H15 kunststoffen deel 2

Kunststoffen
1 / 31
volgende
Slide 1: Tekstslide
ScheikundeMiddelbare schoolvwoLeerjaar 5

In deze les zitten 31 slides, met interactieve quizzen en tekstslides.

time-iconLesduur is: 60 min

Onderdelen in deze les

Kunststoffen

Slide 1 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Na deze les kun je:

  • smelten van thermoplasten met bindingen verklaren.
  • uitleggen wat copolymeren zijn.
  • uitleggen wat crosslinks bij thermoharders zijn.
  • uitleggen wat depolymerisatie door uv-straling is.
  • uitleggen wat weekmakers zijn.
       
Leerdoelen van deze les

Slide 2 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Kernpunten 
  • Polymeerketens die onregelmatig gerangschikt zijn hebben een amorfe structuur. 
  • In kristallijne gebieden liggen de polymeerketens netjes langs elkaar. Veel polymere materialen zijn semikristallijn
  • De eigenschappen van een kunststof worden bepaald door de bouw van het polymeer en de ordening van de polymeerketens ten opzichte van elkaar. 
  • Ook toevoegingen beïnvloed de eigenschappen van polymeren. Weekmakers maken een kunststof zachter. UV-stabilisatoren gaan polymeerdegradatie tegen. 
  • Polymeerketens met onverzadigde bindingen kunnen crosslinks vormen onder invloed van uv-licht. 
  • Voor de eigenschappen van een polymeer op macroniveau is de rangschikking van deeltjes op mesoniveau van belang en de structuur van de deeltjes op microniveau.

Slide 3 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

  • Waterdicht
  • Scheurt niet snel 
  • Slechte geleiders van elektriciteit en warmte 
  • Ze worden nauwelijks aangetast door de omgeving

Belangrijkst: kunststoffen kun je vaak zo ontwerpen dat ze precies geschikt zijn voor jouw doeleinde

Eigenschappen kunststoffen

Slide 4 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Plastic en kunststof is hetzelfde
A
waar
B
niet waar

Slide 5 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies

plastic
In ons dagelijks taalgebruik hebben we het vaak over "plastic". Hiermee bedoelen we kunststoffen die vervormbaar (plastisch) zijn. Dit zijn dus thermoplasten.
Er zijn ook kunststoffen die niet vervormbaar zijn (thermoharders). Niet alle kunststoffen zijn dus "plastic".
In het volgende filmpje zie je hoe je de hardheid van een thermoplast kunt veranderen.

Slide 6 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Je kunt de eigenschappen van een kunststof beïnvloeden door:
- de ketenlengte van het polymeermolecuul
- zijgroepen/vertakkingen van het polymeermolecuul
- een weekmaker toevoegen

Andere toevoegingen voor het uiterlijk of de productie zijn bijvoorbeeld kleurstoffen of blaasmiddel (piepschuim).

Eigenschappen veranderen

Slide 7 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Slide 8 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Leg op microniveau uit waarom een kunststof harder en steviger wordt als de ketenlengte van de polymeermoleculen toeneemt

Slide 9 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Slide 10 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

  1. tussen de polymeerketens/polymeermoleculen komen vanderWaalsbindingen voor
  2. dat de sterkte van de vanderWaalsbinding toeneemt als moleccul(massa) toeneemt
  3. waardoor polymeerketens moeilijker langs elkaar heen bewegen
  4. Conclusie: de kunststof is harder, moeilijker te vervormen, heeft hoger smeltpunt)

Let op!
macroniveau (polymeer, kunststof, smeltpunt, hardheid) 
microniveau (polymeerketen, polymeermolecuul, vanderWaalsbinding, langs elkaar bewegen)
Stevigheid polymeren

Slide 11 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Leg uit welke invloed vertakking van de polymeerketens (dus het toevoegen van zijgroepen) heeft op het smeltpunt van de kunststof.

