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