PENDAHULUAN Polimer merupakan sebuah material yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari manusia. Polimer adalah senyawa yang bermassa molekul relatif besar dan terdiri atas monomer-monomer. Polimer dapat dijumpai dalam bermacam-macam alat kebutuhan misalnyabotol, tali, plastik, teflon, dan lainnya. Penggunaannya semakin digemari karena sifatnya yang ringan, tahan korosi, beberapa bahan relatif tahan asam, beberapa bahan relatif tahan sampai temperatur tinggi, dan kuat. Polimer yang memiliki sifat-sifat intrinsik amat berguna pada pembuatan produkproduk baru. Manfaat yang paling menonjol adalah berat jenis yang rendah sehingga memudahkan instalasi dan transportasinya, dan akhirnya dapat menurunkan biaya produksi. Selain itu, tentu saja ketahanannya pada korosi, yang amat diperlukan pada pembuatan benda atau bangunan yang didisain agar tahan lama. Kelebihan lainnya adalah luasnya spektrum variasi polimer dilihat dari sifat fisik dan mekanik, kemudahan untuk dibentuk, diisi, dan diwarnai.
POLIMERISASI I.
PENGERTIAN Polimerisasi adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Reaksi umumnya adalah sebagai berikut : M CnH2n
Cm+nH2(m+n)
Contoh polimerisasi yaitu penggabungan senyawa isobutena dengan senyawa Isobutana menghasilkan Bensin berkualitas tinggi, yaitu Isooktana.
Polimerisasi dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu : 1. Polimerisasi Termis Proses polimerisasi termis terdiri dari perengkahan fasa uap senyawa propana dan butana diikuti dengan memperpanjang waktu reaksi polimerisasi pada suhu 950 – 1100 0F, selanjutnya diikuti dengan reaksi dekomposisi, depolimerisasi dan sebagainya. Polimerisasi termis mengubah C4 dan gas – gas kilang yang lebih ringan menjadi produk cair hasil kondensasi. 2. Polimerisasi Katalis Katalis yang digunakan adalah Asam Sulfat dan Asam Phosfat dalam berbagai bentuk. Demikian juga dengan silika Alumina, Aluminium Khlorida, Boron Trifluorida dan Bauksit aktif. Proses polimerisasi ini dibagi menjadi 2, yaitu : a.
Polimerisasi Selektif Polimerisasi Selektif merupakan proses polimerisasi yang menggunakan umpan hanya fraksi C4 saja (Propilene – propilene) atau fraksi C3 saja (Butilene – Butilene) yang berlangsung pada suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan polimerisasi tak selektif.
b. Polimerisasi Tak Selektif Polimerisasi Tek Selektif adalah suatu proses Polimerisasi yang terjadi pada suhu dan tekanan tinggi dengan umpan berupa campuran Hidrokarbon C3 dan C4 menggunakan katalis Asam Phosfat. Polimerisasi katalis proses UOP adalah proses Polimerisasi tak selektif menggunakan katalis Asam Phosfat yang dijenuhkan didalam kieselguhr dan berbentuk pelet. Adapun jenis reaksi polimerisasi, yaitu : polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi. 1. Polimerisasi Adisi Polimerisasi ini terjadi pada monomer yang mempunyai ikatan tak jenuh (ikatan rangkap dengan melakukan reaksi dengan cara membuka ikatan rangkap (reaksi adisi) dan menghasilkan senyawa polimer dengan ikatan jenuh. Mekanisme reaksi :
Atau dapat dituliskan :
Contoh : 1) Pembentukan Polietena (sintesis)
Polietena merupakan plastik yang dibuat secara sintesis dari monomer etena (C2H4) menurut reaksi adisi berikut :
2) Pembentukan Poli-isoprena (alami) Poli-isoprena merupakan karet alam dengan monomer 2-metil1,3 butadiena. Reaksi yang terjadi dengan membuka salah satu ikatan rangkap dan ikatan rangkap yang lainnya berpindah. menurut reaksi adisi :
2. Polimerisasi Kondensasi Polimer kondensasi terjadi dari reaksi antara gugus fungsi pada monomer yang sama atau monomer yang berbeda. Dalam polimerisasi kondensasi kadangkadang disertai dengan terbentuknya molekul kecil seperti H2O, NH3, atau HCl. Di dalam jenis reaksi polimerisasi yang kedua ini, monomer-monomer bereaksi secara adisi untuk membentuk rantai. Namun demikian, setiap ikatan baru yang dibentuk akan bersamaan dengan dihasilkannya suatu molekul kecil – biasanya air – dari atom-atom monomer. Pada reaksi semacam ini, tiap monomer harus mempunyai dua gugus fungsional sehingga dapat menambahkan pada tiap ujung ke unit lainnya dari rantai tersebut. Jenis reaksi polimerisasi ini disebut reaksi kondensasi. Dalam polimerisasi kondensasi, suatu atom hidrogen dari satu ujung monomer bergabung dengan gugus–OH dari ujung monomer yang lainnya untuk membentuk air. Reaksi kondensasi yang digunakan untuk membuat satu jenis nilon ditunjukkan pada Gambar 9 dan Gambar 10.
