BAHAN KONSTRUKSI TEKNIK KIMIA “
Struktur Sifat Polimer Dan Aplikasinya
”
OLEH
Arbhy Indera Ikhwansyah 1007113576 Kelas A
JURUSAN SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU 2011
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penyusun penyusun ucapkan kehadirat Allah SWT.
Karena berkat
Nya penulis dapat menyelesaikan men yelesaikan ”Makalah Struktur Struk tur Sifat Rahmat dan Hidayat serta petunjuk- Nya Polimer dan Aplikasinya”. Makalah ini disusun untuk memenuhi nilai tugas pada semester II mata kuliah Bahan Konstruksi Teknik Kimia. Makalah ini disusun berdasarkan referensi-referensi yang telah kami baca. Kami menyadari sepenuhnya bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu kami mengharapkan saran-saran yang sifatnya membangun sebagai bahan pertimbangan untuk penyusunan makalah di masa yang akan datang.
Semoga ”Makalah
Struktur Sifat Polimer dan Aplikasinya” Aplikasinya” ini dapat berguna bagi perkembangan pendidikan.
Pekanbaru, Mei 2010
Penyusun
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ........................................... ................................................................. ............................................ ........................ .. ................ ................ 1 Daftar Isi........................................... .................................................................. ............................................ .................................. ............. ................ 2 BAB I PENDAHULUAN ........................... ................................................. ............................................ ........................ .. ................ 3
A.
Latar Belakang......................................... ............................................................... ....................................... ................. ................ 3
B.
Tujuan ......................... ............................................... ............................................ ............................................ ........................ .. ................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................... ................................................. ................................... ............. ................ 4
A.
Pengertian Polimer dan Monomer ......................................... .................................................. ......... ................ 4
B.
Struktur Sifat Polimer .......................................... ............................................................... ........................... ...... ................ 6
C.
Konsep Stress dan Strain.......................................... ................................................................. ........................................ ................. 8
D.
Deformasi Polimer ............................ .................................................. ............................................ ........................ .. ................. 9
E.
Polimer Termoplastik............................ Termoplastik.................................................. ............................................ .....................................18 ...............18
F.
Polimer Termosetting......................................... ............................................................... ............................................. ........................29 .29
G.
Proses Pembuatan Polimer........................................ Polimer................................................................. .......................................30 ..............30
H.
Penggolongan Penggolongan Polimer.......................................... Polimer................................................................... ............................................31 ...................31
I.
Manfaat Polimer.......................................... Polimer.................................................................. .............................................. .............................32 .......32
J.
Aplikasi dan Dampak Polimer....................................... Polimer............................................................... ...................................32 ...........32
BAB III PENUTUP.............................. PENUTUP.................................................... ........................................... .............................................. ......................... 35
A.
Kesimpulan........................... Kesimpulan................................................. ............................................ ............................................. .............................. ....... 35
DAFTAR PUSTAKA............................... PUSTAKA.................................................... ........................................... .......................................... .................... 36
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Polimer adalah rantai berulang dari atom yang panjang, terbentuk dari pengikat yang berupa molekul identik identik yang disebut monomer. monomer. Meskipun Meskipun sebagian sebagian besar besar
merupakan
senyawa organik (memiliki rantai karbon), ada juga banyak polimer anorganik. Saat ini polimer banyak dimanfaatkan dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari. Biasanya polimer banyak dihasilkan di negara-negara berkembang dan harganya murah. Contoh kegunaan polimer adalah untuk membuat botol, drum, pipa, perabotan rumah dan sebagainya. sebagainya. Oleh karena itu, dalam makalah ini kami akan membahas tentang polimer dan aplikasinya agar kita lebih memahami mengenai polimer serta perkembangannya dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari.
1.2. Tujuan
Tujuan pembuatan makalah Struktur Sifat Polimer dan Aplikasinya adalah sebagai berikut 1. Untuk memahami konsep polimer 2. Mengetahui sifat-sifat polimer 3. Mengetahui konsep stress dan strain 4. Membahas tentang deformasi polimer 5. Membahas tentang polimer termoplastik dan termosetting 6. Membahas proses pembuatan polimer 7. Mengetahui klasifikasi polimer 8. Membahas tentang manfaat dan aplikasi polimer
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Polimer dan Monomer 2.1.a. Polimer
Polimer merupakan molekul besar (makromolekul) yang terdiri atas susunan unit kimia berulang yang kecil, sederhana, dan terikat oleh ikatan kovalen. Unit berulang ini biasanya setara atau hampir setara dengan monomer yaitu bahan awal dari polimer.
2.1.b. Monomer
Monomer merupakan sebarang zat yang dapat dikonversi menjadi suatu polimer. Sebagai contoh, etilen adalah monomer yang dapat dipolimerisasi menjadi polietilen (lihat reaksi di bawah ini). Asam amino termasuk
monomer juga, juga, yang dapat dipolimerisasi dipolimerisasi menjadi
polipeptida dengan pelepasan air.
monomer
polimerisasi
polimer
monomer
Unit Ulangan terikat secara kovaken dengan unit ulangan lainnya
n
H2C
CH2
CH2
etilena
Polimer
R n H2N
C H
asam amino
O C
OH
CH2
n
polietilena H
R
O
N
C
C
- H2O
H polipeptida
Gambar 2.1. Pembentukan polimer dari monomernya
Tabel 2.1. Polimer, monomer, dan unit ulangannya
n
Polimer
Monomer
Unit perulangan
Polietilena
CH2 = CH2
- CH2CH2 –
poli(vinil klorida)
CH2 = CHCl
- CH2CHCl – CHCl –
CH3
Poliisobutilena
CH2
C
CH3 CH2
CH3
CH2
CH
C CH3
CH2
CH
Polistirena
Polikaprolaktam (nylon-6)
H - N(CH2)5C - OH H
Poliisoprena (karet alam)
O
CH2 = CH - C = CH 2 CH3
- N(CH2)5C H
O
- CH2CH = C - CH2 CH3
2.2. Struktur Sifat Polimer 2.2.1. Struktur Sifat Polimer
Perulangan unit polimer dipengaruhi oleh sifat polimer. Sifat-sifat polimer tersebut antara lain: 1. Pertumbuhan rantai polimer bersifat acak. Pengaruh penyusunan molekul polimer mengakibatkan sifat struktur yang berbeda, dikarenakan massa atom relatif polimer merupakan
nilai
rata-rata
dari
monomer-monomer
penyusunnya,
sehingga
mengakibatkan mengakibatkan pertumbuhan rantai menjadi acak. 2. Dalam satu bahan polimer dimungkinkan terdapat 2 daerah yaitu: - Daerah teratur - Daerah tidak teratur Kalau rantai teratur disebut: kristal. Kalau rantai tidak teratur disebut: amorf . Salah satu cara untuk mengetahui kristal dan amorf yaitu (secara visual): kristal: keras dan amorf tak keras 3. Rantai polimer yang keras dapat saling mendekati dengan jarak yang lebih pendek dibandingkan dibandingkan dengan rantai polimer yang bercabang. 4. Polimer dengan kesatuan yang teratur dengan gaya antaraksi yang ti nggi akan memiliki kekristalan dan gaya tegang.
