天大高化2014、11、27

1、化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)： 未知高聚物的鑒別 實(shí)驗(yàn)人員： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：天大化工技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心 427 室實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2014.11.14 班級(jí)/學(xué)號(hào)： 2011 級(jí) 1 班3011208015 號(hào)指導(dǎo)教師： 孫希明 實(shí)驗(yàn)成績(jī)： 天津大學(xué)化工技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心印制實(shí)驗(yàn)六 未知高聚物的鑒別未知高聚物的簡(jiǎn)易鑒別聚合物中含氮量的定量分析一、 目的要求（1） 了解簡(jiǎn)易鑒別各類(lèi)型高聚物的一般程序和方法（2） 掌握一些常見(jiàn)高聚物的溶解，燃燒等特性。二、 原理高聚物制品如橡膠、塑料與合成纖維等，可應(yīng)用于紅外光譜、裂解氣相色譜、質(zhì)譜、核磁共振以及X射線光譜等儀器分析方法進(jìn)行分析，而且既快速又準(zhǔn)確，但因?yàn)樵O(shè)備費(fèi)用高，同時(shí)試

2、樣也不容易制備，所以一般單位采用簡(jiǎn)易鑒別方法，諸如燃燒法、顯微鏡法、比重測(cè)定法、溶劑溶解法以及元素分析法、染色法等，當(dāng)然，由于高分子化合物種類(lèi)繁多，在某些方面性質(zhì)相似者并不罕見(jiàn)，因此具體實(shí)踐中往往必須采用數(shù)種方法測(cè)試，同時(shí)對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行綜合分析，并與已知試樣進(jìn)行對(duì)照，才能獲得正確的答案。1. 高聚物塑料的簡(jiǎn)易鑒別方法：燃燒法和溶解法（1） 飽和烴：先熔化后燃燒，易燃不自熄，火焰底藍(lán)頂黃，石蠟味，中性，可判斷為PP或者PE。（2） 含不飽和烴的聚合物，易燃不自熄，橙黃色火焰，伴有大量的黑煙，中性，有PS味，如天然橡膠、順丁橡膠、PS、ABS等。（3） 含鹵素的聚合物：不易燃，自熄，呈強(qiáng)酸性，如含

3、有氯離子，則火焰為綠色，如PVC，聚四氟乙烯、氯化聚乙烯。（4） 尼龍：易燃，離火不熄滅，熔融起泡，毛發(fā)臭味，燃燒氣體呈堿性。（5） 聚甲醛：先熔化后燃燒，藍(lán)色火焰，有甲醛氣味，離火不熄滅，中性。（6） 聚碳酸酯：易燃，熔融起泡，花果臭味，黃色火焰，離火熄滅。2. 利用聚合物于溶劑中的溶解情況來(lái)鑒別未知聚合物取少量樣品（1-2粒）于試管中，加2ml溶劑，必要時(shí)加熱至沸騰，如在溶劑的沸點(diǎn)加熱5分鐘后仍保持兩相，則認(rèn)為聚合物是不溶解的。三、 主要試劑和儀器未知聚合物：聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、ABS、聚苯乙烯（PS）、尼龍、聚甲醛（POM）、聚碳酸酯（PC）、聚氯乙烯（PVC）溶劑：甲苯、乙

4、酸乙酯、四氯化碳、環(huán)乙酮、甲酚、苯乙烯四、 實(shí)驗(yàn)步驟圖1. 由燃燒性能鑒別聚合物流程表圖2.由溶解性能鑒別聚合物流程圖1， 取少量1-8號(hào)未知樣品，置于干凈的銅絲上，置于酒精燈火焰中，觀察其燃燒特性，并把現(xiàn)象仔細(xì)記錄下來(lái)，按圖3所示流程圖確定各樣之結(jié)構(gòu)。2， 根據(jù)圖2，將聚合物樣品逐個(gè)作溶解試驗(yàn)，仔細(xì)觀察溶解情況，并把觀察到的現(xiàn)象詳細(xì)記錄下來(lái)。具體操作如下：取少量樣品放在一個(gè)小試管中，添加4ml左右的所需溶劑，必要時(shí)刻把試管放在有熱水的燒杯中加熱（一般有機(jī)溶劑均需在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行），并用攪拌棒不斷攪拌。如果在溶劑的沸點(diǎn)加熱5分鐘后仍保持兩相，則認(rèn)為聚合物是不溶的。如果聚合物在溶劑中是溶解的，則另

