在采用各种塑料再生方法对废旧塑料进行再利用前,大多需要将塑料分拣。由于塑料消费渠道多而复杂,有些消费后的塑料又难于通过外观简单将其区分,因此,最好能在塑料制品上标明材料品种。中国参照美国塑料协会(SPE)提出并实施的材料品种标记制定了GB/T16288—1996“塑料包装制品回收标志”, 虽可利用上述标记的方法以方便分拣,但由于中国尚有许多无标记的塑料制品,给分拣带来困难,为将不同品种的塑料分别,以便分类回收,首先要掌握鉴别不同塑料的知识,下面介绍塑料简易鉴别法:
1. 塑料的外观鉴别
通过观察塑料的外观,可初步鉴别出塑料制品所属大类:热塑性塑料,,热固性塑料或弹性体。一般热塑性塑料有结晶和无定形两类。结晶性塑料外观呈半透明,乳浊状或不透明,只有在薄膜状态呈透明状,硬度从柔软到角质。无定形一般为无色,在不加添加剂时为全透明,硬度从硬于角质橡胶状(此时常加有增塑剂等添加剂)。热固性塑料通常含有填且不透料明,如不含填料时为透明。弹性体具橡胶状手感,有一定的拉伸率。 加热鉴别方法(二)
上述三类塑料的加热特征也是各不相同的,通过加热的方法可以鉴别。热塑性塑料加热时软化,易熔融,且熔融时变得透明,常能从熔体拉出丝来,通常易于热合。热固性塑料加热至材料化学分解前,保持其原有硬度不软化,尺寸较稳定,至分解温度炭化。弹性体加热时,直到化学分解温度前,不发生流动,至分解温度材料分解炭化。
常用热塑性塑料的软化或熔融温度范围见表 塑料品种 聚醋酸乙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 聚乙烯 软化或熔融范围/°c 35~ 85 70~115 75~90 塑料品种 聚氧化甲烯 聚丙烯 尼龙12 尼龙11 聚三氟氯乙烯 尼龙610 尼龙6 软化或熔融范围/oc 165~185 160~170 170~180 180~190 200~220 210~ 220 215~225 220~ 230 密度0.92/ cm3 110 密度0.94/ cm3 约120 密度0.96/ cm3 约130 聚-1-丁烯 125~ 135 聚偏二氯乙烯 115~ 140(软化) 聚碳酸酯 有机玻璃 醋酸纤维素 聚丙烯腈
126~ 160 125~175 130~ 150(软化) 聚-4-甲基戊烯-1 尼龙66 240 250~260 聚对苯二甲酸乙二醇250~260 酯 溶剂处理鉴别法(三)
热塑性塑料在溶剂中会发生溶胀,但一般不溶于冷溶剂,在热溶剂中,有些热塑性塑料会发生溶解,如聚乙烯溶于二甲苯中,热固性塑料在溶剂中不溶,一般也不发生溶胀或仅轻微溶胀,弹性体不溶于溶剂,但通常会发生溶胀。 