1

1. POLIMER

1-1 Pengantar

Ilmu kimia terdiri atas 2 (dua) cabang, yaitu: kimia organik, yang mempelajari materi yang

berasal dari sumber alam atau sumber yang hidup, dan kimia anorganik, yang mempelajari

materi yang berasal dari sumber tidak hidup, misal mineral. Pada mata kuliah Kimia Dasar

lebih banyak dipelajari tentang materi yang termasuk dalam cabang kimia anorganik,

sedangkan pada mata kuliah Kimia Terapan lebih banyak dipelajari materi yang termasuk

dalam cabang kimia organik.

Kimia organik adalah cabang dari ilmu kimia yang mempelajari senyawa karbon (C).

Sebagian besar senyawa karbon terdiri atas molekul tunggal dimana atom-atomnya terikat

satu sama lain melalui ikatan kovalen. Meskipun demikian beberapa senyawa karbon juga

memiliki ikatan ionik. Teori Lewis menyebutkan bahwa setiap atom harus dikelilingi oleh 8

(delapan) elektron, dan setiap pasang elektron digambarkan sebagai satu garis, dengan kata

lain setiap atom harus memiliki 4 (empat) garis.

Atom-atom C dalam senyawa karbon dapat terikat dengan ikatan tunggal, rangkap dua, atau

rangkap tiga.

tunggal rangkap dua rangkap tiga

alkana (alkane) alkena (alkene) alkuna (alkyne)

2

Senyawa karbon tidak hanya terdiri atas atom-atom karbon, pada umumnya senyawa karbon

terdiri juga atas atom-atom hidrogen, senyawa karbon yang terdiri atas atom karbon dan

hidrogen saja disebut senyawa hidrokarbon. Atom-atom karbon dalam senyawa hidrokarbon

dapat terikat satu sama lain dalam bentuk rantai terbuka yang disebut alifatik (dari kata

Yunani ’aleiphar’ yang artinya lemak), atau dalam bentuk rantai tertutup yang disebut

alifatik siklik disingkat alisiklik atau disebut juga aromatik.

Alifatik

↓

CH3 – (CH2)17 – C – → CH3 – R – C – (R = rantai organik)

Aromatik

3

Banyak juga senyawa hidrokarbon dimana satu atau lebih atom H nya diganti dengan atom

atau kelompok atom lainnya, yang disebut sebagai gugus fungsi. Dalam molekul, gugus

fungsi merupakan sisi yang reaktif yang memungkinkan senyawa tersebut bereaksi dengan

senyawa lain. Ikatan rangkap dua maupun rangkap tiga dalam senyawa karbon juga

merupakan gugus fungsi yang reaktif dari molekul tersebut. Beberapa gugus fungsi yang

umum adalah sebagai berikut :

Hidrokarbon alifatik mencakup 3 (tiga) kelompok besar, yaitu : alkana, alkena, dan alkuna.

Disebut alkana apabila semua ikatannya adalah tunggal, disebut alkena apabila paling tidak

ada satu ikatan antar atom karbon yang rangkap dua, dan disebut alkuna apabila paling

tidak ada satu ikatan antar atom karbon yang rangkap tiga. Senyawa hidrokarbon dengan

ikatan tunggal disebut hidrokarbon tak jenuh, sedangkan senyawa hidrokarbon dengan ikatan

rangkap disebut hidrokarbon jenuh. Rumus molekul untuk alkana adalah CnH(2n+2), untuk

alkena adalah CnH2n, dan untuk alkuna adalah CnH(2n-2).

Dalam menamai senyawa hidrokarbon alifatik, digunakan indeks sesuai dengan jumlah atom

karbonnya sebagai berikut :

Panjang rantai C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10

Akar kata Met - Et - Prop - But - Pent - Hex - Hept - Okt - Non - Dek -

Suatu senyawa

dapat saja

memiliki lebih dari

satu gugus fungsi,

misal :

H2N – R – COOH

CH2 = CH – Cl

4

Untuk menentukan bentuk ikatan antar atom C (tunggal, rangkap dua, atau rangkap tiga)

digunakan akhiran sebagai berikut :

Hidrokarbon Akhiran

C – C - ana

C = C - ena

C ≡ C - una

Penamaan menurut IUPAC untuk Alkana (CnH(2n+2)) :

Rumus Molekul Akar Kata Nama (IUPAC)

1. CH4

2. CH3CH3

3. CH3CH2CH3

4. CH3CH2CH2CH3

5. CH3CH2CH2CH2CH3

CH4

C2H6

C3H8

C4H10

C5H12

Met -

Et -

Prop -

But -

Pent -

Metana

Etana

Propana

Butana

Pentana

Penamaan menurut IUPAC untuk Alkena (CnH2n) :

Rumus Molekul Akar kata Nama (IUPAC)

1. CH2 = CH2 C2H4 Et - Etena

2.CH3 – CH = CH2 C3H6 Prop - Propena

3.CH3 – CH2 – CH = CH2 C4H8 But - Butena

4.CH3 – CH2 – CH2 – CH = CH2 C5H10 Pent - Pentena

5

Penamaan menurut IUPAC untuk Alkuna (CnH(2n-2)) :

Rumus Molekul Akar kata Nama (IUPAC)

1. CH ≡ CH C2H2 Et - Etuna

2. CH3 – C ≡ CH C3H4 Prop - Propuna

3. CH3 – CH2 – C ≡ CH C4H6 But - Butuna

4. CH3 – CH2 – CH2 – C ≡ CH C5H8 Pent - Pentuna

Sedangkan untuk senyawa hidrokarbon alisiklik, penamaan menggunakan indeks dan akhiran

yang sama dengan alifatik, hanya saja ditambah kata siklo didepannya.

Contoh senyawa hidrokarbon dalam dalam kehidupan sehari-hari adalah protein, lemak, dan

karbohidrat. Senyawa hidrokarbon, baik alisiklik maupun alifatik atau gabungan alifatik dan

alisiklik, dengan rantai yang sangat panjang disebut polimer. Ciri utama dari polimer adalah

berat molekul yang sangat besar.

1-2 Polimer

Kata ’polimer’ berasal dari kata Yunani kuno ’poli’ yang berarti ’banyak’ dan ’mere’ yang

berarti ‘bagian’. Dengan demikian maka definisi dari polimer adalah: sebuah molekul rantai

panjang yang terdiri atas sejumlah besar ’repeating unit’ (unit terulang) dengan struktur yang

identik, yang disebut monomer. Pada umumnya polimer terdiri atas paling sedikit 100

monomer. Gabungan dua monomer disebut ’dimer’, 3 monomer disebut ’trimer’, empat

monomer disebut ’tetramer’, dan seterusnya.

