TUGAS MATERIAL

PROSES PEMUTUSAN RANTAI POLIMER

Oleh

KELOMPOK 8

1. PUTRI AMANDA ( 1010412041)2. INTAN SURYANI ( 1010413003)3. IRMA SURYANI ( 1010413021)

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2013

PROSES PEMUTUSAN RANTAI POLIMER

Berbagai reaksi polimer dapat terjadi,dalam hal ini merupakan transformasi kimia

dari polimer itu sendiri,beberapa jenis reaksi yang terjadi pada polimer yang

terbentuk pada proses polimerisasi antara lain degradasi, pembentukan ikatan

silang, reaksi antara gugus fungsi dan susunan ulang intramolekul.

Mekanisme yang mungkin terjadi yaitu pembentukan radikal, ionik dan

radikal ionorganik. Sebagai contoh yaitu pembentukan radikal pada pemutusan

ikatan rantai utama polietilen.

.... CH2- CH2------CH2- CH2- CH2- CH2--......

..... CH2- CH2-. + . CH2- CH2- CH2--......

Pemutusan rantai utama akan menyebabkan polimer terbagi dua dan masing

masing ujung mengandung radikal.

Degradasi adalah suatu reaksi perubahan kimia atau penguraian suatu

senyawa atau molekul menjadi senyawa atau molekul yang lebih sederhana secara

bertahap. Misalnya, pengurangan panjang polimer makromolekul atau perubahan

gula menjadi glukosa dan akhirnya membentuk alcohol. Degradasi polimer

dasarnya berkaitan dengan terjadinya perubahan sifat karena ikatan rantai utama

makromolekul. Pada polimer linear, reaksi tersebut mengurangi massa molekul

atau panjang rantainya. Degradasi ini menyebabkan terjadinya perubahan dalam

sifat - kekuatan tarik, warna, bentuk, dll - dari suatu polimer atau produk berbasis

polimer di bawah pengaruh dari satu atau lebih faktor-faktor lingkungan seperti

panas, cahaya atau bahan kimia.

Perubahan-perubahan ini biasanya tidak diinginkan, seperti perubahan selama

penggunaan, cracking dan depolymerisation produk,Namun kadang kadang proses

diinginkan, seperti dalam biodegradasi atau sengaja menurunkan berat molekul

suatu polimer untuk daur ulang.

Dasar reaksi degradasi polimer mencakup pemutusan ikatan kimia rantai

utama makromolekul tersebut. Jika pemutusan ikatan kimia dalam rantai utama

polimer itu tidak terjadi, maka polimer tersebut belum dapat dikatakan mengalami

degradasi. Pada reaksi degradasi pemutusan ikatan, pemutusan ikatan terjadi pada

ikatan kovalen dan ion.

Degradasi berdasarkan penyebab terjadinya pemutusan ikatan dikenal menjadi :

1. degradasi kimia

yaitu degradasi yang disebabkan oleh pengaruh zat kimia terhadap

polimer,contoh degraasi kimia ini yaitu degradasi akibat oksidasi, reduksi,

hidrolisis, alkoholis,asidolisis dan aminolisis

2. degradasi fisika

yaitu degradasi yang disebabkan oleh pengaru panas,mekanik, fotokimia

dan radiasi

3. gabungan degradi kimia dan fisika

contoh ya yaitu degradasi karena pengaruh oksidasi dan panas atau yang lebih dikenal dengan termo oksidasi, sedangkan pengaruh cahaya dan reaksi oksidasi dikenal dengan foto-oksidasi

Dasar terjadinya degradasi adalah dihasilkannya polimer dengan massa

molekul relatif ( Mr ) yang lebih kecil. Jika (Mr) turun dari 600000 menjadi

30000 belum tentu terjadi perubahan fisika, namun jika Mr turun menjadi 10x

lipat dibawahnya (60000), maka polimer hasil degradasi tersebut telah berbeda

sifat dibandingkan dengan polimer awal.

JENIS-JENIS PROSES PEMOTONGAN RANTAI POLIMER

a. Secara termal

Polimer yang dipanaskan pada suhu tinggi dapat mnegalami perubahan

fisika dan kimia. Perubahan fisika meliputi perubahan Fasa menjadi cair atau

gas.perubahan fisika berupa perubahan warna juga mungkin terjadi. Contoh

nya yaitu pada pilivinil kloroda yang jika dipanaskan akan menghasilkan gas

klor.

