聚合物的定性鑒定

1、聚合物的定性鑒定海洋和生化工程學院 使用化學專業(yè)姓名：彭福氣 座號：47指導老師：林愛琴課程高分子材料試驗實訓（實驗） 項目聚合物的定性鑒定時間2015年10 月 15日下午第5節(jié)至第8節(jié)實訓（實驗） 地點S411一、實驗目的1. 了解聚合物燃燒實驗和氣味的特殊現(xiàn)象，借以初步辨認各種聚合物。2. 掌握鈉熔法進行簡易的元素定性分析鑒別聚合物的方法。3. 利用聚合物溶解的規(guī)律及溶劑選擇的原則，了解并掌握溶解度法對常見聚合物的 定性分析。二、基本原理聚合物的鑒別，特別對未知聚合物試樣的鑒別頗為復雜。聚合物往往需要純化， 即使經(jīng)純化的聚合物也往往不能用單一的方法進行鑒別。對于常見的聚合物通常使用紅外、

2、質(zhì)譜、X射線衍射、氣相色譜等儀器可以不同程度的進行定性和定量分析，但儀器比較昂貴，且儀器分析法也不是萬能的，而對少量的、組成復雜的聚合物樣品，這些儀器分析方法往往具有許多局限性，不用化學方法加以驗證常常會得出錯誤的結論?；诰酆衔锏奶匦院唵蔚赝ㄟ^外觀、在水中的浮沉、燃燒、溶解性和元素分析的方法進行實驗室的鑒別是方便 易行的。1. 根據(jù)試樣的表觀鑒別HDPE、PP、NY-66、NX6、NY1010 質(zhì)硬，表面光滑。 LDPE、PVF、NY-11 質(zhì)較軟， 表面光滑，有蠟狀感覺。硬 PVC、PMMA表面光滑，無蠟狀感覺。 PS質(zhì)硬，敲打會發(fā)出 清脆的“打鈴聲”。2. 根據(jù)試樣的透明程度鑒別（1）透

3、明的聚合物 聚丙烯酰胺酯類、聚甲基丙烯酸酯類、再生纖維素、纖維素酯 類和醚類、聚甲基戊烯類、PC、PS、PVC及其共聚物。（2 ）半透明的聚合物 尼龍類，PE、PP,縮醛樹脂類。透明性往往和樣品的厚薄、結晶性、共聚物某些成分的含量等有關。如EVA中VC的含量大于15%可以從半透明變?yōu)橥该?；半透明的聚合物在薄時變?yōu)橥该?；加入填料共?后，透明聚合物變?yōu)椴煌该?；結晶可使透明聚合物變?yōu)榘胪该鳌?. 根據(jù)聚合物燃燒實驗的火焰及氣味鑒別把聚合物通過加熱或直接燃燒，通過觀察火焰的顏色、氣體的氣味、燃燒過程產(chǎn)物的狀態(tài)等，可以獲得聚合物的某些信息。在受熱時，熱固性塑料變脆，發(fā)熱，但并不軟化，而然熱塑性塑料則發(fā)

4、軟，甚至熔 融，這是系統(tǒng)鑒別的分界線。含有N、F、Si的塑料都是不易著火的，或具有自熄性，相反含有S、NO,等塑料極易著火或燃燒。乙烯、丙烯、異丁烯等的塑料和烷類化合物的結構相似，燃燒特性相同， 有苯環(huán)或不飽和雙鍵的塑料燃燒時會冒黑煙。塑料在受熱時，會分解成単體或其他結構的小分子化合物，產(chǎn)生特殊的氣味，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯分解成單體；聚乙烯、聚丙烯分解成碳數(shù)不等的碳氯化合物；聚氯乙烯聚偏一氯乙烯則分解成大量的氯化氫氣體，這些現(xiàn)象都可以作為塑料分類及鑒 別的依據(jù)。燃燒實驗可以使用火柴、酒精燈，下表是一些常見聚合物的燃燒特性。常見聚合物的燃燒特性表聚合物名稱燃燒 難易離火后是 否熄滅火焰

5、狀態(tài)變化狀態(tài)氣味PE容易繼續(xù)燃燒上端黃色， 下端藍色無黑煙熔融滴落石蠟燃燒味PP有黑煙石油味PET黃色黑煙微微膨脹， 有時開裂苯乙烯味PMMA淺藍色頂端白色融化起泡強烈腐蝕花 果味PS橙黃色，黑煙呈炭飛揚:軟化起泡苯乙烯味PC緩慢燃燒緩慢熄滅黃色，黑煙呈炭飛揚熔融起泡強烈腐蝕花 果、蔬菜味尼龍藍色上端黃色熔融滴落，起泡羊毛指甲燒 焦味PVC難離火即熄黃色，下端綠色白煙軟化刺激性酸味4.根據(jù)聚合物的密度來鑒別聚合物的密度差別懸殊，有些密度比水小，浮于水面，有些的密度則為水的2倍，因此可以通過密度的測定來鑒別一些聚合物。5、鈉熔法(1)試液的制備在試管中放入約 50100mg分散均勻的高分子試樣和

6、一顆豌豆粒大小的鈉(或鉀)，小心的在酒精燈加熱至金屬熔化。小心的把此灼熱的試管放入盛101 5mL蒸餾水的燒杯中，試管將炸裂，反應物溶于水中，未反應的金屬鈉液會和水反應，用玻璃棒小心攪拌，直至無反應發(fā)生。最后，過濾此接近無色的液體或用移液管吸取液體，使玻璃碎片和炭化殘渣留下。該原始液體稱為試液，分成幾分供下面的試驗使用，反應原理如下：Na、加熱高分子 t NaCN、NaC1、NaF、NaO3、Na2S、NaCNS(2) 氮的測定加一小勺硫酸亞鐵于 1mL試液中，煮沸。如果有硫存在，則會形成硫化鐵沉淀。過 濾，使溶液冷卻，加幾滴 1.5%的氧化鐵溶液，用鹽酸酸化至氫氧化鐵恰好溶解。如果有 氮存在

