11. Allmänt om polymerer

Relevanta dokument
Lim Klubbmaterial för åk 4-6 Anna Karin Jern och Berit Kurtén-Finnäs

Etylacetat är lättantändligt, ingen öppen låga eller elplatta i närheten.

O O EtOAc. anilin bensoesyraanhydrid N-fenylbensamid bensoesyra

Fö. 11. Bubblor, skum och ytfilmer. Kap. 8.

Intermolekylära krafter

Intermolekylära krafter

(Icke-lagstiftningsakter) FÖRORDNINGAR

VAD ÄR KEMI? Vetenskapen om olika ämnens: Egenskaper Uppbyggnad Reaktioner med varandra KEMINS GRUNDER

VAD ÄR KEMI? Vetenskapen om olika ämnens: Egenskaper Uppbyggnad Reaktioner med varandra KEMINS GRUNDER

Reaktionsmekanismer. Kap 6

Bildning av kolloidala partiklar ur en lösning och partikeltillväxt.

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar

Sökning på nano och poly i titeln på vetenskapliga artiklar under 2010 (1 jan- 15 mars) Gissa hur många?:

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar. Koncentrationer Ångtryck Kolligativa egenskaper. mol av upplöst ämne liter lösning

Syntes av acetylsalicylsyra (aspirin)

EXPERIMENTELLT PROV ONSDAG Provet omfattar en uppgift som redovisas enligt anvisningarna. Provtid: 180 minuter. Hjälpmedel: Miniräknare.

Kap. 10. Emulsioner och Skum

Fisk Lönkan,

Ke2 forts jämvikt. Jämviktssystem i olika miljöer Kap 4

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kapitel 11. Kap 11 Intermolekylära krafter. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

Sverigefinal EUSO 2018: Biologi

Selektiv och katalytisk hydrogenering av 4-vinylcyklohexen

Vad är vatten? Ytspänning

3. Vilka livsmedel innehåller reducerande sockerarter?

Inga hjälpmedel är tillåtna. För att få godkänd kurs måste man få minst 30 poäng på examen.

150 RECEPT FRÅN NESTLÉ

Reaktionsmekanismer. Kap 6

Terminsplanering i Kemi för 7P4 HT 2012

Husmanskost Lönkan,

Labbrapport 1 Kemilaboration ämnens uppbyggnad, egenskaper och reaktioner. Naturkunskap B Hösten 2007 Av Tommy Jansson

Karl Johans skola Åk 6 MATERIA

1. Tvålframställning Kemikalie/formel:

Projektrapport för Analys av restprodukt från en kremeringsprocess

Låt hushållssopor bli en resurs.

Atomer luktar inte och har ingen färg. Men om många atomer binds samman till molekyler får de andra egenskaper som lukt och färg.

Sortera på olika sätt

vid tvättning av sådana. Handskas icke hårdhänt med tyget. Använd icke kraftig lut. Gnugga icke mot knogarna eller mot bräde.

SANODAL Deep Black MLW

Glutenfri kladdkaka med dulce de leche

Vecka 44. Råraka med räkor. Ugnsbakade bönor med kyckling. Bibimbap. Auberginerullader i tomatsås

Bindelinjer gäller för bestämd temp. Hävstångsregeln gäller.

Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller:

Introduktion. Innan du börjar så vill vi peka på några generella saker när man använder sig av MCT olja i matlagningen;

Materia Sammanfattning. Materia

Modeller av polymerer - syntetiska och naturliga

FACIT TILL FINALEN GRUNDBOK

MAT FRÅN VÅR NATUR

Absol. det mångsidiga saneringsmedlet

TEKNISK INFORMATION ALUMINIUM. Sanodal Gold 4N

ÄPPELSTRUDEL INGREDIENSER:

PLAST. För många är plast ett värdeladdat ord. Vissa förknippar plast med resursslöseri och nedskräpning, andra med högteknologi och bra produkter.

glad påsk! Citronkulor med marsipan och vit choklad Recept sid 70. ELLE mat & vin 2/09

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Onsdag den 22 augusti 2012 kl 8:30-13:30 i V. Examinator: Bitr. Prof.

Repetition F6. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

LAB 11 STUDIER AV TEMPERATUR OCH

Kemikalieinspektionens författningssamling

GUIDE TILL FARLIGT AVFALL

ramen - asiatiska smaker 2 april 2017 ABROTOS Ekologisk mat- och vinkultur

Föreläsning 8. Reaktionslära I Kapitel

Baka med surdeg. I Egypten använde man surdeg för år sedan.

