Politechnika Warszawska. Wydział Budownictwa Mechaniki i Petrochemii w Płocku Laboratorium Chemii Budowlanej. Instrukcja do ćwiczenia:

Transkrypt

1 Politechnika Warszawska Wydział Budownictwa Mechaniki i Petrochemii w Płocku Laboratorium Chemii Budowlanej Instrukcja do ćwiczenia: TWORZYWA SZTUCZNE METODY IDENTYFIKACJI KIERUNKI ZASTOSOWANIA W BUDOWNICTWIE Opracowała: dr inŝ. Maria Bukowska Płock, grudzień 2009

2 2 Spis treści I. Tytuł ćwiczenia II. Cel ćwiczenia III. Podstawy teoretyczne Definicja tworzyw sztucznych Podział i metody otrzymywania polimerów Wpływ niektórych czynników na właściwości tworzyw sztucznych Przetwarzanie tworzyw sztucznych Analiza jakościowa tworzyw sztucznych -metody identyfikacji polimerów Zastosowanie tworzyw sztucznych w budownictwie IV. Wykonanie ćwiczenia Badanie organoleptyczne tworzywa sztucznego, określenie gęstości Określenie termoplastycznego lub termoutwardzalnego charakteru tworzywa Określenie palności tworzyw Określenie zapachu produktów rozkładu termicznego Określenie odczynu produktów rozkładu termicznego Określenie zawartości chloru, próba Beilsteina...12 V. Opis wykonania ćwiczenia VI. Literatura

3 3 I. Tytuł ćwiczenia: Tworzywa sztuczne, metody identyfikacji, kierunki zastosowania w budownictwie II. Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zaznajomienie się ze specyfiką właściwości materiałów, które znajdują coraz powszechniejsze zastosowanie w budownictwie, poznanie metod identyfikacji polimerów III. Podstawy teoretyczne 1. Definicja tworzyw sztucznych Tworzywami sztucznymi nazywamy materiały zawierające w swoim składzie polimer oraz celowo wprowadzone dodatki, mające wpływ na właściwości uŝytkowe. Polimerem, czyli związkiem wielkocząsteczkowym nazywamy zaś związek chemiczny o masie cząsteczkowej powyŝej 10000, składający się z wielu merów t.j. powtarzalnych ugrupowań atomów. W wypadku polimerów pojęcie masy cząsteczkowej nie jest tak jednoznaczne jak w wypadku związków małocząsteczkowych. Cechą charakterystyczną polimerów jest bowiem polidyspersyjność, czyli róŝna długość łańcucha a tym samym róŝna masa cząsteczkowa dla róŝnych makrocząsteczek. Dlatego teŝ wprowadzone zostało pojęcie liczbowo średniej masy cząsteczkowej (M n ) N i M i M n = N i gdzie: N i liczba makrocząsteczek o masie cząsteczkowej M i ; przy czym i moŝe przyjmować wartości od 1 do j. Oprócz pojęcia liczbowo średniej masy cząsteczkowej wprowadzono pojęcie wagowo średniej masy cząsteczkowej. W przypadku związków małocząsteczkowych takich jak: tlenki, kwasy, zasady, sole czy niektóre związki organiczne masa cząsteczkowa ma ściśle określoną wielkość. Wartość masy cząsteczkowej polimerów często wynosi dziesiątki lub setki tysięcy. Między długimi łańcuchami makrocząsteczek występują bardzo silne oddziaływania międzycząsteczkowe decydujące o ich właściwościach, takich jak wytrzymałość mechaniczna, odporność cieplna oraz duŝa lepkość w stanie stopionym. UniemoŜliwiają one równieŝ przejście w stan ciekły o niskiej lepkości i stan gazowy. Ze względu na występowanie zjawiska polidyspersyjności polimery nie topią się w jednej temperaturze, lecz miękną w pewnym zakresie temperatur. Masa cząsteczkowa związków małocząsteczkowych nie przekracza zwykle wartości kilkaset, dlatego substancje te nie posiadają właściwości konstrukcyjnych, w stanie stopionym są cieczami o niskiej lepkości i mogą parować. Ze względu na jednakową wartość masy cząsteczkowej, związki małocząsteczkowe zmieniają stan skupienia po przekroczeniu określonej temperatury,

