Chemie - Kunststoffen Flashcards
(108 cards)
1
Q
Wanneer spreek je van macromoleculen of polymeren?
A
als de moleculen hee groot zijn
2
Q
synoniem macromoleculen
A
polymeren
3
Q
Wat zijn monomeren?
A
een aaneenschakeling van kleine moleculen
4
Q
Wat is Bakeliet?
A
- door L Baekeland
- gemaakt op basis v fenol en formaldehyde
- groot isolerend vermogen -> gebruik id elektrotechniek
5
Q
Aan welke 3 voorwaarden moet en stof voldoen om een kunststof te zijn?
A
- altijd organische stoffen
- opgebouwd uit heel grote moleculen (duizenden atomen zijn zeker geen uitz) => macromoleculen of polymeren
- ontstaan mbv een chemische reactie (uit monomeren, meestal gehaald uit aardolie, aardgas of steenkool)
6
Q
Uit wat zijn kunststoffen opgebouwd?
A
uit macromoleculen
-> niet alle macromoleculen zijn kunststoffen
7
Q
Tussen welke 3 categorieën maken we onderscheid bij kunststoffen?
A
- natuurlijke macromoleculaire stoffen
- gewijzigde natuurlijke stoffen (halfsynthetische stoffen)
- synthetische macromoleculaire stoffen (volsynthetische stoffen)
8
Q
Waar komen natuurlijke macromoleculaire stoffen voor?
A
in levende organismen
-> natuurlijke grondstoffen
9
Q
Wat zijn voorbeelden van natuurlijke macromoleculaire stoffen? min 3 kennen
A
- cellulose (hout, stro)
- zetmeel
- katoen
- hoorn (harde eiwitstoffen)
- hars
- rubber (uit de heveaboom)
- eiwitten (hemoglobine, albumine)
- DNA
- RNA
10
Q
Wat is een voorbeeld van dat de structuur vd natuurlijke macromoleculaire stof wordt gewijzigd?
-> gewijzigde natuurlijke stoffen
A
door katoen te behandelen met waterstofnitraat wordt een nieuwe stof schietkatoen gevormd. Om dat heel explosief materiaal ongevaarlijk te maken, wordt het opgelost in een mengsel v kamfer en ethanol.
-> ontstaan v halfsynthethische stof celluloid (oa gebruikt in knopen en pingpongballetjes)
-> andere vb: gevulkaniseerd rubber (natuurlijk rubber behandeld met zwavel), viscose (uit cellulose), kunsthoorn (uit het melkeiwit caseïne)
11
Q
Wat zijn synthetische macromoleculaire stoffen (volsynthetische) stoffen?
A
Stoffen die niet id natuur voorkomen, maar volledig in laboratorium gemaakt worden of industrieel gesynthetiseerd worden.
= kunststoffen of polymeren
12
Q
Waarom gebruiken we liever de term ‘plastic’ niet?
A
omdat die heel specifiek is
-> liever kunststof of polymeer
13
Q
Wat zijn voorbeelden van synthetische macromoleculaire stoffen of dus volsynthetische stoffen? min 3 kennen
A
PE, PVC, PET, Gore-Tex (R), …
14
Q
Wat zijn voorbeelden van natuurlijke grondstoffen?
A
cellulose, aardolie, aardgas, …
15
Q
Wat vormt de basis vd kunststofproductie?
A
natuurlijke grondstoffen zoals cellulose, aardolie en aardgas
16
Q
Wat van aardolie is belangrijk voor de productie v polymeren?
A
vooral de lichte fracties (met kooktraject v 0 tot 80°C)
17
Q
Hoeveel procent van de totale hoeveelheid aardolieproducten die de raffinaderij verlaten wordt gebruikt door de kunststoffenindustrie?
A
4%
18
Q
Wat is zetmeel?
A
een natuurlijke macromolecule die bestaat uit een aaneenschakeling v 300 tot 600 glucosemoleculen
-> glucose is dus telkens de terugkerende eenheid = monomeer (mono=1, meros=eenheid)
-> zetmeel is een polymeer, want aaneenschakeling van monomeren
19
Q
Welke 2 eigenschappen moet zetmeel hebben voor de synthese v macromoleculen voor het vervaardigen v kunststoffen? Welke monomeren worden veel gebruikt hiervoor?
