BAB 7 POLIMER
C. REKAYASA DAN APLIKASI POLIMER DALAM DUNIA MODERN
MODERN
1. Kevlar
Kevlar adalah sebuah merek dagang terdaftar untuk serat fiber sintetis aramid. Material ini ditemukan tahun 1964, oleh Stephanie Kwolek, seorang ahli kimia
179 berkebangsaan Amerika, yang bekerja sebagai peneliti pada perusahaan DuPont. Aramid adalah kependekan dari kata aromatic polyamide. Aramid memiliki struktur yang kuat, alot, memiliki sifat peredam yang bagus, tahan terhadap asam dan basa, selain itu dapat menahan panas hingga 370 °C, sehingga tidak mudah terbakar. Karena sifatnya yang demikian, aramid juga digunakan di pesawat terbang, tank, roket, serta bahan untuk pembuatan rompi anti peluru.
Sumber: https://id.wikipedia.org/wiki Gambar 7.19. Contoh
odern
2. Polimer Nanokomposit
Polimer nanokomposit termasuk dalam kategori compound, adalah material yang terbentuk melalui rekayasa penggabungan material polimer sebagai matrik dengan partikel dalam skala nanometer (partikel nano). Polimer nanokomposit sangat menarik perhatian karena mempunyai sifat mekanik, termal, elektrik, dan optik yang lebih baik jika dibandingkan dengan partikel makro maupun mikro. Salah satu polimer nanokomposit yang cukup banyak menarik perhatian adalah polimer-carbon nanotubes nanokomposit. Carbon nanotubes mempunyai sifat mekanik, termal dan elektrikal yang cukup baik. Karena sifat elektrikalnya, polimer-carbon nanotubes nanokomposit sering diiaplikasikan sebagai material ESD (Electrostatic Discharge), yaitu polimer semikonduktor yang dapat menghantarkan arus listrik, dalam hal ini listrik statis. Salah
180 satu penggunaannya adalah untuk bahan packaging maupun badan/body dari alat-alat elektronik yang sensitif terhadap arus listrik statis, contoh : smartphone, laptop, PLC, dll.
3. Polimer solar sel
Sel surya polimer adalah jenis sel surya yang sifatnya fleksibel yang dibuat melalui rekayasa polimer tertentu, yang mampu menghasilkan listrik dari sinar matahari melalui efek fotovoltaik. Sel surya polimer termasuk sel surya organik (juga sering disebut "sel surya plastik"). Mereka adalah salah satu jenis sel surya film tipis, sedangkan yang lain dan lebih stabil adalah sel surya silicon amorf. Kebanyakan sel surya komersial terbuat dari kristal silikon yang berukuran sangat kecil, dengan kemurnian yang tinggi, yang mirip dengan bahan yang digunakan dalam pembuatan sirkuit dan chip komputer (wafer silikon). Tingginya biaya sel surya silikon ini dan proses produksi yang kompleks menyebabkan tingginya minat dalam penggunaan teknologi atau alternatif yang lain. Salah satu alternatif lain yang dapat digunakan adalah sel surya polimer. Dibandingkan dengan perangkat berbasis silikon, sel surya polimer bersifat ringan (faktor penting untuk sensor otonom yang kecil), berpotensi sekali pakai dan biaya pembuatan yang murah (kadang-kadang menggunakan cetak elektronik), fleksibel, disesuaikan pada tingkat molekuler dan dampak yang tidak merugikan terhadap lingkungan. Selain itu sel surya polimer juga memiliki potensi untuk transparansi, sehingga bisa diaplikasikan di jendela, dinding, elektronik, dll. Contoh dari polimer sel surya ditunjukkan pada Sumber: https://id.wikipedia.org/wiki
Gambar 7.0.
Sumber: https://id.wikipedia.org/wiki
Gambar 7.20. Diagram skematik dari polimer sel surya: PET, ITO, PEDOT:PSS, active layer, Al.
