TINJAUAN UMUM
DEFINISI Polimer : Poli banyak, mer(os) bagian →
→
Polimer : suatu senyawa yang terbentuk dari susunan unit ulang yang kecil dan sederhana. Unit ulang tersebut disebut monomer monomer.. Polimer : makromolekul dengan massa molekul > 104 yang tersusun dari ulangan monomer.
PENAMAAN POLIMER Reaksi pembentukan polimer disebut reaksi polimerisasi monomer
polimer
Tatanama yang sudah populer adalah yang berdas ber dasark arkan an mon monome omern rnya. ya. Tatanama IUPAC tidak digunakan secara luas. Beberapa struktur polimer sedemikian rumit (adanya percabangan, crosslinking, dsb), sehingga menemui kesulitan di dalam menamai seca se cara ra si siste stema matis tis..
PENAMAAN POLIMER (CONT’D) Poliadisi etena/etilena
→
polietilen/PE
propena/propilena
→
polipropilena/PP
kloroetena/vinilklorida PVC
→
poli(vinilklorida)/
feniletena/stirena
→
polistirena/PS
tetrafluoroetena poli(tetrafluoroetena)/PTFE →
metil metakrilat
→
poli(metilmetakrilat)/PMMA
POLIKONDENSASI
asam tereftalat + etilenglikol poli(etilentereftalat)/PET suatu poliester →
kaprolakton
→
poli(kaprolakton)/PCL
suatu poliester yang biodegradable
asam adipat + heksametile heksametilendiamin ndiamin poli(heksametilenadipatamida) poli(heksametile nadipatamida) suatu poliamida →
kaprolaktam
→
poli(kaprolaktam)
diisosianat + diol
→
poliuretan/PU
DERAJAT POLIMERISASI (DP) Derajat Polimerisasi Polimerisasi (DP) (dalam rumus polimer dilambangkan dengan huruf n huruf n), adalah jumlah adalah jumlah pengulangan monomer. monomer. Bila n = 1 monomer;; monomer n = 2 – 20 oligomer;; n > 20 oligomer polimer.. polimer →
→
→
Nila DP sangat berpengaruh pada sifat mekanik polimer,, bila DP bertambah (BM bertambah) polimer maka akan meningkatkan kekuatan mekanik dari polimer, tetapi setelah DP tertentu (BM tertentu) sifat mekanik tidak banyak berubah.
KLASIFIKASI POLIMER Berdasarkan sumber POLIMER ALAM: ALAM: Langsung disediakan oleh Alam
Tumbuhan: selulosa, karet alam, kapas.
Hewan: sutra, wool, protein.
Mineral: Asbes
POLIMER SINTETIK
Poliadisi:: PE, PP, PVC, PS, PMMA, dll. Poliadisi
Polikondensasi:: Nylon, PET, Tetoron, dll. Polikondensasi Polimer sintetik yang pertama kali ditemukan adalah BAKELIT (suatu resin fenolik) pada tahun 1908 oleh LEO HENDRIK BAEKELAND. BAEKELAND .
POLIMER SEMISINTETIK : Polimer alam yang dimodifikasi, misalnya nitroselulosa nitroselulosa,, selulosa asetat, dll.
Cellulose nitrate (acetate): esterification of hydroxyl group on cellulose with nitric acid (or acetic acid). H CH2OH
O H H
H
OH
HO O
H
MICROBIAL POLYMERS/BIOPOLYMERS: Polimer yang dihasilkan dari proses metabolisme mikroorganisme: PHA, PLA, dll
KLASIFIKASI POLIMER (cont’d) Berdasarkan Struktur Rantai POLIMER RANTAI LURUS (LINEAR) POLIMER BERCABANG (BRANCHED) POLIMER BERIKATAN SILANG (CROSSLINKED)
EFEK DARI STRUKTUR BERAT MOLEKUL (BM):
LIN LI NEA EAR R & BRA RAN NCH CHED ED < CR CROS OSSL SLIINK NKED ED
SIFAT TERMAL: LINEAR & BRANCHED: TERMOPLASTIS CROSSLINKED: TERMOSET KELARUTAN: CROSSLINKED < LINEAR < BRANCHED SIFAT MEKANIK CROSSLINKED > LINEAR > BRANCHED
Untuk memutuskan ikatan silang diperlukan energi tambahan, sehingga mempunyai kekutan mekanik tinggi . Pada polimer linear ikatan antar molekul lebih kuat daripada polimer bercabang.
PROSES PELARUTAN Proses pelarutan polimer meliputi 2 tahap (Suatu proses yang lambat) 1. Pelarut merembes secara perlahan ke dalam polimer untuk meng me ngha hasi silk lkan an su suat atu u ge gell ya yang ng me meng ngge gemb mbu ung (s (swe well llin ing) g) 2. Gel bera ran ngsur-a -an ngsur pecah membent ntu uk larutan. Pros ose es tahap (2) dapa da patt di dipe perc rcep epat at de deng ngan an pe peng ngad aduk ukan an. Pada polimer berikatan silang (melalui ikatan kovalen atau ikatan hidrogen yang kuat) atau mempunyai kristalinitas yang tinggi, hanya peng pe ngge gembu mbung ngan an ya yang ng ter terja jadi. di. Pada polimer linear, molekul-molekul polimer akan tersusun berlapis seca se cara ra te tera ratu turr se sehi hing ngga ga me memp mpun unya yaii de dera raja jatt kr kris ista tali lini nita tass ti ting nggi gi.. Pada polimer bercabang, mol ole ekul-molekul polimer terletak berjauhan, yang menyebabkan derajat kristalinitasnya rendah sehingga molekul pelarut akan lebih mudah mengelilingi molekul polimer dan terjadilah pelarutan.
