4

Bab II Tinjauan Pustaka

2.1 Polimer

Kata polimer pertama kali digunakan oleh kimiawan Swedia Berzelius pada tahun

1833.1 sepanjang abad 19 para kimiawan bekerja dengan polimer tanpa memiliki

suatu pengertian yang jelas tentang polimer terutama strukturnya.

2.1.1 Pengertian Polimer

Istilah polimer berasal dari kata poly yang artinya banyak dan meros yang artinya

bagian yaitu molekul raksasa atau makromolekul yang biasanya memiliki bobot

molekul tinggi. Polimer juga didefinisikan sebagai makromolekul yang dibangun

dari pengulangan unit-unit molekul yang lebih sederhana yang dinamakan

monomer.4 Alam telah menyediakan polimer seperti selulosa, protein dan karet

alam jauh sebelum manusia menemukan polimer sintetik. Polimer-polimer

tersebut telah digunakan sejak berabad-abad sebagai bahan makanan, pakaian dan

peralatan sederhana.5 Namun sekarang polimer sintetis telah banyak digunakan

sehari-hari tidak hanya sebagai makanan, pakaian, dan peralatan sederhana, tetapi

juga sebagai peralatan elektronik, peralatan masak juga bahan untuk keperluan

peralatan dengan teknologi tinggi.6

2.1.2 Penggolongan Polimer

Secara umum polimer dikelompokkan menjadi : pertama elastromer yaitu polimer

yang mempunyai sifat elastis seperti karet, kedua serat polimer yang mirip benang

seperti kapas, sutra atau nilon dan ketiga plastik yang dapat berupa lapisan tipis

untuk pembungkus makanan, zat padat yang keras dan dapat dicetak seperti pipa,

peralatan rumah tangga atau berupa pelapis seperti cat mobil dan pernis.3

Penggolongan polimer ada juga yang berdasarkan bahannya yaitu polimer

5

anorganik seperti pasir (alamiah), serat, elastromer (sintetik) dan polimer organik

seperti kanji (alamiah), elastromer, plastik (sintetik).5

Lebih lanjut polimer dapat digolongkan berdasarkan beberapa tinjauan sebagai

berikut :

1. Berdasarkan sumber polimer.

Polimer alam : polimer yang terbentuk secara alamiah seperti sellulosa,

karbohidrat, protein dan lain- lain.

Polimer sintetis : Polimer yang dibuat manusia melalui reaksi-reaksi

polimerisasi dari monomernya seperti polistirena, polietilen, poliuretan

dan lain-lain.

2. Berdasarkan reaksi polimerisasinya

Polimer adisi : polimer yang terbentuk dari reaksi polimerisasi adisi

Polimer kondensasi : polimer yang terbentuk dari reaksi polimerisasi

kondensasi.

Kedua jenis polimer tersebut dapat dilihat secara lebih rinci pada subbab

berikutnya.

3. Berdasarkan bentuk susunan rantainya

Polimer linier : polimer yang monomernya tersusun secara linier dalam

suatu rantai.

Polimer bercabang : polimer terbentuk apabila beberapa unit ulang

membentuk cabang pada rantai utama.

Polimer berikatan silang : polimer yang terbentuk karena beberapa rantai

polimer saling terikat satu sama lain membentuk jaringan seperti dilihat

Gambar 2.1 berikut :

(a) polimer linier (b) polimer bercabang

6

Gambar 2.1 Penggambaran susunan polimer5

4. Berdasarkan sifat termalnya

Polimer termoplastis : polimer yang dapat melunak dan mencair atau

meleleh apabila dipanaskan. Sebaliknya akan mengeras kembali apabila

didinginkan seperti polistirena.

Polimer termoset : polimer yang tidak melunak dan tidak dapat meleleh

pada pemanasan seperti bakelit.

5. Berdasarkan jenis monomernya

Homopolimer : polimer yang terbentuk dari satu jenis monomer seperti

polistirena.

Kopolimer : polimer yang terbentuk dari dua atau lebih jenis monomernya

seperti poliamida, poliester, SBR dan sebagainya

6. Berdasarkan taktisitasnya

Polimer isotaktik : polimer yang konfigurasi gugus sampingnya terletak

pada bidang sama.

