مخصصة لأمي العزيزة ، أفضل خبير بدوام جزئي في الفرز منفصلة من البلاستيك ...
إذا ، يا عزيزي القارئ ، لم يكن لديك في حياتك مطلقًا سؤال "ماذا بحق الجحيم مثل هذا البلاستيك؟" ، ثم لا يمكنك قراءة المقال :) إلى انتباه الجميع هو المقال التالي في سلسلة "إشارة مرجعية!". اليوم لدينا موضوع - "تعريف البلاستيك في المنزل" وأواصل ويكيبيديا هبر بالمعلومات المفيدة التي تركتها بعد الانتهاء من المشاريع العلمية والتقنية. اليوم ، يمكن لعلماء البيئة ، والتقنيين الحيويين ، وسادة إنتاج البوليمرات ، ومهندسي معالجة البلاستيك ، وكل من اضطر إلى فرز المواد البلاستيكية والبلاستيك الغراء والبلاستيك اللحام - عشاق السيارات والأشخاص المصنوعون في المنزل وغيرهم من المهتمين الذهاب إلى القات بأمان. تقليديا - الحد الأدنى من المرح ، أقصى قدر من المعلومات ، ودليل كامل باللغة الروسية على البلاستيك ببساطة لا يمكن العثور عليه ، " أنا أضمن ذلك " :)
وأخيراً ، جاءت الأيدي لتتذكر رواية الأطفال السوفياتية لعام 1966 ، والتي توجد فيها توصيات عملية للطفل "يحب الكيمياء" أكثر من كتب الكيمياء البيلاروسية الحديثة مجتمعة.
صديقي الكيميائي القديم Seryozha جاء لي هنا وبدأنا نتحدث عن بلدي habrastats. لقد تحولوا بسلاسة من مذيبات البلاستيك إلى مواد لاصقة لجميع المواد البلاستيكية نفسها وفجأة لم أتمكن من معرفة ما يجب الإجابة عليه " لكنني لم أعرف نوع البلاستيك الموجود في آلة كاتبة ابني لإلصاقه وفقًا لمقالاتك ". بأعجوبة ، ولكن منذ حوالي أسبوع ، اهتم Seryozhaansector بنفس السؤال "مع آلة كاتبة". الاتجاه ولكن ، وقررت تصحيح الوضع ، ومساعدة جميع الآباء مع اسم سيرجي الذين واجهوا مهمة صعبة لإصلاح سيارة بلاستيكية تسيطر عليها الاذاعة الصينية تبرعت لأطفالهم وتبسيط المعلومات المتاحة عن "الهندسة العكسية" للبلاستيك. يعني مقدما المسلحة. للعثور على أفضل الغراء ، عليك أن تعرف ما الذي سنقوم بصقه :) بالمناسبة ، أوصي أيضًا بقراءة التأليف الخاص بي لقارئ genseq ، وفجأة سيساعد هذا في التعرف على البلاستيك الخاص بمتسلسل nanopore ؛)
في الحقيقة ، تعرفت أولاً على مفهوم تحليل المواد البلاستيكية كطفل عندما قرأت كتاب فلاديمير كيسيلوف بعنوان " فتاة وخلية دواجن " (إن وجد ، دار نشر أدب الأطفال ، موسكو ، 1966 (!)). رواية نظيفة ومشرقة للغاية ، والأهم من ذلك ، مع اتباع نهج مختبر قوية للطفل. الأهم من ذلك كله أنني أتذكر هذه الحلقة مع تقطير الزجاج العضوي ، والتي سأذكرها أيضًا في نص المقال ...
