第四章-高分子材料的鉴别和分析课件.ppt

第四章 高分子材料的鉴别和分析l主要内容l塑料的物理鉴别方法l塑料的元素检测分析l塑料综合鉴别的流程广东轻工职业技术学院第一节 高分子材料的外观和用途一、高分子材料的外观(一)透明性和颜色l塑料本色呈透明、半透明或不透明丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯类、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等塑料透明性一般与试样的厚度、结晶性、组成和所加添加剂等有关l塑料制品基本需要着色有机颜料对塑料的透明性影响不大，无机颜料明显影响塑料的透明性能l固态树脂通常有粉末和颗粒两种形态 广东轻工职业技术学院 (二) 塑料制品的外形 (1)薄膜：聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚丙烯膜、聚苯乙烯膜、尼龙膜等l(2)板材：PVC硬板、ABS板、酚醛层压纸板、酚醛玻璃布板等l(3)管材:聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙等l(4)泡沫:聚苯乙烯、聚氨酯泡沫、聚氯乙烯、聚乙烯、EVA等l聚苯乙烯等金属感，落地有清脆的金属声l(三)手感和机械性能工程塑料机械强度高，硬度高；通用塑料柔软，强度差；聚乙烯、聚丙烯等表面光滑；低密度聚乙烯、EVA等有蜡状感；聚甲基丙烯酸甲酯透明软聚氯乙烯、聚氨酯有类似橡胶的弹性广东轻工职业技术学院二 高分子材料的用途l各种薄膜、人造革，容器，泡沫等；l日用品、手提箱、玩具、钟表、照相机零件等；l各种建材，各种管材、线带；l机械零件，设备仪表盘及零件、防护罩l光学仪器，电器绝缘层，汽车配件，机械轴承、活塞环、衬垫、密封材料、阀、隔膜等；l医院和实验室器具，防腐蚀管道、储槽；广东轻工职业技术学院第二节 塑料的简单鉴别方法l塑料的简单鉴别方法使用简单的物理、化学方法鉴别塑料材料的种类。

l包括：溶解法、密度法、热融法、燃烧、显色等 广东轻工职业技术学院一、塑料的显色试验l什么显色试验？在微量或半微量范围内用点滴试验手段，通过观测试样反应的特征颜色来定性鉴别高聚物的方法l(一)Liebermann Storch-Morawski显色试验l方法步骤取几毫克试样于试管中，令其溶于2mL热乙酐中，待冷却后加3滴质量百分比为50的硫酸，立即观察颜色变化10 min后以及用水浴加热至约100(比沸点略低)后，再次观察记录颜色变化l该方法试剂的温度和浓度必须稳定，否则同一聚合物会出现不同的颜色表表4141广东轻工职业技术学院广东轻工职业技术学院l实验步骤在试管中小火加热5mg左右的试样令其裂解，冷却后加1滴浓盐酸，加10滴质量百分比为1的对二甲氨基苯甲醛的甲醇溶液放置片刻，再加0.5mL左右的浓盐酸，最后，用蒸馏水稀释，观察整个过程中颜色的变化l不同的高聚物材料与对二甲氨基苯甲醛的显色试验表表4242（二）对二甲氨基苯甲醛显色试验广东轻工职业技术学院广东轻工职业技术学院(三) 吡啶显色试验鉴别含氯高聚物 1与冷吡啶的显色反应l取少许无增塑剂的高聚物试样，加入约1mL吡啶，放置几分钟后加入23滴质量百分比约为5氢氧化钠的甲醇溶液，立即观察产生的颜色，l过5min和1h后分别观察并记录颜色变化。

广东轻工职业技术学院2与沸腾的吡啶的显色反应 取少许无增塑剂的高聚物试样，加入约1ml吡啶煮沸，将溶液分成两份l第一部分重新煮沸，加入2滴质量百分比为5氢氧化钠的甲醇溶液，分别记录立即观察和 5min后观察到的颜色变化；l第二部分在冷溶液中加入2滴同样的氢氧化钠的甲醇溶液，分别记录立即观察和5min后观察到的颜色变化广东轻工职业技术学院(四)一氯和二氯醋酸显色试验l取几毫克粉碎了的试样于试管中，加入约5mL二氯醋酸或熔化了的一氯醋酸，加热至沸腾约12min观察颜色变化l若煮沸2min后仍不显色，则为否定的负结果l不同物质显色反应的颜色变化如表45所示广东轻工职业技术学院(五)铬变酸显色实验l鉴别含甲醛高聚物l实验步骤取少量试样放入试管中，加入2mL浓硫酸及少量铬变酸，在6070下加热10min，静置1h后观察颜色，出现深紫色表明有甲醛同时做一空白试验对比广东轻工职业技术学院l鉴别含酚高聚物l在试管里加热少许试样不超过1min，用一小片浸有2，6一二氯(或溴)苯醌一4一氯亚胺的饱和乙醚溶液并风干的滤纸盖住管口l试样分解后，取下滤纸置于氨蒸气中或滴上12滴稀氨水，若出现蓝色的靛酚蓝斑点表明有酚(包括甲酚、二甲酚）(六)Gibbs靛酚显色试验广东轻工职业技术学院二 溶 解 法（一）基本原理塑料溶解性能与其聚合物基材的结构、溶剂的种类、溶解条件等因素有关.热固性塑料不能被溶剂溶解，只在适当的溶剂才可能产生溶胀。