Polimer sindiotaktik : polimer yang letak konfigurasi gugus sampingnya

berselang seling

Polimer ataktik : polimer yang letak konfigurasi gugus sampingnya acak.

(c) polimer berikatan silang

7

Gambar 2.2 Penggambaran taktisitas polimer5

7. Berdasarkan kristalinitas

Polimer kristalin : polimer yang susunan rantainya teratur satu terhadap

lainnya, yang disebabkan oleh adanya ikatan antar rantai yang kuat

(misalnya karena adanya ikatan hidrogen).

Polimer amorf : polimer yang susunan rantainya acak atau tidak teratur,

sehingga tidak ada interaksi antara rantai yang cukup kuat.

Namun pada umumnya polimer bersifat semikristalin, artinya sebagian rantai

bersifat kristalin dan sebagian bersifat amorf yang perbandingannya secara

kuantitatif dapat dinyatakan sebagai derajat kristalinilitas. Untuk lebih jelasnya

polimer kristalin dan amorf dapat dilihat pada Gambar 2.3 dibawah ini.

Gambar 2.3 Polimer kristalin dan amorf5

polimer sindiotaktik

polimer ataktik

polimer isotaktik

8

2.1.3 Polistirena

Polistirena adalah salah satu contoh polimer adisi yang disintesis dari monomer

stirena. Pada suhu ruangan, polistirena biasanya bersifat termoplastik padat dan

dapat mencair pada suhu yang lebih tinggi sehingga dapat dimolding atau

'extrusion', kemudian kembali menjadi padat8. Polistirena merupakan polimer

sintetik yang transparan dengan sifat fisik dan sifat termal yang baik, dan relatif

tahan terhadap degradasi baik oleh mikroorganisme di dalam tanah maupun oleh

sinar matahari.

Polistirena pertama kali dibuat pada tahun 1839 oleh Eduard Simon, seorang

apoteker Jerman, melalui isolasi dari resin alami. Seorang kimiawan organik

Jerman lainnya, Hermann Staudinger, menemukan bahwa polistirena tersebut

terdiri dari rantai panjang molekul stirena. Polistirena mula-mula berkembang

pada tahun 1930-an,6 dan dikenal dalam dunia perdagangan sebagai bahan isolator

listrik yang sangat baik, kemudian dalam perkembangannya polistirena

merupakan bahan plastik yang komersial dan dapat digunakan dalam berbagai

aplikasi misalnya tempat penyimpanan makanan, pengepakan (packing) dan lain-

lain.

2.1.3.1 Struktur dan Sifat -sifat Polistirena

Polistirena merupakan polimer yang mempunyai sifat transparan, kaku dan getas

dan memiliki kestabilan dimensional yang baik sehingga polistirena sangat sulit

mengalami perubahan bentuk. Disamping itu juga polistirena memiliki absorpsi

yang sangat rendah terhadap uap air, asam, basa, alkohol dan detergen. Polistirena

yang bebas dari aditif bersifat non-toksis serta tidak menunjang terjadinya

pertumbuhan jamur dan bakteri. 7

Keunggulan lain dari polistirena adalah polistirena mempunyai ketahanan yang

baik terhadap panas, memiliki temperatur transisi gelas berkisar 100 oC dan titik

lelehnya 230 – 240 oC.7 Polistirena tahan terhadap cahaya, akan tetapi bersifat

9

rapuh bila diradiasi dengan sinar UV setelah 350 jam. Walaupun terjadi

pemutusan rantai makromolekul akibat radiasi sinar UV, akan tetapi distribusi

berat molekulnya tidak berubah.9

Sifat dari suatu polimer ditentukan oleh struktur polimer dan susunan rantainya.5

Jika struktur rantai polimer tersusun secara acak, maka polimer tersebut

digolongkan sebagai polimer ataktik, dan polimer ataktik biasanya dibuat dengan

metode polimerisasi radikal bebas. Jika polistirena disintesis menggunakan katalis

Ziegler-Natta maka dihasilkan polistirena yang bersifat isotaktik. Pada umumnya

polistirena yang dihasilkan bersifat amorf dan semikristalin.4 Struktur polistirena

dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Struktur polistirena

Namun kekurangan dari sifat polistirena adalah umumnya larut dalam pelarut

hidrokarbon baik alifatik maupun aromatik, sehingga polistirena harus

dihindarkan dari beberapa bahan makanan seperti mentega dan minyak kelapa

yang berperan sebagai pelarut organik karena polistirena merupakan polimer yang

bersifat non polar, dan pelarut yang terklorinasi juga akan dapat merusak

permukaan polistirena.9

2.1.3.2 Kegunaan dan Dampak Negatif dari Polistirena

Kegunaan polistirena banyak sekali, diantaranya digunakan sebagai bahan optik,

pembungkus alat-alat elektronik, dan obat-obatan, dan juga dalam otomotif.