Gambar 9 Kondensasi terhadap dua monomer yang berbeda yaitu 1,6 – diaminoheksana dan asam adipat yang umum digunakan untuk membuat jenis nylon. Nylon diberi nama menurut jumlah atom karbon pada setiap unit monomer. Dalam gambar ini, ada enam atom karbon di setiap monomer, maka jenis nylon ini disebut nylon 66.
Gambar 10 Pembuatan Nylon 66 di laboratorium Contoh lain dari reaksi polimerisasi kondensasi adalah bakelit yang bersifat keras, dan dracon, yang digunakan sebagai serat pakaian dan karpet, pendukung pada tape – audio dan tape – video, dan kantong plastik. Monomer yang dapat mengalami reaksi polimerisasi secara kondensasi adalah monomer-monomer yang mempunyai gugus fungsi, seperti gugus –OH; COOH; dan NH3. Berikut Beberapa Jenis Polimer, Monomer dan Unit Ulang Penyusunnya
Poli(viniliden klorida)
CH2=CCl2
–(CH2-CCl2)n–
(Saran A) Poli(metil metakrilat)
CH2=C(CH3)CO2CH3
–[CH2-C(CH3)CO2CH3]n–
(PMMA) Poli(vinil asetat) (PVAc)
CH2=CHOCOCH3
–(CH2-CHOCOCH3)n–
HOCH2CH2OH dan Poliuretan (spandex)
II.
CONTOH REAKSI
a. Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk 1. Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku 1.1 Isobutena -
Gaya tarik antar molekul lebih kecil
-
Mudah menguap
-
Mempunyai titik didih yang lebih rendah
1.2 Isobutana -
Rumus molekul : CH(CH3)3.
-
Merupakan isomer dari butana
-
Mudah menguap
-
Mudah terbakar
2. Sifat Fisik dan Kimia Produk Gasoline -
Titik didih
: 40°C – 220°C
-
Daya melarutkan
: Tinggi
-
Daya oksidasi/penguapan
: Cepat
-
Masa Penggunaan
: 4 kali
-
Density
: 0.68 gr/ml
b. Kegunaan Produk Bensin berkualitas tinggi, yaitu isooktana mempunyai kegunaan sebagai berikut :
-
Bahan bakar motor Sebagai bahan bakar motor ada beberapa sifat yang diperhatikan untuk menentukan baik atau tidaknya bensin tersebut.
-
bensin hasil penyulingan dapat dipergunakan sebagai bahan pengekstrak lemak karena tidak menunjukkan perbedaan yang mencolok baik pada titik didih, massa penggunaan, capasitas ataupun densitynya.
III.