5、取樣品，按表向左進(jìn)行，直到確定各未知樣未知。五、實(shí)驗(yàn)記錄：樣品號(hào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象聚合物種類(lèi)判斷1號(hào)先熔后燃燒、不自燃、無(wú)煙、浮于StPP2號(hào)燃燒有黑煙、不熔、不自燃、不透明ABS3號(hào)黑煙、不熔、不自燃、透明PS4號(hào)燃燒、離火不息、透明POM5號(hào)熔融起泡、燃燒、pH>7PA6號(hào)不自燃、藍(lán)色火焰、沉于StPE7號(hào)起泡、離火自熄、藍(lán)色火焰PC8號(hào)不易燃、自熄、火焰綠色PVC六、 思考題1.聚合物的溶解有何特點(diǎn)？晶態(tài)聚合物和非晶態(tài)聚合物的溶解過(guò)程有何區(qū)別？特點(diǎn)為:（1）溶解過(guò)程緩慢，首先溶脹，然后溶解；（2）可溶性結(jié)晶聚合物只有破壞結(jié)晶之后才能溶解；（3）高分子的溶解能力隨分子量的增大及結(jié)晶度的提高而下

6、降。晶態(tài)聚合物如果不破壞結(jié)晶則只溶脹不溶解，非晶態(tài)聚合物先溶脹，后溶解。3. 在什么情況下，可應(yīng)用“溶解度參數(shù)相近”原則來(lái)判斷聚合物的溶解性能？評(píng)判聚合物的溶解性能有三條原則: 1. 極性相似原則。即極性相近的物質(zhì)可以互溶。2. 溶劑化原則。溶劑化是指溶劑分子對(duì)溶質(zhì)分子產(chǎn)生的相互作用，當(dāng)作用力大于溶質(zhì)分子的內(nèi)聚力時(shí)，便使溶質(zhì)分子彼此分開(kāi)而溶于溶劑中。3. 溶解度參數(shù)原則。即如果溶劑的溶解度參數(shù)和聚合物的溶解度參數(shù)相近或相等時(shí)，就能使這一聚合物溶解。但是原則3即溶度參數(shù)原則只適用于非極性或弱極性的聚合物，對(duì)于強(qiáng)極性的聚合物不適用。由此可知只有極性較弱的情況下才可以用溶度參數(shù)相近的原則來(lái)判斷聚合物

7、溶解性能。附：聚合物中氮含量的定量分析一、 原理這個(gè)方法是將含氮聚合物用濃硫酸煮解分解，使樣品中所含氮元素轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徜@。反應(yīng)液在整流器中用NaOH堿化后，析出的NH3借水蒸氣蒸餾出來(lái)，用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液吸收后以標(biāo)準(zhǔn)堿溶液回滴，從而計(jì)算樣品中含氮量。為促使樣品迅速分解，在硫酸中加入硫酸鉀以提高硫酸的沸點(diǎn)，同時(shí)加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎?。常用的催化劑用硒粉、汞、硫酸銅和過(guò)氧化氫等：可以單獨(dú)使用一種或適當(dāng)?shù)幕旌鲜褂脙煞N催化劑。用汞或汞鹽做催化劑時(shí)，在蒸煮完畢后，由于產(chǎn)生不揮發(fā)的硫酸氨汞Hg（NH3）2SO4，因而需要加入硫酸鈉或硫代硫酸鈉溶液使它分解和將它沉淀，然后再加飽和硫酸銅溶液，除去過(guò)量的沉淀劑，以免蒸餾時(shí)產(chǎn)

