polimer jadi

8/6/2019 polimer jadi

1/17


2/17

2

2. Polimer Semi Sintetik, yaitu polimer yang diperoleh dari hasil modifikasi polimer alam dan bahan

kimia.

Contoh: selulosa nitrat (yang dikenal lewat misnomer nitroselulosa)

3. Polimer sintesis, yakni polimer yang dibuat melalui polimerisasi dari monomer -monomer

polimer.

2. Berdasarkan Bentuk Susunan Rantainya

Dibagi atas 3 kelompok yaitu:

y Polimer Linier, yaitu polimer yang tersusun dengan unit ulang berikatan satu sama lainnya

membentuk rantai polimer yang panjang.

y Polimer Bercabang, yaitu polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang

pada rantai utama.

y 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.

3. Berdasarkan Reaksi Polimerisasi

Dibagi 2 yaitu:

y Poliadisi, yaitu polimer yang terjadi karena reaksi adisi. Reaksiadisi 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.

Contohnya dapat dilihat pada reaksi berikut:

Etilena CH2 = CH2 [CH2CH2]

Tertrafluoro- CF2 = CF2 [CF2CF2]

y 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 hasilpolimer 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.

4. Berdasarkan Jenis Monomer

Dibagi atas dua kelompok:

y Homopolimer, yakni polimer yang terbentuk dari penggabungan monomer sejenis dengan unit

berulang yang sama.

y Kopolimer, yakni polimer yang terbentuk dari beberapa jenis monomer yang berbeda.


3/17

3

Kopolimer ini dibagi lagi atas empat kelompok yaitu:

*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 -

* Kopolimer silang teratur.

Dalam kopolimer silang teratur kesatuan berulang yang berbeda berselang - seling secara teratur

dalam rantaipolimer.

- A - B - A - B - A - B - A - B - A B A -

*Kopolimer blok.

Dalam kopolimer blok kelompok suatu kesatuan berulangberselang - seling dengan kelompok

kesatuan berulang lainnya dalam rantai polimer.

- A - A - A - B - B - B - A - A - A B

*Kopolimer cabang/GraftCopolimer.

Yaitu kopolimer dengan rantai utama terdiri dari satuan berulang yang sejenis dan rantai cabang

monomer yang sejenis.

B B

B B

- A A A A A A A A A AB

B

5. Berdasarkan Sifat Termal

Dibagi 2 yaitu:

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.

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.


4/17

4

3. Sifat Fisis Polymer

1. Sifat Thermal

Sifat polimer terhadap panas ada yang menjadi lunak jika dipanaskan dan keras jika didinginkan,polimer seperti ini disebut termoplas.

Contohnya : plastik yang digunakan untuk kantong dan botol plastik.

Sedangkan polimer yang menjadi keras jika dipanaskan disebut termoset, contohnya melamin

2. Sifat Kelenturan

Polimer akan mempunyai kelenturan yang berbeda dengan polimer sintetis. Umumnya polimeralam agak sukar untuk dicetak sesuai keinginan,sedangkan polimer sintetis lebih mudah dibuat cetakan

untuk menghasilkan bentuk tertentu. Karet akan lebih mudah mengembangdan kehilangan kekenyalannya

setelah terlalu lama kena bensin atau minyak.

3. Ketahanan terhadap MikroorganismePolimer alam seperti wool, sutra, atau selulosa tidak tahan terhadap mikroorganisme atau ulat

(rayap). Sedangkan polimer sintetis lebih tahan terhadap mikroorganisme atau ulat.

4. Mampu cetak dengan baik.

Pada temperature relative rendah dapat dicetak dengan penyuntikan,penekanan,ekstrusi dan

seterunya,yang menyebabkan ongkos pembuatan lebih rendah dari pada untuk logam dan kramik.

5. Produk yang ringan dan kuat dapat dibuat.

Berat jenis polimer rendah dibandingkan dengan logam dan kramik,yaitu 1.0-1.7 yangmemungkinkan membuat barang ringan dan kuat.


5/17


6/17

6

13. Mudah termuati listrik secara elektro static.

Kecuali bebrapa bahan yang khusus dibuat agar menjadi hantaran listrik,kurang higroskopik dan

dapat dimuatai listrik.

14. Beberapa bahan tahan abrasi atau mempunyai koefisien gesek yang kecil.

4. Konsep Dasar Kimia PolimerSecara kimia, polimer didefinisikan sebagai senyawa berbobot molekul besar yang terbentuk dari

penggabungan berulang secara kovalen (polimerisasi) molekul sederhana (monomer). 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).

Berdasarkan 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.

5. Ruang Lingkup Kimia Polimer1. Resin, yaitu bahan baku yang diperoleh dari industri petrokimia. Beberapa hal yang perlu diketahui

mengenai resin antara lain:

Analisis

Sifat

Kelarutan

Berat Molekul

Polimerisasi.

