14.2 Slimme polymeren

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

14.2 Slimme polymeren

Hoe geleiden polymeren?

Eigenschappen van polymeren verklaren met micro- en mesoniveau

Structuur en eigenschappen van composieten

Zelfherstellend rubber

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

Zelfherstellend rubber

• Bijv. door een polymeer waarbij zijgroepen zijn met positieve ladingen en negatieve ladingen

Zelfherstellend rubber

• Kan dus door ionbindingen te vormen...
• ... maar kan ook door een netwerkpolymeer te vormen met vrije reactieve groepen (zuur- en aminogroepen), maar ook veel N-H en C=O voor vormen van H-bruggen 

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)
• Er zaten 4 N-H groepen, dus het kan doorreageren voor netwerkpolymeer

Zelfherstellend rubber

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

Zelfherstellend rubber

• Zwarte bolletjes: N
• Rode rondjes: vrije reactieve groepen
• De groepen die nog vrij zijn zorgen voor het herstellende vermogen

Oled TV's

• Oleds:  organische licht emitterende diodes.
• Lcd-schermen hebben achtergrondverlichting nodig
• Oled-schermen zenden zelf licht uit en kunnen dus veel dunner zijn (dikte van een muntstuk)

Oled TV's: lichtgevend polymeer

• Gebruik van polymeren die kunnen geleiden en polymeren die licht kunnen afgeven
• Je hebt een metaalelektrode met daaraan een lichtgevend polymeer. Dit polymeer neemt elektronen aan de onderkant op en er ontstaat een negatieve lading

Oled TV's: lichtgevend polymeer

• Aan de bovenkant staan ze elektronen af en ontstaan er 'gaten' met een positieve lading.
• Als de elektronen het positief geladen gat opvullen komt de opgenomen elektrische energie vrij in de vorm van licht die door de bovenste laag schijnt

Oled TV's

• Gebeurt 10¹⁵ keer per seconde per cm²
• Door de zijketens van de lichtgevende polymeren te veranderen, maak je oleds met verschillende kleuren
• Blauw is lastig, want dat is het meeste energie en dan beschadigt het polymeer

Oled TV's: geleidend polymeer

• Moleculaire stoffen geleiden meestal nauwelijks en polymeren zijn meestal moleculaire stoffen
• Er zijn geen vrije elektronen om te bewegen, want de elektronen zitten vast in covalente bindingen
• Toch kan het soms geleiden, zoals bij polyethyn

Oled TV's: geleidend polymeer

• De drievoudige binding van ethyn wordt omgezet in een dubbele binding en vormt een keten waarin dubbele en enkele bindingen elkaar afwisselen.
• Dat noem je een geconjugeerd systeem
• Elektronen kunnen opschuiven: geringe geleiding

Oled TV's: geleidend polymeer

• Bij toevoegen van beetje oxidator, zoals I2, verdwijnt er een elektron, waardoor er een positieve lading overblijft
• Dit geleidt beter, want de dubbele binding kan gemakkelijk omklappen

Glare (GLAss REinforced aluminium)

• Materiaal waarin meerdere stoffen elkaar afwisselen noem je een composiet.
• Laagjes aluminium van 0,3-0,4 mm, vastgelijmd aan matjes van glasvezels in epoxyhars.
• Matjes liggen om en om tussen de aluminiumlagen in

Glare (GLAss REinforced aluminium)

• Goed bestand tegen beschadiging
• Door de verschillende lagen wordt een scheurtje niet groter

En nu?

Paragraaf goed doorlezen!

Opdrachten: 12, 13, 15 en 16 a, b, c