CHH2C ]n[

10

Untuk lebih jelasnya penggunaan polistirena dapat dilihat pada Gambar 2.5. Data

pada tahun 2005 menunjukkan bahwa penggunaan polistirena untuk pengemas

bahan makanan mencapai 23,0 %, untuk botol atau tempat minuman 18,2 %,

untuk packing mencapai 14,6 % dan lain-lain 0,5 %.

Perkembangan ilmu pengetahuan yang begitu pesat telah berhasil

mengembangkan campuran antara polistirena dengan polimer lain sehingga

menghasilkan sifat polimer yang berbeda, sehingga pemanfaatannya lebih banyak.

Namun dampak pemakaian polistirena yang terlalu banyak dapat menyebabkan

pencemaran lingkungan karena polistirena sulit untuk didegradasi di alam.

Gambar 2.5 Penggunaan polistirena3

2.2. Polimerisasi

Polimer terbentuk dari unit-unit monomer melalui beberapa tahap reaksi, dan

reaksi pembentukan polimer disebut dengan polimerisasi. Polimerisasi dapat

dikelompokkan menjadi dua golongan besar yaitu polimerisasi kondensasi dan

polimerisasi adisi.

Tempat makanan dan minuman 18,2 %

Tempat makanan siap saji 23,0 %

Lain-lain 0,5 %

Bahan kemasan 14,6 %

Potongan PS 43,7 %

11

2.2.1 Polimerisasi Kondensasi

Polimerisasi kondensasi ini didasarkan pada reaksi antara dua molekul atau lebih

yang memiliki gugus fungsi berbeda sehingga terbentuk polimer yang

mengandung gugus fungsi baru, dan menghasilkan produk samping berupa

molekul sederhana, seperti H2O, NH3, dan HCl. Poliamida adalah salah satu

contoh polimer yang terbentuk dari polimerisasi kondensasi seperti pada Gambar

2.5 berikut :

NH2 – (CH2)x – NH2 + nHO2C – (CH2)y’ – CO2H →

H – [ - NH – (CH2)x – NHCO – (CH2)y’ – CO]n + (2n – 1) H2O Poliamida

Gambar 2.6 Contoh polimerisasi kondensasi9

2.2.2 Polimerisasi Adisi

Polimerisasi adisi melibatkan reaksi rantai, dan pembawa rantai pada polimerisasi

adisi dapat berupa spesi reaktif yang berupa kation atau anion atau mengandung

satu elektron yang tidak berpasangan yang disebut radikal bebas. Ciri khas dari

polimerisasi adisi adalah monomernya merupakan senyawa tak jenuh yang

berikatan rangkap dua atau tiga, contohnya polistirena8. Polimerisasi adisi dapat

dibedakan menjadi : (a) polimerisasi adisi radikal bebas yaitu polimerisasi yang

diawali melalui penguraian suatu inisiator membentuk radikal bebas yang

biasanya dipicu oleh adanya cahaya atau panas, kemudian dilanjutkan dengan

adisi molekul monomer pada salah satu radikal bebas yang terbentuk. (b)

Polimerisasi adisi secara kationik, umumnya terjadi pada monomer yang

mengandung gugus pelepas elektron sehingga sebagai pembawa rantainya adalah

ion karbonium, dan katalis yang digunakan adalah katalis asam lewis (penerima

pasangan elektron) dan katalis Friedel Crafts misalnya AlCl3, biasanya

berlangsung pada suhu rendah. (c) Polimerisasi adisi secara anionik, terjadi pada

12

monomer yang mengandung substituen yang bersifat elektronegatif seperti stirena.

