20110921常見的有機化學
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100/09/21 常見的有機化合物 1. 2. 3. 4. 有機化合物與無機化合物 常見的有機化合物 聚合物與民生用容器、薄膜 常用的清潔劑 http://study.boe.tcc.edu.tw/seed/seed_data/product/175_3.ppt 1 無 機 化 合 物 ～不含有碳元素，而由其他元素所形成的化合物～ ●無機化合物在自然界的種類不多，約僅十萬種左右 ●CO、CO2、CS2、碳酸鹽(-CO3, Carbonate)、氰化物 (-CN, Cyanide)、硫氰化物(-SCN, Thiocyanate )、氰 酸鹽(-OCN, cyanate)、異氰酸鹽(-NCO, Isocyanate)等， 雖含有碳元素，但仍依舊習慣稱為無機化合物 ●酸、鹼、鹽、氧化物、 diisocyanate 等不含有碳元素的化合物均屬於無機化合物 ●無機化合物主要是以離子鍵結合而成的化合物，其 性質與以共價鍵結合而成的有機化合物，差異甚大 2 International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) 官能基 H2N- 官能基 amino CH3NH- methylamino -NCS isothiocyanato -NO nitroso (CH3)2N- dimethylamino -NO2 nitro ＝NH imino H2N-NH- hydrazino N≡ nitrilo H2N-N＝ hydrazono -CN cyano -NH-NH- hydrazo -N＝C -NCO isocyano isocyanto -N＝NN2＝ azo diazo -SCN thiocyanato -N3 azido 3 幾種重要的含氮、氧之官能基 http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%AE%98%E8%83%BD%E5%9B%A2 ROCN cyanato- alkyl cyanate RNC isocyano- alkyl isocyanide RNCO isocyanato- alkyl isocyanate RNCS isothiocyanato- alkyl isothiocyanate異硫氰酸烯丙酯 烷基氰酸酯 烷基異氰 異氰酸甲酯 硝基正戊酯 RONO2 nitrooxy-, nitroxy- RCN cyanoCH3CN Acetonitrile 乙氰 alkyl nitrate alkanenitrile alkyl cyanide 苯甲氰 4 有 機 化 合 物 ～含有碳元素的化合物～ ●CO、CO2、CS2、碳酸鹽(-CO3)、氰化物(-CN)、硫氰化物 (-SCN) 及氰酸鹽(-ONC)等除外。 ●昔日化學家以為有機化合物是從有機體中得來，且認為 一定要 靠有生命的細胞才能產生。 ●現代化學家已能從無生物中，用人工方法製出很多種有機化合 物。 ●碳位於週期表的IV A族，其原子的最外層軌道有4個電子，獲得 與失去電子的能力相近，故能與多種其他原子直接結合；且碳 原子本身亦可互相連結後再與其他原子結合，而形成鏈狀或環 狀的化合物。所以有機化合物的種類遠多於無機化合物。 5 有機化合物的性質 ●有機化合物的最主要成分元素為碳，其次是氫， 此外可能尚有氧、氮、硫、磷、鹵素，..等其他 元素。 ●有機化合物較無機化合物不安定，易起變化， 多數能燃燒，強熱即行分解。 ●大多數的有機化合物為非電解質，其化學反應速 率甚慢，常需加熱或加入催化劑，以增快反應速 率。 6 有機化合物的檢驗 - 燃 燒 法 ●有機化合物中的碳會與氧化而生成二氧化碳，可 使澄清石灰水變混濁。 ●有機化合物中的氫會與氧化而生成水，可使氯化 亞鈷(CoCl2)試紙變粉紅色。 7 有機化合物的檢驗 - 乾餾法 ～將物質隔絕空氣加熱而使之分解的過程～ ●有機化合物與氧化銅共熱時，氧化銅的功能有二： ◎主要是作為氧化劑，提供燃燒時所需要的氧。 ◎其次是當作催化劑，可使反應速率增快。 ●黑色的氧化銅於反應後會被還原成紅色的銅。 ●有機化合物中的氧無法直接由燃燒法檢驗出來。 