Hoofdstuk 11 Kunststoffen HAVO

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Herhaling hfst 11

Polymeren

• Een polymeer is een (relatief) groot molecuul opgebouwd uit vele kleine moleculen, monomeren genaamd. 
• Het koppelen van monomeren wordt polymeriseren genoemd. 
• Een stukje van het polymeer dat eerst een monomeer was noemen we een monomeenheid.
• Bij polymeren wordt er onderscheid gemaakt tussen additiepolymerisatie en condensatiepolymerisatie. 

Voorbeelden van polymeren

polyetheen (PE)

polypropeen (PP)

polyvinylchloride (PVC)

polystyreen (PS)

Additiepolymerisatie

• Additiepolymerisatie gaat volgens een radicaalmechanisme.
• Hierbij is een initiator nodig.
• Vervolgens gaat het volgens de stappen:

1. initiatie: de initiator wordt voorbereid. 
2. propagatie: het koppelen van de monomeren
3. terminatie: het afsluiten van de ketens

Bij een additie reactie wordt een stof toegevoegd aan een...

1. onverzadigde koolwaterstof
2. verzadigde koolwaterstof

Kies het juiste reactietype.

1. substitutie-reactie
2. additie-reactie
3. hydrolyse-reactie
4. condensatie-reactie

Vul in:
Het aan elkaar koppelen van ........ door het proces van ....... vormt .........

1. monomeren, hydrolyse, polymeren
2. polymeren, dimerisatie, monomeren
3. monomeren, comerisatie, koolwaterstoffen
4. monomeren, polymerisatie, polymeren

Welk soort reactie is voorgesteld?

1. Additie
2. Polymerisatie
3. Copolymerisatie
4. Monomerisatie

Is dit molecuul een polymeer?

1. Ja, polymeer
2. Nee
3. Nee, monomeer
4. Ja, monomeer

Juist of Onjuist?
Bij een additiereactie neemt de molmassa van het polymeer langzaam toe.

1. Juist
2. Onjuist

Dit polymeer is
gemaakt via ...

1. additie- polymerisatie
2. condensatie- polymerisatie

Uit welk monomeer is dit
polymeer opgebouwd?

1. dimethyletheen
2. but-1-een
3. propeen
4. but-2-een

Wat is de molecuulformule van de monomeer waaruit PVC (= PolyVinylChloride) gemaakt is?

1. C​2​​H​3​​Cl
2. C​2​​H​4​​Cl
3. C​2​​H​5​​Cl
4. C​2​​H​6​​Cl

Koppel het juiste woord aan het juiste plaatje.

Monomeren

Polymeer

Kunststoffen: Eigenschappen van polymeren

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.

Welke van de volgende kunststoffen is geen thermoplast?

1. PE
2. PVC
3. PP
4. PUR

Antwoord

PUR is geen thermoplast. In welke categorie een polymeer valt kun je vinden in Binas 66E.

Leg op microniveau uit waarom een thermoplast zacht wordt tijdens het verwarmen.

Antwoord

Door het verwarmen gaan de moleculen van het polymeer deze sneller trillen. Door het sneller trillen kunnen de vanderwaalsbindingen tussen de moleculen worden verbroken. Hierdoor wordt het polymeer zacht.

Let op dat je duidelijk maakt dat het om moleculen gaat, anders is je antwoord niet op microniveau!

Crosslinks

• Crosslinks kunnen op verschillende manieren ontstaan. Bijvoorbeeld doordat in de keten nog dubbele bindingen overblijven. Deze dubbele bindingen kunnen via additiepolymerisatie de crosslinks  vormen.
• De andere optie is dat de monomeren een extra groep hebben.  Als een copolymeer bestaat uit stoffen waarbij de een alcoholgroep of een zuurgroep extra aanwezig zijn, kunnen deze weer een condensatiepolymerisatie ondergaan.

Thermoplast of thermoharder?

thermoplast

thermoharder

smelten

losse ketens

netwerk

PUR

Flexibiliteit

De flexibiliteit van een polymeer kan variëren door verschillende factoren:

• Zijketens: meer ketens > minder flexibel
• Polymerisatiegraad: hoger > minder flexibel
• Weekmakers: toevoeging maakt flexibel
• Blaasmiddel; vluchtige stof, creëert ruimt
• Vulstoffen en harders;
• Glas- of koolstofvezels; composiet
• UV-absorptiemiddel

Leg uit op microniveau waarom een weekmaker een polymeer flexibeler maakt.

Antwoord

De molecuul van de weekmaker gaat tussen de ketens van het polymeer zitten. Daardoor zijn de vanderwaalskrachten tussen de moleculen van het polymeer kleiner. Dus is de polymeer met weekmaker flexibeler.

Bereken de polymerisatiegraad van PVC als de gemiddelde molecuulmassa 2.500.000 u is.

