3

2 Tinjauan Pustaka

2.1 Polimer

Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana. Nama

ini diturunkan dari bahasa Yunani poly, yang berarti banyak , dan meros yang berarti bagian

[Stevens, 2001]. Kesatuan-kesatuan unit berulang itu setara atau hampir setara dengan

monomer, yaitu bahan dasar pembuat polimer. Makromolekul merupakan istilah yang

sinonim dengan polimer karena ukuran molekulnya lebih besar dari molekul-molekul

organik yang lebih sederhana [Cowd, 1982]. Ukuran polimer dinyatakan dalam bentuk

derajat polimerisasi (DPn), yaitu jumlah total unit-unit ulang yang terikat dalam polimer,

termasuk gugus ujung, sehingga berhubungan dengan panjang rantai dan berat molekul

[Stevens, 2001].

2.1.1 Klasifikasi Polimer

Secara umum, polimer dibagi menjadi dua, yaitu polimer alam dan polimer sintetik. Polimer

alam atau biopolimer adalah polimer yang terbentuk di alam selama terjadi proses

pertumbuhan organisme. Yang termasuk ke dalam kelompok ini, antara lain adalah

polisakarida, protein, dan asam nukleat. Biopolimer dapat terdegradasi di alam karena

organisme hidup memiliki kemampuan menghasilkan enzim yang dapat mendegradasinya

[Lenz, 1993]. Polimer sintetik atau polimer buatan digolongkan menjadi tiga, yaitu serat

(fenol formaldehid, melamin-formaldehid), plastik (polistiren, polietilena), dan elastomer

(poliisoprena, polibutadiena) [Radiman, 2004].

Berdasarkan sifat termalnya, polimer dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu polimer

termoplastik dan polimer termoset. Polimer termoplastik merupakan polimer yang dapat

meleleh saat dipanaskan. Oleh karena itu, polimer jenis ini dapat didaur ulang tetapi dengan

suhu pemakaian maksimumnya lebih rendah dari suhu lelehnya. Sebaliknya, polimer

termoset merupakan polimer yang tidak meleleh saat dipanaskan. Polimer jenis ini sulit

mengalami daur ulang, tetapi suhu pemakaian maksimumnya bisa lebih tinggi dari suhu

pembuatan polimer tersebut [Radiman, 2004]. Contoh polimer termoset di antaranya fenol-

formaldehid, urea-formaldehid, polyester tak jenuh, epoksi, dan melamin-formaldehid

[Stevens, 2001].

4

Berdasarkan strukturnya, polimer dibagi menjadi dua, yaitu polimer yang bersifat kristalin

dan amorf. Polimer kristalin merupakan polimer yang molekul-molekulnya terorientasi, atau

lurus, dalam suatu susunan yang teratur. Hal ini dapat terjadi karena adanya ikatan hidrogen

atau tarik menarik antar dipol-dipol. Sedangkan, polimer amorf merupakan polimer yang

dicirikan oleh tidak adanya urutan yang sempurna (acak) di antara molekul-molekulnya

[Stevens, 2001]. Pada umumnya, polimer bersifat semikristalin, artinya sebagian rantai

bersifat kristalin dan sebagian amorf. Secara kuantitatif, hal ini dinyatakan sebagai derajat

kristalinitas.

Gambar 2. 1 Struktur Polimer

2.1.2 Polimerisasi

Reaksi pembentukan polimer dikenal dengan istilah polimerisasi. Dr.W.H. Carothers,

seorang ahli kimia di Amerika Serikat, mengelompokkan polimerisasi menjadi dua

golongan, yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi [Cowd, 1982].

Polimerisasi adisi melibatkan reaksi rantai, terjadi khusus pada monomer yang mempunyai

ikatan rangkap. Penyebab reaksi rantai dapat berupa radikal bebas atau ion. Mekanisme

polimerisasi yang termasuk ke dalam polimerisasi adisi, antara lain : polimerisasi radikal,

polimerisasi ionik (anionik dan kationik), dan polimerisasi Ziegler Natta [Cowd, 1982].