A
- eenvoudige structuur
- hoge reactiviteit
=> alkenen
-> veel gebruikte: etheen en propeen
20
Q
Wat is polyetheen?
A
een kunststof die zeer veel gebruikt wordt
21
Q
Wat is de elementaire bouwsteen van polyetheen?
A
het monomeer etheen
-> door het openbreken van de dubbele binding in etheen kunnen lange ketens gevormd worden (lange ketens = polymeren of macromoleculen)
-> lange ketens vormen soort spaghettistructuur
22
Q
Als je een oefening krijgt met een polymeer, wat is dan de structuureenheid?
A
structuureenheid = monomeer = telkens terugkerende groep
23
Q
Als je zelf een stukje moet tekenen van een polymeer en je hebt de structuureenheid gegeven. Wat moet je dan doen?
A
1) alles de gevraagde hoeveelheid tekenen (= aantal gevraagde monomeren)
2) verbinden (enk)
3) dubbele binding in de structuureenheid weggommen
4) haakjes trekken bij begin en einde door de doorlopende verbinding
24
Q
Hoeveel PET-flessen zijn nodig voor 1 fleece?
A
27
25
Eiwitten noemen we biopolymeren. Hoe noemen we de monomeren waaruit eiwitten zijn opgebouwd?
aminozuren
26
Zetmeel en cellulose zijn polysachariden (zie moleculen in levende materie), dus ook biopolymeren. Uit welk monomeer zijn zetmeel en cellulose opgebouwd?
glucose
27
Op welke 2 manieren kan polymerisatie van kunststoffen verlopen?
- polyadditie
- polycondensatie
28
Wat is polyadditie?
een aaneenschakeling van zeer veel monomeren tot 1 reuzemolecule.
29
Welke 2 soorten van polyaditie heb je?
- de gebruikte monomeren zijn altijd kleine, eenvoudige, onverzadigde moleculen. De reactieve dubbele binding vh monomeer kan onder bepaalde omstandigheden gemakkelijk verbroken worden, zodat deze wordt omgezet in 2 enk bindingen die de monomeren onderling verbindt.
- verschillende stoffen met beide min 2 functionele groepen worden aan elkaar geschakeld -> gebeurt x aantal keren na elkaar -> er ontstaan geen nevenproducten
30
Uit wat ontstaat polyetheen (PE)?
monomeer etheen C2H4
31
Wat zijn 5 kenmerken van polyetheen (PE)?
- heel goed waterdicht en uitstekend bestand tegen oliën en vetten
- absoluut niet giftig
- bij verbranding ontstaan alleen CO2 en H2O
- vrij goedkoop
32
Wat zijn toepassingen van polyetheen (PE)? min 3 kennen
- emmers
- plastic zakjes
- draagtassen
- allerlei flessen voor huishoudproducten
-> kan niet gebruikt worden voor frisdranken die koolstofdioxide bevatten, want is gasdoorlatend!
33
Welke 2 vormen van polyetheen (PE) heb je? Welke toepassing bestaan in beide versies?
- LDPE (lage dichtheid polyetheen)
- HDPE (hoge dichtheid polyetheen)
-> plastic zakjes
34
Uit wat ontstaat polypropeen (PP)?
monomeer propeen C3H6
35
Wat zijn 2 kenmerken van polypropeen (PP)?
- is stijver en harder dan PE
- steriliseerbaar met stoom
36
Wat zijn toepassingen van polypropeen (PP)? min 3 kennen
- schroefdoppen op PE-flessen
- plastic kratten vo drankflessen
- stoelen
- tuinmeubelen
- autobatterijen en tapijten
- id vorm v folie = plastic hoesjes vo papier
-> steriliseerbaar met stroom => medische sector:
- infusen
- injectiespuiten
37
Uit wat ontstaat vinylchloride (PVC)?
monomeer vinylchloride (C2H3Cl)
38
Wat zijn3 kenmerken van polyvinylchloride (PVC)?