塑料的溶解性 聚合物 聚乙烯 聚-1-丁烯 全同立构聚丙烯 无规聚丙烯 聚异丁烯 聚丁二烯 聚异戊二烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 聚氟乙烯 聚四氟乙烯 聚乙烯异烯酯 聚乙烯异丁醚 溶剂 对二甲苯①,三氯苯① 癸烷①,十氢化萘① 烃类,乙酸异戊酯 己烷,苯,四氧化碳,四氢呋喃 脂肪族和芳香族烃类 非溶剂 丙酮,乙醚 低级醇 醋酸乙酯,丙醇 丙酮,甲醇,乙酸甲酯 苯,甲苯,三氯甲烷,环己酮,乙酸低级醇,乙醚(溶丁酯,二硫化碳 胀) 四氢呋喃,环己酮,甲酮,二甲基甲甲醇,丙酮,庚烷 酰胺 环己酮,二甲胺基甲酰胺 不可溶 脂肪族烃类,甲醇 苯,三氯甲烷,甲醇,丙酮,乙酸丁乙醚石油醚,丁醇 酯 异丙醇,甲基乙烯酮,三氯甲烷,芳甲醇,丙酮 香族烃类 聚丙烯酸酯和聚甲基三氯四烷,丙酮,乙酸乙酯,四氢呋甲醇,乙醚,石油丙烯酸酯 喃,甲苯 醚 聚丙烯腈 聚丙烯酰胺 二甲胺基甲酰胺,二甲亚砜,浓硫酸醇类,乙醚,水,水 烃类, 水 甲醇,丙酮 聚丙烯酸 聚乙烯醇 纤维素 三醋酸纤维素 水,稀碱类,甲醇,二噁烷,二甲胺烃类,甲醇,丙酮,基甲酰胺 乙醚 水,二甲基甲酰胺①,二甲亚砜 烃类,甲醇,丙酮,乙醚 含水氢氧化铜铵,含水氯化锌,含水甲醇,丙酮 硫氰酸钙 丙酮,三氯甲烷,二噁烷 甲醇,乙醚 乙醇,乙醚,石油醚 甲醇 甲醇,乙醚,脂肪族烃类 甲基纤维素(三甲基) 三氯甲烷,苯 羧甲基纤维素 脂肪族聚脂类 水 三氯甲烷,甲酸,苯 甲醇,丙酮,脂肪对苯二甲酸乙二醇酯 间甲酚,邻氯酚,硝基苯,三氯乙酸 族烃类 聚酰胺 甲酸,浓硫酸,二甲胺基甲酰胺,间甲醇,乙醚,烃类 甲酚 聚氨基甲酸酯类(不甲酸,γ-丁内脂,二甲胺基甲酰胺,甲醇,乙醚,烃类 交联) 间甲酚 聚氧化甲烯 聚氧化乙烯 聚二甲基硅氧化烷 密度鉴别法(四)
塑料的品种不同,其密度也不同,可利用测定密度的方法来鉴别塑料,但此时应将发泡制品分别出来,因为发泡沫塑料的密度不是材料的真正的密度。在实际工业上,也有利用塑料的密度不同来分选塑料的。常用塑料的密度见下表: 密度/(g/cm3) 0.8 材料 硅橡腔(可用二氧化硅填充到1。25) 聚甲基戊烯 聚丙烯 密度/(g/cm3) 材料 增塑聚氯乙烯(大约含有40%增塑剂) 聚碳酸酯(双酚A型) 交联聚氨酯 苯酚甲醛树脂(未γ-丁内酯①,二甲基甲酰胺①,苯甲醇,乙醚,脂肪甲醇① 族烃类 水,苯,二甲基甲酰胺 三氯甲烷,庚烷,苯,乙醚 脂肪族烃类,乙醚 甲醇,乙醇 1.19~1.35 0.83 0.85~0.91 1.20~1.22 1.20~1.26 1.26~1.28 0.89~0.93 高压(低密度)聚乙烯 0.91~0.92 0.9~0.93 1-聚丁烯 聚异丁烯 1.26~1.31 1.25~1.35 填充) 聚乙烯醇 乙酸纤维素 苯酚甲醛树脂(填充有机材料:纸,织物) 聚氟乙烯 赛璐珞 聚对苯二甲酸乙二醇酯 硬质PVC 聚氧化甲烯(聚甲醛) 脲-三聚氰胺树脂(加有有机填料) 氯化聚氯乙烯 酚醛塑料和氨基塑料(加有无机填料) 聚偏二氟乙烯 聚酯和环氧树脂(加有玻璃纤维) 聚偏二氯乙烯 0.92~1.00 天然橡胶 0.92~0.98 1.01~1.04 1.03~1.05 低压(高密度)聚乙烯 尼龙12 尼龙11 1.30~1.41 1.30~1.40 1.34~1.40 1.38~1.41 1.04~1.06 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共1.38~1.50 