PVC Cl2

Mekanisme degradasi akibat pemanasan, juga dapat dilihat pada degradasi

polietilen beriktu, dimana pada degradasi ini disertai dengan migrasi atom H.

.... CH2- CH2- CH2- CH2- CH2--...... CH2- CH3 + CH2=CH2- CH3

Dari contoh diatas dapat terlihat bahwa kestabilan termal rantai karbon

dipengaruhi oleh derajat percabangan dan adanya subtituen. Derajat

percabangan dan subtituen akan meyebabkan rantai carbon menjadi tidak

stabil. Contoh lain dapat dilihat paa pemanasan polipropilen dan

poliisobutilen,dimana porlipropilen akan menunjukan perubahan jika

dipanankan pada suhu 3870C.

Dalam perubahan kimia dengan pemutusan rantai ada dua jenis

mekanisme degradasinya, ikatan C-C sangat kuat terhadap pengaruh termal,

tetapi adanya atom H akan menurunkan kekuatan ikatannya sehingga

hidrokarbon kurang stabil terhadap pemanasan.

Mekanisme lain adalah tanpa adanya pemutusan rantai utama , polimer

akan mengalami perubahan fisika dan kimia tapi tanpa adanya pemutusan

ikatan kimia.

Polimer dipanaskan pada temperatur yang sangat tinggi akan menyebabkan

kelarutan semakin kecil dan terbentuk jaringan 3 dimensi.

Contohnya pada dekomposisi polivinilasetat dengan mekanisme

perubahan intramolekul dan eliminasi etil asetat.

.... CH2- CH2- CH2- CH2--...... ....-CH3=CH- CH=CH-.... +

CH3-C=O CH3-C=O

CH3-C=O

OH

b. Hidrolisis

Pemutusan ikatan akibat hidrolisis ini disebabkan oleh adanya air atau

larutan berair.Polimer yang memilki rabtai hetero akan peka terhadap

hidrolisis.

Urutan kepekaan dari gugus hetero yaitu:

Asetal >amida >ester>eter

contoh reaksi hidrolisis polimer :

hidrolisis propilen oksida yang dikatalis dengan senyawa asam atau basa untuk

menghasilkan propilen glikol.

c. Penguraian polimer karena pengaruh cahaya dan radiasi ionik

Perubahan kimia juga dapat terjadi akibat pengaruh cahaya dn radiasi

ionik, derajat degradasi fotokimia tergantung pada panjang gelombang sinar

UV, intensitas radiasi, kondisi dan struktur polimer.

Sinar γ dan sinar-X serta radiasi ionik dapat menyebabkan terbentuknya

ikatan silang dalam polimer. Pengaruh sinar γ dan sinar-X biasanya terjadi

pada polimer padat atau dalam larutan padat. Sedangkan pengaruh radiasi

ionik terjadi jika polimer dalam keadaan encer.

d. Solvolisis

Kerusakan ikatan-X ( X = halogen ) oleh asam, dimana atom hidrogen

akan mengikat atom halogen dari polimer molekul, ( misal contoh halogen :

Klor ), membentuk asam klorida (HCl). HCl dihasilkan dapat mengakibatkan

dechlorination atom Karbon yang berdekatan. The dechlorinated Karbon

atom kemudian cenderung untuk membentuk ikatan ganda, yang dapat

diserang dan dirusak oleh ozon,ikatan yang dirusak oleh ozon ini akan

meyebabkan ikatan polimer putus dan meyebabkan perubahan bentuk

polimer.

e. Asidolisis dan aminolisis

Proses asidolisis dan aminolisis juga dapat menyebabkan terjadinya

perubahan kimia pada polimer.Reaksi pembentukan silang sering terjadi antar

makromolekul dan menghasilkan struktur tiga dimensi. Ikatan silang

terbentuk pada saat sintesisi polimer ataupun selama pemprosesan polimer

linear.

Produk pembentukan ikatan silang akan memilki sifat yang sukar larut dan

meleleh, sehingga tergolong polimer termoset. Sebagai contoh yaitu

vulkanisasi karet alam.

Karet alam bereaksi dengan bahan vulkanisasi sulfur dan terbentuk

jaringan tiga dimensi, dan sulfur berperan sebagai pengikat silang.

CH3

....CH2-C=CH-CH2.....