6

Beberapa polimer terdapat di alam bebas, dalam perkembangannya kemudian manusia

dengan proses sintesa berhasil menciptakan polimer. Dengan demikian maka dikenal polimer

alam dan polimer sintetik. Contoh polimer alam adalah : selulosa (komponen utama

pembentuk dinding sel tumbuh-tumbuhan), protein (komponen utama pembentuk sel

makhluk hidup), serat alam (sutera, wol), karet (dihasilkan oleh makhluk hidup atau

tumbuh-tumbuhan), DNA, dan lain-lain. Contoh polimer sintetik/buatan (menurut sifatnya)

adalah plastik (bahan yang mudah dibentuk/dicetak menjadi bentuk tertentu), serat/fiber

(bahan serat seperti nilon), elastomer (bahan dengan sifat elastik seperti karet, mudah

dideformasi dan diregang secara reversibel). Modifikasi struktur pada kondisi tertentu dapat

menghasilkan sifat-sifat yang dikehendaki, contoh : Poly Vinyl Chloride, Poly Urethane, Poly

Propylene, Poly Amides. Salah satu contoh struktur polimer dapat dilihat pada gambar di

bawah ini :

1-3 Sejarah

Kelahiran polimer dimulai pada pertengahan abad 19, pada tahun 1830an Charles Goodyear

mengembangkan proses vulkanisasi yang merubah latex karet alam menjadi elastomer untuk

ban. Pada tahun 1847 Christian F. SchÖnbein mereaksikan selulosa dengan asam nitrat

menghasilkan selulosa nitrat sebagai termoplastik buatan pertama, dan pada tahun 1860an

bahan ini dikenal sebagai seluloid. Pada tahun 1907, Leo Hendrik Baekeland memproduksi

apa yang disebut sebagai bakelit (resin fenol formaldehida), yaitu bahan yang dapat

dicetak/dibentuk di bawah pengaruh panas dan tekanan, biasanya digunakan sebagai bahan

pembuat alat-alat listrik. General Electric di tahun 1912 mengembangkan resin lapisan

pelindung dari glyptal (resin poliester tak jenuh). Penelitian yang dilakukan di salah satu

7

perusahaan kimia terbesar di Amerika Serikat yaitu DuPont pada tahun 1930an menghasilkan

variasi baru dari polimer termasuk karet sintetis dan material yang lebih eksotik seperti nilon

dan teflon. Pada tahun 1938, perusahaan kimia besar lainnya di Amerika Serikat yaitu Dow

Chemical menghasilkan polistiren dalam skala komersial, dan pada tahun 1939 polietilen

(densitas rendah) dibuat untuk pertama kali oleh ilmuwan di perusahaan ICI di Inggris.

Usaha untuk mengembangkan materi baru berbasis polimer, khususnya karet buatan,

dilakukan secara intensif selama perang dunia kedua ketika bahan alam seperti karet dari

tanaman Hevea mulai menipis. Karl Ziegler dan Giulio Natta, pada tahun 1950an secara

sendiri-sendiri mengembangkan katalis stereospesifik metal transisi sebagai pelopor

komersialisasi dari polipropilen sebagai komoditas plastik utama. Tahun 1960an dan 1970an

merupakan saksi dari pengembangan pembuatan polimer plastik dengan kualitas yang baik

yang dapat bersaing dengan material tradisional (seperti logam) untuk bidang otomotif dan

penerbangan. Polimer tersebut termasuk polycarbonate, poly(phenylene oxide), polysulfones,

polyamides, aromatic polyamide, dan polimer-polimer rantai kaku temperatur tinggi lainnya.

Polimer dengan konduksi listrik, fotokonduksi, dan kristal cair juga mulai muncul. Saat ini,

material polimer telah digunakan hampir di seluruh bidang dalam kehidupan sehari-hari, dan

pembuatan serta produksinya telah dilakukan secara luas. Sebagai contoh, pada tahun 2000,

produksi plastik, serat, dan karet di Amerika Serikat telah melebihi 87 milyar pon. Ilmu

polimer berkembang dengan pesat, sayangnya perkembangan tersebut diiringi dengan

timbulnya permasalahan yaitu sampah polimer sintetik, sampah ini dapat dikatakan tidak

‘biodegradable’, bakteri pencerna membutuhkan waktu yang sangat lama untuk mencerna

sampah polimer tersebut. Polusi polimer ini menyebabkan tanah menjadi tidak subur karena

matahari tidak dapat menembus tanah yang tertutup sampah polimer.

8

1-4 Klasifikasi Polimer

Sampai saat ini sudah ribuan polimer yang berhasil dibuat dan diproduksi secara besar-

besaran, dan masih banyak lagi yang akan diciptakan di kemudian hari. Semua polimer dapat

dibagi dalam 2 kelompok besar, yaitu berdasarkan karakteristik proses pembuatannya atau

berdasarkan tipe mekanisme polimerisasinya.

Berdasarkan karakteristik proses pembuatannya, atau lebih tepatnya berdasarkan perlakuan

panas pada saat proses pembuatannya, polimer dapat dibagi dalam 2 kelompok, yaitu:

termoplastik dan termoseting. Termoplastik adalah polimer yang dapat dilunakkan melalui

pemanasan, yang bertujuan untuk membuat bentuk yang diinginkan, polimer ini akan

mengeras lagi bila didinginkan. Proses pemanasan dan pendinginan ini dapat dilakukan

berulang-ulang tanpa mengalami perubahan sifat fisik/kimia yang berarti. Limbah dari

polimer termoplastik dapat diolah kembali dengan menggunakan panas dan tekanan. Contoh

dari polimer termoplastik adalah polistiren, poliolefin (polietilen dan polipropilen), dan

polivinilklorida (PVC).

Sedangkan termoseting adalah polimer dimana rantai individunya (gugus fungsional), secara

kimia melalui ikatan kovalen disambungkan dengan senyawa lainnya selama proses

polimerisasi. Sekali terbentuk, jaringan cabang (crosslinking) tersebut akan tahan terhadap

panas dan serangan pelarut, serta tidak dapat dilunakkan kembali dengan panas. Dilihat dari

sifat tersebut, polimer termoseting sesuai sebagai materi komposit, pelapis, dan perekat.

Contoh dari polimer termoset adalah epoksi, resin fenol-formaldehid, dan poliester tak jenuh

yang biasa digunakan dalam pembuatan komposit kaca yang diperkuat seperti fiber glass.

Gaya vander Waals “Crosslink”

Struktur Termoplastik Struktur Termosetting

Berdasarkan tipe mekanisme polimerisasinya (jenis reaksinya), polimer diklasifikasi menjadi

dua kelompok yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.

- Pada polimerisasi adisi terjadi penambahan unit terulang.

9

Contoh :

a) n CH2 = CH2 [ – CH2 – CH2 – ]n

b) CH2 = CH [ – CH2 – CH – CH2 – CH – ]n

׀ ׀ ׀

X X X

- Pada polimerisasi kondensasi, rumus molekul dari unit terulang dalam rantai polimer

kehilangan sejumlah atom yang ada dalam monomernya, dan dihasilkan molekul air

(H2O).

Contoh :

a) n NH2 – (CH2)6 – NH2 + n COOH – (CH2)4 – COOH

(heksa metilen diamin) (asam adipat)

- [ NH – (CH2)6 – NH – CO – (CH2)4 – CO - ]n + 2 n H2O

b) n HO – R – OH + n HOOC – R’ – COOH

HO[– R – OCO – R’ – COO – ]n + (2n-1) H2O

Polimer tertentu dapat dibuat melalui kedua jenis reaksi tersebut (adisi/kondensasi).

