1. POLIMER. Atom-atom C dalam senyawa karbon dapat terikat dengan ikatan tunggal, rangkap dua, atau rangkap tiga.

Teks penuh

(1)

1. POLIMER

1-1

Pengantar

Ilmu kimia terdiri atas 2 (dua) cabang, yaitu: kimia organik, yang mempelajari materi yang berasal dari sumber alam atau sumber yang hidup, dan kimia anorganik, yang mempelajari materi yang berasal dari sumber tidak hidup, misal mineral. Pada mata kuliah Kimia Dasar lebih banyak dipelajari tentang materi yang termasuk dalam cabang kimia anorganik, sedangkan pada mata kuliah Kimia Terapan lebih banyak dipelajari materi yang termasuk dalam cabang kimia organik.

Kimia organik adalah cabang dari ilmu kimia yang mempelajari senyawa karbon (C). Sebagian besar senyawa karbon terdiri atas molekul tunggal dimana atom-atomnya terikat satu sama lain melalui ikatan kovalen. Meskipun demikian beberapa senyawa karbon juga memiliki ikatan ionik. Teori Lewis menyebutkan bahwa setiap atom harus dikelilingi oleh 8 (delapan) elektron, dan setiap pasang elektron digambarkan sebagai satu garis, dengan kata lain setiap atom harus memiliki 4 (empat) garis.

Atom-atom C dalam senyawa karbon dapat terikat dengan ikatan tunggal, rangkap dua, atau rangkap tiga.

tunggal rangkap dua rangkap tiga alkana (alkane) alkena (alkene) alkuna (alkyne)

(2)

Senyawa karbon tidak hanya terdiri atas atom-atom karbon, pada umumnya senyawa karbon terdiri juga atas atom-atom hidrogen, senyawa karbon yang terdiri atas atom karbon dan hidrogen saja disebut senyawa hidrokarbon. Atom-atom karbon dalam senyawa hidrokarbon dapat terikat satu sama lain dalam bentuk rantai terbuka yang disebut alifatik (dari kata Yunani ’aleiphar’ yang artinya lemak), atau dalam bentuk rantai tertutup yang disebut alifatik siklik disingkat alisiklik atau disebut juga aromatik.

Alifatik CH3 – (CH2)17 – C – → CH3 – R – C – (R = rantai organik) Aromatik

(3)

Banyak juga senyawa hidrokarbon dimana satu atau lebih atom H nya diganti dengan atom atau kelompok atom lainnya, yang disebut sebagai gugus fungsi. Dalam molekul, gugus fungsi merupakan sisi yang reaktif yang memungkinkan senyawa tersebut bereaksi dengan senyawa lain. Ikatan rangkap dua maupun rangkap tiga dalam senyawa karbon juga merupakan gugus fungsi yang reaktif dari molekul tersebut. Beberapa gugus fungsi yang umum adalah sebagai berikut :

Hidrokarbon alifatik mencakup 3 (tiga) kelompok besar, yaitu : alkana, alkena, dan alkuna. Disebut alkana apabila semua ikatannya adalah tunggal, disebut alkena apabila paling tidak ada satu ikatan antar atom karbon yang rangkap dua, dan disebut alkuna apabila paling tidak ada satu ikatan antar atom karbon yang rangkap tiga. Senyawa hidrokarbon dengan ikatan tunggal disebut hidrokarbon tak jenuh, sedangkan senyawa hidrokarbon dengan ikatan rangkap disebut hidrokarbon jenuh. Rumus molekul untuk alkana adalah CnH(2n+2), untuk alkena adalah CnH2n, dan untuk alkuna adalah CnH(2n-2).

Dalam menamai senyawa hidrokarbon alifatik, digunakan indeks sesuai dengan jumlah atom karbonnya sebagai berikut :

Panjang rantai C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10

Akar kata Met - Et - Prop - But - Pent - Hex - Hept - Okt - Non - Dek - Suatu senyawa dapat saja

memiliki lebih dari satu gugus fungsi, misal :

H2N – R – COOH

(4)

Untuk menentukan bentuk ikatan antar atom C (tunggal, rangkap dua, atau rangkap tiga) digunakan akhiran sebagai berikut :

Hidrokarbon Akhiran

C – C - ana

C = C - ena

C ≡ C - una

Penamaan menurut IUPAC untuk Alkana (CnH(2n+2)) :

Rumus Molekul Akar Kata Nama (IUPAC)

1. CH4 2. CH3CH3 3. CH3CH2CH3 4. CH3CH2CH2CH3 5. CH3CH2CH2CH2CH3 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 Met - Et - Prop - But - Pent - Metana Etana Propana Butana Pentana

Penamaan menurut IUPAC untuk Alkena (CnH2n) :

Rumus Molekul Akar kata Nama (IUPAC)

1. CH2 = CH2 C2H4 Et - Etena

2.CH3 – CH = CH2 C3H6 Prop - Propena

3.CH3 – CH2 – CH = CH2 C4H8 But - Butena

(5)

Penamaan menurut IUPAC untuk Alkuna (CnH(2n-2)) :

Rumus Molekul Akar kata Nama (IUPAC)

1. CH ≡ CH C2H2 Et - Etuna

2. CH3 – C ≡ CH C3H4 Prop - Propuna

3. CH3 – CH2 – C ≡ CH C4H6 But - Butuna

4. CH3 – CH2 – CH2 – C ≡ CH C5H8 Pent - Pentuna

Sedangkan untuk senyawa hidrokarbon alisiklik, penamaan menggunakan indeks dan akhiran yang sama dengan alifatik, hanya saja ditambah kata siklo didepannya.

Contoh senyawa hidrokarbon dalam dalam kehidupan sehari-hari adalah protein, lemak, dan karbohidrat. Senyawa hidrokarbon, baik alisiklik maupun alifatik atau gabungan alifatik dan alisiklik, dengan rantai yang sangat panjang disebut polimer. Ciri utama dari polimer adalah berat molekul yang sangat besar.

1-2

Polimer

Kata ’polimer’ berasal dari kata Yunani kuno ’poli’ yang berarti ’banyak’ dan ’mere’ yang berarti ‘bagian’. Dengan demikian maka definisi dari polimer adalah: sebuah molekul rantai panjang yang terdiri atas sejumlah besar ’repeating unit’ (unit terulang) dengan struktur yang identik, yang disebut monomer. Pada umumnya polimer terdiri atas paling sedikit 100 monomer. Gabungan dua monomer disebut ’dimer’, 3 monomer disebut ’trimer’, empat monomer disebut ’tetramer’, dan seterusnya.

