De techniek van de polymerisatie
In de fabriek worden polymeren meestal gemaakt in korrelvorm. Vervolgens worden deze korrels behandeld in meer gespecializeerde industriën voor de vorming van eindprodukten.
Meestal worden dan de korrels verhit waardoor de substantie wat plastischer wordt wat de vormgeving helpt.
Daarin ondescheiden we twee verschillende processen:
- De (macro)molekulen vormen geen onderlinge bindingen, geen vertakkingen. Er onstaat geen driedimensionaal netwerk. Het produkt behoudt een zekere flexibiliteit. Het materiaal kan gerecycled worden: verkorrelen/verwarmen en opnieuw in de mallen aanbrengen.
- De molekulen vormen wel een driedimensionaal netwerk doordat ze intermolekulaire bindingen maken. Bijvoorbeeld als er nog dubbele bindingen overgebleven waren. De produkten zulle zeer hard zijn, zonder enige flexibiliteit. Recyclen is hier moeilijk.
Alkadiënen en alkatriënen kunnen ook polymerisatie ondergaan met als resultaat een stof met macromolekulen die op hun beurt nog steeds onverzadigd kunnen zijn. Zo'n onverzadigde polymeer heeft nog eigenschappen van onverzadigde stoffen, oftewel: die zal nog flexibel zijn (vloeibaar kan niet meer bij zulke grote molekulen). Je hebt dan zoiets als rubber.
De elastischiteit van zo'n stof kunnen we verminderen door (partiële) additie. Dat wordt bijvoorbeeld toegepast bij het proces: vulkaniseren van autobanden. Die banden zouden veel te elastisch zijn zonder dit proces, ongeschikt om op te rijden. Maar bij vulkaniseren worden (een deel van) de dubbele bindingen in het rubber geaddeerd, opgevuld, mogelijk met zuurstofatomen, maar meestal en effectiever met zwavelatomen. Het materiaal wordt dan een stuk harder.
Een ander bijzonder aspect bij de vorming van polymeren is het mengen van verschillende monomeren waardoor "co-polymeren" gevormd worden. De molekulen rijgen zich om en om aan elkaar.
Opdracht 15
Geef de struktuur van de co-polymeer die gevormd wordt van de monomeren etheen en propeen.
Macromolekulen van polymeren zijn zo groot dat de stof altijd vast zal zijn. Soms lossen ze min of meer op in water, zoals proteïnen of polysacchariden. Dan zie toch een soort troebeling, juist omdat die molekulen zo groot zijn. Ze zijn wel opgelost, maar zo groot dat je ze in zeker zin kunt zien.
Tegenwoordig bestaat er een aparte "polymeerchemie" waar men in staat is zeer bijzondere polymeren te maken met minstens zo bijzondere toepassingen.
De twee belangrijkste polymerisatietypes zijn polyadditie en polycondensatie.
Benzeen bevat niet echte dubbele bindingen. De 6 C-atomen van de ring zijn op een andere manier aan elkaar gekoppeld (zie ook module 4). Additie is daarom niet gemakkelijk hier. De zes bindingen zijn namelijk erg stabiel en laten zich niet maar zo verbreken door een additieproces.