Hoofdstuk 7, Grondslagen van
de polymeerkunde
Polymeren zijn lange ketens zich herhalende moleculen op basis van koolwaterstoffen. Polymeren
vinden hun oorsprong in de natuur.
7.1 Polymerisatiereacties
Er zijn twee manieren waarop moleculen zich aan elkaar hechten:
- Een fysische verbinding (additiepolymerisatie)
- Door een chemische reactie. Een deel van het uitgangsmateriaal verdampt
(condensatiepolymerisatie)
Additiepolymerisatie:
Het uitgangsmateriaal is een monomeer in een oplossing, emulsie, dampvorm of onverdunde
vloeistof. Het polymeer bestaat uit een zich repeterende eenheid die hetzelfde is als de
uitgangsmonomeer.
Condensatiepolymerisatie:
De moleculen in de polymeerketen hebben een andere samenstelling dan het uitgangsmateriaal.
Additie- en condensatiereacties komen vaak pas op gang in aanwezigheid van een katalysator (stof
die de reactie helpt, maar zelf niet wordt omgezet) of bij een verhoogde temperatuur of druk. De
lengte van de keten kan geregeld worden door de juiste parameters of het juiste type katalysator. De
lengte van de keten (molecuulgewicht) is van grote invloed op de materiaaleigenschappen.
Polyethyleen:
De onbezette bindingen op de koolstofatomen betekenen dat de moleculen covalente bindingen
kunnen vormen met gelijksoortige moleculen om zo een polymeerketen te vormen. Door een of
meer van de waterstofatomen te vervangen door iets anders ontstaan er andere kunststoffen.
Vervangen we 1 waterstofatoom door een chlooratoom (Cl), dan ontstaat er polyvinylchloride (PVC).
De waterstofatoom kan ook vervangen worden door een groep (substituent of functionele groep). Dit
is een groep atomen die werkt als een enkel atoom, of een bepaalde valentie heeft. Als er in de
polyethyleen polymeer een waterstofmolecuul wordt vervangen door een hydroxylsubstituent
(waterstof en zuurstof; OH) ontstaat er polyvinylalcohol.
Wanneer in een polymeerketen moet worden bepaald welke substituenten en fundamentele
polymeergroepen zich bevinden wordt er gebruik gemaakt van infraroodspectroscopie. Het polymeer
wordt dan opgelost of omgezet in een film. Vervolgens wordt de doorgelaten straling geregistreerd.
Elke functionele component vertoont een karakteristieke piek die kan worden geïdentificeerd met
behulp van de standaardmaterialen.
de polymeerkunde
Polymeren zijn lange ketens zich herhalende moleculen op basis van koolwaterstoffen. Polymeren
vinden hun oorsprong in de natuur.
7.1 Polymerisatiereacties
Er zijn twee manieren waarop moleculen zich aan elkaar hechten:
- Een fysische verbinding (additiepolymerisatie)
- Door een chemische reactie. Een deel van het uitgangsmateriaal verdampt
(condensatiepolymerisatie)
Additiepolymerisatie:
Het uitgangsmateriaal is een monomeer in een oplossing, emulsie, dampvorm of onverdunde
vloeistof. Het polymeer bestaat uit een zich repeterende eenheid die hetzelfde is als de
uitgangsmonomeer.
Condensatiepolymerisatie:
De moleculen in de polymeerketen hebben een andere samenstelling dan het uitgangsmateriaal.
Additie- en condensatiereacties komen vaak pas op gang in aanwezigheid van een katalysator (stof
die de reactie helpt, maar zelf niet wordt omgezet) of bij een verhoogde temperatuur of druk. De
lengte van de keten kan geregeld worden door de juiste parameters of het juiste type katalysator. De
lengte van de keten (molecuulgewicht) is van grote invloed op de materiaaleigenschappen.
Polyethyleen:
De onbezette bindingen op de koolstofatomen betekenen dat de moleculen covalente bindingen
kunnen vormen met gelijksoortige moleculen om zo een polymeerketen te vormen. Door een of
meer van de waterstofatomen te vervangen door iets anders ontstaan er andere kunststoffen.
Vervangen we 1 waterstofatoom door een chlooratoom (Cl), dan ontstaat er polyvinylchloride (PVC).
De waterstofatoom kan ook vervangen worden door een groep (substituent of functionele groep). Dit
is een groep atomen die werkt als een enkel atoom, of een bepaalde valentie heeft. Als er in de
polyethyleen polymeer een waterstofmolecuul wordt vervangen door een hydroxylsubstituent
(waterstof en zuurstof; OH) ontstaat er polyvinylalcohol.
Wanneer in een polymeerketen moet worden bepaald welke substituenten en fundamentele
polymeergroepen zich bevinden wordt er gebruik gemaakt van infraroodspectroscopie. Het polymeer
wordt dan opgelost of omgezet in een film. Vervolgens wordt de doorgelaten straling geregistreerd.
Elke functionele component vertoont een karakteristieke piek die kan worden geïdentificeerd met
behulp van de standaardmaterialen.