4 4 charakterystycznej dla kaŝdego nich. Tak jak np. tlenek wodoru (H 2 O), w temperaturze 0 0 C przechodzi ze stanu stałego (lód) w stan ciekły (woda) a w temp C w stan gazowy (para wodna). Do polimeru wprowadza się dodatki, celem uzyskania poŝądanych właściwości uŝytkowych. Polimer + odpowiednie dodatki to właśnie tworzywo sztuczne. Napełniacze substancje zwiększające sztywność tworzyw sztucznych i obniŝające ich cenę, mogące zwiększać przewodność elektryczną i odporność termiczną, obniŝać ścieralność, palność, wydłuŝenie cieplne, itd. Są to takie substancje stałe jak: włókno szklane, tkaniny i maty z włókna szklanego, mączki nieorganiczne (kreda, talk) i organiczne (trociny), sproszkowane metale. Napełniacze dodawane są w ilościach rzędu kilku do kilkudziesięciu %. Plastyfikatory substancje obniŝające oddziaływanie międzycząsteczkowe i zwiększające elastyczność materiału. Są to zwykle wysokowrzące substancje organiczne nie posiadające tendencji do wypacania. Plastyfikatory dodawane są w ilości od kilku do kilkudziesięciu %. Środki ekspandujące, porofory substancje obniŝające gęstość masową materiału poprzez zwiększanie porowatości. Są to substancje rozkładające się z wydzieleniem duŝej ilości gazów, takich jak N 2 czy CO 2. Pigmenty, barwniki substancje zmieniające przezroczystość i barwę materiału, Stabilizatory: UV, stabilizatory termiczne i antyutleniacze substancje, które stabilizują właściwości materiału w czasie uŝytkowania i przetwórstwa. Chronią one materiał przed starzeniem, które objawia się pogorszeniem właściwości wytrzymałościowych, matowieniem, pękaniem i zabarwieniem materiału. Substancje tego rodzaju dodawane są w małych ilościach, mniej niŝ 1% i na ogół są to produkty wysoko przetworzonej chemii. 2. Podział i metody otrzymywania polimerów Ze względu na moŝliwość występowania w przyrodzie, polimery dzieli się na: - polimery naturalne, występujące w przyrodzie i naleŝą do nich między innymi: celuloza polimer występujący w drewnie, mleczko kauczukowe - emulsja pochodząca z niektórych drzew, kazeina polimer występujący w mleku, itd. - polimery sztuczne, pochodzące z modyfikacji chemicznej polimerów naturalnych z uŝyciem np. silnych kwasów. NaleŜą do nich pochodne celulozy i kauczuku naturalnego, - polimery syntetyczne, otrzymywane w polireakcjach z substancji małocząsteczkowych. Surowcami do wytwarzania polimerów syntetycznych są: gaz ziemny, ropa naftowa, róŝne gatunki węgla. Do polimerów syntetycznych zalicza się: polietylen (PE), polipropylen (PP), polichlorek winylu (PVC), polistyren (PS), polimetakrylan metylu (PMM), poliamid (PA), po-