Framtiden för Kallteknik

REPETITION AV NÅGRA KEMISKA BEGREPP

Register. Experiment och recept. Experiment och recept

UTTAGNING TILL KEMIOLYMPIADEN 2013 TEORETISKT PROV nr 1. Läkemedel

Recept med Canderel Green

Grunder för materialfixering med vakuum

OM KONSTEN ATT TILLVERKA PAPPER

BIOLOGI - EKOLOGI VATTEN

Hur håller molekyler ihop?

Absol. det mångsidiga saneringsmedlet

Kemiteknologsektionen. Plugghäfte KTKK105. Lite studiehjälp för kursen yt- och materialkemi. Linus Ögren. Del 1 av 2 Yt- och kolloidkemi.

Månadstema September: Kommunikation Laborationer för 7-9. Se även laborationsförslag för gymnasiet och F-6

Kemiska reaktioner och reaktionshastigheter. Niklas Dahrén

Kemisk tipsrunda. Så trodde vi innan experimentet. Station 1 X 2 Hypotes 1

Ljus Härdning (UV) Hur fungerar det? EB-Härdning.

Kemispråket. Inom kemin används ett gemensamt språk av tecken för olika ämnen. Förr i tiden använde vi tecken för att visa ämnet.

Skötselanvisningar för TERRAZZO GOLV. Slitstarka Stengolv som läggs av egna hantverkare. Herrljunga Terrazzo AB

Jord, eld, luft och vatten från alkemi till modern kemi

Funktionella Material KOO

En guide i hur man bränner eget.

30. Undersökning av aminosyror i surkål

Materien. Vad är materia? Atomer. Grundämnen. Molekyler

Allt börjar... Big Bang. Population III-stjärnor. Supernova-explosioner. Stjärnor bildas

Jämviktsuppgifter. 2. Kolmonoxid och vattenånga bildar koldioxid och väte enligt följande reaktionsformel:

Festmat Steinerskolan,

Produkt Tjocklek (mm) Bredd (mm) Längd (m) Förpackning Artikelnummer

Genomgång av laborationen

Laborationssäkerhet CBGAM0, vt

Svara på följande frågor som träning inför kemiprovet om gaser, luft och vatten.

Produkt- & skötselanvisning. Alla drycker går att kolsyra!

Atomer, joner och kemiska reaktioner

Gunnesboskolan Tetra Pak Tur och retur Hur kan man optimera återvinning av förpackningar. Sida 1(8)

Titrera. Pär Leijonhufvud

TFKI 30 Yt och kolloidkemi YT OCH KOLLOIDKEMI

Tentamen i Kemi för miljö- och hälsoskyddsområdet: Allmän kemi och jämviktslära

Färgborttagning - Kemikalieförsäljning - Konsulting

Material. VT1 1,5 p Janne Färm

Laboratoriemetod för att manuellt rena DNA från ett prov på 0,5 ml

Absol. det mångsidiga saneringsmedlet

BRUKSANVISNING OCH MONTAGEINSTRUKTION FÖR. UNITEC PVC lim BRUKSANVISNING OCH MONTERINGSANVISNINGAR FÖR PVC RÖR

Transkript:

11. Allmänt om polymerer När man hör ordet polymer, tänker man ofta på plasterna. De är viktiga men lim och målarfärger är också viktiga polymerer som gärna kan få komma med i en gymnasiekurs. I Finland görs mycket papper och därför behövs bestrykningsmedel och lim. Den kemiska industrin i Finland sysslar mycket med sådana produkter. KWH Mirka som gör slipmaterial är en stor konsument av våta polymerer. Yt- och kolloidkemin är viktig och ur pedagogisk synvinkel är de vita limmen ett bra forskningsobjekt. Polymerisationsmetoder Polymerisation är vanligtvis en additions- eller en kondensationsreaktion. Additionen kräver en initiator, som startar reaktionen genom att sönderfalla i fria radikaler. En vanlig initiator är bens(o)ylperoxid : Syre-syre-bindningen i mitten spjälks så att vardera molekyldelen får en oparad elektron. En del spjälks vidare till fenyl-radikaler. Bensylperoxiden kan vara explosiv, speciellt i kontakt med vatten. Man bör inte använda metallsked eller spatel och själva polymerisationen bör ske i dragskåp. Initiatorn startar därefter en polyaddition av monomererna. Ett antal problem kan uppstå vid polymerisationen. Syremolekylerna bildar lätt fria radikaler och förstör därmed