Contoh : Polimer nylon – 6

- Reaksi kondensasi : dari “6 – amino hexanoie acid”

H2Nn – (CH2) - COOHpanas

-H2OC

O

– CH2 – (CH2) - NH

H

C

O

n

(6 amino hexanoie acid) (“nylon-6”)

H

H

N– (CH2)6 -

H

H

N

HO

C– (CH2)4 -

O

OH

C

H

H

N– (CH2)6 - N

H

C

O

– (CH2)4 -

O

OH

C + H2O

O

10

- Reaksi adisi : dari senyawa caprolactam

Supaya dapat terjadi reaksi polimerisasi, senyawa yang bertindak sebagai monomer harus

mempunyai paling sedikit 2 sisi aktif (bonding sites/active sites) yang disebut sebagai

bifungsionalitas (monomer dengan 2 gugus fungsi). Beberapa contoh dari gugus fungsi dapat

dilihat pada bagian 1 di atas.

1-5 Mekanisme Reaksi Polimerisasi

Polimerisasi adalah reaksi penggabungan monomer membentuk rantai polimer yang panjang

dan berulang. Ada 2 jenis mekanisme reaksi polimerisasi, yaitu polimerisasi pertumbuhan

bertahap (step-growth polymerization) dan polimerisasi pertumbuhan berantai (chain-

growth polymerization).

Polimerisasi pertumbuhan bertahap melibatkan reaksi acak dari 2 molekul yang dapat berupa

gabungan dari monomer, oligomer, atau molekul dengan rantai yang lebih panjang. Polimer

dengan berat molekul yang besar terbentuk pada akhir polimerisasi ketika monomer hampir

habis. Kebanyakan polimerisasi pertumbuhan bertahap melibatkan reaksi kondensasi klasik

seperti esterifikasi, atau amidasi. Untuk monomer bifungsionalitas dengan gugus fungsional

– OH dan – COOH, pada umumnya melalui polimerisasi kondensasi, sedangkan monomer

bifungsional lainnya atau gugus fungsi berupa ikatan rangkap, pada umumnya melalui

polimerisasi adisi. Polimer yang terbentuk dapat berupa rantai lurus atau rantai bercabang,

11

polimer rantai bercabang dapat pula diperoleh dari campuran sedikit monomer

trifungsionalitas dan monomer bifungsional lebih banyak. Dengan menambahkan lebih

banyak monomer trifungsional, akan terbentuk polimer dengan struktur 3 dimensi

(termoplastik atau termoseting).

Pada polimerisasi pertumbuhan berantai, reaksi perpanjangan rantai hanya terjadi melalui

penempelan monomer pada rantai aktif. Sisi aktif dapat berbentuk radikal bebas atau sisi

ionik (anion atau kation). Berlawanan dengan polimerisasi pertumbuhan bertahap, pada

polimerisasi pertumbuhan berantai pembentukan polimer dengan berat molekul yang besar

terjadi pada awal polimerisasi. Polimerisasi pertumbuhan berantai memerlukan molekul awal

(initiator) yang dapat digunakan untuk mengikat molekul monomer untuk memulai proses

polimerisasi, spesies awal ini dapat berupa radikal, anion, atau kation. Ada 3 tahapan reaksi,

yaitu : tahap inisiasi (mengaktifkan monomer), tahap propagasi (menumbuhkan rantai aktif

dengan menambahkan monomer secara bertahap), dan tahap terminasi (menonaktifkan rantai

untuk memperoleh produk akhir).

- Tahap inisiasi terdiri atas 2 tahap, yaitu tahap disosiasi dan tahap asosiasi. Pada tahap

disosiasi molekul awal diurai menjadi 2 buah spesies radikal bebas : I – I 2 I*

(radikal bebas). Tahap disosiasi ini kemudian diikuti oleh tahap asosiasi dimana molekul

monomer menempel pada radikal bebas : I* + M IM*.

- Pada tahap propagasi, unit monomer ditambahkan pada spesies monomer awal yang

dibentuk pada tahap inisiasi : IM* + M IMM* + M IMMM* dan seterusnya.

Tahap propagasi ini akan terus berlanjut sampai mencapai panjang rantai yang

diinginkan.

- Tahap terminasi adalah tahap untuk mengakhiri polimerisasi, yang dapat terjadi apabila 2

rantai radikal yang sedang mengalami tahap propagasi bertemu pada sisi akhir radikal

bebas mereka : IMx-1M* + *MMy-1I IMx-1M – MMy-1I.

Tahap terminasi juga dapat dilakukan melalui reaksi disproporsionasi yang menghasilkan

2 rantai akhir. Dalam hal ini satu rantai akhir akan memiliki gugus karbon tak jenuh,

sedangkan rantai akhir lainnya akan berakhir dengan gugus karbon jenuh. Pada tahap

terminasi, baik melalui penggabungan 2 rantai radikal maupun melalui reaksi

disproporsionasi, satu sisi (pada disproporsionasi) atau 2 sisi (pada penggabungan) akan

mengandung gugus radikal bebas dari molekul awal. Polimerisasi pertumbuhan berantai

berlangsung relatif cepat dan lebih panas. Molekul-molekul monomer dapat bereaksi

dalam beberapa cara : head to head, head to tail, atau tail to tail.

12

1-6 Tata Nama Polimer (nomenklatur)

Seperti telah disebutkan di atas bahwa saat ini terdapat ribuan polimer, oleh karena itu

diperlukan sistem penamaan yang dapat secara jelas membedakan satu polimer dengan yang

lainnya. Secara sederhana, polimer diberi nama dengan menambahkan kata ‘poli’ pada

monomer pembentuknya, contoh : apabila monomer pembentuknya adalah stiren, maka

polimernya disebut polistiren, Dengan demikian polietilen adalah polimer dengan monomer

etilen, sedangkan monomer dari polipropilen adalah propilen. Akan tetapi, apabila nama

monomer terdiri atas lebih dari satu kata, maka nama monomer diberi tanda kurung sesudah

kata poli, contoh : poli(vinil asetat). Demikian juga dengan monomer yang dimulai dengan

angka atau huruf, seperti 4-khlorostiren atau 1,3-butadiena, maka polimernya diberi nama

poli(4-khlorostiren) dan poli(1,3-butadiena). Beberapa komunitas mempermudah penamaan

dengan menggunakan singkatan, beberapa singkatan yang sudah sangat dikenal dalam dunia

dagang diantaranya adalah PS untuk polistiren, PVC untuk poli(vinil khlorida), PMMA untuk

poli(metil metakrilat), dan PTFE untuk politetrafluoroetilen.

Polimer yang dibentuk dari satu macam monomer disebut homopolimer dan reaksi

pembentukannya disebut polimerisasi, sedangkan polimer yang dibentuk dari lebih dari satu

macam monomer disebut kopolimer, dan reaksi pembentukannya disebut kopolimerisasi.

