MODIFIKASI POLIMER

Dalam rangka untuk memenuhi kebutuhan pengguna, bahan polimer baru telah

dikembangkan melalui modifikasi polimer yang ada. Pengembangan bahan modifikasi

polimer biasanya lebih murah dengan prose yang lebih mudah daripada melalui sintesis

polimer baru. Untuk polimer dengan fungsi khusus harus mampu berfungsi dengan baik

dalam sebuah aplikasi tertentu.

Kinerja polimer ditentukan terutama oleh komposisi dan struktur molekul polimer.

Hal tersebut mengontrol sifat fisik, sifat kimia, dan karakteristik lain dari bahan polimer.

Oleh karena itu modifikasi komposisi unit struktural merupakan salah satu pendekatan utama

untuk modifikasi perilaku polimer. Selain sifat kimia dan komposisi unit struktural yang

merupakan tulang punggung polimer, model molekul juga berkontribusi terhadap sifat akhir

dari produk polimer. Dengan demikian modifikasi polimer dapat dicapai dengan

menggunakan satu atau lebih teknik berikut:

a. Kopolimerisasi lebih dari satu monomer

b. Pengendalian model molekul

c. Reaksi Postpolymerization polimer yang melibatkan gugus reaktif fungsional

Teknik modifikasi properti di atas berhubungan dengan kontrol kimia, komposisi, dan

sifat struktural dari polimer, yang dipengaruhi terutama selama proses polimerisasi. Namun,

hanya sedikit polimer yang digunakan dalam bentuk murni kimiawi mereka. Hampir semua

bahan polimer yang tersedia secara komersial adalah kombinasi dari satu atau lebih sistem

polimer dengan berbagai aditif yang dirancang dengan memperhatikan faktor biaya, untuk

menghasilkan properti optimal untuk keperluan aplikasi khusus.

1. KOPOLIMERISASI

Beberapa contoh polimer modifikasi dengan menggunakan metode kopolimerisasi

adalah sebagai berikut.

A. STYRENE-BUTADIENE COPOLYMERS

Polibutadiena merupakan bahan elastomer dengan sifat elastis yang baik dan

ketangguhan luar biasa. Namun, ia memiliki resistensi yang relatif rendah untuk minyak,

pelarut, oksidasi, dan abrasi. Di sisi lain cukup tahan terhadap alkali, asam

halida,pengoksidasi dan zat pereduksi. Bahan ini sangat mudah untuk diproses. Tapi,

polystyrene cukup rapuh pada suhu 82-88 ° C. Kopolimer Stirena dan butadiena kopolimer

memberikan sebuah ilustrasi cukup besar dalam variasi sifat polimer yang dapat dicapai oleh

manipulasi komposisi kopolimer dan distribusi komponen ini. Styrene butadiene dan dapat

dikopolimerkan untuk menghasilkan kopolimer acak, graft, atau blok. Styrene-butadiene

kopolimer acak menunjukkan fase tunggal homogen. Di sisi lain, kopolimer blok atau graft

dari stirena dan butadiene membentuk sistem multifase heterogen yang sifatnya tidak hanya

dari karakteristik masing-masing homopolimer, tetapi juga ditentukan oleh karakter multifase

dari kopolimer.

Sebagian besar cacat polybutadiene homopolimer dapat diatasi dengan penggabungan

28% stirena ke dalam kopolimer. Hal ini disebabkan sifat kekakuan yang besar dan sifat

menguntungkan lainnya yang dimiliki molekul styrene. Sifat SBR dan kemudahan

pemrosesannya membuat SBR lebih dipilih daripada karet alam dalam aplikasi seperti sabuk,

selang, dan barang cetakan, lembar vulkanisir dan lantai. Sol sepatu karet dibuat dari SBR.

Kopolimer mengandung sekitar 25% styrene juga perekat berguna, terutama dalam bentuk

dispersi berair atau dalam larutan. Jika rasio styrene untuk butadiena dalam kisaran 60:40

atau lebih tinggi, kopolimer bersifat nontacky dan digunakan dalam perekat panas. Sebagai

contoh, kopolimer emulsi terdiri dari 74% stirena dan 25% butadiena (berat) ditemukan pada

cat. Dalam aplikasi tersebut, kekerasan polystyrene sebagian dipertahankan, namun

kerapuhan dimodifikasi oleh adanya butadiena.

1. Styrene-Butadiene Rubber (SBR) (Random Copolymer)

SBR diproduksi oleh polimerisasi radikal bebas dari stirena dan butadiena, dengan

demikian dihasilkan kopolimer niscaya. Struktur tidak teratur. Akibatnya, SBR tidak dapat

dikristalisasi. Butadiene dapat menjalani baik 1,2 atau 1,4 polimerisasi. Struktur SBR

kopolimer yang dihasilkan ditunjukkan pada Gambar 5.1.

