FISIKA MATERIAL
STRUKTUR POLIMER
OLEH : Kelompok: 12
1.
Mochamad Fatchur Rozi
(120322402573 )
2.
Muhammad Syawaluddin Syawaluddin A. (120322420484) (120322420484)
3.
Muhammad Ali Zain
(120322420495) (120322420495)
JURUSAN FISIKA FAKULATAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MALANG
November 2014
1. Jelaskan molekul polimer yang khas dalam hal nya rantai struktur dan, di samping itu, bagaimana molekul dapat dihasilkan dari unit berulang.
Masing-masing dua elektron valensi yang tersisa untuk setiap atom karbon dapat terlibat dalam ikatan sisi dengan atom ata u radikal yang diposisikan berdekatan dengan rantai. Tentu saja, baik obligasi rantai dan sisi ganda juga dimungkinkan. Molekul-molekul yang panjang terdiri dari entitas struktural yang disebut unit berulang, yang berturut-turut diulang sepanjang rantai. Monomer merujuk pada molekul kecil dari mana polimer yang disintesis. Oleh karena itu, monomer dan unit ulangi berarti hal yang berbeda, tapi kadang-kadang monomer atau unit monomer istilah digunakan sebagai pengganti unit istilah yang lebih tepat ulangi. 2. Menggambar unit ulang untuk polietilen, poli (vinil klorida), politetrafluoroetilena, polypropylene, dan polystyrene .
Polyethylene
Poly (viny chloride)
Polytetrafluoroethylene
Polypropylene
Polystyrene
3. Menghitung jumlah rata-rata dan berat rata-rata molekul dan derajat polimerisasi untuk polimer tertentu.
Selama proses polimerisasi tidak semua rantai polimer akan tumbuh sama panjang(tidak akan tumbuh panjang yang sama) hal ini dalam distribusi panjang rantai atau molekul bobot.Biasanya berat molekul rata-rata dapat ditentukan oleh pengukuran berbagai sifat fisik seperti viskositas dan osmotic tekanan. Cara untuk mendefinisikan berat moleul rata –rata Mn dengan membagi rantai menjadi serangkaian ukuran rentang dan kemudian menentukan fraksi jumlah rantai dalam berbagai ukuran. Jumlah berat molekul rata-rata dinyatakan
Keterangan: Mi: berat (tengah) rata-rata molekul berbagai ukuran i. Xi: sebagian kecil dari jumlah total rantai dalam berbagai ukuran yang sesuai.
Gambar 14.4 distribusi molekul bobot untuk polimer yang khas
Berat rata-rata molekul disarankan pada fraksi berat molekul dalam rentang sebagai ukuran.
Keterangan:
Mi: berat molekul rata-rata berbagai ukuran. Wi: menunjukkan fraksi berat molekul tanpa interval ukuran yang sama. Cara alternatif untuk menjelaskan ukuran rata-rata rantai polimer adalah sebagai derajat polimerisasi (DP). Berkaitan dengan rata-rata unit ulang dengan rata-rata berat molekul (Mn).persamaannya sebagai berikut :
M adalah unit ulang berat molekul.
4 b. Tiga Jenis Stereoisomer Stereoisomer Stereoisomer menunjukkan situasi di mana atom dihubungkan bersama dalam urutan yang sama (head-to-tail), tetapi berbeda dalam penataan ruang mereka. Untuk satu stereoisomer, semua kelompok R yang terletak di sisi yang sama dari rantai adalah sebagai berikut:
Konfigurasi diatas disebut “konfigurasi isotaktik” . Diagram ini menunjukkan pola zigzag dari rantai atom karbon. Selanjutnya, representasi penting dari s truktur geometri dalam tiga dimensi, seperti yang ditunjukkan adalah berbentuk baji obligasi; wedges padat merupakan obligasi yang memproyeksikan keluar dari halaman, dan yang putus-putus merupakan obligasi ke halaman.(8). Dalam “konfigurasi sindiotaktis” , kelompok R sisi rantai alternatif:(9)
dan untuk posisi acak.
istilah “konfigurasi ataktik” digunakan.
8 Konfigurasi isotaktik biasanya direpresentasikan dengan menggunakan linear berikut (yaitu nonzigzag) dan dua-dimensi skematik:
9 Skema linear dan dua-dimensi untuk sindiotaktis direpresentasikan sebagai:
10 Untuk ataktik skema linear dan dua-dimensi a dalah:
Konversi dari satu stereoisomer yang lain (misalnya, isotaktik ke sindiotaktis) tidak mungkin dengan rotasi sederhana tentang obligasi rantai tunggal, obligasi ini harus terlebih dahulu dipotong, dan kemudian, setelah rotasi, mereka kembali terbentuk.Pada kenyataannya, polimer tidak hanya menunjukkan satu dari konfigurasi ini, akan tetapi bentuk dominan tergantung pada metode sintesis.