Kopolimer mempunyai sifat fisik yang lebih baik dari homopolimernya. Pada kasus

kopolimer, susunan secara tepat pada rantai dapat sangat bervariasi tergantung pada

reaktivitas relatif dari masing-masing monomer dalam proses kopolimerisasi, penempatan

monomer dalam rantai dapat saja terjadi secara acak atau teratur. Untuk kopolimer dengan 2

macam monomer (A dan B), pada keadaan tertentu dapat diperoleh kopolimer yang terdiri

atas sebuah blok rantai panjang dari suatu monomer (A), diikuti dengan sebuah blok rantai

panjang dari monomer lainnya (B). Kopolimer semacam ini disebut kopolimer blok AB, dan

terdiri atas 2 macam yaitu random (acak) dan alternating (selang seling). Bentuk lain adalah

tiga blok ABA, kopolimer bentuk ini memiliki blok B pusat yang dihubungkan dengan blok

A pada ujungnya. Jenis komersial dari kopolimer ABA tiga blok yang penting adalah SBS

13

(polistiren-blok-polibutadiena-blok-polistiren). Bentuk yang bercabang dari ABA tiga blok

ini disebut kopolimer graft (cangkok), yang dapat dibuat melalui polimerisasi sebuah

monomer dengan kehadiran dari sebuah polimer yang telah terbentuk dari monomer lainnya.

Graft kopolimer merupakan elastomer (SBS) dan polimer high-impact (ABS).

Dilihat dari sifat elastisitasnya ada polimer yang disebut dengan elastomer, yaitu polimer

yang memiliki sifat fisik viscoelasticity (elastis yang liat) yang tinggi sehingga mudah

diregang dan dideformasi secara reversible (kembali ke bentuk semula), contoh : karet baik

alam maupun sintetis).

1-7 Teknik Pembuatan Polimer

Reaksi polimerisasi pada umumnya adalah reaksi eksoterm (melepas panas), bila tidak

dikontrol dengan baik dapat terjadi ledakan. Secara umum ada 4 teknik pembuatan polimer :

bulk polymerization (polimerisasi massa), solution polymerization (polimerisasi larutan),

suspension polymerization (polimerisasi suspensi), dan emulsion polymerization

(polimerisasi emulsi).

Bulk Polymerization (polimerisasi massa)

Polimerisasi massa merupakan teknik yang sederhana dan menghasilkan polimer dengan

tingkat kemurnian yang tinggi, hanya memerlukan monomer awal yang larut dalam pelarut

dan kadang-kadang reagen pengubah rantai untuk mengontrol berat molekul dari polimer.

Keuntungan dari teknik ini adalah persentase hasil yang tinggi, pengambilan kembali polimer

dari larutan relatif mudah, dan adanya kemungkinan pemilihan campuran polimerisasi

menjadi produk akhir. Beberapa kendala dalam polimerisasi massa adalah kesulitan dalam

14

menghilangkan panas yang dihasilkan selama polimerisasi. Polimerisasi radikal bebas sangat

eksotermik, dapat sampai 400oC, sedangkan konduktivitas (kemampuan menghantar) panas

dari monomer organik dan polimer pada umumnya rendah. Peningkatan temperatur akan

meningkatkan kecepatan polimerisasi yang menghasilkan panas tambahan, panas tambahan

ini perlu dihilangkan. Penghilangan panas menjadi sulit ketika mendekati akhir polimerisasi

karena tingginya viskositas (kekentalan). Viskositas tinggi akan susah diaduk dan

menghalangi difusi (penyebaran) radikal rantai panjang yang diperlukan untuk mengakhiri

reaksi. Hal ini berarti bahwa konsentrasi radikal akan meningkat dan sebagai akibatnya

kecepatan polimerisasi juga akan meningkat. Difusi dari molekul monomer kecil ke sisi

propagasi menjadi lebih tidak terhambat, sehingga kecepatan terminasi akan menurun dengan

cepat dibandingkan dengan kecepatan propagasi, dan secara keseluruhan kecepatan

polimerisasi meningkat yang diiringi dengan penambahan panas. Proses auto akselerasi ini

disebut efek ’Norrish-Smith, Trommsdorff atau efek jel. Pada prakteknya, penghilangan

panas selama polimerisasi massa dapat ditingkatkan dengan menyediakan saluran untuk

memindahkan panas yang dihasilkan atau dengan melakukan polimerisasi massa dalam

tahapan terpisah dari konversi rendah sampai sedang. Polimerisasi massa dapat digunakan

untuk beberapa polimerisasi radikal bebas dan polimerisasi pertumbuhan bertahap

(kondensasi). Contoh polimer yang dibuat melalui teknik polimerisasi massa adalah polistiren

dan poli(metil metakrilat).

Solution Polymerization (polimerisasi larutan)

Penghilangan panas selama polimerisasi dapat difasilitasi dengan melakukan polimerisasi

dalam pelarut organik atau air, meskipun demikian perlu dipertimbangkan tentang harga

supaya produksi polimer tersebut tidak mahal. Selain itu, larutan juga harus dipilih yang

dapat berfungsi sebagai high thermal conductivuty (penghantar panas yang sangat baik).

Dalam memilih pelarut perlu dipertimbangkan persyaratan sebagai berikut : baik reagen

pemula dan monomer harus larut dalam pelarut tersebut dan pelarut memiliki karakteristik

pengubah rantai dan titik leleh serta titik didih yang sesuai dengan kondisi polimerisasi.

Pemilihan pelarut dipengaruhi beberapa faktor seperti titik bakar, harga, dan sifat racun.

Contoh pelarut organik yang sesuai adalah alifatik dan aromatik hidrokarbon (ester, eter, dan

alkohol). Reaktor tempat polimerisasi dilakukan biasanya terbuat dari stainless steal atau

kaca. Kendala nyata dari polimerisasi larutan ini adalah persentase hasil yang rendah dan

perlunya tahapan terpisah dalam pengambilan kembali larutan. Beberapa polimerisasi radikal

bebas dan ionik dilakukan dalam larutan. Contoh polimer yang dibuat dengan teknik ini

15

diantaranya poli(asam akrilat), poliakrilamida, poli(vinil alkohol), dan poli(N-

vinilpirolidinon). Sedangkan polimer yang dapat dibuat dalam pelarut organik adalah

poli(metil metakrilat), polistiren, polibutadien, poli(vinil klorida), dan poli (vinilidin

fluorida).

Suspension Polymerization (polimerisasi suspensi)

Pada polimerisasi suspensi, digunakan reagen awal dan monomer yang tidak larut dalam air,

oleh karena itu reaktor dilengkapi dengan pengaduk. Kadang-kadang dalam polimerisasi

radikal bebas ditambahkan reagen pengubah rantai untuk mengontrol berat molekul. Tetesan

monomer yang terdiri atas reagen pemula dan reagen pengubah rantai akan terbentuk dengan

ukuran diameter antara 50 – 200 µm dan bertindak sebagai reaktor mini. Pelekatan satu sama

lain dari tetesan yang lengket ini dicegah oleh penambahan koloid pelindung, biasanya

digunakan poli(vinil alkohol), dan dengan pengadukan secara terus menerus. Pada akhir

polimerisasi, partikel akan mengeras dan dapat dipisahkan melalui penyaringan dan

dilanjutkan dengan tahap pencucian. Meskipun harga pelarut dan proses pemisahan lebih

murah dibandingkan dengan Solution Polymerization (polimerisasi larutan), akan tetapi

kemurnian polimer dalam polimerisasi suspensi lebih rendah karena adanya reagen-reagen

tambahan yang sulit dipisahkan secara sempurna, selain itu, biaya reaktor juga lebih mahal.