热塑性塑料:在适当的条件下，可以被溶剂溶解溶剂的选择三原则极性相似原则溶剂化原则溶解度参数相近广东轻工职业技术学院(二) 试验操作方法取少量试样粉末放入试验溶剂中，在摇动下观察溶解状况如溶胀、粉末消失、溶剂粘度增加等l持续一段时间后，若无明显的现象产生，则改用加热或回流方式进行溶解试验l静置分层试验是否有残留物l向澄清的试验液中加入几滴该试样不良溶剂，观察是否有无沉淀产生广东轻工职业技术学院三. 密度法u密度是所有材料都具有的参数u同种材料在同一条件下，密度值是确定的u密度的测试原理u根据塑料的密度不同，鉴别塑料u影响塑料密度的因素u塑料不是纯聚合物，其中加入了各种助剂及填充料u“纯聚合物”的塑料，存在有气王泡、空穴、杂质等影响密度的成分u不同的合成工艺，成型方法，塑料密度有差异u当塑料中添加成分对其密度影响较大时，需把试样溶解提纯后测试u如沉淀、萃取等方法除去添加剂u不能用单一的密度来鉴别塑料品种u塑料的密度值都在0.92.0的狭窄范围内，每种塑料的密度都不是固定值广东轻工职业技术学院l脲醛树脂泡沫 0.010.02聚氨脂(线型)1.171.22l聚氨脂泡沫0.010.40PMMA 1.171.20l聚苯乙烯泡沫 0.020.30聚醋酸乙烯1.171.19l酚醛泡沫 0.030.35单体浇铸尼龙1.131.15l聚氯乙烯泡沫 0.030.30尼龙6 1.121.15l环氧树脂泡沫 0.0806浇铸环氧树脂1.12.4l聚乙烯泡沫 0.47 不饱和聚酯1.11.2l聚丙烯 0.890.91尼龙66 1.091.14l低密度聚乙烯 0.890.93尼龙10101.05l高密度聚乙烯 0.940.98EVA 0.930.96lABS 1.011.15聚苯乙烯 1.041.07l聚氨脂(交联)1.201.26PVC(软质)1.21.35l聚砜 1.24 PVC(硬质)1.381.41l硅塑料 1.251.90酚醛模塑料1.321.45l聚甲醛 1.425 三聚氰胺模塑料 1.351.5l聚碳酸酯 1.20 聚四氟乙烯2.12.3lPET 1.381.41聚苯醚 1.051.0常用塑料的密度值 广东轻工职业技术学院密度法鉴别塑料的方法l把需要鉴别的塑料样品分别放进不同的密度的液体中，观察其沉浮状况，便可以初步确定样品的密度范围，从而鉴别塑料。

不同密度值的溶液的配制（1）95%乙醇 0.79g/cm3；（2）蒸馏水 1.0 g/cm3；（3）饱和氯化镁溶液 1.34 g/cm3；（4）饱和氯化锌溶液 2.01 g/cm3；（5）饱和氯化钠溶液 1.19 g/cm3；（）饱和氯化钙溶液 1.27 g/cm3；（7）58.4%乙醇水溶液 0.91 g/cm3；（）55.4%乙醇水溶液 0.925g/cm3广东轻工职业技术学院三. 熔融法u以塑料的熔点或软化点鉴别塑料u热固性的塑料u受热外形尺寸稳定，达到分解温度以上时，则表面起泡、烧焦、始终没有流动性出现u热塑性塑料u加热时，材料则从硬软流动分解u结晶性塑料，常温下为乳白色至不透明的角质状（除非制品很厚或加工条件特殊）u在温度升高时，材料逐渐变软，在很窄的温度范围内（熔点时）变成清亮透明的熔体u非晶塑料，常温时为无色透明体u温度升高时，材料逐渐变成软而富有弹性的粘弹体，当达到某一温度时，则成为能流动的熔体广东轻工职业技术学院热塑性塑料的软化点或熔点l塑料材料温度， 塑料材料 温度，l聚苯乙烯 70115 聚乙烯d0.92 110lPMMA 120160 聚乙烯d0.94 120l聚甲醛165185 聚乙烯d0.96 130l聚氯乙烯 7590 聚丙烯 160170l聚碳酸酯 220230 PET 250260l聚醋酸乙烯 3585 单体浇铸尼龙216lEVA 6590 尼龙6 215225l聚四氟乙烯 325330 尼龙1010195210lPU(线型) 150185 尼龙66240l聚砜 174 聚苯醚 210lABS87104 聚酰亚胺360广东轻工职业技术学院四、塑料鉴别的分离提纯试验l高聚物中加有各种添加剂和加工助剂，在进行高聚物分析鉴别前往往要对其进行分离提纯。

