Polymeer

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Buizen van polyvinylchloride (PVC), een synthetisch polymeer.
Molecuulmodel van een lineair polymeer, in dit geval polypropyleen.

Een polymeer (Grieks: poly is veel en meros is deel) is een molecuul dat bestaat uit een sequentie van meerdere identieke of soortgelijke delen (monomere eenheden) die aan elkaar zijn gekoppeld.

Onderverdeling polymeren[bewerken]

Polymeren kunnen op verschillende wijzen in groepen worden verdeeld.

  • op basis van polymerisatiereactie: condensatie (ook wel additie/eliminatie genoemd)- tegenover additie-polymeer.
  • op basis van eigenschappen: thermoplast, thermoharder, elastomeer.
  • op basis van herkomst: natuurlijke polymeren tegenover synthetische polymeren.

Welke indelingsvorm gebruikt wordt, hangt af van het aspect dat men wil benadrukken. De meeste natuurlijke polymeren zijn condensatiepolymeren, maar natuurlijk rubber (uit de rubberboom) is een additiepolymeer. Eiwitten als natuurlijke polymeren kunnen in alle drie de klassen van de eigenschappen voorkomen.

Vormingsreactie[bewerken]

Condensatiepolymeren[bewerken]

Tijdens de polymerisatiereactie ontstaat naast het polymeer, ook nog een klein molecuul. Vaak is dat water, soms ammoniak, methanol of waterstofchloride.

Er is een groot aantal chemische reacties die aan de basis kunnen liggen van polymeerverbindingen. Elk paar van twee functionele groepen die met elkaar kunnen reageren, kunnen twee moleculen aan elkaar koppelen tot een dimeer. En als de reactie kan worden herhaald, doordat bijvoorbeeld elk van de monomeren twee functionele groepen had, kan dit worden doorgezet tot een polymeer. Op deze manier kunnen polyesters gevormd worden door een ketting van esterbindingen (bijvoorbeeld polyethyleentereftalaat (PET), polyethers door een ketting van etherbindingen, polyamiden door een ketting van amidebindingen, en zo voort. Deze vormingswijze verloopt geleidelijk aan, waardoor de snelheid ten opzichte van additie als traag mag worden beschouwd.

Additiepolymeren[bewerken]

Naast bovenstaand type polymerisatie is er de polymerisatie door additie aan een dubbele binding: dit wordt gebruikt voor de polymerisatie van alkenen en alkynen, bijvoorbeeld tot polyetheen maar ook rubber. Deze polymerisatiereactie wordt meestal additie genoemd en wordt geïnitialiseerd door een radicaal. Net door deze radicaalvorming kan een keten erg snel gemaakt worden. Nadeel is wel dat als twee radicalen met elkaar binden, het polymeer niet meer kan 'aangroeien'. Additiepolymeren zijn altijd ketenpolymeren.

Verschillende polymeren kunnen gemengd worden in blends of chemisch verbonden in copolymeren.

Eigenschappen[bewerken]

Thermoplasten[bewerken]

De thermoplasten zijn smeltbare polymeren. Ze kunnen in een vorm gegoten worden. Deze polymeren bestaan meestal uit onvertakte of lichtvertakte ketens bestaande uit een of meer soorten monomeren. PVC en polystyreen zijn voorbeelden van thermoplasten. Thermoplasten worden vaak in de juiste vorm gebracht door ze te smelten en in een mal te spuiten. De molecuulketens kunnen langs elkaar schuiven als de vanderwaalskracht tussen de moleculen overwonnen wordt. Thermoplasten kunnen door hun eigenschappen (smeltbaar) goed gerecycleerd worden. Een groot voordeel van thermoplasten is de reversibiliteit van het opwarmen.

Thermoharders[bewerken]

In de thermoharders zijn de ketens onderling verbonden. Er wordt dan een crosslinker toegevoegd. De polymeren hebben hierdoor de vorm van een netwerkpolymeer en zullen vaak ontleden voordat ze smelten. Dit maakt het productieproces voor thermoharders ingewikkelder dan voor thermoplasten. Thermoharders zullen bijvoorbeeld als 2 componenten in een mal gebracht moeten worden, waar ze reageren tot het uiteindelijke polymeer. Door de onderlinge verbinding van de ketens vormt het polymeer bijna één groot molecuul. Thermoharders kunnen slechts moeilijk gerecycleerd worden, omdat ze niet opnieuw gesmolten kunnen worden.

Elastomeer[bewerken]

Een thermoplast bevat vrijwel geen crosslinker en een thermoharder juist erg veel. Een elastomeer bevat weinig crosslinks. Er is wat beweging tussen de moleculen mogelijk, maar als de uitwendige kracht wegvalt, nemen de moleculen hun oorspronkelijke vorm aan. De moleculen zijn elastisch. Een mooi voorbeeld hiervan is gevulkaniseerd rubber. Tussen de polymeren worden zwavelbruggen aangebracht, waardoor het rubber minder tot niet meer vloeibaar wordt. Dit proces heet vulkanisatie. Als het gevulkaniseerde rubber dan een uitwendige kracht ondervindt, zullen de zwavelverbindingen meegeven zolang de kracht aanhoudt. Verdwijnt de kracht, dan zullen de zwavelbruggen weer hun oorspronkelijke positie innemen. Het materiaal is dus elastisch.

Herkomst[bewerken]

Synthetische polymeren[bewerken]

Onder meer plastics zijn synthetische polymeren[1]. Voorbeelden van synthetische polymeren:


Algemene klassen van synthetische polymeren met een bepaalde vorm, maar waarvan varianten bestaan door verschillende monomeren te kiezen:

Biopolymeren[bewerken]

Eiwitten en polysachariden zijn natuurlijke polymeren. Onder de koolhydraten vallen, naast suikers en het hoofdbestanddeel van granen, ook hout en chitine, het exoskelet van insecten. Voorbeelden hiervan:


Verwijzingen in de tekst[bewerken]

  1. Zie ook Lijst van afkortingen van polymeernamen.