Polimer*Farmasi Universitas TanjungpuraFarmasi fisika II

Kelompok 6Nama Kelompok :Indira Diah Puspita I21112053Ciptayuni Eka WijiantiI21112055Chintya VascaryaI21112056Youngky HaryantoI21112057Naftali Ebenhezer PakpahanI21112058Shinta AnggrainiI21112060Agung Arif PerkasaI21112061Nafilah KhairunnisaI21112062HariantoI21112064Uji Resna LestariI21112066*

PolimerPolimer merupakan ilmu pengetahuan yang berkembang secara aplikatif. Kertas, plastik, ban, serat-serat alamiah, merupakan produk-produk polimer. Polimer, merupakan ilmu yang sangat menarik untuk dipelajari. Polimer merupakan ilmu yang sangat dinamis. *

LanjutanOleh karena itu sangat dibutuhkan pengetahuan yang baik tentang konsep-konsep dasar polimer, guna dapat memahami dan mengembangkan ilmu polimer. Selanjutnya, konsep dasar tersebut dapat dikembangkan untuk mengukur dan menganalisis bobot molekul polimer. Teknik pemisahan dan pengukuran sampel polimer merupakan pengetahuan yang tidak kalah pentingnya untuk dikuasai.

*

*

Sejarah PolimerPolimer sebenarnya sudah ada dan digunakan manusia sejak berabad-abad yang lalu. Polimer - polimer yang sudah digunakan itu adalah jenis polimer alam seperti selulosa, pati, protein, wol, dan karet. Istilah polimer pertama kali digunakan oleh kimiawan dari Swedia, Berzelius (1833). Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana.

*

LanjutanNama ini diturunkan dari bahasa Yunani Poly, yang berarti banyak dan mer, yang berarti bagian. Sedangkan industri polimer (polimer sintesis) baru dikembangkan beberapa puluh tahun terakhir ini. Berkembangnya industri polimer ini diawali ketika Charles Goodyear dari Amerika Serikat berhasil menemukan vulkanisasi pada tahun 1839. Setelah itu berbagai modifikasi polimer pun mulai berkembang seperti:Pada tahun 1870 Modifikasi selulosa dengan asam nitrat

*

LanjutanPada tahun 1907 Ditemukan damar fenolikPada tahun 1930 Ditemukan Poli fenol etena atau PolistirenaPada tahun 1933 Ditemukan Polietena atau Polietilena di laboratorium ICI di Winnington, Chesire

*

Dengan berkembangnya industri polimer, ternyata membawa dampak positif terhadap jumlah pengangguran. Hal ini disebabkan karena industri polimer menyerap banyak tenaga kerja. Karena sifatnya yang karakteristik maka bahan polimer sangat disukai. Berkembangnya industri polimer turut menentukan perkembangan ekonomi suatu negara. Semakin besar penggunaan polimer, menunjukkan semakin pesat perkembangan ekonomi suatu negara.

*

Sifat-Sifat PolimerSifat - sifat polimer yang karakteristik antara lain:Mudah diolah untuk berbagai macam produk pada suhu rendah dengan biaya murah.Ringan; maksudnya rasio bobot/volumnya kecil.Tahan korosi dan kerusakan terhadap lingkungan yang agresif.

*

LanjutanBersifat isolator yang baik terhadap panas dan listrik.Berguna untuk bahan komponen khusus karena sifatnya yang elastis dan plastis.Berat molekulnya besar sehingga kestabilan dimensinya tinggi.

*

Produksi Polimer suatu Negara*Berikut ini Tabel produksi bahan polimer yang digunakan di berbagai negara

*

Klasifikasi polimerPolimer dapat diklasifikasikan sebagai berikut:1. Berdasarkan SumberBerdasarkan sumbernya polimer dapat dikelompokkan dalam 3 kelompok, yaitu:a. Polimer Alam, yaitu polimer yang terjadi secara alami.Contoh: karet alam, karbohidrat, protein, selulosa dan wol.

