CAPSULE THÉORIQUE et PRATIQUE

Transcription

1 CAPSULE THÉORIQUE et PRATIQUE LES PLASTIQUES USUELS Mai 2008 DOCUMENT DE TRAVAIL plastiques_capsule_identification_plastiques.doc 1

2 Buts visés Cette capsule a pour but de résumer les origines des matières plastiques et de simplifier l identification des plastiques usuels en laboratoire. Le domaine des plastiques étant très vaste, nous limiterons nos expérimentations à ceux que l on trouve dans le bac de recyclage. Cycle du carbone Les éléments les plus abondants sur Terre sont l oxygène et le silicium. Le carbone arrive au 14 e rang. Comme la Terre est une planète vivante, le carbone fait partie d un cycle qui le fixe et le libère. Ce cycle implique la lithosphère, la biosphère et le milieu océanique. Depuis plusieurs années déjà, on sonne l alarme au sujet des changements climatiques et de l activité humaine qui y joue un rôle important. Or le carbone est l un des principaux constituants des gaz à effet de serre, soit le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4). Un fragile équilibre doit être maintenu entre le carbone fixé et le carbone présent dans l atmosphère. L effet de serre a d ailleurs contribué au développement de la vie, à son maintien et à la régularisation du climat. On désigne deux formes de carbone : le carbone organique et le carbone inorganique. Le premier, comme son nom l indique, provient de matières vivantes. On le trouve lié à d autres atomes de carbone, d hydrogène, d azote ou de phosphore dans des molécules dites «organiques» ou dans les hydrocarbures. Le second ne provient pas d organismes vivants : il s agit principalement du dioxyde de carbone atmosphérique et du carbone présent dans les calcaires (CaCO3). Le site Planète Terre de l Université Laval est une excellente ressource pour obtenir une explication détaillée, mais accessible : Du gisement aux polymères Les plastiques sont généralement des produits dérivés du pétrole. Bien que le pétrole soit exploité et consommé à un rythme effarant, la plasturgie constitue environ 3 % de l exploitation du pétrole. Le pétrole brut est raffiné par distillation fractionnée et c est le naphta, l une de ses fractions, qui est à l origine des monomères, molécules organiques (C-H-O-N-S) constituées d un nombre élevé d atomes et appelées macromolécules. Ces macromolécules sont ensuite assemblées en longues chaînes de carbone et d hydrogène : les polymères. Ce processus porte le nom de polymérisation. Excellent site Internet où l on trouve une quantité d informations sur les plastiques : plastiques_capsule_identification_plastiques.doc 2

3 Code d identification des plastiques Code Nom Propriétés Utilisation Recyclage PETE ou PET HDPE Ou PE-HD PVC ou V Polyéthylène téréphtalate Polyéthylène haute densité Chlorure de polyvinyle Transparence Résistance à la chaleur Résistance à la pression Bonne résistance aux produits chimiques Facilité de formage Bonne imperméabilité au gaz et à l humidité. Transparence Bonne résistance aux produits chimiques Bouteille de boisson gazeuse Bouteille de jus Bouteille de détergent liquide Contenant de lait, de jus, d eau et de margarine Sacs à l intérieur de boîtes de céréales Bouteille de shampoing Bouteille de savon à main Tapis Vêtement Sac Bouteille Bouteille d huile Tuiles de plancher Clôture Équipement de terrains de jeu Poubelle Tuyau de drain Tuyau Bouteille (non alimentaire) Garde-boue Tuiles de plancher Câble Dos d âne LDPE ou PE-BD Polyéthylène basse densité Flexibilité à basse température Transparence moyenne Permet une bonne étanchéité (bouchon) Sac à pain Sac pour la congélation Bouteille compressible (miel, moutarde, etc.) Enveloppe de manutention Sac d ordure Tuiles de plancher Poubelle plastiques_capsule_identification_plastiques.doc 3

4 Polypropylène Point de fusion élevé Plat de type «Ziploc» Pièces de voiture Cabarets PP Bonne résistance aux produits chimiques et aux graisses Contenant de margarine Verre à boire Tapis Fibres géotextiles Polystyrène Permet de produire une mousse Emballage de protection Accessoires de bureau PS Autres Objet fait d un mélange de plusieurs sortes de plastiques Autres plastiques comme l acrylique et le nylon Emballage d isolation Boîte pour disque compact Cabaret Diverses applications selon les combinaisons utilisées Vidéocassette Panneau isolant Divers contenants, bas de nylon, etc. plastiques_capsule_identification_plastiques.doc 4