SBR komersial diproduksi oleh salah satu emulsi atau larutan kopolimerisasi

butadiene dan stirena. Emulsi kopolimerisasi diproses dingin (41 ° F) atau panas (122 ° F).

Kopolimer dari proses panas dan dingin memiliki perbedaan utama dalam berat molekul,

distribusi berat molekul, dan mikro, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 5.1.

Proses kopolimerisasi solusi untuk produksi SBR melibatkan penggunaan katalis

alkyllithium. Solusi SBR umumnya memiliki berat molekul yang lebih tinggi, distribusi berat

molekul yang sempit, dan konten dari emulsi SBR lebih tinggi.

2. Styrene Butadiene-Blok Kopolimer

Styrene-butadiene kopolimer blok memiliki kelas baru pada polimer yang disebut

elastomer termoplastik (TPE). Produk yang terbuat dari polimer ini memiliki sifat mirip

dengan karet vulkanisir, tapi mereka terbuat dari peralatan yang digunakan untuk fabrikasi

polimer termoplastik. Vulkanisasi lambat dan proses thermosetting energi-intensif.

Sebaliknya, pengolahan elastomer termoplastik cepat dan melibatkan pendinginan lelehan

menjadi seperti karet yang solid. Selain itu, TPE dapat didaur ulang.

Styrene-butadiene kopolimer blok termasuk jenis ABA termoplastik elastomer.

Struktur dari jenis polimer melibatkan molekul karet termoplastik keras. Segmen kopolimer

blok A dan B tidak kompatibel dan, akibatnya, terpisah secara spontan menjadi dua tahap.

Jadi dalam keadaan padat, stirena-butadiena (SBS) termoplastik elastomer memiliki dua fase:

fase karet polibutadien terus menerus dan domain kaca tersebar polistiren. Blok end plastik

styrene, yang disebut domain, bertindak sebagai cross-link penguncian karet fase di tempat.

Dalam termoplastik SBS karet komersial, fase akhir-blok hadir dalam proporsi yang

lebih kecil dengan stirena-to-butadiene (end-blok-to-midblock) rasio dalam kisaran 15:85

sampai 40:60 pada basis berat. Kisaran suhu yang berguna dari SBS kopolimer terletak di

antara Tg dari polibutadiena dan polystyrene. Di bawah Tg dari polibutadiena, para

midblocks elastomer menjadi keras dan rapuh. Di atas Tg dari polystyrene, domain

melembutkan dan berhenti untuk bertindak sebagai cross-link untuk midblocks lembut.

Antara Tg kedua homopolimer, bagaimanapun, domain styrene keras mencegah aliran

elastomer lembut butadiena midsegments melalui jaringan yang mirip dengan karet

divulkanisir. Oleh karena itu, dalam penggunaan normal suhu, SBS kopolimer blok

mempertahankan thermoplasticity blok stirena dan ketangguhan dan ketahanan unit

elastomer.

B. ETHYLENE COPOLYMERS

Salah satu contoh dari polimer jenis ini adalah Low-density polyethylene (LDPE) yang

diproduksi di bawah tekanan tinggi dan suhu. LDPE biasanya digunakan untuk aplikasi

dalam film dan kabel berisolasi.

Sifat fisik dari polimer ini ditentukan oleh tiga variabel struktural yaitu kepadatan,

berat molekul, dan distribusi berat molekul. Seiring dengan peningkatan kepadatan maka

kekerasan, abrasi, panas, dan ketahanan kimia, kekuatan, dan surface gloss juga meningkat.

Kopolimerisasi etilena dengan kutub α -olefins, memungkinkan untuk mendapatkan

hasil berbagai bahan mulai dari karet untuk produk leleh rendah (untuk aplikasi perekat panas

meleleh) yang menunjukkan ketangguhan luar biasa dan fleksibilitas. Kelas kopolimer ini

dapat diwakili oleh rumus umum di mana R adalah gugus polar seperti ditunjukkan pada

tabel 5.2 berikut.

C. AKRILONITRIL-BUTADIENA-STIRENA (ABS)

ABS adalah nama generik dari keluarga termoplastik rekayasa yang dihasilkan oleh

kombinasi dari tiga monomer: akrilonitril, butadiena, dan stirena. Ketahanan kimia, panas

dan penuaan stabilitas dari polimer tergantung pada akrilonitril, sedangkan ketangguhan,

dampak resistensi, dan properti retensi pada suhu rendah dikembangkan melalui butadiena.

Kekakuan kopolimer, penampilan permukaan glossy, dan kemudahan untuk diproses adalah

kontribusi dari stirena. Sifat terpolymer dikendalikan oleh manipulasi rasio dan distribusi dari

tiga komponen tersebut.

Resin ABS terdiri dari dua fase yaitu fase karet tersebar dalam matriks gelas terus

menerus kopolimer stirena-akrilonitril (SAN) melalui lapisan batas SAN graft. Karet yang

tersebar dengan fase terpolimerisasi karet dari butadiena. Stirena dan akrilonitril yang graft-

dipolimerisasi untuk karet sehingga membentuk lapisan batas antara fase terdispersi karet dan

matriks gelas terus menerus. Peningkatan berat molekul SAN meningkatkan kekuatan produk

dan kemudahan dalam hal proses. Dengan variasi terhadap parameter untuk mengendalikan

fase, keluarga ABS untuk aplikasi khusus telah banyak dikembangkan.

D. POLIMER KONDENSASI

Polimer kondensasi termasuk dalam polimer yang bergantung pada kristalinitas untuk

aplikasi utama mereka, seperti nilon dan serat membentuk poliester, dan sebagian besar

bahan thermosetting penting seperti seperti fenolat dan resin urea-formaldehida. Dalam

banyak aplikasi, polimer kondensasi digunakan sebagai kopolimer.

Beberapa contoh dari polimer kondensasi adalah sebagai berikut.

a. Asetal Kopolimer

b. Epoxies, bahan polimer ditandai dengan adanya reaktif kelompok epoksida

terminal. Epoxy resin, karena fleksibilitas mereka, digunakan dalam berbagai

aplikasi dalam lapisan pelindung, perekat, laminasi, dan plastik diperkuat dan

dalam perangkat listrik dan elektronik.

c. Urea-Formaldehyde (UF) Resin, untuk aplikasi sebagai bahan perekat kayu.

2. REAKSI POST-POLIMERISASI

Salah satu cara efektif untuk meningkatkan sifat polimer adalah dengan reaksi

postpolymerization polimer. Reaksi ini dapat terjadi di situs reaktif tersebar dalam rantai

utama polimer. Reaksi tersebut termasuk ekstensi rantai, cross-linking, dan pembentukan

kopolimer blok. Reaksi juga terjadi melalui kelompok lain (rantai ke backbone polimer).

Reaksi jenis ini adalah halogenasi, sulfonasi, hidrolisis, epoksidasi, dan reaksi lain-lain dari

polimer. Dalam kedua kasus jenis reaksi tersebut dapat dihasilkan polimer dengan sifat baru

ataupun peningkatan kekuatan.

Beberapa contoh reaksi post-polimerisasi dijelaskan sebagai berikut.

a. Reaksi Polisakarida, yang termasuk dalam reaksi ini adalah selulosa (pati)

b. Pembentukan Cross-Linking, contoh dari reaksi ini adalah poliester tak jenuh.

Selain itu, polimer hasil vulkanisasi seperti rubber, Poliolefin dan Polisiloksan

juga merupakan contoh dari reaksi ini.

c. Hidrolisis, reaksi ini digunakan dalam produksi poli (vinil alkohol) dan poli (vinil

asetal) polimer, yang tidak dapat dibuat secara langsung karena monomer mereka

tidak diketahui. Poli (vinil alkohol) (PVA) dibuat dengan hidrolisis (atau lebih

tepatnya alkoholisis) poli (vinil asetat) dengan metanol atau etanol.

d. Blok dan Graft Kopolimer, Penyusunan kopolimer blok membutuhkan kehadiran

kelompok reaktif terminal. Kopolimer blok dari butil akrilat-stirena dan

akrilonitril-stirena telah disusun dengan penyinaran butil akrilat atau akrilonitril

mengandung inisiator fotosensitif (misalnya, 1-azo-bis.1-cyanocyclohexane)

dengan radiasi UV intensif. Sedangkan untuk penyusunan Graft kopolimer

biasabya didasarkan dengan tiga pendekatan melalui mekanisme radikal bebas

yaitu: (1) Transfer Rantai untuk polimer jenuh atau tidak jenuh (2) Aktivasi

dengan metode fotokimia atau radiasi (3)Pengenalan dan aktivasi kelompok

peroksida dan hidroperoksida. Pembentukan graft kopolimer melalui transfer

rantai membutuhkan tiga komponen: monomer terpolimerisasi, polimer, dan

inisiator.

e. Surface Modification

FUNCTIONAL POLYMERS

Berbagai modifikasi polimer dilakukan untuk mendapatkan sifat polimer yang bisa

bermanfaat bagi kehidupan manusia. Beberapa contoh dari polimer fungsional adalah 2,6-

ditertiarybutyl-1,4-vinyl phenol or 4-isopropenyl phenol polymerizes readily with isoprene,

butadiene,styrene, and methyl methacrylate yang digunakan sebagai antioksidan. Selain itu

ada juga beberapa polimer modifikasi yang memiliki fungsi khusus dalam bidang medis yaitu

sebagai Drug Delivery System yang berfungsi memandu obat untuk menghasilkan sel kanker

agar tidak menimbulkan kerusakan lain pada sel tubuh yang lain.

SUMBER

Ebewele, Robert O. 2000. POLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY. New York: CRC

Press LLC