(6)

Beberapa polimer terdapat di alam bebas, dalam perkembangannya kemudian manusia dengan proses sintesa berhasil menciptakan polimer. Dengan demikian maka dikenal polimer alam dan polimer sintetik. Contoh polimer alam adalah : selulosa (komponen utama pembentuk dinding sel tumbuh-tumbuhan), protein (komponen utama pembentuk sel makhluk hidup), serat alam (sutera, wol), karet (dihasilkan oleh makhluk hidup atau tumbuh-tumbuhan), DNA, dan lain-lain. Contoh polimer sintetik/buatan (menurut sifatnya) adalah plastik (bahan yang mudah dibentuk/dicetak menjadi bentuk tertentu), serat/fiber (bahan serat seperti nilon), elastomer (bahan dengan sifat elastik seperti karet, mudah dideformasi dan diregang secara reversibel). Modifikasi struktur pada kondisi tertentu dapat menghasilkan sifat-sifat yang dikehendaki, contoh : Poly Vinyl Chloride, Poly Urethane, Poly Propylene, Poly Amides. Salah satu contoh struktur polimer dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

1-3

Sejarah

Kelahiran polimer dimulai pada pertengahan abad 19, pada tahun 1830an Charles Goodyear mengembangkan proses vulkanisasi yang merubah latex karet alam menjadi elastomer untuk ban. Pada tahun 1847 Christian F. SchÖnbein mereaksikan selulosa dengan asam nitrat menghasilkan selulosa nitrat sebagai termoplastik buatan pertama, dan pada tahun 1860an bahan ini dikenal sebagai seluloid. Pada tahun 1907, Leo Hendrik Baekeland memproduksi apa yang disebut sebagai bakelit (resin fenol formaldehida), yaitu bahan yang dapat dicetak/dibentuk di bawah pengaruh panas dan tekanan, biasanya digunakan sebagai bahan pembuat alat-alat listrik. General Electric di tahun 1912 mengembangkan resin lapisan pelindung dari glyptal (resin poliester tak jenuh). Penelitian yang dilakukan di salah satu

(7)

perusahaan kimia terbesar di Amerika Serikat yaitu DuPont pada tahun 1930an menghasilkan variasi baru dari polimer termasuk karet sintetis dan material yang lebih eksotik seperti nilon dan teflon. Pada tahun 1938, perusahaan kimia besar lainnya di Amerika Serikat yaitu Dow Chemical menghasilkan polistiren dalam skala komersial, dan pada tahun 1939 polietilen (densitas rendah) dibuat untuk pertama kali oleh ilmuwan di perusahaan ICI di Inggris.

Usaha untuk mengembangkan materi baru berbasis polimer, khususnya karet buatan, dilakukan secara intensif selama perang dunia kedua ketika bahan alam seperti karet dari tanaman Hevea mulai menipis. Karl Ziegler dan Giulio Natta, pada tahun 1950an secara sendiri-sendiri mengembangkan katalis stereospesifik metal transisi sebagai pelopor komersialisasi dari polipropilen sebagai komoditas plastik utama. Tahun 1960an dan 1970an merupakan saksi dari pengembangan pembuatan polimer plastik dengan kualitas yang baik yang dapat bersaing dengan material tradisional (seperti logam) untuk bidang otomotif dan penerbangan. Polimer tersebut termasuk polycarbonate, poly(phenylene oxide), polysulfones, polyamides, aromatic polyamide, dan polimer-polimer rantai kaku temperatur tinggi lainnya. Polimer dengan konduksi listrik, fotokonduksi, dan kristal cair juga mulai muncul. Saat ini, material polimer telah digunakan hampir di seluruh bidang dalam kehidupan sehari-hari, dan pembuatan serta produksinya telah dilakukan secara luas. Sebagai contoh, pada tahun 2000, produksi plastik, serat, dan karet di Amerika Serikat telah melebihi 87 milyar pon. Ilmu polimer berkembang dengan pesat, sayangnya perkembangan tersebut diiringi dengan timbulnya permasalahan yaitu sampah polimer sintetik, sampah ini dapat dikatakan tidak ‘biodegradable’, bakteri pencerna membutuhkan waktu yang sangat lama untuk mencerna sampah polimer tersebut. Polusi polimer ini menyebabkan tanah menjadi tidak subur karena matahari tidak dapat menembus tanah yang tertutup sampah polimer.

(8)

1-4

Klasifikasi Polimer

Sampai saat ini sudah ribuan polimer yang berhasil dibuat dan diproduksi secara besar-besaran, dan masih banyak lagi yang akan diciptakan di kemudian hari. Semua polimer dapat dibagi dalam 2 kelompok besar, yaitu berdasarkan karakteristik proses pembuatannya atau berdasarkan tipe mekanisme polimerisasinya.

Berdasarkan karakteristik proses pembuatannya, atau lebih tepatnya berdasarkan perlakuan panas pada saat proses pembuatannya, polimer dapat dibagi dalam 2 kelompok, yaitu: termoplastik dan termoseting. Termoplastik adalah polimer yang dapat dilunakkan melalui pemanasan, yang bertujuan untuk membuat bentuk yang diinginkan, polimer ini akan mengeras lagi bila didinginkan. Proses pemanasan dan pendinginan ini dapat dilakukan berulang-ulang tanpa mengalami perubahan sifat fisik/kimia yang berarti. Limbah dari polimer termoplastik dapat diolah kembali dengan menggunakan panas dan tekanan. Contoh dari polimer termoplastik adalah polistiren, poliolefin (polietilen dan polipropilen), dan polivinilklorida (PVC).

Sedangkan termoseting adalah polimer dimana rantai individunya (gugus fungsional), secara kimia melalui ikatan kovalen disambungkan dengan senyawa lainnya selama proses polimerisasi. Sekali terbentuk, jaringan cabang (crosslinking) tersebut akan tahan terhadap panas dan serangan pelarut, serta tidak dapat dilunakkan kembali dengan panas. Dilihat dari sifat tersebut, polimer termoseting sesuai sebagai materi komposit, pelapis, dan perekat. Contoh dari polimer termoset adalah epoksi, resin fenol-formaldehid, dan poliester tak jenuh yang biasa digunakan dalam pembuatan komposit kaca yang diperkuat seperti fiber glass.

Gaya vander Waals “Crosslink”

Struktur Termoplastik Struktur Termosetting

Berdasarkan tipe mekanisme polimerisasinya (jenis reaksinya), polimer diklasifikasi menjadi dua kelompok yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.

(9)

Contoh : a) n CH2 = CH2  [ – CH2 – CH2 – ]n b) CH2 = CH  [ – CH2 – CH – CH2 – CH – ]n ׀ ׀ ׀ X X X

- Pada polimerisasi kondensasi, rumus molekul dari unit terulang dalam rantai polimer kehilangan sejumlah atom yang ada dalam monomernya, dan dihasilkan molekul air (H2O).