Berdasarkan strukturnya polimer dibedakan atas : 1. Polimer linear Polimer linear terdiri dari rantai panjang atom-atom kerangka yang dapat mengikat gugus substituen. Polimer ini biasanya dapat larut dalam beberapa pelarut, dan dalam keadaan padat pada temperatur normal. Polimer ini terdapat sebagai elastomer, bahan yang fleksibel (lentur) atau termoplastik seperti gelas). Rantai utama linear
Gambar 2.2. Polimer linear
Contoh : Polietilena, polivinil klorida (PVC), polimetil metakrilat (PMMA), Lucite, Plexiglas, atau perspex), poliakrilonitril (orlon atau creslan) dan nylon 66.
2. Polimer bercabang Polimer bercabang dapat divisualisasi sebagai polimer linear dengan percabangan pada struktur dasar yang sama sebagai rantai utama. Rantai utama (terdiri dari atom-atom kerangka)
Gambar 2.3. Polimer bercabang
3. Polimer jaringan tiga dimensi (three-dimension network) Polimer jaringan tiga dimensi adalah polimer dengan ikatan kimianya terdapat antara rantai. Bahan ini biasanya di- swell (digembungkan) oleh pelarut tetapi tidak sampai larut. Ketidaklarutan ini dapat digunakan sebagai kriteria dari struktur jaringan. Makin besar persen sambung-silang (cross-links) makin kecil jumlah penggembungannya (swelling). Jika derajat sambung-silang cukup tinggi, polimer dapat menjadi kaku, titik leleh tinggi, padat yang tak dapat digembungkan, misalnya intan (diamond). Ikatan kimia
Gambar 2.4. Polimer jaringan tiga dimensi
2.2.2. Sifat Polimer
Sifat polimer terhadap panas ada yang menjadi lunak jika dipanaskan dan keras jika didinginkan, polimer seperti ini disebut termoplastik. Contohnya: plastik yang digunakan untuk kantong dan botol plastik. Sedangkan polimer yang menjadi keras jika dipanaskan disebut termosetting, contohnya melamin. Polimer alam akan mempunyai kelenturan yang berbeda dengan polimer sintetis. Umumnya polimer alam agak sukar untuk dicetak sesuai keinginan, sedangkan polimer sintetis lebih mudah dicetak untuk menghasilkan bentuk tertentu.
Polimer alam seperti wol, sutra, atau selulosa tidak tahan terhadap mikroorganisme atau ulat (rayap). Sedangkan polimer sintetis lebih tahan terhadap mikroorganisme atau ulat. Sifat polimer yang lain bergantung pada pemakaiannnya untuk kemasan atau alat-alat industri. Untuk tujuan pengemasan pengemasan harus memperhatikan:
Toksisitasnya
Daya tahan terhadap air, minyak atau panas
Daya tembus udara (oksigen)
Kelenturan
Transparansi
2.3. Konsep Stress dan Strain
Sifat mekanik polimer ditandai dengan menggunakan parameter yang sama dengan logam, yaitu modulus elastisitas yield dan tensile strength. Kebanyakan material polimer diuji dengan tes sederhana untuk mengetahui karakteristik stress-strain untuk beberapa parameter yang sama. Sifat mekanik polimer polimer sebagian sebagian besar memiliki sensitivitas
yang tinggi terhadap terhadap
deformasi (laju strain), suhu, dan sifat alami lingkungan (kesediaan unsur air oksigen dan pelarut organik). Beberapa modifikasi untuk pengujian dan spesimen yang biasa digunakan untuk logam juga digunakan untuk polimer khususnya untuk material yang memiliki elastisitas tinggi seperti karet.
Gambar 2.5. grafik stress vs strain
strain yang biasa ditemukan pada polimer, seperti ditampilkan pada Ada tiga jenis stress – strain
gambar di atas. Kurva A mengilustrasikan karakteristik stress-strain untuk polimer rapuh. strain untuk plastik. Kurva C mengilustrasikan Kurva B mengilustrasikan karakteristik stress – strain
karakteristik stress-strain untuk material karet.
Modulus elastisitas ( tensile modulus) dan persen elongasi ditentukan oleh kesamaan sifat yield diambil dari nilai maksimal kurva antara polimer dan logam. Untuk polimer plastik, titik yield
yang terjadi diluar wilayah linear elastis. elastis. Stress pada nilai maksimal ini disebut dengan yield strength (σy). Selain itu tensile strain (TS) menerangkan tegangan yang terjadi di fraktura. Tensile stress nilainya mungkin lebih besar atau lebih kecil dari σy. Strength untuk polimer
plastik biasanya diambil dari nilai tensile stress.
strain untuk polimer plastik Gambar 2.6. Kurva sistematik stress – strain
Polimer secara mekanis mekanis berbeda dengan dengan logam. Sebagai contoh contoh modulus untuk polimer 3
yang memiliki elastisitas tinggi nilainya dibawah 7 Mpa ( 10 psi) tetapi juga dapat bernilai diatas 4 GPa. Tensile stress maksimal untuk polimer bernilai sekitar 100 MPa. Sebagaimana logam yang memiliki sifat elongasi diatas 100%, beberapa polimer juga memiliki sifat yang sama diatas 1000%. Untuk tambahan, sifat mesin polimer secara umum lebih l ebih sensitif terhadap perubahan suhu. Penambahan suhu mengakibatkan penurunan elastisitas, pengurangan tegangan tensile stress o
dan peningkatan ductility pada 4 C, material sangat rapuh ketika memperhatikan defomasi o
plastik pada suhu 50-60 C. Pengaruh deformasi pada sifat mekanik sangat penting. strain Umumnya, pengurangan deformasi memiliki pengaruh yang sama dengan sifat stress – strain
seiring penambahan suhu dimana material akan menjadi lebih lunak dan dapat dibentuk.
2.4. Deformasi Polimer
Dalam ilmu material, deformasi adalah perubahan bentuk atau ukuran objek yang terjadi karena adanya gaya pada material tersebut. Deformasi dapat berupa hasil dari gaya tarik, tekan, geser, atau torsi (memutar). Deformasi sering digambarkan di gambarkan sebagai sebagai strain.
Deformasi terjadi akibat internal antar-molekul yang muncul dari kekuatan-kekuatan kekuatan-kekuatan yang menentang gaya diterapkan pada material. Jika gaya yang diberikan tidak terlalu besar, kekuatan-kekuatan ini mungkin cukup untuk menolak kekuatan, tetapi jika gaya diterapkan yang lebih besar dapat menyebabkan deformasi permanen dari objek atau bahkan kegagalan struktural. Dari gambar berikut dapat dilihat bahwa beban kompresi (ditandai dengan tanda panah) telah menyebabkan deformasi dalam silinder sehingga bentuk asli (garis putus-putus) telah diubah menjadi satu dengan sisi sisi menonjol. Tonjolan Tonjolan sisi terjadi terjadi karena walaupun walaupun materi cukup kuat untuk tidak retak atau gagal tetapi tidak cukup kuat untuk mendukung beban tanpa perubahan, perubahan, sehingga material dipaksa keluar lateral.
