5.2 Composieten

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Hoofdstuk 5: Kunststoffen

§5.1 - Kunststoffen

§5.2 - Composieten

§5.3 - Metalen en legeringen

§5.4 - Nanotechnologie

§5.5 - Elektrochemische energie

Leerdoelen §5.2

Je leert over matrix en vezels

Je leert over kunsthars

Je leert over soorten vezels

Je leert over composieten verwerken

Je leert over medische composieten

Eigenschappen van composieten

Composiet

• Vezels  (bijv. een haar) -> kan trekkrachten opvangen, drukkrachten niet.
• Vulstof (matrix) --> moeilijk samendrukbaar.

VB: gewapend beton

• Composiet van beton met ijzeren draden
  
• -> ijzeren draden nemen de trek- en drukkrachten over die op beton worden uitgeoefend

Wat is de beste beschrijving
van een composiet?

1. Een combinatie van 2 of meer materialen
2. Een zelfherstellend materiaal
3. Een mengsel wat altijd homogeen is

Bij veel toepassingen waar voorheen vooral aluminium voor werd gebruikt, wordt tegenwoordig carbon ingezet, een composiet van koolstof en plastic. Welke twee eigenschappen hebben de beide stoffen gemeen?

1. Hard en buigzaam
2. Zacht en glanzend
3. Zacht en licht
4. Licht en buigzaam

Welke bewering(en) zijn waar:
1. Een composiet is opgebouwd uit koolstofvezels en glasvezels.
2. De vezels in een composiet zorgen ervoor dat het materiaal goed is bestand tegen drukkrachten.

1. Alleen 1
2. Alleen 2
3. beide opmerkingen
4. geen van beide

Kunstharsen

• Hars: een kleverige stof die goed hecht aan een oppervlak
  
• Kunstharsen zijn zacht, gietbaar en goed hechtend
  

VB: PUR (polyurethaan)

Voordelen

• Lijmt alles, vult en maakt sterk
  
• Zeer geschikt als matrix voor composieten
  

Nadeel

• Thermoharder, dus meteen in de juiste vorm maken
  

Wat zijn grote voordelen van kunststoffen?

1. Milieuvriendelijk
2. Geleidt goed elektriciteit
3. Licht van gewicht en roest niet
4. Kan erg goed tegen hitte

De matrix van composieten

Als vulstof (matrix) van veel composieten wordt epoxyhars gebruikt -> net zoals twee componentenlijm

• In de twee tubes zitten de monomeren voor de polymerisatie van epoxyhars
  

Witte, gele of zwarte vezels

In een composiet kun je aan de kleur van de vezels zien van welke stof de vezel gemaakt is:

• Kleurloos/wit: glasvezels
  
• Gemaakt uit kwartszand, klei en kalksteen in de juiste massaverhouding)
  
• Verwerkt in boten en vliegtuigen
  
• VB: Glare
  

• Geel: vezels van het polymeer aramide
  
• Kogelwerend en slijtvast
  
• VB: Kevlar of Twaron
  

• Zwart: vezels van carbon
  
• Ontstaat door gedeeltelijke verbranding en daarop volgende ontleding van vezels van het polymeer PAN, polyacrylonitril)
  
• VB: lichtgewicht fietsen
  

Carbonvezels maken

Composieten verwerken (1)

Composieten zijn sterker en lichter dan staal, beton en hout, dus het bouwmateriaal van de toekomst.

Composieten verwerken (2)

Lamineren: veelgebruikte techniek om composiet producten te maken

• Laag voor laag opbouwen van product in een mal
  
• In de mal komen eerst vezelmatten, daarna laagje kunsthars, dan laagje vezels, kunsthars etc.

Voor elk onderdeel van een constructie is er een optimale combinatie van vezels en matrix

• Vezels: maakt composiet sterk
  
• Matrix: maakt composiet stijf
  

Medische composieten

Natuurlijke composieten in menselijk lichaam: collageen

• Geven stevigheid aan botten, pezen, kraakbeen en huid
  

Medische composieten

• Witte tandvulling
  
• Composiet van kunsthars en kleine korreltjes kwarts of glas
  
• Starten polymerisatie door UV-licht
  

Kunststofgips

• Composiet van vezels met een kunsthars
  
• Uitharden op kamertemperatuur
  

Protheses

• Composiet van carbonvezels

Huiswerk

5.2: Opdracht 11, 12, 14, 16, 17