Contoh :

a) n NH2 – (CH2)6 – NH2 + n COOH – (CH2)4 – COOH 

(heksa metilen diamin) (asam adipat) - [ NH – (CH2)6 – NH – CO – (CH2)4 – CO - ]n +2 n H2O

b) n HO – R – OH + n HOOC – R’ – COOH 

HO[– R – OCO – R’ – COO – ]n + (2n-1) H2O

Polimer tertentu dapat dibuat melalui kedua jenis reaksi tersebut (adisi/kondensasi). Contoh : Polimer nylon – 6

- Reaksi kondensasi : dari “6 – amino hexanoie acid”

H2N n – (CH2)- COOH panas -H2O C O – CH2– (CH2)- NH H C O n (6 amino hexanoie acid) (“nylon-6”)

H H N – (CH2)6 -H H N HO C– (CH2)4 -O OH C H H N – (CH2)6 - N H C O – (CH2)4 -O OH C + H2O O

(10)

- Reaksi adisi : dari senyawa caprolactam

Supaya dapat terjadi reaksi polimerisasi, senyawa yang bertindak sebagai monomer harus mempunyai paling sedikit 2 sisi aktif (bonding sites/active sites) yang disebut sebagai bifungsionalitas (monomer dengan 2 gugus fungsi). Beberapa contoh dari gugus fungsi dapat dilihat pada bagian 1 di atas.

1-5

Mekanisme Reaksi Polimerisasi

Polimerisasi adalah reaksi penggabungan monomer membentuk rantai polimer yang panjang dan berulang. Ada 2 jenis mekanisme reaksi polimerisasi, yaitu polimerisasi pertumbuhan bertahap (step-growth polymerization) dan polimerisasi pertumbuhan berantai

(chain-growth polymerization).

Polimerisasi pertumbuhan bertahap melibatkan reaksi acak dari 2 molekul yang dapat berupa gabungan dari monomer, oligomer, atau molekul dengan rantai yang lebih panjang. Polimer dengan berat molekul yang besar terbentuk pada akhir polimerisasi ketika monomer hampir habis. Kebanyakan polimerisasi pertumbuhan bertahap melibatkan reaksi kondensasi klasik seperti esterifikasi, atau amidasi. Untuk monomer bifungsionalitas dengan gugus fungsional – OH dan – COOH, pada umumnya melalui polimerisasi kondensasi, sedangkan monomer bifungsional lainnya atau gugus fungsi berupa ikatan rangkap, pada umumnya melalui polimerisasi adisi. Polimer yang terbentuk dapat berupa rantai lurus atau rantai bercabang,

(11)

polimer rantai bercabang dapat pula diperoleh dari campuran sedikit monomer trifungsionalitas dan monomer bifungsional lebih banyak. Dengan menambahkan lebih banyak monomer trifungsional, akan terbentuk polimer dengan struktur 3 dimensi (termoplastik atau termoseting).

Pada polimerisasi pertumbuhan berantai, reaksi perpanjangan rantai hanya terjadi melalui penempelan monomer pada rantai aktif. Sisi aktif dapat berbentuk radikal bebas atau sisi ionik (anion atau kation). Berlawanan dengan polimerisasi pertumbuhan bertahap, pada polimerisasi pertumbuhan berantai pembentukan polimer dengan berat molekul yang besar terjadi pada awal polimerisasi. Polimerisasi pertumbuhan berantai memerlukan molekul awal (initiator) yang dapat digunakan untuk mengikat molekul monomer untuk memulai proses polimerisasi, spesies awal ini dapat berupa radikal, anion, atau kation. Ada 3 tahapan reaksi, yaitu : tahap inisiasi (mengaktifkan monomer), tahap propagasi (menumbuhkan rantai aktif dengan menambahkan monomer secara bertahap), dan tahap terminasi (menonaktifkan rantai untuk memperoleh produk akhir).

- Tahap inisiasi terdiri atas 2 tahap, yaitu tahap disosiasi dan tahap asosiasi. Pada tahap disosiasi molekul awal diurai menjadi 2 buah spesies radikal bebas : I – I  2 I* (radikal bebas). Tahap disosiasi ini kemudian diikuti oleh tahap asosiasi dimana molekul monomer menempel pada radikal bebas : I* + M  IM*.

- Pada tahap propagasi, unit monomer ditambahkan pada spesies monomer awal yang dibentuk pada tahap inisiasi : IM* + M  IMM* + M  IMMM* dan seterusnya. Tahap propagasi ini akan terus berlanjut sampai mencapai panjang rantai yang diinginkan.

- Tahap terminasi adalah tahap untuk mengakhiri polimerisasi, yang dapat terjadi apabila 2 rantai radikal yang sedang mengalami tahap propagasi bertemu pada sisi akhir radikal bebas mereka : IMx-1M* + *MMy-1I  IMx-1M – MMy-1I.

Tahap terminasi juga dapat dilakukan melalui reaksi disproporsionasi yang menghasilkan 2 rantai akhir. Dalam hal ini satu rantai akhir akan memiliki gugus karbon tak jenuh, sedangkan rantai akhir lainnya akan berakhir dengan gugus karbon jenuh. Pada tahap terminasi, baik melalui penggabungan 2 rantai radikal maupun melalui reaksi disproporsionasi, satu sisi (pada disproporsionasi) atau 2 sisi (pada penggabungan) akan mengandung gugus radikal bebas dari molekul awal. Polimerisasi pertumbuhan berantai berlangsung relatif cepat dan lebih panas. Molekul-molekul monomer dapat bereaksi dalam beberapa cara : head to head, head to tail, atau tail to tail.

(12)

1-6

Tata Nama Polimer (nomenklatur)

Seperti telah disebutkan di atas bahwa saat ini terdapat ribuan polimer, oleh karena itu diperlukan sistem penamaan yang dapat secara jelas membedakan satu polimer dengan yang lainnya. Secara sederhana, polimer diberi nama dengan menambahkan kata ‘poli’ pada monomer pembentuknya, contoh : apabila monomer pembentuknya adalah stiren, maka polimernya disebut polistiren, Dengan demikian polietilen adalah polimer dengan monomer etilen, sedangkan monomer dari polipropilen adalah propilen. Akan tetapi, apabila nama monomer terdiri atas lebih dari satu kata, maka nama monomer diberi tanda kurung sesudah kata poli, contoh : poli(vinil asetat). Demikian juga dengan monomer yang dimulai dengan angka atau huruf, seperti 4-khlorostiren atau 1,3-butadiena, maka polimernya diberi nama poli(4-khlorostiren) dan poli(1,3-butadiena). Beberapa komunitas mempermudah penamaan dengan menggunakan singkatan, beberapa singkatan yang sudah sangat dikenal dalam dunia dagang diantaranya adalah PS untuk polistiren, PVC untuk poli(vinil khlorida), PMMA untuk poli(metil metakrilat), dan PTFE untuk politetrafluoroetilen.

Polimer yang dibentuk dari satu macam monomer disebut homopolimer dan reaksi pembentukannya disebut polimerisasi, sedangkan polimer yang dibentuk dari lebih dari satu macam monomer disebut kopolimer, dan reaksi pembentukannya disebut kopolimerisasi.

