PENGGOLONGAN
POLIMER
Penggolongan polimer dapat berdasarkan
beberapa macam diantarnya berdasarkan sumbernya,
bentuk polimer, sifat termal, cara pembuatan / sintesis dan lain-lain.
1.Sumber
Polimer
Polimer dapa bersumber dari alam
karena keberadaanya sudah tersedia dialam. Contohnya selulosa, protein,
isoprena. Selain dari alam polimer juga dapat disintesis dari senyawa kimia
seperti contohnya polimer polietilena tereftalat yaitu poliester yang
disintesis dari etilena glikol dan asam tereftalat. Kemudian juga poliakrilat
yang berasal dari sintesis vinilsianida.
2.
Bentuk polimer
Pilomer
linier merupakan
polimer berantai lurus, tidak bercabang kecuali gugus substitusinya yang
umumnya kecil.
Bentuk polimer yang linier menyebabkan
rantai polimer mudah bergerak ketika dipanaskan yang dikenal dengan sifat Termoplastik. Sifat termoplastik yang dimiliki polimer
memudahkan pembentukan polimer dengan pemanasan. Salah satunya adalah
pembentukan serat tekstil dengan metoda pemintalan leleh. Polimer bercabang merupakan polimer yang memiliki cabang yang cukup
besar ukuran molekulnya selain rantai utama. dibawah ini adalah contoh polimer
bercabang.
Adanya cabang-cabang pada rantai
polimermenyebabkan polimer jenis ini relatif sukar dibentuk menjadi bentuk
serat. Pembentukan menjadi serat masih memungkinkan jika cabang atau gugus
substitusi yang dimilikinya relatif kecil.
Polimer
jaringan (network),polimer
ini membentuk ikatan silang diantara rantai utama
Polimer jaringan mempunyai sifat kaku,
keras dan sukar dibentuk karena adanya
ikatan silang diantara rantai molekul sehingga seolah-olah rantai molekul saling
“berpegangan” sehingga sulit bergerak. Pembentukan dapat dilakukan pada saat
pemanasan pertama sebelum terbentuk ikatan silang, polimer dibentuk dengan
metoda RIM (Reaction Injection Molding).
setelah terbentuk dan terjadi ikatan
silang, bentuk yang dihasilkan sukar untuk diubah kembali. Contohnya adalah
penggunaan polimer berikat silang seperti peralatan makan yang terbuat dari
melamin. Polimer berikat silang tidak dapat dibuat menjadi serat tekstil.
3.
Sifat termal polimer
a.
Polimer termoplastis
Polimer termoplastis memiliki sifat
mudah larut dalam pelarut, melunak dan
melebur jika dipanaskan. Polimer tersebut merupakan polimer linier atau
bercabang dengan gugus samping kecil.
b.
Polimer termosetting
Polimer termosetting umumnya erupa
polimer berikasilang. Polimer tersebut sulit atau tidak melarut, hanya melunak
dalam pelarut, memiliki massa molekul besar.
c.
Derajad Polimerisasi
Derajad polimerisasi menyatakan
panjang rantai atau jumlah unit kimia yang berulang, umunya dinyatakan dalam
huruf n dibelakang penulisan monomer seperti yang ditunjukkan pada gambar
polimer selulosa dibawah ini. Besar “n” menentukan besarnya massa molekul
polimer, dan merupakan jumlah total unit struktur, termasuk gugus ujung.
Contoh, pada selulosa jika n 500,
massa monomer 180, maka massa molekul tersebut :500 x 180 = 90.000. Panjang
rantai polimer tidak seluruhnya sama, tetapi hampir selalu bervariasi, oleh
karenanya derajat polimerisasi dinyatakan dalam derajad polimerisasi rata-rata.
D.
Proses Polimerisasi
Proses polimerisasi adalah proses
pembentukan polimer dari monomer melalui reaksi polimerisasi. Polimerisasi
dapat terjadi dengan model bertahap (reaksi tahap atau pertimbuhan rantai) dan
atau propagasi atau petumbuhan rantai (reaksi rantai atau pertumbuhan rantai).
