12.1 + 12.3 + 12.5 Eigenschappen van kunststoffen

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

12.1 + 12.3 + 12.5 Eigenschappen van kunststoffen

Deze les

• Uitleg eigenschappen van kunststoffen
• Opdracht frisbee in lessonup
• Lezen 12.1 + 12.3 + 12.5
• Maken vragen 13, 15, 26, 30, 32, 34, 46, 47, 48

Leerdoelen

• Je leert wat thermoplasten en thermoharders zijn;
• Je leert polymeren weergeven op micro-, meso- en macroniveau;
• Je leert rekenen met de ketenlengte van polymeren;
• Je leert verschillende technieken om kunststoffen te produceren;
• Je leert wat composieten zijn;
• Je leert wat wordt bedoeld met vulkaniseren.

Thermoplasten

• Lineaire molecuulstructuur;
• Vanderwaalsbinding en soms H-bruggen tussen ketens;
• Opnieuw om te smelten.

Thermoharder

• Netwerk molecuulstructuur;
• Atoombindingen (covalente bindingen, crosslinks, dwarsverbindingen) aanwezig tussen de ketens.
• Niet om te smelten, bij verhitten wordt materiaal harder of ontleed.

Micro - meso - macro

• Microniveau = moleculair niveau (links)
• Mesoniveau = clusters van moleculen (midden)
• Macroniveau = zichtbaar (evt. met microscoop) (rechts)

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.

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.

Composiet

• 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.

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.

Een frisbee wordt met spuitgieten gemaakt. De beginstof en het product zijn op macroniveau gegeven in de afbeelding. Geef van beide materialen een schets op mesoniveau.

Aan de slag

• Lezen 12.1 + 12.3 + 12.5
  
• Maken vragen 13, 15, 26, 30, 32, 34, 46, 47, 48