BAB 6

BAHAN POLYMER Part 1

Polymer

Pengantar

• Polymer: bahan organik dengan ciri molekul raksasa yang memiliki berat molekul lebih besar dari 10.000 g/g.mol, bahkan dapat mencapai 1.000.000 g/g.mol.

• Poly = banyak dan Meros atau Mer = “ruangan”, jadi Polymer berarti banyak ruangan

• Ikatan atom bahan Polymer dapat berupa ikatan-ikatan:▫ IKATAN ION▫ IKATAN LOGAM▫ IKATAN HIDROGEN▫ IKATAN VAN DER WAALS.

Sifat Umum

• Berat molekul rendah, jadi bersifat ringan

• Bahan yang mudah menyesuaikan dengan lingkungan, jadi mudah dibentuk

• Untuk membentuk dan mengolah diperlukan energy sedikit dan kerja yang minimum

Bagan Terbentuknya Ikatan Atom Polymer

•Masing-masing atom menjadi satu ikatan dengan Ikatan Van Der Waals•erbentuknya rantai panjang saling menyusun dirinya sendiri.

•Dalam menyusun rantainya dapat terjadi pula pergeseran antar atomnya.

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 6 : Hal 130

BENTUK IKATAN RANTAI “TIGA DIMENSI”

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 6 : Hal 131

DALAM BENTUK RUANG YANG LUAS

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 6 : Hal 131

BENTUK DUA DIMENSI MODEL RANTAI

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 6 : Hal 131

CONTOH SEDERHANA DUA DIMENSI

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 6 : Hal 131

Struktur

• Bahan ini sukar membentuk Kristal, karena struktur berupa molekul besar tersusun dari atom tunggal. Molekul-molekulnya memiliki ikatan antar atom yang diterangkan sebelumnya yaitu kurang kuat. Pada lintasan gerak electron, tidak terdapat electron bebas, karena itu bersifat isolator.

Molekul Raksasa

• Polymer memiliki molekul raksasa yang bersumber dari:

1. ALAM

Bahan organik ini dapat berupa bahan:

-Kayu -Minyak

-Gabus -Resin

-Serat -Zat perekat

2. BUATAN

Dibentuk dan diproses dalam industri, membuat molekul besar dari molekul kecil, seperti: Polyvinil Chlorida. Benzen, dll.

Beberapa Contoh Bangun Atom H-C

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 6 : Hal 134

contoh salah satu pembentukkan bangun monomer

menjadi polymer suatu bahan organik.

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 6 : Hal 135

Ukuran Molekul

• molekul besar akan lebih tahan daripada bahan polymer dengan molekul kecil.

• Hidrokarbon dengan rumus Cn H2n+2 juga menyatakan ukuran molekul. Jumlah mer per molekul dalam bahan polymer disebut sebagai “tingkat polimerisasi” dan simbolkan dengan huruf “n”, sehingga berlaku”:

n = Jumlah “mer” per molekuln= Massa molekul polymer (g/mol)

massa mer (g/mol)

Distribusi Ukuran Molekul • Untuk dapat mewakilkan molekul besar dengan ukuran mana yang tepat,

haruslah dihitung “tingkat polimerisasi rata-rata”, sehingga diperoleh “indeks ukuran tunggal”.

Untuk melaksanakan ini dapat dilalui 2 cara, yaitu:1. Berat Fraksi

Massa rata-rata ukuran molekuler Mn, berlaku:Ṁ = Σ ( W1 . M1 )W1 = Fraksi massa dalam setiap interval ukuran.M1 = Nilai representatif (tengah) dari setiap interval ukuran.

2.Jumlah FraksiMenentukan molekul yang terdapat pada setiap interval ukuran.Mn = Jumlah rata-rata ukuran molekukler.Mn = Σ ( x1 . M1 )X1 = Jumlah fraksi molekul setiap interval ukuran.M1 = Harga tengah tiap interval ukuran.

Sifat-Sifat Mekanis Bahan Polymer

Polymer Structure Tensile Strength

(psi)

%Elongation Modulus of

Elastis (ksi)

Densory (g/cmᶟ)

Polyethylene

Low density (LD)

High density (HD)

600-3.000

3.000-5.500

50-800

15-130

15-40

60-180

0.92

0.96

Polyvinyl chloride 5.000-9.000 2-100 300-600 1.40

Polypropylene 4.000-6.000 10-700 160-220 0.90

Polystyrene 3.200-8.000 1-60 380-150 1.06

Polymethyl

methacrylate 6.000-12.000 2-5 350-150 1.22

3.500-5.000 160-240 50-80 1.15

4.500-6.000 80-250 150-300 2.15

2.000-7.000 100-400 60-80 2.17

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 6 : Hal 139

Homopolymer dan Copolymer

• Homopolymer

Senyawa ini terbentuk dari molekul-molekul yang sejenis yang membentuk rantai panjang bagaimanapun. Bila molekul ini diberi kode nama: A, maka bentuk senyawanya akan berupa :

AAAAAAAAAA ........ AAAAAAAA

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 6 : Hal 141

• Copolymer

Senyawa ini membentuk rantai panjang, tetapi tidak dari satu jenis molekul, tetapi terdiri dari dua atau lebih jenis. Kombinasinya dapat memiliki berbagai macam, seperti pada contoh gambar F.▫ AABABBBBAABAAB

▫ ABABABABABAB

▫ AAAAA – BBBBBB –

▫ AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 6 : Hal 141

Pembentuk Struktur Tetramedral

dengan Kombinasinya

Karbon tetrahedron Metana dengan ikatan lengkap

Etana dengan ikatan lengkap Ethylen dengan ikatan lengkap

Bangun susun unsur Polyethylene

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 6 : Hal 143

Polymer Processing

Plastik

1. THERMOPLASTIKSifat-sifat bahan ini:▫ Dapat dipanaskan dan dipanaskan kembali tanpa

terjadi perubahan besar pada sifat-sifat dan strukturnya.

▫ Ikatan rantai panjang yang terjalin adalah ikatan karbon.

▫ Pada rantai utama molekuler dapat terikat atom-atom unsur-unsur: Nitrogen,Oksigen dan Sulphur.

▫ Rantai panjang molekuler terikat satu dengan lainnya dengan cara ikatan sekunder.

2. THERMOSETTING PLASTIK

Sifat-sifat bahan ini:

▫ Membentuk ikatan tetap dengan sudut tertentu dengan cara reaksi kimia.

▫ Tak dapat di cairkan lagi dan dibentuk yang baru.

▫ Untuk menghancurkan kembali diperlukan temperatur tinggi.

▫ Jaringan atom karbonnya dengan ikatan kovalen dan membentuk larutan padat sebagai kristal.

▫ Dapat mengikat atom unsur-unsur:

Oksigen, Nitrogen dan Sulphur atau atom-atom lain