11.3 - 11.4 Eigenschappen & Verwerking

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

Eigenschappen & Verwerking

11.3 en 11.4

Leerdoelen

• Je leert wat thermoplasten en thermoharders zijn;
• Je leert polymeren weergeven op micro-, meso- en macroniveau;
• Je leert hoe polymeren verwerkt worden;
• 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.

Eigenschappen

• De vervormbaarheid van polymeren is afhankelijk van de soort zijgroepen aan het polymeer. Je ziet drie stukjes van verschillende polymeren. Het linker polymeer is het meest vervormbaar.

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.

Verwerking thermoharders

• Voorgaande technieken zijn alleen toepasbaar op thermoplasten.
  
  
• Thermoharders smelten niet, dus andere productiemethode;
  Een thermoharder wordt geproduceerd door in een mal de polymerisatie uit te voeren: in de mal wordt het polymeer hard.
  Er wordt ook een harder toegevoegd, zodat voor veel crosslinks.

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.

Rubber

• Natuurrubber is de additiepolymeer van isopreen.
• Door zwavel toe te voegen kunnen crosslinks ontstaan van zwavelatomen = zwavelbruggen.
• Ontstaan van zwavelbruggen wordt vulkaniseren genoemd.

Zwavelbruggen worden o.a. toegepast bij autobanden. 
Hoe meer zwavelbruggen hoe harder de band.

Waterstofbrug = geen covalente binding (atoombinding).

Zwavelbrug = wel covalente binding.

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.