Analyse bio-plastic maken

Alles over koolstofchemie, de verbindingen, naamgeving etc. Denk hierbij aan alkanen, alkenen, amines, alcoholen etc.
Post Reply
Mdevisser
Foton
Posts: 4
Joined: 02 Feb 2014, 15:35

Analyse bio-plastic maken

Post by Mdevisser » 02 Feb 2014, 15:52

Beste mensen,

Ik ben geïnteresseerd in bio-plastic en met name op basis van zetmeel.
Ik heb dit recept gemaakt http://www.wetenschapsite.be/bioplastic.htm
De uitwerking hiervan vind ik interessant, ik heb alleen scheikunde in mijn vakken pakket op de Mavo gehad. Maar vind dit wel erg leuk, om hier meer over te weten.
Kan iemand me misschien uitleg geven over te uitwerking van elke stof?
Ik zou graag de samenstelling veranderen, waardoor de plastic harder word.
Als ik er wat meer inzicht in zou hebben zou ik verder willen kijken om de kwaliteit te verbeteren.

Alvast bedankt voor elke reactie die wil helpen in deze hobby!!!

Groeten Michiel

User avatar
Wouter
Krypton
Posts: 1982
Joined: 02 Aug 2008, 01:47
Chemistry interests: Organic
Location: Groesbeek, Gelderland
Contact:

Re: Analyse bio-plastic maken

Post by Wouter » 02 Feb 2014, 18:42

Als je minder glycerine toevoegt zal het "plastic" waarschijnlijk hard, maar ook bros worden.

Water en azijnzuur zijn nodig om het zetmeel op te lossen. Ik vermoed dat het glycerine (hoog kookpunt) alleen als weekmaker optreedt en geen reactie ondergaat. Bij het verwarmen zetten de zetmeelketens sterk uit (denaturatie) door waterstofbindingen die water en azijnzuur vormen met de individuele glucosemonomeren. Bij het afkoelen zullen de zetmeelketens de gedenatureerde structuur behouden blijven, net zoals je een ei niet meer vloeibaar krijgt nadat het gebakken is.

Het lijkt veel op behanglijm/stijfsel, dat ongeveer op dezelfde manier gemaakt wordt, minus de azijnzuur en glycerine.
Wikipedia weet ook nog het een en ander te vertellen wat je wellicht interessant vindt.
Organisch chemicus

Mdevisser
Foton
Posts: 4
Joined: 02 Feb 2014, 15:35

Re: Analyse bio-plastic maken

Post by Mdevisser » 02 Feb 2014, 21:42

Dankjewel voor je reactie..

Hoe zou ik het product sneller kunnen laten harden, het duurt nu redelijk lang?
Voor epoxy e.d. Hebben ze een harder, die in een goede verhouding word toegevoegd, is er ook een natuurlijke verharder voor bio-plastic?
Of is het een optie om bijvoorbeeld het huidige mengsel in een mal in de oven versnelt te laten uitharden.
Of worden de resultaten slecht...?

Alvast bedankt voor elke reactie!

User avatar
Pyrochemistry
Zwavel
Posts: 547
Joined: 09 Feb 2009, 17:23
Chemistry interests: Organic
Location: Randstedelijk en toch landelijk gelegen.

Re: Analyse bio-plastic maken

Post by Pyrochemistry » 02 Feb 2014, 23:24

Volgens mij is dit polymeer zowieso niet echt een "harde stof", simpelweg door de chemische structuur van de stof. Zetmeel word niet echt gebruikt in stevige plastics omdat de mechanische eigenschappen vaak niet aan de eisen van de toepassing voldoen. Ik heb wel eens gehoord dat je er bloempotjes enzo van kunt maken. Hars dat je kunt kopen, bevat een initiator (de "harder") deze zorgt ervoor dat er vernetting (Cross linking) of verdere polymerisatie plaats vind wat het materiaal harder maakt, dit proces kan je met de zetmeel niet zomaar voorelkaar krijgen.

Als je echt harde bioplastics wilt maken met potentiele toepassingen, moet je voor andere stoffen gaan, zoals polyesters, bijvoorbeeld PLA (polylactic acid; polymelkzuur) of PGA (polyglycolic acid; polyglycolzuur). Laagmoleculair PLA (dus een polymeer met korte ketens) is thuis misschien wel te maken door melkzuur te verwarmen met een katalytische hoeveelheid zwavelzuur.

PLA is trouwens een semikristallijn* materiaal dat uitstekend te vormen is, via allerlei vormgevingstechnieken. Het word nu al toegepast als materiaal voor bijvoorbeeld chirurgisch hechtdraad of in bioafbreekbare/composteerbare drinkbekertjes. In de industrie word PLA gemaakt door laagmoleculair PLA verder te verhitten met een katalysator, daarbij ontstaat een cyclisch dimeer van melkzuur (twee melkzuur moleculen aanelkaar). Dat word vervolgens omgezet in een lang polymeer (hoogmoleculair).