Seperti halnya polimerisasi kation, reaksi polimerisasi anion juga berlangsung

pada suhu rendah dengan katalis logam alkali, alkil, aril dan amida logam alkali.5

2.2.3 Polimerisasi stirena

2.2.3.1 Stirena

Stirena tergolong senyawa aromatik. Stirena merupakan hidrokarbon aromatis

yang berwujud cair tak berwarna sampai kekuningan, mengkilap, berbau tajam,

larut dalam alkohol, eter, metanol, aseton, karbon disulfida dan dalam air. Stirena

biasanya diproduksi secara komersil dari minyak bumi. Proses sintesis stirena

terjadi melalui alkilasi benzen dengan etilen menggunakan katalis AlCl3, dan

kemudian dihidrogenasi. Monomer stirena mudah terpolimerisasi walaupun pada

suhu kamar. Stirena mudah rusak karena pengaruh suhu, sinar matahari, dan O2

sehingga stirena murni yang diperdagangkan perlu ditambahkan dengan 0,5 %

inhibitor yaitu 4-tersier butil katekol.11 Pada Gambar 2.7 berikut ini dapat dilihat

struktur dari stirena.

Gambar 2.7 Struktur stirena

2.2.3.2 Benzoil peroksida (BPO)

Di antara tipe inisiator yang digunakan untuk reaksi polimerisasi radikal bebas,

peroksida (ROOR) merupakan jenis yang paling banyak digunakan. Jenis

peroksida yang paling sering digunakan adalah benzoil peroksida.

CH CH2

13

Gambar 2.8 Struktur benzoil peroksida

Benzoil peroksida memiliki 2 gugus benzoil yang dapat mengalami homolisis

secara termal membentuk radikal-radikal benzoiloksi.11 Benzoil peroksida

mempunyai sifat yang tidak stabil terhadap panas dan cepat terurai menjadi

radikal-radikal. Benzoil peroksida merupakan sumber radikal yang kuat,

mengandung lebih dari 4,9 % oksigen aktif. Waktu paruhnya bermacam-macam

tergantung pada suhu, misalkan 10 jam pada suhu 73oC, 1 jam pada 92oC, dan 1

menit pada 131oC. Jika dipanaskan melebihi suhu lelehnya benzoil peroksida

akan terdekomposisi dengan cepat sehingga terjadi pembakaran dan ledakan.

Senyawa ini bereaksi kuat dengan asam, basa, reduktor, dan logam berat.12

2.2.3.3 Sintesis polistirena

Polistirena dapat dibuat dengan cara polimerisasi larutan, emulsi, suspensi dan

polimerisasi ruah.5 Reaksi pembentukan polistirena dapat dilihat pada Gambar

2.914 Polistirena dengan sturktur ataktik dapat dibuat dengan polimerisasi radikal

bebas menggunakan inisiator senyawa peroksida seperti benzoil peroksida (BPO).

Polimerisasi dengan menggunakan katalis Ziegler-Natta akan menghasilkan

polistirena dengan struktur isotaktik. Mekanisme reaksi pembentukan polistirena

dengan inisiator BPO adalah sebagai berikut :13

O

O

O

O

14

a. Tahap inisiasi

Tahap ini melibatkan adanya pembentukan radikal bebas. Dekomposisi

secara termal senyawa peroksida dapat menghasilkan radikal bebas, yakni

radikal benzoiloksi seperti reaksi berikut :

b. Tahap propagasi

Setelah radikal bebas terbentuk (R*) maka akan bereaksi dengan monomer

menghasilkan spesi pusat aktif. Selanjutnya penambahan monomer (M)

akan terjadi pada spesi pusat aktif secara bertahap. Reaksi sederhana dapat

dituliskan sebagai berikut RMi* + M → RMi + 1* atau,

c. Tahap terminasi

Pada tahap terminasi ini spesi pusat aktif akan habis bereaksi sehingga

perpanjangan rantai akan terhenti.

CH CH2 CH CH2CH2 CH*Rdst

*CH CH2 R

CH CH2 *CH CH2 R

Atau R*

R*

O

O*2O

O

O

O

15

atau

atau

Gambar 2.9 Polimerisasi polistirena

2.2.4 Karakterisasi polistirena

2.2.4.1 Massa molekul relatif dengan viskosmeter Ostwald

Untuk menentukan massa molekul relatif polimer dapat ditentukan dengan

perbandingan antara viskositas larutan polimer terhadap viskositas pelarut murni.