Gambar 2.7. Diagram stress-regangan kurva, yang menunjukkan hubungan antara stress (gaya yang diberikan) dan regangan (deformasi) dari logam yang ulet. Konsep benda tegar dapat diterapkan jika deformasi diabaikan. Pengaruh terjadinya strain pada kerja alat adalah penting. Umumnya, mengurangi kecepatan terjadinya deformasi memiliki pengaruh yang sama pada karakteristik stress-strain dengan menaikkan suhu sehingga bahan menjadi lebih lunak dan bisa dibentuk. Makroskopik Deformasi
Beberapa aspek makroskopik deformasi polimer semikristal patut kita perhatikan. Kurva tarik antara tegangan dan regangan untuk bahan semikristal yang awalnya tidak mengalami deformasi. Diatas titik luluh, bentuk leher kecil di dalam bagian alat ukur. Rantai mengalami orientasi yaitu rantai sumbu menjadi sejajar dengan arah pemanjangan yang mengarah pada penguatan lokal. Akibatnya, ada perlawanan untuk mengalami deformasi pada titik ini dan hasil pemanjangan spesimen oleh propagasi daerah leher ini sepanjang panjang ukur, orientasi rantai fenomena menyertai ekstensi pada leher.
Viskoelastisitas
Viskoelastisitas adalah karakteristik mekanis gabungan gabungan antara liquid dan polimer pada temperatur yang tinggi. Contoh ekstrem viskoelastisitas dapat ditemukan pada sebuah silikon polimer. Perilaku elastisitas stress-strain yang diikuti regangan bergantung waktu suatu bentuk tidak elastis. Ketika meluncur ke bola dan jatuh ke permukaan horizontal, memantul elastis dan laju deformasi selama bounce yang sangat cepat. Di sisi lain, jika ditarik dalam ketegangan dengan menerapkannya secara bertahap untuk meningkatkan stress, materi berelongasi atau mengalir seperti cairan yang sangat kental. Untuk bahan-bahan viskoelastisitas lain, laju regangan menentukan apakah deformasi tersebut merupakan deformasi elastik atau kental.
Fraktur Polimer
Kekuatan retak bahan polimer relatif rendah jika dibandingkan dengan logam maupun keramik. Pada umumnya, sifat polimer termosetting rapuh. Dalam istilah sederhana, selama proses fraktur, bentuk retakan di konsentrasi local stress misalnya goresan, takik. Seperti logam stress diperkuat di ujung retakan ini menuju perambatan retak dan patah. Struktur crosslinked putus selama fraktur. Untuk polimer termoplastik,memiliki sifat yang dapat
dibentuk dan rapuh. Faktor yang mengakibatkan terjadinya fracture adalah penurunan suhu, peningkatan laju regangan, kehadiran takik tajam, peningkatan ketebalan ketebalan spesimen dan setiap modifikasi struktur polimer yang meningkatkan suhu transisi gelas (Tg). Kaca termoplastik rapuh dibawah temperatur temperatur gelas. Namun ketika ketika suhu dinaikkan akan dapat dibentuk. dibentuk. Suatu fenomena yang sering mendahului fracture di beberapa polimer termoplastik adalah crazing. Crazes merupakan daerah deformasi plastik.
Karakteristik Mekanik Lainnya
Dampak Kekuatan Tingkat ketahanan bahan polimer terhadap beban tekan perlu diperhatikan. Metode yang dipakai untuk mengukur beban tekan adalah adalah Izod atau tes Charpy. Seperti logam, polimer bisa dibentuk atau patahan yang rapuh merupakan dampak di bawah kondisi beban tekan tergantung pada suhu, spesimen ukuran, laju regangan dan cara pemuatan. Semikristal dan polimer amorf rapuh pada temperatur rendah dan memiliki kekuatan pengaruh yang relatif rendah. Namun bisa dibentuk untuk rapuh.
Fatigue
Polimer mungkin mengalami kegagalan dalam kondisi fatigue siklik saat terjadinya loading. Seperti logam, fatigue terjadi pada tingkat stres yang rendah relatif terhadap kekuatan luluh. Pengujian fatigue dalam polimer belum ekstensif hampir sama seperti logam, namun fatigue diplot dengan cara yang sama untuk kedua jenis bahan dan hasil kurva memiliki
bentuk umum yang sama. Fatigue kurva untuk beberapa polimer umum seperti stress versus jumlah siklus kegagalan. kegagalan. Beberapa polimer memiliki batas fatigue. Seperti yang diharapkan kekuatan fatigue dan batas fatigue untuk bahan polimer jauh lebih rendah dibandingkan dengan logam. Perilaku fatigue polimer jauh lebih peka terhadap frekuensi daripada pada logam. Polimer pada frekuensi tinggi atau relatif besar tegangan dapat menyebabkan daerah pemanasan mengalami kegagalan disebabkan oleh pelunakan dari bahan yang bukan sebagai proses fatigue. .
Tear Strength Tear Strength and hardness
Sifat mekanik lain yang kadang-kadang berpengaruh berpengaruh pada kesesuaian suatu polimer untuk beberapa aplikasi adalah strength dan hardness. Tear strength, parameter mekanis yang diukur adalah energi yang dibutuhkan untuk memecah belah pemotongan spesimen yang memiliki standar geometri. Besarnya strength tarik saling berhubungan. Seperti logam, kekerasan merupakan bahan perlawanan terhadap menggaruk, penetrasi, maan seterusnya. Polimer lebih lembut dari logam dan keramik dan sebagian besar tes kekerasan dilakukan oleh teknik penetrasi. Untuk polimer digunakan tes rockwell.
Deformasi dan Mekanisme untuk Memperkuat Polimer
Sangat penting memahami mekanisme deformasi polimer dalam mengelola karakteristik bahan-bahan. Deformasi untuk dua jenis polimer-semikristal dan elastomerik patut kita perhatikan. Kekakuan dan kekuatan semycristalline penting untuk diperhatikan, mekanisme terjadinya deformasi plastis dan elastis akan dibahas dibawah ini.
Deformasi Polimer Semikristal
Banyak polimer semikristal dalam bentuk bulk memiliki struktur spherulitic yang terdiri dari banyak rantai-pita dilipat atau lamel yang memancar ke luar dari pusat. Mekanisme
deformasi elastis polimer yang relatif rendah terjadi pada tingkat stress pada kurva tegangan dan regangan. Terjadinya deformasi elastis untuk semikristal merupakan hasil dari rantai polimer molekul dalam daerah amorf . Sedangkan mekanisme deformasi plastik transisi dari elastis ke deformasi plastis terjadi pada tahap tiga. Deformasi semikristal tarik polimer menghasilkan struktur yang sangat berorientasi. Proses orientasi ini disebut sebagai menggambar dan umumnya yang digunakan untuk memperbaiki sifat mekanik polimer serat dan film. Selama deformasi yang spherulites perubahan bentuk untuk tingkat moderat dari elongasi. Namun untuk deformasi besar maka struktur spherulitic hampirhancur. Jika deformasi dihentikan pada suatu tahap dan spesimen dipanaskan ke suhu tinggi titik lelehnya dekat.
Deformasi Elastomer
Salah satu yang yang menarik dari dari sifat elastomerik bahan bahan karet adalah adalah memiliki kemampun kemampun untuk menjadi cacat deformasi yang cukup besar dan kemudian kembali ke bentuk semula. Ini hasil dari silang dalam polimer yang memberikan kekuatan kekuatan untuk mengembalikan rantai yang undeformed konformasi. Elastomeric perilaku mungkin pertama kali diamati pada karet alam, telah membawa sintesis sejumlah besar elastomer dengan berbagai sifat.
