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各种废塑料简易鉴别知识和方法
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。
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 | 软化或熔融范围/°c | 塑料品种 | 软化或熔融范围/oc |
聚醋酸乙烯 | 35~ 85 | 聚氧化甲烯 | 165~185 |
聚苯乙烯 | 70~115 | 聚丙烯 | 160~170 |
聚氯乙烯 | 75~90 | 尼龙12 | 170~180 |
聚乙烯 | |||
密度0.92/ cm3 | 110 | 尼龙11 | 180~190 |
密度0.94/ cm3 | 约120 | 聚三氟氯乙烯 | 200~220 |
密度0.96/ cm3 | 约130 | 尼龙610 | 210~ 220 |
聚-1-丁烯 | 125~ 135 | 尼龙6 | 215~225 |
聚偏二氯乙烯 | 115~ 140(软化) | 聚碳酸酯 | 220~ 230 |
有机玻璃 | 126~ 160 | 聚-4-甲基戊烯-1 | 240 |
醋酸纤维素 | 125~175 | 尼龙66 | 250~260 |
聚丙烯腈 | 130~ 150(软化) | 聚对苯二甲酸乙二醇酯 | 250~260 |
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
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聚合物
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溶剂
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非溶剂
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聚乙烯 | 对二甲苯①,三氯苯① | 丙酮,乙醚 |
聚-1-丁烯 | 癸烷①,十氢化萘① | 低级醇 |
全同立构聚丙烯 | ||
无规聚丙烯 | 烃类,乙酸异戊酯 | 醋酸乙酯,丙醇 |
聚异丁烯 | 己烷,苯,四氧化碳,四氢呋喃 | 丙酮,甲醇,乙酸甲酯 |
聚丁二烯 | 脂肪族和芳香族烃类 | |
聚异戊二烯 | ||
聚苯乙烯 | 苯,甲苯,三氯甲烷,环己酮,乙酸丁酯,二硫化碳 | 低级醇,乙醚(溶胀) |
聚氯乙烯 | 四氢呋喃,环己酮,甲酮,二甲基甲酰胺 | 甲醇,丙酮,庚烷 |
聚氟乙烯 | 环己酮,二甲胺基甲酰胺 | 脂肪族烃类,甲醇 |
聚四氟乙烯 | 不可溶 | |
聚乙烯异烯酯 | 苯,三氯甲烷,甲醇,丙酮,乙酸丁酯 | 乙醚石油醚,丁醇 |
聚乙烯异丁醚 | 异丙醇,甲基乙烯酮,三氯甲烷,芳香族烃类 | 甲醇,丙酮 |
聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯 | 三氯四烷,丙酮,乙酸乙酯,四氢呋喃,甲苯 | 甲醇,乙醚,石油醚 |
聚丙烯腈 | 二甲胺基甲酰胺,二甲亚砜,浓硫酸水 | 醇类,乙醚,水,烃类, |
聚丙烯酰胺 | 水 | 甲醇,丙酮 |
聚丙烯酸 | 水,稀碱类,甲醇,二噁烷,二甲胺基甲酰胺 | 烃类,甲醇,丙酮,乙醚 |
聚乙烯醇 | 水,二甲基甲酰胺①,二甲亚砜 | 烃类,甲醇,丙酮,乙醚 |
纤维素 | 含水氢氧化铜铵,含水氯化锌,含水硫氰酸钙 | 甲醇,丙酮 |
三醋酸纤维素 | 丙酮,三氯甲烷,二噁烷 | 甲醇,乙醚 |
甲基纤维素(三甲基) | 三氯甲烷,苯 | 乙醇,乙醚,石油醚 |
羧甲基纤维素 | 水 | 甲醇 |
脂肪族聚脂类 | 三氯甲烷,甲酸,苯 | 甲醇,乙醚,脂肪族烃类 |
对苯二甲酸乙二醇酯 | 间甲酚,邻氯酚,硝基苯,三氯乙酸 | 甲醇,丙酮,脂肪族烃类 |
聚酰胺 | 甲酸,浓硫酸,二甲胺基甲酰胺,间甲酚 | 甲醇,乙醚,烃类 |
聚氨基甲酸酯类(不交联) | 甲酸,γ-丁内脂,二甲胺基甲酰胺,间甲酚 | 甲醇,乙醚,烃类 |
聚氧化甲烯 | γ-丁内酯①,二甲基甲酰胺①,苯甲醇① | 甲醇,乙醚,脂肪族烃类 |
聚氧化乙烯 | 水,苯,二甲基甲酰胺 | 脂肪族烃类,乙醚 |
聚二甲基硅氧化烷 | 三氯甲烷,庚烷,苯,乙醚 | 甲醇,乙醇 |
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)
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材料
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密度/(g/cm3)
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材料
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0.80 | 硅橡腔(可用二氧化硅填充到1。25) | 1.19~1.35 | 增塑聚氯乙烯(大约含有40%增塑剂) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
0.83 | 聚甲基戊烯 | 1.20~1.22 | 聚碳酸酯(双酚A型) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
0.85~0.91 | 聚丙烯 | 1.20~1.26 | 交联聚氨酯 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
0.89~0.93 | 高压(低密度)聚乙烯 | 1.26~1.28 | 苯酚甲醛树脂(未填充) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
0.91~0.92 | 1-聚丁烯 | 1.26~1.31 | 聚乙烯醇 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
0.9~0.93 | 聚异丁烯 | 1.25~1.35 | 乙酸纤维素 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
0.92~1.00 | 天然橡胶 | 1.30~1.41 | 苯酚甲醛树脂(填充有机材料:纸,织物) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
0.92~0.98 | 低压(高密度)聚乙烯 | 1.30~1.40 | 聚氟乙烯 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.01~1.04 | 尼龙12 | 1.34~1.40 | 赛璐珞 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.03~1.05 | 尼龙11 | 1.38~1.41 | 聚对苯二甲酸乙二醇酯 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.04~1.06 | 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS) | 1.38~1.50 | 硬质PVC | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.04~1.08 | 聚苯乙烯 | 1.41~1.43 | 聚氧化甲烯(聚甲醛) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.05~1.07 | 聚苯醚 | 1.47~1.52 | 脲-三聚氰胺树脂(加有有机填料) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.06~1.10 | 苯乙烯-丙烯腈共聚物 | 1.47~1.55 | 氯化聚氯乙烯 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.07~1.09 | 尼龙610 | 1.50~2.00 | 酚醛塑料和氨基塑料(加有无机填料) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.12~1.15 | 尼龙6 | 1.70~1.80 | 聚偏二氟乙烯 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.13~1.16 | 尼龙66 | 1.80~2.30 | 聚酯和环氧树脂(加有玻璃纤维) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.10~1.40 | 环氧树脂,不饱和聚酯树脂 | 1.86~1.88 | 聚偏二氯乙烯 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.14~1.17 | 聚丙烯腈 | 2.10~2.20 | 聚三氟-氯乙烯 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.15~1.25 | 乙酰丁酸纤维素 | 2.10~2.30 | 聚四氟乙烯 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1.161.20 | 聚甲基丙烯酸甲酯 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