*

Lanjutanb. Polimer Semi Sintetik, yaitu polimer yang diperoleh dari hasil modifikasi polimer alam dan bahan kimia. Contoh: selulosa nitrat (yang dikenal lewat misnomer nitro selulosa) yang dipasarkan dibawah nama - nama Celluloid dan guncotton.c. Polimer sintesis, yakni polimer yang dibuat melalui polimerisasi dari monomer - monomer polimer. Polimer sintesis sesungguhnya yang pertama kali digunakan dalam skala komersial adalah dammar Fenol formaldehida.

*

Klasifikasi Polimer2. Berdasarkan Bentuk Susunan RantainyaDibagi atas 3 kelompok yaitu:a. Polimer Linier, yaitu polimer yang tersusun dengan unit ulang berikatan satu sama lainnya membentuk rantai polimer yang panjang.

*

Lanjutanb. Polimer Bercabang, yaitu polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang pada rantai utama.

c. Polimer Berikatan Silang (Cross linking), yaitu polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu sama lain pada rantai utamanya. Jika sambungan silang terjadi ke berbagai arah maka akan terbentuk sambung silang tiga dimensi yang sering disebut polimer jaringan.*

Klasifikasi Polimer3. Berdasarkan Reaksi PolimerisasiDibagi 2 yaitu:a. Poliadisi, yaitu polimer yang terjadi karena reaksi adisi. Reaksi adisi atau reaksi rantai adalah reaksi penambahan (satu sama lain) molekul-molekul monomer berikatan rangkap atau siklis biasanya dengan adanya suatu pemicu berupa radikal bebas atau ion.

*

LanjutanContohnya dapat dilihat pada reaksi berikut:

*

Lanjutanb. Polikondensasi, yaitu polimer yang terjadi karena reaksi kondensasi/reaksi bertahap. Mekanisme reaksi polimer kondensasi identik dengan reaksi kondensasi senyawa bobot molekul rendah yaitu: reaksi dua gugus aktif dari 2 molekul monomer yang berbeda berinteraksi dengan melepaskan molekul kecil. Contohnya H2O. Bila hasil polimer dan pereaksi (monomer) berbeda fase, reaksi akan terus berlangsung sampai salah satu pereaksi habis. Contoh terkenal dari polimerisasi kondensasi ini adalah pembentukan protein dari asam amino.

*

Contoh lainnya dapat dilihat pada reaksi berikut:

*

Klasifikasi Polimer4. Berdasarkan Jenis MonomerDibagi atas dua kelompok:a) Homopolimer, yakni polimer yang terbentuk dari penggabungan monomer sejenis dengan unit berulang yang sama.b) Kopolimer, yakni polimer yang terbentuk dari beberapa jenis monomer yang berbeda.

*

LanjutanKopolimer ini dibagi lagi atas empat kelompok yaitu:1. Kopolimer acak.Dalam kopolimer acak, sejumlah kesatuan berulang yang berbeda tersusun secara acak dalam rantai polimer.- A - B - B - A - B - A - A - A - B - A *

Lanjutan2. Kopolimer silang teratur.Dalam kopolimer silang teratur kesatuan berulang yang berbeda berselang - seling secara teratur dalam rantai polimer.A - B - A - B - A - B - A - B - A B A 3.Kopolimer blok.Dalam kopolimer blok kelompok suatu kesatuan berulang berselang - seling dengan kelompok kesatuan berulang lainnya dalam rantai polimer.- A - A - A - B - B - B - A - A - A B

*

Lanjutan4. Kopolimer cabang/Graft Copolimer.Yaitu kopolimer dengan rantai utama terdiri dari satuan berulang yang sejenis dan rantai cabang monomer yang sejenis.

