Département ISET DE SOUSSE Atelier Matières génie ......[4] Evaluation expérimentale de physique-chimie, cahier de TP, PIERRON. [5] Document pédagogique, groupe Sciences Physiques

TP n°2 : L’identification rapide des polymères par le feu Atelier Matières Plastiques

10 Mastère « plasturgie et matériaux composites »

Département génie mécanique

ISET DE SOUSSE Atelier Matières

plastiques

MASTERE

Plasturgie

TP n° 2

L’identification rapide des polymères

par le feu

(EN CAS d’absence du numéro de code et de

l’abréviation de la matière ou autre raison) :

Durée : 3 h

Documents ressources :

1. Annexes 1-5 : Guide, Identification des matières plastiques ; Masse

volumique ; Essai de flottaison ; identification par le feu ; Test de

solubilité.

L’étudiant est appelé à préparer avant le jour prévu pour le TP :

La réponse à toutes les questions de l’aperçu théorique ;

Un résumé écris de la partie expérimentale ;

Une liste de besoin du matériel à commander de la part du magasinier ;

I. Introduction

Il est possible de classer les polymères utilisés selon différents critères.

Selon leur origine, on distingue les polymères naturels, c’est-à-dire trouvés en état dans la

nature (ex : acide hyaluronique), les polymères artificiels ou régénérés, obtenus par modification

chimique d’un polymère naturel (ex : latex, collagène réticulé, etc.) et les polymères synthétiques,

entièrement fabriqués par l’homme à partir de petites molécules réactives, appelées monomères.

Caractériser une matière plastique par divers tests et méthodes, de façon à établir au moins la

nature de la résine de base et en déterminer certaines caractéristiques physiques simples.

Les méthodes et tests pour identifier une matière plastique :

Essai de flottaison ;

Essai de combustion ;

Test aux solvants ;

Test au papier pH ;

Essai de BELSTEIN ;

Chauffage en tube à essai.

Connaissance des plastiques par combustion

L’expérience peut permettre aux soudeurs confirmés de reconnaître la plupart

des plastiques par leur dureté de surface. Pour les autres, et en l’absence de code gravé

sur l’élément, il existe une méthode d’identification sûre et simple dite épreuve à la flamme.

Allumez avec une allumette ou un briquet un copeau du matériau en question, observez la flamme

et sentez l’odeur de la fumée.



II. COMPTE RENDU

Le rapport doit contenir une partie expérimentale décrivant brièvement ce qui a été fait pendant

la séance et une partie théorique est nécessaire. Il doit également contenir une discussion des

résultats obtenus. Il ne s’agit pas simplement d’observer et de décrire les échantillons

séparément, mais de comprendre et d’expliquer les phénomènes à partir de groupes

d’échantillons que l’on comparera pour mettre en évidence l’influence de tel ou tel paramètre.

C’est aussi dans cette partie que l’étudiant mettre les réponses aux éventuelles questions

posées par l’assistant. On peut mettre un résumé des résultats principaux, ce que vous avez

appris, une critique de la méthode etc., dans une conclusion.

L’étudiant est appelé à faire un exposé oral à la fin de chaque TP et doit

préparer pour la réponse à toute question posée par l’enseignant.

V. LITTERATURE

[1] Technique de l’ingénieur : Nomenclature, Classification et formules chimiques des polymères,

Cécile-Anne Naudin.

[2] Précis Matières plastiques: structures-propriétés, Mise en œuvre, et normalisation,

J.-P. Trotignon, J. Verdu, A. Dbraczynski et M. Piperaud.

[3] Mémotech :Matières plastiques: Matériaux et outillages de Mise en œuvre, C. Corbet.

[4] Evaluation expérimentale de physique-chimie, cahier de TP, PIERRON.

[5] Document pédagogique, groupe Sciences Physiques de l’Académie de Toulouse.



(Document réponse)TP2 Identification rapide des polymères par le feu

Noms et Prénoms : ……………………..……………………….………………………

APERCU THEORIQUE

1. Déterminer les matières de base de ces polymères [colorer les traits sur la figure de l’annexe 1] :

Polychlorure de vinyle (PVC) : ………………………………………………….….…….…….…….

