину плотности. Обычно достаточно иметь пронумерованные стаканы с жидкостями следующих плотностей:

№ 1 – плотность 1 г/см³ (дистиллированная вода);

№ 2 – 1,1 г/см³ (12,5 % раствор хлорида натрия в воде);

№ 3 – 1,2 г/см³ (22,5 % раствор хлорида кальция в воде);

№ 4 – 1,3 г/см³ (32,5 % раствор хлорида кальция в воде);

Образцы, имеющие плотность меньшую, чем жидкость, всплывают на её поверхность. Величины плотности полимеров приведены в таблице.

Операция 4. Проба в пламени

Опыт выполняется в вытяжном шкафу с включённой вентиляцией. С помощью ножа, кусачек или ножниц отделяют от образца небольшой кусочек полимера (1–3 г) и с помощью щипцов вносят его в верхнюю часть пламени горелки. Наблюдают поведение образца в пламени и отмечают в лабораторном журнале следующие характеристики полимера:

• способность к горению в пламени горелки или негорючесть;

• способность к горению после удаления из пламени горелки;

• способность к плавлению или неплавкость;

• способность расплава полимера вытягиваться в длинные нити;

• вид продуктов разложения (твёрдый нагар, вязкая масса, сажа и пр.);

• выделяется ли при горении дым, копоть (сажа);

• цвет пламени;

• запах продуктов разложения.

После выполнения операций 1–4 во многих случаях можно сделать предварительный вывод о принадлежности испытуемого образца к тому или иному классу полимеров. Для получения дополнительной информации об испытуемом полимере, переходят к выполнению операций 5–6.

Операция 5. Испытания на растворимость

Испытания на растворимость проводят в том случае, если предыдущие операции не позволили сделать вывод о линейном или сетчатом строении полимера. По результатам предыдущих опытов делают предварительный вывод о классе испытуемого полимера. Определяют круг растворителей, в которых требуется испытать образец. Испытание проводят путём погружения небольшого кусочка образца полимера в прозрачный сосуд ёмкостью 20–50 мл с налитым растворителем (2–5 мл). Сосуд плотно закрывают и наблюдают за поведением полимера в растворителе. Следует помнить, что большинство полимеров растворяются или набухают в растворителе очень медленно, поэтому данное испытание может продолжаться несколько десятков минут.

Органические растворители являются огнеопасными легковоспламеняющимися жидкостями. Испытания на растворимость проводят в отдельном вытяжном шкафу, в котором отсутствуют включённые горелки, спиртовки или другие источники воспламенения.

Операция 6. Определение температуры плавления (текучести) полимера

Данную операцию проводит с целью более точного определения марки полимера внутри какого-либо класса.

Образец полимера помещают в термошкаф на пластинку термостойкого материала (металла или фторопласта). Подъём температуры в термошкафу проводят со скоростью 1-2 градуса в минуту. Отмечают температуру, при которой образец теряет свою форму, начинает плавиться и из него можно вытянуть нити. После каждой операции записывают наблюдения в лабораторный журнал и, пользуясь данными таблицы, делают обоснованный вывод о принадлежности исследуемых образцов тому или иному классу полимеров.

Контрольные вопросы

1. Что такое идентификация полимеров?

2. Какие характеристики полимера необходимо знать для идентификации?

3. По каким признакам можно судить о принадлежности исследуемого вещества к классу высокомолекулярных соединений? Какие виды испытаний образца полимера относят к предварительным и систематическим?

4. На какие особенности проведения образца полимера обращают внимание при проведении операции «Проба в пламени»?

5. Полимеры какого строения могут плавиться при нагревании? Какие полимеры не плавятся при нагревании?

6. Полимеры какого состава горят сильнокоптящим пламенем?

7. Полимеры какого строения способны растворяться в органических растворителях? Какие полимеры нерастворимы?

8. Какими методами можно определять плотность образца полимера?

9. Какие правила техники безопасности следует соблюдать при выполнении опытов по распознаванию полимеров?