天大高化2014、11、27

1、化工專業(yè)實驗報告實驗名稱： 未知高聚物的鑒別 實驗人員： 實驗地點：天大化工技術(shù)實驗中心 427 室實驗時間： 2014.11.14 班級/學號： 2011 級 1 班3011208015 號指導教師： 孫希明 實驗成績： 天津大學化工技術(shù)實驗中心印制實驗六 未知高聚物的鑒別未知高聚物的簡易鑒別聚合物中含氮量的定量分析一、 目的要求（1） 了解簡易鑒別各類型高聚物的一般程序和方法（2） 掌握一些常見高聚物的溶解，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行分析，而且既快速又準確，但因為設(shè)備費用高，同時試

2、樣也不容易制備，所以一般單位采用簡易鑒別方法，諸如燃燒法、顯微鏡法、比重測定法、溶劑溶解法以及元素分析法、染色法等，當然，由于高分子化合物種類繁多，在某些方面性質(zhì)相似者并不罕見，因此具體實踐中往往必須采用數(shù)種方法測試，同時對所得結(jié)果進行綜合分析，并與已知試樣進行對照，才能獲得正確的答案。1. 高聚物塑料的簡易鑒別方法：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，必要時加熱至沸騰，如在溶劑的沸點加熱5分鐘后仍保持兩相，則認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、 實驗步驟圖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)象仔細記錄下來，按圖3所示流程圖確定各樣之結(jié)構(gòu)。2， 根據(jù)圖2，將聚合物樣品逐個作溶解試驗，仔細觀察溶解情況，并把觀察到的現(xiàn)象詳細記錄下來。具體操作如下：取少量樣品放在一個小試管中，添加4ml左右的所需溶劑，必要時刻把試管放在有熱水的燒杯中加熱（一般有機溶劑均需在通風櫥內(nèi)進行），并用攪拌棒不斷攪拌。如果在溶劑的沸點加熱5分鐘后仍保持兩相，則認為聚合物是不溶的。如果聚合物在溶劑中是溶解的，則另

5、取樣品，按表向左進行，直到確定各未知樣未知。五、實驗記錄：樣品號實驗現(xiàn)象聚合物種類判斷1號先熔后燃燒、不自燃、無煙、浮于StPP2號燃燒有黑煙、不熔、不自燃、不透明ABS3號黑煙、不熔、不自燃、透明PS4號燃燒、離火不息、透明POM5號熔融起泡、燃燒、pH>7PA6號不自燃、藍色火焰、沉于StPE7號起泡、離火自熄、藍色火焰PC8號不易燃、自熄、火焰綠色PVC六、 思考題1.聚合物的溶解有何特點？晶態(tài)聚合物和非晶態(tài)聚合物的溶解過程有何區(qū)別？特點為:（1）溶解過程緩慢，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”原則來判斷聚合物的溶解性能？評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溶質(zhì)分子產(chǎn)生的相互作用，當作用力大于溶質(zhì)分子的內(nèi)聚力時，便使溶質(zhì)分子彼此分開而溶于溶劑中。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，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，對于強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，用標準酸溶液吸收后以標準堿溶液回滴，從而計算樣品中含氮量。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，同時加入適當?shù)拇呋瘎?。常用的催化劑用硒粉、汞、硫酸銅和過氧化氫等：可以單獨使用一種或適當?shù)幕旌鲜褂脙煞N催化劑。用汞或汞鹽做催化劑時，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，除去過量的沉淀劑，以免蒸餾時產(chǎn)

8、生揮發(fā)性的硫化物，妨礙滴定終點的觀察?？梢杂门鹚崛芤捍鏄藴仕崛芤簛砦照舫龅陌保膳鹚徜@可直接用標準酸溶液滴定，這樣就無須使用標準堿溶液。定達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，當分析這些類型的樣品時，須要在分解以前用適當?shù)倪€原劑將這些官能團還原。本實驗原理簡明總結(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，瓶口配有裝有兩導管a1、a2橡皮塞，c是接受導管中冷凝的水及蒸餾完畢后自蒸餾瓶d中回吸過來的反應(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安全蒸餾泡，借以防止蒸餾時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（三份無水硫酸銅與一份硫酸鉀混合而成）、過氧化氫（不含氮的30%過氧化氫）、硒粉、40%氫氧化鈉溶液、飽和

10、硼酸溶液、0.025M標準鹽酸溶液、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色幾乎無色；若加熱半小時，反應(yīng)物仍呈深色，冷卻后加入3-4滴過氧化氫，再加熱，直至無色。冷卻后，加蒸餾水3ml，同樣條件下做空白試驗。（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，終點時由藍色變成灰色。（4） 空白實驗用完全相同的步驟與試劑用量進行空白試驗，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的滴定值，即為樣品所消耗鹽酸數(shù)值。五、 分析