Polimer yang biasa dibuat dengan teknik polimerisasi suspensi diantaranya resin penukar ion

stiren, poli(stiren-co-akrilonitril), dan poli(vinilidin khlorida-co-vinil khlorida).

Emulsion Polymerization (polimerisasi emulsi)

Teknik lain yang menggunakan air sebagai reagen penyalur panas adalah polimerisasi emulsi.

Selain air dan monomer, digunakan juga reagen pemula yang larut dalam air, reagen

pengubah rantai, dan surfaktan. Molekul monomer yang tidak larut dalam air membentuk

tetesan besar dan distabilkan oleh molekul surfaktan. Besarnya tetesan monomer tergantung

pada temperatur polimerisasi dan kecepatan pengadukan. Pada konsentrasi surfaktan tertentu

molekul surfaktan membentuk ‘misel’, tergantung dari surfaktannya misel dapat bulat atau

oval dengan panjang 50 Ǻ yang terdiri atas 50 – 100 molekul surfaktan. Perbedaan utama

antara polimerisasi suspensi dan polimerisasi emulsi adalah bahwa pada polimerisasi emulsi,

reagen pemula harus larut dalam air. Contoh dari reagen pemula yang larut dalam air adalah

K2SO4. Selama proses polimerisasi emulsi, molekul monomer yang larut dalam air dapat

berpindah dari tetesan monomer melalui media air ke pusat misel. Polimerisasi dimulai ketika

reagen radikal pemula memasuki misel yang terdiri atas monomer. Karena konsentrasi yang

16

sangat tinggi dari misel, 1018 per mL, dibandingkan dengan tetesan monomer (1010 sampai

1011 per mL), maka secara statistik reagen pemula lebih memiliki peluang untuk memasuki

misel dibandingkan tetesan monomer. Selama polimerisasi, molekul monomer berubah dari

tetesan menjadi misel yang berkembang. Pada saat 50% - 80% monomer telah berubah,

tetesan monomer menghilang dan misel yang membesar berubah menjadi partikel polimer

yang relatif besar, dengan diameter berukuran antara 0,05 sampai 0,2 µm. Suspensi dari

partikel polimer dalam air disebut lateks yang sangat stabil, dan polimer dapat dipisahkan

dengan proses koagulasi dari lateks dengan asam atau garam.

1-8 Berat Molekul

Berat molekul dari polimer sangat bervariasi, ada yang kecil, biasanya polimer lunak, akan

tetapi ada juga yang besar, biasanya polimer keras dan tahan panas. Berat molekul polimer

tergantung dari kecepatan reaksi propagasi dan terminasi. Bila kecepatan propagasi lebih

besar dari kecepatan terminasi, maka akan diperoleh berat molekul tinggi.

Derajat Polimerisasi (DP) adalah perbandingan antara BM polimer terhadap BM monomer.

Semakin besar DP semakin besar BM polimer, karena panjang masing-masing molekul

polimer tidak sama, maka digunakan berat molekul rata-rata Mn .

Rumus :

i

ii

n

MnMn

.

ni = jumlah molekul i

Mi = berat molekul, molekul tipe i

1-9 Contoh-contoh Polimer Alam

1. Selulosa

Selulosa adalah polimer berantai panjang polisakarida karbohidrat, dari beta-glukosa

(C6H10O5)n. Selulosa merupakan komponen struktural utama dari tumbuhan dan tidak

dapat dicerna oleh manusia.

17

2. Protein

Protein adalah polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama

lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen,

nitrogen, dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan

fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Monomer protein sumber-sumber protein

3. Serat alam

Serat (fiber) adalah suatu jenis bahan berupa potongan-potongan komponen yang

membentuk jaringan memanjang yang utuh. Contoh serat yang paling sering dijumpai

adalah serat pada kain. Material ini sangat penting dalam ilmu Biologi baik hewan

maupun tumbuhan sebagai pengikat dalam tubuh. Manusia menggunakan serat dalam

banyak hal, seperti tali, kain, dan kertas. Serat dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu

serat alami dan serat sintetis (buatan manusia). Serat sintetis dapat diproduksi secara

murah dalam jumlah besar, meskipun demikian serat alami memiliki berbagai kelebihan

khususnya dalam hal kenyamanan. Serat alami meliputi serat yang diproduksi oleh

tumbuh-tumbuhan, hewan, dan proses geologis, serat ini bersifat dapat mengalami

pelapukan. Baik serat alam maupun serat sintetis banyak digunakan untuk keperluan

18

tekstil, dengan syarat memiliki sifat-sifat sebagai berikut: tegangan tarik tinggi, lentur

(fleksibel), tahan terhadap gesekan, stabil secara kimia, dan mudah diberi warna.

Serat alami dapat digolongkan ke dalam :

a. Serat tumbuhan/serat pangan, biasanya tersusun atas selulosa, hemiselulosa, dan

kadang-kadang mengandung lignin. Contoh dari serat jenis ini adalah katun dan rami.

Serat tumbuhan digunakan sebagai bahan pembuat kertas dan tekstil, selain itu serat

tumbuhan juga penting bagi nutrisi manusia.

β-glukosa

b. Serat kayu, berasal dari tumbuhan berkayu.

c. Serat hewan, umumnya tersusun atas protein tertentu. Contoh serat hewan yang

dimanfaatkan oleh manusia adalah serat sutra (laba-laba atau ulat) dan serat wol (bulu

domba).

- kapas merupakan bentuk murni dari selulosa

yang mengandung ribuan monomer β-glukosa

- dapat menyerap air

- tahan terhadap larutan basa

- benang dari serat kapas pendek-pendek,

sehingga ujung-ujung serat yang mencuat

membuat kain terasa kasar.

- sutra merupakan serat yang diproduksi oleh

laba-laba, ngengat, ulat (kepompong dari kupu-

kupu)

- benang dari serat sutra panjang sehingga kain

yang dihasilkan terasa halus, tidak kasar

- serat dari ulat sutra bisa sampai 1 km

panjangnya

19

d. Serat mineral, umumnya dibuat dari asbestos, saat ini asbestos adalah satu-satunya

mineral yang secara alami terdapat dalam bentuk serat panjang.

