Doel
Het doel van dit lesmateriaal is dat je kennis maakt met de macro-effecten bij het polymerisatie.
Je leert ook hoe op microniveau het polymeriseren van alcoholgroepen tot ethers in zijn werk gaat en je doet praktische vaardigheden op.
De opdracht
- Kies in tweetallen een product dat uit 1 stuk kunststof bestaat. Dit kan zijn een verpakking, een brilpootje, beker, etc
- Bedenk waaraan dit kunststof moet voldoen en maak een recept voor het bereiden van dit kunststof op basis van zetmeel en of maizena.
- maak de opdrachten die bij de lessen horen.
- Beoordeel je kunststof en maak er een verslag van volgens het template op deze site.
- Lever zowel het kunststof, de opdrachten als het verslag in. Hier word je op beoordeeld.
Les 1 (25 min)
In de eerste les.
Op de website heb je al gelezen waarom bio-plastics nodig zijn, maar niet elke bio-plastic is een goede bio-plastic. Een in wateroplosbare bio-plastic is niet echt geschikt voor een drinkbeker, maar wel heel geschikt als bindmiddel in een medicijn. Daarom moeten bio-plastics net als andere plastics voldoen aan een aantal eisen. De eisen waar aan een bio-plastic moet voldoen zijn natuurlijk afhankelijk van de toepassing. Als eerste zullen je moeten beslissen voor welke toepassing jullie een bio-plastic willen maken.
Opdracht 1: Kies een toepassing waar nu een “normale” kunststof voor wordt gebruikt die jullie graag zouden vervangen door een bio-plastic.(les1)
Daarna gaan jullie bedenken aan welke eisen een bio-plastic zou moeten voldoen om geschikt te zijn voor jullie toepassing.
Opdracht 2: schrijf een lijst met eisen die aan je bio-plastic worden gesteld. Jullie zouden kunnen denken aan: stevigheid, buigzaamheid, helderheid, oplosbaarheid ect.(les1)
Als je gekozen hebt voor een toepassing en de eisen hebt genoteerd, dan is het tijd om te gaan bedenken hoe je het bio plastic gaat maken.
Hierbij moeten we rekening houden met macro en micro aspecten. Jullie moeten al eerste leren begrijpen hoe de vorming van een bio-plastic op micro niveau tot stand komt. Daarvoor kun je het filmpje: ethervorming in bio-plastics op de website bekijken.
Tijdens het maken van de bio-plastics kun je verschillende aspecten van het proces variëren. Je kan bijvoorbeeld meer zetmeel toevoegen. Of langer/korte koken. Als deze zogenaamde variabelen hebben invloed op je eindproduct. Als je dus een bio-plastic wilt maken die voldoet aan je eisen dan zul je de variabelen op de juiste manier moeten kiezen. Op de website staan 3 filmpjes waarin je het effect dat de verschillende variabelen op het eindproduct hebben kunt bekijken. Aan de hand daarvan kun je dan voor je eigen bio-plastic de goede variabelen kiezen.
Opdracht 3: Bekijk thuis het filmpje ethervorming in bio-plastics en de filmpjes over de invloed van de variabelen. (hw)
Opdracht 4: Stel een werkwijze op voor het maken van je eigen bio plastic waarin de variabelen zo gekozen zijn dat je een bio-plastic krijgt met eigenschappen geschikt voor jou toepassing. Het voorschrift hiervoor staat onder het kopje “hoe maak je een plastic”. Maak in totaal drie recepten die je met elkaar kunt vergelijken. Laat deze werkwijze voor de volgende project les controleren door je docent. (hw)
Les 2 (50 min)
-
In de tweede les.
In deze les ga je het bio-plastic samen met je partner maken. Zorg er voor dat je je (gecontroleerde) voorschrift mee neemt naar deze les.
Opdracht 5: Maak het bio-plastic aan de hand van het eigen voorschrift. (les2).
Nu je het bio-plastic hebt gemaakt moet er natuurlijk ook controleren of het voldoet aan de eisen die je hebt gesteld in opdracht 2. Dit ga je doen in les 3. Voor het testen van de verschillende eigenschappen moet je zelf een test protocol op stellen. Op de website kun je hiervan enkele voorbeelden vinden.