*

Klasifikasi Polimer5. Berdasarkan Sifat TermalDibagi 2 yaitu:a. Termoplastik, yaitu polimer yang bisa mencair dan melunak. Hal ini disebabkan karena polimer - polimer tersebut tidak berikatan silang (linier atau bercabang) biasanya bisa larut dalam beberapa pelarut.b. Termoset, yaitu polimer yang tidak mau mencair atau meleleh jika dipanaskan. Polimer - polimer termoset tidak bisa dibentuk dan tidak dapat larut karena pengikatan silang, menyebabkan kenaikan berat molekul yang besar. *

Contohnya dapat dilihat pada berikut:

*

Klasifikasi Polimer6. Berdasarkan AplikasinyaDibagi 3 kelompok yaitu:Polimer komersial, yaitu polimer yang disintesis dengan biaya murah dan diproduksi secara besar - besaran. Polimer komersial pada prinsipnya terdiri dari 4 jenis polimer utama yaitu: Polietilena, Polipropilena, Poli(vinil klorida), dan PolisterenaPolimer dengan tujuan khusus, yaitu polimer yang memiliki sifat spesifik yang unggul dan dibuat untuk keperluan khusus. Contoh: alat-alat kesehatan seperti termometer/timbangan.

*

*Polimer teknik, yaitu polimer yang memiliki sifat unggul tetapi harganya mahal

Konsep Dasar Kimia Polimer

Secara kimia, polimer didefinisikan sebagai senyawa berbobot molekul besar yang terbentuk dari penggabungan berulang secara kovalen (polimerisasi) molekul sederhana (monomer).nM ~ [- M - ] n ~Satuan struktur berulang di dalam rantai polimer (-M-) biasanya setara atau hampir setara dengan struktur monomer (M). Jumlah satuan struktur berulang dalam rantai polimer (n) dikenal dengan derajat polimerisasi (DP).

*

LanjutanBerdasarkan jumlah satuan berulangnya, hasil polimerisasi monomer dapat disebut dimmer, trimer, tetramer, , dst, bila masing-masing n = 2,3,4, , dst. DP ialah jumlah total unit unit struktur, termasuk gugus ujung. Sehingga, Bobot molekul = DP x berat molekul. Contoh CH2 = CH2 CH3CH3-. Jika DP = 100, maka BM = 100 x 28= 2800. Polimer dengan derajat polimerisasi besar (bobot molekul > 104) disebut polimer tinggi, sedang polimer dengan bobot molekul rendah (< 104) disebut oligomer. Sebagian besar polimer tinggi yang termasuk dalam jenis plastik, karet dan serat mempunyai bobot molekul antara 104 106.*

Ruang Lingkup Kimia PolimerRuang lingkup kimia polimer ada 4 yaitu:1. Resin, yaitu bahan baku yang diperoleh dari industri petrokimia. Beberapa hal yang perlu diketahui mengenai resin antara lain:- Analisis - Sifat- Kelarutan- Berat Molekul- Polimerisasi.

*

Lanjutan2. Aditif, yaitu bahan tambahan dalam teknologi polimer. Yang termasuk aditif antara lain:- Pewarna- Antioksida- Pelumas- Plastisier- Fragnances- Emulsifer- Stabilizer- Anti UV3. Sains dan teknologi polimer. Dukungan ilmu pengetahuan dan teknologi, sangat menentukan dalam menghasilkan produk- produk polimer yang baik*

Lanjutan4.Komoditi/Produk. Industri polimer, menghasilkan produk atau komoditi dari hasil sekian banyak proses produksi polimer. Komoditi yang dihasilkan, merupakan tuangan dari semua inovasi dan keunggulan teknologi. Komoditi yang unggul, menarik, murah dan memiliki berbagai keunggulan, adalah komoditi yang sangat diharapkan oleh segenap konsumen polimer. *

Skema ruang lingkup Kimia polimer

*

Manfaat PolimerAdapun manfaat dari polimer ini antara lain sebagai berikut:1. Dalam bidang kedokteran: banyak diciptakan alat-alat kesehatan seperti: termometer, botol infus, selang infus, jantung buatan dan alat transfusi darah.2. Dalam bidang pertanian: dengan adanya mekanisasi pertanian.3. Dalam bidang teknik: diciptakan alat-alat ringan seperti peralatan pesawat.4. Dalam bidang otomotif: dibuat alat-alat pelengkap mobil.