Polypropylène (PP) : ………………………………………………….….…….…….………………..

Acétate de cellulose (CA) : ………………………………………………….….…….…….……….

Silicone (SI) : ………………………………………………….….…….…….………………………

2. Pour identifier rapidement les matières plastiques par le feu, quels sont les

différents types et symboles de flammes, de fumés et de goutes qu’ont peut les observer [annexe 4].

Types de flammes et symboles Types de fumés et symboles Types de goutes et symboles

3. Citer les différents types de flammes, de fumés et de goutes pour les matériaux

suivants : PA, PS, PMMA et le PVC souple ; Matériaux Types de flammes Types de fumés Types de goutes

PA

PS

PMMA

PVC souple

4. Que signifie fleur de souci :……………………… et amande amère : ……………………………

TRAVAIL EXPERIMENTAL

Partie 1 : L’identification des matières plastiques par

divers tests et méthodes

(EN CAS d’absence du numéro de code

et de l’abréviation de la matière) :

Nous allons aujourd’hui réaliser des tests qui

permettent de différencier certains plastiques.

Pour chaque test utiliser l’organigramme des

essais pour déterminer la nature du plastique.

On se propose d'identifier quelques matières

plastiques à partir de leurs propriétés physiques

et chimiques.

Découper un échantillon de matière (formes et

tailles différentes) de chacun des objets

proposés.

Organigramme des essais

TP n°2 : Identification rapide des polymères par le feu Atelier Matières Plastiques


1. Test de chauffage (Thermoplastique ou thermodurcissable).

Devant l’enseignant : Chauffer un agitateur en verre sur la flamme d’un Bec

Bunsen.

Appliquer la partie chaude de l’agitateur sur l’échantillon de

plastique.

Si le plastique ramollit, il s’agit d’un thermoplastique,

sinon c’est un thermodurcissable.

Attention ! Bien essuyer avec un chiffon l’agitateur entre chaque

essai.

Echantillon N°

Ramollie : Oui / Non

Conclusion :……………….………………………………………………………………………..

……………….………………………………………………………………………………………….

2. Test de densité.

Devant l’enseignant :

Placer un échantillon de plastique dans un bécher

contenant de l’eau (les immerger, si besoin est, en

utilisant un agitateur).

Noter si l’échantillon flotte ou coule dans le tableau

ci-dessous.

Données : d PE=0,92 à 0,95 ; dPSC=1,1 ; dPSE=0,1 ; dPVC=1,4.

et les densités de ces quatre liquides.

liquide alcool à brûler mélange eau et alcool eau eau salée

densité 0,80 0,94 1,0 1,1

Echantillon N°

Flotte : O / N

Conclusion :……………….………………………………………………………………………..

3. Test de BELSTEIN

Devant l’enseignant : Allumer le bec Bunsen.

Chauffer au rouge le fil de cuivre. Prélever avec le fil de cuivre une partie du plastique à

étudier. Replacer le fil de cuivre dans la flamme et noter la couleur de la flamme dans le tableau

(Si la flamme est verte, la matière plastique contient l’élément chlore,

sinon elle n’en contient pas).



Procéder de la même façon pour les autres échantillons (Entre deux échantillons

gratter le fil de cuivre à la toile émeri)

Echantillon N°

Couleur de la flamme

Conclusion :……………….………………………………………………………………………..

4. Test au solvant

Précaution :

Travailler sous la hotte et loin de toute flamme (le bec Bunsen doit être éteint).


Placer dans un tube à essais environ

3 cm3 d’acétone (CH3COCH3) ;

Plonger dans ce tube à essais le morceau de

plastique étudié (quelques minutes) ;

Avec un agitateur en verre toucher le plastique

pour voir s’il se ramollit [Annexe 6];

Recommencer cette opération pour chaque

plastique.

Echantillon N°

Ramollie : oui/non

Conclusion :……………….………………………………………………………………………..

5. Test d’acidité Précaution :

Travailler sous la hotte


Placer dans un tube à essais le morceau de

plastique à étudier.