Antwoord

Het monomeer van PVC is chlooretheen.

De molecuulmassa van chlooretheen is 62,5 u.

Polymerisatiegraad is 2.500.000 u / 62,5 u = 40.000

Micro-meso-macro: polymeren

Practicum thermoplasten

1. Knak de rand van het bekertje en scheur het bekertje in.
2. Herhaal deze actie zodat een reep van ongeveer 2 centimeter ontstaat. 
3. Probeer de reep door midden te scheuren. 

Geef een mogelijke verklaring voor de manier waarop je de beker kunt scheuren.
Gebruik in je antwoord micro- of mesoniveau.

De bekertjes worden gemaakt door een plaat over de vorm heen te laten gaan en dan worden de vormen aangezogen.

Geef nu (indien nodig) nogmaals een verklaring.

Antwoord

Polystyreen is een thermoplast. Tijdens het maken van de vorm, worden het polystyreen uitgerekt en daarbij komen de moleculen naast elkaar te liggen. Daardoor is het mogelijk om de bekertjes te scheuren naar beneden wel mogelijk (want dan loopt de scheur tussen de moleculen), maar dwars niet.

Lego wordt gemaakt van acrylonitril-butadieen-styreen (ABS). ABS is een thermoplast en een copolymeer dat gebruikt wordt voor starre voorwerpen. Het is eenvoudig te spuitgieten en levert een glad en stevig aanvoelend plastic op. Leg uit waarom je ABS ook als thermoharder kunt beschouwen.

Antwoord

Bij de polymerisatie van butadieen blijft een dubbele binding over. Deze kan ook reageren en zo crosslinks vormen. Zo ontstaat een netwerk: een thermoharder.

ABS bestaat uit 5 tot 30% 1,3-butadieen en zo'n 50% styreen, met de rest acrylonitril.

Welke van deze monomeren in het copolymeer ABS zorgt het minder flexibel worden van het polymeer?

1. acrylonitril
2. 1,3-butadieen
3. styreen
4. alle drie evenveel

Antwoord

Van de drie monomeren heeft styreen de grootste zijgroep. 

Deze zijgroep zorgt voor  minder flexibiliteit.

Leg uit aan de hand van een eigenschap op moleculair niveau (microniveau) hoe een thermoharder te herkennen is.

Antwoord

Op moleculair niveau moeten crosslinks tussen de polymeerketens aanwezig zijn. Dit zorgt dat de ketens ten opzichte van elkaar niet kunnen bewegen.

Welke bewerkingen moeten kunststoffen zoals polyetheen en polypropeen moeten ondergaan om er bijvoorbeeld plastic bekertjes van te kunnen maken.

1. Versnipperen, smelten, extruderen
2. Versnipperen, smelten, vacuumtrekken
3. Versnipperen, smelten, blazen
4. Versnipperen, smelten, spuitgieten

Stelling 1) Spuitgieten kan alleen met thermoplasten
Stelling 2) Voor spuitgieten zijn kunststoffen nodig met een lage smelttemperatuur

1. 1 is juist, 2 is onjuist
2. Beide stellingen zijn juist
3. Beide stellingen zijn onjuist
4. 2 is juist en 1 is onjuist

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

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

als een alcohol met een zuur reageert...

er ontstaat een ester, en er komt H₂O vrij, condensatiereactie

methylethanoaat

Wat is de naam
van deze ester?

1. butylethanoaat
2. ethylbutanoaat

methylpropanoaat

propaanzuur = 3 x C met een -COOH groep

methanol = 1 x C met een -OH groep

reactie tussen methanol en propaanzuur levert:

-oaat

Esters krijgen het achtervoegsel -oaat en worden genoemd naar het alkaanzuur waarvan ze zijn afgeleid

uit één monomeer:

hydroxy .......zuur

Poly-3-hydroxypropaanzuur

uit twee verschillende  monomeren:

...diol + ....dizuur       (copolymeer)

Uit welk
monomeer
is dit polymeer
gemaakt?

1. hydroxypropaanzuur
2. propaancarbonzuur
3. 2-hydroxypropaanzuur
4. 3-hydroxypropaanzuur

uit één monomeer:

amino .......zuur

uit twee verschillende  monomeren:

...diamine + ....dizuur    (copolymeer)

Uit welke
2 monomeren
is dit polymeer
gemaakt?

1. butaandiamine en propaandizuur
2. butaan-1,3-diamine en propaandizuur
3. butaan-1,2-diamine en propaandizuur
4. butaandiamine en propaandicarbonzuur

Dit polymeer is
gemaakt via .....

1. additie- polymerisatie
2. condensatie-polymerisatie

Dit polymeer is
gemaakt uit .....

1. 2-hydroxypropeenzuur
2. 3-hydroxypropeenzuur
3. 2-hydroxypropaanzuur
4. 3-hydroxypropaanzuur