Teaching Note 1 Teknologi Polimer

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia Halaman 1

Polimerisasi Kondensasi Nylon-6,6 dan Karakteristik Nylon-6,6

oleh: Adiputra Khomas, 1006679390

Polimerisasi Kondensasi

Polimer terbagi menjadi dua grup, yaitu polimer kondensasi dan polimer adisi. Polimer

kondensasi mengalami kehilangan atom dari unit monomer pembentuknya. Sementara itu,

polimer adisi tidak mengalami kehilangan atom dari unit monomer pembentukya.

Mengenai Nylon-6,6

Nylon merupakan penamaan umum dari poliamida sintetik. Nylon memiliki gugus fungsi amida

CONH . Penomoran pada bagian akhir penamaan polimer mengindikasikan jumlah karbon

pada monomer amina dan asam penyusunnya secara berurutan. Seperti contoh, Nylon-6,6

menunjukkan bahwa produk ini dihasilkan dari reaksi polimerisasi antara heksametilen diamin

dan asam adipat, dimana masing-masingnya memiliki enam atom karbon.

Nylon-6,6 sendiri memiliki karakteristik kekuatan tarik yang sangat tinggi. Kekuatan tarik ini

dihasilkan oleh ikatan hydrogen yang terbentuk antara atom O pada karbonil dengan atom H

yang terdapat pada gugus amina pada molekul yang berbeda, seperti yang dapat dilihat pada

ilustrasi di bawah ini.

Sebagai efek dari ikatan hydrogen yang sangat kuat ini, Nylon-6,6 memiliki kekuatan, elastisitas,

ketangguhan, dan ketahanan terhadap abrasi yang sangat tinggi, baik sebagai plastic maupun

Teaching Note 1 Teknologi Polimer

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia Halaman 2

sebagai serat. Karakteristik mekanis dapat bertahan dengan baik pada suhu 150oC untuk serat,

dan 125oC untuk plastik.

Aplikasi Nylon-6,6 sangat beragam, dan dapat digunakan dalam bentuk serat maupun plastik.

Nylon-6,6 sebagai serat sebagian besar dimanfaatkan sebagai produk rumah tangga, pakaian,

sementara Nylon-6,6 sebagai plastic dimanfaatkan sebagai pengganti logam untuk berbagai jenis

suku cadang, didasarkan pada kekuatan dan kestabilannya pada suhu yang tinggi, serta ketahan

abrasi yang tinggi.

Reaksi pembentukan Nylon-6,6 dapat dilihat pada persamaan reaksi di bawah ini.

n HOOC(CH2)4COOH + n H2N(CH2)6NH2 H-[HN(CH2)6NHCO(CH2)4CO]n-OH+ (2n- 1)H2O

Asam Adipat Heksametilen diamin Nylon-6,6 Air (1)

Mekanisme reaksi polimerisasi Nylon-6,6 akan dijelaskan lebih lanjut pada penjelasan berikut

ini.

Mekanisme Polimerisasi Kondensasi Nylon-6,6

Polimerisasi Nylon-6,6 dari heksametilen diamin dan asam adipat merupakan jenis polimerisasi

kondensasi. Polimerisasi kondensasi (atau polimerisasi step) Nylon-6,6 ini berlangsung dengan

mekanisme reaksi adisi dan eliminasi gugus karbonil. Tahapan reaksi ini berlangsung dalam

beberapa tahapan.

Tahap pertama merupakan tahapan dimana asam adipat terprotonasi oleh asam adipat lainnya.

Terjadi reaksi kecil di antara dua molekul asam adipat, dimana salah satu asam adipat akan

memberikan proton (atom H) kepada gugus karbonil pada asam adipat lainnya, seperti yang

terlihat di bawah ini.

Teaching Note 1 Teknologi Polimer

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia Halaman 3

Tahap kedua merupakan tahapan terikatnya heksametilen diamin pada gugus karbonil asam

adipat terprotonasi. Atom oksigen pada asam adipat yang terprotonasi berada pada kondisi yang

tidak stabil, sehingga atom ini menarik electron pada ikatan rangkap karbonil, menghasilkan

atom oksigen yang stabil, tetapi menyebabkan atom karbon menjadi karbokation dan kehilangan

kestabilannya. Elektron bebas dari atom nitrogen pada gugus amina heksametilen diamina

kemudian berikatan pada karbokation yang ada, menghasilkan intermediate ammonium.

Teaching Note 1 Teknologi Polimer

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia Halaman 4

Tahap ketiga merupakan tahapan terjadinya perpindahan electron pada gugus karbonil. Atom

hydrogen melepaskan electron ke oksigen, sehingga terbentuk kembali ikatan rangkap karbonil.

Ikatan rangkap ini memaksa gugus hidroksil lainnya untuk terlepas dari gugus karbonil yang

telah kelebihan muatan. Gugus hidroksil ini menarik atom hydrogen yang terikat pada atom

nitrogen membentuk air. Atom nitrogen sendiri mendapatkan electron dari hydrogen yang

terlepas, untuk kemudian membentuk dimer yang lebih stabil.

Teaching Note 1 Teknologi Polimer

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia Halaman 5

Tahap selanjutnya merupakan pengulangan dari ketiga tahapan yang telah dijelaskan

sebelumnya, membentuk trimer, tetramer, dst, sampai pada akhirnya membentuk polimer Nylon-

6,6 dengan berat molekul yang besar.

Reaksi ini berlangsung tanpa memerlukan katalis. Hal ini disebabkan karena asam adipat sendiri

telah berupa asam dan menghasilkan ion H+ pada proses polimerisasi (seperti yang dapat dilihat

pada tahap kedua), sehingga katalis tambahan tidak diperlukan.

Reaksi ini akan menghasilkan nilai konversi yang semakin baik dalam kondisi vakum. Kondisi

vakum ini bertujuan agar air yang dihasilkan sebagai produk samping reaksi ini akan terbawa

dan terevaporasi. Sesuai prinsip Le Chatelier, dengan berkurangnya konsentrasi produk, maka

Teaching Note 1 Teknologi Polimer

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia Halaman 6

kesetimbangan reaksi akan mengarah ke produk, dan hasilnya jumlah Nylon-6,6 yang terbentuk

akan semakin banyak.

Pada skala industri, reaksi ini dilangsungkan pada reaktor autoclave dengan tekanan 20 atm dan

suhu 200-275oC. Reaksi polimerisasi ini berlangsung pada tekanan dan suhu yang tinggi juga

disesuaikan dengan prinsip Le Chatelier. Tekanan tinggi diberikan agar reaksi mengarah ke

produk yang memiliki koefisien molekul lebih sedikit, Suhu tinggi diberikan karena reaksi

bersifat endotermis, yang akan membantu menggeser kesetimbangan ke arah produk pula.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. Nylon-6,6. http://pslc.ws/macrog/nysyn.htm, diakses 24 Februari 2014, 12.00 WIB

Billmeyer, F.W. 1984. Textbook of Polymer Science, New York: Wiley and Sons