Sintesis polimer berdasarkan reaksi yang terjadi dapat dibagi menjadi dua
golongan, yaitu polimer kondensasi dan polimerisasi rantai.
1.
Polimer kondensasi
Polimer kondensasi merupakan polimer
hasil reaksi kondensasi dari monomer-monomer saat berpolimerisasi. Polimerisasi
bertahap terjadi dalam dua cara pertama (a) karena masing-masing molekul
memiliki dua gugus fungsi reaktif, dan yang kedua (b) karena masing-masing
monomer memiliki dua gugus fungsi, seperti yang disajikan pada gambar dibawah ini.
gambar diatas merupakan reaksi
polimerisasi bertahap dari senyawa yang memiliki dua gugus fungsi pada
masing-masing molekul. Dan gambar dibawah ini
adalah reaksi polimerisasi bertahap dari monomer yang memiliki dua gugus
fungsi pada msing-masing monomer.
Pada polimerisasi bertahap massa
molekul bertambah sedikit demi sedikit meskipun konversi monomer tinggi. Hasil
reaksi berupa senyawa / molekul yang mempunyai massa molekul dua kali semula.
Apabila senyawa dua molekul ini bereaksi dengan cara yang sama akan terbentuk
molekul baru yang mempunyai massa molekul empat kali semula dan seterusnya
sehingga terbentuk suatu senyawa yang mempunyai rantai panjang dan massa
molekul ruang sangat besar. Dibawah ini adalah contoh polimerisasi bertahap .
a.
Ciri-ciri polimerisasi bertahap atau kondensasi
1. Polimer terbentuk dari monomer
difungsional, pengertian monomer yaitu:
- Senyawa atau molekul yang memiliki
dua gugus reaktif
- Monomer yang memiliki dua gugus
fungsi
2. Jika monomer memiliki lebih dua
gugus fungsi akan terbentuk polimer jaringan sehingga akan menyulitkan proses
pembentukan polimer.
3. Pada akhir reaksi polimerisasi,
gugus fungsi tetap ada.
4. Massa molekul naik secara perlahan
(bertahap)
b.
Kelemahan polimerisasi tahap
1. Sulit diperoleh massa molekul yang
tinggi, oleh karenanya perlu penghilangan produk samping agar produk reaksi
yang tinggi.
molekul air harus selalu diambil,
misalnya destilasi agar reaksi bergeser kekanan, sehingga dihasilkan produk
reaksi yang besar.
2. Kecenderungan membentuk senyawa
siklik yang beranggotakan 5 atau 6 molekul.
c.
Cara mengatur massa molekul polimerisasi tahap
Pengaturan massa molekul dapa
dilakukan dengan cara:
- Pendiginan secepat mungkin saat
viskositas intrinsik tercapai, sehingga laju reaksi berhenti.
- Membuat campuran tidak equivalent
- Menambah gugus senyawa dengan gugus
fungsional
2.
Polimerisasi Rantai (Chain Polymerisation)
Reaksi terjadi didalam rantai, oleh
karena itu disebut polimerisasi rantai. Polimer disintesis melalui reaksi adisi
ikatan rangkap. Dibawah ini contoh reaksi polimerisasi rantai.
Polimerisasi terjadi pada ujung rantai
yang tumbuh dan melibatkan dua tahap kinetik yang berbeda, yaitu inisiasi dan
propagasi. Pada reaksi inisiasi diperlukan inisiator agar monomer reaktif untuk
memulai suatu reaksi polimerisasi, sehingga pertumbuhan rantai karena reaksi
propagasi pada ujung rantai akan terus berlangsung sampai terjadi terminasi,
yaitu mentiadakan ujung rantai yang reaktif. Reaksi terjadi pada ujung rantai
menyebabkan massa molekul bertambah dengan cepat meskipun sisa monomer masih
cukup banyak.
a.
Ciri Polimerisasi Adisi
Polimerisasi adisi memiliki ciri khas
yaitu:
- Monomer mempunyai ikatan rangkap
- Untuk dapat terjadi pertumbuhan rantai memerlukan
inisiator agar terjadi pembentukan
gugus reaktif.
