Ketenpolymeren en netwerkpolymeren: van microstructuur naar eigenschap
Hoe een stof zich gedraagt, hangt af van hoe de deeltjes erin zijn gebouwd. Bij polymeren bepaalt de vorm van de ketens en de verbindingen ertussen of een materiaal smelt, verwerkt kan worden en in water oplost.
Een polymeer bestaat uit lange ketens van monomeren. De bouw van die ketens bepaalt veel eigenschappen van het materiaal.
Ketenpolymeren en crosslinks
In een ketenpolymeer liggen de lange moleculen los naast elkaar. Er zitten geen crosslinks tussen de ketens. Daardoor kunnen de ketens langs elkaar schuiven als het materiaal wordt verwarmd. Het polymeer smelt dan. Zo'n polymeer heet een thermoplast.
Crosslinks zijn bindingen tussen verschillende ketens. Ze vormen samen een netwerk. Dit netwerk maakt het materiaal hard en vormvast. Het smelt daarom niet meer. Bij vulkaniseren ontstaan zulke crosslinks in rubber.
Oplosbaarheid
Groepen met N-H of O-H zijn hydrofiel. Ze kunnen waterstofbruggen vormen met water. Een stof met vooral C-H bindingen is hydrofoob. Die lost slecht op in water.
Verwerken
Een extruder mengt en verwarmt het materiaal tot het vloeibaar is. Dat lukt alleen met een thermoplast. Een netwerkpolymeer blijft vast en kan dus niet op die manier worden verwerkt.
Onthoud
Lange ketens zonder crosslinks kunnen langs elkaar schuiven en smelten.
Crosslinks tussen de ketens maken het materiaal vormvast en vormen een netwerk.
Een thermoplast smelt bij verwarmen en kan daardoor in een extruder worden verwerkt.
N-H en O-H groepen maken een stof hydrofiel, C-H bindingen maken een stof hydrofoob.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Gevraagd wordt welke stofeigenschap van polymeer A het geschikt maakt voor een extruder. Ook wordt gevraagd hoe die eigenschap op microniveau verklaard kan worden.
- 1
Een extruder verwerkt een vloeibaar mengsel. Het polymeer moet dus vloeibaar worden bij verwarmen.
Veelgemaakte fouten
Leerlingen denken dat elk polymeer smelt. Kijk eerst of er crosslinks zijn, want die maken een netwerk dat niet smelt.
Leerlingen verwarren hydrofiel en hydrofoob. Let op N-H en O-H groepen: die maken een stof hydrofiel.
Snel checken
Waarom kan een thermoplast in een extruder worden verwerkt?
Waarom lost polyetheen slecht op in water?