+ 2S ------------> CH3

CH3 ....CH2-C - CH-CH2.....

....CH2-C=CH-CH2..... S S

....CH2-C - CH-CH2.....

CH3

Bahan vulkanisasi lain yang dapat digunakan antara lain, selenium,

telerium dan oksigen.Karet alam jika di vulkanisasi dengan sulfur pada

konsentrasi anra 2-3% akan menghasilakan karet yang lunak atau fleksibel.

Sedangkan jika divulkanisasi dengan sulfur dengan konsenyrasi 32% akan

dihasilkan karet yang kakau atau ebonit.contoh vulkanisasi yang lain yaitu

vukanisasi karet sintetik dan karet silikon.

f. Biodegradasi

Organisme hidup tak hanya sanggup membuat biopolimer seperti protein,

asam nukleat, polisakarida termasuk selulosa, tetapi juga mampu

menghancurkannya. Mereka menghasilkan enzima khas yang dapat

menyerang polimer alamiah. Hal tersebut berbeda dengan polimer sintetik.

Polimer sintetik yang lama, memang nyaris tidak termakan mikroba. Sampah

plastik produk yang lama akan tetap terus tertanam di tanah dalam jangka

waktu sangat lama. Namun saat ini polimer-polimer biodegradabel telah

dapat dibuat, sehingga tidak merusak lingkungan.

Berbagai mikroorganisme di bumi, juga di dalam tanah mampu

menguraikan zat-zat mati demi perlu pertumbuhannya. pertumbuhan itu

berfaktor pH (keasaman), suhu, zat hara mineral, kadar oksigen, dan

kelembaban. Banyak diantara mikroorganisme itu menghasilkan enzima

pengkatalisis reaksi hidrolisis misalnya polyester alifalik, polieter, polimetana

dan poliamida yang dapat diserang oleh mikroba.

CONTOH CONTOH DEGRADASI POLIMER

a. Hidrolisis nilon

Nilon peka terhadap degradasi oleh asam, nilon cetakan akan retak ketika

diserang oleh asam kuat. Sebagai contoh, permukaan fraktur konektor bahan

bakar menunjukkan pertumbuhan progresif retak dari serangan asam (Ch) ke

titik puncak terakhir (C) dari polimer. Masalah ini dikenal sebagai stres korosi

retak, dan dalam hal ini disebabkan oleh hidrolisis dari polimer. Itu adalah

reaksi sebaliknya sintesis polimer.

b. Degradasi Polipropilena Tsucia dan Summil telah meneliti hasil dari dekomposisi termal polipropilena

isotaktil pada suhu 360°C, 380°C dan 400oc dalam ruang hampa. Kiran dan

Gillham juga telah mempelajari degradasi termal polipropilena isotaktik. Hasil

yang diperoleh oleh Kiran clan Gillhan1 ternyata~ sanla seperti yang

cliperoleh Tsucia clan Summi.

Kiran dan Gillham menyarankan mekanisme degradasi termal Polipropilena

sebagai berikut :

Radikal primer dan sekunder selanjutnya akan terpolimerisasi sehingga akan

menjadi monomer-monomer.

Reaksi perpindahan radikal intra molekular akan menghasilkan radikal tersier.

lersier (III).

Radikal tersier dapat dihasilkan dari perpindahan intra molekular dari, radikal

primer dan sekunder yang selanjutnya akan mengalami pemecahan- B untuk

menghasilkan alkena dan alkana.

Bila terdapat oksigen, degradasi polipropilena pada suhu tinggi akan

menghasilkan polipropilena hidroparoksida, yang selanjutnya akan

terbiodegradasi dengan mudah. Reaksinya adalah sebagai berikut :

c. Degradasi Polipropilena dengan Benzoil Peroksida.

Polipropilena adalah suatu polimer atau makromolekul rantai panjang

yang mempunyai derajat polimer tinggi . Polipropilena termasuk polimer

termoplastik yang akan lunak bila dipanaskan dan kembali mengeras bila

dingin. Pada pemanasan pada suhu pengolahannya dengan adanya suatu

initsiator peroksida, seperti benzoil peroksida polimer ini akan mengalami

degradasi , yaitu terjadi pemutusan pandai rantai utama. Pada penelitian ini

degradasi polipropilena dilakukan dengan tujuan untuk memperoleh

polipropilena yang mempunyai bobot molekul lebih rendah dan rantai lebih

pendek. Polipropilena bobot molekul rendah dan rantai lebih pendek ini

diharapkan setelah digrafting dengan anhidrida maleat lebih mudah bereaksi

dengan gugus hidroksil selulosa dan masuk keantara serat-serat selulosa dalam

papan partikel.