حول تحلل PMMA في كتاب للأطفال<...> بعد المدرسة ، لم أدرس مع Kolya ، لكنني ذهبت إلى Vita ، حيث كان رجالنا اليوم يستعدون من جهاز حبر - هناك أجهزة الحبر المصنوعة من البلاستيك الشفاف - polymethyl methacrylate - وهي مادة كيميائية ذات قيمة كبيرة لتجاربنا. للقيام بذلك ، كان من الضروري بناء تثبيت خاص مع ثلاجة ومكثف للمنتج النهائي. في الثلاجة ، اقترحت استخدام الثلج الجاف ، الذي يبقى دائمًا مع صانع الآيس كريم في متجر البقالة لدينا ، وقال Vitya إن هذا كان اقتراحًا مفيدًا للترشيد <...> في غضون ذلك ، قمنا بإعداد جهاز لتقطير شظايا جهاز حبر إلى polymethyl methacrylate. للقيام بذلك ، قمنا بدمج قارورة مصنوعة من الزجاج المقاوم للحرارة مع ثلاجة ، والتي تم إعدادها من صندوق من أسفل الأحذية. نضع الثلج الجاف في هذا المربع. وصلنا الثلاجة مع أنبوب زجاجي إلى مكثف - زجاجة حليب واسعة العنق.
إن تحليل و "الهندسة العكسية" للبوليمرات هو عمل معقد وغير ممتن ويصعب تنفيذه في الحياة اليومية. اعتمادًا على نوع البلاستيك والإضافات الوظيفية الموجودة فيه ، قد تحتاج إلى مطياف IR Fourier على الأقل (كما لاحظ قارئ CactusKnight في مقالتي عن المذيبات البلاستيكية ، " على الأقل أبسط طيف IR Fourier ، حيث يمكنك الحصول على أطياف البلاستيك في 30 ثانية " ) ، ويفضل الرنين المغناطيسي النووي ، قياس الطيف الكتلي ، تحليل طور الأشعة السينية أو شيء أسوأ. بطبيعة الحال ، بالنظر إلى تكلفة هذه المعدات (وتوافر أفراد مدربين تدريباً خاصاً) ، يصبح من الواضح أن المتعة ليست رخيصة. ولكن الحقيقة هي أنه في كثير من الأحيان ، ولأغراض عملية كثيرة ، غالباً ما يكون كافياً لتحديد أي فئة من المواد البلاستيكية التي تنتمي إليها عينة غير معروفة ، دون تحليل للملدنات ، والمواد المالئة ، إلخ. (على الرغم من أن الخصائص المهمة للبلاستيك غالباً ما تعتمد عليها). لهذا الغرض ، يمكن للمرء أن يستخدم طرقًا بسيطة لا تتطلب معرفة كيميائية خاصة. الحديث عن القيود ، بالإضافة إلى الإضافات التي سبق ذكرها ، يمكننا أن نذكر تحليل البوليمرات المركبة وخلطات البوليمرات المعقدة. مثل هذه الأشياء يصعب تحديدها دون إشراك طرق فعالة في التحليل.
مقدمة عن البلاستيك
المواد البلاستيكية هي مواد عضوية عالية الوزن الجزيئي (البوليمر) يتم تصنيعها عادةً من مركبات ذات وزن جزيئي منخفض (المونومرات). يمكن الحصول عليها من خلال التعديل الكيميائي للمواد الطبيعية عالية الوزن الجزيئي (السليلوز ، إلخ) ، ومن المواد الخام المعدنية الطبيعية (النفط ، الغاز الطبيعي ، الفحم). يمكن تصنيف أهم العمليات الصناعية لإنتاج البلاستيك من المونومرات بواسطة آلية تفاعل البوليمر ، على سبيل المثال البلمرة أو التكثيف. ولكن نظرًا لأنه يمكن الحصول على مواد بلاستيكية متطابقة كيميائيًا بطرق مختلفة ومن أنواع مختلفة من المواد الخام ، فإن هذا التصنيف لن يساعد في تحليل عينات مجهولة. لكن من ناحية أخرى ، بالإضافة إلى الدراسات الكيميائية ، يوفر مظهر البلاستيك ، وكذلك سلوكه عند تسخينه ، معلومات مفيدة لتحديد هويته بدقة.