polymerisationen. Helst borde man polymerisera i syrefri miljö. (Syre medverkar även till att lim och målfärger torkar genom att en plastfilm bildas på ytan. Detta är en polymerisation med syreradikaler som initiator.) Viskositeten ökar vanligtvis enormt vid polymerisationen och det kan vara svårt att få bort biprodukter och lösningsmedel ur polymermassan. Reaktionen är exoterm och förorsakar hög temperatur. Det krävs alltså kylning. Man kan särskilja fyra olika polymerisationsmetoder: 1 Bulkpolymerisation Bulk- eller massapolymerisation innebär att endast monomeren och eventuell initiator införs i reaktorn och därefter sker polymerisationen. I slutskedet tappas den färdiga polymeren i flytande form ur reaktorn till en extruder, som påminner om en köttkvarn, där man lägger till fyllmedel, konsistensgivare och andra tillsatsämnen. Produkten kommer ut som hackade korn (granulat). I vissa fall sker polymerisationen direkt i en form, där en färdig produkt bildas. Man bör kunna leda bort reaktionsvärmet, annars finns det risk för explosion, eftersom värmet ökar reaktionshastigheten. Experiment 1 Bulkpolymerisation av styren Bensylperoxiden är instabil och något explosiv. Man bör undvika att hantera den med metallföremål. Använd plastsked. Häll 5 ml. styren i ett litet dekanterglas och lös 0,12 g bensylperoxid i styrenet. Överför lösningen i ett provrör och placera det därefter i dragskåp, antingen i ett hett vattenbad eller i en ugn vid 95-100 C. När lösningen blivit mycket trögflytande kan man försöka baka in ett föremål i den. Därefter får polymeriseringen fortsätta några timmar tills polymeren blivit helt stel. Man kan krossa provröret i en duk, om man vill få ut polymerbiten.

2 Lösningspolymerisation Monomererna löses i ett lämpligt lösningsmedel, varefter eventuell initiator tillsätts. Vid vissa polymerisationer, t.ex. nylon-framställning, sker polymerisationen i gränsskiktet mellan två lösningar. I detta fall talar man om interfas-polymerisation. Vi brukar göra nylon som ett exempel på lösningspolymerisation. Nylon-syntesen är en kondensationsreaktion i motsats till övriga exempel i detta avsnitt. Värmetransporten går lättare än vad fallet är vid bulkpolymerisationen. Däremot är lösningsmedlet ett problem i slutskedet av processen, när det skall avlägsnas. Dessutom utgör organiska lösningsmedel ett miljöproblem. 3 Suspensionspolymerisation Initiatorn löses i monomeren, vilken är olöslig i vatten. Monomeren suspenderas (= finfördelas) genom omrörning i vatten, så att dropparns storlek blir ca.1 mm. För att detta skall bli möjligt, måste man lägga till stabiliserande ämnen. En vanlig suspensionsstabilsator är polyvinylalkohol, som är känd från slime -tillverkningen. Dropparna kan växa genom att de slår ihop sig till en viss grad. Det finns en risk att de klumpar ihop sig och det försöker man undvika genom att sätta till fosfater och genom att hela tiden ha en effektiv omrörning. Dropparna utgör minireaktorer och bildar småningom små pärlor av polymeren. Därför kallas processen ibland pärlpolymerisation. Man kan säga, att denna metod består av många bulkpolymerisationer i ett reaktorkärl. En klar fördel är vattnets kylande effekt. En nackdel är att rester av tillsatsämnena måste avlägsnas via tvättning och torkning av den färdiga produkten. Pärlorna smälts och används på ungefär samma sätt som bulk-produkten. Vi brukar använda en trehalskolv som reaktor, när vi gör polystyren-pärlor. Initiator är bensylperoxid och polymerisationen sker vid ca. 90-95 C. Polymerisationen tar en hel dag. Den bör ske i dragskåp och som en demonstration under lärarens uppsikt. Bilden är av vår slutprodukt. Man ser att många pärlor förblir små medan en del växer bra. Pärlan på bilden är ca. 2 mm i diameter. De många små outvecklade pärlorna visar att vi är rätt dåliga tillverkare.

