Samenvatting materiaalkunde (sem2)

Materiaalkunde: Chemie
1. Polymeren
 Stoffen samengesteld uit macromoleculen, die met elkaar verbonden zijn via monomeren.
Kunststoffen zijn synthetische polymeren die geproduceerd worden uit kleine moleculen door een
chemisch proces.
Ze kunnen ook ontstaan uit een natuurlijk proces, dan noemen ze natuurlijke polymeren.

1.1. Polymerisatie
 Chemische reactie waarbij een groot aantal, identieke moleculen (=monomeren) samen binden
tot één macromolecule (= polymeer). Monomeren zijn kleine moleculen met minimum één
functionele groep (vb. dubbele binding)

1.2. Eigenschappen polymeren
Er bestaan oneindig veel verschillende polymeren, we kunnen ze onderscheiden aan hun
eigenschappen:
 Harde of zachte polymeren
 Lichte of zware polymeren
 Elastische of brosse polymeren
 Bestand tegen hoge temperatuur
 …

Elk polymeer met een eigenschap heeft een specifiek doel.

1.2.1. Dichtheid
Polymeermoleculen kunnen in een regelmatig patroon gerangschikt worden, maar ook in een
wanordelijk worden geplaatst:

 Regelmatig patroon = kristallijne polymeren
 Wanordelijk = amorfe polymeren
Een polymeer is een mengeling van beide gevallen, daarom bestaat de kristallisatiegraad (bepaald
dichtheid van polymeer).
 Kristallisatiegraad hoog = grote dichtheid = hoogdichtheidspolymeer (hard en sterk)

 Kristallisatiegraad laag = kleine dichtheid = laagdichtheidspolymeer (zacht en buigzaam)

1.2.2. Temperatuur afhankelijk gedrag
We kijken hoe polymeren zich gedragen op hoge temperaturen. We kunnen de polymeren indelen in
drie groepen:
1. Thermoplasten
Kunststoffen opgebouwd uit lineaire (al dan niet vertakte) macromolecuulketens die onderling niet
verbonden zijn. Bij hogere temperaturen kunnen deze polymeren plastisch vervormd worden.
2. Thermoharders
Kunststoffen opgebouwd uit netvormig sterk verstrengelde macromoleculen die door verwarming
geen plastische toestand bereiken. Alleen tijdens het vormingsproces nog vervormbaar.
3. Elastomeren

,Kunststoffen waarbij de macromoleculen verweven zijn tot een 3D-netwerk, de macromoleculen
hebben wel nog een grote bewegingsvrijheid. Vandaar hun elasticiteit. Hun elastische eigenschappen
zijn sterk verwant met die van natuurlijk rubber.




1.3. Polyethyleen (PE)
Polyethyleen is een van de populairste kunststoffen op dit moment. Zijn populariteit heeft het te
danken aan zijn unieke eigenschappen:
 Sterk
 Lage wrijvingscoëfficiënt (= slijtvast)
 Belastbaar bij temperaturen tot 90 graden Celsius (afhankelijk van additieven)
 Recyclebaar
 Weerstaat hoge druk
 Slijtvast
 Goedkoop
 Thermoplast
 Semi-kristallijn

Bovenop deze eigenschappen is polyethyleen (PE) ook duurzaam en recyclebaar. Met de juiste
toevoeging van additieven is PE uv-bestendig. Daarnaast wordt het plastic niet snel afgebroken door
bacteriën en is het nauwelijks onderhevig aan corrosie of oxidatie.

1.3.1. Toepassingen
Polyethyleen kent diverse toepassingen: plastic flesjes, zakjes, verpakkingsfilm, mantels van
elektrische kabels,... PE is bestendig tegen grote druk, vandaar dat PE vaak wordt gebruikt als leiding
materiaal voor gas, elektriciteit en water.

1.3.2. Productie
PE wordt gemaakt uit etheenmoleculen. Doormiddel van polymerisatie van etheen zal er een lange
keten ontstaan. Het is een matig flexibel materiaal, opgebouwd uit semi-kristallijne samenstelling.

1.3.3. HDPE en LDPE
Polyethyleen word onderverdeeld in 2 verschillende groepen, ze veranderen het productieproces en
dus de kristallisatiegraad.
 HDPE = high density polyethyleen:

 Dichtheid = 0,94 – 0,97 g/cm³
 Bestand tegen meeste zuren, chemicaliën, …
 Vormvast bij temperaturen van -40°C tot 70°C

 LDPE = Low density polyethyleen
 Dichtheid = 0,91 – 0,94 g/cm³

 Zacht en makkelijk buigbaar

, 1.4. Polyethyleentereftalaat (PET)
Polyethyleentereftalaat (PET) is een thermoplastisch polyester. Jullie kennen deze kunststof vooral van
PET-flessen (waterflessen, frisdrankflessen,...), maar het wordt ook gebruikt in andere verpakking van
voedingsmiddelen. Naast de voedingsindustrie krijgt PET ook toepassingen in de textielvezelsector.
Een fleece trui bestaat bijvoorbeeld uit PET vezels. PET heeft verschillende aantrekkelijke
eigenschappen:

 Eén van de hardste kunststofsoorten
 Gemakkelijk vervormbaar
 Slijtvast
 Vormvast
 Lage wateropname
 Geschikt voor direct contact met etenswaren
 Geschikt voor recycling/hergebruik
 Recyclebaar -+
 Dichtheid: 1.38 g/cm³

Een belangrijke reden dat PET gebruikt wordt voor verpakkingsmateriaal is omdat het recyclebaar is.
PET is gevoelig voor water en thermische degradatie. Hierdoor worden de lange ketens korter. Ook de
kristalliniteit van PET is beïnvloedbaar via de afkoelsnelheid, waardoor de eigenschappen zoals
(sterkte, flexibiliteit,...) gemakkelijk aangepast kunnen worden.

1.4.1. Symbool van PET
Omdat PET ook een veel gebruikt materiaal is, heeft het ook een symbool
gekregen. Je zal dit symbool ondermeer terugvinden op je frisdrankflesje.



1.5. Oefeningen
1. Welke polymeren schuilen er achter deze symbolen:

 1 = PET (= Polyethyleentereftalaat) (zie hierboven)
 2 = HDPE (= High Density Polyethyleen) (zie hierboven)

 3 = V (= polyvinylchloride) (flessen, buizen, … voor
chemicaliën, lijm, …)
 4 = LDPE (= Low Density Polyethyleen) (zie hierboven)
 5 = PP (= Polypropeen) (Bumpers, interieurpanelen,
industriële vezels)

 6 = PS (= Polystyreen) (speelgoed, assenbakken, …)
 7 = Overige kunststoffen (PMMA, Polycarbonaat, Polyamide, …)