- heel duurzaam
- vormvast
- ondoorlaatbaar voor gas, olie, vet en aroma
39
Wat zijn toepassingen van polyvinylchloride (PVC)? min 3 kennen
verwerkt in:
- afvoerleidingen
- dakgoten
- golfplaten
- omlijsteringen van ramen
Na toevoeging weekmakers -> zacht materiaal:
- vloerbekleding
- tuinslangen
- isolatie v elektrische leidingen
40
Uit wat ontstaat polystyreen (PS)?
monomeer styreen
-> structuur zie cursus!!
41
Wat zijn 2 kenmerken van polystyreen (PS)?
- glashelder
- broos en krasgevoelig
42
Wat zijn toepassingen van polystyreen (PS)? min 3 kennen
- goedkope plastic dozen
- wegwerpbestekken
- koffiebekers
- transparante platen (vo techniekdriehoeken, latten, ...)
laat zich gemakkelijk 'schuimen' tot piepschuim:
- verpakkingsmateriaal
- isolatiemateriaal
43
Wat is een toepassing van polyurethaan (PUR)?
isolatiemateriaal
44
Wat is het belangrijkste onderscheid met polycondensatie?
dat er zowel bij groep 1 als 2 geen nevenproducten ontstaan
-> je verkrijgt enkel een polymeer
45
Hoe ontstaan macromoleculen door polycondensatie?
wanneer monomeren onderling binden onder afsplitsing ve kleine molecule (bv water)
-> moeten min 2 functionele groepen bezitten die onderling kunnen reageren
-> vb polyamide (PA), polyethyleentereftalaat (PET), ...
46
Wat zijn 2 kenmerken van polyamide (PA)?
- taai, sterk en slijtvast
- hebben lage wrijving
47
Wat is een toepassing van polyamide (PA)? min 3 kennen
- tandwielen
- schroeven
- bouten
- pluggen
- kousen (nylon)
48
Wat is een kenmerk van polyethyleentereftalaat (PET)?
- flessen die frisdrank met koolstofdioxide bevatten
- zeilen
- touwen
- tandwielen
- auto-onderdelen
- banden vo video en audio
- vezels
- fleece uit gerecycleerde drankflessen
49
Wat zijn de gemeenschappelijke kenmerken van kunststoffen? (6)
- licht
- sterk
- roesten niet
- kunnen in allerlei vormen gemaakt worden
- kunnen vlot gekleurd worden
- duurzaam -> vergen geen onderhoud
50
In welke 3 groepen kunnen we kunststoffen verdelen op basis v hun verschillen?
- thermoplasten
- thermoharders
- elastomeren
51
Wat zijn thermoplasten?
worden week boven bepaalde temp (plastisch)
52
Hoeveel vd gebruikte kunststoffen zijn thermoplasten?
85%
53
Wat kunnen thermoplasten gemakkelijk door hun plastische eig bij bepaalde temp?
gemakkelijk in vorm gebracht worden
-> bij verwarming telkens opnieuw vervormd worden
=> komt doordat de molecuulketens onderling niet met elkaar verbonden zijn
54
Hoe komt het dat je thermoplasten elke keer bij verwarming weer van vorm kan veranderen?
doordat de molecuulketens onderling niet met elkaar verbonden zijn
55
Hoe zijn de macromoleculen bij thermoplasten?
lineair of vertakt zoals struiken
56
Wat zijn voorbeelden van thermoplasten? min 3 kennen
PE, PVC, PP, PET, nylon
57
Wat zijn thermoharders?
bij voldoende hoge temp verbranden ze
58
Hoe komt het dat thermoharders verbranden bij voldoende hoge temp?
doordat de macromoleculen een net met nauwe mazen vormen en een starre structuur vormen
-> de ketens zijn met elkaar verbonden en kunnen niet meer verschuiven tov elkaar
59
Wat zijn voorbeelden van thermoharders? min 3 kennen
formaldehydehars, epoxyhars, polyurethaan, bakeliet
60
Wat zijn elastomeren?
- rubberachtig
- hebben grote elasticiteit
-> na uittrekken of indrukken nemen ze steeds door thermische beweging hun oorspronkelijk plaats in
61
Hoe zijn de macromoleculen bij elastomeren?