Pada tahap awal reaksi karena pengaruh panas, inisiator benzoil peroksida

terdekomposisi secara homolitik membentuk radikal, RO•. Selanjutnya radikal

ini akan menarik sebuah atom hidrogen dari molekul polipropilena sehingga

terbentuk makromolekul radikal tertier, 3P•. Kemudian makromolekul radikal

tertier ini mengalami pemutusan rantai pada posisi ß sehingga rantai

polipropilena makin pendek, bobot molekul turun dan viskositas intrinsik

turun dan proses ini akan terus berlanjut bila tidak ada terminasi rantai sesuai

dengan mekanisme reaksi berikut (Bettini, S.H, 1999)

d. Fluoroelastomer

Degradasi kimia dari fluoroelastomer, FKM (Viton ® A), dalam situasi

alkaline (10% NaOH, 80 ° C). Optical microscope dan analisis SEM

mengungkapkan bahwa degradasi dimulai dengan kekasaran permukaan sejak

tahap awal paparan (misalnya, 1 minggu) dan akhirnya menyebabkan

keretakan pada permukaan setelah kontak yang terlalu lama. Pada awalnya

tingkat degradasi terutama terbatas pada daerah permukaan (beberapa

nanometer) tapi dengan pencahayaan lebih lama (misalnya, 12 minggu) itu

meluas sampai ke bawah daerah bawah permukaan fluoroelastomer. Tingkat

degradasi permukaan ini ditemukan untuk menjadi cukup kuat untuk

mempengaruhi sifat mekanik massal. Mekanisme molekuler dari degradasi

kimia permukaan yang ditentukan menggunakan analisis permukaan (XPS dan

ATR-FTIR) di mana degradasi awal ditemukan untuk melanjutkan melalui

dehydrofluorination. Ini mengarah pada pembentukan ikatan ganda pada

tulang punggung karet yang mempercepat degradasi lebih jauh dengan

pencahayaan lebih lama. Selain itu, salib-link situs dari sampel karet yang

terbuka juga ditemukan untuk rentan terhadap serangan hidrolitik kimia di

bawah lingkungan yang diteliti terbukti dengan penurunan kepadatan lintas

link dan fraksi gel (%).

e. Klor-Induced Cracking 

Klorin merupakan gas yang sangat reaktif, gas ini akan rentan menyerang

polimer seperti resin asetal dan polybutylene pipa. Ada banyak contoh akibat

klorin-induced cracking yang terjadi seperti yang terjadi pipa paralon.

f. Degradasi Karet oleh Ozon 

Salah satu contoh umum dari degradasi dibantu kimia adalah degradasi karet

oleh partikel ozon. Ozon adalah molekul atmosfer alami yang dihasilkan oleh

pengeluaran muatan listrik atau melalui reaksi oksigen dengan radiasi

matahari. Ozon juga diproduksi dengan polutan atmosfer bereaksi dengan

ultraviolet Radiasi.

Molekul ozon bereaksi tidak hanya bereaksi dengan karet yang

mengandung ikatan rangkap, namun reaksi juga tetap akan tetap terjadi dalam

polimer jenuh (yang hanya mengandung ikatan tunggal). Ketika reaksi

terjadi,akan terjadi pemotongan dari rantai polimer (memutus ikatan kovalen

ganda) sehingga terjadi membentuk pembusukan produk.

Pemotongan rantai meningkat dengan adanya hidrogen serta asam dan

alkohol. Ozon akan bereaksi dengan ikatan rangkap pada karet dan akan

merusak ikatan ini sehingga membuat bahan karet lebih rapuh.

g. Degradasi Poli Vinil Chloride (PVC)

Pada degradasi PVC ini akan terjadi proses Solvolysis, dimana atom

hidrogen akan mengikat atom Klor dari polimer molekul, membentuk asam

klorida (HCl). HCl dihasilkan dapat mengakibatkan dechlorination atom

Karbon yang berdekatan. The dechlorinated Karbon atom kemudian

cenderung untuk membentuk ikatan ganda, yang dapat diserang dan dirusak

oleh ozon,sehingga menyebabkan terjadinya pemotongan rantai polimer yang

menyebabkan perubahan sifat dan bentuk PVC sehingga PVC menjadi rapuh. 

h. Degradasi Polyester 

Pada degradasi poliester ini, pada proses hidrolisis yang bertindak sebagai

katalis reaktif bukanlah asam namun suhu dan tekanan selama proses

hidrolisis.