4. Karet alam

Salah satu polimer alam yang paling terkenal adalah karet alam dengan nama kimia

poliisopren. Karet alam pertama kali ditemukan di Amerika Selatan, merupakan getah

berbentuk emulsi yang disebut lateks dari pohon Hevea Brasiliensis. Suku bangsa kuno

Maya and Aztec memanen karet alam dari pohon hevea dan digunakan untuk membuat

sepatu dan bola yang digunakan dalam permainan semacam bola basket. Proses

penggumpalan lateks dapat melalui :

- penambahan asam encer

lateks (dari pohon) + asam encer menggumpal di pres menjadi lembaran

tipis diasap beberapa hari di pak dikirim ke industri

- pemutaran (centrifuge)

lateks (dari pohon) centrifuge ditambah NH3 (anti koagulan) dimasukkan

tangki dikirim ke industri

- wol adalah serat kain yang diperoleh dari

bulu biri-biri atau binatang lainnya

- serat tidak homogen

- sukar larut dalam pelarut

- kekuatannya disebabkan oleh ikatan H

\ /

C = O --- H – N

/ \

\ /

N – H --- O = C

/ \

20

Poliisopren merupakan polimer diena, yaitu polimer yang dibuat dari sebuah monomer

dengan 2 ikatan karbon-karbon rangkap 2 sebagai rantai utamanya.

5. DNA (Deoxyribo-nucleic-acid)

21

1-10 Contoh-contoh Polimer Sintetik

1. Regenerated Fibre

Regenerated Fibre adalah serat yang dibuat secara sintetis dari serat alami seperti

kapas/selulosa dari kayu. Kapas/selulosa dilarutkan dalam pelarut membentuk semacam

bubur, dan dilewatkan pipa yang ujungnya berlubang dengan diameter lebih kecil dari 0,1

mm, sehingga menghasilkan serat/benang yang cukup panjang yang disebut rayon. Dapat

juga dibentuk menjadi lembaran tipis yang disebut selophan. Dibandingkan dengan kapas,

rayon lebih halus meskipun belum sehalus sutra.

2. Serat sintetik

Serat buatan manusia ini umumnya berasal dari bahan petrokimia, sedikit/tidak menyerap

air dibandingkan dengan kapas. Polyester dan polyamid merupakan contoh dari serat

sintetik.

Serat sintetis mencakup :

a. serat mineral : kaca serat/fibre glass yang dibuat dari kuarsa, serat logam yang dapat

dibuat dari logam yang duktil seperti tembaga, emas, atau perak, dan serat karbon.

b. serat polimer (plastik)

3. Plastik

Plastik adalah polimer sintetis yang memiliki sifat liat/kenyal yang dibuat melalui

molding composition. Bahan pembuat plastik adalah sebagai berikut :

a. Binder (pengikat), biasanya resin atau turunan selulosa.

b. Filler (pengisi), bahan ini ditambahkan untuk menaikkan kekuatan plastik. Beberapa

filler diantaranya selulosa, serbuk kayu, serat katun, asbes, mika.

c. Senyawa kimia ‘intermediate’, untuk jenis-jenis resin penting sering dipakai : fenol,

formaldehid, hexa metilen tetra amin, stiren, asam adipat, asetilen, vinil khlorida, vinil

asetat, atilen, popilen.

d. Plasticizer, merupakan senyawa organik yang ditambahlan ke dalam plastik/resin

untuk memperbaiki sifat sehingga dapat dibentuk, mengubah/memperbaiki sifat yang

sudah ada, memberi sifat baru pada resin (untuk menurunkan viskositas resin supaya

mudah dibentuk pada tekanan dan temperatur tinggi).

e. Dyes dan pigment, agar plastik tahan terhadap sinar matahari.

22

f. Katalis, untuk mempercepat reaksi.

g. Lubricant (pelumas), dari stearat dan sabun-sabun logam terutama pada pencetakan

dingin.

Beberapa jenis plastik dan kegunaannya :

a. Polietilen

Polietilen adalah polimer termoplastik, yaitu polimer yang dapat dilelehkan menjadi

cairan untuk dibentuk ulang (remoldded) kemudian dipadatkan kembali. Monomer

polietilen adalah etilen, 2 buah gugus – CH2 – yang dihubungkan dengan ikatan

rangkap dua (– CH2 = CH2 –). Polimer ini banyak digunakan untuk membuat

peralatan rumah tangga, kantong/botol plastik, pipa air yang (tidak ada masalah

korosi), dan isolasi listrik.

23

b. Polipropilen

Polipropilen adalah polimer termoplastik yang digunakan secara luas termasuk alat-

alat laboratorium/kedokteran, tekstil, karpet, bagian-bagian mesin cuci, dan koper.

Dibandingkan dengan polietilen, polipropilen lebih kuat dan lebih tahan panas,

polipropilen memiliki titik leleh yang sangat tinggi (160oC).

24

c. Poli(vinil khlorida)

Poli(vinil khlorida) adalah polimer termoplastik yang dibuat dari monomer vinil

khlorida. Polimer ini sangat dikenal dengan singkatan PVC dan banyak digunakan

untuk peralatan yang berada di udara terbuka atau di bawah tanah seperti pipa bawah,

furnitur, dan pagar.

25

d. Poli(vinil asetat)

Poli vinil asetat (PVA) adalah polimer termoplastik dengan rumus molekul

(C4H6O2)n. Polimer ini termasuk dalam kelompok poli(vinil ester) dengan rumus -

[RCOOCHCH2]-. Di industri biasanya dibuat dari polimerisasi dari monomer vinil

asetat. Poli vinil asetat digunakan secara luas sebagai bahan lem dan cat.

e. Poli(metil metakrilat)

Polimetilmetakrilat (PMMA) adalah polimer termoplastik yang transparan dan

biasanya digunakan sebagai materi pengganti gelas. PMMA kadang-kadang disebut

gelas akrilik, secara kimia PMMA adalah polimer sintetik yang dibuat dari metil

metakrilat. Materi ini dikembangkan pada tahun 1928 di berbagai laboratorium, dan

untuk pertama kali dipasarkan pada tahun 1933 oleh Rohm dan Haas Company

dengan nama dagang Plexiglas.

26

f. Polistiren

Polistiren (disingkat PS) adalah polimer aromatik yang dibuat dari monomer stiren

aromatik. Polistiren merupakan polimer termoplastik yang pada temperatur ruang

berbentuk padat (mengkilap seperti gelas). PS banyak digunakan sebagai lensa,

mainan anak-anak, alat-alat rumah tangga, komponen alat-alat listrik (kapasitor), dan

isolasi panas.

kapasitor

g. Resin Epoksi

Epoksi atau poliepoksi adalah polimer termoseting yang dibentuk dari reaksi antara

resin epoksi dengan hardener (pengeras) poliamin. Epoksi digunakan secara luas

termasuk plastik serat yang diperkuat dan lem. Epoksi adalah kopolimer, dibentuk

dari 2 reagen kimia yang berbeda, yaitu resin dan hardener. Resin terdiri atas

monomer-monomer atau polimer dengan rantai pendek dengan gugus epoksi di

masing-masing ujungnya. Kebanyakan resin epoksi dihasilkan dari reaksi

epikhlorohidrin dengan bisfenol A, hardener terdiri atas monomer-monomer

poliamin, misal trietilentetraamin (TETA). Ketika senyawa-senyawa tersebut

dicampur gugus amin bereaksi dengan gugus epoksi membentuk ikatan kovalen.