Kristalisasi
Kristalisasi kimia juga merupakan pemisahan padat-cair teknik, di mana transfer massa zat terlarut dari larutan cair murni fase kristalin padat terjadi.
Proses Kristalisasi Proses kristalisasi terdiri dari dua peristiwa besar, nucleasi dan pertumbuhan kristal. Nucleasi adalah langkah di mana terlarut molekul terdispersi dalam pelarut mulai mengumpul
di dalam cluster , pada skala nanometer yang stabil di kondisi operasi tertentu. Kelompok yang stabil ini merupakan inti. Ukuran kritis ditentukan oleh kondisi operasi (suhu, jenuh, dll). Ini merupakan tahap nukleasi yang mengatur atom dan periodik dengan cara yang mendefinisikan struktur kristal. Struktur kristal adalah istilah khusus yang mengacu pada susunan relatif atom, bukan sifat-sifat makroskopik kristal (ukuran dan bentuk), meskipun mereka adalah hasil dari internal struktur kristal. Pertumbuhan kristal berikutnya adalah pertumbuhan inti yang berhasil mencapai ukuran cluster kritis. Nucleasi dan pertumbuhan terus terjadi secara simultan sementara tersedia secara jenuh. Jenuh adalah kekuatan pendorong dari kristalisasi, maka laju pertumbuhan
nukleasi dan didorong oleh jenuh yang ada dalam larutan. Tergantung pada kondisi, baik nukleasi maupun pertumbuhan dominan lain ialah kristal dengan berbagai ukuran dan bentuk yang diperoleh (kontrol ukuran dan bentuk kristal merupakan salah satu tantangan utama di industri manufaktur, seperti untuk obat-obatan ). Setelah fasa jenuh selesai, padat-cair sistem mencapai keseimbangan dan kristalisasi selesai, kecuali kondisi operasi yang dimodifikasi dari kesetimbangan sehingga larutan jenuh lagi. Banyak senyawa memiliki kemampuan untuk mengkristal dengan berbagai struktur kristal yang disebut polymorphism. Setiap polymorph sebenarnya adalah termodinamik yang berbeda dan keadaan padat polymorph kristal senyawa yang sama menunjukkan sifat-sifat fisik yang berbeda, seperti pembubaran menilai, bentuk (sudut antara aspek dan segi tingkat pertumbuhan), titik lebur, dll Untuk alasan ini, polimorfisme adalah sangat penting dalam industri pembuatan produk kristal.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kekristalan: 1. 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.
2. Gaya antar rantai - Efek induksi Antara dua atom yang saling berikatan satu sama lain akan tertarik ke atom yang 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 daripada 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. 3. Derajat kekristalan Derajat kekristalan dapat ditentukan dengan cara hamburan sinar-X. 4. Keteraturan struktur molekul 5. 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 konformasi. Konformasi ini tidak menimbulkan perubahan struktur kimia rantai polimer karena perubahan konformasi adalah reversibel (bolak - balik). Konformasi hanya menyebabkan perubahan sifat fisik dari bahan polimer seperti perbedaan derajat kristalinitas dan sebagainya. Bila bahan polimer dipanaskan melampaui suhu transisi kaca, gugus - gugus dalam rantai polimer akan membentuk konformasi tertentu (bertindihan atau bergiliran). Bila kemudian didinginkan, rantai polimer dengan konformasi tersebut dapat tersusun lebih rapi untuk membentuk struktur kristalin. Bahan polimer berstruktur kristal bersifat lebih keras, liat dan tahan terhadap bahan kimia dibandingkan dengan struktur bukan kristal ( amorf ). ).
. Gambar 2.8. Konformasi Polimer
- Geometri kedua dari rantai polimer adalah susunanan yang dapat berubah hanya dengan jalan pemutusan ikatan kimia, ini disebut dengan konfigurasi. Perubahan konfigurasi rantai polimer akan menyebabkan perubahan struktur kimia, dan karena itu menyebabkan perubahan sifat kimia dan sifat fisika dari bahan polimer yang bersangkutan. Misalnya perubahan konfigurasi cis dan trans pada poliisoprena,
menimbulkan dua macam struktur polimer karet alam (isomer cis) dan getah perca (isomer trans).
Konfigurasi lain adalah yang disebabkan oleh atom C* (C asimetri, >CC
Di samping hal di atas, perbedaan struktur rantai polimer mungkin dapat terjadi selama polimerisasi (terutama dari hasil polimerisasi adisi). Bila kedua atom atau gugus pada ujung ikatan rangkap suatu monomer tidak setara (kepala dan ekor), maka kemungkinan adisi molekul monomer ke monomer lainnya dapat berlangsung secara kepala ke kepala, kepala ke ekor atau ekor ke ekor.
Berdasarkan jenis bahan, ukuran dan geometri objek, dan kekuatan yang diterapkan, deformasi terdiri atas 2 jenis yaitu deformasi elastis dan deformasi plastik.
1. Deformasi Elastis
Deformasi elastis merupakan jenis deformasi reversibel. Setelah gaya tidak lagi diterapkan, objek kembali kembali ke bentuk aslinya. Termoplastik dan logam konvensional konvensional memiliki rentang deformasi elastis moderat, moderat, sementara sementara keramik, kristal, dan dan
plastik termosetting
hampir tidak mengalami deformasi elastis. Deformasi elastis linear diatur oleh hukum Hooke yang menyatakan:
dimana σ adalah stress, E adalah material konstanta yang disebut modulus Young, dan ε adalah hasil ketegangan. Hubungan ini hanya berlaku dalam rentang elastis dan menunjukkan bahwa kemiringan kurva tegangan vs regangan dapat digunakan untuk menentukan modulus Young. Rentang elastis berakhir ketika bahan mencapai kekuatan luluh. Pada titik ini deformasi plastik dimulai.
2. Deformasi Plastik Deformasi plastik merupakan jenis deformasi yang tidak dapat dibalikkan. Namun, sebuah objek dalam kisaran deformasi plastik akan terlebih dahulu mengalami deformasi elastis yang reversible, sehingga objek dapat kembali ke bentuk aslinya. Soft termoplastik memiliki
deformasi plastik agak besar, begitu juga dengan logam seperti tembaga, perak, dan emas. Akan tetapi hard termosetting seperti plastik, karet, kristal, dan keramik memiliki rentang deformasi plastik yang kecil. Bahan dengan kisaran deformasi plastik besar adalah permen karet yang dapat ditarik puluhan kali panjang aslinya.
2.5. Polimer Termoplastik
Polimer termoplastik adalah polimer yang mempunyai sifat tidak tahan terhadap panas. Jika polimer jenis ini dipanaskan, maka akan menjadi lunak dan didinginkan akan mengeras. Proses tersebut dapat terjadi berulang kali, sehingga dapat dibentuk ulang dalam berbagai bentuk melalui cetakan yang yang berbeda untuk mendapatkan mendapatkan produk polimer polimer yang baru. Polimer yang termasuk polimer termoplastik adalah jenis polimer plastik. Jenis plastik ini tidak memiliki ikatan silang antar rantai polimernya, melainkan dengan struktur molekul linear atau bercabang. Polimer termoplastik memiliki sifat – sifat – sifat sifat khusus sebagai berikut:
Berat molekul kecil
Tidak tahan terhadap panas
Jika dipanaskan akan melunak
Jika didinginkan akan mengeras
Mudah untuk diregangkan
Fleksibel
Titik leleh rendah
Dapat dibentuk ulang (daur ulang)
Mudah larut dalam pelarut yang sesuai
Memiliki struktur molekul linear/bercabang
2.5.a. Bahan Baku Termoplastik
1. POLYPROPYLENE (PP) merupakan polimer kristalin yang dihasilkan dari proses polimerisasi gas propilena. Propilena mempunyai specific gravity rendah dibandingkan dengan jenis plastik lain. plastik lain. Sebagai perbandingan terlihat pada Tabel.
