168
ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ЭКСПЕРТИЗА ПОЛИМЕРОВ И ПЛАСТМАСС С
ПОМОЩЬЮ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ
соискатель И.Абдулакимов, доц. М.Г.Хамракулов, проф. Г.Х.Хамракулов
Ташкентский химико-технологический институт
Ташкент, Узбекистан. Тел: 99 873 75 77
Полимеры – высокомолекулярные соединения, молекулы которых, называемые
макромолекулами, состоят из большого числа одинаковых группировок, связанных между
собой химическими связями.
Пластические массы (пластмассы) - высокомолекулярные органические и
элементоорганические соединения (полимеры) и композиции на их основе, способные
принимать заданную форму под влиянием внешнего воздействия (температуры и давления) и
сохранять ее после устранения внешнего воздействия.
Существуют два подхода к идентификации полимерных материалов. Первый из них
достаточно прост, выполняется быстро и недорого. Он требует очень простого
инструментария и совсем небольшого объема знаний о полимерах. Второй метод основан на
выполнении систематического химического и термического анализа. В этом случае
используется сложная экспериментальная техника; этот подход требует больших затрат
времени и денег, а интерпретация получаемых результатов доступна только профессионалу,
хорошо знакомому с химией полимеров.
Полимерные материалы часто представляют собой сополимеры, смеси, а их свойства
модифицируются использованием различных добавок или смешением с такими
компонентами, как огнезащитные добавки, пенообразователи, лубриканты и стабилизаторы.
В этих случаях простейшие методы идентификации не дадут удовлетворительных
результатов. Единственный путь к получению правильных результатов состоит в
использовании сложных химических и термических методов анализа.
Первый из указанных подходов основан на использовании последовательного
исключения возможных вариантов с помощью простейших испытаний. Он представлен в
Системе Идентификации полимеров (Plastics Identification Chart).
Существуют несколько основных указаний, которыми следует руководствоваться для того,
чтобы упростить идентификацию полимера.
Прежде всего следует установить, является ли испытуемый полимер термопластом
или относится к классу термореактивных смол. Это разделение на основные типы полимеров
достаточно просто осуществить, приложив к образцу нагретый паяльник или горячую
палочку при температуре порядка 500 ºС. Если при этом материал размягчится, то это -
термопласт. Если нет, то - реактопласт (термореактивная смола).
Полная и надежная идентификация полимерного материала - это сложная и
комплексная задача, требующая длительного времени и основанная на глубоком понимании
аналитической химии, опыте и использовании современного оборудования. Полимерные
материалы часто представляют собой сополимеры, смеси и содержат различные добавки.
Модификация материала изменяет его фундаментальные характеристики, используемые для
идентификации, такие как цвет дыма и запах, что делает неприменимыми простые методы
идентификации. Более того, часто доступны очень малые количества материала, так что
идентификация полимера становится возможной только на основе использования
современных методов, описанных ниже в настоящей главе. Всего несколько миллиграммов
вещества нужно для того, чтобы выполнить исследования методами спектроскопии,
термического анализа, микроскопии или хроматографии.
Для идентификации полимеров и добавок, содержащихся в композициях на их основе,
используют следующие современные аналитические методы:
169
Метод
Области
применения
Жидкостная хромотография
Распределение макромолекул по размерам
Гель-проникающая хромотаграфия
Исследования смесей, фосфоритов, пластификаторов,
лубрикантов
Газовая хромотаграфия
Остаточные мономеры
Неполимерные компоненты
Пластификаторы
Инфракрасная спектроскопия
Тип полимера
Природы добавок
Термический анализ
Наполнители
Лубриканты
Молекулярный вес полимера
Рентгеноструктурный анализ
Наполнители
Огнезащитные добавки
Стабилизаторы
Ядерный магнитный резонанс
Полиэфиры
Кремнийорганические соединения
Фенольные смолы
Химический анализ
Лубриканты
Огнезащитные добавки
Катализаторы
Быстрая инфракрасная спектроскопия в ближней области спектра стала особенно
популярной за последнее время. Образец подвергается облучению в ближней инфракрасной
области, лежащей в диапазоне длин волн от 800 до 200 нм. Макромолекулы поглощают
радиацию различным образом, что в итоге дает уникальный спектр, позволяющий
идентифицировать исследуемый полимер. Технология измерения спектра в ближней
инфракрасной области представляет собой недорогой высокоскоростной метод, который стал
альтернативной методу Фурье-инфракрасной спектроскопии.
Метод термогравиметрического анализа также используется для идентификации
ингредиентов в смесях, которые различаются по относительной стабильности
индивидуальных компонент.
Метод ядерного магнитного резонанса дает полную характеристику структуры
химического соединения, а также надежную идентификацию ингредиентов в смесях. Этот
метод позволяет определить структуру функциональных групп, которая не может быть
установлена другими аналитическими методами.
Как жидкостная, так и газовая хроматография используются для идентификации
веществ. Однако в промышленности полимерных материалов наибольшее распространение
получила гель-проникающая хроматография.
Таким образом можно сказать, экспертиза полимерных материалов применяется для
определения качества и стандартов при изготовлении тех или иных деталей. Исследование
деталей механизмов изготовленных из полимеров имеют огромную важность, особенно, если
не надлежащее качество может повлиять на безопасность процесса производства.
Экспертиза полимеров решает диагностические и идентификационные задачи.
Диагностические задачи позволяют получить сведения отличительного характера о всех
исследуемых материалах. Идентификационные позволяют определить идентичность или
различие исследуемых примеров материала.