2. Aditif,

yaitu bahan tambahan dalam teknologi polimer. Yang termasuk aditif antara lain: - Pewarna; -

Pelumas; - Fragnances; - Stabilizer; - Antioksidan; - Plastisier; - Emulsifer; - Anti UV


7/17


8/17

8

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.

7. 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.

2. Dalam satu bahan polimer dimungkinkan terdapat 2 daerah yaitu:

- Daerah teratur

- Daerah tidak teratur

Kalau 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

3. 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 kekristalan:

Larutan polimer

Jika larutan polimer encer maka jarak antara satu molekul dengan molekul yang

lain dalam rantai polimer saling berjauhan. Akibatnya ruang rantai tidak bersifat kristal.

Jika polimer pekat, maka jarak antara molekulnya saling berdekatan sehingga

mengakibatkan keteraturan ruang yang lebih bersifat kristal.

Gaya antar rantai

Efek induksi

Antara dua atom yang saling berikatan satu sama lain akan tertarik ke atom yag

memiliki keelektronegativan yang lebih tinggi.


9/17

9

Gaya London

Gaya yang terjadi akibat tidak tersebar meratanya elektron di seputar intinya

karena lebih banyak elektron pada satu sisi daripada sisi lainnya sehingga terjadi tarikan

antar rantai.

Ikatan Hidrogen

Ikatan yang terjadi antara atom O dan atom H.

Ikatan intra molekul dan antar molekul adalah ikatan hydrogen yang terjadi antara

gugus - gugus pada rantai yang sama.

Derajat kekristalan

Derajat kekristalan dapat ditentukan dengan cara hamburan sinar-X.

Keteraturan struktur molekul

Taksisitas.

Ada dua golongan susunan geometris rantai yang perlu diperhatikan dalam mempelajari sifat dan struktur

molekul polimer:

1. Geometri yang timbul dari rotasi gugus terhadap ikatan tunggal atau disebut juga perubahan

konformasi.

Konformasi ini tidak menimbulkan perubahan struktur kimia rantai polimer karena perubahan

konformasi adalah reversibel (bolak - balik). Konformasi hanya menyebabkan perubahan sifat fisik

dari bahan polimer seperti perbedaan derajat kristalinitas dan sebagainya. Bila bahan polimer

dipanaskan melampaui suhu transisi kaca, gugus - gugus dalam rantai polimer akan membentuk

konformasi tertentu (bertindihan atau bergiliran). Bila kemudian didinginkan, rantai polimer dengan

konformasi tersebut dapat tersusun lebih rapi untuk membentuk struktur kristalin. Bahan polimer

berstruktur kristal bersifat lebih keras, liat dan tahan terhadap bahan kimia dibandingkan dengan

struktur bukan Kristal (amorf).

R H H

R R

H H R

H H H H

Konformasi bertindihan Konformasi bergiliran


10/17

10

2. Geometri kedua dari rantai polimer adalah susunanan yang dapat berubah hanya dengan jalan

pemutusan ikatan kimia, ini disebut dengan konfigurasi.

Perubahan konfigurasi rantai polimer akan menyebabkan perubahan struktur kimia, dan karena

itu menyebabkan perubahan sifat kimia dan sifat fisika dari bahan polimer yang bersangkutan.

Misalnya perubahan konfigurasi cis dan transpada poliisoprena, menimbulkan dua macam struktur

polimer karet alam (isomercis) dan getah perca (isomertrans).

Di samping hal di atas, perbedaan struktur rantai polimer mungkin dapat terjadi selama polimerisasi

(terutama dari hasil polimerisasi adisi). Bila kedua atom atau gugus pada ujung ikatan rangkap suatu

monomer tidak setara (kepala dan ekor), maka kemungkinan adisi molekul monomer ke monomer lainnya

dapat berlangsung secara kepala ke kepala, kepala ke ekor atau ekor ke ekor.

8. 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. Sehingga, berat total dari suatu sampel uji polimer, W = jumlah berat dari setiap

bagian molekul polimer, dirumuskan:

M =

dimana: N = jumlah mol

M = berat molekul

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


11/17

11

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:

Berdasarkan bobot molekulnya, polimer dapat digolongkan menjadi polimer tinggi dan polimer rendah.

Polimer tinggi mempunyai bobot molekul lebih besar dari 104, sedangkan polimer rendah mempunyai

bobot molekul kurang dari 104. Polimer rendah disebut juga oligomer. Contoh dari polimer tinggi antara

lain karet alam, damar, poliester alam, grafit, fosfat, karbohidrat, selulosa, protein, polietilen, polistirena,

polivinil klorida. Penentuan bobot molekul polimer dapat dilakukan dengan fraksinasi polimer yakni

untuk memisahkan sampel polimer tertentu ke dalam beberapa golongan bermassa molekul sama.