Metode viskositas mempunyai kelebihan daripada metode lainnya yakni lebih

cepat dan lebih mudah, alatnya murah serta perhitungannya lebih sederhana.6

O

O*

O

O* O

O

O

O

O

O*

*CH CH2 RCH CH2 O

O

R

*CH CH2 R *CH CH2 R CH CH2R CH CH3

16

Gambar 2.10 Viskometer ostwald6

Metode yang biasa dipakai untuk mengukur viskositas pelarut dan larutan polimer

ialah dengan menggunakan viskometer Ostwald. Metode tersebut pada dasarnya

mengukur waktu yang diperlukan pelarut atau larutan polimer untuk mengalir di

antara dua tanda x dan y. Waktu alir untuk pelarut dan larutan polimer diukur

pada berbagai konsentrasi. Gambar viskometer Ostwald dapat dilihat pada

Gambar 2.10.6

Untuk perhitungan, jika viskositas larutan polimer adalah η dan viskositas pelarut

murni adalah ηo, maka viskositas ηsp (viskositas spesifik) dapat dinyatakan

sebagai berikut :

Karena massa jenis berbagai larutan yang dipakai umumnya hampir sama dengan

massa jenis pelarut, maka sebagai pendekatan dapat diandaikan viskositas tiap

larutan hasil pengenceran berbanding lurus dengan waktu alirnya, sehingga

persamaan di atas dapat ditulis sebagai:

t1 adalah waktu alir untuk larutan, sedangkan to adalah waktu alir untuk pelarut.4

osp

o

η ηηη−

=

osp

o

t tt

η −=

17

Persamaan ini menggambarkan peningkatan viskositas yang disebabkan oleh

polimer. Jika konsentarasi larutan polimer adalah c maka harga ηsp/c disebut

viskositas tereduksi atau angka viskositas. Untuk harga ηsp/c pada pelarutan

dengan konsentrasi yang sangat kecil disebut viskositas intrinsik yang diberi

lambang (η), yang secara matematis diungkapkan sebagai:

Viskositas intrinsik dapat dikaitkan dengan massa molekul relatif melalui

ungkapan yang ditemukan oleh Mark & Howink:

[η] = KMa

Dimana M adalah massa molekul relatif polimer berdasarkan viskositas,

sedangkan K dan a adalah tetapan yang khas untuk tiap polimer pada pelarut

tertentu.13

2.2.4.2 Spektrometri IR /FTIR (Fourier transform Infra Red)

Spektrofotometri IR adalah metode analisis untuk mengidentifikasi gugus fungsi

yang ada dalam suatu senyawa. Daerah IR pada spektrum elektromagnetik berada

pada daerah bilangan gelombang 12800 cm-1 - 10 cm-1. Absorbsi radiasi IR sangat

berhubungan dengan spesi molekul yang memiliki perbedaan energi antara

keadaan vibrasi & rotasi. Agar dapat menyerap radiasi IR suatu molekul harus

mengalami perubahan momen dipol sebagai konsekuensi dari gerakan vibrasi dan

rotasinya, hanya pada keadaan inilah medan listrik dari radiasi tersebut dapat

berinteraksi dengan molekul dan menyebabkan perubahan amplitudo salah satu

gerakannya. Lebih lanjut prinsip pengukuran FTIR ini adalah adanya perbedaan

energi transisi vibrasi dari setiap gugus fungsi atau ikatan kimia. Gugus fungsi ini

dapat terukur bila gugus tersebut memiliki perbedaan momen dipol. Perbedaan

[ ]0

lim sp

c cη

η→

=

18

momen dipol menyebabkan atom-atom selalu bergerak rotasi dan vibrasi.

Penyinaran pada panjang gelombang tertentu dapat diserap oleh molekul sehingga

ada penurunan intensitas sinar yang terukur.

Pada FTIR digunakan interferometer Michaelson yang diletakkan di depan

monokromator. Interferometer akan memberikan sinyal ke detektor sesuai dengan

sinyal yang diberikan sampel setelah disinari oleh radiasi IR. Sampel akan

memberikan sinyal apabila terjadi perubahan total momen magnetik pada sampel.