Tabel 2 : Perbandinagan Perbandinagan specific gravity dari berbagai material plastik
Tabel 3 : Temperature Leleh Proses termoplastik
Polypropylene mempunyai titik leleh yang cukup tinggi (190 – 200 Oc), sedangkan titik kristalisasinya antara 130 – 135 C. Polypropylene mempunyai ketahanan terhadap bahan kimia ( hemical Resistance) yang tinggi, tetapi ketahanan pukul (impact strength) nya rendah.
2. POLYSTIRENE (PS) adalah hasil polimerisasi dari monomer-monomer stirena, dimana
monomer stirena- nya didapat dari hasil proses dehidroge nisasi dari etil benzene (dengan bantuan katalis), sedangkan etil benzene-nya sendiri merupakan hasil reaksi antara etilena dengan benzene (dengan bantuan katalis).
Sifat-sifat umum dari poli stirena : -
Sifat mekanis Sifat-sifat mekanis yang menonjol dari bahan ini adalah kaku, keras, mempunyai bunyi seperti metallic bila dijatuhkan.
-
Ketahanan terhadap bahan kimia Ketahanan PS terhadap bahan-bahan kimia umumnya tidak sebaik ketahanan yang dipunyai oleh PP atau PE. PS larut dalam eter, hidrokarbon aromatic dan chlorinated
-
Hydrocarbon. PS juga mempunyai daya serap air yang rendah, dibawah o,25%.
-
Abrasion resistance PS mempunyai kekuatan permukaan relative lebih keras dibandingkan dengan jenis termoplastik yang lain. Meskipun demikian, bahan ini mudah tergores.
-
Transparansi
-
Sifat optis dari PS adalah mempunyai derajat transparansi yang tinggi, dapat melalui semua panjang gelombang cahaya ( 90%). Disamping itu dapat memberikan kilauan yang baik yang tidak dipunyai oleh jenis plastic lain, dimana bahan ini mempunyai indeks refraksi 1,592.
-
Sifat elektrikal Karena mempunyai sifat daya serap air yang rendah maka PS digunakan untuk keperluan alat-alat listrik. PS foil digunakan untuk spacers, slot liners dan covering dari kapasitor, koil dan keperluan radar.
-
Ketahanan panas
o
PS mempunyai softening point rendah (90 c) sehingga PS tidak digunakan untuk pemakaian pada suhu tinggi, atau misalnya pada makanan yang panas. Suhu o
maksimum yang boleh dikenakan dalam pemakaian adalah 75 c. Disamping itu, PS mempunyaisifat mempunyaisifat konduktifitas panas yang rendah.
PS dibuat dalam berbagai grade yang dapat digunakan untuk membuat produk jadi. Pemilihan grade sangat penting dan disesuaikan dengan produk jadinya. Grade-grade PS yang umum dipakai adalah: general purpose, light stabilized, heat resistance, Impact grade. Polistrena dapat diproses dengan cara pengolahan yang umum digunakan untuk PP atau PE, yaitu: cetak injeksi, extrusion, extr usion, thermoforming.
3. ACRYLONITRILE BUTADIENE STYRENE (ABS) termasuk kelompok engineering thermoplastic yang berisi 3 monomer pembentuk. Akrilonitril bersifat tahan terhadap bahan kimia dan stabil terhadap panas. Butadiene memberi perbaikan terhadap sifat ketahanan pukul dan sifat liat (toughness). Sedangkan stirena menjamin kekakuan (rigidity) dan mudah diproses. Beberapa grade ABS ada juga yang mempunyai karakteristik yang berfariasi, dari kilap tinggi sampai rendah dan dari yang mempunyai impact resistance tinggi sampai rendah. Berbagai sifat lebih lanjut juga dapat diperoleh dengan penambahan aditif sehingga diperoleh grade ABS yang bersifat menghambat nyala api, transparan, tahan panas tinggi, tahan terhadap sinar UV, dll.
ABS mempunyai sifat-sifat : - tahan bahan kimia - liat, keras, kaku - tahan korosi - dapat didesain menjadi berbagai bentuk. - biaya proses rendah - dapat direkatkan - dapat dielektroplating - memberi kilap permukaan yang baik
ABS dapat diproses dengan tehnik cetak injeksi, ekstrusi, thermoforming, cetak tiup, roto moulding dan cetak kompresi. ABS bersifat higroskopis, oleh karena itu harus dikeringkan dulu sebelum proses pelelehan.
Penggunaannya : -
Peralatan Karena keunggulan sifat-sifatnya maka banyak digunakan membuat peralatan seperti : hair dryer, korek api gas, telepon, intercom, body dan komponen mesin ketik elektronik maupun mekanik, mesin hitung, dll.
-
Otomotif Karena sifatnya yang ringan, tidak berkarat, tahan minyak bumi, maka ABS digunakan untuk radiator grill, rumah-rumah lampu, emblem, horn grill, tempat kaca spion, dll.
-
Barang-barang tahan lama :
ABS dengan grade tahan nyala api digunakan untuk cabinet TV, kotak penutup video, dll.
-
Grade tahan pukul pada suhu rendah dan tahan fluorocarbon dapat digunakan untuk
pintu dan body kulkas.
Penggunaan Penggunaan lain : komponen AC, kotak kamera, dudukan kipas angina meja, dll.
Bangunan dan perumahan : dudukan kloset, bak air, frame kaca, cabinet, kran air, gantungan handuk, saringan, dll.
-
Elektroplated ABS : regulator knob, pegangan pintu kulkas, pegangan paying, spareparts kendaraan kendaraan bermotor, tutup botol, dll.
4. POLYVINYL CHLORIDE (PVC) merupakan hasil polimerisasi monomer vinil
klorida dengan bantuan katalis. Pemilihan katalis tergantung pada jenis proses polimerisasi yang digunakan.
Untuk mendapatkan produk-produk dari PVC digunakan beberapa proses pengolahan yaitu : -
Calendering Produk akhir : sheet, film, leather cloth dan floor covering.
-
Ekstrusi Merupakan carapengolahan PVC yang banyak digunakan karena dengan proses ini macam produk. ‘Extruder head’ dapat diganti dengan dapat dihasilkan bermacambermacam-macam bermacam bentuk untuk menghasilkan :
pipa, tube, building profile, sheet, floor covering dan monofilament.
Isolasi kabel listrik dan telepon.
-
Barang berongga dan blown film.
Cetak injeksi Produk yang diperoleh adalah :
sol sepatu, sepatu, sepatu boot
container, sleeve (penguat leher baju), valve. v alve.
Fitting, electrical and engineering parts.
