Is een vernet polymeer altijd een thermoharder?
Moderator: ArcherBarry
Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
-
- Berichten: 14
Is een vernet polymeer altijd een thermoharder?
Ik ben een beetje in de war, is een vernet polymeer ALTIJD een thermoharder? Bijvoorbeeld, één van de monomeren in een copolymerisatie heeft een functionaliteit groter dan 2 en een vertakt copolymeer wordt gevormd, de takken reageren en maken een netwerk, is dit een thermoharder?
Gels bijvoorbeeld zijn ook vernet maar dat zijn vaak toch thermoplasten?
Ik hoop dat iemand me kan helpen.
Alvast bedankt.
Gels bijvoorbeeld zijn ook vernet maar dat zijn vaak toch thermoplasten?
Ik hoop dat iemand me kan helpen.
Alvast bedankt.
-
- Berichten: 3
Re: Is een vernet polymeer altijd een thermoharder?
Als vuistregel zou ik zeggen: ja. Als er uitzonderingen zijn dan hoor ik die ook graag. Bij polymeren bestaat de vernetting namelijk uit covalente bindingen die bij temperatuurverhoging niet zomaar meer los gaan. Covalente bindingen zijn de sterkst voorkomende chemische bindingen.
Bij gels is er ook vernetting maar deze wordt in het algemeen gevormd door waterstofbruggen. Waterstofbruggen zijn minder sterk dan covalente bindingen en kunnen bij temperatuurverhoging wel "los" gaan zonder dat de stof ontleedt: de gel smelt.
Gels zijn vaak ook gevoelig voor de zuurgraad waardoor een gel reversibel kan veranderen in een z.g. sol. Dit is de z.g. sol-gel overgang. Alweer een teken dat de vernetting bij gels minder stevig is.
Gr., Paul
Bij gels is er ook vernetting maar deze wordt in het algemeen gevormd door waterstofbruggen. Waterstofbruggen zijn minder sterk dan covalente bindingen en kunnen bij temperatuurverhoging wel "los" gaan zonder dat de stof ontleedt: de gel smelt.
Gels zijn vaak ook gevoelig voor de zuurgraad waardoor een gel reversibel kan veranderen in een z.g. sol. Dit is de z.g. sol-gel overgang. Alweer een teken dat de vernetting bij gels minder stevig is.
Gr., Paul
- Berichten: 10.557
Re: Is een vernet polymeer altijd een thermoharder?
pavlos schreef:
Ik ben een beetje in de war, is een vernet polymeer ALTIJD een thermoharder? Bijvoorbeeld, één van de monomeren in een copolymerisatie heeft een functionaliteit groter dan 2 en een vertakt copolymeer wordt gevormd, de takken reageren en maken een netwerk, is dit een thermoharder?
Gels bijvoorbeeld zijn ook vernet maar dat zijn vaak toch thermoplasten?
Ik hoop dat iemand me kan helpen.
Alvast bedankt.
Een thermoharder is altijd vernet, maar een vernet polymeer hoeft geen thermoharder te zijn. Het heeft alles te maken met de netwerkdichtheid en de aard van de knooppunten. Heb je een dicht netwerk, dus met weinig ruimte tussen de knooppunten, dan zullen de ketens niet/nauwelijks ten opzichte van elkaar kunnen bewegen. Duw je aan 1 kant van het materiaal, dan zal het hele materiaal dus meebewegen. Het materiaal is hard; een thermoharder.
Heb je een minder dicht netwerk, dan zullen de ketens (afhankelijk van de temperatuur) wel een beetje ten opzichte van elkaar kunnen bewegen. Het materiaal is dus flexibel. Maar omdat alle ketens uiteindelijk wel bij elkaar worden gehouden, zal het niet blijvend vervormen, maar terugveren: het materiaal is elastisch (een elastomeer dus).
Een gel bestaat uit een gezwollen netwerk van polymeerketens waarin moleculen van een oplosmiddel zitten opgesloten. Door de aanwezigheid van het oplosmiddel krijgen de ketens wat beweeglijkheid, en daardoor is het een flexibel materiaal. Ook hier geldt dat afhankelijk van de dichtheid van het netwerk en de aard van de knooppunten het materiaal harder of zachter en meer of minder elastisch kan zijn.
Het is niet waar dat gels in het algemeen worden gevormd door waterstofbruggen. Dit is slechts een van de vele mogelijkheden. Ieder gecrosslinked polymeer kan een gel vormen in een geschikt oplosmiddel. Die crosslinks kunnen bestaan uit covalente bindingen, maar ook uit niet-covalente interacties zoals waterstofbruggen, dipoolinteracties of electrostatische interacties. Of, bij gels in water (hydrogels), het hydrofoob effect. Niet-covalente bindingen zijn reversibel en kunnen verbroken worden door de temperatuur te variëren, of de pH, of de zoutconcentratie, of wat je maar wil. Maar dat reversibele karakter is niet wat een gel definieert.