Keunggulan yang dimiliki spektrofotometer FTIR antara lain :15

a) Memiliki rasio sinyal terhadap noise yang lebih rendah.

b) Dapat mendeteksi vibrasi molekul dengan sinyal-sinyal lemah.

c) Sampel yang diperlukan amat sedikit.

d) Dapat mendeteksi sampel yang memiliki absorbansi tinggi.

2.2.4.3 Analisis termal

Tujuan analisis termal adalah untuk mengetahui temperatur leleh, temperatur

transisi gelas, dan temperatur dekomposisi,. Analisis termal tersebut dapat

digunakan untuk mengetahui daya tahan polimer terhadap pengaruh termal.16

TGA (Thermogravimetri analysis) adalah teknik analisis termal yang didasarkan

pada perekaman perubahan massa sebagai fungsi temperatur. Sampel dipanaskan

pada lingkungan yang temperaturnya berubah secara linier sehingga massa sampel

berkurang. (Ti = temperatur awal terjadinya dekomposisi, Tf = temperatur akhir

dekomposisi), pada Gambar 2.11 memperlihatkan kurva TGA 1 fase. Kurva TGA

dipengaruhi oleh laju pemanasan, bentuk sampel, berat sampel. Pada saat

tempertur Ti, kurva mengalami penurunan akibat dekomposisi pertama sampai

akhirnya seluruh massa zat berubah menjadi senyawa yang volatil dalam bentuk

CO2 dan oligomernya.

19

Gambar 2.11 Kurva TGA 16

DTA (Differential Thermal Analysis) adalah teknik analisis termal yang

didasarkan pada perekaman perbedaan temperatur antara sampel dan standar

terhadap waktu. Data yang diperoleh dari DTA adalah transisi glas dan temperatur

dekomposisi. Teknik ini didasarkan pada perbandingan suhu sampel dengan

standar yang inert dalam suatu sistem perubahan temperatur (ΔT) yang

terkontrol. Prinsip dari analisis DTA adalah panas yang diserap atau dibebaskan

dari suatu sistem atau sampel diamati dengan cara mengukur perbedaan

temperatur antara sampel dengan standar sebagai fungsi temperatur. Perubahan

panas diakibatkan oleh terjadinya kehilangan atau penyerapan panas karena

adanya reaksi atau perubahan dalam sampel baik eksotermis maupun endotermis.

Jika ΔH positif (reaksi endotermis) maka temperatur sampel akan lebih rendah

dari pada temperatur standar, sedangkan jika ΔH negatif (reaksi eksotermis) maka

temperatur sampel akan lebih besar dari pada temperatur senyawa pembanding.

Jadi data yang diperoleh dari hasil analisis DTA yaitu kurva ΔT terhadap T, dan

dari hasil kurva tersebut maka dapat diketahui sifat endo atau ekso dari suatu

sampel setelah diberikan pemanasan, dan juga dapat dilihat perubahan struktur

material akibat perubahan suhu. Karakterisasi ini dilakukan untuk dapat

mengetahui degradasi termal dari polimer, sehingga dapat mengetahui suhu yang

relatif aman dalam melakukan pemrosesan dari polimer. Adapun kaidah umum

dalam kurva DTA,

TEMPERATUR

BERAT

20

a. Transisi orde pertama memberikan puncak yang sempit. Transisi ini

diakibatkan oleh perubahan konfigurasi struktur yang disertai dengan

pemutusan ikatan, misalnya perubahan fasa pada proses pelelehan dari

fasa padat menjadi fasa cair atau perubahan struktur dari kubus

menjadi heksagonal.

b. Transisi orde kedua atau temperatur transisi gelas Tg yaitu transisi

dimana terjadinya perubahan fisik polimer dari bentuk kaku seperti

gelas (glassy) menjadi bersifat elastik. Perubahan zat ini tidak disertai

dengan pemutusan ikatan, hanya terjadi rotasi ikatan saja, misalnya

perubahan fisik polistirena dari glassy (amorf dan kaku) menjadi

elastis (amorf kenyal).

c. Reaksi eksoterm meliputi reaksi kimia, oksidasi atau ikatan silang

yang memberikan puncak yang lebar.

d. Titik degradasi yaitu temperatur dimana suatu polimer akan mulai

terdegradasi.