Kopolimer mempunyai sifat fisik yang lebih baik dari homopolimernya. Pada kasus kopolimer, susunan secara tepat pada rantai dapat sangat bervariasi tergantung pada reaktivitas relatif dari masing-masing monomer dalam proses kopolimerisasi, penempatan monomer dalam rantai dapat saja terjadi secara acak atau teratur. Untuk kopolimer dengan 2 macam monomer (A dan B), pada keadaan tertentu dapat diperoleh kopolimer yang terdiri atas sebuah blok rantai panjang dari suatu monomer (A), diikuti dengan sebuah blok rantai panjang dari monomer lainnya (B). Kopolimer semacam ini disebut kopolimer blok AB, dan terdiri atas 2 macam yaitu random (acak) dan alternating (selang seling). Bentuk lain adalah tiga blok ABA, kopolimer bentuk ini memiliki blok B pusat yang dihubungkan dengan blok A pada ujungnya. Jenis komersial dari kopolimer ABA tiga blok yang penting adalah SBS

(13)

(polistiren-blok-polibutadiena-blok-polistiren). Bentuk yang bercabang dari ABA tiga blok ini disebut kopolimer graft (cangkok), yang dapat dibuat melalui polimerisasi sebuah monomer dengan kehadiran dari sebuah polimer yang telah terbentuk dari monomer lainnya. Graft kopolimer merupakan elastomer (SBS) dan polimer high-impact (ABS).

Dilihat dari sifat elastisitasnya ada polimer yang disebut dengan elastomer, yaitu polimer yang memiliki sifat fisik viscoelasticity (elastis yang liat) yang tinggi sehingga mudah diregang dan dideformasi secara reversible (kembali ke bentuk semula), contoh : karet baik alam maupun sintetis).

1-7

Teknik Pembuatan Polimer

Reaksi polimerisasi pada umumnya adalah reaksi eksoterm (melepas panas), bila tidak dikontrol dengan baik dapat terjadi ledakan. Secara umum ada 4 teknik pembuatan polimer : bulk polymerization (polimerisasi massa), solution polymerization (polimerisasi larutan), suspension polymerization (polimerisasi suspensi), dan emulsion polymerization (polimerisasi emulsi).

Bulk Polymerization (polimerisasi massa)

Polimerisasi massa merupakan teknik yang sederhana dan menghasilkan polimer dengan tingkat kemurnian yang tinggi, hanya memerlukan monomer awal yang larut dalam pelarut dan kadang-kadang reagen pengubah rantai untuk mengontrol berat molekul dari polimer. Keuntungan dari teknik ini adalah persentase hasil yang tinggi, pengambilan kembali polimer dari larutan relatif mudah, dan adanya kemungkinan pemilihan campuran polimerisasi menjadi produk akhir. Beberapa kendala dalam polimerisasi massa adalah kesulitan dalam

(14)

menghilangkan panas yang dihasilkan selama polimerisasi. Polimerisasi radikal bebas sangat eksotermik, dapat sampai 400oC, sedangkan konduktivitas (kemampuan menghantar) panas dari monomer organik dan polimer pada umumnya rendah. Peningkatan temperatur akan meningkatkan kecepatan polimerisasi yang menghasilkan panas tambahan, panas tambahan ini perlu dihilangkan. Penghilangan panas menjadi sulit ketika mendekati akhir polimerisasi karena tingginya viskositas (kekentalan). Viskositas tinggi akan susah diaduk dan menghalangi difusi (penyebaran) radikal rantai panjang yang diperlukan untuk mengakhiri reaksi. Hal ini berarti bahwa konsentrasi radikal akan meningkat dan sebagai akibatnya kecepatan polimerisasi juga akan meningkat. Difusi dari molekul monomer kecil ke sisi propagasi menjadi lebih tidak terhambat, sehingga kecepatan terminasi akan menurun dengan cepat dibandingkan dengan kecepatan propagasi, dan secara keseluruhan kecepatan polimerisasi meningkat yang diiringi dengan penambahan panas. Proses auto akselerasi ini disebut efek ’Norrish-Smith, Trommsdorff atau efek jel. Pada prakteknya, penghilangan panas selama polimerisasi massa dapat ditingkatkan dengan menyediakan saluran untuk memindahkan panas yang dihasilkan atau dengan melakukan polimerisasi massa dalam tahapan terpisah dari konversi rendah sampai sedang. Polimerisasi massa dapat digunakan untuk beberapa polimerisasi radikal bebas dan polimerisasi pertumbuhan bertahap (kondensasi). Contoh polimer yang dibuat melalui teknik polimerisasi massa adalah polistiren dan poli(metil metakrilat).

Solution Polymerization (polimerisasi larutan)

Penghilangan panas selama polimerisasi dapat difasilitasi dengan melakukan polimerisasi dalam pelarut organik atau air, meskipun demikian perlu dipertimbangkan tentang harga supaya produksi polimer tersebut tidak mahal. Selain itu, larutan juga harus dipilih yang dapat berfungsi sebagai high thermal conductivuty (penghantar panas yang sangat baik). Dalam memilih pelarut perlu dipertimbangkan persyaratan sebagai berikut : baik reagen pemula dan monomer harus larut dalam pelarut tersebut dan pelarut memiliki karakteristik pengubah rantai dan titik leleh serta titik didih yang sesuai dengan kondisi polimerisasi. Pemilihan pelarut dipengaruhi beberapa faktor seperti titik bakar, harga, dan sifat racun. Contoh pelarut organik yang sesuai adalah alifatik dan aromatik hidrokarbon (ester, eter, dan alkohol). Reaktor tempat polimerisasi dilakukan biasanya terbuat dari stainless steal atau kaca. Kendala nyata dari polimerisasi larutan ini adalah persentase hasil yang rendah dan perlunya tahapan terpisah dalam pengambilan kembali larutan. Beberapa polimerisasi radikal bebas dan ionik dilakukan dalam larutan. Contoh polimer yang dibuat dengan teknik ini

(15)

diantaranya poli(asam akrilat), poliakrilamida, poli(vinil alkohol), dan poli(N-vinilpirolidinon). Sedangkan polimer yang dapat dibuat dalam pelarut organik adalah poli(metil metakrilat), polistiren, polibutadien, poli(vinil klorida), dan poli (vinilidin fluorida).

Suspension Polymerization (polimerisasi suspensi)

Pada polimerisasi suspensi, digunakan reagen awal dan monomer yang tidak larut dalam air, oleh karena itu reaktor dilengkapi dengan pengaduk. Kadang-kadang dalam polimerisasi radikal bebas ditambahkan reagen pengubah rantai untuk mengontrol berat molekul. Tetesan monomer yang terdiri atas reagen pemula dan reagen pengubah rantai akan terbentuk dengan ukuran diameter antara 50 – 200 µm dan bertindak sebagai reaktor mini. Pelekatan satu sama lain dari tetesan yang lengket ini dicegah oleh penambahan koloid pelindung, biasanya digunakan poli(vinil alkohol), dan dengan pengadukan secara terus menerus. Pada akhir polimerisasi, partikel akan mengeras dan dapat dipisahkan melalui penyaringan dan dilanjutkan dengan tahap pencucian. Meskipun harga pelarut dan proses pemisahan lebih murah dibandingkan dengan Solution Polymerization (polimerisasi larutan), akan tetapi kemurnian polimer dalam polimerisasi suspensi lebih rendah karena adanya reagen-reagen tambahan yang sulit dipisahkan secara sempurna, selain itu, biaya reaktor juga lebih mahal. Polimer yang biasa dibuat dengan teknik polimerisasi suspensi diantaranya resin penukar ion stiren, poli(stiren-co-akrilonitril), dan poli(vinilidin khlorida-co-vinil khlorida).