4 c. Dua Jenis Isomer Geometri Isomer Geometri
Konfigurasi rantai lainnya, atau isomer geometri, yang mungkin dalam unit berulang yang memiliki ikatan rangkap antara atom-atom karbon rantai. Pada setiap atom karbon terikat dalam ikatan rangkap yang disebut kelompok sisi, yang terletak di salah satu sisi rantai atau sebaliknya. Perhatikan struktur unit isoprena,
di mana kelompok CH3 dan atom H diposisikan pada sisi yang sama dari ikatan rangkap. Ini disebut struktur “cis”, dan polimer yang dihasilkan, cis-poliisoprena, yaitu karet alam. Untuk isomer alternatif
struktur “trans”, yang CH3 H berada pada sisi berlawanan dari rantai ganda Trans-poliisoprena, biasanya disebut getah perca, memiliki sifat yang jelas berbeda dari karet alam sebagai akibat dari perubahan konfigurasi. Konversi trans ke cis, atau sebaliknya, tidak mungkin oleh rotasi ikatan rantai sederhana karena ikatan rantai ganda sangat kaku. Molekul polimer dapat dicirikan dalam hal ukuran, bentuk, dan struktur. Ukuran molekul ditentukan dalam hal berat molekul (atau derajat polimerisasi). Bentuk Molekuler berkaitan dengan derajat memutar rantai, melingkar, dan membengkok. Struktur molekul tergantung pada themanner di mana unit struktural bergabung bersama-sama. Linier, bercabang, silang,
11 Untuk cis-isoprena representasi rantai linier adalah s ebagai berikut:
sedangkan skema linier untuk struktur trans
Gambar 14.8 Skema Klasifikasi Untuk Karakteristik Molekul Polimer
4 d. Empat Jenis Kopolimer KOPOLIMER
Berdasarkan jenis monomernya, polimer dibedakan atas homopolimer dan kopolimer. Homopolimer terbentuk dari sejenis monomer, sedangkan kopolimer terbentuk lebih dari sejenis monomer.
Homopolimer
Homopolimer merupakan polimer yang terdiri dari satu macam monomer, dengan struktur polimer.
Kopolimer
Kopolimer merupakan polimer yang tersusun dari dua macam atau le bih monomer. Jenis-jenis kopolimer
a) Kopolimer acak , yaitu kopolimer yang mempunyai sejumlah satuan berulang yang berbeda tersusun secara acak dalam rantai polimer. Strukturnya: . . . – A – B – A – A – B – B – A – A -. . . . b) Kopolimer bergantian, yaitu kopolimer yang mempunyai beberapa kesatuan ulang yang berbeda berselang-seling adanya dalam rantai polimer. Strukturnya:. . . – A – B – A – B – A – B – A – B – . . . c) Kopolimer balok (blok), yaitu kopolimer yang mempunyai suatu kesatuan berulang berselang-seling dengan kesatuan berulang lainnya dalam rantai polimer. Strukturnya: . . . – A – A – A – A – B – B – B – B – A – A – A – A -. . . d) Kopolimer tempel/grafit, yaitu kopolimer yang mempunyai satu macam kesatuan berulang menempel pada polimer tulang punggung lurus yang mengandung hanya satu macam kesatuan berulang dari satu jenis monomer.
Untuk lebih jelasnya, pertimbangkan kopolimer yang terdiri dari dua unit berulang pada Gambar 14.9. Tergantung pada proses polimerisasi dan relatif ractions dari jenis ulang unit, pengaturan urutan yang berbeda sepanjang rantai polimer yang mungkin. Untuk satu, seperti digambarkan pada Gambar 14.9a, dua unit yang berbeda secara acak tersebar di sepanjang rantai yang disebut kopolimer acak . Untuk kopolimer bergantian, seperti namanya, unit ulang dua posisi rantai alternatif. Seperti digambarkan dalam kopolimer blok Gambar 14.9bA adalah salah satu di mana unit berulang dentical terkelompok dalam blok sepanjang rantai (Gambar 14.9c). Akhirnya, cabang samping homopolimer dari satu jenis dapat dicangkokkan ke rantai homopolimer utama yang terdiri dari unit ulangi yang berbeda, yang dise but kopolimer tempel/grafit (Gambar 14.9d).
Gambar 14.9 Skema representasi (a) acak, (b) bergantian, (c) blok, dan (d) kopolimer tempel/grafit. Dua jenis yang berbeda ulangi Unit yang ditunjuk oleh lingkaran biru dan merah.