3D grofmazig met elkaar verbonden
-> bij uitrekken ve elastiekje schuiven de verschillende molecuulketens over elkaar, maar de netverbindingen zorgen ervoor dat de ketens opnieuw hun oorspronkelijke vorm aannemen zodra de kracht wegvalt
=> zie cursus voor tekening structuur
62
Wat zijn voorbeelden van elastomeren? min 3 kennen
rubber:
- ontstaat door polymerisatie v moleculen met 2 dubbele bindingen
- na polymerisatie blijven er id keten dubbele bindingen tussen de C-atomen over
- door toevoeging v zwavel (vulkanisatie) kunnen een aantal vd bindingen disulfidebindingen vormen met naburige ketens
-> als rubber verzadigd wordt met zwavel verkrijgen we eboniet, een heel hard materiaal (thermoharder)
63
Wat is de duurzame of groene chemie?
die richt zich op het verminderen vd impact op het milieu en de volksgezondheid door de ontwikkeling v milieuvriendelijke processen voor de productie v chemicaliën, materialen en producten.
64
Wat zijn enkele voorbeelden vd duurzame of groene chemie?
het gebruik v hernieuwbare grondstoffen, een optimaal afvalbeleid en de vermindering vd uitstoot v schadelijke stoffen
65
Hoe verschilt circulaire chemie met duurzame/groene chemie?
op vlak van hun focus:
-> bij circ chemie wilt men afval minimaliseren, afvalstoffen omzetten in waardevolle producten en chemische producten hergebruiken = gesloten kringloopsysteem
circ chemie kan een onderdeel zijn van duurzame chemie
66
Wat is de gesloten kringloop?
afval minimaliseren, afvalstoffen omzetten in waardevolle producten en chemische producten hergebruiken
67
Wat is cradle-to-grave?
wanneer producten worden gebruikt en nadien als afval worden beschouwd en worden weggegooid
68
Wat is verborgen afval?
afval dat ontstaat bij de productie van consumptiegoederen
69
Wat is urban mining?
bij de afbraak v producten wordt er geprobeerd om zoveel mogelijk grondstoffen te recupereren
bv verzamelen van smartphones om de zeldzame edele metalen te hergebruiken, ...
-> manier om nieuwe mijnen te vermijden en om beter om te gaan met onze manier van consumeren
70
Wat moeten producten zijn in de circ chemie?
- lange levensduur hebben
- na gebruik terug worden gebruikt in andere bruikbare producten of materialen
=> niet hetzelfde als recycleren, maar kan wel een onderdeel zijn ve circulaire chemie
71
Waarom zijn de meeste plasticsoorten niet of nauwelijks afbreekbaar?
omdat de meeste worden gemaakt uit aardolie
72
Wat moet er gedaan worden met kunststoffen uit niet-hernieuwbare grondstoffen die niet of onvolledig afbreken id natuur?
recyclage!
73
Wat is mechanische recyclage?
de meest eenv manier om kunststoffen te recycleren
-> tijdens de recyclage wordt het plastic afval mechanisch vermalen en gesmolten
-> zo korrels gemaakt die gebruikt worden vo nieuwe toepassingen of in een nieuwe vorm gegoten of geperst worden (extrusie)
74
Hoe heet het proces waarbij er korrels gemaakt worden bij mechanische recyclace die dan in een nieuwe vorm gegoten of geperst worden?
extrusie
75
Voor welke soort kunststoffen is mechanische recyclage vooral interessant? + vwd
thermoplasten
-> MAAR moet zuiver zijn en dus slecht ui 1 soort kunststof bestaan
(meeste afval is een mix, waardoor na recyclage onzuiverheden aanwz zijn = kwaliteitsverlies, waardoor dergelijke materialen niet 1 op 1 kunnen nagemaakt worden)
76
Wat is een voorbeeld van plastic dat vooral veel gerecycleerd wordt?