7、，溶液會慢慢變成藍綠色，片刻會生成普魯士藍沉淀。如果試樣中氮含量很少，則產(chǎn)生微綠色溶液，靜置兒個小時后才會產(chǎn)生沉淀。如果樣品中無氟，溶液仍為黃色。但該試驗不能用來檢測硝基和氮雜環(huán)化合物。反應式如下：6NaCN+ FeSQ t Na4Fe(CN)6 + NazSOq3NaFe(CN)6 + 4FeCI3 t Fe4Fe( CN) 63 + 12NaCl(3) 氯的測定取1mL試液和稀硫酸一起煮沸以除去 H2S、HCN等，加入少量相酸銀溶液(2gAgNO3) 溶于100mL蒸餾水中)。若出現(xiàn)白色片狀沉淀(AgCl)，且加入過量氨水后溶解表明有氯； 若出現(xiàn)藍色沉淀，且難溶于過量氨水，表明有溴；若現(xiàn)黃

8、色沉淀，且不容于氨水，表明有 碘。(4) 硫的測定取mL。試液和約1%亞硝基鐵氰化鈉溶液反應，若出現(xiàn)深紫色表示有硫存在，這個反應 非常靈敏，反應式如下：Na2S+ Na2Fe(CN)5NO 宀 Na4Fe(CN)5NOS紫色其他驗證方法還有(1)滴一滴試液于銀器上，如果有褐色的Ag2S斑點形成，說明有硫。(2)用醋酸酸化試液后，用幾滴 成或試紙變黑表示有硫。2mol/L醋酸鉛溶液或醋酸鉛試紙試驗，黑色沉淀生三、實驗儀器電爐、水浴和油浴各一個，試管10支，燒杯、玻璃棒等。四、實驗步驟1、做已知樣品的燃燒試驗、溶解度試驗，訓練基本操作。2、取兩種給定的未知樣品，通過觀察外觀，初測其密度范圍，通過燃

9、燒觀察火焰顏 色及辨別其氣味，結合溶解性的試驗鑒定其是何種聚合物。五、實驗結論1.聚合物燃燒實驗的火焰及氣味鑒別現(xiàn)象：聚合物 名稱燃燒難易離火后是 否熄滅火焰狀態(tài)變化狀態(tài)氣味HDPE易繼續(xù)燃燒上黃下藍，無黑煙 :熔融滴落石蠟燃燒味PP易繼續(xù)燃燒上黃下藍，無黑煙膨脹，開裂石油味PET易繼續(xù)燃燒黃色火焰，有黑煙融化起泡苯乙烯味PMMA易繼續(xù)燃燒上淡藍下白，無煙軟化起泡臭味PS易繼續(xù)燃燒橙黃火焰，有濃煙融化起泡苯乙烯味LDPE易繼續(xù)燃燒上黃下藍，有白煙軟化起泡石蠟燃燒味尼龍緩慢燃燒緩慢燃燒上黃下藍熔融臭味PVC難離火即熄上黃卜藍綠，有白煙軟化刺激性酸味橡膠易繼續(xù)燃燒黃色火焰，有濃黑煙軟化刺激性焦味結

10、論：聚合物一般都容易燃燒，但也有一些聚合物由于結構特殊，或者含有阻燃劑等，使得其不易燃燒或燃燒緩慢且容易熄滅；而聚合物的組成對聚合物燃燒時的火焰顏色和氣味影響大，聚合物的煙是由于聚合物的高含碳量引起的，一般有濃黑煙是由于含有芳環(huán)，白煙可能是由于含有雙鍵，而刺激性氣味一般和N S、Cl等元素有關。因此，根據(jù)聚合物的燃燒的火焰和氣味，我們可以推測出聚合物含有的一些官能團、 雜元素等等。2.聚合物密度的鑒別 現(xiàn)象：聚合物名稱密度(g/cm 3)C2H5OH(O.9O)H2 O(1.00)NaCl(1.19)MgCl2(1.34)HDPE><<<PP<<<&l

11、t;PET>>>>PMMA>>><PS<<<<LDPE<<<<尼龍<<<<PVC<<<<橡膠<<<<結論：聚合物的密度雖然不一， 但在利用密度鑒別聚合物時，僅能確定范圍，排除一些聚合物，無法準確鑒定。因為有些聚合物密度雖然比水大，但由于其形狀、大小、以及 表面材質(zhì)等，也可能使其浮于水面。3.聚合物含有元素的鑒別聚合物名稱HDPEPPPETPMMAPSLDPE尼龍PVC橡膠所含兀素無無無無無無NNBr聚合物除了其結構本身含有雜元素外，其添加劑如阻燃劑、增塑劑等也可能含有雜元素。很多聚合物都含有相同的幾種元素，因此元素分析只其一部分的樣品分類作用，或在配合其他檢測方法提供一些結構上的信息。六、思考題1、 溶劑和聚合物之間溶度參數(shù)相近就足以保證兩者相溶嗎？在什么情況下，可使用 溶解度參數(shù)相近的原則來判別聚合物的溶解性能？如果聚合物和溶劑的溶度參數(shù)相近，則聚合物和溶劑分子的作用力較大。但是溶度參數(shù)僅適用于非極性溶質(zhì)和溶劑的相互混合，嚴格的說它只適用于非極性或弱極性的無定 形高聚物。因此，雖然溶度參數(shù)對許多簡單的化