Karet sintetis, dibahas dalam Bagian 15.16, kopolimer, unit berulang kimia yang digunakan dalam beberapa karet ditunjukkan pada Tabel 14.5. Styrene-butadiene rubber (SBR) adalah kopolimer acak yang umum untuk membuat ban mobil. Karet nitril (NBR) merupakan kopolimer acak yang terdiri dari akrilonitril butadiena. Hal ini juga sangat elastis, di samping itu tahan terhadap pembengkakan dalam pelarut organik, selang bensin terbuat dari NBR. Dampak dimodifikasi polystyrene adalah kopolimer blok yang terdiri dari bolak blok stirena dan butadiena. Karet blok isoprena bertindak untuk memperlambat keretakan dengan merambat melalui bahan.
5. Perbedaan perilaku dan molekul struktur untuk termoplastik dan thermosetting polimer.
Respon dari polimer terhadap kekuatan mekanik pada temperature tinggi terkait struktur molekul. Dalam kenyatannya, satu skema klasifikasi untuk bahan ini adalah sesuai dengan meningkatnya temperature. Termoplastik (polimer termoplastik) dan thermosets (termoseting) adalah dua sub divisi. Termoplastik melunak bila dipanaskan dan mengeras bila didinginkan, proses yang benar-benar reversible dan dapat di ulang. Pada tingkat molekul karena kenaikan suhu, kekuatan ikatan sekunder berkurang dengan gerak molekul meningkat, sehingga gerakan relatif rantai yang berdekatan difasilitasi ketika stress. Irreversible degradasi adalah hasil ketika termoplastik polimer cair dinaikan sampai suhu yang tertinggi. Selain itu termoplastik relatif lembut. Polimer termoplastik memiliki struktur yang linier dan bercabang dengan rantai fleksibel. Bahan-bahan biasanya dibuat oleh aplikasi s imultan panas dan tekanan.contoh polimer termoplastik termasuk polietilen, polystyrene, poly(etilena tereftalat),dan poli(vinil klorida). Termoseting adalah network polymers (polimer jaringan). Setelah mengeras tidak melunak saat dipanaskan . Network polymers memiliki kovalen crosslink antar rantai molekul yang berdekatan. Alasan mengapa saat dipanaskan tidak melunak karena selama proses panas, rantai obligasi ini bersama-sama melawan gerakan rantai getaran dan `rotasi pada suhu tinggi sehingga bahan tidak melunak bila dipanaskan. Pada umumnya termoset lebih keras dan lebih kuat dari termoplastik serta memiliki stabilitas yang lebih baik.
7. Jelaskan secara singkat / diagram struktur spherulitic untuk polimer semicrystalline.
Banyak Polimer berukuran besar yang mengkristal dari lelehan semicrystalline dan membentuk structure spherulit. Spherulit memiliki arti bahwa masi ng-masing sferulit tumbuh kira-kira berbentuk bulat, salah satunya, seperti yang ditemukan dalam karet alam, ditampilkan dalam transmisi mikrograf elektron, foto pada bab pembuka bab ini. Sferulit terdiri dari pita agregat seperti rantai yang dilipat kristalit (lamellae) tebalnya sekitar 10 nm yang memancar ke luar dari nukleasi tunggal pada situs pusat. Dalam mikrograf elektron , lamellae ini muncul sebagai garis putih tipis. Rincian struktur dari sferulit digambarkan secara skematik pada Gambar di ba wah.
Di sini ditampilkan rantai individu yang dilipat kristal lamelar yang dipisahkan oleh material amorf. Ikatan rantai molekul yang bertindak sebagai penghubung antara lamellae yang berdekatan atau melewati daerah amorf. Sebagai kristalisasi dari struktur spherulitik yang me ndekati penyelesaian. Ujung ikatan spherulites yang berdekatan mulai menimpa satu sama lain, membentuk kurang lebih batas planar. Sebelum waktunya tiba, mereka akan mempertahankan bentuk. Bentuknya terlihat jelas pada Gambar di bawah ini, yang merupakan photomicrograph dari polietilena yang menggunakan silang artinya cahaya terpolarisasi. Karakteristik Maltase pola silang muncul dalam masing-masing spherulite. Ikatan atau cincin hasil gambar sferulit yang memutari kristal lamella karena mereka memperluas seperti pita pada pusat. Spherulites dianggap polimer analog karena berasal dari biji-bijian dalam polycrystal logam dan keramik. Bagaimanapun, seperti dibahas di atas, masing-masing sferulit terdiri dari banyak kristal lamelar yang berbeda dan, di samping itu, beberapa material amorf. Polyethylene, polypropylene, poli (vinil klorida), polytetrafluoroethylena, dan bentuk nilon struktur spherulitic ketika mereka mengkristal dari lelehan.