-
Sebagai sumber energi
-
Sebagai bahan bakar penerangan dan pemanasan
DIAGRAM ALIR 1. Diagram Alir Proses Polimerisasi Termis Proses Kellog
2. Diagram Alir Proses Polimerisasi Tak Selektif Proses UOP
Uraian proses 1. Uraian Proses Polimerisasi Termis Proses Kellog Umpan cair (Olefin) dengan tekanan 1200 – 2000 psig dipompakan kedalam dapur dan dipanaskan menjadi 975 – 1100 0F. Keluaran dari dapur polimerisasi didinginkan dan di stabilisasikan didalam Quench Stabilizer, polimer gasoline dipisahkan dengan cara fraksionasi. Gas yang keluar dari stabilizer dikembalikan ke pemisah uap atau didalam fraksionatot untuk dipisahkan C3 dan C4 sebagai daur ulang. 2. Uraian Proses Polimerisasi Tak Selektif Proses UOP Umpan C3 / C4 masuk menuju tempat pencucian Soda bertujuan untuk pemurnian umpan. Kotoran (senyawa Nitrogen asam, seperti : HCN, HOCN, dll bila dibiarkan dalam sistem akan berubah menjadi amoniak dan kemudian amonium posfat yang akan merusak daya rangsang katalisator (menurunkan aktifitas katalis) dan dapat dihilangkan dengan larutan Soda, sedangkan basa, seperti : NH3 dan amina – amina dapat dihilangkan dengan mencucinya dengan menggunakan air, Belerang dalam bentuk gas / larutan H2S maupun merkaptan) yang terdapat didalam Umpan dipisahkan dengan larutan soda dan air karena racun bagi katalis. Selanjutnya, umpan Hidrokarbon (campuran Propilene / Butilene) yang sudah dibersihkan dan dipanaskan secukupnya direaksikan dalam reaktor. Tipe reaktor UOP ada 2 tipe, yaitu : Shell and Tube Heat Exchanger dan Chamber. Reaksi polimerisasi menggunakan reaksi isotermis sehingga memerlukan air untuk menyerap panas yang terjadi dan berfungsi untuk mengatur suhu reaktor yang dikendalikan oleh tekanan steam drum. Suhu dalam reaktor 430 0F, tekanan operasi 1000 – 1100 psig, kadar Olefin didalam umpan 35 – 45 % dan kecepatan aliran Olefin pada permukaan katalis (space velocity) dirancang0,28 galon umpan/jam per lb katalis. Dari hasil reaksi campuran keluar dari dasar reaktor didinginkan dan tekanannya diturunkan menjadi 300 psig sebelum masuk ke tahap pemisahannya. Campuran hasil reaksi pertama kali di masukkan kedalam menara depropanizer untuk memisahkan propana dan gas – gas lain yang lebih ringan. Sedangkan senyawa yang lebih berat dari propana akan keluar dari dasar menara dan selanjutnya dikirim menuju menara Butanizer untuk memisahkan
fraksi butana yang lebih ringan. Fraksi yang lebih berat dari butana adalah polimer gasolin dengan RVP 8 psi dan FPB 400 – 420 0F. IV.
APLIKASI Sebenarnya penggunaan polimer dalam kehidupan sehari-hari sering kali dilakukan oleh hampir semua orang, namun hanya saja kita sendiri yang kurang memperhatikan seolah penggunaan polimer jarang kita alami. Berikut ini adalah contoh penggunaan polimer dalam kehidupan sehari-hari yang hampir semua orang pernah mengalaminya. Penggunaan polimer dalam kehidupan sehari-hari sudah menjadi bagian hidup kita dan jarang kita perhatikan. Beberapa polimer tersebut adalah : 1. Polietilena Kita lebih sering menyebutnya dengan plastik. Polimer ini dibentuk dari reaksi adisi monomer-monomer etilena. Ada dua macam polietilena, yaitu yang memiliki densitas (kerapatan) rendah dan polietilena yang memiliki densitas tinggi. Perbedaan dari kedua polimer ini adalah cara pembuatannya dan agak berbeda sifat fisikanya. Secara umum sifat polietilena adalah sebagai zat yang tidak berbau, tidak berwarna dan tidak beracun. Untuk polietilen dengan densitas rendah biasanya dipergunakan untuk lembaran tipis pembungkus makanan, kantungkantung plastik, jas hujan. Sedangkan untuk polietilen yang memiliki densitas tinggi, polimernya lebih keras, namun masih mudah untuk dibentuk sehingga banyak dipakai sebagai alat dapur misal ember, panci, juga untuk pelapis kawat dan kabel. 2. Polipropilena Polimer ini mirip dengan polietilen, Monomer pembentuknya adalah propilena (CH3-CH = CH2), berbeda dalam jumlah atom C dengan etilen. Polipropilena lebih kuat dan lebih tahan dari polietilena, sehingga banyak dipakai untuk membuat karung, tali dan sebagainya. Karena lebih kuat, botolbotol dari polipropilena dapat dibuat lebih tipis dari pada polietilena. Botol minuman adalah salah satu contoh polimer propilena yang banyak dipergunakan.