Placer en haut du tube à essais un morceau de

papier pH humidifié.

Chauffer le tube à essais sur la flamme d’un bec

bunsen.

Lorsque la matière plastique émet des vapeurs, arrêter de chauffer et noter

la valeur du pH.

Placer l’échantillon dans le récipient marqué « poubelle ».

Procéder de la même façon pour les autres échantillons.

Echantillon N°

PH

s'il vire au bleu, le matériau est un polyamide, s'il vire au rose ou au rouge, le matériau est du PVC.

Conclusion :……………….………………………………………………………………………..



6. Test de combustion (simplifié)


Allumer le bec Bunsen.

Prendre l'échantillon à la pince métallique et le

placer à l'extrémité de la flamme.

Noter dans le tableau : si le plastique est :

auto-extinguible (la combustion s’arrête lorsqu’on le retire de la flamme) ;

ou non auto-extinguible (la combustion se poursuit).

Tremper l'échantillon dans l'eau du cristallisoir, puis le placer dans le récipient

marqué « poubelle ».

Éteindre le bec Bunsen.

Echantillon N°

Auto extinguible

Fumées noires

Conclusion :……………….………………………………………………………………………..

Remise en état du poste de travail.

Partie 2 : L’identification rapide des polymères par le feu

(EN CAS d’absence du numéro de code et de l’abréviation de la matière ou autre raison) :

Il s’agit d’identifier le nom de matériau de quelques pièces fournies et de

répondre à ces questions.

1. Allumez avec une allumette ou un briquet un copeau du matériau en question,

observez la flamme, la fumée et les gouttes, écoutez le bruit et sentez l’odeur

de la fumée puis identifier le nom de chaque matériau en complétant le tableau

suivant :

Flamme fumée Gouttes Odeur Bruit Nom du matériau

Matériau …

Matériau …

Matériau …

Matériau …

Matériau …

Matériau …

2. Classer ces matériaux selon une classification chimique ;

TP : ……….………………………………………………………………………………………….

TD : ……….………………………………………………………………………………………….

Elastomères : ..…………………..…………………………………………………………….



Annexe 1

Origine des matières plastiques

A. Matières minérales : pétrole, gaz, charbon, calcaire, sel, sable, etc.

B. Matières animales : lait, etc.

C. Matières végétales : bois, coton, alcool, ricin, etc.

http://www.encyclopedie-1.com/p/pa/pa_trole.html

http://www.encyclopedie-1.com/g/ga/gaz.html

http://www.encyclopedie-1.com/c/ch/charbon.html

http://www.encyclopedie-1.com/c/ca/calcaire.html

http://www.encyclopedie-1.com/s/se/sel.html

http://www.encyclopedie-1.com/s/sa/sable.html

http://www.encyclopedie-1.com/l/la/lait.html

http://www.encyclopedie-1.com/b/bo/bois.html

http://www.encyclopedie-1.com/c/co/coton.html

http://www.encyclopedie-1.com/a/al/alcool.html



Annexe 2_Masse volumique

Annexe 3_ Essai de flottaison

Identification des polymères par variation d'un mélange de solvants (eau-éthanol).

- Chercher la densité de l'éthanol dans la littérature :

dE

- Introduire dans un bécher de 50 ml: 10 ml d'eau

déminéralisée (pipette graduée), un barreau

magnétique et les polymères moins denses que

l'eau.

- Remplir une burette de 25 ml d'éthanol (attention

pas de flamme!!!)

- Ajouter l'éthanol ml par ml. Après chaque ml,

laisser agiter 30 secondes, arrêter l'agitation et

observer.

- Si aucun polymère ne coule, rajouter encore 1 ml.

- Lorsqu'un polymère a coulé, vous pouvez

déterminer le nom du polymère par la densité du

mélange.

Séparation par densité



Annexe 4



Annexe 5

Test de solubilité

On immerge quelques décigrammes de plastique dans 5 cm3 de solvant à

température ambiante. En fonction de la réaction du matériau avec deux ou trois

solvants, on peut par déduction en définir la nature (tableau 17).

Référence [B5170] tests d’identification