BAB XPOLIMER10.1 Pengertian Polimer

Gambar 10.1 Penggolongan material teknik

Polimer adalah: Bentuk molekul rantai yang sangat panjang yang terdiri atas unit-unit terkecil yang berulang-ulang sebagai blok-blok penyusunnya. Terbentuk dari pengikat yang berupa molekul (tunggal) yg identik yang disebut monomer. Polimer termasuk salah satu bahan rekayasa bukan logam.Contoh Polimer: Kertas, plastik, ban, serat-serat alamiah (merupakan produk polimer). Polyethylene (PE) adalah salah satu jenis bahan polimer dengan rantai linear sangat panjang yang tersusun atas unit-unit terkecil yang berulang yang berasal dari monomer molekul ethylene.

Sifat-sifat polimer: Mudah diolah untuk berbagai macam produk pada suhu rendah dengan biaya murah. Ringan; maksudnya rasio bobot/volumenya kecil. Tahan korosi dan kerusakan terhadap lingkungan yang agresif. Bersifat isolator yang baik terhadap panas dan listrik. Berguna untuk bahan komponen khusus karena sifatnya elastis & plastis.

Berdasarkan sumbernya, polimer dapat dikelompokkan dalam 3 kelompok, yaitu: 1. Polimer Alam, yaitu polimer yang terjadi secara alami. Contoh: kayu, karet alam, katun, kulit, sutera, wol, karbohidrat, protein, enzim, selulosa, dll.1. Polimer Semi Sintetik, yaitu polimer yang diperoleh dari hasil modifikasi polimer alam dan bahan kimia. Contoh: selulosa nitrat.2. Polimer Sintesis, yakni polimer yang dibuat melalui polimerisasi dari monomer polimer. Contohnya plastik, karet, fiber, dllBerdasarkan sifat mekanik dan sifat termal: Thermoplastik, Thermosetting dan Elastomer. Thermoplastik: terdiri dari rantai panjang yang dihasilkan oleh penggabungan monomer. Polimer ini diperlunak dan dibentuk dengan aliran viskous pada temperatur tinggi, sifatnya fleksibel, dapat kembali ke bentuk aslinya melalui pemanasan, mudah diolah dan dibentuk seperti dibentuk menjadi Film ,fiber, kemasan (packaging). Contoh material thermoplastik ialah : Polyethylene (PE), Polyprophylene (PP) dan polyvinyl chloride(PVC).

Thermosetting: terdiri dari rantai panjang yang mempunyai struktur cross-linked. Sifat : lebih rigid, kuat tetapi getas dibanding thermoplastic, keras, durable,mempertahankan bentuknya dan tidak dapat berubah /diubah kembali kedalam bentuk aslinya. Thermoset dapat digunakan untuk part dari mobil, part pesawat terbang dan ban. Contoh thermoset ialah: Polyurethanes, Polyester,epoxy resins dan phenolic resin.

Elastomer: mempunyai struktur intermediate, sedikit struktur cross-linred.

10.2 Molekul, Berat, Bentuk & Struktur Polimer10.2.1 Berat Molekul Polimer biasa disebut juga polidispersi, adalah banyaknya hamburan yang artinya satu molekul yang dibentuk dari molekul yang sama tetapi berat molekul tidak sama. Nilai bobot molekul bergantung pada besarnya ukuran yang digunakan dalam metode pengukurannya. Metode ini dipakai untuk menentukan bobot molekul rata - rata jumlah. Bobot molekul rata - rata jumlah adalah: bilangan atau ukuran jumlah molekul dari setiap berat dalam sampel uji. Sehingga, berat total dari suatu sampel uji polimer, W = jumlah berat dari setiap bagian molekul polimer, dirumuskan:

Dimana: N = jumlah mol M = berat molekul Dengan demikian, bobot molekul rata - rata jumlah (Mn), dapat dihitung dengan menggunakan defenisi Mn = berat sampel per mol, sehingga dirumuskan:

Berat molekul biasanya ditentukan secara statistik dalam bentuk rata-rata berat molekul atau distribusi berat molekulnya.Contoh: Suatu polimer thermoplastik, memiliki distribusi berat molekul seperti dalam table berikut. Distribusi berat molekul tersebut terjadi karena proses polimerisasi terjadi secara acak (random) sehingga thermoplastik tersebut terdiri atas banyak rantai-rantai polimer yang berbeda-beda panjangnya. Dari distribusi tersebut dapat ditentukan rata-rata berat molekul dari thermoplastik tersebut.Tabel 10.1 Berat molekul rata-rata suatu thermoplastik

Berat molekul rata-rata atau derajat polimerisasi dari suatu polimer thermoplastik sangat berpengaruh terhadap keadaan dan sifat-sifatnya. Viskositas dan kekuatan polimer misalnya akan meningkat dengan meningkatnya berat molekul atau derajat polimerisasinya. Kita dapat membandingkan keadaan dari monomer ethylene pada derajat polimerisasi yang berbeda-beda. Perbedaan dari sifat tersebut, bahwa semakin panjang rantai molekul suatu polimer, semakin besar energi yang diperlukan untuk mengatasi ikatan sekundernya. 10.2.2 Bentuk dan Struktur MolekulKarakteristik fisik polimer tergantung dengan berat molekul dan bentuk serta perbedaan struktur rantai molekul .1. Polimer linier (linear polymer) : Dimana ujungnya bergabung bersama pada ujung-ujungnya dalam rantai tunggal.