بالنسبة للخصائص المفيدة للبوليمرات المألوفة لدينا ، فإن التفاعلات الفيزيائية بين الجزيئات الفردية التي تشكل "الإطار" البلاستيكي هي المسؤولة في معظم الأحيان. هذه التفاعلات هي المسؤولة عن تماسك الجزيئات ، وبالتالي عن القوة والصلابة والمرونة. يتم تسخين البلاستيك بسهولة ، الذي يتكون من جزيئات خطية الشكل (عدة مئات من النانومترات وعشرات أعشار النانومتر في القطر) ، والتي ترتبط جزيئاتها الكلية بشكل فضفاض (متشابكة) مع بعضها البعض ، بالتسخين. عندما يتم تسخين مادة البوليمر فوق درجة حرارة معينة ، تبدأ الجزيئات الجزيئية التي تكون أكثر أو أقل توجهاً بالنسبة لبعضها البعض في درجات حرارة منخفضة في الانزلاق إلى بعضها البعض ، وتشكيل ذوبان شديد اللزوجة. يمكن تمييز المواد البلاستيكية المتبلورة جزئيًا (غير المرتبة جزئيًا وغير المتبلور) حسب درجة ترتيب الجزيء في الحالة الصلبة ، وتؤثر درجة الطلب بشكل كبير على سلوك البلاستيك عند التسخين وقابليته للذوبان ، وتظهر الصورة أدناه تمثيلًا تخطيطيًا لهيكل اللدائن. نوع الهياكل الجزيئية:
اللدائن الحرارية والحرارية
لتسهيل الأمر ، نقسم جميع المواد البلاستيكية بشروط إلى مجموعات. البوليمرات التي يتم تليينها عند تسخينها ولديها سيولة في هذه الحالة ستسمى البلاستيك الحراري . عند التبريد ، تصبح هذه المواد البلاستيكية صلبة مرة أخرى. يمكن تكرار هذه العملية عدة مرات. صحيح ، هناك استثناءات عندما تكون درجة الحرارة التي يبدأ فيها البلاستيك في التحلل أقل من درجة حرارة التليين. البلاستيك ببساطة ليس لديه وقت للسباحة ، لأنه ينقسم إلى مكونات كيميائية. بالمناسبة ، يمكن للذوبان في السوائل العضوية (المفصلة في مقالتي الأخيرة ) ، جنبا إلى جنب مع التعرض لدرجة الحرارة ، أن تكون بمثابة مؤشر الخطي / المتفرعة من جزيئات البوليمر. لأن المذيبات الغازية بين سلاسل البوليمرات ، فإنها تقلل من قوى التفاعل بين الجزيئات الكبيرة وتسمح لها بالتحرك بالنسبة لبعضها البعض. ! المهم لذلك ، بالمناسبة ، يمكن للمعلومات والحماية من المذيبات للمواد البلاستيكية أن تكون بمثابة مؤشر لتحديد نوع البلاستيك بنفس طريقة استخدام جميع الطرق الموضحة في المقالة أدناه.
على عكس مواد اللدائن الحرارية ، تتمتع فئة مختلفة من البوليمرات ، أو ما يسمى مواد اللدائن الحرارية ، أو ثيرموسيتس ، بثبات حراري عالٍ. هذه المواد عبارة عن شبكات ثلاثية الأبعاد من جزيئات كبيرة مترابطة بإحكام لم تعد قادرة على الذوبان أو الذوبان. لا يمكن تدمير الروابط المتشابكة إلا من خلال درجات حرارة عالية جدًا أو مواد كيميائية شديدة.
وأخيراً ، في فرع منفصل ، نميز المطاط الصناعي المرن الذي يشبه المطاط ، والذي يتكون من جزيئات ضعيفة الارتباط بشكل ضعيف نسبياً. هذه المواد تكتسب بنية صلبة أثناء الفلكنة. بسبب التركيبة المتشابكة ، لا تذوب المرنة عند تسخينها إلى درجة حرارة أقل قليلاً من درجة حرارة تحللها. على عكس اللدائن المتشابكة كيميائياً ، مثل المطاط الكيميائي ، يحدث التشابك في ما يسمى إلاستومرات اللدائن الحرارية (المطاط للطابعات ثلاثية الأبعاد) من خلال التفاعلات الفيزيائية بين الجزيئات الكبيرة. عند تسخينها ، تقل قوى التفاعل الفيزيائي بين جزيئات السلسلة ، بحيث تصبح هذه البوليمرات لدائن حرارية عادية. عندما تبرد ، وعندما يصبح التفاعل الجسدي بين الجزيئات أقوى ، تتصرف المادة مرة أخرى مثل المطاط الصناعي. يسرد الجدول أدناه أهم خصائص المجموعات المذكورة من المواد البوليمرية. ومع ذلك ، يجب أن نتذكر أن الأصباغ والملدنات والمواد المالئة المختلفة (مثل السخام أو الألياف الزجاجية) تؤدي إلى انحرافات كبيرة عن هذه الخصائص. لذلك ، ليس من الممكن دائمًا تحديد المواد البوليمرية فقط على أساس هذه المعايير. يتم إعطاء الكثافة كمبدأ توجيهي وتقريبية تقريبية مع التركيز على المواد المتجانسة الصلبة (لأن البلاستيك الرغوي يختلف اختلافًا لافتًا في الكثافة عن البلاستيك المتآلف).