*

Morfologi PolimerMorfologi Polimer umumnya menggambarkan susunan rantai dalam ruang dan mikroskopis pemesanan dari banyak rantai polimer. Bentuk molekul Molekuler dan cara tersebut diatur dalam sebuah solid merupakan faktor penting dalam menentukan sifat-sifat polimer. Dari polimer yang runtuh untuk sentuhan dengan yang digunakan di rompi anti peluru, struktur konformasi, molekul dan orientasi dari polimer dapat memiliki pengaruh besar pada sifat makroskopik material. *

LanjutanKonsep umum perakitan diri masuk ke dalam organisasi molekul pada skala mikro dan makroskopis saat mereka agregat ke dalam struktur memerintahkan lebih. Kristalisasi, dibahas di bawah ini, adalah contoh dari proses self-assembly seperti organisasi orientational kristal cair yang akan dibahas nanti.

*

Struktur Rantai PolimerPengulangan bahan polimer dipengaruhi oleh sifat polimer. Sifat-sifat polimer tersebut antara lain:1. Pertumbuhan rantai polimer bersifat acak. Penyusunan molekul polimer mempunyai sifat struktur yang berbeda pengaruhnya, dikarenakan massa atom relatif polimer merupakan nilai rata-rata dari monomer-monomer penyusunnya, sehingga mengakibatkan pertumbuhan rantai menjadi acak.

*

Lanjutan2. Dalam satu bahan polimer dimungkinkan terdapat 2 daerah yaitu:- Daerah teratur- Daerah tidak teraturKalau rantai teratur disebut: kristal. Kalau rantai tidak teratur disebut: amorf. Salah satu cara untuk mengetahui kristal dan amorf yaitu (secara visual): kristal: keras dan amorf: tak keras

*

Lanjutan3. Rantai polimer yang keras dapat saling mendekati dengan jarak yang lebih pendek dibandingkan dengan rantai polimer yang bercabang.4. Polimer dengan kesatuan yang teratur dengan gaya antaraksi yang tinggi akan memiliki kekristalan dan gaya tegang.*

Faktor- Faktor yang mempengaruhi kekristalanFaktor- Faktor yang mempengaruhi kekristalan :Larutan polimerGaya Antar rantaiDerajat kekristalanKeteraturan struktur molekulTaksisitas

*

Bobot MolekulPolimer biasa disebut juga polidispersi. Polidispersi adalah banyaknya hamburan yang artinya satu molekul yang dibentuk dari molekul yang sama tetapi berat molekul tidak sama. Nilai bobot molekul bergantung pada besarnya ukuran yang digunakan dalam metode pengukurannya. Metode pengukuran yang digunakan untuk menentukan bobot molekul, yakni metode gugus ujung dan metode sifat koligatif. Kedua metode ini sangat banyak digunakan. Metode ini dipakai untuk menentukan bobot molekul rata - rata jumlah. Bobot molekul rata - rata jumlah adalah bilangan atau ukuran jumlah molekul dari setiap berat dalam sampel uji*

LanjutanSehingga, berat total dari suatu sampel uji polimer, W = jumlah berat dari setiap bagian molekul polimer, dirumuskan:

Dengan demikian, bobot molekul rata - rata jumlah Mn , dapat dihitung dengan menggunakan defenisi Mn = berat sampel per mol, sehingga dirumuskan :

*

*

Hamburan cahaya dan ultrasentifugasi merupakan metode lain dalam menentukan bobot molekul polimer. Bobot molekul rata - rata bobot merupakan suatu parameter penentuan bobot molekul polimer dengan menggunakan metode cahaya dan ultrasentrifugasi. Bobot molekul rata-rata bobot (Mw), adalah hasil penjumlahan fraksi bobot masing masing spesies polimer dikalikan berat molekulnya. Mw, dirumuskan sebagai berikut:

Pengukuran Bobot Molekul PolimerPengukuran bobot molekul polimer dilakukan dengan berbagai cara. Metode yang digunakan, tergantung kepada besaran bobot molekul polimer yang akan diukur. Secara garis besar dibagi sebagai berikut:a. Pengukuran bobot molekul rata-rata jumlah, digunakan metode-metode: i. Osmometri membran ii. Osmometri tekanan uap iii.Analisis gugus ujung