KLASIFIKASI POLIMER (cont’d) Berdasarkan Geometri
TERDAPAT 2 JENIS 1.
KONFIGURASI: Perubahan struktur disertai dengan pemutusan ikatan bentuk cis – trans bentuk H – T (head to tail) Taktisitass (isotaktik, sindiotaktik, ataktik) Taktisita
2.
KONFORMASI: Perubahan struktur berubah karena perputaran dalam molekul tunggal Eclipsed (cis) staggered (trans)
KLASIFIKASI POLIMER (cont’d) Berdasarkan Kristalinitas POLIMER KRISTALIN: terh te rhad adap ap ya yang ng la lain in..
Rantainya
tersusun
secara
teratur
satu
POLIMER AMORF: Rantainya ters rsu usun secara acak satu terhada dap p yang ya ng la lain in.. POLIME POLI MER R SE SEMI MIKR KRIS ISTA TALI LIN: N: Mempunyai fasa kristalin dan amorf bersama-sama.
Stru St rukt ktur ur li line near ar:: um umum umny nya a kristalin
Stru St rukt ktur ur br bran anch ched ed:: um umum umny nya a amorf
Tap Ta pi seba bagi gia an besa sarr pol oliime merr ber erfa fassa semikristalin semikristalin..
CARA PENENTUAN KRISTALINITAS dengan melalui XRD KRISTALIN: Pola Difraksinya teratur (tajam) AMORF: Pola Difraksinya tidak jelas (baur)
derajat kristalini tas % kristalin
% fasa kristalin % kristalin % fasa amorf
luas (A) kristalin A kristalin
A amorf
x 100%
Kekuatan Mekanik: kristalin > amorf Elastisitas: kristalin < amorf Perlakuan Orientasi: bertujuan menaikkan kristalinitas
KLASIFIKASI POLIMER (cont’d) Berdasarkan Sifat Termal POLIMER TERMOPLASTIS
Pada pemanasan sampai suhu tertentu dapat melunak dan meleleh. Dapat didaur ulang, proses pembuatan mudah, tidak merusak instrumen. Digu Di gun naka kan n di bawa wah h suhu pe penc nce eta taka kan n (s (su uhu le lele leh) h)
POLIM POL IMER ER TE TERM RMOS OSET ET
Tidak dapat meleleh, malah dapat membentuk ikatan silang bila dipanaskan.
Dapa Da patt dig igu una naka kan n di ata tass suhu pen ence ceta taka kann nny ya.
Sullit di Su did daur ula lan ng, da dapa patt mer eru usa sak k in inst stru rum men en..
PARAMETER TERMAL YANG BERHUBUNGAN DENGAN SIFAT POLIMER TITIK (SUHU) TRANSISI GELAS (Tg)
Suhu dimana polimer yang bersifat seperti gelas berubah menjadi bersifat karet (elastis). Suhu transisi gelas berkaitan dengan fasa amorf rf..
TITIK (SUHU) LELEH (Tm)
Suhu dimana terjadi perubahan fasa padat menjadi cair. Suhu leleh berkaitan dengan fasa kristalin.
KLASIFIKASI POLIMER (cont’d) Berdasarkan Komposisi (jenis monomer yang menyusunnya)
HOMOPOLIMER
Dibentuk dari satu jenis unit ulang (monomer) Polikondensasi Polikondensa si termasuk homopolimer
KOPOLIMER
Dibentuk dari lebih satu jenis unit ulang (monomer) Jenis Kopolimer KOPOLIMER BLOK (BLOCK COPOLYMERS) KOPOLIMER BERGANTIAN (ALTERNATING COPOLYMERS) KOPOLIMER CANGKOK/TEMPEL (GRAFTING COPOLIMERS) KOPOLIMER ACAK (RANDOM COPOLYMERS)
KLASIFIKASI POLIMER (cont’d) Berdasarkan Penggunaan ELASTOMER
Bila ditegangkan dapat mencapai perpanjangan sebesar 3 – 10 kali lipat. Bila tegangan dilepaskan, kembali ke bentuk semula (sif (s ifat at el ela ast stis is be besa sar) r).. Bahan yang dapat digunakan sebagai elastomer adalah yang berfa be rfasa sa am amor orf. f. Struktur rantai 3D, teta tap pi derajat ikatan silang tidak boleh terlalu besa be sar, r, ka kare rena na aka kan n me meni ning ngka katk tkan an ke keka kaku kuan an.. Pada penggunaannya, temp mpe erat atu ur penggunaan har aru us di ata tass titik tra tr ans nsis isii ge gela lasn snya ya,, Tg < Tuse
SERAT
Kekuatan tarik dan Elas El asti tisi sita tas) s) ya yang ng ti ting nggi gi..
Modulus
(Modulus
Memp Me mpun uny yai de dera raja jatt kr kris ista tali lini nita tass ya yang ng ti tin ngg ggi. i. Perbandingan diameter dengan panjang lebih besar dari 100
PLASTIK
Young
Sifat diantara elastomer dan serat.
Elastomer Poliisiprena poliisobutilen
PS, PU, PVC
Poliamida Poliester Plastik PE, PP, PTFE, PMMA
Serat poliakrilonitril