Cetero censeo Senseo non esse bibendum
-
- Berichten: 12.262
Re: Is een vernet polymeer altijd een thermoharder?
Niet-covalente bindingen zie je ook wel in plastics als ABS, dat wel een netwerk vormt, maar zeker thermoplastisch is in de praktijk.
Een polymeer met veel crosslinks zal altijd een thermoharder zijn, maar met weinig crosslinks hoeft dat niet per se zo te zijn, denk bijvoorbeeld aan bioplastics op basis van zetmeel - strict genomen zijn dat vertakte ketens en daarmee een netwerk, maar sommige varianten zijn thermoplastisch genoeg voor praktisch gebruik.
Een polymeer met veel crosslinks zal altijd een thermoharder zijn, maar met weinig crosslinks hoeft dat niet per se zo te zijn, denk bijvoorbeeld aan bioplastics op basis van zetmeel - strict genomen zijn dat vertakte ketens en daarmee een netwerk, maar sommige varianten zijn thermoplastisch genoeg voor praktisch gebruik.
Victory through technology
- Berichten: 10.557
Re: Is een vernet polymeer altijd een thermoharder?
Het hebben van vertakkingen is niet synoniem aan het vormen van een netwerk. Bij een netwerk zit de vertakking van de ene keten vast aan een andere keten, en op die manier zit alles aan elkaar. Zetmeel is weliswaar sterk vertakt, maar geen netwerk. Daarmee is zetmeel in de basis een thermoplast. Alleen trekken de ketens wel heel hard aan elkaar, omdat ieder monomeer waterstofbruggen kan vormen. Het thermoplaste karakter van zetmeel komt daarom pas naar voren als er voldoende weekmaker aanwezig is.
ABS een netwerk, vind ik een beetje vergezocht. Het is een vertakt polymeer, maar ook hier zijn de ketens niet met elkaar verknoopt. De acrylontril-monomeren zorgen uiteraard wel voor dipoolinteracties tussen de ketens, maar dat effect zorgt vooral voor een overall sterkere aantrekking tussen de ketens, niet voor het vormen van een netwerk waarbij de ketens op sommige specifieke plaatsen met elkaar zijn verknoopt.
ABS een netwerk, vind ik een beetje vergezocht. Het is een vertakt polymeer, maar ook hier zijn de ketens niet met elkaar verknoopt. De acrylontril-monomeren zorgen uiteraard wel voor dipoolinteracties tussen de ketens, maar dat effect zorgt vooral voor een overall sterkere aantrekking tussen de ketens, niet voor het vormen van een netwerk waarbij de ketens op sommige specifieke plaatsen met elkaar zijn verknoopt.
Cetero censeo Senseo non esse bibendum
-
- Berichten: 14
Re: Is een vernet polymeer altijd een thermoharder?
Dit beantwoord mijn vraag, hartelijk bedankt!
-
- Berichten: 3
Re: Is een vernet polymeer altijd een thermoharder?
Prachtig hoe een genuanceerd beeld hier ontstaat van alle mogelijkheden die kunnen voorkomen (en ook hoe mijn eerste antwoord tekort schoot). Ook ik heb hier veel van geleerd. Dank!
-
- Berichten: 12.262
Re: Is een vernet polymeer altijd een thermoharder?
Marko schreef:
ABS een netwerk, vind ik een beetje vergezocht. Het is een vertakt polymeer, maar ook hier zijn de ketens niet met elkaar verknoopt. De acrylontril-monomeren zorgen uiteraard wel voor dipoolinteracties tussen de ketens, maar dat effect zorgt vooral voor een overall sterkere aantrekking tussen de ketens, niet voor het vormen van een netwerk waarbij de ketens op sommige specifieke plaatsen met elkaar zijn verknoopt.
Ik vind het ook een lastige: het is geen covalent vastgeknoopt netwerk, maar wie zegt dat die bindingen covalent moeten zijn?
ABS houdt denk ik een beetje het midden tussen thermoplasten en thermoharders: Bij kamertemperatuur is het praktisch een vertakt polymeer en daardoor aardig vormvast, slagbestendig en dergelijke. Anderzijds kun je het bij hoge temperatuur als thermoplast behandelen als je pakweg voorwerpen wilt spuitgieten uit gesmolten pellets abs, iets dat bij een thermoharder onmogelijk is.
Victory through technology
- Berichten: 10.557
Re: Is een vernet polymeer altijd een thermoharder?
ABS is een thermoplast, want als je het verwarmt, gaat het vloeien. Het is geen thermoharder, want een thermoharder vloeit niet. Hooguit verweekt een thermoharder enigzins, maar veel thermoharders worden daadwerkelijk harder omdat er bij verwarmen nog meer crosslinks worden gemaakt dan er al zijn.