Gambar 2.12 Kurva DTA16

Transisi gelas

TEMPERATUR

Meleleh

devitrifikasi

21

2.2.4.4 Difraksi sinar X

Metode difraksi sinar X merupakan alat yang digunakan untuk memeriksa

keteraturan atom atau molekul melalui interaksi radiasi elektromagnetik yang

menghasilkan efek interferensi. Interferensi konstruktif akan terjadi bila sudut dari

sinar x yang datang dengan permukaan bidang kristal (θ) memenuhi hukum Bragg

berikut :

nλ = 2d sin θ

dimana d merupakan jarak antara bidang kisi kristal dan λ adalah panjang

gelombang sinar x yang digunakan. Jika strukturnya teratur maka interferensinya

akan tajam sehingga radiasi akan terhambur atau terdifraksi. Umumnya polimer

mempunyai fasa kristalin dan amorf (semikristalin). Karakteristik utama yang

membedakan antara polimer kristalin dengan padatan kristalin lainnya adalah

struktur polimer cendrung bersifat semikristalin yaitu mengandung sebagian fasa

kristalin dan sebagian lagi fasa amorf, akibatnya pola difraksi polimer kristalin

memiliki intensitas sinar yang membaur.17

Derajat kristalinitas dari polimer dapat ditentukan dari kurva difraksi sinar x

dengan membandingkan luas kurva fasa kristalin terhadap luas kurva keseluruhan.

Rumus yang digunakan untuk menentukan derajat kristalinitas adalah :

% X adalah derajat kristalinitas

Ikristalin adalah intensitas fasa kristalin

Iamorf adalah intensitas fasa amorf

% 100%kristalin

kristalin amorf

WX xW W

=+

22

Fasa kristalin pada difraktogram dinyatakan sebagai puncak yang relatif tajam

dengan intensitas yang kuat, sedangkan fasa amorf dinyatakan dengan daerah di

bawah puncak yang landai dan memiliki intensitas puncak yang kecil.

2.2.4.5 Analisis mekanik (Uji tarik)

Alat yang digunakan untuk mengukur kekuatan mekanik polimer adalah alat uji

tarik Autograph. Uji kekuatan tarik yang dapat dilakukan dengan alat ini adalah

uji tarik, uji tekuk, uji tekan dan uji geser. Prinsip kerjanya sangat sederhana yaitu

merubah besaran energi mekanik yang diberikan pada polimer dalam pengujian

menjadi arus listrik kemudian arus tersebut dikonversi menjadi besaran tertentu

sesuai dengan beban yang diterima oleh polimer. Transduser merupakan sel yang

mampu dikonversi menjadi besaran tertentu yang dapat dibaca dalam piranti baca

(monitor). Beberapa jenis sifat mekanik suatu polimer adalah perpanjangan

(elongation), tegangan tarik (Stress) dan Modulus elastisitas (modulus Young).17

Perpanjangan tarik (ε) adalah pertambahan panjang yang dihasilkan oleh ukuran

tertentu panjang spesimen akibat gaya yang diberikan. Besarnya perpanjangan

bahan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :

∆l adalah perpanjangan polimer sampai tepat putus (mm) lo adalah panjang polimer mula-mula (mm) Tegangan tarik (σ) atau kekuatan tarik merupakan gaya maksimum yang

diperlukan oleh polimer sampai batas elastisnya persatuan luas.

= {Kgf x grafitasi}/ m2 = N/m2 = Pa

o

ll

ε Δ=

FA

τ =

23

F adalah gaya maksimum (Newton) A adalah luas penampang (m2) Dimana : ` F = massa x percepatan grafitasi

A = lebar (m) x tebal (m)

Modulus Young (E) adalah perbandingan tegangan tarik terhadap perpanjangan

tarik pada polimer sampai batas elastisnya.

= (N/m2) Istilah lain dalam sifat mekanik polimer seperti elastisitas adalah kemampuan

suatu polimer untuk kembali ke bentuk semula setelah gaya luarnya dihilangkan.

Tegangan normal τn adalah gaya tegak lurus permukaan yang dapat menyebabkan

perubahan volum objek. Tegangan tangensial adalah gaya yang diberikan sejajar

permukaan yang dapat menyebabkan perubahan bentuk.

E τε

=