5 5 liwęglan (PC), epoksydy (E), poliuretany (PU), Ŝywice poliestrowe (NP), Ŝywice fenolowoformaldehydowe (FF) i wiele innych. Polimery syntetyczne nie występowały w przyrodzie opracował i wyprodukował je człowiek. Polimery otrzymuje się za pomocą tzw. polireakcji, do których naleŝą: reakcja polimeryzacji, przebiegająca bez wydzielania ubocznych produktów małocząsteczkowych. Ulegają jej substancje małocząsteczkowe (monomery) posiadające w swej cząsteczce jedno lub dwa wiązania nienasycone. Przykładem tego typu reakcji jest reakcja polimeryzacji etylenu prowadząca do otrzymania polietylenu: nch 2 = CH 2 [ CH 2 CH 2 ] n n cząsteczek monomeru makrocząsteczka polimeru n cząsteczek etylenu makrocząsteczka polietylenu gdzie: n dowolna bardzo duŝa liczba Polimeryzacja przebiega z udziałem inicjatorów lub katalizatorów, które inicjują pęknięcie wiązania podwójnego, czyli powodują aktywację monomeru. Reakcja polimeryzacji jest reakcją jednostopniową. Za pomocą tej reakcji otrzymuje się np.: polietylen (PE), polipropylen (PP), polistyren (PS), polimetakrylan metylu (PMM), polichlorek winylu (PVC lub PCW), reakcja polikondensacji, przebiegająca z wydzieleniem ubocznych produktów małocząsteczkowych, takich jak H 2 O. Polikondensacji ulegają związki organiczne, zawierające co najmniej dwie grupy funkcyjne. PoniŜej przedstawiono schematycznie przebieg reakcji polikondensacji, pola zakreskowane, grupy funkcyjne: produkt główny (wielka cząsteczka) produkt uboczny (mała cząsteczka) Do przeprowadzenia polikondensacji stosuje się najczęściej dwa róŝne rodzaje małych cząsteczek: - cząsteczki zawierające dwie grupy funkcyjne jednego rodzaju, np.: dwie grupy OH, dwie grupy -NH 2 lub dwie grupy COOH. Wówczas róŝne grupy funkcyjne zawarte w róŝnych cząsteczkach mogą ze sobą reagować tworząc wielkie cząsteczki, - cząsteczki zawierające dwie grupy funkcyjne róŝnego rodzaju (np. aminokwasy zawierające jednocześnie grupę -NH 2 i grupę COOH), mogące ze sobą reagować tworząc wielkie cząsteczki.

6 6 Reakcja polikondensacji przebiega takŝe w obecności katalizatorów, lecz jest reakcją odwracalną, przebiegającą stopniowo i moŝna ją zatrzymać na dowolnym etapie. Za pomocą tej reakcji otrzymuje się: Ŝywice poliestrowe (NP), Ŝywice fenolowo formaldehydowe (FF), poliamidy (PA), poliwęglany (PC), silikony (S) oraz niektóre Ŝywice epoksydowe (EP). reakcja poliaddycji jest reakcją odwracalną, przebiegającą bez wydzielania produktów ubocznych i jej mechanizm jest niezupełnie wyjaśniony. Katalizatorami reakcji poliaddycji są najczęściej woda, kwasy i zasady. W reakcji tej otrzymuje się na przykład niektóre Ŝywice epoksydowe ( EP) i poliuretany (PU). 3. Wpływ niektórych czynników na właściwości tworzyw sztucznych Właściwości tworzyw sztucznych zaleŝą zasadniczo od czynników wewnętrznych: a) od rodzaju polimeru - jego składu chemicznego, kształtu łańcucha, wielkości cięŝaru cząsteczkowego i struktury fizycznej b) od wprowadzonych dodatków oraz od czynników zewnętrznych: c) od temperatury, d) od substancji zawartych w środowisku. Ad. a) ze względu na skład chemiczny polimery są materiałami lekkimi, najlŝejsze z nich mają gęstość poniŝej 1 g/cm 