2. Polimer bercabang(branched polymer) : Dimana rantai utama memiliki rantai cabang.

3. Polimer berkait (cross-linked polimer) : Dimana rantai linier bargabung satu sama lain pada beberapa tempat dengan ikatan kovalen.

4. Polymer network/jaringan (network polymer): Dimana unit mer trifunctionalbyang mempunyai tiga ikatan kovalen aktif membentuk jaringan 3 dimensi.

Beberapa struktur molekul panjang (mer) dari polimer, sbb:

Tabel 10.2 Daftar struktur mer untuk polimer yang umum

10.3 KopolimerPenggolongan polimer berdasarkan jenis monomer : Homopolimer, yakni polimer yang terbentuk dari penggabungan monomer sejenis dengan unit berulang yang sama. Kopolimer, yakni polimer yang terbentuk dari beberapa jenis monomer yang berbeda.Kopolimer ini dibagi lagi atas empat kelompok yaitu: 1. Kopolimer acak: Dalam kopolimer acak, sejumlah kesatuan berulang yang berbeda tersusun secara acak dalam rantai polimer. - A - B - B - A - B - A - A - A - B - A 2. Kopolimer silang teratur: Dalam kopolimer silang teratur kesatuan berulang yang berbeda berselang - seling secara teratur dalam rantai polimer. - A - B - A - B - A - B - A - B - A B A

3. Kopolimer blok: Dalam kopolimer blok kelompok suatu kesatuan berulang berselang - seling dengan kelompok kesatuan berulang lainnya dalam rantai polimer. - A - A - A - B - B - B - A - A - A B

4. Kopolimer cabang/Graft Copolimer: Yaitu kopolimer dengan rantai utama terdiri dari satuan berulang yang sejenis dan rantai cabang monomer yang sejenis.

10.4 Kristal PolimerPengulangan bahan polimer dipengaruhi oleh sifat polimer. Sifat-sifat polimer tersebut antara lain: Pertumbuhan rantai polimer bersifat acak. Dalam satu bahan polimer dimungkinkan terdapat 2 daerah yaitu: Daerah teratur dan tidak teratur. Kalau rantai teratur disebut kristal, sedangkan rantai tidak teratur disebut: amorf. Salah satu cara untuk mengetahui kristal dan amorf yaitu (secara visual), dimana kristal bersifat keras dan amorf bersifat tak keras. Rantai polimer yang keras dapat saling mendekati dengan jarak yang lebih pendek dibandingkan dengan rantai polimer yang bercabang. Polimer dengan kesatuan yang teratur dengan gaya antaraksi yang tinggi akan memiliki kekristalan dan gaya tegang.Faktor-faktor yang mempengaruhi kekristalan: Larutan polimer: Jika larutan polimer encer maka jarak antara satu molekul dengan molekul yang lain dalam rantai polimer saling berjauhan. Akibatnya ruang rantai tidak bersifat kristal. Jika polimer pekat, maka jarak antara molekulnya saling berdekatan sehingga mengakibatkan keteraturan ruang yang lebih bersifat kristal. Gaya antar rantai: Efek induksi: Antara dua atom yang saling berikatan satu sama lain akan tertarik ke atom yag memiliki keelektronegativan yang lebih tinggi.Contoh:

Gaya London: Gaya yang terjadi akibat tidak tersebar meratanya elektron di seputar intinya karena lebih banyak elektron pada satu sisi dari pada sisi lainnya sehingga terjadi tarikan antar rantai. Ikatan Hidrogen: Ikatan yang terjadi antara atom O dan atom H. Ikatan intra molekul dan antar molekul adalah ikatan hidrogen yang terjadi antara gugus - gugus pada rantai yang sama.

Derajat kekristalan: Derajat kekristalan dapat ditentukan dengan cara hamburan sinar-X. Keteraturan struktur molekul.

Taksisitas: Ada dua golongan susunan geometris rantai yang perlu diperhatikan dalam mempelajari sifat dan struktur molekul polimer: Geometri yang timbul dari rotasi gugus terhadap ikatan tunggal atau disebut juga perubahan konfirmasi. Bila bahan polimer dipanaskan melampaui suhu transisi kaca, gugus dalam rantai polimer akan membentuk konformasi tertentu (bertindihan atau bergiliran).

Geometri kedua dari rantai polimer: adalah susunanan yang dapat berubah hanya dengan jalan pemutusan ikatan kimia, yang dinamakan konfigurasi . Contoh:

98