5 Matériel 1 échantillon de plastique 1 brûleur 1 bouteille de combustible 1 tige de verre 1 paquet d allumettes Test de Chauffage Travailler sous la hotte. Attention à la flamme et gare aux vêtements amples. Les cheveux doivent être attachés afin de ne pas s enflammer. Le port des lunettes est obligatoire. 1) Chauffer la tige de verre dans le haut de la flamme. 2) Appliquer le bout chauffé de la tige de verre sur l échantillon de plastique. 3) Noter vos observations. Matériel 1 échantillon de plastique 1 récipient (bécher) 1 bouteille d eau à la température ambiante Test de densité 1 (Flotte sur l eau?) 1) Déposer l échantillon de plastique dans l eau. (S assurer qu il n y ait pas de bulles d air accrochées à l échantillon.) 3) Noter vos observations. plastiques_capsule_identification_plastiques.doc 5

6 Matériel 1 échantillon de plastique 1 brûleur 1 bouteille de combustible 1 broche de cuivre (Un calibre entre AWG calibre 20 et AWG calibre 28 peut faire l affaire.) 1 paquet d allumettes Test de Beilstein Attention à la flamme et gare aux vêtements amples. Les cheveux doivent être attachés afin de ne pas s enflammer. Ne pas respirer les émanations produites lors du chauffage du plastique. Bien que les quantités soient infimes, nous recommandons de procéder aux manipulations sous la hotte. Le port des lunettes est obligatoire. 1) Chauffer la broche de cuivre, dans le haut de la flamme, jusqu à ce qu elle devienne incandescente. 2) Appliquer la broche, chauffée au rouge, sur l échantillon de plastique de façon à enduire celle-ci de plastique. 3) Replacer la partie enduite de la broche dans la flamme. 4) Noter vos observations. plastiques_capsule_identification_plastiques.doc 6

7 Matériel 1 échantillon de plastique 1 verre de montre (bécher) 1 compte-gouttes 5 ml d acétone Test du solvant Ne pas respirer les vapeurs d acétone. Bien que les quantités soient infimes, nous recommandons de manipuler sous la hotte. Ne pas ingérer : l acétone est un poison. Tenir loin de la flamme, car l acétone est inflammable. Le port des lunettes est obligatoire. 1) Déposer une goutte d acétone sur l échantillon. 2) Observer la présence de décoloration ou de ramollissement et noter vos observations. plastiques_capsule_identification_plastiques.doc 7

8 Test de résistance mécanique à -5 C Matériel 1 échantillon de plastique de même épaisseur 1 clou dont l extrémité est limée marteau et bloc de bois 1 congélateur loupe binoculaire N. B. Un thermos maison peut être confectionné à l aide de deux contenants de polystyrène expansé de différentes dimensions. On peut facilement atteindre et conserver une température de -15 C pendant plus de 30 minutes (voir les photos et les remarques ci-dessous). 1) Refroidir l échantillon en le trempant dans l alcool réfrigéré à environ -15 C pendant environ 60 secondes. 2) Immédiatement après le refroidissement, poinçonner l échantillon à l aide du clou. (N. B. Il ne faut pas toucher avec les doigts l extrémité testée pour ne pas la réchauffer.) 3) Observer le trou pratiqué à l aide d une loupe binoculaire. 4) Noter vos observations. Fabrication du thermos Mettre une masse au fond d un verre à café, légèrement raccourci pour augmenter sa densité. Remplir le verre d alcool (éthylique ou autre). Déposer le verre au centre d un plus grand contenant. Ajouter de l eau tout autour de verre. Placer un couvercle sur le tout (le couvercle du plus gros contenant). Placer l ensemble dans un frigo réglé à -15 C. environ. Sortir, le lendemain, juste avant le test. plastiques_capsule_identification_plastiques.doc 8

9 Test de densité 2 (Flotte dans une solution d alcool?) Matériel Échantillon de plastique de 25 mm 2 1 échantillon témoin PEHD 1 compte-gouttes 1 cylindre gradué de 25 ml Eau à la température ambiante Alcool éthylique à 70 % à la température ambiante Ne pas ingérer, car cet alcool est un poison. Tenir loin de la flamme, car l alcool est inflammable. 1) Verser 5 ml d alcool dans un cylindre gradué. 2) Déposer l échantillon témoin dans le cylindre gradué. 3) Déposer un échantillon de plastique dans le cylindre gradué. (S assurer qu il n y ait pas de bulles d air accrochées aux échantillons.) 3) Ajouter l eau, 0,5 ml à la fois, à l aide du compte-gouttes dans le cylindre gradué. (Les échantillons devraient s éloigner du fond au cours du processus.) 4) Agiter délicatement après chaque ajout. 5) Noter vos observations. Notez vos observations sous forme de tableau : Résultats aux tests et classement plastiques_capsule_identification_plastiques.doc 9

10 Divers plastiques Démarche d identification Test de chauffage Fond Brûle Plastique thermodurcissable (Récupération plus complexe) Thermoplastiques (Récupération domestique) Test de densité 1 (Flotte sur l eau?) Flotte Coule Test de résistance mécanique à -5 C Solide Fragile Test de Beilstein Flamme verte Négatif Test de densité 2 (Flotte dans l alcool?) ou Test de masse volumique Test du Solvant Ramollit Flotte Coule Négatif plastiques_capsule_identification_plastiques.doc 10