في البنك أصبع "الخصائص المادية". مؤشر تقريبي لصلابة البلاستيك هو سلوكها عند خدشها بظفر: البلاستيك الصلب يخدش الظفر. المواد البلاستيكية على شكل قرن لها نفس صلابة البلاستيك تقريباً ؛ يتم خدش / ضغط البلاستيك المرن أو المرن بظفر.
إذا لم تؤد تجربة التفكير باستخدام الجدول إلى نتائج ، فقد حان الوقت لمزيد من القراءة والانتقال إلى إجراءات أكثر جذرية.
من أين تبدأ؟
تحتاج أن تبدأ مع الفحص البصري. يستخدم المصانع دائمًا الختم للإشارة إلى نوعهم على المنتجات البلاستيكية. ربما اجتمع الجميع في مكان ما (غالبًا في الجزء السفلي من العبوة البلاستيكية) هذه الرموز:
هذه هي ما يسمى رموز إعادة التدوير - علامات خاصة تُستخدم للإشارة إلى المادة التي صنع منها العنصر ، ولتسهيل إجراء الفرز قبل إرساله لإعادة التدوير لإعادة التدوير. في الوقت الحالي ، لا يوجد الكثير من الرموز المميزة لنوع معين من البلاستيك. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الخلائط المختلفة المواد غير المتجانسة (مثل البلاستيك + ورق فويل + ورقة) يتم استخدامها بشكل متزايد. المثلث الذي تشير إليه الأرقام يشير إلى إمكانية إعادة المعالجة. حسنا ، الأرقام نفسها هي نوع من البلاستيك. يمكن ختم الأرقام بدون مثلث ، ولكن لا يزال من الممكن التعرف على البلاستيك بها. للقيام بذلك ، نستخدم البيانات من الجدول أسفل المفسد ، مع قائمة مختصرات معتمدة من IUPAC للمواد البلاستيكية.
الرموز الرقمية للبلاستيك من قبل IUPAC إذا لم يتم العثور على علامات تحديد الهوية ، فإننا ننتقل إلى الاختبارات البدنية. أولا ، أبسط
تحديد البلاستيك بالكثافة
من الناحية الفنية ، يستخدم مفهوم الكثافة البلاستيكية نادراً جداً كخاصية وصفية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن العديد من المواد البلاستيكية تحتوي على جميع أنواع الفراغات والمسامات والعيوب (التي تعتمد بشكل مباشر على ثقافة الإنتاج). يمكن تحديد الكثافة الحقيقية ، من حيث المبدأ ، من الكتلة والحجم من خلال "طريقة أرخميدس" ، أي تشريد كمية متساوية من السائل. هذه الطريقة مناسبة تمامًا للعينات الحبيبية أو المسحوق. بالنسبة للعديد من المواد ، من المريح استخدام ما يسمى نهج التعويم ، عندما تطفو العينة في سائل بنفس الكثافة به.
تقاس كثافة المائع المستخدم باستخدام مقياس السوائل (مقاييس الكحول في كل مكان هي اختلافات في مقياس السوائل باستخدام مقياس في حجم الكحول في المئة).
مقياس ثقل السائل بالكهرباء / التجمد كسوائل نموذجية ، يمكنك استخدام المحاليل المائية
كلوريد الزنك أو كلوريد المغنيسيوم. إذا كانت الكثافة أقل من 1 جم / سم 3 - يكون مزيج الميثانول / الإيثانول مع الماء مناسبًا. محدودية طريقة التعويم: يجب ألا تذوب / تنتفخ العينة في السائل ؛ يجب أن تكون العينة مبللة تمامًا ؛ يجب أن تكون العينة خالية تماما من فقاعات الهواء.