3 (PP 0,92, PE 0,96). JeŜeli polimer zawiera w swoim składzie tylko pierwiastki takie jak C, H, O to zwykle jest to polimer palny. Polimery zawierające w swoim składzie takie pierwiastki jak Cl, Br czy Si są polimerami samogasnącymi. Polimery są dielektrykami - występuje w nich zjawisko elektryczności statycznej, czyli gromadzenia ładunku pod wpływem tarcia połączone z moŝliwością wyładowania elektrycznego. Polimery liniowe, zwykle mogą ulegać stopieniu w podwyŝszonej temperaturze, przechodząc w stan cieczy o wysokiej lepkości (stan plastyczny) i rozpuszczać się w rozpuszczalnikach organicznych. Właściwości te są bardzo zróŝnicowane - są polimery odporne w temperaturze pokojowej praktycznie na wszystkie rozpuszczalniki, np. PTFE (teflon) lub polietylen, inne są rozpuszczalne juŝ w temperaturze pokojowej, np. polistyren. Polimery usieciowane nie są topliwe i nie ulegają rozpuszczeniu w w.w. rozpuszczalnikach. Polimery o wyŝszej masie cząsteczkowej posiadają większą sztywność, twardość i topią się w wyŝszych temperaturach. TakŜe polimery krystaliczne posiadają wyŝszą wytrzymałość i są trudniej rozpuszczalne niŝ polimery bezpostaciowe. Ad. b) rola dodatków juŝ częściowo została omówiona. Ogólnie moŝna stwierdzić, Ŝe dodatki nieorganiczne obniŝają palność tworzywa sztucznego, mogą zwiększać jego przewodność cieplną i elektryczną. Ad. c) temperatura wpływa w duŝym stopniu na właściwości wytrzymałościowe i reologiczne polimeru i tym samym wykonanego z niego tworzywa sztucznego. W zakresie temperatur minus

7 C plus C ten sam polimer moŝe być materiałem kruchym, następnie elastycznym oraz plastycznym, czyli wysokolepką masą o konsystencji miodu. W tym samym zakresie temperatur metal, ceramika budowlana czy beton pozostają sztywnymi materiałami o prawie niezmienionych właściwościach wytrzymałościowych. Wśród polimerów są: elastomery czyli polimery charakteryzujące się wydłuŝeniem dochodzącym do 2000% i tzw. elastycznym powrotem (brak odkształceń trwałych), plastomery czyli polimery charakteryzujące się trwałym wydłuŝeniem dochodzącym do 200%, zachowujące się w czasie uŝytkowania jak szkło lub materiał elastyczny. Plastomery, ze względu na podatność na odkształcenia cieplne dzieli się na: termoplastyczne, mięknące pod wpływem ogrzewania i twardniejące po ostudzeniu (proces dotyczy polimerów liniowych, jest odwracalny i powtarzalny) i utwardzalne (termo- i chemoutwardzalne), nietopliwe po utwardzeniu, czyli usieciowaniu. Ad. d) zasadniczo polimery naleŝą do materiałów odpornych na korozję w takich środowiskach, w których ulegają korozji tradycyjne materiały konstrukcyjne. Jednak niektóre z nich wykazują wysoką podatność na działanie wybranych rozpuszczalników organicznych zawartych w środowisku. Wówczas nawet niewielka zawartość takiego rozpuszczalnika w środowisku moŝe powodować pogorszenie właściwości wytrzymałościowych polimeru. Właściwie tworzywa sztuczne naleŝą do najtrudniej zniszczalnych materiałów. Nie są atakowane przez mikroorganizmy w takim stopniu jak to ma miejsce w wypadku drewna, nie są równieŝ atakowane przez rdzę ani nie poddają się wietrzeniu jak materiały kamienne. 