3. Teflon Nama Teflon merupakan nama dagang, nama ilmiahnya adalah politetrafluoroetilena dan disingkat dengan PTFE. Polimer dihasilkan dari proses polimerisasi adisi senyawa turunan etilen yaitu tetrafluoroetilena (CF2 = CF2). Teflon sangat tahan terhadap bahan kimia, panas dan sangat licin.
Penggunaan teflon sebagai pelapis barang yang tahan panas seperti tangki di pabrik kimia, pelapis panci dan kuali anti lengket di dapur serta pelapis dasar seterika. 4. Polivinil klorida (PVC) Polimer ini merupakan polimer yang dibentuk oleh monomer kloro etilen (CH2=CHCl). Polimer ini memiliki sifat yang lebih kuat dibandingkan dengan etilen, tahan panas atau tidak mudah terbakar. Berdasarkan sifat inilah maka, polivinil klorida banyak dipergunakan untuk untuk membuat pipa, selang keras, lapisan lantai, piringan hitam, dan lainlain. 5. Bakelit Polimer bakelit merupakan plastik termoseting, polimer ini dihasilkan dari suatu kopolimer kondensasi antara metanal dan fenol. Bakelit sudah banyak dibahas pada plastik termoseting. Polimer ini banyak digunakan untuk peralatan listrik, sebagai kotak isolator, dan dudukan lampu. 6. Polimer Akrilat Ada dua jenis polimer Akrilat yang banyak dipergunakan dalam kehidupan sehari-hari yaitu polimetil metakrilat dan serat akrilat atau orlon.
Polmetilmetakrilat (PMMA) merupakan senyawa homopolimer yang dibentuk dari reaksi polimerisasi adisi senyawa metil metakrilat. Senyawa ini juga dikenal dengan nama dagang flexiglass (gelas yang fleksibel). PMMA berupa plastik bening, keras dan kuat, namun ringan dan fleksibel. Pemanfaatannya sebagai bahan pencampur gelas dan pencampur logam, dan yang paling mudah kita amati adalah digunakan untuk lampu belakang mobil ataupun kaca jendela pesawat terbang. Polimerisasi dari asam akrilat (asam 2-propenoat) atau turunannya menghasilkan serat akrilat seperti orlon, serat ini menyrupai wol, sehingga dipergunakan untuk jamper, kaos kaki, karpet dan lain-lain. Serat sutra didapat dari ulat sutra sebagai bahan yang mengkilat dan halus serta lembut. Polimer sintetik dari sutra adalah serat sintetik nylon 66 dan nylon 6, walapun hasilnya tidak sebaik sutra namun sudah mendekati. Polimer ini merupakan poliimida, cocok untuk tekstil halus , misalnya untuk pakaian dan pakaian dalam. 7. Poliester Poliester merupakan polimer yang disusun oleh monomer ester. Penggunaan dari polimer ini adalah pengganti bahan pakaian yang berasal dari kapas. Produk yang dikenal adalah Dacron dan tetoron nama dagang sebagai serat tekstil. Polimer ini juga dapat dikembangkan lagi dan dipergunakan sebagai pita perekam magnetic dengan nama dagang mylar. 8. Karet sintetik Keterbatasan sumber daya karet dan sifatnya yang perlu ditingkatkan maka diteliti dan didapatkan karet sintetik. Karet sintetik merupakan kopolimer yang terbentuk dari dua monomer yaitu stirena dan 1,3 butadiena disingkat dengan SBR. Rantai polimer senyawa ini dapat berikatan membentuk ikatan silang dengan atom belerang (sulfide) melalui proses vulkanisasi, sehingga karet sintetik memiliki sifat keras dan kuat. Cocok untuk ban mobil
V.
DAFTAR PUSTAKA Rosawinda, Tyas. 2011. Teknik Polimerisasi. Lampung. Universitas Lampung Yuliani, Galuh. MODUL 1 “Gambaran Umum Tentang Polimer” http://www.sridianti.com/contoh-penerapan-polimer.html http://teknikimiaku.blogspot.co.id/2013/04/polimer.html?m=1 http://zefdes.blogspot.co.id/2014/12/alkilasi-isomerisasi-danpolimerisasi.html?m=1