من المهم الإشارة إلى أن السخام والألياف الزجاجية والمواد المالئة الأخرى يمكن أن تؤثر بشكل كبير على مؤشر الكثافة. على سبيل المثال ، قد تختلف الكثافة اعتمادًا على محتوى الحشو من 0.98 جم / سم 3 (وزن مادة البولي بروبيلين. 10 ٪ التلك) إلى 1.71 جم / سم 3 (مادة البولي بروبيلين تيريفثاليت التي تحتوي على وزن. 50 ٪ من الألياف الزجاجية). , .
, , ( 20 °C = 0,79 / 3 ), (1 / 3 ), (1,34 / 3 ) (2,01 / 3 ). , . , , , . 1 1575 475 . 1 . " ?" — " ":
— . . , , , , . . , . . . , , , .
, 1966 , %username% :)
- . .
, .
, . "" . , , . (, , ) . , ( , ..). , — 33454-2015 . — .. , 2-3 °C. — , :) (. — , , )
, , , . (, ).
يمكن تجربة البيانات على البوليمرات غير المبينة في الجدول في كتاب A. Krause، A. Lange، M. Ezrin Plastic Analysis Guide . إذا لم يفلح أي شيء في هذا الخيار ، فقد حان الوقت للانتقال إلى "المدفعية الثقيلة".
لهب اللون والرائحة
بطبيعة الحال ، تعني المدفعية الثقيلة التدمير ، وهو ما يعني الدخان والسخام واللهب والروائح الكريهة التي يجب عليك المرور لتحديد البوليمر الخاص بك. تقليديًا ، أحث بالفعل على إجراء جميع الاستطلاعات إما في ورشة عمل مزودة بإمداد قوي وتهوية العادم ، أو مع قناع نصفه مع خراطيش مرشح لـ "الغازات والأبخرة".
لذلك ، عند تسخينها ، تخضع جميع المواد البلاستيكية لبعض التغييرات. بحكم طبيعة هذه التغييرات ، يمكن للمرء أن يحدد بدقة نوع البوليمر. على سبيل المثال ، البوليمرات وأوليجومرات عطرية: البوليسترين ، والبولي إيثيلين تيريفثاليت ، وراتنجات الإبوكسي ، وما إلى ذلك تحترق مع لهب أصفر شديد الدخان ، واللهب الأزرق هو سمة من البوليمرات وأوليجومرات المحتوية على الأكسجين: كحول البولي فينيل ، والبولي أميدات ، والبولي أكريلات. لوحظ وجود شعلة خضراء أثناء احتراق البوليمرات المحتوية على الكلور: كلوريد البوليفينيل ، كلوريد البوليفينيل. إضافة رائعة إلى لون الشعلة يمكن أن تكون رائحة "البلاستيك المحترق" ، تحت المفسد بعض الأمثلة.
ما في رائحة حرق البلاستيك لك ... في الجدول أدناه ، يمكنك رؤية خصائص لون / رائحة اللهب الخاصة بالبلاستيك الأكثر شيوعًا
الانحلال الحراري
المرحلة الأخيرة المتاحة للاستخدام المنزلي يمكن أن تكون الانحلال الحراري (التحلل في درجة حرارة عالية) من البلاستيك دون الوصول إلى الهواء. كل ما عليك فعله هو أن يكون لديك موقد غاز يمكن الاعتماد عليه ، وأنبوب اختبار مع سدادة (مثل هذا الجهاز في عام 1966 ، الأطفال الذين تم جمعهم من وسائل مرتجلة - انظر بداية المقال).
يتم وضع حوالي 0.1 غرام من عينة من البلاستيك المدروس في أنبوب اختبار (أو نوع من الأنبوب الزجاجي) ، وإغلاق الفلين باستخدام أنبوب مخرج الغاز وتسخينه في لهب الموقد. في بعض الحالات ، يتم إدخال كرة من الصوف القطني / الصوف الزجاجي المبلل بالماء في الطرف المفتوح لأنبوب الانحلال الحراري. يجب وضع قطعة من ورقة مؤشر الرقم الهيدروجيني الرطب على الطرف المفتوح للأنبوب.
