第二章 研究方法
第三節 磁性黏土
一、實驗目的：
本研究探討聚乙烯醇(PVA)與硼砂水溶液交聯之最佳比例(彈性不錯、延展性好)，
加入鐵粉，製作出磁性黏土。
二、實驗原理：
本實驗藉由聚乙烯醇(PVA)與硼砂之間的交聯作用，形成具有彈性的黏土狀聚 合物。硼砂溶於水產生 )4-，利用四個 OH 基與聚乙烯醇的 OH 基產生氫鍵或脫 水反應，因此把原本可自由移動的聚合物長鏈綁在一起，顯示出來的巨觀行為就是 黏滯性增加。
硼砂水濃度越高，分子的交聯反應比較好，彈性佳，可以做成彈力球；反之，
交聯反應較差，黏性與延展性好，變成液狀或糊稠狀或軟軟的，就是鼻涕蟲。
再利用磁性物質-鐵粉會被強力磁鐵吸引的特性，在聚乙烯醇(PVA)加入硼砂水 溶液時，同時也加入鐵粉，均勻混合，製作出磁性黏土。
三、實驗藥品：
1. 硼砂 Sodium Borate 試藥級
2. 透明膠水(12% PVA) 3. 鐵粉 Iron, powder
試藥級
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四、實驗步驟：
(ㄧ) 配置硼砂水溶液濃度 0.8%~6%
配置 0.8%~6%(飽和溶液)硼砂水溶液備用
(二) 固定 12%PVA 和硼砂水溶液質量比 1：1，改變硼砂水溶液濃度 0.8%~6%，測試其彈性及延展性
實驗步驟流程圖如圖 2.11 所示。
1. 取 12% PVA 15g 與 0.8% 硼砂水溶液 15g 於 50ml 燒杯中用玻璃棒均勻攪拌混 合。
2. 將燒杯中產物取出，並揉勻為直徑 3cm 的球體，進行下列測試：
1-1 將球體產物從 150cm 高度自由釋放，試其彈跳性，並紀錄第一次反彈高 度。
1-2 用雙手輕拉球體產物，嘗試產物可延展之最長長度，並記錄下來。
1-3 分別再取 12% PVA 15g 與 0.9%~6% 硼砂水溶液 15g 重複上述操作。
彈性 延展性
圖 2.11 12%PVA：硼砂質量比 1：1 實驗流程圖 配製硼砂水溶液 0.8%~6%
取 12%PVA15g 分別與硼砂水溶液 0.8%~6%各 15g 於 50ml 燒杯中均勻混合
取出產物，揉成直徑 3cm 的球體
測試
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(三) 固定 12%PVA 和硼砂水溶液質量比 2：1，改變硼砂水溶液濃度 0.8%~6%，測試其彈性及延展性
實驗步驟流程圖如圖 2.12 所示。
1. 取 12% PVA 20g 與 0.8% 硼砂水溶液 10g 於 50ml 燒杯中用玻璃棒均勻攪拌混 合。
2. 將燒杯中產物取出，並揉勻為直徑 3cm 的球體，進行下列測試：
1-1 將球體產物從 150cm 高度自由釋放，試其彈跳性，並紀錄第一次反彈高 度。
1-2 用雙手輕拉球體產物，嘗試產物可延展之最長長度，並記錄下來。
1-3 分別再取 12% PVA 20g 與 0.9%~6% 硼砂水溶液 10g 重複上述操作。
彈性 延展性
圖 2.12 12%PVA：硼砂質量比 2：1 實驗流程圖 配製硼砂水溶液 0.8%~6%
取 12%PVA20g 分別與硼砂水溶液 0.8%~6%各 10g 於 50ml 燒杯中均勻混合
取出產物，揉成直徑 3cm 的球體
測試
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(四) 固定 6%PVA 和硼砂水溶液質量比 1：1 改變硼砂水溶液濃度 0.8%~6%，測試其彈性及延展性
實驗步驟流程圖如圖 2.13 所示。
1. 取 12% PVA 7.5g 與水 7.5g 於 50ml 燒杯先行混合，形成 15g 6% PVA 溶液。
2. 將 0.8% 硼砂水溶液 15g 加入燒杯中用玻璃棒攪拌，與 6% PVA 均勻混合。
3. 將燒杯中產物取出，並揉勻為直徑 3cm 的球體，進行下列測試：
1-1 將球體產物從 150cm 高度自由釋放，試其彈跳性，並紀錄第一次反彈高 度。
1-2 用雙手輕拉球體產物，嘗試產物可延展之最長長度，並記錄下來。
1-3 分別再取 6% PVA 15g 與 0.9%~6% 硼砂水溶液 15g 重複上述操作。
彈性 延展性
圖 2.13 6%PVA：硼砂質量比 1：1 實驗流程圖 配製硼砂水溶液 0.8%~6%
取 6%PVA15g 分別與硼砂水溶液 0.8%~6%各 15g 於 50ml 燒杯中均勻混合
取出產物，揉成直徑 3cm 的球體
測試 配製 6%PVA
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(五) 固定 6%PVA 和硼砂水溶液質量比 2：1，改變硼砂水溶液濃度 0.8%~7%，測試其彈性及延展性
實驗步驟流程圖如圖 2.14 所示。
1. 取 12% PVA 10g 與水 10g 於 50ml 燒杯先行混合，形成 20g 6% PVA 溶液。
2. 將 0.8% 硼砂水溶液 10g 加入燒杯中用玻璃棒攪拌，與 6% PVA 均勻混合。
3. 將燒杯中產物取出，並揉勻為直徑 3cm 的球體，進行下列測試：
1-1 將球體產物從 150cm 高度自由釋放，試其彈跳性，並紀錄第一次反彈高 度。
1-2 用雙手輕拉球體產物，嘗試產物可延展之最長長度，並記錄下來。
1-3 分別再配置 6% PVA 20g 與 0.9%~6% 硼砂水溶液 10g 重複上述操作。
彈性 延展性
圖 2.14 6%PVA：硼砂質量比 2：1 實驗流程圖 配製硼砂水溶液 0.8%~6%
取 6%PVA20g 分別與硼砂水溶液 0.8%~6%各 10g 於 50ml 燒杯中均勻混合
取出產物，揉成直徑 3cm 的球體
測試 配製 6%PVA
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(六) 製作磁性黏土
1. 根據實驗(二)~(五)找出五組適當的聚乙烯醇(PVA)與硼砂水溶液交聯之最佳 比例(最佳硼砂水溶液濃度、PVA 和硼砂水溶液質量比)，取此聚合物 30g，分 別加入鐵粉 6g 及 12g，均勻混合，製作出鐵粉含量不同的磁性黏土。
2. 用強力磁鐵測試是否能呈現磁性黏土「吞食」及「引蛇出洞」之效果。
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