Wat is een polymeer?

De voorwaarde polymeer wordt vaak gebruikt in de kunststof- en composietindustrie, vaak als synoniem voor plastic of hars. Eigenlijk omvatten polymeren een reeks materialen met een verscheidenheid aan eigenschappen. Ze komen voor in gewone huishoudelijke artikelen, in kleding en speelgoed, in bouwmaterialen en isolatie, en in tal van andere producten.

Definitie

Een polymeer is een chemische verbinding met moleculen aan elkaar gebonden in lange, zich herhalende ketens. Vanwege hun structuur hebben polymeren unieke eigenschappen die voor verschillende toepassingen kunnen worden aangepast.

Polymeren zijn zowel door de mens gemaakt als van nature voorkomend. Rubber is bijvoorbeeld een natuurlijk polymeer materiaal dat al duizenden jaren wordt gebruikt. Het heeft uitstekende elastische eigenschappen, het resultaat van een moleculaire polymeerketen gecreëerd door moeder natuur. Een ander natuurlijk polymeer is schellak, een hars geproduceerd door de lac-bug in India en Thailand, die wordt gebruikt als verfprimer, kit en vernis.

Het meest voorkomende natuurlijke polymeer op aarde is cellulose, een organische verbinding die voorkomt in de celwanden van planten. Het wordt gebruikt om papierproducten, textiel en andere materialen zoals cellofaan te produceren.

Kunstmatige of synthetische polymeren omvatten materialen zoals polyethyleen, het meest voorkomende plastic ter wereld dat wordt aangetroffen in artikelen variërend van boodschappentassen tot opslagcontainers en polystyreen, het materiaal dat wordt gebruikt voor het maken van pinda's en wegwerpbekers. Sommige synthetische polymeren zijn plooibaar (thermoplastics), terwijl andere permanent stijf zijn (thermosets). Weer anderen hebben rubberachtige eigenschappen (elastomeren) of lijken op plantaardige of dierlijke vezels (synthetische vezels). Deze materialen zijn te vinden in allerlei producten, van badpakken tot kookpannen.

Eigendommen

Afhankelijk van het gewenste gebruik kunnen polymeren worden verfijnd om bepaalde voordelige eigenschappen te benutten. Waaronder:

• Reflectivity: Sommige polymeren worden gebruikt om reflecterende film te produceren, die wordt gebruikt in een verscheidenheid aan lichtgerelateerde technologieën.
• Impact weerstand: Stevige kunststoffen die tegen een stootje kunnen, zijn perfect voor bagage, beschermhoesjes, autobumpers en meer.
• broosheid: Sommige vormen van polystyreen zijn hard en bros en gemakkelijk te vervormen met behulp van warmte.
• Translucence: Doorzichtige polymeren, waaronder polymeerklei, worden vaak gebruikt in kunst en ambacht.
• buigzaamheid: In tegenstelling tot broze polymeren, kunnen ductiele polymeren worden vervormd zonder uiteen te vallen. Metalen zoals goud, aluminium en staal staan ​​bekend om hun ductiliteit. Nodulaire polymeren, hoewel niet zo sterk als andere polymeren, zijn nuttig voor vele doeleinden.
• Elasticiteit: Natuurlijke en synthetische rubbers hebben elastische eigenschappen waardoor ze ideaal zijn voor autobanden en soortgelijke producten.

polymerisatie

Polymerisatie is het proces van het creëren van synthetische polymeren door kleine monomeermoleculen te combineren in ketens die bij elkaar worden gehouden door covalente bindingen. De twee belangrijkste vormen van polymerisatie zijn stap-groeipolymerisatie en keten-groeipolymerisatie. Het belangrijkste verschil tussen hen is dat bij ketengroeipolymerisatie monomeermoleculen één molecuul tegelijk aan de keten worden toegevoegd. Bij stap-groeipolymerisatie worden meerdere monomeermoleculen rechtstreeks met elkaar verbonden.

Als je van dichtbij naar een polymeerketen zou kunnen kijken, zou je zien dat de visuele structuur en fysische eigenschappen van de molecuulketen de fysieke eigenschappen van het polymeer nabootsen. Als een polymeerketen bijvoorbeeld sterk verdraaide bindingen tussen monomeren omvat die moeilijk te breken zijn, zal het polymeer waarschijnlijk sterk en taai zijn. Aan de andere kant, als de polymeerketen moleculen met rekbare eigenschappen omvat, zal het polymeer waarschijnlijk flexibele eigenschappen hebben.

Cross-Linked Polymeren

De meeste polymeren, gewoonlijk aangeduid als kunststoffen of thermoplastische kunststoffen, bestaan ​​uit moleculeketens die kunnen worden gebroken en opnieuw gebonden. De meest voorkomende kunststoffen kunnen in nieuwe vormen worden gebogen door warmte toe te passen. Ze kunnen ook worden gerecycled. Plastic frisdrankflessen kunnen bijvoorbeeld worden gesmolten en opnieuw worden gebruikt om producten te maken variërend van nieuwe frisdrankflessen tot tapijt tot fleecejacks.

Verknoopte polymeren kunnen daarentegen niet opnieuw binden nadat de verknoopte binding tussen moleculen is verbroken. Om deze reden vertonen verknoopte polymeren vaak eigenschappen zoals hogere sterkte, stijfheid, thermische eigenschappen en hardheid.

In composietproducten van FRP (vezelversterkt polymeer) worden verknoopte polymeren het meest gebruikt en worden deze hars of thermohardende hars genoemd. De meest voorkomende polymeren die in composieten worden gebruikt, zijn polyester, vinylester en epoxy.

Voorbeelden

Veel voorkomende polymeren zijn onder meer:

• Polypropyleen (PP): tapijt, bekleding
• Polyethyleen lage dichtheid (LDPE): boodschappentassen
• Polyethyleen hoge dichtheid (HDPE): Wasmiddelflessen, speelgoed
• Poly (vinylchloride) (PVC): leidingen, terrassen
• Polystyreen (PS): speelgoed, schuim
• Polytetrafluorethyleen (PTFE, Teflon): anti-aanbakpannen, elektrische isolatie
• Poly (methylmethacrylaat) (PMMA, Lucite, Plexiglas): gelaatsschermen, dakramen
• Poly (vinylacetaat) (PVAc): verven, lijmen
• Polychloropreen (Neopreen): Natpakken