Masing-masing gugus NH dapat bereaksi dengan gugus epoksi dan menghasilkan

polimer dengan banyak crosslink, yang membuat polimer ini kaku dan kuat. Proses

polimerisasi dan pembentukan crosslink ini disebut ‘curing’. Penggunaan material

27

berbasis epoksi sangat luas, diantaranya lapisan pelindung, lem (adhesive), dan

material komposit seperti serat karbon fiberglass yang diperkuat. Secara umum epoksi

dikenal sebagai lem yang sangat baik, tahan terhadap panas dan zat kimia, dan

merupakan isolasi listrik yang baik. Karena sifat lem yang sangat baik ini (untuk

logam, gelas, dan beberapa plastik), epoksi resin banyak digunakan dalam konstruksi

pesawat terbang, otomotif, dan bidang-bidang lain yang memerlukan ikatan yang

sangat kuat.

h. Resin fenol formaldehid

Resin fenol formaldehid (PF) merupakan resin termoseting, seperti resin epoksi, PF

juga merupakan lapisan pelindung dan lem yang baik. Resin sintetik yang pertama

dipasarkan adalah Bakelite, yang dibentuk dari fenol dan formaldehid. PF banyak

digunakan sebagai material bagian luar radio/TV dan piringan hitam.

28

i. Resin urea formaldehid

Urea formaldehid (UF) adalah resin termoseting yang tidak transparan. UF banyak

digunakan di industri hasil kayu karena relatif murah. Resin ini tahan gesekan dan

kebanyakan digunakan dalam produk kayu yang di-pres, berfungsi sebagai lem.

Contoh penggunaan diantaranya tekstil, kertas, kain yang tidak mudah berkerut, dan

rayon. UF juga banyak digunakan sebagai bagian luar peralatan listrik.

29

j. Resin melamin formaldehid

Resin melamin formaldehid, biasa disebut melamin, adalah plastik termoseting yang

keras, yang dibuat dari melamin dan formaldehid.

Melamin

1-11 Elastomer

Elastomer adalah polimer dengan sifat elastik seperti karet, mudah dideformasi dan diregang

secara reversibel. Struktur molekul dari elastomer dapat digambarkan seperti struktur spageti

dengan bola-bola dagingnya sebagai ’crosslinks’. Elastisitas berasal dari kemampuan rantai

panjangnya untuk menata ulang dirinya terhadap tekanan/tarikan. Crosslinks kovalennyalah

yang menjamin bahwa elastomer akan kembali ke susunan awalnya ketika tekanan/tarikan

dihilangkan. Sebagai akibat dari fleksibilitas yang tinggi, elastomer dapat kembali seperti

semula setelah ditarik antara 5 – 700%, tergantung dari materialnya. Temperatur berpengaruh

terhadap elastilitas dari elastomer, elastomer yang didinginkan menjadi fasa seperti kaca atau

kristal akan memiliki lebih sedikit rantai yang bergerak, dan sebagai akibatnya juga menjadi

lebih tidak elastis.

30

A = elastomer

B = elastomer yang ditarik

Setelah tarikan dilepaskan, elastomer akan

kembali menjadi bentuk A

Beberapa elastomer penting:

1. Karet alam

Karet merupakan hasil bumi yang bila diolah dapat menghasilkan berbagai macam

produk yang amat dibutuhkan dalam kehidupan. Karet alam (natural rubber) merupakan

air getah dari tumbuhan Hevea Brasiliensis, yang merupakan polimer alam dengan

monomer isoprena. Saat ini jumlah produksi dan konsumsi karet alam jauh di bawah karet

sintetis. Kedua jenis karet ini memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing.

Karet alam memiliki daya elastis atau daya lenting yang sempurna, memiliki plastisitas

yang baik, tidak mudah panas dan memiliki daya tahan yang tinggi terhadap keretakan.

Karet sintetis lebih tahan terhadap berbagai bahan kimia dan harganya relatif stabil. Karet

dapat diperbaiki sifat fisiknya melalui proses yang disebut vulkanisasi.

Vulkanisasi adalah proses untuk mengubah sifat fisik dari karet, melalui pembentukan

ikatan silang kimia dari rantai molekul yang berdiri sendiri, untuk meningkatkan

elastisitas dan menurunkan plastisitas. Sejak Goodyear melakukan percobaan

memanaskan karet pada 200oC dengan sejumlah kecil sulfur (1 – 13% berat karet), proses

ini menjadi metode terbaik dan paling praktis untuk merubah sifat fisik dari karet. Banyak

pula bahan yang tidak mengandung sulfur tapi dapat memvulkanisasi karet. Bahan ini

terbagi dua yaitu oxidizing agents seperti selenium, telurium dan peroksida organik.

Meskipun vulkanisasi terjadi dengan adanya panas dan sulfur, proses itu tetap

berlangsung secara lambat. Reaksi ini dapat dipercepat dengan penambahan sejumlah

kecil bahan organik atau anorganik yang mengandung sulfur atau nitrogen, yang disebut

akselerator. Untuk mengoptimalkan kerjanya, akselerator membutuhkan bahan kimia lain

yang dikenal sebagai aktivator, yang dapat berfungsi sebagai aktivator adalah oksida-

oksida logam seperti ZnO dan asam stearat. Pada reaksi vulkanisasi ini terjadi ikatan

silang (mono atau polisulfida) diantara atom C yang bersebelahan dengan atom C dengan

ikatan rangkap dari 2 rantai bersebelahan. Apabila perbandingan antara sulfur dan karet

31

adalah 30 : 100, maka karet dapat diregang sampai 8 kali panjang semula. Beberapa

contoh hasil vulkanisasi adalah ban mobil, sol sepatu, karet busa, dan isolator listrik.

CH3

CH

C = C

H

CH2

CH2

CH3

C = CH

SX

CH

C = C

H

CH3

CH2

CH2

C = C

CH3

H

X = 2 4

2. Karet sintetis

Berbeda dari karet alam, yang diperoleh dari tanaman, karet sintetis sebagian besar dibuat

dengan mengandalkan bahan baku minyak bumi. Teknologi karet semakin berkembang

dan akan terus berkembang seiring berjalannya waktu dan akan semakin banyak produk

yang dihasilkan dari industri ini.

Beberapa contoh karet sintetis yang banyak digunakan:

a. Poly Styrene Butadiene Rubber (SBR)

Styrene-Butadiene atau Styrene-Butadiene-Rubber (SBR) adalah kopolimer karet

sintesis yang terdiri atas styrene dan butadiene. SBR akan tahan terhadap gesekan dan

awet kalau dilindungi dengan aditif. SBR merupakan karet sintetis yang diproduksi

paling banyak. SBR digunakan secara luas pada ban mobil kalau dicampur dengan

karet alam, karpet, pelapis jas hujan/tenda, dan sol sepatu.