*Semikristallijn wil zeggen dat de polymeerketens (ook wel te benaderen als spagheti slierten) zich op een groot aantal plekken, geordend hebben tot z.g. kristallieten (kristalachtige structuren). Voor het vormen van kristallen is namelijk een ordelijke structuur nodig. PLA doet dit gemakkelijk doordat de ketens relatief veel interactie hebben (H-bruggen en dipool-dipool interacties). (semi)kristallijne materialen kunnen smelten en gedragen zich (indien er weinig vernetting is) als een z.g. thermoplast. De tegenhangers van deze materialen (amorfe polymeren) bevatten geen kristallen en bevatten vaak zwaar vernette structuren. Deze materialen kunnen wel zacht worden maar nooit smelten of goed vloeien, epoxy of fenolhars zijn hier een goed voorbeeld van; wanneer je ze verwarmt zullen ze enkel iets zacht en "rubberachtig" worden, als je nog langer verwarmt vind er degradadatie plaats.

Als je dit onderwerp leuk vind, is het misschien interessant voor je om hierover literatuur te raadplegen. In het Nederlands is goede inleidende literatuur beschikbaar (goed voorbeeld is; A.K. van der Vegt, L.E. Govaert; Van Keten tot Kunststof, Delft Academic press, 2005)
Will it work? You only know after the experiment!

Student (M.Sc) Scheikunde

User avatar
Wouter
Krypton
Posts: 1982
Joined: 02 Aug 2008, 01:47
Chemistry interests: Organic
Location: Groesbeek, Gelderland
Contact:

Re: Analyse bio-plastic maken

Post by Wouter » 03 Feb 2014, 10:44

Pyrochemistry wrote:Laagmoleculair PLA (dus een polymeer met korte ketens) is thuis misschien wel te maken door melkzuur te verwarmen met een katalytische hoeveelheid zwavelzuur.
Dan krijg je lactide. Dat kan je overigens wel weer gebruiken om te polymeriseren, maar ik meen dat je daar andere omstandigheden voor nodig hebt.
Organisch chemicus

Mdevisser
Foton
Posts: 4
Joined: 02 Feb 2014, 15:35

Re: Analyse bio-plastic maken

Post by Mdevisser » 05 Feb 2014, 09:46

Beste Pyrochemistry,

Hartelijk dank voor uw reactie, sommige dingen klinken nog abracadabra, maar ik heb het boek bij de bibliotheek gehaald en ben aan het lezen.
Interessante materie.
Erg bedankt voor jullie reacties.
Het 2e gedeelte van de proef die ik als link had toegevoegd is dat de min of meer een samenstelling wat op PLA lijkt. Dat is op basis van melkzuur?

Alvast bedankt voor verdere reacties!

Mvg Michiel

User avatar
Wouter
Krypton
Posts: 1982
Joined: 02 Aug 2008, 01:47
Chemistry interests: Organic
Location: Groesbeek, Gelderland
Contact:

Re: Analyse bio-plastic maken

Post by Wouter » 05 Feb 2014, 15:50

Bij het behandelen van melk met zuur denatureert het melkeiwit caseine en valt het uit oplossing. Dat lijkt geenszins op PLA. ;)
Organisch chemicus

Mdevisser
Foton
Posts: 4
Joined: 02 Feb 2014, 15:35

Re: Analyse bio-plastic maken

Post by Mdevisser » 05 Feb 2014, 21:08

[quote="Pyrochemistry"]
Als je echt harde bioplastics wilt maken met potentiele toepassingen, moet je voor andere stoffen gaan, zoals polyesters, bijvoorbeeld PLA (polylactic acid; polymelkzuur) of PGA (polyglycolic acid; polyglycolzuur). Laagmoleculair PLA (dus een polymeer met korte ketens) is thuis misschien wel te maken door melkzuur te verwarmen met een katalytische hoeveelheid zwavelzuur. [quote]

Wat wordt er hier mee bedoeld, het lijkt erop dat er laagmoleculair PLA gemaakt kan worden. Door een mengsel met melkzuur?
Zou iemand me misschien nog meer kunnen uitleggen hierover???

Groeten Michiel

User avatar
Pyrochemistry
Zwavel
Posts: 547
Joined: 09 Feb 2009, 17:23
Chemistry interests: Organic
Location: Randstedelijk en toch landelijk gelegen.

Re: Analyse bio-plastic maken

Post by Pyrochemistry » 05 Feb 2014, 23:14

Laagmoleculair wil hier zeggen dat je een materiaal maakt dat uit relatief kleine moleculen bestaat (dus circa 10 a 20 melkzuur eenheden). Ik bedoelde dat wanneer je melkzuur verwarmt met een katalysator (zoals zwavelzuur of tin(II)octanoaat), dat je dan dat korte polymeer kunt krijgen. Melkzuur is redelijk zuiver te verkrijgen. Meestal ongeveer 80 % waterige oplossing. Melkzuur word normaal gesproken bereid door suikers te laten fermenteren door melkzuurbacterien (Lactobacillus lactis). Onder anearobe omstandigheden (dus zonder zuurstof) gaan die organismen melkzuur produceren als afvalproduct.
Dan krijg je lactide. Dat kan je overigens wel weer gebruiken om te polymeriseren, maar ik meen dat je daar andere omstandigheden voor nodig hebt.
Op school heb ik een project gedaan over biobased materials. Hierbij heb ik met mijn groep eerst een 'prepolymeer' gemaakt en daarna omgezet naar lactide. Het prepolymeer kan je omzetten naar zijn lactide door verder te verhitten. Van lactide kan je redelijke kwaliteit PLA maken door een ROP reactie met tin(II)octanoaat en lauryl alcohol (voor ons schoolproject haalden we volgens GPC meting een gemiddelde DP van 612).
Will it work? You only know after the experiment!

Student (M.Sc) Scheikunde

Post Reply

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 0 guests