Emulsion Polymerization (polimerisasi emulsi)

Teknik lain yang menggunakan air sebagai reagen penyalur panas adalah polimerisasi emulsi. Selain air dan monomer, digunakan juga reagen pemula yang larut dalam air, reagen pengubah rantai, dan surfaktan. Molekul monomer yang tidak larut dalam air membentuk tetesan besar dan distabilkan oleh molekul surfaktan. Besarnya tetesan monomer tergantung pada temperatur polimerisasi dan kecepatan pengadukan. Pada konsentrasi surfaktan tertentu molekul surfaktan membentuk ‘misel’, tergantung dari surfaktannya misel dapat bulat atau oval dengan panjang 50 Ǻ yang terdiri atas 50 – 100 molekul surfaktan. Perbedaan utama antara polimerisasi suspensi dan polimerisasi emulsi adalah bahwa pada polimerisasi emulsi, reagen pemula harus larut dalam air. Contoh dari reagen pemula yang larut dalam air adalah K2SO4. Selama proses polimerisasi emulsi, molekul monomer yang larut dalam air dapat

berpindah dari tetesan monomer melalui media air ke pusat misel. Polimerisasi dimulai ketika reagen radikal pemula memasuki misel yang terdiri atas monomer. Karena konsentrasi yang

(16)

sangat tinggi dari misel, 1018 per mL, dibandingkan dengan tetesan monomer (1010 sampai 1011 per mL), maka secara statistik reagen pemula lebih memiliki peluang untuk memasuki misel dibandingkan tetesan monomer. Selama polimerisasi, molekul monomer berubah dari tetesan menjadi misel yang berkembang. Pada saat 50% - 80% monomer telah berubah, tetesan monomer menghilang dan misel yang membesar berubah menjadi partikel polimer yang relatif besar, dengan diameter berukuran antara 0,05 sampai 0,2 µm. Suspensi dari partikel polimer dalam air disebut lateks yang sangat stabil, dan polimer dapat dipisahkan dengan proses koagulasi dari lateks dengan asam atau garam.

1-8

Berat Molekul

Berat molekul dari polimer sangat bervariasi, ada yang kecil, biasanya polimer lunak, akan tetapi ada juga yang besar, biasanya polimer keras dan tahan panas. Berat molekul polimer tergantung dari kecepatan reaksi propagasi dan terminasi. Bila kecepatan propagasi lebih besar dari kecepatan terminasi, maka akan diperoleh berat molekul tinggi.

Derajat Polimerisasi (DP) adalah perbandingan antara BM polimer terhadap BM monomer. Semakin besar DP semakin besar BM polimer, karena panjang masing-masing molekul

polimer tidak sama, maka digunakan berat molekul rata-rata Mn.

Rumus :

i i i n M n Mn . ni = jumlah molekul i

Mi = berat molekul, molekul tipe i

1-9

Contoh-contoh Polimer Alam

1. Selulosa

Selulosa adalah polimer berantai panjang polisakarida karbohidrat, dari beta-glukosa (C6H10O5)n. Selulosa merupakan komponen struktural utama dari tumbuhan dan tidak

(17)

2. Protein

Protein adalah polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Monomer protein sumber-sumber protein

3. Serat alam

Serat (fiber) adalah suatu jenis bahan berupa potongan-potongan komponen yang membentuk jaringan memanjang yang utuh. Contoh serat yang paling sering dijumpai adalah serat pada kain. Material ini sangat penting dalam ilmu Biologi baik hewan maupun tumbuhan sebagai pengikat dalam tubuh. Manusia menggunakan serat dalam banyak hal, seperti tali, kain, dan kertas. Serat dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu serat alami dan serat sintetis (buatan manusia). Serat sintetis dapat diproduksi secara murah dalam jumlah besar, meskipun demikian serat alami memiliki berbagai kelebihan khususnya dalam hal kenyamanan. Serat alami meliputi serat yang diproduksi oleh tumbuh-tumbuhan, hewan, dan proses geologis, serat ini bersifat dapat mengalami pelapukan. Baik serat alam maupun serat sintetis banyak digunakan untuk keperluan

(18)

tekstil, dengan syarat memiliki sifat-sifat sebagai berikut: tegangan tarik tinggi, lentur (fleksibel), tahan terhadap gesekan, stabil secara kimia, dan mudah diberi warna.

Serat alami dapat digolongkan ke dalam :

a. Serat tumbuhan/serat pangan, biasanya tersusun atas selulosa, hemiselulosa, dan kadang-kadang mengandung lignin. Contoh dari serat jenis ini adalah katun dan rami. Serat tumbuhan digunakan sebagai bahan pembuat kertas dan tekstil, selain itu serat tumbuhan juga penting bagi nutrisi manusia.

β-glukosa

b. Serat kayu, berasal dari tumbuhan berkayu.

c. Serat hewan, umumnya tersusun atas protein tertentu. Contoh serat hewan yang dimanfaatkan oleh manusia adalah serat sutra (laba-laba atau ulat) dan serat wol (bulu domba).

- kapas merupakan bentuk murni dari selulosa yang mengandung ribuan monomer β-glukosa - dapat menyerap air

- tahan terhadap larutan basa

- benang dari serat kapas pendek-pendek, sehingga ujung-ujung serat yang mencuat membuat kain terasa kasar.

- sutra merupakan serat yang diproduksi oleh laba-laba, ngengat, ulat (kepompong dari kupu-kupu)

- benang dari serat sutra panjang sehingga kain yang dihasilkan terasa halus, tidak kasar - serat dari ulat sutra bisa sampai 1 km

(19)

d. Serat mineral, umumnya dibuat dari asbestos, saat ini asbestos adalah satu-satunya mineral yang secara alami terdapat dalam bentuk serat panjang.