Slide 12 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

  1. door vertakkingen en/of zijgroepen wordt de afstand tussen de polymeerketens groter.
  2. hoe groter de afstand tussen de polymeerketens, hoe zwakker de vanderWaalsbinding tussen de ketens  
  3. Hoe groter de zijgroepen aan de polymeerketen, hoe lager het smeltpunt en hoe zachter (plastischer) de kunststof zal zijn
Let op!
macroniveau (polymeer, kunststof, smeltpunt, hardheid) 
microniveau (polymeerketen, polymeermolecuul, vanderWaalsbinding, langs elkaar bewegen)
Smeltpunt van kunststof

Slide 13 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Weekmaker: een introductie
Aantrekkingskracht tussen moleculen onderling:
  

Vanderwaalsbinding
Waterstofbrug
  • Polaire binding bepalen mbv electronegativiteit: Δ EN>0,4 (Binas 40A):
  • “Sterkste” atoom trekt de negatieve lading meer naar zich toe en wordt wat meer negatief: δ-.
  • Het andere atoom wordt daardoor δ+
  • Dit verschil in electronegativiteit zorgt voor H-bruggen!

De aantrekkingskracht tussen
de H van een OH of een NH groep  en
de O of de N van een OH of NH groep

Slide 14 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Door het toevoegen van een weekmaker wordt een kunststof zachter.
 

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

Weekmaker: een introductie

Slide 15 - Tekstslide

Analogie met opgeloste stoffen in water: verminderen van het aantal H-bruggen
Leg op microniveau uit dat het niet zinvol is om een weekmaker te gebruiken bij een thermoharder, maar dat een weekmaker alleen invloed heeft op de eigenschappen van een thermoplast

Slide 16 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

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.

Slide 17 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

UV stabilisator
UV stabilisator: Voorkomen van depolymerisatie door uv-licht.

  • 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

Slide 18 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Additiepolymerisatie 

Slide 19 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Condensatie polymerisatie 

Slide 20 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Polymerisatiegraad in de tijd: Hoe dan?
Condensatiepolymerisatie 
  1. Eerst vnl polymerisatie van monomeren
  2. daarna reageren korte ketens met elkaar
  3. gevolg is exponentiele toename aan het einde 

Additiepolymerisatie
  1. Radicalen erg reactief zijn. 
  2. De hoeveelheid radicalen bereikt kort na het begin van de polymerisatie een constante waarde. 
  3. Er worden evenveel radicalen gevormd als er verdwijnen, bijvoorbeeld door terminatie. 
  4. Vanaf dan blijft de polymerisatie- graad constant.

Slide 21 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Hoe teken je een condensatie-polymeer?
  1. schrijf de structuurformule van het monomeer op
  2. zorg dat de karakteristieke groepen
     (-OH & -COOH of -NH2 & -COOH)
     aan de linker-en rechterkant van het molecuul staan
  3. laat per binding een molecuul H2O vertrekken
  4.  teken een stuk van het polymeer door de repeterende eenheden aan elkaar te koppelen

Slide 22 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

uit één monomeer:

hydroxy .......zuur

Slide 23 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

uit twee verschillende  monomeren:
...diol + ....dizuur       (copolymeer)

Slide 24 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

uit één monomeer:

amino .......zuur

Slide 25 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

uit twee verschillende  monomeren:
...diamine + ....dizuur    (copolymeer)

Slide 26 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Om aan te geven welk nylon het is worden nummers gebruikt. Het
eerste nummer is aantal C-atomen van het diamine en de tweede het aantal C-atomen van het dizuur.

Dus nylon-5,6 wordt gemaakt uit?
A
hexaan-1,6-diamine en hexaandizuur
B
pentaan-1,5-diamine en pentaandizuur
C
hexaan-1,6-diamine en pentaandizuur
D
pentaan-1,5-diamine en hexaandizuur

Slide 27 - Quizvraag

Deze slide heeft geen instructies

Bioplastics
Bioplastics zijn kunststoffen die worden gemaakt van stoffen die van natuurlijke producten zijn gemaakt dus hernieuwbaar zijn (biobased).
Hernieuwbaar betekent dat ze in principe niet op raken. 
Vaak bioplastics zijn ook biologisch afbreekbaar
(biodegradeerbaar), maar niet altijd! 

Slide 28 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

misverstand
De bouwstenen voor polymeren kunnen zowel uit aardolie als uit biomassa gehaald worden. De bouwsteen/het polymeer dat je maakt is hetzelfde, ongeacht de oorsprong. De biologische afbreekbaarheid wordt dus niet bepaald door de bron van je monomeren. Polymeren uit aardolie kunnen wel biologisch afbreekbaar zijn, terwijl er ook biobased polymeren niet biologisch afbreekbaar zijn.

Slide 29 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Nog 1 week te gaan. Wat gaan we doen?

Slide 30 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Slide 31 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies