Fizykochemia polimerów
Sem. 2012/2013 letni
Ćw. nr 3
Temat: Stopień krystaliczności polietylenu - metoda spektroskopii IR
Imię i nazwisko: Numer indeksu: Data wykonania ćwiczenia: 21.V.2013
Prowadzący: mgr inż. Małgorzata Kica
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stopnia krystaliczności polietylenu dwóch typów - LDPE i HDPE za pomocą spektroskopii w podczerwieni. Metoda ta polega na zarejestrowaniu widma IR badanej próbki, rozdzieleniu pików na pasma pochodzące od fazy krystalicznej i amorficznej za pomocą specjalnego programu komputerowego oraz na wyliczeniu stopnia krystaliczności według wzoru Hagemanna.
2.Wzór polimeru
Polietylen
3. Właściwości fizykochemiczne polistyrenu
Polietylen jest materiałem termoplastycznym, będącym polimerem etylenu. Różni się on znacząco właściwościami fizycznymi w zależności od sposobu wytwarzania. Właściwości mechaniczne zależą głównie od gęstości, stopnia rozgałęzienia i średniej masy cząsteczkowej. Polietylen może być otrzymywany poprzez wiele sposobów obróbki, jest szczególnie użyteczny, gdy wymagana jest odporność na wilgoć i stosunkowo niski koszt. Właściwości zależą od warunków przeprowadzenia reakcji (ciśnienia, temperatury, katalizatora), co przekłada się na końcową gęstość polietylenu.
Wyróżniamy 4 rodzaje polietylenu: • HDPE (high density PE) - o dużej gęstości (nierozgałęzione łańcuchy zapewniają wysoką gęstość i duże siły oddziaływania międzycząsteczkowego). Spośród wszystkich rodzajów jest najtwardszy i najbardziej odporny na uszkodzenia mechaniczne. Posiada gęstość wahającą się w przedziałach 0,935-0,96 [g/cm3] • MDPE (medium density PE) - o średniej gęstości • LDPE (low density PE) - o niskiej gęstości (rozgałęzione łańcuchy polietylenu "nie pasują" do siebie, co powoduje mniejszą gęstość). Jest nieco bardziej odporny chemicznie niż polietylen wysokiej gęstości. Posiada konsystencję plasteliny, często jest stosowany jako modyfikator do innych polimerów. Posiada gęstość w granicach 0,91-0,925 [g/cm3]. • LLDPE (linear low density PE) - liniowy o niskiej gęstości (krótkie, nierozgałęzione łańcuchy powstają w wyniku kopolimeryzacji etenu z alkenami o dłuższych łańcuchach). Posiada gęstość w przedziale 0,918 - 0,94 [g/cm3]. Komercyjnie wykorzystywany polietylen o średniej i wysokiej gęstości posiada temperaturę topnienia w przedziale 120-130oC, PET niskiej gęstości - 105-115o
(…)
… temperaturze PET niskocząsteczkowy rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych takich jak ksylen i toluen. PET wysokocząsteczkowy jest nierozpuszczalny.
Wady polietylenu:
- Wysoka rozszerzalność cieplna
- Niska odporność na wietrzenie
- Może pękać pod wpływem naprężeń
- Ciężko połączyć go z innymi materiałami
- Łatwopalny
- Stosunkowo niska sztywność
Źródło - PubChem, ChemBase
4. Wyniki pomiarów
Widmo I - LDPE 7
Pasma
Liczba falowa [cm-1]
Wysokość
Pole
1. krystaliczne
730,4
0,575
2,7
2. amorficzne
722,1
0,199
3,5
3. krystaliczne
719,5
0,625
2,9
Widmo II - HDPE 21
Pasma
Liczba falowa [cm-1]
Wysokość
Pole
1. krystaliczne
730,4
0,606
2,6
2. amorficzne
723,0
0,216
4,1
3. krystaliczne
719,4
0,667
3,0
Widmo III - HDPE 21
Pasma
Liczba falowa [cm-1]
Wysokość
Pole
1. krystaliczne
730,5
0,639
3,0
2. amorficzne
0,113
0,113
1,5
3. krystaliczne
0,487
0,487
2,1
Widmo IV - HDPE 13
Pasma
Liczba falowa [cm-1]
Wysokość
Pole
1. krystaliczne
730,4
0,646
3,5
2. amorficzne
722,0
0,104
1,2
3. krystaliczne
719,5
0,501
2,2
5. Obliczenia
Wzór na stopień krystaliczności polimeru można policzyć następująco:
Gdzie Xc to stopień krystaliczności, a I(x) to pole pod wykresem pasma przy długości fali „x”.
Obliczenia dla pomiaru…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)