Polimerisasi kondensasi merupakan reaksi bertahap yang didasarkan pada reaksi antara dua

pusat aktif sehingga terbentuk senyawa baru dan hasil samping [Radiman, 2004].

Contohnya, reaksi pembentukan nilon 66.

Gambar 2. 2 Reaksi polimerisasi nilon 66

5

2. 2 Polistiren

Polistiren merupakan suatu polimer dengan monomer stirena (feniletena), sebuah

hidrokarbon cair yang dibuat secara komersial dari minyak bumi. Pada tahun 1839, Eduard

Simon seorang apoteker asal Jerman melakukan distilasi storaks (balsam yang diperoleh dari

pohon Linquidambar orientalis) dan menghasilkan suatu minyak yang dinamakan stirol.

Tahun 1845, John Blyth dan AW Hofmann menunjukkan hasil yang sama dengan cara

pemanasan tanpa kehadiran oksigen. Padatan yang diperoleh dinamakan metastirol. Marcelin

Berthelot pada tahun 1866, mengidentifikasi bahwa perubahan dari stirol menjadi metastirol

merupakan suatu proses polimerisasi. 80 tahun kemudian, seorang ahli kimia Jerman,

Hermann Staudinger, menemukan bahwa pemanasan stirol mengawali reaksi rantai yang

menghasilkan makromolekul (polimer). Senyawa ini kemudian diberi nama polistiren

[http://en.wikipedia.org, 2006].

Pada umumnya polistiren disintesis melalui polimerisasi adisi. Stiren sendiri disintesis dari

benzen cair dengan etilen pada suhu 90°C di bawah tekanan dan katalis aluminium klorida

[Bilmeyer, 1971]. Reaksi polimerisasi secara umum:

C2H4

AlCl3,90oC

CH2 CH3 CH2 CH2

-H2

uap air,630oCPolimerisasi

CH CH2

n

Gambar 2. 3 Reaksi polimerisasi polistiren

2.2.1 Sintesis Polistiren

Polistiren dapat disintesis melalui polimerisasi adisi dengan radikal bebas, kationik, anionik,

maupun Ziegler-Natta. Sintesis yang paling sering dilakukan yaitu dengan polimerisasi

radikal bebas. Proses polimerisasi berlangsung dengan suatu inisiator, yang dapat

menghasilkan radikal bebas, seperti benzoil peroksida (Radiman,2004). Mekanisme

polimerisasinya adalah sebagai berikut:

Tahap Inisiasi

O

O

O

O

PanasO

O

OBenzoil Peroksida

+ O

6

+

H

H

H

O

O

R

CHH2C

R

Tahap Propagasi

dst

+

H

H

H CHH2C

R

RH2C

CHCH2

CH

Tahap Terminasi

R-R

RO

Oatau atau

R + RCH CH2 R

n

Gambar 2. 4 Mekanisme sintesis polistiren

Terdapat berbagai macam teknik polimerisasi. Secara umum, dibagi menjadi dua, yaitu

polimerisasi fasa homogen dan polimerisasi fasa heterogen. Polimerisasi fasa homogen

terdiri dari polimerisasi massa dan polimerisasi larutan. Sedangkan, polimerisasi fasa

heterogen terdiri dari polimerisasi suspensi dan polimerisasi emulsi [Radiman, 2004].

Polistiren umumnya disintesis dengan cara polimerisasi massa atau polimerisasi suspensi

[Bilmeyer, 1971]. Teknik polimerisasi massa melibatkan monomer dan inisiator/katalis.

Sedangkan, teknik polimerisasi suspensi melibatkan monomer, inisiator, pelarut, dan

stabilisator. Pada teknik ini, monomer dan polimer tidak larut dalam medium. Namun,

inisiator larut dalam monomer dan tidak larut dalam medium [Radiman, 2004].

2.2.2 Struktur dan Sifat Polistiren

Berdasarkan stereokimia dari polistiren, polistiren dibagi menjadi tiga, yaitu polistiren

ataktik, sindiotaktik, dan isotaktik.