关键概念
化学
聚合物
比例
混合物
简介
你有没有想过像橡皮泥、Gak 和 Slime 这样的有趣玩具是如何制成的？正是聚合物（某些类型的大分子）的特性使这些产品具有弹性、黏滑、可拉伸、易碎、坚硬、柔软、粘稠、可塑——而且非常有趣。
聚合物存在于各种具有广泛特性的材料中。由聚合物制成的材料可以在自然界中找到，例如琥珀和天然橡胶，也可以人工合成，例如尼龙、硅酮和所有塑料。聚合材料独特的物理和化学性质会随着用于制造它们的不同成分的量而变化。改变成分的比例将如何影响聚合材料的感觉和表现？
背景
您可以在家制作类似于橡皮泥的聚合物基材料，方法是将水、硼砂和埃尔默胶水混合在一起。埃尔默胶水由聚醋酸乙烯酯制成，这是一种合成聚合物。聚合物是一种长分子，主要由许多相似的重复单元组成。在聚醋酸乙烯酯的情况下，每个重复单元都包含一个乙酸酯基团。硼砂是一种由四硼酸钠组成的白色粉末，可以与该乙酸酯基团反应。具体而言，一个硼砂分子可以与两个不同的聚醋酸乙烯酯分子（例如来自胶水中的那些分子）上的乙酸酯基团反应，从而在两个聚醋酸乙烯酯分子之间形成键。
硼砂将聚醋酸乙烯酯分子交联在一起。交联分子越多，由反应制成的聚合材料就越大。此外，随着交联的增加，聚合材料变得越来越不像液体，并获得固性。
材料
三个拉链袋
水
埃尔默白色学生胶水
硼砂（也称为 20-骡子队硼砂家用清洁剂）
量杯
量匙和茶匙
两个带盖玻璃罐
永久性记号笔
手套，乳胶或类似款式的检查手套（可选）
护目镜或其他眼睛保护装置
准备工作
• 儿童应佩戴护目镜或其他防护眼镜，成人处理硼砂时应进行监督并谨慎，因为它会刺激眼睛。
• 在一个玻璃罐中加入三汤匙水和三汤匙埃尔默胶水。拧紧罐盖并摇晃，直到胶水完全稀释，没有粘稠的团块残留。将此罐贴上标签“溶液 #1：50% 胶水”。
• 在第二个玻璃罐中，加入半杯温水和一茶匙硼砂。再次拧紧盖子并摇晃，直到没有硼砂颗粒残留，溶液澄清为止。将此罐贴上标签“溶液 #2：4% 硼砂”。
• 在此活动中制成的聚合物材料可能具有粘性，因此应避免接触衣服、木材和其他难以清洁的粗糙表面。此外，50% 的胶水溶液和胶水-硼砂混合物不应倒入下水道，因为它们会形成堵塞。将它们丢弃在塑料袋中。
步骤
• 取出三个拉链袋，分别标记为“A”、“B”和“C”。
• 从装有溶液 #1（50% 胶水）的罐子中，向 A 袋中加入一汤匙，向 B 袋中加入两汤匙，向 C 袋中加入三汤匙和一茶匙。将溶液 #1 添加到每个袋子后，小心地放置袋子，以免溢出。
• 从溶液 #2（4% 硼砂）罐子中，向 A 袋中加入三汤匙，向 B 袋中加入两汤匙，向 C 袋中加入两茶匙。将袋子密封关闭。
• 添加到每个袋子中的两种溶液的比例是多少？哪个袋子包含的胶水最多，哪个包含的最少？
• 在袋子密封关闭的情况下，用手指挤压每个袋子中的混合物，将袋子内的成分混合在一起。有些袋子可能需要比其他袋子更多的混合。你观察到每个袋子内发生了什么？每个袋子中产生的聚合材料彼此之间有何不同？
• 在混合物形成粘性团块后，您可以将其从袋子中取出。您可以描述您制作的每种材料的哪些物理特性？有些材料是流淌的、黏滑的、粘稠的、坚硬的、柔软的、有弹性的等等吗？
• 在研究它们之后，如果您想保存您的聚合物产品以供日后使用，请将它们放回拉链袋中，密封它们并放入冰箱中储存。
• 额外内容：是否有其他方法可以改变配方以改变聚合物产品的物理特性？尝试改变溶液 #1 中胶水的百分比或溶液 #2 中硼砂的百分比，看看这如何改变您的产品。您能否以新的不同方式优化配方，以获得不同类型的产品？
• 额外内容：明胶中发现的蛋白质也是一种聚合物。您可以进行哪些实验来探索其他聚合物（例如明胶）的物理特性？观察和结果
混合后，每个袋子中是否都形成了一些固体产品（聚合物材料）？C 袋是否包含最坚固的聚合材料，A 袋是否包含最像液体的聚合材料？
埃尔默胶水包含聚醋酸乙烯酯分子，这些分子是相互缠结的长聚合物分子。这就是使胶水粘稠或浓稠和粘性的原因。当将硼砂（四硼酸钠）添加到聚醋酸乙烯酯并将其分子相互交联时，胶水溶液变得更加粘稠。
随着硼砂将越来越多的胶分子交联在一起，并且它们变得更加粘稠，由反应制成的聚合材料变得越来越大和坚固。胶水最少的 A 袋应该是最像液体的，而胶水最多的 C 袋应该是最坚固的。商店购买的橡皮泥和 Slime 不是使用聚醋酸乙烯酯制成的，而是由有机硅氧烷聚合物或聚乙烯醇制成的，以提高其耐用性。
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清理
50% 的胶水溶液以及胶水和硼砂混合物不应倒入下水道，因为它们会形成堵塞。将它们丢弃在您可以扔进垃圾桶的塑料袋中。
更多探索
“从厨房里制作奇异物品的页面，滴着粘液”，来自奇异实验室
“橡皮泥：合成聚合物”（pdf），来自路易斯安那州立大学。
“用聚合物制造物品”，来自南密西西比大学聚合物科学学习中心。
“弹性聚合物化学”，来自科学伙伴
此活动由科学伙伴合作推出