Пластмаси

Пластмасами називають пластичні матеріали, що виготовляються на основі органічних високомолекулярних речовин і здатні приймати форму при певних умовах завдяки їх пластичності. В умовах, коли матеріал стьає пластичним (наприклад, при нагріванні), з нього формують виріб, а потім переводять його в непластичний стан (охолоджують) і тим самим закріплюють надану форму. Полімери, з яких виготовляють пластмаси, часто називають смолами. Пластмаси іноді складаються тільки із смоли (поліетилен, тефлон, полістирол), однак, як правило до складу пластмас входять:

• в’яжуча речовина – смола, що є основою пластмаси;

• наповнювачі – тканина, азбест, скловолокно, кварцовий пил тощо, які підвищують механічну міцність пластмаси;

• пластифікатори – органічні малолеткі рідини (рицинова олія, воски, дибутилфталат тощо), які надають матеріалу більшої пластичності і усувають його крихкість;

• барвники, що надають пластмасі певного забарвлення;

• стабілізатори, що підвищують стійкість пластмаси до дії зовнішніх факторів (світлостійкість, стійкість до атмосферної вологи тощо).

Тестові завдання:

1. Напишіть реакцію полімеризації стиролу (вінілбензолу). Розрахуйте середню молекулярну масу полімеру з ступенем полімеризації 530.

2. .Напишіть реакцію полімеризації вінілхлориду. Обчисліть масову частку хлору в полімері.

3. Напишіть реакцію полімеризації пропілену. Вкажіть кількість атомів в одній елементарній ланці одержаного полімеру.

4. Напишіть реакцію полімеризації ізопрену (2-метилбутадієну-1,3). Розрахуйте ступінь полімеризації одержаного полімеру з середньою молекулярною масою 68000.

5. Як практично виявити ненасичені вуглеводні у продуктах деполімеризації полістиролу?

6. Чому каучук розчиняється у рідких вуглеводнях, а гума в них лише набрякає?

7. Полімер енант добувають поліконденсацією аміноенантової кислоти (H₂N–(CH₂)₆–COOH). Записати рівняння реакції та розрахувати молекулярну масу елементарної ланки.

Лабораторна робота:

Увага! Всі роботи проводити у витяжній шафі.

Роботи з розчинниками виконувати у відсутності відкритого полум’я!

Дослід 1. Відношення полімерів до нагрівання.

У фарфорових чашечках або на азбестовій сітці несильно нагріти невеликі шматочки полімерів: поліетилену, полівінілхлориду (ПВХ), полістиролу, поліметилметакрилату (органічного скла), капрону, політетрафторетилену (фторопласт-4), фенолформальдегідної смоли або пластмаси на її основі (карболіт, текстоліт), гуми.

Дотикаючись скляною паличкою до зразків, перевірити їх відношення до нагрівання. Записати, які з наявних полімерів відносяться до термопластичних, а які до термо­реак­тивних. Зробити висновок про структуру полімерів (лінійна, сітчаста, каркасна) по їх відношенню до нагрівання

Дослід 2. Відношення полімерів до розчинників.

В кілька пробірок налити по 0.5 – 1 мл розчинників, наявних в лабораторії ( води, спирту, бензину, етилацетату, толуолу, ацетону та ін.). В кожну пробірку внести невелику кількість добре подрібнених полімерів (поліетилену, полівінілхлориду (ПВХ), полістиролу, капрону, поліметилметакрилату (органічного скла), каучуку, політетрафторетилену, фенолфор­маль­де­гідної смоли або пластмаси на її основі (карболіт, текстоліт), гуми) у вигляді крихіток, стружки, гранул. Перемішуючи скляною паличкою вміст пробірок, спостерігати розчинення одних (+++), набухання других(+), нерозчинність третіх(-) полімерів.

На основі проведених досліджень скласти таблицю розчинності полімерів, відміча­ючи відношення до розчинників умовними позначками( +++, +, - ). Зробити висновок про структуру полімерів (лінійна, сітчаста, каркасна) по їх відношенню до розчинників

Таблиця

	Розчинник 1	Розчинник 2	Розчинник 3	…
Полімер 1	+++	+	-
Полімер 2	-	-	+
….

Дослід 3. Горіння полімерів.

За допомогою тигельних щипців або металевого пінцета внести шматочки полімерів у полум’я спиртівки. Відмітити колір полум’я, кіптявість, запах, тріск при горінні. Винести шматок полімеру з полум’я. Чи продовжується горіння полімеру? Дослід провести з поліетиленом, полівінілхлоридом (ПВХ), полістиролом, капроном, поліметилметакрилатом політетрафторетиленом, пластмасою на основі фенолформальдегідної смоли (карболіт, текстоліт), гумою.

Таблиця

	В полум’ї	За межами полум’я
Полімер 1	Горить	Горить
Полімер 2	Не горить	Не горить
….

Дослід 4. Деполімеризація полімерів.

Шматочки полімерів (полістиролу, полівінілхлориду) нагріти несильно у пробірках, затиснутих у пробіркотримачі. Звернути увагу на розм’якшення зразків. Посилити нагрівання до початку розкладу До отвору пробірки з полівінілхлоридом піднести вологий лакмусовий папірець, а потім скляну паличку, змочену розчином аміаку. Які зміни спостерігаються? Чим їх пояснити?

Закрити пробірку з ПВХ пробкою з газовідвідною трубкою, опустити кінець газовідвідної трубки в пробірку з водою і пропускати продукти деполімеризації протягом 0,5 хв. До одержаного розчину додати 1-2 краплі розчину AgNO_3. Що при цьому спостерігається? Написати рівняння реакції.

Закрити пробірку з полістиролом пробкою з газовідвідною трубкою, опустити кінець газовідвідної трубки в пробірку з бромною водою. Спостерігати знебарвлення бромної води Написати рівняння реакції взаємодії продукту деполімеризації полістиролу з бромом.

Дослід 5. Властивості каучуку і гуми.

У дві пробірки налити по 0.5 – 1 мл розчинників (бензину, етилацетату або толуолу). В одну пробірку покласти дрібні шматочки каучуку, а в другу – гуми. Які явища спостерігаються у обох пробірках?

Взаємодія каучуку з бромом. До розчину каучуку в бензині або толуолі долити бромної води, закрити пробірку пробкою і суміш сильно струшувати. Що спостерігається? Скласти рівняння реакції взаємодії каучуку з бромом ( на прикладі елементарної ланки бутадієнововго та ізопренового каучуків).

Визначення сірки в гумі. Нагріти в пробірці кілька шматочків гуми. У пару, що виділяється при розкладі гуми, внести смужку фільтрувального паперу, змоченого розчином нітрату або ацетату плюмбуму. Спостерігати зміну кольору папірця. Який газ виділяється при деполімеризації гуми? Записати рівняння реакції взаємодії цього газу з нітратом плюмбуму.