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
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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
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石蕊试纸
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红
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基本上无变色
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蓝
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pH试纸
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0.5~4.0
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5.0~5.5
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8.0~9.5
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含卤素聚合物 聚乙烯酯 纤维素酯 聚对苯二甲酸乙二酯 酚醛树脂 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 | 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 聚碳酸酯 线形聚氨酯 酚醛树脂环 氧树脂 交联聚氨酯 | 聚酰胺 ABS聚合物 聚丙烯腈 酚和甲酚树脂 氨基树脂(苯胺-三聚氰胺-和脲醛树脂) |
①缓慢地加热热解管②有些样品表现出微弱的碱性 |
6. 塑料的燃烧试验鉴别
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。
7.塑料的显色反应鉴别
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
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。
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:
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。
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
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火焰状态
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气化物气味
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材料
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不燃———— | —————— | 刺激性(氢氟酸,HF) | 聚硅酮 聚四氟乙烯,聚三氟氯乙烯 聚酰亚胺 |
阻燃,离开火焰后即熄灭 | 明亮,有黑烟鲜黄色,火苗边缘呈绿色,闪亮,有黑烟黄色,有灰烟,桔黄色,有蓝烟 | 苯酚,甲醛氨,胺,甲醛盐酸————烧焦的动物角质 | 酚醛树脂 氨基树脂 氯化橡胶,聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯(无易燃增塑剂) 聚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 | 黄色,闪亮,材料分解,桔黄色,桔黄色,有黑烟,黄色,边缘呈蓝色,黄色,中心呈蓝色 | 苯酚,烧焦的纸有刺激性,损伤气管烧焦的橡胶新鲜芳香有刺激性(异氰酸酯)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 |
易引燃,离开火焰后继续燃烧 | 闪亮,有黑烟黄色闪亮,有黑烟深黄色,有少许黑烟深黄色,有黑烟闪亮,中心呈蓝色放出火花 | 有强烈刺激性苯酚芳香,天然后味乙酸烧焦橡胶芳香,水果香甲醛 | 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 |
易引燃,离开火焰后继续燃烧 | 深黄色微弱的火花浅绿色,放出火花桔黄色明亮而强烈 | 乙酸和丁酸 乙酸 烧焦的纸 氮的氧化物 | 乙酸丁酯纤维素乙酸纤维素 纤维素 硝酸纤维素 |
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
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材料 | 立即显色 | 10min后颜色 | 加热到100度后颜色 |
酚醛树脂 | 浅红紫-粉红色 | 棕色 | 棕-红色 |
聚乙烯醇 | 无色-淡黄色 | 无色-浅黄色 | 棕色-黑色 |
聚乙酸乙烯酯 | 无色-浅黄色 | 蓝灰色 | 棕色-黑色 |
氯化橡胶 | 黄棕色 | 黄棕色 | 浅红色-黄棕色 |
环氧树脂 | 无色到黄色 | 无色到黄色 | 无色-黄色 |
聚氨酯 | 柠檬黄 | 柠檬黄 | 棕色-绿荧光 |
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
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材料 |
与吡啶和试剂溶液一起煮沸
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与吡啶煮沸,冷却后加入试剂溶液
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在试样中加入试剂溶液和吡啶,不加热
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即刻
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5min 后
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即刻
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5min 后
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即刻
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5min 后
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聚氯乙烯 |
红-棕
|
血红,棕-红
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血红,棕-红
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红-棕,黑沉淀