*

Lanjutanb. Pengukuran bobot molekul rata-rata berat, digunakan metodemetode: i. Ultrasentrifugasi ii.Hamburan cahaya iii.Viskositas

*

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI POLIMER HIBRID POLI(TRIMETOKSISILIL PROPIL METAKRILAT) Prekursor polimer hibrid dibuat poli (trimetoksisilil propil metakrilat) atau TMSPMA dengan proses sol-gel yang terdiri dari reaksi hidrolisis dan polikondensasi. Proses sol-gel merupakan proses polimerasi bahan anorganik. Bahan yang digunakan dalam proses sol-gel yaitu monomer (trimetoksisilil propil metakrilat) 98% (TMSPA, Aldrich), etanol (C2H5OH, Merck) sebagai pelarut, asam klorida 1N (HCl, Merck) sebagai katalis dan akuades (H2O). Struktur dari monomer TMSPMA yaitu:

*

*

Struktur monomer poli(3-trimetoksisilil propil metakrilat)(Sumber: Jurnal Material dan Energi Indonesia Vol. 01, No. 03)

Proses sol-gel diawali dengan melarutkan monomer ke dalam etanol, kemudian diaduk sehingga menjadi satu fase. Kemudian kedalam larutan ditambahkan akuades lalu diaduk dengan manetik sitter. Setelah akuades bereaksi ditambahkan katalis HCl. Campuran tersebut terus diaduk hingga terbentuk gel transparan. Gel kemudian dipurifikasi untuk menghilangkan sisa monomer, katalis yang tidak bereaksi, dan air. *

LanjutanPrekursor polimer hybrid dibuat menjadi 5 jenis dengan perbandingan volume monomer dan H2O yang berbeda. Perbandingannya yaitu 1:4, 1:8, 1:12, 1:16, dan 1:20. Keadaan sampel dibuat sama yaitu pada suhu 600 C dengan kecepatan pengadukan sekitar 200 rpm.

*

LanjutanProses selanjutnya adalah fotopolimerisasi untuk membentuk ikat-silang pada rantai organik yang menggunakan sampel dalam bentuk film tipis. Proses pembuatan film tipis meliputi tahapan pembersihan substrat, persiapan larutan prekursor, deposisi film, pre-bake, fotopolimerisasi, dan postbake. *

LanjutanLarutan prekursor polimer hibrid disiapkan dengan melarutkan prekursor dlm kloroform, lalu ditambahkan fotoinisiator berupa Irgacure-819 (Ciba Speciality Chemical Inc.) dengan konsentrasi 1% yang memiliki struktur kimia seperti berikut:Substrat yang dipakai untuk pembuatan film tipis polimer hibrid adalah substrat wafer silicon untuk karakterisasi FTIR dan film tipis dibuat dengan teknik spin-casting.

*

*Irgacure-819 (Ciba Speciality Chemical Inc.)(Sumber: Jurnal Material dan Energi Indonesia Vol. 01, No. 03)

LanjutanHasil prekursor polimer hibrid yang terbentuk berupa gel bening transparan yang sangat kental. Jumlah prekursor polimer yang di dapat dinyatakan dalam yield, yaitu perbandingan massa prekursor polimer dengan massa monomer. *

LanjutanPerbedaan antara struktur prekursor polimer hibrid yang belum difotopolimerisasi dengan yang sudah difotopolimerisasi terdapat pada vibrasi ikatan C=C dalam kelompok methacrylate. Terlihat bahwa ada penurunan intensitas transmitansi gugus C=C (1635 cm-1) pada film polimer hibrid dibandingkan dengan film prekursor*

LanjutanPada proses fotopolimerisasi yang telah berhasil dilakukan dapat diindikasikan oleh konversi ikatan rangkap (C=C) pada gugus samping kedalam bentuk ikatan tunggal (C-C) yang tampak pada spektrum FTIR. Sehingga dapat disimpulkan bahwa proses sol-gel yang dilakukan telah menghasilkan polimer hibrid yang memiliki kemungkinan yang baik untuk aplikasi komponen optik.

*

*

*