D4: Kunststoffen Algemeen

A. Brok

Versie: Vrijdag 27 augustus 1999File: ScD4def.PPT

D4000 Menu Kunststoffen

Inleiding

Wat is een kunststof?

Polymerisatie

Soorten kunststoffen

Structuren

Samenvatting

D4100 Inleiding 1

• Huishouden• Industrie• Landbouw• Kleding• Gezondheidszorg• Transport• ……………..• ……………...

Overal om je heen: Kunststoffen

D4110 Inleiding 2

Toepassing kunststoffen in een auto• 1983: 75% metaal, 25% kunststof• 2000: 60% metaal, 40% kunststof

• De auto bestaat uit ca. 5000 onderdelen.• Ca. 1700 onderdelen zijn tegenwoordig van kunststof.

D4120 Inleiding 3

Toepassing van Kunststof

21%

3%

5%

15%

7%10%

4%

24%

11% BouwHuishoudart.MeubelsElektraAuto'sLijm, verf etc.LandbouwVerpakkingOverig

D4200 Wat is een kunststof? 1

Kunststoffen zijn Polymeren

Polymeren bestaan uit een keten van Monomeren (moleculen)

Monomeer Etheen

C

H

C

H

H H

C

H

C

H

H H

C

H

C

H

H H

C

H

C

H

H H

C

H

C

H

H H

Polymeer Poly-Etheen

D4210 Wat is een Kunststof? 2

Komen voor in plantaardige en dierlijke weefsels

• Eiwitten,• Vetten,• Koolhydraten

Worden kunstmatig uit aardolie gemaakt

• Polyetheen (PE)• Polyvinylchloride (PVC)• Polyamide (PA)• Polycarbonaat (PC)• Styreen-butadieen

(SB)• Siliconen (SI)• ……………………..

Natuurlijke Polymeren Synthetische Polymeren

D4300 Polymerisatie 1

Additiepolymerisatie Condensatiepolymerisatie

Polymerisatie

D4310 Polymerisatie 2

Additiepolymerisatie• Polymeer ontstaat door toevoeging (additie) van

monomeren.• Hierbij altijd dubbele binding tussen C-atomen.• Er komen geen reactieproducten vrij.

C

H

C

H

H H

C

H

C

H

H H

C

H

C

H

H H

C

H

C

H

H H

D4320 Polymerisatie 3

Condensatiepolymerisatie• Polymeer ontstaat door de chemische reactie,

condensatie.• Geen reactie tussen dubbele binding C-atomen, maar

door verschillende reactiegroepen binnen monomeer • Er komt water of waterchloride vrij

C

O

O H

+ C

O

O H

= COC O

HH

O+

polymeer waterdamp

D4400 Soorten Kunststoffen 1

Kunststoffen!

ABSEP

PA PF PE

PC

PETP

PMMA

POMPPPSPTFE

PVB

PUR

UF

….

…..

D4410 Soorten Kunststoffen 2

Kunststoffen

Thermoplasten Elastomeren Thermoharders

D4420 Soorten Kunststoffen 3

Eigenschappen Thermoplasten

•Lange, onvertakte polymeerketens, die langs elkaar kunnen schuiven

•Plastische vervormbaarheid is te danken aan deze bewegingsvrijheid

•Bij verwarming wordt vervormingsmogelijkheid groter (binding tussen macromoleculen wordt zwakker)

D4430 Soorten Kunststoffen 4

Toepassingen Thermoplasten

•Polyetheen (PE) speelgoed, kratten, huishoudelijke art.

•Polypropeen (PP) tuinmeubelen, yoghurtbekers, kratten

•Polystyreen (PS) modeltreinen, cassettedoosjes

•Polyvinylchloride (PVC) afvoerbuizen, creditcards, infuuszakken

•Polyacrylaat (PA) contactlenzen

•Polyetheentereftalaat (PET) frisdrankflessen

•Polyamide (PA) tandwielen, kleding

D4440 Soorten Kunststoffen 5

Eigenschappen Elastomeren

•Lange, onvertakte macromoleculen, die langs elkaar kunnen schuiven (vergelijk dit met pan spaghetti)

•Door vulkaniseren worden zwavelbruggen tussen macromoleculen gevormd (er ontstaat een netwerk)

•Door zwavelbruggen in het netwerk is de stof elastisch

macromolecule

zwavelbrug

D4450 Soorten Kunststoffen 6

Toepassingen Elastomeren

•Siliconen (SI) voegspecie, impregneermiddel, siliconenkit

•Nitrylbutadieenrubber (NBR) autobanden, afdichtingen

•Natuurrubber (NR) chirurgenhandschoenen, condooms

•Isopreenrubber (IR) handschoenen, spenen, afdichtingen

•Butylrubber (II) gasslangen, binnenbanden, trillingsdempers

•Polyurethaanrubbers (PUR)

•vloeibaar: voegenkit, lijm, verf, lakken

•vast: oliekeerringen, drijfriemen, afdichtingen, kabelmantels, tankbekledingen, matrassen.

D4460 Soorten Kunststoffen 7

Eigenschappen Thermoharders

•Lange, vertakte macromoleculen met onderlinge dwarsverbindingen

•In het netwerk kunnen de polymeren niet langs elkaar schuiven

•Op hoge temperatuur breken de bindingen (ontleding) Hierna is opnieuw smelten niet meer mogelijk

macromolecule

dwarsverbinding

D4470 Soorten Kunststoffen 8

Toepassingen Thermoharders

•Epoxyharsen (EP) lijmen, tennisrackets, vliegtuigen

•Fenolharsen (PF) stopcontacten, schakelaars, tandwielen

•Polyesterharsen (UP) zeilboten, surfplanken, silo’s

•Ureumformaldehyde (UF) keukenmachines

•Melamineformaldehyde (MF) plaatmateriaal (Formica)

D4500 Structuren 1

Amorf• macromoleculen liggen kris kras

door elkaar heen en kunnen gemakkelijk bewegen

• amorfe kunststoffen zijn transparant

Kristallijn• macromoleculen liggen dicht opeen

gepakt en lopen plaatselijk evenwijdig aan elkaar

• kristallijne kunststoffen zijn sterk, hebben een grote rek en zijn half transparant

D4510 Structuren 2

Temperatuur °C

Sti

jfh

eid

(G

)Functie: Temperatuur - Glijdingsmodulus bij amorfe thermoplasten

glasfase rubberfase vloeibaar

Amorf

D4520 Structuren 3

Temperatuur °C

Sti

jfh

eid

(G

)Functie: Temperatuur - Glijdingsmodulus bij (deel)kristallijne thermoplasten

glasfase rubberfase vloeibaar

Kristallijn

Deel-kristallijn

D4600 Samenvatting

•Toepassingen noemen

•Ontwikkeling kunststofgebruik auto toelichten

•Polymeren, polymerisatieprocessen verklaren

•Eigenschappen / toepassingen van Thermoplasten, Elastomeren en Thermoharders noemen

•Amorfe en kristallijne structuren toelichten

Samenvatting

EINDE