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红-棕
|
黑- 棕
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氯化聚氯乙烯 |
血红,棕-红
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棕-红
|
棕-红
|
红-棕,黑沉淀
|
红-棕
|
红-棕
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氯化橡胶 |
深红-棕
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深红-棕
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黑- 棕
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黑- 棕沉淀
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茶青-棕
|
茶青-棕
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聚氯丁二烯 |
白色-浑浊
|
白色-浑浊
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无色
|
无色
|
白色-浑浊
|
白色-浑浊
|
聚偏二氯乙烯 |
棕-黑
|
棕-黑沉淀
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棕-黑沉淀
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黑- 棕沉淀
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棕-黑
|
棕-黑
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聚氯乙烯混合料 |
黄
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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
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弹性体
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热解蒸气与试剂接触处
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在持续沸腾和加甲醇后
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空白试验
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淡黄色
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淡黄色
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天然橡胶(聚异戊二烯)
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黄棕色
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绿-紫-蓝色
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聚丁二烯
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淡绿色
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蓝绿色
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丁基橡胶
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黄色
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黄棕色至淡紫色
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苯乙烯-丁二烯共聚物
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黄绿色
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绿色
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丁二烯-丙烯腈共聚物
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橙红色
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红色至红棕色
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聚氯丁二烯
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黄绿色
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淡黄绿色
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硅橡胶
|
黄色
|
黄色
|
聚氨酯弹性体
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黄色
|
黄色
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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
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杂原子
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O,卤素
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N,O
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S,O
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Si
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N,S
|
N,S,P
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不可皂化 | 可皂化 | ||||||||
皂化值SN<200 | 皂化值SN>200 | ||||||||
聚烯烃类 | 聚乙烯醇 | 天然树脂 | 聚乙酸乙烯及其共聚物 | 聚氯乙烯 | 聚酰胺 | 聚亚烃化硫 | 聚硅酮 | 硫脲缩聚物 | 酪素树脂 |
聚苯乙烯 | 聚乙烯醚 | 改性酚醛树脂 | 聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯 | 聚偏二氯乙烯 | 聚氨酯聚脲 | 硫化橡胶 | 聚硅氧烷 | 硫酰胺缩聚物 | |
聚异戊二烯 | 聚乙烯醇缩醛 | 聚酯 | 聚氟烃 | 氨基塑料聚丙烯腈及基共聚物 | |||||
丁基橡胶 | 聚乙二醇聚缩醛酚树脂 醛二甲苯 树脂纤维素醚纤维素 | 醇酸树脂纤维素酯氢氯化橡胶 | 氯化橡胶聚乙烯咔唑聚乙烯吡咯酮 | 氯化橡胶聚乙烯咔唑聚乙烯吡咯酮 |
各种尼龙的熔点范围
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聚酰胺类型 | 熔点范围/oc | 聚酰胺类型 | 熔点范围/oc |
尼龙6 | 215~225 | 尼龙1010 | 190~200 |
尼龙66 | 250~260 | 尼龙11 | 180~190 |
尼龙610 | 210~220 | 尼龙12 | 170~180 |