聚物(ABS) 1.04~1.08 1.05~1.07 1.06~1.10 1.07~1.09 1.12~1.15 1.13~1.16 聚苯乙烯 聚苯醚 苯乙烯-丙烯腈共聚物 尼龙610 尼龙6 尼龙66 1.41~1.43 1.47~1.52 1.47~1.55 1.50~2.00 1.70~1.80 1.80~2.30 1.10~1.40 环氧树脂,不饱和聚酯树1.86~1.88 脂 1.14~1.17 1.15~1.25 1.161.20 聚丙烯腈 乙酰丁酸纤维素 聚甲基丙烯酸甲酯 2.10~2.20 2.10~2.30 聚三氟-氯乙烯 聚四氟乙烯 1.17~1.20 聚乙酸乙烯酯 1.18~1.24 丙酸纤维素 常用于塑料的密度鉴别的溶液 溶液的种类 水 密度配制方法 塑料(制品)种类 (25℃)/(g/cm3) 1 浮于溶液 聚乙烯,聚丙烯 沉入溶液 聚氯乙烯,聚苯乙烯 聚氯乙烯 饱和食盐溶1.19 液 74ml水和26g食聚苯乙烯,ABS 盐 100ml水和聚丙烯 140ml95%的酒精 100ml水和高压聚乙烯 124ml95%的酒精 58-4%的酒精溶液 0.91 聚乙烯 55-4的酒精0.925 溶液 低压聚乙烯 氯化钙水溶1.27 液 100g的氯化钙聚苯乙烯,有机玻聚氯乙烯,酚醛塑(工业用)璃,ABS 聚乙烯 料 和150ml水 塑料的热解试验鉴别法(五)
热解试验鉴别法是在热解管中加热塑料至热解温度,然后利用石蕊试纸或pH试纸测试逸出气体的pH值来鉴别的方法。 常用塑料热解产物石蕊和pH值试纸测试结果 红 0.5~4.0 含卤素聚合物 聚乙烯酯 纤维素酯 聚对苯二石蕊试纸 基本上无变色 pH试纸 5.0~5.5 聚烯烃 聚乙烯醇 聚乙烯醇缩甲醛 聚乙烯醚 苯乙烯聚合物(包括:苯乙烯-丙烯腈共聚物)② 聚甲基丙烯酸酯 聚氧化甲烯 聚 8.0~9.5 聚酰胺 ABS聚合物 聚丙烯腈 酚和甲酚树脂 氨基树 蓝 甲酸乙二碳酸酯 线形聚氨酯 酚醛树脂酯 酚醛树环 氧树脂 交联聚氨酯 脂 聚氨酯弹性体 不饱和聚酯树脂 含氟聚合物 硬纤维板 聚硫醚 ①缓慢地加热热解管②有些样品表现出微弱的碱性 脂(苯胺-三聚氰胺-和脲醛树脂) 塑料的燃烧试验鉴别(六)
燃烧试验鉴别法是利用小火燃烧塑料试样,观察塑料在火中和火外时的燃烧性, 同时注意熄火后,熔融塑料的落滴形式及气味来鉴别塑料种类的方法。 燃烧性能 火焰状态 气化物气味 材料 聚硅酮 聚四氟乙刺激性(氢氟酸,烯,聚三氟氯乙HF) 烯 聚酰亚胺 不燃———— —————— 酚醛树脂 氨基树明亮,有黑烟鲜黄色,苯酚,甲醛氨,胺,脂 氯化橡胶,聚氯阻燃,离开火火苗边缘呈绿色,闪亮,甲醛盐酸乙烯,聚偏二氯乙烯焰后即熄灭 有黑烟黄色,有灰烟,————烧焦的(无易燃增塑剂) 聚桔黄色,有蓝烟 动物角质 碳酸酯硅橡胶聚酰胺 在火焰中燃烧,离开火焰则缓慢熄灭或依旧燃烧 苯酚,烧焦的纸有黄色,闪亮,材料分解,刺激性,损伤气管桔黄色,桔黄色,有黑烧焦的橡胶新鲜烟,黄色,边缘呈蓝色,芳香有刺激性(异黄色,中心呈蓝色 氰酸酯)石蜡 酚醛树脂 聚乙烯醇 聚氯丁二烯 聚对苯二甲酸乙二醇酯 