5. POLYACETAL ATAU POLYOXYMETHYLENE (POM) merupakan salah satu engineering plastic yang penting yang banyak digunakan di bidang teletronik, bangunan dan sector alat-alat tehnik. Ada 2 tipe poliasetal yaitu homopolimer dan kopolimer. Asetal homopolimer merupakan polimer kristalin yang dibuat dari formaldehida Resin ini secara tehnis disebut polioksi metilena (POM). Asetal homopolimer dapat dicampur daengan aditif seperti : antioksidan, lubrikan, filler, pewarna, UV stabilizer, dll. Resin ini aslinya berwarna putih buram.
Sifat-sifat umum resin asetat adalah: -
Strength Tanpa adanya modifikasi, resin ini mempunyai mempunyai kekuatan tarik, kekuatan kompresi dan ketahanan gesek yang tinggi. Resin ini halus dan deformasinya rendah jika diberi beban. Resin ini mempunyai batas lelah bengkukan (flexural fatique) yang tinggi sehingga baik digunakan sebagai bahan baku pegas.
-
Toughness Resin ini umumnya liat, tahan pukul meskipun pada suhu rendah, kemulurannya pada suhu kamar mencapai 12% dan pada suhu yang lebih tinggi mencapai 18%.
-
Thermal Titik leleh homopolimer asetal lebih rendah daripada engineering thermoplastic lainnya.
-
Elektrikal Sifat elektrikalnya dipengaruhi oleh kandungan uap air. Konstanta dielektrikalnya bervariasi dari frekwensi 102-106 Hz, dan dielectric strength-nya tinggi.
-
Chemical Tahan terhadap bermacam-macam pelarut, eter, minyak pelumas, minyak, bensin, bahan baker dari methanol, dll.
-
Friksi/umur pakai Sifat pakai dan friksi baik karena permukaannya lebih keras dan koefisien gesekannya rendah.
-
Flameability Resin asetal homopolimer ini merupakan material yang terbakar pelan-pelan dan berasap sedikit.
-
Stabiliants dimensi Karena asetal menyerap sangat sedikit uap air, maka perubahan dimensinyapun sangat kecil.
6. POLYCARBONATE (PC) merupakan engineering plastic yang dibuat dari reaksi kondensasi bisphenol A dengan fosgen (phosgene) dalam media alkali. Polikarbonat mempunyai sifat-sifat : jernih seperti air, impact strengthnya sangat bagus, ketahanan terhadap pengaruh cuaca bagus, suhu penggunaannya tinggi, mudah diproses, flameabilitasnya rendah. Untuk menghasilkan produk – produknya produknya melalui proses dengan tehnik pengolahan thermoplastic pada umumnya, yaitu: cetak injeksi, ekstruksi, cetak tiup, dan structural foam moulding. Sheet polikarbonat dapat diproses dengan tehnik thermoforming menggunakan tekanan maupun vakum. PC juga dapat dikenai proses finishing meliputi pelarut dan adhesive bonding, pengecatan, printing, hot-stamping, ultrasonic welding, dll.
Penggunaan Penggunaan PC di berbagai sektor sangat luas, antara lain: 1.Sektor otomotif. PC memberi performance tinggi pada lensa lampu depan/belakang. PC ‘opaque grade’ digunakan untuk rumah lampu dan komponen elektrik. ‘Glass reinforced grade’ digunakan untuk grill. 2.Sektor makanan, PC digunakan untuk tempat minuman, mangkuk pengolah makanan, alat makan/minum, alat masak microvwave, dll, khususnya yang memerlukan produk yang jernih. 3. Bidang medis : filter fi lter housing, tubing connector, peralatan operasi yang harus disterilisasai. 4. Industri elektrikal. PC digunakan untuk membuat konektor, pemutus arus, tutup baterai, ‘light concentrating panels’ untuk display kristal cair, dll dll 5. Alat/mesin bisnis. PC dapat digunakan untuk membuat : rumah dan komponen bagian dalam dari printer, mesin fotokopi, konektor telepon, dll.
7. POLIAMIDA (NYLON) merupakan istilah yang digunakan terhadap poliamida yang mempunyai sifat-sifat dapat dibentuk serat, film dan plastic. Struktur nylon ditunjukkan oleh gugus amida yang berkaitan dengan unit hidrokarbon ulangan yang panjangnya berbeda-beda berbeda-beda dalam suatu polimer.
Sifat-sifat nylon : 1. Secara umum nylon bersifat keras, berwarna cream, sedikit tembus cahaya. 2. Berat molekul nylon bervariasi dari 11.000-34.000 3. Nylon merupakan polimer semi kristalin dengan titik leleh 350-570 Of. Titik leleh erat kaitannya dengan jumlah atom karbon. Jumlah atom karbon makin besar, kosentrasi amida makin kecil, titik lelehnyapun menurun. menurun. 4. Sedikit higroskopis : oleh karena itu perlu dikeringkan sebelum dipakai, karena sifat mekanis maupun elektriknya dipengaruhi juga oleh kelembaban relative dari admosfir. 5. Tahan terhadap solvent organic seperti alcohol, eter, aseton, petroleum eter, benzene, CCl4 maupun xylene. 6. Dapat bereaksi dengan phenol, formaldehida, alcohol, benzene panas dan nitrobenzene panas. 7. Nylon relative tidak dipengaruhi oleh waktu simpan yang lama pada suhu kamar. Tetapi pada suhu yang lebih tinggi akan teroksidasi menjadi berwarna kuning dan rapuh. Demikian juga sinar matahari yang kuat akan kurang baik terhadap sifat mekanikalnya. 8. Penambahan aditif dalam nylon dimaksud untuk memperbaiki sifat-sifat nylon.
Teknik pengolahan nylon yang utama adalah cetak injeksi dan ekstrusi. Tehnik lain seperti cetak tiup, rotational moulding, reaction injection moulding (RIM) . Adapun penggunaannya adalah sebagai berikut : -
Industri listrik dan elektronika. Nylon 6, baik yang diberi pengisi maupun tidak, mempunyai sifat-sifat yang cocok untuk industri, elektronika maupun telekomunikasi, antara lain yaitu :
-
tahan suhu tinggi pada pengoperasian pengoperasian yang kontinu.
Bersifat isolasi
Ketahanan pukulnya tinggi
Mobil
Nylon 6 dapat digunakan untuk membuat : pelampung tangki bahan baker, blok bantalan, komponen motor, speedometer, gear, pengisi udara karburator, kerangka kaca, penutup tangki bahan baker, reflector lampu depan, penutup stir, dop roda mobil, dll. -
Tekstil Di industri tekstil, nylon 6 digunakan untuk membuat : bobbin (gelondong benang), perkakas tenun, ring yang dapat dipindah-pindah, gear, dll.
-
Peralatan rumah tangga Nylon digunakan untuk furniture, peralatan dapur, folding door, komponen mesin jahit, kancing, kancing, pegangan pisau, pisau, kerangka pencukur elektrik. elektrik.
-
Mesin- mesin industri Mesin- mesin yang dibuat dari nylon 6 antara lain : gear, bantalan (bearing), pulley, impeller pompa motor, sprocket, rol, tabung, alat pengukur pada pompa bensin.
-
Kemasan Dapat digunakan untuk mengemas makanan seperti : ikan, daging, saus, keju, coklat, kopi, dll.
8. POLYETHYLENE PEREPHTALATE (PET) dibuat dari glikol (EG) dan terephtalic
acid (TPA) atau dimetyl ester atau asam terepthalat (DMT).
