2013年1月21日

科學遊戲-化學-白膠與灰泥


除了使用膠水(主要成分為聚乙烯醇,PVA)做史萊姆之外,也在暢銷的「蘇老師化學黑白講-懂2點化學很有用」一書(P.219)中看到這麼一段文字:「把半匙硼砂與半杯白膠混合攪拌。很神奇哦,原來黏溚溚的白膠會變成像灰泥般的物質,可以伸展成片或揉成球。」

既然手邊有這些東西,豈有不親手做做看的道理,看看所謂的「灰泥」是怎麼樣的物質。拿出手邊的白膠,通常是蓋子打開之後就直接取用。不過這次再看看平常不會注意到的標籤的另外一面,發現主成分是聚醋酸乙烯((C2H3)nOCOCH380%、純水20%。果然跟書中所提及的材料吻合,就是我要的東西。既然如此,就把這一大罐買了幾年卻用不完的白膠當作祭品吧。
常常使用的人才需要買這麼大罐,用都用不完
本來是研習時要用的材料,現在變成小朋友勞作時的必備物品之一

基本上,不會有毒的白膠可以直接用手挖一點到杯子內
由於聚醋酸乙烯分子間的力量使其無法像水一樣攤散開來
但加水可使其流動性大增
它常用於做乳膠和水性漆、黏合媒材等原料用途

聚乙烯醋酸是由乙烯醋酸所聚合而成,它的另外一個用途就是製造聚乙烯醇。這是因為把聚乙烯(PE)中的一個氫原子換成醇基(-OH)的乙烯醇單體極不穩定。有人曾經嘗試去製備乙烯醇,但是並沒有辦法成功,因為它很快就異構化成醛類。所以聚乙烯醇並非單純地由乙烯醇單體聚合而得。

因此,想要製造聚乙烯醇時,會將聚乙烯醋酸和甲醇加在一起進行醇解反應,就能得到聚乙烯醇。
 
這是飽和硼砂水溶液,用來產生交聯作用的關鍵之一
硼砂水溶液濃度越高,交聯反應的效果比較好,所以我都用飽和溶液

 
將飽和硼砂水溶液倒入杯中,可以發現白膠仍是白膠,硼砂仍是硼砂
搖晃也沒有辦法使其融合,發生反應,想必是接觸面積的問題,所以…

拿了一根叉子下去攪拌,本來以為一下子就會均勻了
不過感覺怎麼怪怪的啊,叉子是越來越難動
不一會兒的時間,溶液又逐漸澄清…

提起叉子,把叉子包得緊緊的那一團東西終於現身了
最後的成果怎麼長這樣,不是說是灰泥嗎?怎麼看起來像一團丸子?
(難道國外的白膠和我們用的不同?)

這純粹在測試反應前後的硼砂水溶液的酸鹼性
由廣用試紙的顏色看起來是屬於弱鹼性的水溶液

再給它下水泡一下,可以看到交聯作用在接觸表面上形成越來越多紋路
而且叉子也越來越難深入完成品內部


從叉子上拿下來時,感覺硬得跟什麼似的
用力一握,則是幾乎一點彈性都沒有

 
剝開來也很容易,可以看到內部的結構幾乎都是「各自為政」,一點也不團結
裡面的彈性和外面一樣幾乎沒有,感覺起來就像沒有彈性的魚丸

用力捏緊,只見一團「很硬的人工橡膠」被外力所壓縮
乾癟癟的,手的觸感其實很不好,很怪的感覺

 
這一團是最後的成品,不怎麼討喜
在想不到它目前有何用途之下,當然是被我丟進垃圾筒啦!

本來以為看書上的點子,實際來做出灰泥,再進一步應用到別的地方。不過做出來的物體卻大異其趣,別急著失望,這其實可以當做另一種體驗,誰說實驗每一次都會成功,說不定只是先前配好的飽和硼砂水溶液濃度太高,使得交聯作用過於迅速且強烈所致。

這種實驗的操縱變因很多,從硼砂水溶液的濃度到聚醋酸乙烯的水分含量都是可以進一步探究的方向。不過,觀察力敏銳的你,看出問題在哪裡了嗎?

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