4. Biodegradable Polymer
Setiap polimer bersifat degradable. Mereka mengalami degradasi massa, kekuatan dan berat molekul dengan waktu. Akan tetapi, sebagian besar polimer yang sudah kita tahu, memiliki periode sekitar 100-1000 tahun untuk mengalami degradasi
181 sepenuhnya. Sedangkan polimer biodegradable merupakan jenis polimer yang dapat terdegradasi setelah dipakai, mereka dapat terdegradasi secara cepat jika dibandingkan dengan polimer non-biodegradable dan produk sampingan mereka ramah lingkungan (biokompatibel) seperti CO2, N2, air, metana, dan senyawa anorganik atau biomassa yang mudah terdegradasi oleh mikroorganisme. Polimer biodegradable biasanya mengandung grup fungsi ester, amide, and ether. Secara umum, polimer ini dapat dibedakan menjadi dua kelompok besar yaitu Agro-polimer atau polimer yang dihasilkan dari biomass seperti karbohidrat dan protein, sedangkan yang satunya adalah biopoliester yang dihasilkan dari mikroorganisme atau direkayasa secara sintentik dari monomer sintetik maupun alami. Agro-polimer meliputi polisakarida seperti pati yang ditemukan pada kentang dan kayu, dan juga protein seperti whey dari hewan atau gluten dari tumbuhan. Sedangkan contoh dari biopoliester meliputi polyhydroxybutyrate dan polylactic acid. Berikut adalah contoh aplikasi dari polimer biodegradable dalam kehidupan modern.
5. Medis
Polimer biodegradable banyak sekali diaplikasikasi dalam dunia medis, khususnya pada bidang rekayasa jaringan tisu/tissue engineering dan obat/drug delivery. Polimer biodegradable sangat banyak diaplikasikan di bidang pengiriman zat aktif obat ke dalam tubuh/drug delivery system. Manfaat besar dari drug delivery system ini adalah kemampuan dari pembawa obat/drug delivery untuk menargetkan pelepasan muatan/zat aktif obat pada situs/organ tertentu dalam tubuh dan kemudian terdegradasi menjadi bahan tidak beracun yang kemudian dikeluarkan dari tubuh melalui jalur metabolisme alami. Contoh dari polimer biodegrable adalah polylactic acid, poly(lactic-co-glycolic) acid, and poly(caprolactone) yang telah digunakan untuk membawa obat-obatan anti-kanker. Dengan membungkus/encapsulating zat aktif obat dan menambahkan agen lain yang dapat mentarget situs/organ dalam tubuh yang dituju dapat mengurangi resiko dari toksisitas dari obat terhadap sel-sel yang sehat, sehingga efek negatif atau efek samping dari kemoterapi (terapi dengan obat-obatan kimia) dapat diminimalisir.
Selain aplikasi di atas, polimer biodegradable juga banyak diaplikasikan pada rekayasa jaringan tisu/tissue engineering. Polimer ini banyak digunakan pada operasi bedah. Sumber: https://id.wikipedia.org/wiki
Gambar 7.21 menunjukkan aplikasi dari polyglycolic acid sebagai bahan membuat benang bedah. Benang ini dapat diabsorb oleh tubuh dan terdegradasi dengan berjalannya waktu. Contoh polimer biodegradable yang lain adalah polylactide,
182 polyhydroxobutyrate, chitosan, hyaluronic acid, dan hydrogels. Lebih khusus lagi, poly(2-hydroxyethyl-methacrylate), poly(ethylene glycol), chitosan, dan hyaluronic acid yang sudah banyak digunakan untuk memperbaiki tulang rawan, ligamen, dan tendon.