8 烴 類 - 碳氫化合物，通式為ＣｍＨｎ ●天然氣：主要的成分為甲烷【CH4】，一般以管線 輸送直接供作燃料。 ●液化石油氣：主要的成分為丙烷【C3H8】， 通常壓縮液化後裝入鋼瓶供作燃料。 ●汽 油：為液態烴類的混合物，可作為汽機車燃料。 ●柴 油：沸點較汽油為高，燃燒時產生的熱量較大， 故用為重型車輛的燃料。 ●石 油：主要成分為碳氫化合物的混合物，但仍含有 少量的硫、氮和氧等元素，成分非常複雜。 9 石油的分餾 1.石油及天然氣均屬化石燃 料，是遠古時代動植物死 亡後，與泥沙沉積在地底， 經細菌的分解作用，使氧、 氮等元素消失，而留下碳 和氫結合成碳氫化合物。 再經長時間的地殼高壓及 地核高溫作用，促使有機 物進行複雜而緩慢的化學 變化而成。 2.剛開採出來的石油稱為原 油，是一種深色黏稠的液 體。煉油廠將其分離或經 由化學反應製成各種石化 產品，做為各種燃料用油 及工業原料。 10 國內、國際油價月平均比較趨勢圖(美金/桶) 11 歷年來國際油價走勢圖 http://www.hkreporter.com/talks/viewthread.php?tid=155371 12 國際黃金價格最近1年走勢圖 (美金/盎司) 1兩=10錢=37.5公克 每錢國際即時金價 3964 台幣 此金價以每盎司國際金價1007.50美金, 2009-09-19 (1 dollar=32.642 NT), 13 英制重量單位，1盎司(ounce或oz )=31.1035公克 (gram, g)公制重量單位 辛 烷 值 (Octane Number) ●是一種評估汽油爆震(Knocking)能力的數值，辛烷 值愈高，表示產生爆震的機會愈小。 ●汽油在引擎中，會因火星塞點火時間不正確，而產 生異常的猛爆力量，此會與活塞產生不協調衝突的 現象(稱爆震)。嚴重時會破壞引擎，減少輸出動力 ●1922年通用汽車公司的工程師發現在汽油中添加 四乙基鉛(tetraethyl lead) 之化合物，可提高辛烷 值，降低爆震程度，但燃燒後卻會產生有毒的含鉛 化合物，造成 嚴重的 空氣污染。 14 辛 烷 值 異辛烷 • 92、95與98無鉛汽油之區別主要在於其辛烷值之不同 • 辛烷值乃測定汽油抗震爆能力之指標，92無鉛汽油辛烷值 為92，95無鉛汽油辛烷值為95； 98無鉛汽油辛烷值為98。 • 辛烷值如何決定？測定汽油辛烷值是以異辛烷(2,2,4-三甲基 戊烷)之辛烷值定為100，正庚烷(n-heptane, CH3(CH2)5CH3) 定為0 (亦即，燃燒正庚烷的震爆情形最嚴重)，以此二成份 依各種不同比例摻混成標準油。任何汽油在標準引擎試驗 中與標準油作比較，若在引擎中所產生之爆震，正好與 98%異辛烷及2%正庚烷之混合物的爆震程度相同，即稱此 汽油之辛烷值為98號。辛烷值可為負，也可超過100。 • 美國汽油等級可區分為高級汽油、中級汽油及普通汽油， 其辛烷值研究法與馬達法之平均值分別為92 、89 、87 ， 15 分別相當於研究法辛烷值98 、95 及92 。 常見的油品之辛烷值 Methyl t-butyl Ether, MTBE 品名 正辛烷 正庚烷 正戊烷 1-戊烯 1-丁烯 辛烷值 -10 0 62 91 97 品名 苯 甲醇 乙醇 甲基第三丁基醚 甲苯 辛烷值 106 107 108 116 118 異辛烷 100 柴油 15–25 現今許多國家與地區不僅禁止使用含鉛汽油，更要求汽車須使用添 加有甲醇或甲基第三丁基醚的加氧汽油(oxygenated gasoline)作為燃 料。由於甲醇或乙醇燃燒時廢氣量低，並擁有較高的辛烷值，因此 16 在石油價格不斷攀升的趨勢下，極可能成為未來汽車的主要燃料。 生質酒精汽油之發展 1.生質酒精是可再生燃料，日本評估使用E3(在汽油中混 合3%容積的無水酒精)酒精汽油比使用汽油之二氧化碳 排放量減少2.4%。 2.巴西自1931年開始推廣酒精汽油，經過數十年的發展， 石油進口依存度由1973年的90％達到目前(2007年)能源 自給自足，成為全球最大的酒精出口國。巴西 甘蔗 酒精製程所需要之電力，及熱源蒸汽由燃燒蔗渣之汽 電共生系統供應，使得能源效益係數高達8.3。 3.我國規劃2007年先行於台北市公務車使用E3，並推動 在2011年全面供應E3酒精汽油。