Polymeer

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Buizen van polyvinylchloride (PVC), een synthetisch polymeer.

Een polymeer (Grieks: poly is veel en meros is deel) is een organische verbinding waarvan de moleculen bestaan uit een opeenvolging van identieke, of soortgelijke, delen (monomere eenheden) die chemisch aan elkaar zijn gekoppeld. Polymeren worden bestudeerd in de polymeerchemie en de polymeerfysica.

Onderverdeling polymeren[bewerken]

Polymeren kunnen op verschillende wijzen in groepen worden verdeeld.

De meeste natuurlijke polymeren zijn condensatiepolymeren, maar natuurlijk rubber (uit de rubberboom) is een additiepolymeer.

Vormingsreactie[bewerken]

Condensatiepolymeren[bewerken]

Bij condensatie-polymerisatie reageren twee functionele groepen van twee respectievelijke monomeren met elkaar, zodat deze twee moleculen aan elkaar worden gekoppeld tot een dimeer. Tijdens deze koppeling wordt een klein molecuul afgesplitst, vaak water (bijvoorbeeld bij de vorming van biopolymeren in de cellen), maar ook ammoniak, waterstofchloride of methanol komen voor. En als deze reactie steeds opnieuw kan worden herhaald, doordat iedere (identieke) monomeer aan beide kanten een functionele groep heeft, wordt er uiteindelijk een polymeer gevormd. Op deze manier kunnen respectievelijk 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 reactiesnelheid van condensatie 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 krijgen 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 twee 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 crosslinks 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.
  2. Natural Polymers, chemistryexplained.com, geraadpleegd op 3 juni 2015