13.3 en 13.4 reactiemechanisme en thermoplasten en thermoharders

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Lesdoel

Uitleggen wat een thermoplast en een thermoharder is

Uitleggen wat crosslinks zijn en hoe deze worden gevormd

Uitleggen welke factoren van invloed zijn op de flexibiliteit van thermoplasten

Je kunt zelf het reactiemechanisme van een polycondensatie opstellen

Thermoplasten en thermoharders

Een manier om kunststoffen te sorteren is door te kijken naar de eigenschappen als je het verwarmt. Er zijn soorten die dan makkelijk smelten (thermoplasten) en soorten die niet snel smelten (thermoharders). Als je naar de structuur van het polymeer kijkt, kun je het verschil tussen die twee goed zien. Links zie je een thermoplast, rechts een thermoharder:

Thermoplast & thermoharder

• Kunststoffen die zacht worden bij verwarmen noemen we thermoplasten.
• Kunststoffen die hard blijven bij verwarmen noemen we thermoharders.
• De eigenschap op macroniveau is te verklaren op meso- en microniveau: thermoplasten zijn lange ketens en thermoharders vormen een netwerk.

crosslinks

- Ketens van thermoplasten zijn alleen met vdwaals-krachten verbonden. Bij verwarmen gaan deze ketens sneller bewegen, kunnen ze langs elkaar bewegen en wordt het plastic zacht.

- Bij thermoharders zijn de ketens met dwarsverbindingen met elkaar verbonden (cross-links) dit zijn atoombindingen (sterk). Bij verwarmen kunnen de ketens niet bewegen en ontleedt de stof.

Kunststof kun je verdelen in THERMOPLASTEN en THERMOHARDERS. Wat zijn de voordelen van thermoplasten?
(2 antwoorden goed)

1. gemakkelijk te buigen
2. worden zacht bij verwarmen en dan kun je ze in een vorm persen
3. moeilijk te buigen
4. vrij hard, als je ze verwarmt dan behouden ze hun vorm.

Thermoharders

-Omgekeerde van thermoplasten

-Deze plastics zijn stug en niet te vervormen (breken wel makkelijk)

-Als je ze verhit gaan ze verkolen (net als suiker van dat experiment)

-De polymeer moleculen zijn allemaal aan elkaar gebonden waardoor het een groot molecuul is geworden

Leg op microniveau uit dat een thermoharder niet kan smelten

1. De lineaire moleculen zitten zo in de war, dat ze niet uit elkaar te halen zijn
2. De dwarsverbindingen tussen de polymeerketens zorgen ervoor dat netwerkmoleculen hun vorm behouden
3. Als het smeltpunt wordt bereikt, worden de dwarsverbindingen verbroken, dus ontleedt het polymeer
4. Thermoharders zijn harder dan thermoplasten en daarom is meer energie nodig om ze te laten smelten

Weekmakers

Door het toevoegen van een weekmaker (plasticizer in het Engels) wordt een kunststof zachter.

 

De moleculen van de weekmaker bevinden zich tussen de polymeerketens waardoor de vanderwaalskrachten tussen de ketens afnemen.

Analogie met opgeloste stoffen in water: verminderen van het aantal H-bruggen

vervormbaarheid

Vervormbaarheid (macro) is afhankelijk van een aantal factoren (micro):

- Zijketens, hoe meer zijketens die in de weg zitten, hoe minder vervormbaar het plastic

- ketenlengte, hoe meer monomeren in de ketens, hoe minder vervormbaar

- Weekmakers, dit zijn toegevoegde stoffen die tussen de ketens gaan zitten, hierdoor zijn de vanderwaals-krachten kleiner en is het polymeer makkelijk te vervormen

Begrijp je na deze instructie het verschil tussen een thermoharder en een thermoplast

1. ja
2. nee

thermoharder, thermoplast, crosslink, weekmaker, gemiddelde ketenlengte
polymerisatiegraad

Huiswerk

Maken opgaven 13.3: 18

van 13.4: 19 tot en met 22