Opdracht 6: Stel een test protocol op om te controleren of je plastic wel de eigenschappen heeft die je eist. Laat dit protocol voor de volgende project les controleren door je docent. (hw)
Les 3 (50 min)
In de derde les.
In deze les ga je het bio-plastic controleren aan de hand van je (gecontroleerde) test protocol. Als je plastic niet geheel voldoet aan de eisen is dat geen ramp. Zoals ze in de wetenschap zeggen geen resultaat is ook een resultaat. Je weet dan in ieder geval hoe het niet lukt Als ja klaar bent met testen kun je beginnen aan het verslag over het project.
Opdracht 7: Controleer met je test protocol of je bio-plastic voldoet aan de eisen van opdracht 2. Zorg er voor dat je de resultaten van de testen goed noteert. . (les3).
Opdracht 8: schrijf een verslag over het project. Op de website kun je vinden welke onderdelen er in het verslag aan bod moeten komen. (hw)
Kunststoffen
Kunststof afval wordt een steeds groter probleem. Ten eerste omdat er zoveel verschillende kunststoffen zijn. Dit geeft een probleem met het inzamelen en het verwerken ervan. Veel kunststoffen worden daarom gewoon verbrand met het restafval. Daarnaast belanden veel kunststoffen in de natuur. Omdat ze niet afbreekbaar zijn duurt het honderden zo niet duizenden jaren voor ze zijn afgebroken door de natuur. Belanden ze in het water, dan kunnen dieren ze eten en verstikken, of hopen ze op in de maag van een dier waardoor deze uiteindelijk verhongerd. Ook breken ze af in steeds kleinere fragmenten waardoor er alsmaar kleinere stukjes rondzweven, microkunststoffen. Deze komen vervolgens weer in het voedsel en kunnen zo ook weer schadelijk zijn voor de mens.
Tegenwoordig zijn er ook kunststoffen die niet gemaakt zijn uit aardolie, maar hun oorsprong hebben uit bijvoorbeeld aardappelzetmeel of maizena. Het voordeel van deze kunststoffen is dat ze meestal wel biologisch afbreekbaar zijn en dus niet alle boven genoemde problemen veroorzaken. Er is echter weinig onderzoek naar gedaan voor toepassingen en ze worden dus ook nog niet veel gebruikt. Een praktijk voorbeeld is bekertjes op festivals als Pinkpop. Het kunststof van deze bekers is gemaakt op basis van zetmeel en kan lang genoeg tegen water om je biertje op te drinken, maar mochten ze in de natuur belanden dan lossen ze binnen afzienbare tijd op.
Hoe maak je een kunststof?
Theorie
Een kunststof maken gaat op dezelfde manier als het maken van een trein. Wanneer je een trein gaat maken schakel je een groot aantal wagonnetjes aan elkaar. Wanneer je een kunststof maakt schakel je ook een aantal kleine onderdelen achter elkaar tot je lange ketens krijgt. In het geval van kunststof maken op basis van zetmeel gaat het om polyether. Zetmeel is hier een monomeer (één wagonnetje). Het kunstof bestaat uit lange ketens (de treinen).
Bekijk het filmpjes om te zien hoe dit in zijn werk gaat in het geval van zetmeel en maizena.
Ethervorming
Polyethers
zetmeel plastics
Weekmakers
Voorbeeld voorschrift
Pas dit voorschrift aan, aan de drie recepten die je zelf hebt geschreven en print deze uit voor het practicum in de les.
