Phthalsäureester wie Bis(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP, mittlerweile nicht mehr zugelassen) oder Diisononylphthalat (DINP) werden PVC als Weichmacher zugesetzt, um dieses elastischer zu machen, wodurch es möglich ist, aus dem Plastik Handschuhe herzustellen. Der Weichmacher kann zur Phthalsäure hydrolysiert werden, wie hier gezeigt werden soll.
Geräte:
1000 mL Rundkolben, Bechergläser, Rückflusskühler, Destillationsapparatur, Magnetrührer/Heizplatte
Chemikalien:
Isopropanol (70 % v/v)
Natriumhydroxid
Salzsäure (30 %)
Wasser
Vinylhandschuhe mit Phthalatweichmacher (DINP)
Phthalsäure
Hinweis:
Isopropanol ist leicht entzündlich. Auf mögliche Zündquellen achten.
Durchführung:
122 g Vinylhandschuhe werden abgewogen, in kleine Stückchen geschnitten und in den 1 L Rundkolben überführt. Die Handschuhstückchen werden mit Isopropanol bedeckt, in diesem Fall wurden etwa 600 ml Isopropanol verwendet. Anschließend wird der Rundkolben mit einem Rückflusskühler versehen und für etwa zwei Stunden unter Rückfluss erhitzt. Der Isopropanol wird abgegossen, die Handschuhstückchen aus dem Rundkolben entfernt und der Isopropanol zurück in den Rundkolben gegossen. Es wird nun etwa die Hälfte des Isopropanols abdestilliert, hier wurden 400 mL Isopropanol zurückgewonnen.
In etwa 100 mL Wasser wurden 20 g NaOH gelöst und in den Rundkolben gegeben. Der Rückflusskühler wird erneut aufgesetzt und für drei Stunden refluxiert. Das Gemisch im Kolben trennt sich in zwei Phasen, sobald die Natronlauge hinzugegeben wird. Es ist sehr wichtig, dass dieser Schritt unter möglichst starkem Rühren durchgeführt wird, da sich die Phasen sonst nicht vermischen, was die Ausbeute sehr stark senkt! Das zweiphasige Gemisch wird aus dem Rundkolben entnommen und die untere wässrige Phase abgetrennt. Die obere organische Phase kann zur weiteren Rückgewinnung von Isopropanol aufbewahrt werden. Die wässrige Phase wird solange mit Salzsäure versetzt, bis die Lösung einen stark sauren pH-Wert von etwa 1 aufweist. Ein weißer Niederschlag aus Phthalsäure fällt aus, welcher unter Erhitzen wieder in der gleichen Lösung aufgelöst wird. Diese Lösung wird dann langsam abkühlen gelassen (hier etwa eine Woche), wobei Phthalsäure auskristallisiert. Erfahrungsgemäß dauert das etwas, deshalb sollte man zur Sicherheit etwas länger warten, bevor die Lösung verworfen wird.
Ausbeute: 13,49 g Phthalsäure, welche einmal in kleinen Kristallen auf dem Boden entstehen und einmal in großen, massiven Kristallen, die nach oben in die Lösung wachsen.
Entsorgung:
Die Fettalkohole mit den Isopropanolresten (obere, organische Phase) werden aufbewahrt, um den Isopropanol zu einem späteren Zeitpunkt zurückzugewinnen. Die Lösung nach dem Kristallisieren kommt in den organischen Abfallbehälter.
Erklärung:
PVC ist ein eher unflexibles Plastik und würde sich nicht gut als Ausgangsstoff für Handschuhe eignen. Aus diesem Grund werden Weichmacher zugesetzt, welche das Plastik geschmeidig und flexibler machen. In den hier verwendeten Handschuhen handelt es sich laut Verpackung um den Phthalsäureester DINP. Es sollte bei der Wahl der Handschuhe darauf geachtet werden, meine Handschuhe trugen den Hinweis "PHT - DINP". Ebenfalls wären ungepuderte Handschuhe geeignter - ich hatte nur gepuderte, weshalb meine Lösung etwas trüb ist. Dieser wird im heißen Isopropanol aus den Handschuhen gelöst, welche weiß und spröde werden. Die beiden Esterbindungen zwischen Phthalsäure und Isononylalkohol werden durch Verseifung mit Natronlauge hydrolysiert. In der wässrigen Phase liegt nun das Dinatriumphthalat vor, welches durch Salzsäure in die wenig wasserlösliche Phthalsäure überführt wird.
Da 13,49 g Phthalsäure erhalten wurden, kann errechnet werden, dass in den 122 g an Handschuhen 34 g, also fast 28 % Weichmacher enthalten ist! Hier ist es allerdings auch von Marke zu Marke unterschiedlich, wie viel Weichmacher verwendet wird. Die Fettalkohole riechen unangenehm, nach konzentriertem Waschmittel mit fruchtigen, penetranten Geruch.
Das während der Hydrolyse gerührt wird hat sich als wichtig herausgestellt. Ohne Rühren sinkt die Ausbeute stark. Aus vorherigen Durchführungen habe ich folgende Ausbeuten erhalten:
51 g Handschuhe, 2.90 g Phthalsäure (kein Rühren während der Hydrolyse)
52 g Handschuhe, 7.77 g Phthalsäure (Rühren während der Hydrolyse)
Bilder:
Die verwendeten Handschuhe. Man achte darauf, ob diese auch wirklich Phthalatweichmacher enthalten!
122 g PVC-Handschuhe mit Isopropanol im Rundkolben.
Nach dem Kochen unter Rückfluss haben sich die Handschuhe weiß verfärbt und sind nun spröde.
Nach dem Abdestillieren von 400 mL Isopropanol sieht der Rundkolben so aus.
Nach Zugabe der Natronlaugelösung und Kochen unter Rückfluss bilden sich zwei Phasen im Kolben.
Die wässrige Phase enthält das Natriumphthalat.
Durch Salzsäure wird Phthalsäure ausgefällt.
Nach dem Auflösen durch Erhitzen wachsen langsam Phthalsäurekristalle.
Kleine Phthalsäurekristalle.
Große Phthalsäurekristalle.
Quellen:
Diisononylphthalat, https://de.wikipedia.org/wiki/Diisononylphthalat
How to get Phthalic Anhydride from Vinyl Gloves, http://amateurchemistry.weebly.com/extr ... loves.html
UC235, "Phthalic Acid and Fatty Alcohols from Vinyl Gloves: Part 1"
Nile Red, "How to make Phthalic acid and Phthalic Anhydride"
bahmtec, "Phenolphthalein, Darstellung aus der Hausapotheke" https://illumina-chemie.org/phenolphtale ... t4159.html
es geht ja Wasser mit ran, "spalten" wäre eher bei einer echten Teilung in zwei "Bruchstücke" (homolytisch - zu radikalen oder heterolytisch - zu ionen...)