4. Przetwarzanie tworzyw sztucznych Wybór metody przetwórstwa tworzyw sztucznych zaleŝy od tego czy tworzywo sztuczne ma właściwości termoplastyczne czy teŝ jest tworzywem utwardzalnym. Dla tworzyw termoplastycznych zwykle stosowane jest ogrzewanie materiału do temperatury powyŝej temperatury płynięcia, formowanie wyrobu i schłodzenie. Formuje się w ten sposób wyroby przy uŝyciu procesu wytłaczanie czy wtrysku wykorzystując odpowiednie narzędzia formowania (ustniki, formy wtryskowe). W wypadku tworzyw termoutwardzalnych, formowanie odbywa się poprzez prasowanie surowca, jakim jest Ŝywica polikondensacyjna lub poliaddycyjna z dodatkiem utwardzacza i aktywatora w odpowiednich formach. Tworzywo termo- lub chemoutwardzalne na krótki okres czasu, wystarczający do wypełnienia formy, ulega stopieniu a następnie ulega utwardzeniu. Ten proces jest nieodwracalny. W przetwórstwie tworzyw sztucznych nie stosuje się raczej obróbki skrawaniem (toczenie, frezowanie), lecz gwinty czy kołnierze formowane są podczas wytłaczania lub wtrysku. Ze względu na specjalne właściwości tworzyw sztucznych wprowadzone zostały takŝe inne sposoby

8 8 łączenia rurociągów, np. przez zgrzewanie, łączenie za pomocą elastycznych uszczelek czy teŝ kleju. Charakterystyczny dla przetwórstwa tworzyw sztucznych jest ściśle określony dla danego rodzaju tworzywa zakres temperatur, w którym ono osiąga odpowiednią lepkość umoŝliwiającą wypełnienie formy przy danym ciśnieniu. RóŜne tworzywa topią się w róŝnych temperaturach, mają róŝną lepkość i nie mieszają się w stanie stopionym. Dlatego duŝym problemem jest ponowne, ekonomicznie uzasadnione, przetwarzanie odpadów tworzyw sztucznych zwanych potocznie plastykiem. Wymagana jest w tym wypadku segregacja tworzyw ze względu na rodzaj. Ułatwia to znakowanie tworzyw sztucznych odpowiednią cyfrą i skrótem nazwy np: 1 - PET (politereftalan etylenu), 2 - HDPE (PE duŝej gęstości), 3 PVC (polichlorek winylu), 4 LDPE (PE małej gęstości), 5 PP (PP), 6 PS (PS), 7 OTHER (inne tworzywa, w tym wielowarstwowe). Ponadto utylizacja rosnącej ilości tworzyw sztucznych ze względu na ochronę otaczającego środowiska moŝe być przeprowadzana takŝe poprzez spalenie z odzyskiem energii. Podczas niewłaściwego spalania niektórych tworzyw wydzielają się jednak trujące substancje, dlatego spalanie tworzyw sztucznych wymaga odpowiednich palenisk i urządzeń oczyszczających gazy spalinowe. Innym sposobem pozbycia się kłopotliwych odpadów jest ich składowanie na wysypisku śmieci (wymagają bardzo duŝo miejsca ze względu na niską gęstość), lub wprowadzanie do tworzyw odpowiednich domieszek czyniących je zdolnymi do zniszczenia przez mikroorganizmy, promienie UV i tlen. Istnieją równieŝ inne sposoby utylizacji tworzyw sztucznych. 