4. Karet alam

Salah satu polimer alam yang paling terkenal adalah karet alam dengan nama kimia poliisopren. Karet alam pertama kali ditemukan di Amerika Selatan, merupakan getah berbentuk emulsi yang disebut lateks dari pohon Hevea Brasiliensis. Suku bangsa kuno Maya and Aztec memanen karet alam dari pohon hevea dan digunakan untuk membuat sepatu dan bola yang digunakan dalam permainan semacam bola basket. Proses penggumpalan lateks dapat melalui :

- penambahan asam encer

lateks (dari pohon) + asam encer  menggumpal  di pres menjadi lembaran tipis  diasap beberapa hari  di pak  dikirim ke industri

- pemutaran (centrifuge)

lateks (dari pohon)  centrifuge  ditambah NH3 (anti koagulan)  dimasukkan

tangki  dikirim ke industri

- wol adalah serat kain yang diperoleh dari bulu biri-biri atau binatang lainnya - serat tidak homogen

- sukar larut dalam pelarut

- kekuatannya disebabkan oleh ikatan H \ / C = O --- H – N / \ \ / N – H --- O = C / \

(20)

Poliisopren merupakan polimer diena, yaitu polimer yang dibuat dari sebuah monomer dengan 2 ikatan karbon-karbon rangkap 2 sebagai rantai utamanya.

5. DNA (Deoxyribo-nucleic-acid)

(21)

1-10 Contoh-contoh Polimer Sintetik

1. Regenerated Fibre

Regenerated Fibre adalah serat yang dibuat secara sintetis dari serat alami seperti

kapas/selulosa dari kayu. Kapas/selulosa dilarutkan dalam pelarut membentuk semacam bubur, dan dilewatkan pipa yang ujungnya berlubang dengan diameter lebih kecil dari 0,1 mm, sehingga menghasilkan serat/benang yang cukup panjang yang disebut rayon. Dapat juga dibentuk menjadi lembaran tipis yang disebut selophan. Dibandingkan dengan kapas, rayon lebih halus meskipun belum sehalus sutra.

2. Serat sintetik

Serat buatan manusia ini umumnya berasal dari bahan petrokimia, sedikit/tidak menyerap air dibandingkan dengan kapas. Polyester dan polyamid merupakan contoh dari serat sintetik.

Serat sintetis mencakup :

a. serat mineral : kaca serat/fibre glass yang dibuat dari kuarsa, serat logam yang dapat dibuat dari logam yang duktil seperti tembaga, emas, atau perak, dan serat karbon. b. serat polimer (plastik)

3. Plastik

Plastik adalah polimer sintetis yang memiliki sifat liat/kenyal yang dibuat melalui

molding composition. Bahan pembuat plastik adalah sebagai berikut :

a. Binder (pengikat), biasanya resin atau turunan selulosa.

b. Filler (pengisi), bahan ini ditambahkan untuk menaikkan kekuatan plastik. Beberapa

filler diantaranya selulosa, serbuk kayu, serat katun, asbes, mika.

c. Senyawa kimia ‘intermediate’, untuk jenis-jenis resin penting sering dipakai : fenol, formaldehid, hexa metilen tetra amin, stiren, asam adipat, asetilen, vinil khlorida, vinil asetat, atilen, popilen.

d. Plasticizer, merupakan senyawa organik yang ditambahlan ke dalam plastik/resin untuk memperbaiki sifat sehingga dapat dibentuk, mengubah/memperbaiki sifat yang sudah ada, memberi sifat baru pada resin (untuk menurunkan viskositas resin supaya mudah dibentuk pada tekanan dan temperatur tinggi).

(22)

f. Katalis, untuk mempercepat reaksi.

g. Lubricant (pelumas), dari stearat dan sabun-sabun logam terutama pada pencetakan dingin.

Beberapa jenis plastik dan kegunaannya : a. Polietilen

Polietilen adalah polimer termoplastik, yaitu polimer yang dapat dilelehkan menjadi cairan untuk dibentuk ulang (remoldded) kemudian dipadatkan kembali. Monomer polietilen adalah etilen, 2 buah gugus – CH2 – yang dihubungkan dengan ikatan

rangkap dua (– CH2 = CH2 –). Polimer ini banyak digunakan untuk membuat

peralatan rumah tangga, kantong/botol plastik, pipa air yang (tidak ada masalah korosi), dan isolasi listrik.

(23)

b. Polipropilen

Polipropilen adalah polimer termoplastik yang digunakan secara luas termasuk alat-alat laboratorium/kedokteran, tekstil, karpet, bagian-bagian mesin cuci, dan koper. Dibandingkan dengan polietilen, polipropilen lebih kuat dan lebih tahan panas, polipropilen memiliki titik leleh yang sangat tinggi (160oC).

(24)

c. Poli(vinil khlorida)

Poli(vinil khlorida) adalah polimer termoplastik yang dibuat dari monomer vinil khlorida. Polimer ini sangat dikenal dengan singkatan PVC dan banyak digunakan untuk peralatan yang berada di udara terbuka atau di bawah tanah seperti pipa bawah, furnitur, dan pagar.

(25)

d. Poli(vinil asetat)

Poli vinil asetat (PVA) adalah polimer termoplastik dengan rumus molekul (C4H6O2)n. Polimer ini termasuk dalam kelompok poli(vinil ester) dengan rumus

-[RCOOCHCH2]-. Di industri biasanya dibuat dari polimerisasi dari monomer vinil

asetat. Poli vinil asetat digunakan secara luas sebagai bahan lem dan cat.

e. Poli(metil metakrilat)

Polimetilmetakrilat (PMMA) adalah polimer termoplastik yang transparan dan biasanya digunakan sebagai materi pengganti gelas. PMMA kadang-kadang disebut gelas akrilik, secara kimia PMMA adalah polimer sintetik yang dibuat dari metil metakrilat. Materi ini dikembangkan pada tahun 1928 di berbagai laboratorium, dan untuk pertama kali dipasarkan pada tahun 1933 oleh Rohm dan Haas Company dengan nama dagang Plexiglas.

(26)

f. Polistiren

Polistiren (disingkat PS) adalah polimer aromatik yang dibuat dari monomer stiren aromatik. Polistiren merupakan polimer termoplastik yang pada temperatur ruang berbentuk padat (mengkilap seperti gelas). PS banyak digunakan sebagai lensa, mainan anak-anak, alat-alat rumah tangga, komponen alat-alat listrik (kapasitor), dan isolasi panas. kapasitor g. Resin Epoksi

Epoksi atau poliepoksi adalah polimer termoseting yang dibentuk dari reaksi antara resin epoksi dengan hardener (pengeras) poliamin. Epoksi digunakan secara luas termasuk plastik serat yang diperkuat dan lem. Epoksi adalah kopolimer, dibentuk dari 2 reagen kimia yang berbeda, yaitu resin dan hardener. Resin terdiri atas monomer-monomer atau polimer dengan rantai pendek dengan gugus epoksi di masing-masing ujungnya. Kebanyakan resin epoksi dihasilkan dari reaksi epikhlorohidrin dengan bisfenol A, hardener terdiri atas monomer-monomer poliamin, misal trietilentetraamin (TETA). Ketika senyawa-senyawa tersebut dicampur gugus amin bereaksi dengan gugus epoksi membentuk ikatan kovalen. Masing-masing gugus NH dapat bereaksi dengan gugus epoksi dan menghasilkan polimer dengan banyak crosslink, yang membuat polimer ini kaku dan kuat. Proses polimerisasi dan pembentukan crosslink ini disebut ‘curing’. Penggunaan material

(27)

berbasis epoksi sangat luas, diantaranya lapisan pelindung, lem (adhesive), dan material komposit seperti serat karbon fiberglass yang diperkuat. Secara umum epoksi dikenal sebagai lem yang sangat baik, tahan terhadap panas dan zat kimia, dan merupakan isolasi listrik yang baik. Karena sifat lem yang sangat baik ini (untuk logam, gelas, dan beberapa plastik), epoksi resin banyak digunakan dalam konstruksi pesawat terbang, otomotif, dan bidang-bidang lain yang memerlukan ikatan yang sangat kuat.

h. Resin fenol formaldehid

Resin fenol formaldehid (PF) merupakan resin termoseting, seperti resin epoksi, PF juga merupakan lapisan pelindung dan lem yang baik. Resin sintetik yang pertama dipasarkan adalah Bakelite, yang dibentuk dari fenol dan formaldehid. PF banyak digunakan sebagai material bagian luar radio/TV dan piringan hitam.