聚氨酯聚乙烯,聚丙烯 聚酯树脂(玻璃纤维增强)环氧树脂(玻璃纤维增强)聚苯乙烯 聚乙酸乙烯橡胶 聚甲基丙烯酸甲酯 聚氧化甲烯 闪亮,有黑烟黄色闪亮,有强烈刺激性苯易引燃,离开有黑烟深黄色,有少许酚芳香,天然后味火焰后继续燃黑烟深黄色,有黑烟闪乙酸烧焦橡胶芳烧 亮,中心呈蓝色放出火香,水果香甲醛 花 易引燃,离开深黄色微弱的火花浅绿乙酸和丁酸 乙乙酸丁酯纤维素乙酸火焰后继续燃色,放出火花桔黄色明酸 烧焦的纤维素 纤维素 硝烧 亮而强烈 纸 氮的氧化物 酸纤维素
塑料的显色反应鉴别(七)
通过不同的指示剂可鉴别某些塑料,在2ml热乙酸酐中溶解或悬浮几毫
克试样,冷却后加入3滴50%的硫酸(由等体积的水和浓硫酸制成),立即观察显色反应,在试样放置10min后再观察试样颜色,再在水浴中将试样加热至100度,观察试样颜色。用此法可鉴别下表中的塑料。此显色反应称为Liebermann-Storch-Morawski反应 几种塑料的Liebermann-Storch-Morawski显色反应 材料 酚醛树脂 聚乙烯醇 聚乙酸乙烯酯 氯化橡胶 环氧树脂 聚氨酯 立即显色 浅红紫-粉红色 无色-淡黄色 无色-浅黄色 黄棕色 无色到黄色 柠檬黄 10min后颜色 棕色 无色-浅黄色 蓝灰色 黄棕色 无色到黄色 柠檬黄 加热到100度后颜色 棕-红色 棕色-黑色 棕色-黑色 浅红色-黄棕色 无色-黄色 棕色-绿荧光 含氯塑料有聚氯乙烯,氯化聚氯乙烯,氯化橡胶,聚氯丁二烯,聚偏二氯乙烯,聚氯乙烯混配料等,它们可通过吡啶显色反应来鉴别。见下图表。注意,试验前,试料必须经乙醚萃取,以除去增塑剂,试验方法:将经乙醚苯取过的试样溶于四氢呋喃,滤去不溶成分,加入甲醇使之沉淀,萃取后在前75度以下干燥。将干燥过的少量试样用不着1ml吡啶与之反应,过几分钟后,加入2到场滴5%氢氧化钠的甲醇溶液(1g氢氧化钠溶解于是20ml甲醇中),立即观察一下颜色,5min和1h后再分别观察一次。根据颜色即可鉴别不同的含氯塑料。 尼龙也可通过对二甲基氨基苯甲醛显色反应来鉴别。此鉴别如下:在试管中加热0。1 ~0。2g 试样,将热分解物置于小棉花塞上,在绵花上滴上浓度为14%的对二甲基氨基苯的甲醇溶液,再滴一滴浓盐酸,如为尼龙则显示枣红色。 吡啶用于含氯塑料的显色反应 材料 聚氯乙烯 与吡啶和试剂溶液与吡啶煮沸,冷却后在试样中加入试剂溶液和一起煮沸 加入试剂溶液 吡啶,不加热 即刻 红-棕 5min 后 即刻 5min 后 即刻 5min 后 黑- 棕 红-棕 茶青-棕 白色-浑浊 棕-黑 血红,棕-红-棕,血红,棕-红 红-棕 红 黑沉淀 棕-红 棕-红 黑- 棕 无色 棕-黑沉淀 红-棕,红-棕 黑沉淀 黑- 棕茶青-沉淀 棕 无色 白色-浑浊 氯化聚氯乙血红,棕-烯 红 氯化橡胶 聚氯丁二烯 聚偏二氯乙烯 深红-棕 深红-棕 白色-浑白色-浑浊 浊 棕-黑 棕-黑沉淀 黑- 棕棕-黑 沉淀 聚氯乙烯混合料 黄 棕-黑沉淀 白色-浑浊 白色沉淀 无色 无色
对二甲基氨基苯甲醛显色反应也可用来鉴别聚碳酸酯.当显示的颜色为深蓝色时,即可知材料为聚碳酸酯.