Dalam proses ini molekul air akan menyerang CO-ikatan ester, memecah

polimer menjadi dua bagian. Molekul air akan terdisosiasi, dengan satu atom

hidrogen membentuk kelompok asam karboksilat pada atom karbon dengan

oksigen berikatan ganda, sedangkan sisanya membentuk atom alkohol di

ujung rantai yang lain. Produk reaktif ini dapat juga menyebabkan degradasi

lebih lanjut dari rantai polimer. Pemotongan rantai ini rata-rata menurunkan

berat molekul dari polimer, menurunnya jumlah dan kekuatan ikatan

antarmolekul serta tingkat keterlibatan. Ini akan meningkatkan mobilitas

rantai, menurunnya kekuatan polimer dan meningkatkan deformasi pada

tegangan rendah. 

i. Solvolisis atau daur ulang PET secara kimia (Sintesis dibenzil tereftalat

melalui depolimerisasi plastik poli(etilena tereftalate) sebagai alternatif daur

ulang plastik bekas). 

j. Degradasi Nylon

Nylon merupakan salah satu polimer yang banyak ditemukan. Selain jelas

digunakan dalam industri tekstil untuk pakaian dan karpet, banyak nilon

digunakan untuk membuat ban tali - struktur bagian dalam ban kendaraan di

bawah karet.  

Perusahaan kimia raksasa dari Amerika Serikat, Du Pont, berhasil

mengembangkan teknologi baru daur ulang untuk Nylon, yakni dengan

menggunakan teknologi ammonolysisMetoda ammonolysis ini adalah metoda

yang murni hasil riset milik Du Pont sendiri. Nylon yang beredar di pasaran

adalah Nylon PA6 dan Nylon PA66. Namun kenyataannya selama ini, metoda

daur ulang kimiawi untuk masing-masing jenis Nylon adalah saling berlainan.

Sehingga sebelum masing-masing didaur ulang, diperlukan proses pemisahan

di antara kedua jenis Nylon tersebut. Apalagi untuk jenis bahan seperti karpet

Nylon (yang biasanya terbuat dari campuran Nylon PA6 dan PA66), tidak ada

metoda kimiawi yang bisa dipakai untuk mendaur-ulangnya. Dan biasanya,

bahan-bahan Nylon yang tidak bisa dipisahkan seperti ini, tidak didaur-ulang,

bahkan sebagian besar ditimbun di dalam tanah begitu saja. 

Proses ammonolysis yang ditemukan Du Pont, adalah teknologi degradasi

polimer yang berlaku untuk kedua jenis Nylon, PA6 dan PA66. Disinilah letak

perbedaannya. Jadi ketika Nylon yang akan didaur ulang dikumpulkan, tidak

diperlukan lagi proses pemisahan Nylon PA6 dan PA66. Metoda kimiawi daur

ulang seperti ini adalah metoda pertama di dunia, yang sangat dinanti-nantikan

kehadirannya, terutama pada ‘era ISO 14000′ seperti sekarang ini. Hasil daur

ulang Nylon dengan proses ammonolysis terbukti menunjukkan kualitas yang

serupa. Kualitas bahan yang homogen ini memungkinkan dan memudahkan

pemasaran kembali hasil daur ulang Nylon. Ini penting artinya dari sudut

pandang ekonomis. Namun yang jauh lebih penting lagi, proses daur ulang ini

sangat besar artinya bagi pelestarian lingkungan hidup, karena tidak perlu lagi

penimbunan berbagai jenis Nylon ke dalam tanah.  

DAFTAR KEPUSTAKAAN

Pasaribu,Nuraida.2007.BERBAGAI RAGAM PEMANFAATAN

POLIMER.USU.

Anonim .2010.degradasi polipropilena.USU

Anonim. 2009. Degradasi polimer.

http://en.wikipedia.org/wiki/Polymer_degradation

Anonym. 2000. du-pont-temukan-metoda-baru-daur-ulang-nylon.

http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/berita/du-pont-temukan-metoda-

baru-daur-ulang-nylon