\ Sumber: https://id.wikipedia.org/wiki
Gambar 7.21. Benang bedah yang terbuat dari polyglycolic acid
6. Packaging
Selain di dunia medis, ternyata polimer biodegradable juga dapat digunakan sebagai material untuk packaging. Hal ini bertujuan untuk mengurangi jumlah volume sampah yang berasal dari material packaging. Di dunia modern sekarang, ada usaha yang serius untuk menggantikan material polimer yang diproduksi dari industi petrokimia dengan yang terbuat dari komponen yang biodegradable. Salah satu polimer biodegradable yang biasanya digunakan untuk packaging adalah polylactic acid (PLA). Salah satu aplikasi dari polimer ini adalah sebagai bahan untuk plastik kresek, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 7.172.
183
Sumber: https://id.wikipedia.org/wiki
Gambar 7.172. Kantong plastik yang terbuat dari campuran Poly(lactic) acid, dipasarkan dengan kode brand Bio-Flex®
7. Penggunaan Plastik pada Industri Otomotif
Pada dunia modern sekarang, plastik kinerja tinggi/high performance plastic memainkan peran penting dalam industri otomotif. Dengan berat yang ringan, penggunaaan bahan plastik dapat membuat kendaraan lebih irit bahan bakar. Diperkirakan bahwa setiap pengurangan 10% berat kendaraan menghasilkan pengurangan 5% sampai 7% dalam penggunaan bahan bakar. Kekhawatiran ekonomi dan lingkungan saat ini telah mendorong penciptaan mobil dengan bahan bakar yang lebih efisien, dan menjadi prioritas utama dalam industri otomotif. Beberapa keuntungan lain dari plastik kinerja tinggi/high performance plastic yang digunakan dalam kendaraan transportasi meliputi:
korosi yang minimal, memungkinkan kendaraan berumur panjang
kebebasan desain yang luas, yang memungkinkan kreativitas dan inovasi yang canggih
fleksibilitas dalam mengintegrasikan komponen keamanan, kenyamanan dan ekonomi
daur ulang, sehingga lebih ramah lingkungan
Berikut adalah 13 jenis plastik kinerja tinggi/high performance plastic yang banyak digunakan pada industri otomotif.
Tabel 7.6. Penggunaan polimer pada industri otomotif
No. Polimer Penggunaan pada industri otomotif
1. Polypropylene (PP) bumper, tangki kimia, isolasi kabel, serat karpet. 2. Polyurethane (PUR) tempat duduk busa fleksibel, busa insulasi panel,
elastomer roda dan ban, ring suspensi otomotif, bantalan, bagian plastik keras.
3. Poly-Vinyl-Chloride (PVC) panel instrumen mobil, selubung kabel listrik, pipa, pintu.
4. ABS bagian tubuh otomotif, dashboard, tutup roda. 5. Polyamide gigi/gear, bantalan, lapisan tahan cuaca
6. Polystyrene (PS) wadah peralatan, tombol, alat kelengkapan mobil, basis display.
7. Polyethylene (PE) badan mobil (kaca diperkuat), isolasi listrik.
8. POM (polyoxymethylene) interior dan eksterior trim, sistem bahan bakar, gigi/gear kecil.
9. Polycarbonate (PC) bumper, lensa headlamp. 10. Acrylic (PMMA) jendela, display, layar.
184
terephthalate)
12. Polyethylene Teraphthalate (PET)
lengan wiper, rumah gigi/gear, penahan headlamp, penutup mesin, rumahan konektor.
13. ASA (acrylonitrile styrene acrylate)
rumahan, profil, bagian interior dan aplikasi luar ruangan.
Selain contoh di atas, polimer juga digunakan dalam berbagai bidang seperti dalam tabel di bawah.
Tabel 7.7. penggunaan polimer dalam bidang-bidang terapan
Penggunaan Contoh
Pengemasan Pembungkus makanan, botol, kantong sampah dan kantong makanan, dan kemasan busa.
Medis Kateter, penyambung penggantian persendian persedian tulang paha, anggota tubuh buatan (lengan, kaki, paha), organ buatan (hati, katub, pembuluh adrah), pengisi gigi, pelapis gigi, frame lensa dan kaca mata. Rekreasi dan
olahraga
Lambung kapal, tiang kapal, pancing, selancar, sampan, raket, tongkat golf, galah, kayuh/ dayung, sepatu atlet, rangka sepeda, helm, pelapis bola golf, dan kapal ski.