يتم تسخين الأنبوب ببطء حتى تتمكن من ملاحظة كيفية تغير العينة واستنشاق النتيجة العادم الغاز. اعتمادًا على تفاعل غازات الانحلال الحراري مع مؤشر رطب ، يمكن التمييز بين ثلاث مجموعات مختلفة من البلاستيك: حمضية أو محايدة أو قلوية. يوضح الجدول التالي المواد البلاستيكية والبيئية التي تتشكل منها الغازات عندما تتحلل عندما تتلامس مع الماء. اعتمادًا على التركيبة ، قد تطفو بعض المواد البلاستيكية في اختبار الانحلال الحراري في مجموعات مختلفة ، على سبيل المثال ، راتنجات الفينول فورمالدهايد أو البولي يوريثان
الامتحان الأخير ...
وأخيرًا ، أيها القارئ العزيز ، إذا قرأت في نهاية المقالة ، فيمكنك اعتبار نفسك بأمان اجتياز دورة "متخصص البوليمر الشاب" واستخدام خوارزميات التعرف على البلاستيك بسهولة ، مثل تلك المعروضة أدناه (الصورة قابلة للنقر).
هذا كل شيء ، فرق و تحكم على البوليمرات الخاصة بك! اكتملت مقدمة التعريف بالبلاستيك ، اشترك في ملاحظات Facebook / VK لمعرفة المزيد واشترك في موضوع أحدث الأبحاث (أو اسأل السؤال الرئيسي عن الحياة والكون وكل ذلك) !
ملاحظة : عند العمل مع البوليمرات والبحث عن معلومات حول خصائص هذه ، يمكنني استخدام قواعد بيانات
MatWeb: مصادر معلومات المواد عبر الإنترنت ،
قاعدة بيانات خصائص البوليمرات ،
معلومات مواد AZOM ، MatMatch ، وبالطبع المراجع في قائمة الأدبيات المستخدمة. ما اتمنى لك ايضا :)
! المهم يمكن الآن رؤية جميع التحديثات والملاحظات المؤقتة التي تشكلت منها مقالات habr بسلاسة في مختبر القناة 66 الخاص بي . اشترك من أجل عدم توقع المقال التالي ، ولكن على الفور لمعرفة كل الأبحاث :)
الأدب المستخدمHe، J.، Chen، J.، Hellwich، K.، et al. (2014). اختصارات أسماء البوليمرات والمبادئ التوجيهية لاختصار أسماء البوليمرات (توصيات IUPAC 2014). الكيمياء البحتة والتطبيقية ، 86 (6) ، ص. 1003-1015.
فيدرينا تي. طرق تحديد البوليمرات يكاترينبرج ، 2005
A. Krause، A. Lange، M. Ezrin Plastic Analysis Guide. هانسر للنشر ، 1983.
Bark، L. S.، Allen، N. S. Analysis of Polymer Systems. دار العلوم التطبيقية المحدودة ، لندن ، 1982.
Compton، T. R. Chemical Analysis of additives in Plastics، 2 nd ed. بيرجامون ، أوكسفورد ، نيويورك ، 1977.
أولمان البوليمرات والبلاستيك: المنتجات والعمليات: Wiley-VCH
Haslam، J.، Willis، H. A.، Squirrel، D. C. M. Identification and Analysis of Plastic، 2 nd ed. بتروورث ، لندن ، 1972
ميتشل جونيور تحليل البوليمر التطبيقي وتوصيفه. دار هانسر للنشر ، ميونيخ ، فيينا ، 1987.
طرق ديتريش لتحديد البلاستيك. هانزر
Schröder، E.، Müller، G.، Arndt K.-F. توصيف البوليمر. دار نشر هانزر ، ميونيخ ، نيويورك ، 1989.
Verleye، GAL، Roeges، NPG، De Moor، MO Easy Identification of Plastic and Rubber. Rapra Technology Ltd. ، ستروبري ، 2001.