(28)

i. Resin urea formaldehid

Urea formaldehid (UF) adalah resin termoseting yang tidak transparan. UF banyak digunakan di industri hasil kayu karena relatif murah. Resin ini tahan gesekan dan kebanyakan digunakan dalam produk kayu yang di-pres, berfungsi sebagai lem. Contoh penggunaan diantaranya tekstil, kertas, kain yang tidak mudah berkerut, dan rayon. UF juga banyak digunakan sebagai bagian luar peralatan listrik.

(29)

j. Resin melamin formaldehid

Resin melamin formaldehid, biasa disebut melamin, adalah plastik termoseting yang keras, yang dibuat dari melamin dan formaldehid.

Melamin

1-11 Elastomer

Elastomer adalah polimer dengan sifat elastik seperti karet, mudah dideformasi dan diregang secara reversibel. Struktur molekul dari elastomer dapat digambarkan seperti struktur spageti dengan bola-bola dagingnya sebagai ’crosslinks’. Elastisitas berasal dari kemampuan rantai panjangnya untuk menata ulang dirinya terhadap tekanan/tarikan. Crosslinks kovalennyalah yang menjamin bahwa elastomer akan kembali ke susunan awalnya ketika tekanan/tarikan dihilangkan. Sebagai akibat dari fleksibilitas yang tinggi, elastomer dapat kembali seperti semula setelah ditarik antara 5 – 700%, tergantung dari materialnya. Temperatur berpengaruh terhadap elastilitas dari elastomer, elastomer yang didinginkan menjadi fasa seperti kaca atau kristal akan memiliki lebih sedikit rantai yang bergerak, dan sebagai akibatnya juga menjadi lebih tidak elastis.

(30)

A = elastomer

B = elastomer yang ditarik

Setelah tarikan dilepaskan, elastomer akan kembali menjadi bentuk A

Beberapa elastomer penting: 1. Karet alam

Karet merupakan hasil bumi yang bila diolah dapat menghasilkan berbagai macam produk yang amat dibutuhkan dalam kehidupan. Karet alam (natural rubber) merupakan air getah dari tumbuhan Hevea Brasiliensis, yang merupakan polimer alam dengan monomer isoprena. Saat ini jumlah produksi dan konsumsi karet alam jauh di bawah karet sintetis. Kedua jenis karet ini memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Karet alam memiliki daya elastis atau daya lenting yang sempurna, memiliki plastisitas yang baik, tidak mudah panas dan memiliki daya tahan yang tinggi terhadap keretakan. Karet sintetis lebih tahan terhadap berbagai bahan kimia dan harganya relatif stabil. Karet dapat diperbaiki sifat fisiknya melalui proses yang disebut vulkanisasi.

Vulkanisasi adalah proses untuk mengubah sifat fisik dari karet, melalui pembentukan ikatan silang kimia dari rantai molekul yang berdiri sendiri, untuk meningkatkan elastisitas dan menurunkan plastisitas. Sejak Goodyear melakukan percobaan memanaskan karet pada 200oC dengan sejumlah kecil sulfur (1 – 13% berat karet), proses ini menjadi metode terbaik dan paling praktis untuk merubah sifat fisik dari karet. Banyak pula bahan yang tidak mengandung sulfur tapi dapat memvulkanisasi karet. Bahan ini terbagi dua yaitu oxidizing agents seperti selenium, telurium dan peroksida organik. Meskipun vulkanisasi terjadi dengan adanya panas dan sulfur, proses itu tetap berlangsung secara lambat. Reaksi ini dapat dipercepat dengan penambahan sejumlah kecil bahan organik atau anorganik yang mengandung sulfur atau nitrogen, yang disebut akselerator. Untuk mengoptimalkan kerjanya, akselerator membutuhkan bahan kimia lain yang dikenal sebagai aktivator, yang dapat berfungsi sebagai aktivator adalah oksida-oksida logam seperti ZnO dan asam stearat. Pada reaksi vulkanisasi ini terjadi ikatan silang (mono atau polisulfida) diantara atom C yang bersebelahan dengan atom C dengan ikatan rangkap dari 2 rantai bersebelahan. Apabila perbandingan antara sulfur dan karet

(31)

adalah 30 : 100, maka karet dapat diregang sampai 8 kali panjang semula. Beberapa contoh hasil vulkanisasi adalah ban mobil, sol sepatu, karet busa, dan isolator listrik.

CH3 CH C = C H CH2 CH2 CH3 C = C H SX CH C = C H CH3 CH2 CH2 C = C CH3 H X = 2  4 2. Karet sintetis

Berbeda dari karet alam, yang diperoleh dari tanaman, karet sintetis sebagian besar dibuat dengan mengandalkan bahan baku minyak bumi. Teknologi karet semakin berkembang dan akan terus berkembang seiring berjalannya waktu dan akan semakin banyak produk yang dihasilkan dari industri ini.

Beberapa contoh karet sintetis yang banyak digunakan: a. Poly Styrene Butadiene Rubber (SBR)

Styrene-Butadiene atau Styrene-Butadiene-Rubber (SBR) adalah kopolimer karet

sintesis yang terdiri atas styrene dan butadiene. SBR akan tahan terhadap gesekan dan awet kalau dilindungi dengan aditif. SBR merupakan karet sintetis yang diproduksi paling banyak. SBR digunakan secara luas pada ban mobil kalau dicampur dengan karet alam, karpet, pelapis jas hujan/tenda, dan sol sepatu.

