Samenvatting Polymeerchemie, Periode 2.4
Les 1: Introductie en basisbegrippen in polymeerchemie
Enkele basisbegrippen:
Monomeer: De basiseenheid waaruit een polymeer is opgebouwd
Polymeer: Een molecuul dat is opgebouwd uit veel deeltjes. Meerdere
monomeren vormen samen een polymeer
Polymeerketen: Een keten van meerdere repeating units en een
eind/terminatie unit.
Repeterende eenheid: Het gedeelte van een polymeer dat zich steeds
herhaald
Polymerisatie: Het samenvoegen van kleine moleculen tot een lange
keten.
Plastics: Polymeren met additieven, welke met behulp van een mal tot
een bepaald product gemaakt kunnen worden.
Polymerisatiegraad (Pn / Xn): Geeft aan hoeveel monomeren er
aanwezig zijn in de keten.
Degree of polymerization (DP): kan berekend worden door de massa
van de repeating unit te delen door de totale massa van de
polymeerketen.
Een polymeer bestaat meestal uit een Pn van 100 - 1000 eenheden. Bij
een Pn van lager dan 10 dan wordt er gesproken over een oligomeer. De
eigenschappen van oligomeren en polymeren zijn totaal verschillend van
elkaar.
Monomeer + monomeer = dimeer
(A-A)
Dimeer + monomeer = trimeer (A-
A-A)
Trimeer + dimeer = pentameer (A-
A-A-A-A)
Figuur 1 Visuele weergave
Structuren van polymeren: basisbegrippen
1. Lineair: Er is 1 hoofdsteng
2. Vertakt: Wanneer de hoofdstreng vertakkingen bevat (stamboom
effect)
3. Netwerk: Diverse hoofdstrengen aan elkaar gebonden met
vertakkingen
4. Crosslinked: Hoofdstrengen zijn deels aan elkaar gebonden, maar
niet op specifieke plekken.
Soorten polymeren:
1. Homopolymeer: Een polymeerketen bestaande uit allemaal
dezelfde monomeren
, 2. Copolymeer: Een polymeerketen bestaande uit 2 verschillende
monomeren
a. Alterned copolymeer: -A-B-A-B-A-B-A-B-
b. Blokcopolymeer: -A-A-A-B-B-B-B-A-A-
c. Ent- of graftcopolymeer -A-A-A-A-A- met aan de zijkanten
uitsteeksels van -B-B
3. Terpolymeer: Een polymeerketen bestaande uit 3 verschillende
monomeren
Tacticiteit van polymeren: Hoe zijn de zijgroepen bij een polymeer
ruimtelijk geordend
1. Atactisch: Ordening heeft geen regelmaat
2. Isotactisch: Alles naar dezelfde kant
3. Syndiotactisch: Beide kanten (zig-zag)
Gedrag van polymeren onder verwarming
- Thermoplast: (PE, PP, PVC, PS, ABS) Producten die bij verhitting een
visceuze structuur krijgen. Hierbij veranderd de chemische structuur
van het product niet. Op het moment dat het product weer afkoelt
zal het weer een harde substantie worden. Een voorbeeld is boter.
- Thermoharder: Producten die bij verhitting een verandering
ondergaan in de chemische structuur. Op het moment dat het
product weer afkoelt, zal de chemische structuur niet terugkeren. Er
wordt een nieuw product gevormd.
Een voorbeeld is een dooier van een ei laten koken en daarna weer
afkoelen.
De meest bekende thermoharder is Bakeliet
Groei van een polymeerketen
- Condensatie polymerisatie: Het afsplitsen van een klein molecuul
(meestal water) waarbij polymeren vaak in kleine stappen gevormd
worden
- Additie polymerisatie: De reactie begint met een initiator welke
reageert met een monomeer, waarna een polymeer gevormd wordt.
- Stapgroei polymerisatie: In stappen wordt een polymeer gevormd
- Ketengroei polymerisatie: Een polymeer wordt gevormd
doormiddel van een kettingreactie. Hierbij vindt alleen groei plaats
aan de actieve keten.