生質酒精之原料成本 佔總成本之73%，我國在發展酒精汽油過程，如何降 低酒精原料成本，將是不容忽視之重要課題。 17 生質 (Biomass)酒精生產在巴西的情形 1. 生質是指由光合作用衍生的生物物質，例如玉米、高梁、小麥 等穀類，甘蔗、甜菜、糖漿、澱粉、糖等糖類，以及纖維素等。 生質酒精是指由生物物質所製成之酒精，其與汽油混合之燃料 即為生質酒精汽油。生質酒精是可再生燃料，發展生質酒精汽 油使用自產能源可創造就業機會、增加能源來源多元化，同時 減少溫室氣體排放。 2. 1973年發生第一次石油危機時，石油進口依存度為80∼90％， 1981年發生第二次石油危機時，對石油的進口依存度為78％。 1993年對石油的進口依存度降低到49％。2002年巴西對石油的 進口依存度約為9％。 3. 2003年開始販售彈性燃料汽車(Flex FuelVehicle, FFV)，此種 FFV新型車輛可添加汽油、酒精，或兩者之任意比率混合的燃 料。2006年巴西的生質酒精燃料總產量超過160億公升，其中 無水酒精與含水酒精約各佔50%； http://www.ema.org.tw/monthlymgz/pdf/35/22-31.pdf 18 19 http://k12sm.nano.edu.tw/weekend/0jafu/961006%BF%BD%A4%B6%A4%D2%C2%B2%B3%F8.pdf 生質酒精的發展現況與面臨的問題 1.國際上目前以巴西發展最為先進，在巴西甚至還有純以酒精作燃料的 車輛。台灣若是要發展生質酒精首先衝擊是成本問題以及原料問題， 由於台灣土地狹窄可挪作種植能源作物之土地相當有限且成本高，科 學家將原料轉向纖維素，包含木柴稻桿芒草等可有效降低原料成本， 可惜現在這方面的技術仍不純熟發展尚未健全所以加工成本相當高。 2.台灣在推行生質酒精除了技術方面問題尚有消費者接受度，由於新產 品推出仍需時間考驗需多消費者不願捨身當白老鼠，且酒精汽油並非 所有車輛都能使用，加上酒精汽油熱値較低，駕駛上會有馬力不足的 感覺還有醇類易造成塑料管路老化腐蝕金屬部分氧化鏽蝕等問題種種 因素都造成消費者添加酒精汽油意願低落。 3.生質酒精成本仍高於汽油售價除非政府補助不然沒人會想去加生質酒 精生質能源優點是替代石化燃料降低石油蘊藏不足的壓力，且對環境 更為親和，若是意外外洩其生物可分解的特性使環境污染程度遠低於 石化燃料添加使用生質能源在尾氣排放上亦有相當大的改善尤其生質 燃料中硫含量相當低在SOx排放改進上尤其顯著。 4.生質能源之料源常是糧食作物例如稻穀玉米馬鈴薯等….大量將糧食 作物投入能源產業將照成中低收入國家糧食短缺以及物價上揚等等問 題存在普遍上生質能源生產成本及原料成本仍高於石化燃料之零售價 20 要大量普及使用仍需政府的扶持。http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1607122907121 A lipase(脂酶)is a water-soluble enzyme that catalyzes the hydrolysis of ester bonds in water–insoluble, lipid substrates http://k12sm.nano.edu.tw/weekend/0jafu/961006%BF%BD%A4%B6%A4%D2%C2%B2%B3%F8.pdf 21 22 生質柴油與其他各種替代燃料在推廣使用上的各項優劣條件 評估項目 評估要素 評估結果 車輛成本 包括生產量、生產所需人工、備件成本、車上 安全防護系統設備、交貨成本以及送驗測試成 本 與柴油車相同，其引擎及車輛無須任何修改，可 直接使用甚為方便 基礎設備成本 每天運轉及加油所需修改或添加設備費用 與柴油車相同，其加油系統通風系統均無須修改 亦不需安全檢測設備 安全 包括毒性、漏油危險性、混合性、閃火點、燃 料系統對路邊的災害，可容許曝露層次 比柴油車略佳，它的閃火點較高，無毒性或毒性 較低 運轉適用範圍 在所有可用燃料中，其運轉適用範圍最大，並且 在車上的燃料儲存量最少 運轉成本 包括燃料裝置的熱能成本及維護成本、燃料成 本、更換備品成本、車輛修理成本、保險費 比柴油為高，尚須各項優惠鼓勵措施，政府支持 可靠性 技術的成熟性、不定期修理頻率與其嚴重性、 以及因故障所需停止運轉時間 技術成熟而且作業熟練層次高，可說最為可靠 顧客接受 顧客對安全性的觀點、環境因素、外觀、舒適 性、噪音等 係為環境友善燃料，可再生、可生化分解而安全。 