- Polimerisasi terjadi secara cepat
- Dapat mencapai massa molekul yang
besar.
b.
Tahapan Reaksi polimerisasi Adisi
Dibawah ini adalah perbandingan
polimerisasi tahap dan rantai yang disajikan dalam tabel.
|
Polimerisasi tahap
|
Polimerisasi rantai
|
|
1. Pertumbuhan terjadi pada seluruh matrik, melalui reaksi monomer,
oligomer-polimer.
2. DP Rendah sampai sedang.
3. Monomer dikonsumsi dengan cepat tetapi massa molekul bertambah
dengan perlahan-lahan.
4. Mekanisme pertumbuhan seragam, tidak perlu inisiator.
5. Tidak ada terminasi, tetap terdapat gugus ujung yang aktif.
|
1.
Pertumbuhan terjadi melalui unit monomer berturut-turut tumbuh.
2.
DP tinggi
3.
Konsumsi monomer lembat, tetapi pertumbuhan massa molekul cepat.
4.
Mekanisme inisiasi, propagasi dan terminasi berbeda.
5.
Saat terminasi gugus reaktif habis
|
E.
STRUKTUR POLIMER
Susunan rantai polimer didalam serat
berupa gabungan dari rantai-rantai polimer yang terjadi dari bagian-bagian
teratur dan tidak teraur. Bagian yang teratur disebut bagian kristalin, sedangkan
yang tidak teratur disebut bagian amorf. Seperti gambar dibawah ini.
Pada daerah kristalin rantai polimer
tersusun dengan rapat, sehingga timbul gaya tarik antar molekulnya sehingga
menyebabkan molekul didaerah krsitalin sulit berubah. Adanya susunan yang rapat
pada daerah krsitalin akan mempengaruhi sifat mekanik polimer yang dihasilkan.
Semakin besar daerah kristalin semakin besar kemampuan polimer menahan gaya,
tetapi dengan susunan kristalin yang rapat polimer menjadi kaku dan getas.
Daerah amorf memiliki susunan rantai
polimer yang tidak teratur sehingga lebih longgar satu sama lain. Susunan yang
tidak raat selain memudahkan molekul bergerak lebih leluasa juga memungkinkan
masuknya molekul lain misalnya air atau zat warna ke dalam daerah amorf
tersebut. Perbandingan luas daerah kristalin dengan amorf disebut derajat
kristalinitas. Serat yang
memiliki derajat kristalinitas yang tinggi akan memiliki kekuatan tarik yang
tinggi, tetapi bersifat getas atau memiliki mulur saat putus yang rendah. Adanya daerah amorf pada sserat menyebabkan
serat dapat diwarnai dengan pencelupan atau pencapan.
Pada daerah kristalin rantai molekul
tersusun teratur sama lain masih memiliki orientasi atau arah rantai yang tidak
selalu sama. Pada pengolahan polimer kadangkala diperlukan keteraturan arah
dari kristalin pada satu arah tertentu. Pada polimer serat keteraturan arah
tersebut umumnya mengarah kepada sumbu serat. Dengan mengarahlkan rantai-rantai
polimer searah sumbu serat akan menaikkan kekuatan dan kilau serat, tetapi
menurunkan sifat elastisnya sehingga serat menjadi kaku dan geats. Kesejajaran
rantai molekul searah sumbu serat disebut derajad
orientasi.
Untuk mendapatkan atau menaikkan
derajat orientasi dapat dilakukan dengan proses oenarikan. Dengan adanya proses
penarikan maka rantai polimer akan cenderung mengatur diri searah dengan arah
penarikan, sehingga didapatkan susunan molekul yang lebih teratur. Susunan
rantai molekul sebelum dan sesudah
penarikan dipat dilihat seperti gambar dibawah ini.
oleh: Irvan Handri S.B
STT Tekstil, Bandung
disalin dari sumber bacaan “Bahan Ajar
Pendidikan & Pelatihan Profesi Guru (PLPG)” Teknologi Tekstil, Dr.Noerati.,
S.Teks.,MT,dkk, STT Tekstil, 2013.
0 komentar:
Plaas 'n opmerking