Naast thermoplast zijn nog 3 categorieën mogelijk: thermoharder, elastomeer en thermoplastisch elastomeer. Hét onderscheid met thermoplasten is dat bij el deze categorieën een vorm van vernetting optreedt.
Een thermoharder is een vernet polymeer met een hoge crosslink-dichtheid en covalente crosslinks. Alleen door die voorwaarden is het een thermoharder. Een niet-vernet polymeer is nooit een thermoharder. Ook niet als er wel vertakkingen zijn. LDPE heeft talloze vertakkingen maar is het schoolvoorbeeld van eeh thermoplast.
Een vernet polymeer met een lage crosslink-dichtheid en covalente crosslinks is een elastomeer (rubber). Een elastomeer vloeit niet.
Een vernet polymeer met niet-covalente crosslinks is een thermoplastisch elastomeer: een thermoplast met bij lage temperatuur de elastische eigenschappen van een rubber.
ABS valt in geen van deze categorieën. ABS heeft geen crosslinks, ook geen niet-covalente. Wat jij lijkt te willen doen is ABS definiëren als een soort thermoplastische thermoharder, analoog aan een thermoplastisch elastomeer. Een materiaal met niet-covalente crosslinks en een hoge netwerkdichtheid. Maar die definitie gaat niet op. Een crosslink is een verknoping tussen ketens die in stand blijft ook als de stukken ketens tussen deze knooppunten ten opzichte van elkaar bewegen.
Bij een thermoplastisch elastomeer is dat zo: de tussen de crosslinks liggende stukken keten hebben een glasovergangstemperatuur die lager ligt dan de temperatuur waarbij de crosslinks verbreken. Er is een temperatuursgebied waarbij de crosslinks bestaan en de ketens beweeglijk zijn. Bij ABS is dat niet het geval. Op het moment dat de ABS-ketens ten opzichte van elkaar bewegen is er geen sprake van dipoolinteracties tussen de ketens, want het verbreken daarvan heeft nu juist die beweeglijkheid mogelijk gemaakt.
De dipoolinteracties ten gevolge van de nitril-groepen (onder andere) resulteren in een lage beweeglijkheid van de totale ketens. ABS heeft daardoor een hoge glasovergangstemperatuur, althans, hoger dan kamertemperatuur. Daardoor is het bij kamertemperatuur een hard materiaal. Maar een hard materiaal is nog geen thermoharder, want dat wordt bepaald door het thermische gedrag.
Naast thermoplast zijn nog 3 categorieën mogelijk: thermoharder, elastomeer en thermoplastisch elastomeer. Hét onderscheid met thermoplasten is dat bij el deze categorieën een vorm van vernetting optreedt.
Een thermoharder is een vernet polymeer met een hoge crosslink-dichtheid en covalente crosslinks. Alleen door die voorwaarden is het een thermoharder. Een niet-vernet polymeer is nooit een thermoharder. Ook niet als er wel vertakkingen zijn. LDPE heeft talloze vertakkingen maar is het schoolvoorbeeld van eeh thermoplast.
Een vernet polymeer met een lage crosslink-dichtheid en covalente crosslinks is een elastomeer (rubber). Een elastomeer vloeit niet.
Een vernet polymeer met niet-covalente crosslinks is een thermoplastisch elastomeer: een thermoplast met bij lage temperatuur de elastische eigenschappen van een rubber.
ABS valt in geen van deze categorieën. ABS heeft geen crosslinks, ook geen niet-covalente. Wat jij lijkt te willen doen is ABS definiëren als een soort thermoplastische thermoharder, analoog aan een thermoplastisch elastomeer. Een materiaal met niet-covalente crosslinks en een hoge netwerkdichtheid. Maar die definitie gaat niet op. Een crosslink is een verknoping tussen ketens die in stand blijft ook als de stukken ketens tussen deze knooppunten ten opzichte van elkaar bewegen.
Bij een thermoplastisch elastomeer is dat zo: de tussen de crosslinks liggende stukken keten hebben een glasovergangstemperatuur die lager ligt dan de temperatuur waarbij de crosslinks verbreken. Er is een temperatuursgebied waarbij de crosslinks bestaan en de ketens beweeglijk zijn. Bij ABS is dat niet het geval. Op het moment dat de ABS-ketens ten opzichte van elkaar bewegen is er geen sprake van dipoolinteracties tussen de ketens, want het verbreken daarvan heeft nu juist die beweeglijkheid mogelijk gemaakt.
De dipoolinteracties ten gevolge van de nitril-groepen (onder andere) resulteren in een lage beweeglijkheid van de totale ketens. ABS heeft daardoor een hoge glasovergangstemperatuur, althans, hoger dan kamertemperatuur. Daardoor is het bij kamertemperatuur een hard materiaal. Maar een hard materiaal is nog geen thermoharder, want dat wordt bepaald door het thermische gedrag.
Cetero censeo Senseo non esse bibendum