SB2BB8PB P 4 Emulsionspolymerisation I detta fall löser man initiatorn i vattenfasen. Initiatorn är ett salt och därför polär. Som stabilisator använder man vanligen tensider, t.ex. natriumdodecylsulfat, som är polär i ena ändan och opolär i den andra och därför bildar s.k. miceller i lösningen. Monomeren placerar sig i micellerna samt i små monomerdroppar. En liten del av monomeren löser sig i vattnet. Eftersom initiatorn är löst i vattenfasen, startar polymerisationen där. Medan polymermolekylerna ännu har låg molekylvikt, liknar de tensider och går därför in i micellerna, där det finns gott om monomerer. Detta ökar reaktionshastigheten. Småningom sväller micellerna och blir till små polymerpartiklar, som fortsättningsvis stabiliseras av tensid-molekylerna. Ibland kan man använda polymer-molekyler, såsom polyvinyl-alkohol ( se nedan) som stabilisator. Ett system av små polymer-partiklar (storlek 0,1-10 µm) som är suspenderade (uppslammade) och stabiliserade i vatten kallas en latex. Ursprungligen kallades kautschuken, som sipprar ur gummiträden, för latex. Polymer-partiklarna i latexen är mindre än en tusendel av suspensions-pärlorna, som behandlades i föregående avsnitt. De har en stor benägenhet att bilda en film, när vattnet avgår. Denna filmbildning gör latexen användbar i bestrykningar, lim och målarfärger. En viktig tillämpning är de vita trälimmen (se avsnittet om lim). Elektronmikroskopbilder av latex utstruken på kartong. Bild: Egen Latex Bild: Kommersiell Latex Experiment 2 UPolymerisation av vinylacetat Vid denna typ av reaktion använder man en vattenlöslig initiator. Polymerisationen inleds alltså i vattenfasen och fortgår sedan i micellerna. Istället för en tensid använder vi en polymer (polyvinylalkohol) som stabilisator. Denna polymer bildar en s.k. skyddskolloid runt de växande polymermolekylerna och stabiliserar den blivande dispersionen. Monomeren är alltså emulgerad (vätska i vätska) medan polymeren blir dispergerad (fast i vätska) Som initiator använder vi natriumpersulfat ( NaB2BSB2BB8B). Persulfat-jonen sönderfaller i två radikaljoner (stjärnan betyder att det är radikaler). Jonen är alltså både jon och fri radikal. 2-2 SB4PB - P*

Polymerisationen sker därefter enligt radikal-mekanism, ungefär som då styren polymeriseras. Reaktionen bör ske vid ett någorlunda stabilt ph. Därför tillsätts natriumacetat som buffert. Monomeren vinylacetat är inte särskilt allergiframkallande eller giftig. Polymeriseringen bör dock ske i dragskåp. Vi använder följande viktdelar: Vatten Polyvinyl-alkohol (10%-ig lösn.) Natriumpersulfat Natriumacetat Vinylacetat (i vätskeform) 30,0 g 20,0 g 0,1 g 0,1 g 20,0 g Gör en 10 % -ig polyvinylalkohol-lösning genom att värma upp vatten till 80 C och blanda in alkoholen i portioner. Rör om hela tiden med elvisp eller motsvarande, tills lösningen är klar och viskös. Det brukar räcka ca. 15 min. Kyl därefter lösningen till 30 C. (Samma stamlösning används vid limtillverkningen.) Kyl lösningen till 30 C. Tag nu 20 g av denna och späd med 30 g vatten i ett dekanterglas. Lös Na-salten och blanda därefter in en tredjedel av vinylacetaten. Värm försiktigt i vattenbad och rör om med glasstav hela tiden. Vid ca. 67 C börjar en våldsam skumning. Man kan behöva lyfta kärlet ur vattenbadet för ett ögonblick. Småningom slutar skumningen och lösningen vitnar med en blå nyans (Tyndall-effekten). Försök hålla temperaturen 60-70 C eftersom vinylacetaten kokar vid temp lite över 70 C. Tillför nu under ca en halv till en timme resten av vinylacetatet i små portioner under ständig omrörning. Det finns risk att polymeren klumpar ihop sig. Därför gör vi en tunnare dispersion än vad som görs industriellt, där man gör dispersioner med torrhalt över 50 %. Man får ingen fullständig polymerisation med denna primitiva metod Därför känner man en tydlig monomer-lukt. m man har en kraftig magnetomrörare med uppvärmning, kan polymeriseringen lyckas. Vi brukar använda glasstav. Elektronmikroskopbilderna är tagna av bestrykningar på kraftpapper. Man ser att vår latex är tunnare och täcker pappret sämre. Den kommersiella latexen har en hopklumpad del till höger men är i övrigt homogen.