composieten en herhaling kunststoffen

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 5

Composieten

Herhalen van polymeren

Wat gaan we doen vandaag?

Bioplastics

Bioplastics zijn kunststoffen die worden gemaakt van stoffen die van natuurlijke producten zijn gemaakt dus hernieuwbaar zijn (biobased).
Hernieuwbaar betekent dat ze in principe niet op raken. 

Vaak bioplastics zijn ook biologisch afbreekbaar

(biodegradeerbaar), maar niet altijd! 

misverstand

De bouwstenen voor polymeren kunnen zowel uit aardolie als uit biomassa gehaald worden. De bouwsteen/het polymeer dat je maakt is hetzelfde, ongeacht de oorsprong. De biologische afbreekbaarheid wordt dus niet bepaald door de bron van je monomeren. Polymeren uit aardolie kunnen wel biologisch afbreekbaar zijn, terwijl er ook biobased polymeren niet biologisch afbreekbaar zijn.

Een composiet bestaat uit twee verschillende materialen: een matrix en een wapening.

Vaak zijn het kunststoffen die versterkt zijn met vezels, bijvoorbeeld koolstofvezels.

Matrix: De kunststof in een composiet

Wapening: de vezels in een composiet

De mechanische eigenschappen van de matrix zijn meestal minder dan die van de wapening.

Composiet

Composiet (BINAS

• Combinatie van minimaal twee materialen met andere eigenschappen dan de afzonderlijke materialen.
• Combinatie van kunststof met vezels (glas-, koolstof-, aramidevezels).
• Beste eigenschappen worden gecombineerd in nieuw materiaal.

Carbon is een composiet.

Waaruit bestaat carbon?

1. glas met kunststof vezels
2. koolstof met kunststof vezels
3. kunststof hars met glasvezels
4. kunststof hars met koolstofvezels

Rubber

• Natuurrubber is de additiepolymeer van isopreen.
• Door zwavel toe te voegen kunnen crosslinks ontstaan van zwavelatomen = zwavelbruggen.
• Waterstofbrug = geen covalente binding (atoombinding).
• Zwavelbrug = wel covalente binding.
• Ontstaan van zwavelbruggen wordt vulkaniseren genoemd.

• Elastiek is een materiaal dat gemaakt wordt uit rubber.
  
• Er bestaat natuurrubber en synthetisch rubber.
  
• Latex is een emulsie van rubberdeeltjes in water.
  
• Natuurrubber is een additiepolymeer van isopreen (2-methyl-1,3-dieen)
  

Rubber

abc

Dit polymeer is een ...

1. thermoharder
2. thermoplast

1. thermoharder
2. thermoplast

Als een thermoharder sterk wordt verwarmd dan gaat het ......

1. smelten
2. ontleden
3. verdampen
4. er gebeurd niets

Polymeren verwerken

Thermoplasten:

• Extruderen
• Spuitgieten
• Blaasgieten

Thermoharders:

• Polymeriseren in een mal

Extruderen

• Onder druk wordt gesmolten thermoplast (granulaat, 1) door een spuitmond (2) geperst.
• Bij afkoelen (4 e.v.) wordt de thermoplast harder en is de vorm verkregen.
• Meestal productie van lange draden.

Spuitgieten

• Zelfde principe als extruderen, maar er wordt gebruik gemaakt van een mal/matrijs voor diverse voorwerpen.
• Alleen voor thermoplasten.

Granulaat

Blaasgieten

• Gesmolten thermoplast wordt in juiste vorm geblazen.
• Bijv. plastic flesjes.

Productie thermoharders

• Voorgaande technieken zijn alleen toepasbaar op thermoplasten.
• Een thermoharder is immers niet om te smelten.
• Een thermoharder wordt geproduceerd door in een mal de polymerisatie uit te voeren: in de mal wordt het polymeer hard.

frisdrankfles (PET-fles)

plastic koffiebekertje

stopcontact

LEGO- stenen

kunststof tafelblad in het practicumlokaal

plastic boterhamzakje

thermoplast

thermoharder

thermoplast

thermoplast

thermoharder

thermoharder

thermoplast

thermoplast

Thermoplast of thermoharder?

thermoplast

thermoharder

smelten

losse ketens

netwerk

keukenblad

Welke methode kun je gebruiken om een kunststof draad te maken.

1. Spuitgieten
2. Blazen
3. Vacuumtrekken
4. Extruderen

Eigenschappen

• Thermoplasten en -harders hebben verschillende eigenschappen.
• Aan thermoplasten kan nog weekmaker worden toegevoegd, voor meer flexibiliteit.
• De ketenlengte van polymeren kan variëren afhankelijk van de gewenste eigenschappen.
• Bij thermoharders kan gevarieerd worden in het aantal crosslinks: hoe meer crosslinks, hoe harder het materiaal.

Leg op microniveau uit dat het niet zinvol is om een weekmaker te gebruiken bij een thermoharder, maar dat een weekmaker alleen invloed heeft op de eigenschappen van een thermoplast

Teken een middenstuk dat bestaat uit 3 monomeren

Teken uit het midden een polymeer die ontstaan uit deze tekening 3 repeterende eenheden

Welke stappen neem ik?

Teken een middenstuk dat bestaat uit 3 monomeren

• Bepaal wat voor soort polymerisatie het gaat worden

• Additie? 'Knak' de zijgroepen naar boven en beneden zodat je de C = C op 1 lijn hebt liggen

• Breek de dubbele binding open

• Teken het polymeer zoals je gewend bent

Teken een middenstuk dat bestaat uit 3 monomeren

Wat is de naam van dit polymeer?

Wat is de naam van dit polymeer?

Condensatie polymerisatie