Sifat-sifat PET : PET merupakan keluarga polyester seperti halnya PC. Polymer PET dapat diberi penguat fiber glass, atau filler mineral. PET film bersifat jernih, kuat, liat, dimensinya stabil, tahan nyala api, tidak beracun, permeabilitas terhadap gas, aroma maupun air rendah. PET engineer resin mempunyai kombinasi sifat-sifat: kekuatan (strength)-nya tinggi, kaku (stiffness), dimensinya stabil, tahan bahan kimia dan panas, serta mempunyai sifat elektrikal yang baik. PET memiliki daya serap uap air yang rendah, demikian juga daya serap terhadap air. PET dapat diproses dengan proses ekstrusi pada suhu tinggi 518-608 Of, selain itu juga dapat diproses dengan tehnik cetak injeksi maupun cetak tiup. Sebelum dicetak sebaiknya resin PET dikeringkan lebih dahulu (maksimum kandungan uap air 0,02 %) untuk mencegah terjadinya proses hidrolisa selama pencetakan. pencetakan. Penggunaan PET sangat luas antara lain : botol-botol untuk air mineral, soft drink, kemasan sirup, saus, selai, minyak min yak makan.
2.5.b. BAHAN TAMBAH (ADITIF)
-
Penstabil (Stabillizer)
Stabilizer berfungsi untuk mempertahankan produk plastik dari kerusakan, baik selama proses, dalam penyimpanan maupun aplikasi produk. Ada 3 jenis bahan penstabil yaitu : penstabil panas (heat stabilizer) penstabil terhadap sinar ultra violet (UV Stabilizer) dan antioksidan. -
UV stabilizer
UV stabilizer berfungsi mencegah kerusakan barang plastic akibat pengaruh sinar matahari. Hal ini dikarenakan sinar matahari mengandung sinar ultra violet dengan panjang gelombang 3000-4000A yang mampu memecah sebagian besar senyawa kimia terutama senyawa organik. -
Antioksidan
Antioksidan berfungsi mencegah atau mengurangi kerusakan produk plastk karena pengaruh oksidasi yang dapat menyebabkan pemutusan rantai polimer. Tanda-tanda yang terlihat apabila produk plastik rusak adalah : - polimer menjadi rapuh - kecepatan alir polimer tidak stabil dan cenderung menjadi lebih tinggi. - Sifat kuat tariknya berkurang - Terjadi retak-retak pada permukaan produk - Terjadi perubahan warna
2.5.c. PEWARNA ( COLORANT )
Bahan pewarna berfungsi untuk meningkatkan penampilan dan memperbaiki sifat tertentu dari bahan plastik. Pertimbangan yang perlu diambil dalam memilih warna yang sesuai meliputi : -
Aspek yang berkaitan dengan penampilan bahan plastik selama pembuatan produk warna, meliputi daya gabung, pengaruh sifat alir apada system dan daya tahan terhadap panas serta bahan kimia.
-
Aspek yang berkaitan dengan produk akhir, antara lain meliputi ketahanan terhadap cuaca, bahan kimia dan solvent.
Colorant dapat diklasifikasikan dalam 2 jenis, yaitu : -
Dyes
Bahan ini larut dalam bahan plastik sehingga menjadi satu system dan terdispersi secara merata setelah melalui proses pencampuran. Dyes mempunyai light fastness dan ketahanan panas kurang baik dan dapat mengalami migrasi (bergerak ke permukaan) sehingga mengurangi mengurangi daya tarik dan kadang-kadang dapat meracuni kulit. Penggunaan Penggunaan dyes dalam plastik jumlahnya terbatas.
-
Pigment
Bahan ini tidak larut dalam bahan plastik tetapi hanya terdispersi diantara rantai molekul bahan plastik tersebut. Pencampuran bahan tersebut dengan bahan plastik kadang-kadang memerlukan tehnologi dan peralatan khusus. Derajat disperse pigmen dalam bahan plastik tergantung pada suhu, waktu pencampuran dan alat pencampur serta ukuran partikel pigmen dan berat molekul bahan plastik. Pigmen dapat dikelompokkan menjadi 2 tipe yaitu pigmen anorganik dan pigmen organik. Pigmen anorganik mempunyai molekul yang lebih besar dan luas permukaanya lebih kecil, permukaannya buram karena menyebarkan sinar. Contoh pigment anorganik : titanium dioksida yang memberi warna putih, besi oksida memberi warna kuning, coklat, merah dan hitam, cadmium yang memberi warna kuning terang dan merah, dll. Pigmen organik ukuran partikelnya lebih kecil, warna lebih kuat, dan dispersinya lebih mudah namun harganya lebih mahal.
Contoh polimer plastik yang diklasifikasikan berdasarkan berdasarkan bahan bakunya: 1. Polietilena (PE), misalnya botol plastik, mainan, bahan cetakan, ember, drum, pipa saluran, isolasi kawat dan kabel, kantong plastik dan jas hujan. 2. Polivinilklorida (PVC), misalnya pipa air, pipa plastik, pipa kabel listrik, kulit sintetis, ubin plastik, piringan hitam, bungkus makanan, sol sepatu, sarung tangan dan botol detergen. 3. Polipropena (PP),misalnya karung, tali, botol minuman, serat, bak air, insulator, kursi plastik, alat-alat rumah sakit, komponen mesin cuci, pembungkus tekstil, dan permadani. 4. Polistirena, misalnya insulator, sol sepatu, penggaris, gantungan baju.
2.6. Polimer Termosetting
Polimer termosetting adalah polimer yang mempunyai sifat tahan terhadap panas. Jika polimer ini dipanaskan, maka tidak dapat meleleh. Sehingga tidak dapat dibentuk ulang
kembali. Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk cetak pertama kali (pada saat pembuatan). Bila polimer ini rusak/pecah, maka tidak dapat disambung atau diperbaiki lagi. Polimer termosetting memiliki ikatan-ikatan silang yang mudah dibentuk pada waktu dipanaskan. Hal ini menyebabkan polimer menjadi kaku dan keras. Semakin banyak ikatan silang pada polimer ini, maka semakin kaku dan mudah patah. Bila polimer ini dipanaskan untuk kedua kalinya maka akan menyebabkan rusak atau lepasnya ikatan silang antar rantai polimer.
Sifat polimer termosetting sebagai berikut.
Keras dan kaku (tidak fleksibel)
Jika dipanaskan akan mengeras
Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur ulang)
Tidak dapat larut dalam pelarut apapun
Jika dipanaskan akan meleleh
Tahan terhadap asam basa
Mempunyai ikatan silang antarrantai molekul
Contoh plastik termosetting adalah bakelit, asbak, fitting lampu listrik, steker listrik, peralatan fotografi, radio, dan perekat plywood .
2.7. Proses Pembuatan Polimer 2.7.a. Polimer Adisi
Reaksi pembentukan teflon dari monomer-monomernya tetrafluoroetilen disebut reaksi adisi. Perhatikan gambar 2.8 yang menunjukkan bahwa monomer etilena mengandung ikatan rangkap dua, sedangkan di dalam polietilena tidak terdapat ikatan rangkap dua.