但價格較高尚須克服 基金協助 對購置車輛、設備修改，燃料成本等，所需非 傳統來源的財源可應用性 仍須政府支持，諸如減稅、負稅以及其他優惠措 施 http://mail.oil.com.tw/~pip/2005/0510/wu.htm 訓練成本 包括生產力耗損、機工的訓練時數 不須特殊訓練 燃料可用性 由採購到交貨所需時間、生產能力及儲存能力 良好，但尚須基礎設施 燃料品質 一致性的規範 受原料品種、產地等影響 燃料價格穩定性 影響燃料價格的市場因素 23 係隨農產品植物油脂(如大豆油)價格而變動 生質柴油的發展現況與面臨的問題 • 其實生質柴油並非近來新發現的植物能源，早在1898年，當Rudolf Diesel 在巴黎的展覽會場推出他的引擎時，採用的就是花生油為柴油引擎的燃 料，故至今已有近百年的歷史了。在黃豆王國的美國，採用黃豆油脂肪 酸甲酯的生質柴油(Soy Biodiesel)做為石化柴油(Petroleum Diesel Oil)的替 代燃料，以利環保並減輕地球溫室效應，可說相當普遍。在歐洲(含德、 法、義等)主要採用菜籽油為原料來生產生質柴油，業已行之有年。另在 日本則採用廢食用油脂為原枓，製供生質柴油，以達成廢油的再資源化 與環保雙重效應，而東南亞盛產棕櫚油，也正開發棕櫚油生質柴油，其 目的都在於節省埋藏量有限的石油，並有助於清潔空氣與環保。 • 不同地區、不同種的植物、生長於不同的氣候之下，其脂肪酸甲酯所產 製出來的生質燃料性質也會大異其趣，尤其脂肪酸的分佈，將影響到生 質燃料成品的品質。針對此特性，添加劑公司已投入研發特殊添加劑， 期克服來源與品質不同的原料油煉製過程的各種問題。目前作為燃料級 的生質柴油已有美國的ASTM D6751以及歐洲的EN14214二個標準可作為 品質規範了。使用時所稱B5, B20，B乃指生質柴油(Biodiesel)，數字5, 20 則指的是其摻入石化柴油中的比例，B5示混合5%生質柴油的柴油燃料。 經調整的柴油引擎使用B100-100％的生質柴油是可行的。 • 近年來科學家也利用藻類生長快速及單位面積超高產率的優勢，積極開 發利用含油藻類的篩選及培養，期能在陸生物種的油脂取的日漸不易的 狀況之下，尋求替代方案，以解決人類目前所面對的能源問題。 24 第二代生質柴油 •第二代生質柴油，其結構與傳統使用的石化柴油並無不同，僅它的原料的來源 是與傳統的生質柴油相同的動植物油酯。為達成此產物，其反應條件與石化煉 油程序並無太大的差異性，而原有的甘油副產物，也變成了丙烷(桶裝瓦斯，液 化石油氣)。此油品的品質與傳統的高級柴油並無不同，故可直接加到油箱之中。 這和我們所熟悉必須攙混的B1或是B5的生質柴油有很大的不同。芬蘭國營的油 公司NESTE Oil Corp. 則是此技術的領先者，其商業產品，則命名為NExBTL。 該公司並於2007年已經將此技術量產化(Porvoo Refinery, Finland)，且於2008年 於新加坡開始另一組的商業運轉機組。 25 醇類【ＲＯＨ《ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ》】 ～為含有羥基的有機化合物，係由烷類中的H被OH原子團取代而成～ ●依碳原子的數目及ＯＨ基的數目與位置來命名。 甲 醇：【ＣＨ３ＯＨ】（俗名叫木精，劇毒） 乙 醇：【Ｃ２Ｈ５ＯＨ】（俗名叫酒精） 丙三醇：【Ｃ３Ｈ４(ＯＨ) ３】（俗名叫甘油） ●水溶液不導電，為非電解質。 ●水溶液呈中性反應。 ●燃燒時皆產生二氧化碳及水。 ●在無機酸(一般是濃硫酸)的催化下，能與有機酸類 反應而生成具有特殊香味的酯類。 26 酒精【乙醇《Ｃ２Ｈ５ＯＨ》】 ●醣類經酵母菌分解後，即可得酒精和二氧化碳。 ●為無色的液體，有香味及灼熱感。 ●沸點低（78℃），易揮發。 ●燃燒時會發出淡藍色火焰，而生成二氧化碳和水 ●比水略輕，能與水以任意比例混合而互 相溶解，為一種很好的溶劑。 27 酒 精 的 種 類 ●普通酒精 - 濃度約為95％的酒精。 ●無水酒精 - 為不含有水的酒精，亦稱絕對酒精，於普通酒精中， 加入石灰加熱蒸餾而得。 ●變性酒精 - 工業上使用的酒精，為避免減輕稅率 且防止被不法 者混為一般酒精，故在酒精中添加少許有毒物質，如甲醇、汽油 或苯等而製成，並常染成紅色以資識別。 假酒：甲純的毒理作用 甲醇在肝臟中因酒精去氫酵素的催化作用，經由甲醛變成蟻酸。甲醛毒 性約為甲醇之33倍，蟻酸則約為其6倍。乙醇可和甲醇競爭醇去氫酵素 因而使身體有足夠時間來排除未經變化的甲醇，同時阻止甲醇經代謝作 用後產生甲醛及蟻酸。因此真酒(乙醇)可治療假酒(甲醇)中毒。甲醇主 要經由肝臟由葉酸相關之酵素代謝為二氧化碳及水，腎臟及肺僅能排泄 少量甲醇(約15%)。甲醇的成人代謝半衰期約8小時，蟻酸之半衰期，則 28 約為20小時。甲醇服後30～60分鐘內，血中甲醇濃度即達最高峰。 酒精的用途與檢驗 用途 ●酒類的主要成分，常以體積百分濃度標示之。 溶質體積 體積百分濃度＝ 100％ 溶液體積 ●實驗室中的燃料及溶劑。 ●醫學上作消毒劑及防腐劑，並為重要的工業原料。 檢驗 ●在濃硫酸的催化下，能與有機酸類作用，而生成 具有特殊香味的酯類。 ●與二鉻酸鉀(亦稱重鉻酸鉀,K2Cr2O7, Potassium Dichromate) 作用，會由橙色變綠色。 29 有機酸類【ＲＣＯＯＨ《ＣｎＨ２ｎ＋１ＣＯＯＨ》】 ～為含有羧基的有機化合物，係由烷類中的H被COOH原子團取代而成～ ●依碳原子的數目及ＣＯＯＨ基的數目與位置來命名。 甲酸：【ＨＣＯＯＨ】 ，俗名叫蟻酸。 乙酸：【ＣＨ３ＣＯＯＨ】，俗名叫醋酸。 ●純有機酸呈中性反應。 ●有機酸溶於水後能解離出Ｈ＋，故其水溶液呈酸性反應。 ●水溶液有酸味，能導電，為電解質。 ●含有碳元素的酸常謂為有機酸，但H2CO3仍屬無機酸。 ●在濃硫酸的催化下能與醇類作用而生成具特殊香味的酯類 30 醋酸【乙酸《ＣＨ３ＣＯＯＨ》】 ●純醋酸為無色而有刺激性的液體，沸點為118.5℃。 ●醋酸極易溶於水但解離度甚小，為一種弱電解質。 ●水溶液具有強烈酸味，呈弱酸性。 ●濃度95％以上的醋酸，在16.7℃以下時，會凝固成冰 狀物，俗稱冰醋酸；其呈中性反應，旦具強烈腐蝕 性，不可觸及皮膚。 ●食用醋約含乙酸3～5%，由酒類發酵而得。 ●水溶液與活潑金屬作用而生成醋酸鹽及H2氣體。 ●水溶液與金屬氧化物作用而生成醋酸鹽及水。 ●與碳酸鹽作用而生成醋酸鹽、水和二氧化碳氣體。 ●與鹼類起中和作用而生成醋酸鹽和水。 31 聚 合 物 (Polymer) ～由許多小分子（小單元體）連接而成的巨大分子，亦稱為高分子化合物～ ●一般聚合物大約由數千到數十萬個原子聚合而成。 ●聚合物的分子量甚大，約在數千到數百萬之間。 ●依來源區分為天然聚合物與合成聚合物。 ●依組成元素區分為有機聚合物與無機聚合物。 ●依組成單元體區分為單體聚合物與複體聚合物。 ●依分子形狀區分為兩類： 鏈狀聚合物（熱塑性聚合物） 網狀聚合物（熱固性聚合物）。 32 聚 合 作 用 ～將許多小分子連接成巨大分子的作用～ ●加成聚合 - 用少量催化劑把含有複鍵的小單元體在 不減少原子的情形下，互相結合而成聚合物的反應。 如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、…等。 ●縮合聚合 - 利用小單元體間的官能基互相作用， 且失去一個簡單分子（如水、氨、氯化氫等） 的情形下，互相結合而成聚合物的反應。 如：耐龍、達克龍、……等。 33 聚 合 物 的 用 途 ●聚合物得性質因成分而異，新的用途越來越多 ，可替代紙、布、皮革、玻璃、金屬、……等 多種物質，也作建築材料及工業材料。 ●人類的日常生活中，舉凡食、衣、住、行、育 、樂，都與聚合物有密切的關係。 ●聚合物的合成與利用已是現代工業中發展最快 和重要的部門。 34 聚乙烯對苯二甲酸酯 (polyethyleneterephthalate; PET ) • Some of the trade names of PET products are Dacron, Diolen, Tergal, Terylene, and Trevira fibers, Cleartuf, Eastman PET and Polyclear bottle resins, Hostaphan, Melinex, and Mylar films, and Arnite, Ertalyte, Impet, Rynite and Valox injection molding resins. The