Umumnya cara yang digunakan dalam fraksinasi didasarkan pada kenyataan bahwa kelarutan polimer

berkurang dengan naiknya massa molekul.

Cara - cara melakukan fraksinasi:

1. Pengendapan bertingkat

Langkah-langkahnya:

Sampel dilarutkan dalam pelarut yang cocok sehingga membentuk larutan yang berkonsentrasi 0,1

persen.

Kedalam larutan ini ditambahkan bukan pelarut setetes demi setetes sambil diaduk cepat. Bahan

bermassa molekul paling tinggi menjadi tak larut dan segan terpisah.

Tambahkan lagi bukan - pelarut sebagai pengendap untuk mengendapkan polimer bermassa molekul

tertinggi berikutnya.

Tata kerja ini dilakukan berulang - ulang sampai terpisah menjadi beberapa fraksi yang kian berkurang

massa molekulnya.

2. Elusi bertingkat

Langkah-langkahnya:

Polimer diekstraksi dari zat padat kedalam larutan.

Kolom diisi dengan bahan polimer dan diisi sampel, lalu dielusi dengan campuran pelarut dan bukan

pelarut secara bertahap. Jadi polimer yang bermassa molekul rendah keluar dari kolom pertama kali,

diikuti oleh fraksi yang mengandung bahan bermassa molekul lebih besar.


12/17

12

3. Kromatografi Permiasi Gel (KPG)

Cara kerja:

Kolom diisi dengan beberapa bentuk bahan kemasan polimer.

Larutan sampel polimer yang sedang diteliti dilewatkan ke dalam kolom dan dielusi dengan lebih

banyak pelarut. Dengan demikian molekul paling besar (bermassa molekul tertinggi) akan terelusi lebih

dahulu karena tidak dapat memsuki lubang kemasan. Setelah dilakukan pemisahan, untuk menentukan

massa molekulnya dapat dilakukan dengan Analisis Gugus Ujung, metode Viskositas, Osmometri dan

Hamburan Sinar.

9. 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 metodemetode:

i. Osmometri membran

ii. Osmometri tekanan uap

iii.Analisis gugus ujung

b. Pengukuran bobot molekul rata-rata berat, digunakan metodemetode:

i. Ultrasentrifugasi

ii.Hamburan cahaya

iii.Viskositas

9.1. Osmometri

Osmometri adalah salah satu metode penentuan bobot molekul rata rata jumlah dengan prinsip

osmosis. Caranya, pelarut akan dipisahkan dari larutan polimer dengan menggunakan suatu penghalang,

sehingga hanya pelarut saja yang dapat lewat sedangkan zat terlarut tertahan didalam penghalang yang

dilengkapi dengan membran semipermiabel.

Persamaan vant Hoff, menyatakan hubungan antara tekanan osmotic dengan berat molekul, dirumuskan

sebagai berikut:


13/17

13

dimana: = tekanan osmotik

= gh................................................................................(1.5)

dengan: R: tetapan gas ideal = 0,082 L atm mol-1K-1 = 8,314 Jmol-1K-1

T : suhu (K)

C : konsentrasi (mol/liter)

: massa jenis (g/ml)

g : percepatan gravitasi = 0,981 m/s2

h : perbedaan tinggi antara pelarut dan larutan (cm)

A2 : koefisien virial kedua (ukuran interaksi antara pelarut dan polimer)

Kelemahan metode osmometri ialah ada beberapa spesi polimer yang tidak ikut terukur, yakni spesi yang

memiliki berat molekul yang rendah, dikarenakan polimer dengan berat molekul rendah tersebut akan

terdifusi melewati membran. Akibatnya, jumlah bobot molekul rata - rata jumlah yang terukur bukan

menyatakan harga keseluruhan dari bobot molekul polimer sampel.

9.2. Analisis Gugus Ujung

Prinsip analisis gugus ujung ialah memanfaatkan gugus - gugus ujung dari polimer, yang umumnya

berupa gugus - gugus fungsi, dimana sifat ini dapat diukur dengan metode kimia maupun fisika. Ada

beberapa kelemahan metode ini, yakni baik digunakan untuk polimer linier dan cabang yang jumlah

cabangnya diketahui jumlahnya; harus diketahui dengan pasti mekanisme polimerisasi yang terjadi; tidak

efektif digunakan untuk yang memiliki dua gugus ujung atau lebih untuk satu polimer, karena yang

terukur hanya satu gugus ujung saja dan untuk beberapa gugus ujung yang berbeda dalam satu rantai

polimer, hanya terhitung satu gugus ujung saja, sedangkan gugus ujung yang lain tidak terhitung serta

hanya efektif untuk mengukur polimer - polimer yang memiliki berat molekul 5000 - 10000. Metode yang

digunakan untuk menentukan bobot molekul polimer dengan analisis gugus ujung, yakni titrasi dan

spektrometri. Bobot molekul polimer dihitung dengan menggunakan rumus:

Berat molekul = 1/mol polimer per gram...............................(1.6)


14/17

14

9.3. Ultrasentrifugasi

Metode penentuan bobot molekul dengan menggunakan ultrasentrifugasi, dilakukan dengan metode:

a. Kesetimbangan sedimentasi

Kesetimbangan sedimentasi dilakukan dengan pemutaran terhadap larutan polimer dengan kecepatan

rendah dalam waktu tertentu sampai tercapai kesetimbangan antara sedimentasi dan difusi. Bobot molekul

rata - rata bobot dirumuskan sebagai berikut:

dimana: C1 dan C3 = konsentrasi

dan = jarak dari pusat rotasi ke titik pengamatan didalam sel

= volume spesifik polimer

= massa jenis larutan

= kecepatan sudut rotasi

b. Kecepatan sedimentasi

Metode ini dilakukan dengan menggunakan kecepatan tinggi (70000

rpm) untuk menghasilkan sedimentasi. Besarnya sedimentasi diukur

dengan menggunakan laju sedimentasi. Laju sedimentasi (s) adalah

tetapan sedimentasi yang dihubungkan dengan massa partikel. Besarnya

laju sedimentasi (s) dirumuskan:

s =

dimana: f = koefisien friksi

m = massa

dr/dt = kecepatan sedimentasi

Sedangkan besarnya koefisien difusi dirumuskan:

..................................................................................(1.9)


15/17

15

Sehingga besarnya bobot molekul rata - rata bobot Mwdapat dihitung

dengan menggunakan persamaan:

...............................................................(1.10)

1.8.4. Hamburan Cahaya

Prinsip metode hamburan cahaya, bahwa suatu pelarut atau larutan ketika

melewati seberkas cahaya akan melepaskan energi akibat adsorbsi,

konversi kepanas dan hamburan. Untuk mengukur besarnya hamburan

cahaya, dilakukan dengan turbidimetri. Besarnya turbiditas dalam suatu

bahan polimer dihitung dengan menggunakan persamaan:

= Hc ..........................................................................(1.11)

dengan

.........................................................(1.12)

dimana: no = indeks refraksi pelarut

= panjang gelombang dari sinar yang terjadi

No = bilangan Avogadro

dn/dc = kenaikan refraksi spesifik

Sehingga, untuk menetapkan bobot molekul digunakan persamaan:

.......................................................(1.13)

dimana:P() = fungsi sudut pada saat diukur.

Plot Zimm memberikan gambaran bagaimana nilai Mwdapat diperoleh.

Polimer didefinisikan sebagai substansi yang terdiri dari molekul-molekul yang menyertakan

rangkaian satu atau lebih dari satu unit monomer. Manusia sudah berabad-abad menggunakan polimer

dalam bentuk minyak, aspal, damar, dan permen karet. Tapi industri polimer modern baru mulai

berkembang pada masa revolusi industri. Di akhir 1830-an, Charles Goodyear berhasil memproduksi

sebentuk karet alami yang berguna melalui proses yang dikenal sebagai vulkanisasi. 40 tahun


16/17

16

kemudian, Celluloid (sebentuk plastik keras dari nitrocellulose) berhasil

dikomersialisasikan.Diperkenalkannya vinyl, neoprene, polystyrene, dan nilon di tahun 1930-merupakan

awal dimulainya enelitian menegnai polymer secara lebih dalam sampai sekarang.

sebagai contoh, etilena adalah monomer yang dapat dipolimerisasi menjadi polietilena (lihat reaksi

berikut). Asam amino termasuk monomer juga, yang dapat dipolimerisasi menjadi polipeptida

dengan pelepasan air

Reaksi :

Monomer polimer

Unit ulangan dapat memiliki struktur linear atau bercabang. Unit ulangan bercabang dapat membentuk

polimer jaringan tiga dimensi. Tabel 1.2 menunjukkan beberapa contoh polimer, monomer, dan unit

ulangannya.

n 2 C C C C

RR

n

- 2

asam amino polipeptida

monomer Unit Ul ngan terikat s ecarakovaken dengan unit ulangan lainnya

CH2CH2H2CCH2

n

n

etilenaPoli er lietilena

li e i a i


17/17

17

Tabel 1.2 Polimer, monomer, dan unit ulangannya

POLIMERMonomer unit ulangan

Polietilena CH2 = CH2 - CH2CH2

poli(vinil klorida) CH2 = CHCl - CH2CHCl

Poliisobutilena

CH2 C

CH

CH

CH2 C

CH

CH

polimer jadi

Documents