12.3 Eigenschappen van polymeren

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

12.3 Structuur en eigenschappen  

Voor bestraling van het hoofd-halsgebied krijg je als patient een kunststof masker aangemeten. Na verwarmen in een waterbad wordt het masker vervormbaar. Daarna wordt het over het hoofd heen getrokken en in model gebracht. 

Bestralingsmasker

Planning

• Vragen uit 12.2?
  
• Thermoplasten / thermoharders


• Vraag 
• De eigenschappen
  
• Maak 25 t/m 32

Welk soort polymeer is het?

additiepolymeer

polyamide

polyester

Zet de monomeren in de juiste volgorde. 

Wie reageert met wie en in welke volgorde?

polymeer

We weten hoe polymeren op microniveau gevormd kunnen worden.

Hoe weet je wat de eigenschappen van dat materiaal zijn?

Sommige zijn namelijk hard en anderen zacht, maar dat zie je niet op macroschaal.  

Verklaring van macroniveau naar microniveau

Thermoharders

Macroniveau

Thermoharders zijn polymeren die bij verwarmen hard blijven. Ze worden minder gebruikt dan thermoplasten, omdat ze moeilijker te produceren zijn en slecht recyclebaar. Ze worden onder andere gebruikt in:

• handvaten van pannen
• dobbelstenen 

MESONIVEAU:

Ze hebben 'crosslinks' tussen de ketens

Thermoplasten 

Macroniveau

Thermoplasten zijn polymeren die bij verwarmen zacht en buigzaam worden. Ze worden gebruikt bij:

• schuim
• folie
• buizen
• kabel
• vezels
• kunstglas

MESONIVEAU

Ze hebben lineaire en vertakte polymeerketens.

Thermoplast vs. thermoharder

mesoniveau

Demo bakeliet maken

Als je op microniveau kijkt, is dit dan een thermoharder of een thermoplast? 

Wat kan je zeggen wanneer de temperatuur verhoogd wordt? 

Thermohard of thermoplast? 

Thermoharders 

MACRONIVEAU

Thermoharder smelt/vervormt niet, maar ontleedt bij verhitten

MICRONIVEAU

netwerkstructuur: de polymeerketens zijn onderling verbonden met atoombindingen (crosslinks)

Wat zou een thermoplast doen bij verwarmen?

Thermoplast

• lange losse moleculen
• moleculen komen los van elkaar bij verwarmen
• thermoplast vervormt bij verwarmen--> je kunt ze in een mal spuiten
  

Dit surfboard is gerecycled uit oude plastic flessen. Is dit nu een thermoplast of een thermoharder?

1. thermoplast
2. thermoharder

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.

Verwerking thermoharders

• Voorgaande technieken zijn alleen toepasbaar op thermoplasten.
  
  
• Thermoharders smelten niet, dus andere productiemethode;
  Een thermoharder wordt geproduceerd door in een mal de polymerisatie uit te voeren: in de mal wordt het polymeer hard.
  Er wordt ook een harder toegevoegd, zodat voor veel crosslinks.

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.

Ketenlengte 

Als de ketenlengte toeneemt, wordt polyetheen stijver en sterker. Waardoor? 

Ketenlengte 

Als de ketenlengte toeneemt, wordt polyetheen stijver en sterker. Waardoor? 

Meer verstrengelingen, hoe minder makkelijk ze langs elkaar glijden. 

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.

Thermoplast of thermoharder?

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

UV-stabilisatoren

• Depolymerisatie: Polymeerketens vallen uiteen in kortere eenheden (C-C bindingen verbreken) --> materiaal wordt bros
• Dubbele bindingen in de polymeer? Crosslink vorming!
  
• Polymeren kunnen hard worden
  
• Rubbers worden bros
  
• UV stabilisator: Voorkomen van depolymerisatie door uv-licht.
  

om een thermoharder te kunnen vormen moeten er minimaal 3 reactieve groepen in het monomeer aanwezig zijn. Alleen dan kunnen er crosslinks gevormd worden

Aan de slag

12.2 -> H: 25

B: 19 t/m 24, 27 en 28

V: 26

12.3 -> H: 34

B: 29 t/m 33, 35, 36, 38

V: 37