polyester industry makes up about 18% of world polymer production and is third after polyethylene (PE) and polypropylene (PP). PET can be semi-rigid to rigid, depending on its thickness, and is very lightweight. It makes a good gas and fair moisture barrier, as well as a good barrier to alcohol (requires additional "Barrier" treatment) and solvents. It is strong and impact-resistant. It is naturally colorless with high transparency. http://en.wikipedia.org/wiki/Polyethyleneterephthalate 35 聚乙烯 【Polyethylene, PE】 ～由乙烯在高溫高壓下加成聚合而成的鏈狀聚合物～ ●PE不溶於大部分的有機溶劑，且不易受化學藥品的侵蝕 ●PE為熱塑性聚合物，其製品可分為兩類： PVC ◎低密度聚乙烯製品，呈透明或半透明，大部分用於製造塑膠袋。 ◎高密度聚乙烯製品，質硬適合製造塑膠容器。 ●PE所製成的保鮮膜，因不透水，水蒸氣不易穿透，包裹食物比較不會 因水分散失而乾燥變硬，其適用溫度為120～-30℃，能用於微波爐加 熱，但不宜盛裝滾燙食品 HDPE has little branching, giving it stronger intermolecular forces and tensile strength than lower-density polyethylene. It is also harder and more opaque and can withstand somewhat higher temperatures (120 °C for short periods, 110 °C continuously). High-density polyethylene, unlike polypropylene, cannot withstand normally-required autoclaving conditions LDPE is defined by a density range of 0.910 - 0.940 g/cm³. It is unreactive at room temperatures, except by strong oxidizing agents, and some solvents cause swelling. It can withstand temperatures of 80 °C 36 continuously and 95 °C for a short time. 聚氯乙烯【Polyvinylchloride, PVC】 ～由氯乙烯分子加成聚合而成的鏈狀聚合物～ ●PVC是熱塑性聚合物，為能剛能柔的物質，會因添加物的不 同而有不同的特性。 ●PVC用途廣泛，不導電，較能承受酸及油的侵蝕，易染色， 可製雨衣、玩具、電線包覆材料等。 ●PVC的耐熱性較差，受熱達148℃時會釋出有毒的HCl氣體， 故其所製成的保鮮膜（適用溫度為130～-60℃）不能用於微 波爐加熱，亦不宜盛裝滾燙食品。 37 PVC保鮮膜 2013年起擬禁用 • 保鮮膜應用廣泛，家庭主婦都少不了它，但材質為 PVC的保鮮膜含塑化劑，黏性雖好，微波或包裝食物 時卻容易溶出，焚化時可能產生。環保署預定自102年 起禁止PVC及聚偏二氯乙烯(PVDC)保鮮膜製造、輸入， 並禁止零售販賣。 •環保署廢管處科長許智倫 表示，未來若有量販店、 超市、便利商店等零售業 者販賣給一般消費者，將 依違反廢棄物清理法第51 條處以新1,200元罰鍰， 製造、輸入供零售業販賣， 則處60,000至300,000元罰 http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/100929/78/2dy6r.html 鍰。 