Gambar: Monomer etilena mengalami reaksi adisi membentuk polietilena yang digunakan sebagai tas plastik, pembungkus makanan, dan botol. Pasangan elektron ekstra dari ikatan rangkap dua pada tiap monomer etilena digunakan untuk membentuk suatu ikatan baru menjadi monomer yang lain Menurut jenis reaksi adisi ini monomer-monomer yang mengandung ikatan rangkap dua saling bergabung, satu monomer masuk ke monomer yang lain membentuk rantai panjang. Produk yang dihasilkan dari reaksi polimerisasi adisi mengandung semua atom dari monomer awal. Berdasarkan gambar diatas, yang dimaksud polimerisasi adisi adalah polimer yang terbentuk dari reaksi polimerisasi disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi dari monomermonomernya yang membentuk ikatan tunggal. Dalam reaksi ini tidak
disertai terbentuknya molekul-molekul kecil seperti H 2O atau NH3. 2.7.b. Polimer Kondensasi
Polimer kondensasi terjadi dari reaksi antara gugus fungsi pada monomer yang sama atau monomer yang berbeda. Dalam polimerisasi kondensasi kadang-kadang disertai dengan terbentuknya molekul kecil seperti H 2O, 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, seperti air. 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. 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 kondensasi yang digunakan di gunakan untuk membuat satu jenis nilon ditunjukkan pada gambar.
Gambar: 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 n ylon 66. 2.8. Penggolongan Polimer 2.8.a. Homopolimer
Polimer ini terbenuk dari monomer-monomer yang sejenis. sejenis. M + M + ….→ - [M-M-M-M] monomer
polimer
2.8.b. Kopolimer
Polimer ini terbentuk dari monomer-monomer yang jenisnya berbeda dan susunan monomer yang bergabung. Kopolimer dibagi lagi menjadi: 1. Kopolimer statistik: kopolimer dengan susunan susunan monomer yang terbentuk tidak beraturan. – B – A – A – A – A – A – A – B – B – A – A – A – A – B – B – B – B – B] – B] - [A – [A – B B – B 2. Kopolimer blok: susunan monomer yang terbentuk secara teratur dengan jumlah tertentu. – B – B – B – A – A – A – A – B – B – B – B – A – A – A – A – B – B – B] – B] - [A – [A – A A – B 3. Kopolimer bergantian: susunan monomer monomer yang terbentuk secara bergantian. bergantian. – A – B – B – A – A – B – B – A – A – B – B – A – A – B – B – A – A – B] – B] – – - [A – [A – B B – A
4. Kopolimer bercabang: susunan monomer yang merupakan cabang.
2.7. Manfaat Polimer
Manfaat polimer antara lain: 1. Dalam bidang kedokteran: banyak diciptakan alat-alat kesehatan seperti: termometer, botol infus, selang infus, jantung buatan dan alat transfusi darah. 2. Dalam bidang pertanian: dengan adanya mekanisasi pertanian. 3. Dalam bidang teknik: diciptakan alat-alat ringan ri ngan seperti peralatan pesawat. 4. Dalam bidang otomotif: dibuat alat-alat pelengkap mobil.
2.8. Aplikasi dan Dampak Polimer
Berdasarkan aplikasinya dibagi 3 kelompok yaitu: -
Polimer komersial, yaitu polimer yang disintesis dengan biaya murah dan diproduksi secara besar - besaran. Polimer komersial pada prinsipnya terdiri dari 4 jenis polimer utama yaitu: Polietilena, Polipropilena, Poli(vinil klorida), dan Polisterena. Polietilena dibagi menjadi produk massa jenis rendah (< 0,94 g/cm3), dan produk massa jenis tinggi (> 0,94 g/cm3). Perbedaan dalam massa jenis ini timbul dari strukturnya yakni: polietilena massa jenis tinggi secara esensial merupakan polimer linier dan polietilena massa jenis rendah bercabang. Plastik - plastik komoditi mewakili sekitar 90% dari seluruh produksi termoplastik dan sisanya terbagi diantara kopolimer stirena – stirena – butadiena, butadiena, kopolimer akrilonitril – butadiena – stirena (ABS), poliamida dan poliester. Contoh plastik-plastik komoditi dan penggunaannya penggunaannya dapat dilihat pada tabel 4.
Polimer teknik, yaitu polimer yang memiliki sifat unggul tetapi harganya mahal. Konsumsi plastik teknik kimia hingga akhir tahun 1980-an mencapai kira - kira 1,5 x 109 kg/tahun diantaranya poliamida, polikarbonat, asetal, poli(fenilena oksida) dan poliester mewakili sekitar 99% dari pemasaran. Yang tidak diperhatikan adalah bahan - bahan berkualitas teknik dari kopolimer akrilonitril – butadiena – stirena, berbagai polimer terfluorinasi dan sejumlah kopolimer serta bahan paduan polimer yang meningkat jumlahnya. Ada banyak kesamaan kesamaan dalam pasaran plastik - plastik teknik tetapi plastik plastik ini dipakai terutama dalam bidang transportasi seperti (mobil, truk, pesawat udara), konstruksi (perumahan, instalasi pipa ledeng, perangkat keras), barang - barang listrik dan elektronik (mesin bisnis, komputer), mesin - mesin industri dan barang- barang konsumsi. Selain polimer - polimer yang telah diperlihatkan, kopolimer dan paduan polimer teristimewa yang disesuaikan untuk memperbaiki sifat (mutu) semakin bertambah jumlahnya. Pemasaran plastik - plastik teknik tumbuh dengan cepat dengan proyeksi pemakaian yang meningkat hingga 10% per tahun.
Contoh Polimer teknik yang utama dapat dilihat pada Tabel 1.4 berikut:
-
Polimer dengan tujuan khusus, yaitu polimer yang memiliki sifat spesifik yang unggul dan dibuat untuk keperluan khusus. Contoh: alat-alat kesehatan seperti termometer/timbangan.
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Polimer merupakan molekul besar (makromolekul) yang terbangun oleh susunan unit ulangan kimia yang kecil, sederhana, dan terikat oleh ikatan kovalen.
Penggunaan suatu polimer tergantung pada sifat polimer, sedangkan sifat polimer ditentukan oleh struktur polimer itu sendiri, maka sangat penting untuk mempelajari hubungan antara struktur dan sifat polimer.
Sifat polimer yaitu sifat termal, sifat kelenturan, ketahanan terhadap mikroorganime, dan sifat lainnya.
Stress merupakan tegangan, dan strain merupakan regangan.
Berdasarkan jenis bahan, ukuran dan geometri objek, dan kekuatan yang diterapkan, deformasi terdiri atas 2 jenis j enis yaitu deformasi elastis dan deformasi plastik.
Polimer termoplastik adalah polimer yang mempunyai sifat tidak tahan terhadap panas.
Polimer termosetting adalah polimer yang mempunyai sifat tahan terhadap panas.
DAFTAR PUSTAKA Engin eering. New York: Wiley & sons Callister, William. 2007. Materials Science and Engineering
http://www.matter.org.uk/matscicdrom/manual/pm.html Konsep polimer, tanggal akses: 28 April 2011 http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-polimer/klasifikasi-polimer/polimertermoplastik-dan-termosetting / tanggal / tanggal akses: 27 April 2011 2010. http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-polimer/klasifikasi-polimer/polimerberdasarkan-sifat-thermalnya/ tanggal berdasarkan-sifat-thermalnya/ tanggal akses: 27 April 2011
