5V 14.2 Slimme polymeren

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

5V SK 14.2 Slimme polymeren

Wat zijn slimme polymeren?

Eigenschappen van polymeren verklaren

 met micro- en mesoniveau

Zelfherstellend rubber

• Als je het rubber doorknipt en daarna tegen elkaar aan drukt, herstelt het rubber weer
• Doorknippen: op microniveau worden bindingen verbroken
• Herstellen: nieuwe bindingen worden gevormd 
• Macro: eigenschappen komen terug

Zelfherstellend rubber

(rubber = elastomeer)

• Bijv. door een polymeer met zijgroepen met positieve en negatieve ladingen. 
• Na breken trekken plus en min elkaar weer aan

zelfherstellend via ionbindingen

zelfherstellende verf (polymeren)

Stof B wordt een supramoleculaire polymeer genoemd.

Het is super-lang, en heeft twee "Upy"-groepen aan de  uiteinden.

zelfherstellende verf

de Upy-groep zorgt voor 'koppeling' van de polymeerketens

bij beschadiging/krassen van de verf, kunnen de ketens toch weer een mooie coating vormen

Upy

zelfherstellende verf

Bij een kras/beschadiging in de verf wordt deze kort verhit tot 140°C.

De verf wordt dan vloeibaar en de H-bruggen tussen de Upy-groepen worden verbroken. Bij afkoeling worden nieuwe H-bruggen gevormd. 

Dit vormt het herstellend vermogen van deze verf.

Hoe langer de keten
TUSSEN de
Upy-groepen,
hoe ...

1. beter het herstellende vermogen is
2. minder het herstellende vermogen is

zelfherstellende verf

hoe langer het gedeelte tussen de Upy-groepen, hoe minder makkelijk het is om de verf vloeibaar te krijgen bij verhitting. Er is dan teveel VDW tussen de ketens, deze ketens kunnen dan niet bewegen, waardoor Upy-groepen elkaar niet kunnen 'bereiken'.

Zelfherstellende polymeren

• Een polymeer wordt gevormd via polycondensatiereacties
• Na de polymerisatie-reactie zijn nog voldoende vrije reactieve groepen over, zoals zuur- en aminogroepen
• Deze vrije groepen zorgen voor het herstellend vermogen

zelfherstellend via condensatiereacties

Zelfherstellend rubber

• Stap 1: vorming van het rubber is reactie tussen bijv.
  dodecaan-1,12-diamine en propeenzuur
• 12 uur lang bij ± 50 ºC.

Zelfherstellend rubber

• Stap 2: Nu reageren de moleculen met elkaar waarbij amidebindingen ontstaan (reactie tussen het zuur en de aminogroep)

netwerkpolymeer

• NH2 kan reageren via additie, bij elke N kan de polymerisatie 4 richtingen op!
• hierdoor worden polymeerketens aan elkaar geknoopt (crosslinks) --> netwerkpolymeer
• NB! er blijven ook niet-gereageerd -NH en -COOH groepen over

Zelfherstellend rubber

• Zwarte bolletjes: N  van de amindebinding
• Rode rondjes: vrije reactieve groepen
• Wordt 32 uur verhit tot 160 C: meer vrije reactieve groepen reageren en de stof wordt vast.

Zelfherstellend rubber

• Niet alle groepen reageren
• Rode rondjes zijn vrije reactieve groepen
  
• De groepen die nog vrij zijn zorgen voor het herstellende vermogen

zelfherstellende poly-meren met microcapsules

• In het polymeermateriaal zijn microcapsules aanwezig, gevuld met monomeren
• tevens zit er een katalysator in het materiaal
• bij een breuk komen de monomeren vrij en kunnen nieuwe polymeer-bindingen worden gevormd

En nu?

Lees 14.2

Maak opdrachten van par 14.2