32

b. Poly Butadiene Rubber (BR)

Butadiene Rubber (BR) merupakan karet sintetis yang diproduksi dengan volume

terbesar nomer dua sesudah karet styrene-butadiene-styrene (SBR). Penggunaan

utama dari BR adalah ban, sangat tahan gesekan dan ketahanan terhadap putaran

rendah sehingga hemat bahan bakar. Polybutadiene adalah homopolimer dengan

hanya satu macam monomer yaitu 1,3 butadiene, monomer dengan 4 atom karbon dan

6 atom hidrogen (C4H6). Keempat atom karbon merupakan rantai lurus dengan 2

ikatan rangkap dua sebagai berikut:

CH2=CH-CH=CH2 . Ikatan rangkap inilah yang merupakan kunci pembentukan

polimer.

c. Poly Stiren Butadien Stiren Rubber (SBS)

Styrene Butadiene Styrene (SBS) adalah karet ‘keras’ yang biasa digunakan untuk

materi yang memerlukan ketahanan tinggi (awet). SBS termasuk tipe kopolimer blok,

rantai utamanya tersusun dari 3 segmen, segmen pertama adalah rantai panjang

polystyrene, segmen tengah adalah rantai panjang polybutadiene, dan segmen akhir

adalah rantai panjang polystyrene lainnya.

Polystyrene adalah plastik keras yang sangat kuat sehingga tahan lama, sedangkan

polybutadiene bersifat seperti karet, sehingga SBS selain kuat dan tahan lama, juga

memiliki sifat seperti karet. SBS termasuk material elastomer termoplastik, yaitu

material yang pada temperatur ruang bersifat seperti karet elastomer, akan tetapi

apabila dipanaskan dapat diproses seperti plastik. Kebanyakan tipe karet sulit diproses

karena membentuk ‘crosslink’, akan tetapi SBS dan elastomer termoplastik lainnya

33

dapat bertindak seperti karet tanpa crosslink, sehingga mudah diproses menjadi

bentuk-bentuk yang diinginkan.

d. Polychloroprene

Polychloroprene, biasa disebut juga Neoprene, adalah karet sintetis yang diproduksi

melalui polimerisasi dari chloroprene. Secara umum polimer ini memiliki kestabilan

kimia yang baik, dan fleksibilitas terjaga pada daerah temperatur tertentu, tetapi

harganya sangat mahal. Digunakan untuk membuat material seperti benda-benda

ortopedi (lutut, siku), isolasi listrik, tali kipas mobil. Neoprene busa digunakan

sebagai material isolasi pada pakaian tahan air dan sebagai material penahan benturan

dalam pengepakan. Neoprene adalah nama dagang dari perusahaan kimia DuPont.

e. Polyurethanes

Polyurethane (PU/PUR) adalah polimer yang terdiri atas unit rantai organik yang

terhubung dengan urethane (carbamat). Polimer polyurethane dibuat melalui

polimerisasi step-growth polymerization dengan mereaksikan monomer yang

mengandung paling sedikit dua gugus fungsi isocyanate dengan monomer lain yang

mengandung paling sedikit 2 gugus hydroxyl (alkohol), dengan adanya katalis. Ini

merupakan material dasar yang dapat ditarik, dibanting, atau digesek dan tetap tidak

rusak. Polyurethane merupakan material dengan ketahanan, fleksibilitas, dan

34

keawetan yang luar biasa, yang dapat menggantikan cat, katun, karet, logam, dan kayu

pada penerapan di berbagai bidang. Polyurethane dapat keras seperti fiberglass, dapat

ditekan seperti busa pelindung, bersifat melindungi seperti vernis, memantul seperti

karet, atau lengket seperti lem. Sejak penemuannya di tahun 1940 an, polyurethane

digunakan disemua materi dari mainan bayi sampai ke isolator panas dan sayap

pesawat terbang. Tergantung pada monomernya, polyurethane dapat berbentuk cair,

busa, atau padat, dan masing-masing memiliki keuntungan dan batasannya.

35

f. Silicone Rubber

Silicon Rubber adalah polimer dengan sifat seperti karet yang mengandung silikon

bersama-sama karbon, hidrogen, dan oksigen. Silicon Rubber digunakan secara luas di

industri, biasanya merupakan satu bagian atau 2 bagian polimer, dan dapat

mengandung fillers (pengisi) untuk memperbaiki sifat. Silicon Rubber pada

umumnya tidak reaktif, stabil, dan tahan terhadap lingkungan dan temperatur ekstrim,

antara – 55oC sampai + 300oC. Karena sifatnya dan kemudahan pembuatan dan

pembentukannya, silicon rubber dapat ditemukan di banyak produk, diantaranya

otomotif, produk-produk untuk memasak, memanaskan, dan menyimpan makanan,

baju tahan air, elektronik, dan peralatan kedokteran (implant). Elastomer silikon yang

pertama, dikembangkan oleh para ahli kimia di perusahaan Corning Glass dan

General Electric dengan tujuan untuk mencari material tahan panas yang lebih baik.

1-12 Polimer Lain

1. Polimer Temperatur Tinggi

Pada umumnya polimer tidak tahan suhu tinggi (mengalami degradasi). Beberapa cara

untuk menghasilkan polimer tahan panas:

a. Menggunakan ikatan Si – O, Si – N (polimer silikon).

Unit struktur dasar ini banyak diketemukan pada batu/mineral alam termasuk pasir.

Silikon menolak air, stabil terhadap panas, dan sangat resistan terhadap serangan zat

36

kimia. Polimer silikon banyak digunakan sebagai cairan hidrolik (viskositas tidak

terpengaruh temperatur), isolator elektrik, dan senyawa tahan air dalam kain.

Meskipun banyak kontroversi karena disinyalir dapat menyebabkan kanker kalau

bocor, silikon digunakan dalam dunia kedokteran karena inert terhadap zat kimia

seperti implant untuk payudara.

b. Mengikutsertakan bentuk aromatik dan heterosiklik dalam rantai polimer (misal :

rantai bensen).

c. Men-sintesa polimer tangga (ladder atau double stranded polymers).

ladder double stranded

2. Polimer Busa

Polimer busa dibuat dengan sistem 2 fasa, gas didispersi (PS, PVC, PE), diberi ’blowing

agent’ supaya menggelembung, kemudian distabilkan dengan didinginkan. Polimer busa

banyak digunakan sebagai isolator listrik dan panas, kasur/bantal, dan bahan untuk

mengepak barang yang rapuh.

37

Blowing agent adalah aditif organik atau anorganik yang digunakan dalam pembuatan

polimer busa. Senyawa ini stabil pada temperatur penyimpanan sampai 20oC, akan tetapi

akan terurai selama proses polimerisasi menghasilkan gas yang membentuk struktur busa

dalam matriks polimer. Fitur yang luar biasa dari polimer busa adalah ringan, salah satu

kegunaannya adalah meningkatkan sifat isolasi untuk suara dan panas. Salah satu blowing

agent yang paling efisien adalah azodicarbonamide.

3. Campuran polimer dengan bahan lain

Percampuran 2 bahan atau lebih dimungkinkan untuk memperoleh bahan dengan sifat

lebih baik yang diinginkan. Dengan demikian polimer (termoplastik atau thermoseting)

dapar dicampur dengan bahan lain (organik atau anorganik) untuk memperoleh sifat-sifat

lebih baik (lebih kuat, tahan erosi/korosi, mudah dibentuk/dicetak). Contoh : Glass

Reinforced Plasties (GRP) dan material untuk perahu, topi helm, dll.