弹性体或橡胶可用Burchfield显色反应来鉴别其种类.方法如下:在试管中加热0.5 g试样,将产生的热解气化物通入1.5ml试刘(在100ml甲醇中加入1g 对二甲基氨基苯甲醛和0。01g 对苯二酚,缓慢加热溶解后,加入5ml浓盐和10ml乙二醇)中,观察其颜色,然后,加入5ml甲醇稀释溶液,并使之沸腾 3min,再观察其颜色。不同种类弹性体或橡胶的Burchfield 显色反应结果见下表:
不同种类弹性体或橡胶的Burchfield显色反应结果 弹性体 空白试验 天然橡胶(聚异戊二烯) 聚丁二烯 丁基橡胶 苯乙烯-丁二烯共聚物 丁二烯-丙烯腈共聚物 聚氯丁二烯 硅橡胶 聚氨酯弹性体 热解蒸气与试剂接触处 在持续沸腾和加甲醇后 淡黄色 黄棕色 淡绿色 黄色 黄绿色 橙红色 黄绿色 黄色 黄色 淡黄色 绿-紫-蓝色 蓝绿色 黄棕色至淡紫色 绿色 红色至红棕色 淡黄绿色 黄色 黄色 含不饱和双键的聚合物可用Wijs溶液鉴别。溶液制备:将6~7ml纯一氯化碘溶解于1L醋酸中制得。检验时,先将材料溶解在四氯化碳或熔化的对二氯苯(熔点50oc)中,滴加Wijs溶液,如材料带有双键,则使溶液褪色。
其他塑料鉴别法(八)
塑料的分子结构中有的含有除碳,氢以外的杂原子。通过杂原子的试验也可鉴别不同的塑料。按杂原子的塑料分类见下表: 塑料按所含杂原子的分类 杂原子 不可皂化 O,卤素 可皂化 N,O S,O Si N,S N,S,P 皂化值皂化值 SN<200 SN>200 聚烯聚乙烯醇 天然树聚乙酸聚氯聚酰聚聚硫脲缩酪素树烃类 脂 乙烯及乙烯 胺 其共聚物 亚硅聚物 烃酮 化硫 硫化橡胶 脂 聚苯聚乙烯醚 乙烯 聚丙烯酸酯和聚偏聚氨改性酚聚甲基二氯酯聚醛树脂 丙烯酸乙烯 脲 酯 氨基塑料聚丙聚氟烯腈烃 及基共聚物 聚硅硫酰胺 氧缩聚物 烷 聚异戊二聚乙烯醇缩醛 烯 聚酯 聚乙二醇聚缩醛酚树丁基脂 醛橡胶 二甲苯 树脂纤维素醚纤维素 醇酸树脂纤维素酯氢氯化橡胶 氯化橡胶氯化橡聚乙胶聚乙烯咔烯咔唑 唑聚聚乙烯乙烯吡咯酮 吡咯酮 聚酰胺(尼龙)可通过测定熔点区分不同的种类,如尼龙6,66,610,11和12。下表列出不同尼龙的熔点范围。 各种尼龙的熔点范围 聚酰胺类型 尼龙6 尼龙66 尼龙610
熔点范围/oc 215~225 250~260 210~220 聚酰胺类型 尼龙1010 尼龙11 尼龙12 熔点范围/oc 190~200 180~190 170~180
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