38 PVC含塑化劑及重金屬 • 看守台灣協會秘書長謝和霖表示，PVC是五大泛用塑膠（PE、 PVC、PP、PS、ABS）中唯一的含氯塑膠。PVC若無添加塑 化劑，跟水管一樣是硬邦邦，因此添加塑化劑改變柔軟度。 另外PVC的熱安定性很差，為避免PVC產品在太陽照射下裂解， 還須添加安定劑，通常為鉛、鎘、鋅等重金屬。 • 環保署廢管處長吳天基表示，近年來含氯塑膠生產、使用與 廢棄後所可能產生危害性，引起各界關注，今年立法院也通 過決議，要求環保署提出禁用規劃，禁用方向早已確定，但 業者意見多，實施期程尚未確定。 • 謝和霖表示，PVC保鮮膜隨處可見，路旁的西瓜攤老闆將鮮 紅欲滴的西瓜包上一層薄薄保鮮膜；餐廳服務生端來滿滿的 一大碗雞湯，為怕溢出，雞湯上包上一層薄薄的保鮮膜，幾 乎都是PVC材質。大賣場各種生鮮蔬果、雞鴨魚肉幾乎也都 用PVC包裝，環保署只禁家用保鮮膜不夠，連商用保鮮膜都 應禁止，PVC有適當的替代品PE，對消費者不會產生影響。 http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/100929/78/2dy6r.html 39 聚丙烯 (Polypropylene, PP) • PP is a thermoplastic polymer, made by the chemical industry and used in a wide variety of applications, including packaging, textiles (e.g. ropes, thermal underwear and carpets), stationery, plastic parts and reusable containers of various types, laboratory equipment, loudspeakers, automotive components, and polymer banknotes. An addition polymer made from the monomer propylene, it is rugged and unusually resistant to many chemical solvents, bases and acids. • In 2007, the global market for polypropylene had a volume of 45.1 million tons which led to a turnover of about 65 billion US $ http://en.wikipedia.org/wiki/Polypropylene 40 保 利 龍 (Polystyrene, PS) ～由苯乙烯分子加成聚合成鏈狀聚合物後，再加入空氣發泡而成～ ●保利龍能耐有機酸、醇與鹼，但易溶於碳氫化合物；不易傳熱與導電， 易於加工，可作為冰箱及冷氣機的隔熱材料、商品包裝材料和製成 容器等。保利龍的耐熱程度只在75～95℃之間，不適於裝盛高熱物質 或在微波爐中處理。 ●保利龍在焚化爐內以700℃以上的高溫充分燃燒， 會完全變成CO2和 水，對人體無害；但不宜露天燃燒，以免產生黑煙和刺激性氣體。 Polystyrene is a thermoplastic substance, which is in solid (glassy) state at room temperature, but flows if heated above its glass transition temperature (for molding or extrusion), and becoming solid again when 41 cooling off. http://en.wikipedia.org/wiki/Polystyrene 塑膠回收系統代碼與分類表 42 耐 龍 (Polyamide, Nylon) ～由1,6-二胺基己烷(1,6-diaminohexane)和己二酸(Adipic Acid) 這兩種小單元體所縮合聚合而成的鏈狀聚合物～ ●人工最早製成且是最有利用價值的合成聚合物。 ●類似生絲，但不易著火且可熔化及硬化。 ●光亮柔軟，強韌而富彈性。 ●不溶於酸性或鹼性溶液。 ●耐龍廣用於製造衣襪、領帶、手提包、牙刷毛、 降落傘、魚網、……等。 Ac-OH H2N-(CH2)6-NH2 + HOOC(CH2)4-COOH Ac[HN-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-]n-HN-(CH2)6-NH-Ac 尼龍六最主要的原料是己內醯胺（caprolactam, CPL） 43 聚氨酯 (Polyurethane; PU ) p. 72 PU是指具有氨基甲酸乙酯結構的高分子材料，生產反應如下圖 OCN-R1-NCO + HO-CC…..CCC-OH OCN-(R1-NHCO-….O-CONH)n-1-R1-NCO Diisocyanate Polyol Prepolymer, n=2-5 Poly(ether urethane urea) OCN-prepolymer-NCO + H2N-R2-NH2 ..O-CONH-R1-NHCO-NH-R2-NH-CO-NH-R1-NHCO-O… Diamine Poly (ether urethane) OCN-prepolymer-NCO + HO-R2-OH ....O-CONH-R1-NHCO-O-R2-O-CO-NH-R1-NHCO-O… Diol 44 保鮮膜 1. PVC保鮮膜的主要成分當然一定是PVC (Polyvinylchloride, 聚氯乙烯) 為主。聚氯乙烯比重高，具耐燃性、高透明性、絕緣性佳且印刷性佳。 不同配方有不同特性，應用廣泛、價廉。加工溫度超過190°C時易生 裂解，而放出HCl氣體。環保衝擊大。分子量在60000~150000之間， 具有良好的抗電性、耐火性等。聚氯乙烯(PVC)可以點火燃燒，但移 除火源即自行熄滅，燃燒時聞起來有酸味，這是因為會釋放出氫氯酸。 由於PVC含有氯，在使用白熱鐵絲接觸PVC後再進行焰色試驗可看到 白綠色的火焰。當鋼性的PVC存於苯內或溶解於丁酮溶劑時會變得如 橡膠般。耐藥性強，軟硬製品皆可。而PVC是一種硬質的塑膠，要將 它作成軟性的保鮮膜必須加入其他的塑化物使其軟化，而這些塑化物 可能有毒性的成分。 2. PE保鮮膜(Polyethylene, 聚乙烯)則是大量運用LDPE (Low Density Polyethylene)為主體，並加入極少的塑化用黏劑增加其黏度，相信這 些原料及黏劑不會對人體有害。亦即，各種不同材質的保鮮膜會依不 同的配方加入其他的添加劑，但95%以上仍是其主要材質。 45 http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1405121814884 Polycarbonates （PC，聚碳酸酯） • 化學質: 耐酸，耐油。不耐紫外光，不耐强碱。 • 物理性質: PC無色透明，耐熱，抗衝擊，阻燃，在普通使用温度内都 有良好的机械性能。和性能接近的PMMA相比，PC的耐衝擊性能好， 折射率高，加工性能好，不需要添加劑即具UL94 V-0級阻燃性能。因 可通過本体聚合的方法生產大型的器件，PMMA價格已趨相似。不能 長期接觸60℃以上的熱水，PC燃燒時會發出熱解氣体，塑料燒焦起泡 但不着火，離火源即熄滅，發出稀有薄的苯酚氣味，火焰呈黄色，呈 淡黑色，温度達140℃開始軟化， 220℃熔解，可吸IR光谱。耐磨性差 46 PC生產與應用 • PC是日常常見的一種 材料。由於其無色透 明和優良的抗衝擊性， 日常的應用有CD/VCD 光碟，桶裝水瓶，婴 而奶瓶，防彈玻璃， 樹脂鏡片、銀行防彈 玻璃、車頭燈罩、動 物籠子、登月太空人 的頭盔面罩等等。 47 牙膏 • 牙膏市場是清潔用品製造業市場最單純的產品。多年來雄據 市場上的領導品牌，一直是黑人牙膏，次為近年來進入市場 的高露潔牙膏，而這二種品牌的牙膏都是好潔化工旗下的產 品，二者合佔市場佔有率近80％。 • 而近年來美、日的進口品牌，如「家護牙膏」、「獅王牙 膏」，強調多功能的特性，欲瓜分國內牙膏市場，但黑人牙 膏在國內歷史悠久，這些進口品牌若想在市場上佔有一席之 地，仍須靠產品的實力與時間的考驗。 高露潔抗敏牙膏: 創新的雙管設計將不同成份的牙膏隔開，擠 出混合後用，可使更多的硝酸鉀成份進入牙 48 本質，經實驗證明，能快速舒緩牙齒酸痛。