(一)溶解一沉淀法（可溶性的高聚物材料）l选择一种适当的溶剂将高聚物完全溶解；l过滤或离心除去不溶解的无机填料、颜料等；l加入过量(510倍)的某沉淀剂使高聚物沉淀，一些可溶性添加成分留在溶液中l通过过滤或离心除去高聚物沉淀后，蒸发掉溶剂而回收添加成分l注意：所选的溶剂应当能溶解有机添加成分，而所选的沉淀剂须与该溶剂无限互溶广东轻工职业技术学院l回流萃取法适用于可溶性添加成分含量较少的聚合物，有时甚至不用加热回流，只需与溶剂混合后静置，或反复摇振即可l索氏抽提器连续萃取：适用于添加成分含量大，回流萃取不完全的聚合物所用溶剂的密度应小于试样，否则试样会流出器皿l注意：l选择的溶剂不能与试样中的有关组分发生反应，避免部分溶解高聚物或被高聚物强烈吸附l尽可能增大试样的比表面积，以增加与萃取剂的接触l为防止高聚物氧化，萃取时最好在氮气保护下进行二)萃取提纯法广东轻工职业技术学院五. 燃烧鉴别法 l在空气中，用火焰点燃塑料，观察其燃烧的状况，按燃烧特性鉴别塑料品种的方法称之为燃烧鉴别法l塑料在燃烧的高温下发生伴之有光、热产生的激烈氧化反应l塑料材料的组成不同，其燃烧特性不一样l例如：燃烧产生的光的强弱、颜色，产生的低分子物的气味、烟雾，燃烧时滴落物的状态，试样的开裂、残渣等均有不同。

广东轻工职业技术学院l不燃，含氟、硅元素的热塑性塑料或热固性塑料l难燃自熄，含氯、氮元素或加有阻燃剂如溴化物、磷化物的高分子材料l易燃，只含碳、氢、氧元素的塑料属于这一类l塑料发烟量也与其组成有关含氯、磷量越高的塑料材料，发烟量越大，脂肪族的高分子材料一般不发烟芳香族的发黑烟，且芳香侧基的有大量的黑烟生成只含碳、氢元素的材料火焰呈黄色，含氧元素带蓝色，含氯元素的材料带绿色塑料材料燃烧状况广东轻工职业技术学院操作方法l用镊子或烧热的铁钉支持小块试样，移近火焰边缘，判别试样是否易燃；l将试样放在火焰上燃烧，时而移开，判断试样是否离火自熄或继续燃烧l观察燃烧的现象以鉴别塑料燃烧行为燃烧行为广东轻工职业技术学院第三节 塑料中元素检测l将高分子试样进行分解后，使其中的元素转化为离子形式，然后对其进行测定的l钠熔法用于元素的定性分析；l氧瓶燃烧法既可用于元素的定性分析，也可用于元素的定量分析l在进行元素检测之前，应对试样进行预处理，分离和提纯后再进行元素检测广东轻工职业技术学院一、钠熔法l实验原理金属钠在熔化状态时与试样中的杂原子反应生成氰化钠、硫化钠、氯化钠、氟化钠、磷化钠等化合物，然后鉴别这些化合物而推测试样的类型。

l试液的制备：在裂解管中放入50100mg粉末试样及一粒豌豆大小的金属钠(或钾)在本生灯上加热至金属熔化，趁热把此裂解管放入盛有10mL蒸馏水的小烧杯内，让玻璃管炸裂，反应产物溶于水后，用移液管吸取烧杯中液体，作分析元素用广东轻工职业技术学院卤元素的测定l l用稀硝酸酸化并煮沸，以除去硫用稀硝酸酸化并煮沸，以除去硫化氢、氢氰酸化氢、氢氰酸l l加入浓度为加入浓度为20g20gL L的硝酸银溶的硝酸银溶液几滴l l若有白色沉淀，加过量氨水沉淀若有白色沉淀，加过量氨水沉淀溶解，则有氯元素溶解，则有氯元素l若出现浅黄色沉淀，难溶于过量氨水中，含有溴。