Benodigdheden:
- 3 bekerglazen 100mL
- 1 bekerglas 400mL
- 3 peterischaaltjes
- driepoot
- gaasje
- brander
- statief
- statiefklem
- roerstaafje
- spatel
- lucifers
- aardappelzetmeel
- maizena
- glycerol
- zoutzuur (0,1M)
- natronloog (0,1M)
- indicatorpapier
Handleiding
Vul het 400 mL bekerglas met 400 mL kraanwater.
plaats het glas op de driepoot en verwarm het water tot het kookt
Doe in het 100 mL bekerglaasje:
- 5 gram aardappelzetmeel/ maizena (dus 4-1 of 3-2 gram)
- 6 mL zoutzuur
- 2 mL glycerol
- 38 mL water (glycerol en water samen 40 mL)
Plaats het bekerglaasje in de statiefklem en hang deze in het bekerglas met kokend water.
Verwarm dit mengsel 2 tot 10 minuten terwijl je roert. (roer niet te krachtig, dan krijg je veel luchtbellen)
Haal het bekerglaasje nadat het enigzins afgekoeld is uit de klem en neutraliseer het met natronloog tot de pH 7 is.
Schenk het product uit in het petrischaaltje zodat het kan drogen. Er mag dus geen deksel op!
Opstelling voor het maken van het kunststof
Opstelling voor het maken van het kunststof
Hoe verander je je eigenschappen van een kunststof?
Bereidingstijd
maizena en zetmeel
Glycerol
Testen van de kunststoffen
Het testen van materialen gaat in bedrijven op een hele profesionele manier. De testen moeten betrouwbaar zijn en er moeten reproduceerbare meetwaarde uit de test komen. Een voorbeeld hiervan is de hardheidsproef van Rockwell. Hierbij wordt een diamant in het materiaal gedrukt en gekeken hoe diep de afdruk is. Een harder materiaal geeft een minder diepe afdruk.
Voor onze test is dit niet nodig. We willen alleen globaal de eigenschappen weten. Wil je de hardheid weten, dan kun je bijvoorbeeld er met je vinger, of een voorwerp op drukken en waarnemen hoe het voelt. Wil je de lichtdoorlaatbaarheid weten, dan beschrijf je hoe transparant het kunststof is.
Bedenk dus vooraf voor elke eigenschap hoe je dit gaat testen en geef een beschrijving van je waarnemingen en je conclusie die je daaruit kan trekken.
Bepalen van de eigenschappen van je kunststof
Inleveren
Wat moet je inleveren?
Uiteindelijk lever je de volgende onderdelen in die beoordeeld gaan worden.
- Het verslag (4 punten)
- De opdrachten (2 punten)
- Je beste kunststof (4 punten) Je cijfer is afhankelijk hoe goed het kunststof aan jouw gestelde producteisen voldoet.
Hieraan moet je verslag voldoen
Template voor het Verslag:
Voorpagina: Vermeld op de voorpagina je naam, klas en titel van je verslag.
Titel: Kies een titel waarbij het meteen duidelijk is voor welk product je een kunststof gaat maken.
-Inleiding: Geef een korte inleiding voor het project. Vermeld in ieder geval waarom bio-plastics van belang zijn en waarom je juist voor deze toepassing gekozen hebt.
-Verklaring op micro niveau: Geef een korte uitleg hoe het vormen van het polymeer op micro niveau tot stand komt. Gebruik hierbij het filmpje over het vormen van polyethers op de website.
-Vereisten voor de toepassing: Omschrijf hier kort hoe en waarom je deze eisen hebt gesteld aan je bio-plastic.
-benodigdheden: Omschrijf hier kort welke stoffen en welke laboratoriumspullen je hebt gebruikt tijdens het maken van het bio-plastic.
-voorschrift: Je aangepaste voorschrift om jouw beste kunststof te maken. Je kan hiervoor het voorschrift van deze site gebruiken en aanpassen.
-protocol: Omschrijf hier kort hoe je het testen van het bio-plastic hebt uitgevoerd. (zie het voorbeeld op de website)
-resultaten: Omschrijf hier kort de resultaten van de testen.
-conclusie: Omschrijf hier kort of je product voldeed aan de eisen die je in het begin hebt gesteld. Omschrijf ook wat je geleerd hebt van het project.
Link wikiwijs
Hard-copy leerling- en docentenhandleiding
Leerlingen Instructie
Docenten Handleiding
Reflectie voor Kennedy
Reflectie van Esmee en Marlou