5. Analiza jakościowa tworzyw sztucznych - metody identyfikacji polimerów Celem analizy jakościowej tworzyw sztucznych jest określenie typu polimeru, który stanowi główny składnik analizowanego tworzywa. Najwłaściwszą metodą jest przeprowadzenie systematycznych badań, przy wykorzystaniu opracowanych schematów analizy polimerów, dostępnych w literaturze. Pełna analiza wymaga polimerów reguły potwierdzenia uzyskanych wyników za pomocą kilku metod. W badaniach analitycznych tworzyw sztucznych, zwykle stosuje się metody: - fizykochemiczne, polegające na określeniu topliwości, palności, rozpuszczalności czy cięŝaru właściwego, - chemiczne, polegające na wykrywaniu obecności heteroatomów (Cl, N, Br) lub przeprowadzaniu barwnych reakcji charakterystycznych, - instrumentalne, takie jak metody spektroskopii w podczerwieni, dyfrakcji rentgenowskiej, fluorescencji rentgenowskiej, spektroskopii masowej, czy chromatografii gazowej. Mimo, Ŝe pełna identyfikacja tworzyw sztucznych jest zagadnieniem dość trudnym i skomplikowanym, w szeregu przypadków, szczególnie w odniesieniu do tworzyw sztucznych

9 9 szeroko stosowanych, moŝliwe jest przeprowadzenie analizy jakościowej metodami stosunkowo prostymi, z pominięciem pracochłonnych badań systematycznych. 6. Zastosowanie tworzyw sztucznych w budownictwie Zastosowanie tworzyw sztucznych w budownictwie jest coraz powszechniejsze, ze względu na ich róŝnorodne właściwości fizykochemiczne pozwalające, na zastępowanie takich tradycyjnych materiałów jak: drewno, metale czy nawet naturalne i sztuczne materiały kamienne. Porównanie właściwości róŝnych materiałów budowlanych przedstawia tablica 1. Tablica 1. Porównanie właściwości tworzyw sztucznych i materiałów tradycyjnych Właściwość Tworzywa sztuczne Metale Materiały kamienne Drewno Gęstość, g/cm 3 0,9 1,6 kilkakrotnie wyŝsza wyŝsza porównywalna Gęstość pozorna, wełna mineralna - g/cm 3 0,01-0,15 wyŝsza wyŝsza wyŝsza Przewodność ciepła niska wysoka wysoka niska Przewodność elektryczna izolatory przewodniki izolatory izolator WydłuŜenie cieplne Palność Odporność cieplna (w stosunku do tworzyw sztucznych) Właściwości mechaniczne (w stosunku do tworzyw sztucznych) Odporność na starzenie Podatność na korozję w środowiskach wodnych Podatność na działanie rozpuszczalników organicznych wysokie, kilkakrotnie wyŝsze niŝ metali i mat. kamiennych palne; nie podtrzymują palenia silikony, PVC zaleŝy od rodzaju tworzywa, w temp C wszystkie ulegają rozkładowi zaleŝą od rodzaju tworzywa, cięŝaru cząsteczkowego, stopnia krystaliczności; wyŝsze dla napełnionych włóknami szklanymi i węglowymi poliestrów ulegają starzeniu zaleŝnie od rodzaju tworzywa niskie niskie niski niepalne niepalne palne (wyŝsza) (wyŝsza) (wyŝsza) (wytrzymałość na rozciąganie, zginanie, ściskanie i twardość wyŝsze) (wytrzymałość na ściskanie, twardość - wyŝsze) (zaleŝne od rodzaju drewna i od kierunku przyłoŝenia siły) nie ulegają nie ulegają nie ulegają mała zaleŝy od metalu zaleŝy od materiału mała zaleŝy od rodzaju tworzywa, niektóre nierozpuszczalne Kierunki zastosowania tworzyw sztucznych: nierozpuszczalne nierozpuszczalne nierozpuszczalne 1. Rurociągi do przesyłania gazu (HDPE, PVC), rurociągi do wody pitnej lub wody grzewczej (HDPE, PVC, PP), rurociągi kanalizacyjne (PVC). 2. Folie do izolacji przeciwwilgociowych i przeciwwodnych (LDPE, PVC). 3. Materiały podłogowe rulonowe, płytki (PVC), dywanowe (PP).