Additie polymerisatie: Monomeren vormen een polymeer door middel
van additie. Bij deze vorm van polymerisatie zullen geen atomen verloren
raken. Het makkelijkste voorbeeld is een heterogene splitsing van dubbele
bindingen of homogene splitsing door een initiator waarbij vrije radicalen
worden gevormd. De repeating unit van het polymeer is hetzelfde als de
monomeren; wel is er een andere soort binding tussen beiden. Het gevolg
van additie polymerisatie is een chain growth polymerisatie. Chain
growth polymerisatie is een techniek waarbij onverzadigde monomeer
moleculen aan een groeiende polymeerketen binden.
Condensatie polymerisatie: Polymeren worden gevormd door
afsplitsing van kleine groepen (alcoholen of water) van monomeren. De
, monomeren en repeating units zijn verschillend van elkaar; denk hierbij
aan een amide of e(s)ther verbinding. Het gevolg van condensatie
polymerisatie is een step growth polymerisatie. Step growth
polymerisatie is een techniek waarbij monomeer moleculen eerste
diameren vormen, vervolgens trimeren, oligomeren en vervolgens
polymeren. Om precies gelijke hoeveelheden van de monomeren in de
polymeerketen te krijgen wordt niet gebruik gemaakt van monomeren met
dubbele functionele groepen maar van zouten.
Ketengroei polymerisatie Stapgroei polymerisatie
Initiator nodig om reactie te starten Geen initiator nodig om de reactie
te starten
Enige manier van groeien is de De reactie kan tussen elk mogelijk
additie van een monomeer aan een monomeer plaatsvinden
keten met een reactief center
Reactiemengsel bestaat uit enkele Reactiemengsel bestaat uit
polymeerketens en monomeren oligomeren en verschillende
lengten polymeerketens
Monomeer concentratie daalt Monomeren worden snel omgezet
waardoor reactietijd verlaagd wordt in oligomeren welke later tot
polymeren reageren
Snelle vorming van grote Eerst oligomeer vorming en later
polymeren pas polymeervorming
Snelle reactiesnelheid Langzame rectiesnelheid
Verschillende reactiemechanismen 1 type reactiemechanisme (2
functionele groepen)
Molecuulgewichten:
Polymeren bestaan vaak
uit een mix van
verschillende
molecuulgrotes.
Mn: Getalgemiddelde
molaire massa
Mw: Massagemiddelde
molaire massa
Les 1: Introductie en basisbegrippen in polymeerchemie
Enkele basisbegrippen:
Monomeer: De basiseenheid waaruit een polymeer is opgebouwd
Polymeer: Een molecuul dat is opgebouwd uit veel deeltjes. Meerdere
monomeren vormen samen een polymeer
Polymeerketen: Een keten van meerdere repeating units en een
eind/terminatie unit.
Repeterende eenheid: Het gedeelte van een polymeer dat zich steeds
herhaald
Polymerisatie: Het samenvoegen van kleine moleculen tot een lange
keten.
Plastics: Polymeren met additieven, welke met behulp van een mal tot
een bepaald product gemaakt kunnen worden.
Polymerisatiegraad (Pn / Xn): Geeft aan hoeveel monomeren er
aanwezig zijn in de keten.
Degree of polymerization (DP): kan berekend worden door de massa
van de repeating unit te delen door de totale massa van de
polymeerketen.
Een polymeer bestaat meestal uit een Pn van 100 - 1000 eenheden. Bij
een Pn van lager dan 10 dan wordt er gesproken over een oligomeer. De
eigenschappen van oligomeren en polymeren zijn totaal verschillend van
elkaar.
Monomeer + monomeer = dimeer
(A-A)
Dimeer + monomeer = trimeer (A-
A-A)
Trimeer + dimeer = pentameer (A-
A-A-A-A)
Figuur 1 Visuele weergave
Structuren van polymeren: basisbegrippen
1. Lineair: Er is 1 hoofdsteng
2. Vertakt: Wanneer de hoofdstreng vertakkingen bevat (stamboom
effect)
3. Netwerk: Diverse hoofdstrengen aan elkaar gebonden met
vertakkingen
4. Crosslinked: Hoofdstrengen zijn deels aan elkaar gebonden, maar
niet op specifieke plekken.