Hiburan Komponen stereo dan televisi, VCR tapes dan penginapan, badan radio, tape, material CD, dan mainan anak
Tekstil Pakaian, karpet, pabrik tanpa pintal, popok, pelapis furniture, material wallpaper dan gorden
Konstruksi dan rumah
Cetakan, pipa, cat, pelapis lantai, dan stan shower
Transportasi Bodi kendaraan bermotor, tempat duduk, rangka, komponen pesawat terbang kereta, monorel, dan tangki gas
Industri Pipa, katub, tangki, perekat dan pelapis, rangka aliran listrik, pelapis kawat, dan gasket
Teknologi informasi
Pelumas untuk hardisk komputer, lapisan penyearah untuk LCD, penahan cahaya untuk pembuatan microprocessor
185
UJI KOMPETENSI
I. SOAL PILIHAN GANDA
Pilihlah dengan memberi tanda silang (X) pada huruf a, b, c, d atau e di jawaban yang tepat!
1. Polimer berikut yang tidak termasuk polimer alam adalah…. a. Tetoron
b. Selulosa c. Amilum d. Protein e. enzim
2. Komponen penyusunpolimer disebut…. a. rantai karbon
b. molekul c. makromolekul d. monomer e. unsur
3. Polimer berikut yang tergolong polimer alam adalah…. a. polietena
b. poliester c. poliisoprena d. butadiene stirena e. polivinilklorida
4. Terdapat beberapa polimer berikut: 1) poliester
2) polivinilklorida 3) bakelit
4) melanin 5) nilon
Dari data di atas yang tergolong polimer jenis termoplastik adalah…. a. 1 dan 5
b. 2 dan 5 c. 2 dan 4 d. 1 dan 3 e. 4 dan 5
186 5. Berikut merupakan jenis kopolimer berdasarkan susunan monomernya, kecuali….
a. statistik b. rangkap c. bergantian d. blok e. bercabang
6. Monomer dari nilon adalah….
a. asam adipat dan 1,6-diaminoheptana b. asam metanoat dan 2,5-diaminaheksana c. asam adipat dan 1,6-diaminoheksana d. asam tereftalat dan etilen glikol
5. asam tereftalat dan 1,6-diaminoheksana
7. Karet alam merupakan polimer yang terbentuk dari monomer…. a. etena
b. propena c. asam adipat d. vinilklorida e. isoprena
8. Polimer berikut yang terbentuk melalui polimerisasi kondensasi adalah…. a. karet buatan
b. PVC
c. polipropilena d. nilon
e. polietilena
9. Hal-hal berikut yang tidak benar sehubungan dengan polimerisasi kondensasi adalah….
a. monomer tidak harus mempunyai ikatan rangkap b. paling tidak ada dua monomer yang berbeda c. menghasilkan molekul yang lain selain polimer d. Mr polimer kelipatan dari Mr monomer
e. Monomer mempunyai gugus fungsi pada kedua ujungnya
10. Salah satu sifat polimer sintetik yang menjadikannya sebagai produk yang kurang ramah lingkungan adalah….
187 b. tidak bisa diuraikan oleh mikroorganisme
c. dapat teroksidasi oleh udara sekelilingnya d. mudah berkarat
e. tidak bisa didaur ulang
II. SOAL URAIAN
Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini dengan singkat dan jelas!
1. Berilah contoh polimer alam dan polimer sintetis masing-masing lima! 2. Apakah perbedaan antara selulosa dengan glukosa?
3. Mengapa sukrosa merupakan gula nonperuduksi tetapi moltosa merupakan gula pereduksi? Jelaskan!
4. Jelaskan kegunaan protein bagi tubuh kita! 5. Apakah yang dimaksud dengan ikatan peptida?