(32)

b. Poly Butadiene Rubber (BR)

Butadiene Rubber (BR) merupakan karet sintetis yang diproduksi dengan volume

terbesar nomer dua sesudah karet styrene-butadiene-styrene (SBR). Penggunaan utama dari BR adalah ban, sangat tahan gesekan dan ketahanan terhadap putaran rendah sehingga hemat bahan bakar. Polybutadiene adalah homopolimer dengan hanya satu macam monomer yaitu 1,3 butadiene, monomer dengan 4 atom karbon dan 6 atom hidrogen (C4H6). Keempat atom karbon merupakan rantai lurus dengan 2

ikatan rangkap dua sebagai berikut:

CH2=CH-CH=CH2 . Ikatan rangkap inilah yang merupakan kunci pembentukan

polimer.

c. Poly Stiren Butadien Stiren Rubber (SBS)

Styrene Butadiene Styrene (SBS) adalah karet ‘keras’ yang biasa digunakan untuk

materi yang memerlukan ketahanan tinggi (awet). SBS termasuk tipe kopolimer blok, rantai utamanya tersusun dari 3 segmen, segmen pertama adalah rantai panjang

polystyrene, segmen tengah adalah rantai panjang polybutadiene, dan segmen akhir

adalah rantai panjang polystyrene lainnya.

Polystyrene adalah plastik keras yang sangat kuat sehingga tahan lama, sedangkan polybutadiene bersifat seperti karet, sehingga SBS selain kuat dan tahan lama, juga

memiliki sifat seperti karet. SBS termasuk material elastomer termoplastik, yaitu material yang pada temperatur ruang bersifat seperti karet elastomer, akan tetapi apabila dipanaskan dapat diproses seperti plastik. Kebanyakan tipe karet sulit diproses karena membentuk ‘crosslink’, akan tetapi SBS dan elastomer termoplastik lainnya

(33)

dapat bertindak seperti karet tanpa crosslink, sehingga mudah diproses menjadi bentuk-bentuk yang diinginkan.

d. Polychloroprene

Polychloroprene, biasa disebut juga Neoprene, adalah karet sintetis yang diproduksi

melalui polimerisasi dari chloroprene. Secara umum polimer ini memiliki kestabilan kimia yang baik, dan fleksibilitas terjaga pada daerah temperatur tertentu, tetapi harganya sangat mahal. Digunakan untuk membuat material seperti benda-benda ortopedi (lutut, siku), isolasi listrik, tali kipas mobil. Neoprene busa digunakan sebagai material isolasi pada pakaian tahan air dan sebagai material penahan benturan dalam pengepakan. Neoprene adalah nama dagang dari perusahaan kimia DuPont.

e. Polyurethanes

Polyurethane (PU/PUR) adalah polimer yang terdiri atas unit rantai organik yang

terhubung dengan urethane (carbamat). Polimer polyurethane dibuat melalui polimerisasi step-growth polymerization dengan mereaksikan monomer yang mengandung paling sedikit dua gugus fungsi isocyanate dengan monomer lain yang mengandung paling sedikit 2 gugus hydroxyl (alkohol), dengan adanya katalis. Ini merupakan material dasar yang dapat ditarik, dibanting, atau digesek dan tetap tidak rusak. Polyurethane merupakan material dengan ketahanan, fleksibilitas, dan

(34)

keawetan yang luar biasa, yang dapat menggantikan cat, katun, karet, logam, dan kayu pada penerapan di berbagai bidang. Polyurethane dapat keras seperti fiberglass, dapat ditekan seperti busa pelindung, bersifat melindungi seperti vernis, memantul seperti karet, atau lengket seperti lem. Sejak penemuannya di tahun 1940 an, polyurethane digunakan disemua materi dari mainan bayi sampai ke isolator panas dan sayap pesawat terbang. Tergantung pada monomernya, polyurethane dapat berbentuk cair, busa, atau padat, dan masing-masing memiliki keuntungan dan batasannya.

(35)

f. Silicone Rubber

Silicon Rubber adalah polimer dengan sifat seperti karet yang mengandung silikon

bersama-sama karbon, hidrogen, dan oksigen. Silicon Rubber digunakan secara luas di industri, biasanya merupakan satu bagian atau 2 bagian polimer, dan dapat mengandung fillers (pengisi) untuk memperbaiki sifat. Silicon Rubber pada umumnya tidak reaktif, stabil, dan tahan terhadap lingkungan dan temperatur ekstrim, antara – 55oC sampai + 300oC. Karena sifatnya dan kemudahan pembuatan dan

pembentukannya, silicon rubber dapat ditemukan di banyak produk, diantaranya otomotif, produk-produk untuk memasak, memanaskan, dan menyimpan makanan, baju tahan air, elektronik, dan peralatan kedokteran (implant). Elastomer silikon yang pertama, dikembangkan oleh para ahli kimia di perusahaan Corning Glass dan

General Electric dengan tujuan untuk mencari material tahan panas yang lebih baik.

1-12 Polimer Lain

1. Polimer Temperatur Tinggi

Pada umumnya polimer tidak tahan suhu tinggi (mengalami degradasi). Beberapa cara untuk menghasilkan polimer tahan panas:

a. Menggunakan ikatan Si – O, Si – N (polimer silikon).

Unit struktur dasar ini banyak diketemukan pada batu/mineral alam termasuk pasir. Silikon menolak air, stabil terhadap panas, dan sangat resistan terhadap serangan zat

(36)

kimia. Polimer silikon banyak digunakan sebagai cairan hidrolik (viskositas tidak terpengaruh temperatur), isolator elektrik, dan senyawa tahan air dalam kain. Meskipun banyak kontroversi karena disinyalir dapat menyebabkan kanker kalau bocor, silikon digunakan dalam dunia kedokteran karena inert terhadap zat kimia seperti implant untuk payudara.

b. Mengikutsertakan bentuk aromatik dan heterosiklik dalam rantai polimer (misal : rantai bensen).

c. Men-sintesa polimer tangga (ladder atau double stranded polymers).

ladder double stranded

2. Polimer Busa

Polimer busa dibuat dengan sistem 2 fasa, gas didispersi (PS, PVC, PE), diberi ’blowing

agent’ supaya menggelembung, kemudian distabilkan dengan didinginkan. Polimer busa

banyak digunakan sebagai isolator listrik dan panas, kasur/bantal, dan bahan untuk mengepak barang yang rapuh.

(37)

Blowing agent adalah aditif organik atau anorganik yang digunakan dalam pembuatan

polimer busa. Senyawa ini stabil pada temperatur penyimpanan sampai 20oC, akan tetapi akan terurai selama proses polimerisasi menghasilkan gas yang membentuk struktur busa dalam matriks polimer. Fitur yang luar biasa dari polimer busa adalah ringan, salah satu kegunaannya adalah meningkatkan sifat isolasi untuk suara dan panas. Salah satu blowing

agent yang paling efisien adalah azodicarbonamide.

3. Campuran polimer dengan bahan lain

Percampuran 2 bahan atau lebih dimungkinkan untuk memperoleh bahan dengan sifat lebih baik yang diinginkan. Dengan demikian polimer (termoplastik atau thermoseting) dapar dicampur dengan bahan lain (organik atau anorganik) untuk memperoleh sifat-sifat lebih baik (lebih kuat, tahan erosi/korosi, mudah dibentuk/dicetak). Contoh : Glass Reinforced Plasties (GRP) dan material untuk perahu, topi helm, dll.

Figur

Memperbarui...

Related subjects :