8、生揮發(fā)性的硫化物，妨礙滴定終點(diǎn)的觀察?？梢杂门鹚崛芤捍鏄?biāo)準(zhǔn)酸溶液來(lái)吸收蒸出的氨，生成硼酸銨可直接用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定，這樣就無(wú)須使用標(biāo)準(zhǔn)堿溶液。定達(dá)爾法的局限性在于它不能使硝基物、亞硝基物、偶氮物、肼或腙等含氮化合物中的氮元素完全變成硫酸銨。因此，當(dāng)分析這些類(lèi)型的樣品時(shí)，須要在分解以前用適當(dāng)?shù)倪€原劑將這些官能團(tuán)還原。本實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)明總結(jié)：K2SO4+CuSO4+硒粉煮解 含氮化合物+濃硫酸 硫酸銨 煮解蒸餾(NH4)2SO4+2NaOHNa2SO4+2NH3+2H2O3NH3+H3BO3(NH4)3BO3(NH4)3BO3+3HCl3NH4Cl+H3BO3 滴定 二、 儀器裝置（1） 煮解瓶 由耐

9、酸硬質(zhì)玻璃制成，長(zhǎng)16cm，口徑15mm，底部圓球形部分的內(nèi)徑30mm。（2） 水蒸氣蒸餾裝置 水蒸氣蒸餾裝置如圖所示b是1L圓底燒瓶，用作水蒸氣發(fā)生器，瓶口配有裝有兩導(dǎo)管a1、a2橡皮塞，c是接受導(dǎo)管中冷凝的水及蒸餾完畢后自蒸餾瓶d中回吸過(guò)來(lái)的反應(yīng)液用的漏斗。蒸餾瓶d有夾層真空保溫套，瓶口有一帶旋塞的漏斗，用以加入物料。漏斗底端與蒸氣倒入管相通，后者伸入蒸餾瓶底部。蒸餾瓶瓶口還熔接有一個(gè)安全蒸餾泡，借以防止蒸餾時(shí)d瓶中的堿液沖入冷凝器e中。F是吸收瓶。三、 試劑濃硫酸、硫酸鉀硫酸銅混合物（三份無(wú)水硫酸銅與一份硫酸鉀混合而成）、過(guò)氧化氫（不含氮的30%過(guò)氧化氫）、硒粉、40%氫氧化鈉溶液、飽和

10、硼酸溶液、0.025M標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液、混合指示劑10ml（0.1%溴甲酚綠加4ml0.1%甲基紅，二者都是溶于95%乙醇中的溶液）四、 操作步驟（1） 煮解 取8-10mg固體樣品，加入19mg復(fù)合催化劑（K2SO4+CuSO4+硒粉）、2ml濃硫酸，加熱，反應(yīng)物由焦黑草綠色淡藍(lán)色幾乎無(wú)色；若加熱半小時(shí)，反應(yīng)物仍呈深色，冷卻后加入3-4滴過(guò)氧化氫，再加熱，直至無(wú)色。冷卻后，加蒸餾水3ml，同樣條件下做空白試驗(yàn)。（2） 蒸餾a） 洗滌裝置：于蒸餾瓶中加入2/3容積蒸餾、沸石、2滴濃硫酸，加熱沸騰5-10分鐘。b） 蒸餾、吸收：儀器洗凈后，冷凝管通冷水，錐形瓶中加10ml飽和硼酸溶液、3滴指示劑，放在冷凝管下面，冷凝管尾端浸入液面一下，將煮解液全部、10ml40%NaOH溶液先后加入系統(tǒng)，關(guān)閉漏斗，收集30ml流出液后，脫離再收集10ml，并用少量蒸餾水沖洗尾端外壁。（3） 滴定用0.025M鹽酸滴定以上收集的蒸餾液，終點(diǎn)時(shí)由藍(lán)色變成灰色。（4） 空白實(shí)驗(yàn)用完全相同的步驟與試劑用量進(jìn)行空白試驗(yàn)，從每一次含有樣品的試液的滴定值減去試劑所做空白試驗(yàn)的滴定值，即為樣品所消耗鹽酸數(shù)值。五、 分析