10 10 4. Materiały do krycia dachów płyty PVC, płyty przezroczyste PVC lub PC, płyty faliste NP. zbrojone włóknem szklanym) 5. Materiały ścienne tapety zmywalne i samoprzylepne, panele, siding, systemy odwodnienia dachów, rurki drenarskie (PVC). 6. Stolarka okienna i drzwiowa (PVC). 7. Obudowy lamp jarzeniowych, świetliki, ścianki przeświecające (PMM, PC, PVC). 8. Armatura sanitarna, galanteria elektryczna gniazda wtykowe, wyłączniki (PS wysoko udarowy, tworzywa termoutwardzalne, FF). 9. Izolacja przewodów podtynkowych (PVC). 10. Izolacja cieplna (PS spieniony, pianki PVC, LDPE, PP, PU). 11. Podłogi bezspoinowe lub wylewane (PVC, NP). 12. Uszczelnienia (PU, S). 13. Lekkie konstrukcje typu płyty faliste (NP zbrojone włóknem szklanym). 14. Kleje konstrukcyjne i róŝne środki hydrofobizujące (epoksydy, PU, roztwory i emulsje polimerowe, wyroby rulonowe, roztwory i emulsje bitumiczne). Zgodnie z wymogami ochrony środowiska wymienione wyroby posiadają odpowiednie oznaczenie, jednoznacznie określające, z jakiego rodzaju tworzywa sztucznego zostały wykonane. Takie oznaczenie pozwala określić właściwości tworzywa (palne, samogasnące, temperatura uŝytkowania, rozpuszczalność w rozpuszczalnikach). Stosując tworzywa sztuczne naleŝy przestrzegać wszystkich, nawet niezrozumiałych dla uŝytkownika, zaleceń producenta wyrobu, które wynikają z właściwości tworzyw sztucznych pamiętając, Ŝe ich właściwości znacznie róŝnią się od właściwości materiałów tradycyjnych. IV. Wykonanie ćwiczenia Student otrzymuje 5 próbek tworzyw sztucznych. Próbki mogą być wydane w postaci granulek, proszku lub uformowanego wyrobu. W celu zidentyfikowania próbek tworzyw wykonuje się kolejno doświadczenia wymienione w punktach 1 6 i ich wyniki zapisuje się w tablicy zbiorczej nr Badanie organoleptyczne tworzywa sztucznego, określenie gęstości NaleŜy obejrzeć próbki tworzyw i określić: - jaka jest ich postać - czy jest to proszek, granulki, czy teŝ kawałek konkretnego wyrobu (podać jakiego), - czy tworzywa są spienione, - jaka jest ich barwa. Próbki pochodzące z wyrobów naleŝy rozdrobnić za pomocą płaskoszczypów, młotka lub noŝyczek do wielkości kilku mm.

11 11 Do zlewki z wodą naleŝy wrzucić granulkę lub kawałek tworzywa i sprawdzić, czy pływa na powierzchni wody czy tonie. JeŜeli tworzywo tonie, to znaczy, Ŝe posiada gęstość większą niŝ 1 g/cm 3, jeŝeli pływa - to jego gęstość jest mniejsza od 1. Porównać wyniki z tablicą Określenie termoplastycznego lub termoutwardzalnego charakteru tworzywa ŁyŜeczkę stalową naleŝy wypalić w płomieniu palnika do momentu, aŝ nie będzie zawierała Ŝadnych osadów. Jeden lub dwa kawałki tworzywa połoŝyć na schłodzonej łyŝeczce i powoli ogrzewać w płomieniu palnika obserwując, czy tworzywo ulega stopieniu lub czy staje się miękkie. JeŜeli tworzywo ulegnie stopieniu lub stanie się miękkie to znaczy, Ŝe jest termoplastem, w przeciwnym przypadku jest tworzywem utwardzalnym. Porównać wyniki z tablicą 2. W razie wystąpienia wątpliwości czy tworzywo stało się miękkie naleŝy posłuŝyć się cienkim końcem drugiej metalowej łyŝeczki. Tablica 2. Właściwości tworzyw sztucznych i polimerów uwzględniane przy identyfikacji. Oznaczenie: Cl - zawartość chloru w tworzywie Nazwa tworzywa Polietylen, LDPE, HDPE, polipropylen PP Polichlorek winylu miękki, PVC Polichlorek winylu twardy, PVC Polichlorek winylu miękki spieniony, PVC Gęstość, g/cm 3 Charakter tworzywa Palność < 1 termoplast palny >1 