PET-flessen
-> na verwerking wordt het materiaal opnieuw gebruikt als grondstof vo de productie v hetzelfde product of vo de productie v fleece
77
Wat is er pos aan recyclage? (2)
- leidt tot minder CO2-uitstoot dan de productie v nieuwe grondstoffen
- draagt bij ad vermindering v milieuschade
78
Wat is een oplossing voor de kunststoffen die onzuiver zijn en dus niet gerecycleerd kunnen worden met mechanische recyclage?
chemische recyclage
79
Wat is chemische recyclage?
tijdens dit proces wordt de chemische structuur vh kunststofafval veranderd
-> kunststof wordt terug afgebroken tot kleinere ketens v monomeren
=> ontstaan v wassen (groep vetachtige stoffen die smelten boven de 40°C), oliën (vetten vl bij kamertemp) of soms de originele monomeren
80
Wat zijn wassen?
groep vetachtige stoffen die smelten boven de 40°C
81
Welke 4 technieken van chemische recyclage bestaan er?
- pyrolyse
- vergassing
- depolymerisatie
- chemolyse
82
Is chemische recyclage al goed op gang?
nee -> in België nog in kinderschoenen
83
Wat is de toekomst v recyclage?
een combo v mechanische en chemische recyclage
84
Wat is de CO2-voetafdruk v kunststoffen geproduceerd mbv chemische recyclage?
40% lager dan de productie op basis v fossiele grondstoffen
-> zou op termijn zelfs stijgen naar 95%
85
Waarom zet men nu hard in op de productie van bioplastics?
om het probleem rond recyclage en het gebruik v fossiele grondstoffen te vermijden
86
Wat zijn bioplastics?
hiermee worden eig 2 grote groepen bedoeld:
- GROEP 1: polymeren afgeleid uit hernieuwbare grondstoffen (biogebaseerde kunststoffen)
-> bv. natural biomass-based polymers: polymeren rechtstreeks uit boimasse of polymeren aangemaakt door micro-organismen
- GROEP 2: polymeren met een bio-functionaliteit (biologisch afbreekbaar of composteerbaar)
-> bv. kunststoffen die kunnen biodegraderen OF kunststoffen vo biomedische toepassingen (zijn dus compatibel met menselijk lichaam)
87
Waarom is de term bioplastic heel verwarrend?
kan een kunststof zijn gemaakt uit biologische grondstof, maar kan daardoor niet eens biologisch afbreekbaar zijn
88
Van welke biomassa maakt men gebruik bij de productie v kunststof?
maïszetmeel, suikerriet of cellulose
=> biogebaseerde kunststoffen
89
Wanneer spreek je over biogebaseerde kunststoffen?
wanneer men voor de productie ve kunststof gebruikt maakt v biomassa v bv maïszetmeel, suikerriet of cellulose
90
Uit welke biologische grondstoffen kunne kunststoffen zoals PE, PET en polyamiden geproduceerd worden?
uit bv ethanol, dat dan weer uit suikers v suikerriet of suikerbiet kan gemaakt worden
=> vragen echter nog heel wat chemische bewerkingen
91
Wat voor proces ondergaan kunststoffen die biologisch afbreekbaar zijn?
proces waarbij micro-organismen materialen omzetten in natuurlijke processen, zoals water, koolstofdioxide en compost
92
Tussen welke 3 dingen wordt onderscheid gemaakt bij het proces van biologisch afbreekbare kunststoffen?
- desintegratie
- biodegradatie
- composteerbaarheid
93
Wat is desintegratie?
desintegratie of afval wordt vergemakkelijkt indien men id polymeerketen zwakke schakels bouwt.
-> door biologische activiteit valt de ketting uit elkaar in kortere stukken met mindere monomeren (worden wel zelf niet effectief afgebroken)
-> sommige plastics breken ook af onder invloed v zonlicht
94
Wat is een voorbeeld van bij was desintegratie wordt toegepast?
bij polyetheen dat vermengd is met zetmeelkorrels
-> valt uiteen in polyetheenzand dat niet verder wordt afgebroken
95
Wat is biodegradatie?
het is een afbraak op moleculair niveau waarbij een organische molecule wordt omgezet in steeds kleinere moleculen en uiteindelijk id bestanddelen koolstofdioxiden water, zoute, en biomassa of humus
96
Wat is composteerbaarheid?
