Ooit afgevraagd hoe chemicaliën plastics worden?
It’s magic.
Kidding … Eigenlijk, het is wetenschap in actie. Om precies te zijn, chemie. Kunststoffen zijn het resultaat van een echt huwelijk tussen grondstoffen, techniek en energie, samengebracht door chemie.
Hier volgt een korte inleiding over hoe chemici moderne kunststoffen mogelijk maken. Geen zorgen als je niet geslaagd bent voor je scheikundeles. Hoewel kunststoffen hightech, geavanceerde materialen kunnen zijn, is het begrijpen van hun basisconstructie eenvoudig. Nou, voor mij tenminste…
Kunststofchemie: How Plastic are Made
Om de kunststoffen van vandaag te maken, beginnen chemici met verschillende elementen (atomen zoals koolstof, waterstof, zuurstof, enzovoort) die uit natuurlijke hulpbronnen zijn afgeleid. Herinner je je die prachtige, elegante periodieke tabel van chemische elementen die de bouwstenen van alles op aarde opsomt? Dat is de lijst van ingrediënten.
Chemici combineren verschillende atomen om moleculen te maken, die eenvoudigweg twee of meer atomen zijn die door chemische bindingen bij elkaar worden gehouden. Bij het maken van kunststoffen worden deze moleculen meestal monomeren genoemd. Deze monomeren worden dan door chemische bindingen samengevoegd tot een keten of een netwerk – dit wordt polymerisatie genoemd. En de resulterende materialen worden polymeren genoemd. Of plastics.
(Zoals u ziet, zijn chemische bindingen nogal belangrijk- en niet alleen om moderne plastics mogelijk te maken. Ze organiseren ook alle elementen waaruit alles in het heelal is opgebouwd, inclusief wij mensen. Zonder chemische verbindingen zou het leven niet meer zijn dan een chaotische maalstroom van elementen. Niet echt een leven, eigenlijk…)
Lees meer: Wanneer werd plastic uitgevonden?
De wetenschap van kunststoffen: Thermoplasten en Thermoharders
Als de monomeren zich aaneenrijgen als een ketting (stel je een parelsnoer voor), wordt het polymeer een thermoplast genoemd. Deze kunststof gedraagt zich als een ijsblokje: het smelt bij verhitting en stolt bij afkoeling … net als water, steeds weer opnieuw. Polypropyleen (waar boterkuipjes vaak van worden gemaakt) is een voorbeeld van een thermoplast.
Als de monomeren zich in een driedimensionaal netwerk aan elkaar verbinden, wordt het polymeer een thermoharder genoemd. Deze kunststof gedraagt zich ongeveer als een ei: als het eenmaal is uitgehard en “uitgehard” (of in het geval van een ei, als het eenmaal is gekookt), kan het niet meer terug naar zijn kleverige, vloeibare toestand. Een epoxy uit de bouwmarkt die hard wordt en uithardt wanneer hij wordt aangebracht, is een voorbeeld van een thermoharder.
Omdat thermoharders een driedimensionaal netwerk van monomeren zijn, kunnen ze heel taai zijn. Bijvoorbeeld, zijn uw autobanden gemaakt met thermoset plastieken (vaak genoemd synthetisch rubber).
Thermoplastics zijn taai, ook, maar zij worden vaak gebruikt in minder intense montages, zoals lichtgewichtflessen voor frisdranken die niet aan massieve hitte en wrijving zoals banden worden onderworpen.
Lees meer: Polyethyleen dichtheid
Plastics Chemistry: Always Evolving
Chemists (samen met andere slimme mensen) hebben in de loop der tijd vele manieren bedacht om ingrediënten te combineren om nieuwe polymeren te maken … en zelfs om polymeren te combineren. De moleculen kunnen verschillende eigenschappen krijgen, afhankelijk van wat we nodig hebben: kleverig of glad of licht van gewicht of zacht of hard of schuimig of rekbaar of … nou ja, je snapt het wel. Daarom worden kunststoffen in zoveel nuttige dagelijkse producten gebruikt, van spatels tot autobumpers en van medische implantaten tot stoffen voor kleding.
En dit is nog maar het begin, want chemici ontwikkelen voortdurend innovatieve nieuwe kunststoffen om vliegtuigen lichter te maken, harten langer te laten pompen, voedsel langer vers te houden, huizen energiezuiniger te maken enzovoort.
Daarmee eindigt de scheikundeles. Zie je, dat was makkelijk.
Verder lezen: Biologisch afbreekbare kunststoffen