termoplast moŝe być palny i samogasnący Wygląd płomienia lekko świecący moŝe być kopcący Zapach produktów rozkładu parafinowy ostry >1 termoplast samogasnący ostry <1 termoplast moŝe być palny i samogasnący Polistyren, PS >1 termoplast palny Polistyren spieniony, PS <1 termoplast palny Poliamid, PA >1 termoplast palny pomarańczowy, kopcący pomarańczowy, kopcący niebieski z Ŝółtym brzegiem Ŝółty świecący z niebieskim rąbkiem Polimetakrylan metylu, PMM śywica fenolowo- formaldehydowa, FF śywica poliestrowa zbrojon, NP Poliuretan, PU spieniony >1 termoplast palny >1 >1 <1 tworzywo utwardzalne tworzywo utwardzalne tworzywo utwardzalne samogasnący, zachowuje kształt zwęglając się samogasnący, zwęgla się i widoczne włókno szklane pozostaje palny moŝe być kopcący - - świecący ostry kwiatowy kwiatowy palącego rogu, grzybów owocowy fenolu ostry, nieprzyjemny Odczyn produktów rozkładu obojętny kwaśny Cl kwaśny Cl kwaśny Cl obojętny obojętny zasadowy obojętny zasadowy zasadowy

12 12 3. Określenie palności tworzyw Dalej trzymać w płomieniu łyŝeczkę z tworzywem i sprawdzić, czy tworzywo ulega zapaleniu i jakim płomieniem się pali. Czy jest to płomień bezbarwny, czerwony, kopcący czy niekopcący, czy spalanie jest powolne, czy widoczne są pęcherzyki wydzielającego gazu. Następnie naleŝy powoli wyjąć łyŝeczkę z palącym tworzywem z płomienia i sprawdzić, czy pali się nadal (czy jest palne) czy teŝ czy uległo zgaszeniu (czy jest samogasnące). Porównać wyniki z tablicą Określenie zapachu produktów rozkładu termicznego Po zgaszeniu płomienia, (jeŝeli tworzywo podtrzymywało palenie naleŝy płomień zdmuchnąć) naleŝy powąchać zapach, jaki wydzielają produkty rozkładu termicznego. Czy jest to zapach parafinowy, ostry czy słodki, kwiatowy. Porównać wyniki z tablicą Określenie odczynu produktów rozkładu termicznego ZwilŜyć papierek uniwersalny wodą destylowaną i wprowadzić go do dymu wydzielającego się po zgaszeniu płomienia. Sprawdzić, czy papierek zabarwi się na czerwono (ph<7), czy barwa jego pozostaje niezmieniona (6<pH<8) lub czy zabarwia się na niebiesko lub zielono (ph>7). Porównać wyniki z tablicą Określenie zawartości chloru, próba Beilsteina Oczyścić mechanicznie za pomocą papieru ściernego drut miedziany w uchwycie termoizolacyjnym z korka (w przypadku braku uchwytu, ująć go w szczypce metalowe) i ogrzewać w płomieniu palnika. Na silnie rozgrzany drut połoŝyć granulkę tworzywa o kwaśnym odczynie produktów rozkładu powoli ogrzewać w płomieniu aŝ do spalenia i pełnego rozkładu. Pojawienie się zielonej poświaty wokół drutu świadczy o obecności chloru w tworzywie. Porównać wyniki z tablicą 2. V. Opis wyników ćwiczenia Wyniki wszystkich doświadczeń naleŝy zestawić dla kaŝdego tworzywa w tablicy 3. Wypełnić równieŝ dwa ostatnie wiersze tablicy. Tablica 3. Wyniki identyfikacji tworzyw sztucznych Wykonywana próba Wygląd (postać, barwa) Gęstość, g/cm 3 Próba stapiania Próba palności (kolor płomienia) Zapach produktów rozkładu Odczyn produktów rozkładu Zawartość chloru Nazwa tworzywa Wprowadzone dodatki Zastosowanie tworzywa w budownictwie Tworzywo 1 Tworzywo 2 Wyniki próby Tworzywo 3 Tworzywo 4 Tworzywo 5

13 13 VI. Literatura 1. L. Czarnecki, T. Broniewski, O. Henning: Chemia w budownictwie. Arkady, Warszawa A. Bukowski: Technologia tworzyw sztucznych. WSiP, Warszawa T. Paryjczyk, W.K. Jóźwiak, J. Rynkowski: Laboratorium chemiczne dla studentów budownictwa. Wyd. Politechniki Łódzkiej, Łodź 1990.