Dit is meer dan biodegradeerbaarheid dat er bijkomende eisen worden gesteld naar desintegratie binnen een bepaalde tijdsperiode en naar de compostkwaliteit.
97
Wat zijn vb van composteerbare materialen?
GFT-zakken, verpakking vo biologische groenten, plantenpotjes, folies, cateringartikelen enz
98
Wat is een belangrijk voorbeeld ve composteerbare kunststof?
PLA -> Poly Lactic Acid of polymelkzuur
= niet alleen biologisch afbreekbaar maar is ook biogebaseerd
99
Wat zijn 3 voorbeelden van composteerbare kunststoffen die niet PLA zijn?
- EverCorn Resin = gemodificeerd zetmeel (bv bestek, bekers, ...)
- ecoflex = biopolyester en wordt geproduceerd v vetzuren, butaandiol en tereftalaatzuren (rot gewoon weg = 100% biologisch afbreekbaar)
- polyhydroxyalkanoaten zoals polymelkzuur
100
Wat zijn 5 voordelen van Ecoflex?
- 100% biologisch afbreekbaar
- waterbestendig
- scheurt niet
- elastisch
- bedrukbaar
101
Voor wat is melkzuur belangrijk?
belangrijke grondstof vo de productie v biodegradeerbare kunststoffen: polymelkzuren
102
Wat is een toepassing van melkzuur? min 3 kunnen geven
chircurgie: schroeven, platen om gebroken botten mee te herstellen, naaidraad, herstellen v beenderweefsel, aderprothesen, inbrengen v medicamenten, ...
=> want in menselijk lichaam afbreekbaar
103
Wat is een voorbeeld van een duurzaam polymeer vervaardigd uit hernieuwbare grondstoffen?
PLA (polyactic acid)
-> veelzijdig en composteerbaar polymeer
104
Wat maakt PLA een duurzaam polymeer? (3)
- hernieuwbare grondstoffen:
1e gen PLA wordt geproduceerd obv maïs, een goedkope zetmeelrijke en in grote hoeveelheden voorradige hernieuwbare grondstof (of rijst, suikerriet en tarwe)
2e gen PLA werkt met biomassa (cellulose)
- minder fossiele brandstoffen:
Traditionele polymeren gebruiken de beperkte reserves aan olie en aardgas als grondstof. De grondstoffen vo PLA zijn hernieuwbaar. Ong 1/3 vd vo PLA vereiste hoeveelheid E is afkomstig uit deze hernieuwbare grondstoffen.
- alternatieven id afvalfase:
Producten uit PLA zijn te verwerken via de traditionele methoden, zoals verbranding, storten en mechanische recycling. Daarnaast kunnen ze ook worden gecomposteerd.
105
Wat zijn 3 toepassingen van PLA?
medische toepassingen:
- chirurgische hechtdraad
- schroeven
- haakjes vo herstellen v fracturen
=> hoeven niet verwijderd te worden want breken af in lichaam en vallen uiteindelijk uiteen in melkzuur
106
Wat is de realiteit met bioplastics?
De productie en verwerking vragen nog steeds energie (die niet altijd uit hernieuwbare grondstoffen wordt verkregen) en hebben dus een mogelijke milieu-impact
107
Wat zijn 3 nadelen vd huidige bioplastics?
- productie is nog altijd afh van fossiele brandstoffen
- geen enkel plastic is 100% composteerbaar
- zeemilieu: biologische afbreekbaarheid nog niet aangetoond!
- momenteel is verbranding de best opl bij recyclage v bioplastics
=> productie is meer vervuilend dan de klassieke kunststoffen, maar in gebruik zijn ze wel milieuvriendelijker dan eender welk materiaal
108
Wat is het besluit dat je kan trekken uit dit hoofdstuk?
Goede oplossingen, maar we moeten kritisch blijven. De huidige manier van sorteren en recycleren biedt geen goede opl vo biolplastics. Ook bij de grondstoffen en productie v deze kunststoffen is er nog werk ad winkel, maar we zijn op de goede weg.