Soorten polymeren:
1. Homopolymeer: Een polymeerketen bestaande uit allemaal
dezelfde monomeren
, 2. Copolymeer: Een polymeerketen bestaande uit 2 verschillende
monomeren
a. Alterned copolymeer: -A-B-A-B-A-B-A-B-
b. Blokcopolymeer: -A-A-A-B-B-B-B-A-A-
c. Ent- of graftcopolymeer -A-A-A-A-A- met aan de zijkanten
uitsteeksels van -B-B
3. Terpolymeer: Een polymeerketen bestaande uit 3 verschillende
monomeren
Tacticiteit van polymeren: Hoe zijn de zijgroepen bij een polymeer
ruimtelijk geordend
1. Atactisch: Ordening heeft geen regelmaat
2. Isotactisch: Alles naar dezelfde kant
3. Syndiotactisch: Beide kanten (zig-zag)
Gedrag van polymeren onder verwarming
- Thermoplast: (PE, PP, PVC, PS, ABS) Producten die bij verhitting een
visceuze structuur krijgen. Hierbij veranderd de chemische structuur
van het product niet. Op het moment dat het product weer afkoelt
zal het weer een harde substantie worden. Een voorbeeld is boter.
- Thermoharder: Producten die bij verhitting een verandering
ondergaan in de chemische structuur. Op het moment dat het
product weer afkoelt, zal de chemische structuur niet terugkeren. Er
wordt een nieuw product gevormd.
Een voorbeeld is een dooier van een ei laten koken en daarna weer
afkoelen.
De meest bekende thermoharder is Bakeliet
Groei van een polymeerketen
- Condensatie polymerisatie: Het afsplitsen van een klein molecuul
(meestal water) waarbij polymeren vaak in kleine stappen gevormd
worden
- Additie polymerisatie: De reactie begint met een initiator welke
reageert met een monomeer, waarna een polymeer gevormd wordt.
- Stapgroei polymerisatie: In stappen wordt een polymeer gevormd
- Ketengroei polymerisatie: Een polymeer wordt gevormd
doormiddel van een kettingreactie. Hierbij vindt alleen groei plaats
aan de actieve keten.
Additie polymerisatie: Monomeren vormen een polymeer door middel
van additie. Bij deze vorm van polymerisatie zullen geen atomen verloren
raken. Het makkelijkste voorbeeld is een heterogene splitsing van dubbele
bindingen of homogene splitsing door een initiator waarbij vrije radicalen
worden gevormd. De repeating unit van het polymeer is hetzelfde als de
monomeren; wel is er een andere soort binding tussen beiden. Het gevolg
van additie polymerisatie is een chain growth polymerisatie. Chain
growth polymerisatie is een techniek waarbij onverzadigde monomeer
moleculen aan een groeiende polymeerketen binden.
Condensatie polymerisatie: Polymeren worden gevormd door
afsplitsing van kleine groepen (alcoholen of water) van monomeren. De
, monomeren en repeating units zijn verschillend van elkaar; denk hierbij
aan een amide of e(s)ther verbinding. Het gevolg van condensatie
polymerisatie is een step growth polymerisatie. Step growth
polymerisatie is een techniek waarbij monomeer moleculen eerste
diameren vormen, vervolgens trimeren, oligomeren en vervolgens
polymeren. Om precies gelijke hoeveelheden van de monomeren in de
polymeerketen te krijgen wordt niet gebruik gemaakt van monomeren met
dubbele functionele groepen maar van zouten.
Ketengroei polymerisatie Stapgroei polymerisatie
Initiator nodig om reactie te starten Geen initiator nodig om de reactie
te starten
Enige manier van groeien is de De reactie kan tussen elk mogelijk
additie van een monomeer aan een monomeer plaatsvinden
keten met een reactief center
Reactiemengsel bestaat uit enkele Reactiemengsel bestaat uit
polymeerketens en monomeren oligomeren en verschillende
lengten polymeerketens
Monomeer concentratie daalt Monomeren worden snel omgezet
waardoor reactietijd verlaagd wordt in oligomeren welke later tot
polymeren reageren
Snelle vorming van grote Eerst oligomeer vorming en later
polymeren pas polymeervorming
Snelle reactiesnelheid Langzame rectiesnelheid
Verschillende reactiemechanismen 1 type reactiemechanisme (2
functionele groepen)
Molecuulgewichten:
Polymeren bestaan vaak
uit een mix van
verschillende
molecuulgrotes.
Mn: Getalgemiddelde
molaire massa
Mw: Massagemiddelde
molaire massa
