POLIMER

Material for Structures Week : 05

YOHANNES FIRZAL

Hartomo, Rusdiharsono, Daryanto., 1992, Memahami Polimer & Perekat,

Penerbit Andi Offset, Yogyakarta.

Hartomo., 1996, Polimer Mutakhir,

Penerbit Andi Offset, Yogyakarta.

Referensi

POLIMER

Merupakan makro molekul (struktur kompleks)

yang terbentuk dari perulangan satuan

sederhana dari monomer-nya.

Dipengaruhi oleh ikatan kovalen, gaya antar molekul, gaya sekunder,

ikatan hidrogen, dsb.

POLIMER

1770 Priestley mengeluti karet

1839 Vulkanisir karet (Good Year)

1860 Palstik alam shellac & Gutta-percha

1907 Resin Fenol-formaldehida (backeland)

PD 1 Dope cellulose acetate, Laminasi plywood

1920 Cellulose nitrate (Lacquers)

1926 Resin alkyd

1927 PVC

1929 Polysulfide (Thiokol)

1931 Polimetilmetakrilat, neoprene/dupren

1936 Polivinilasetat, Polivinil butiral

1937 Polystyrene, Buna-N

1938 Nylon 66

1939 Melaminformaldehid, Polivinildenkholorida

1940 Karet butyl

1942 Polyester tak jenuh

PD 2 Silicon, Fluorocarbon, Polyurethane, SBR

1947 Epoxy

1948 ABS

1950 Polyester, Akrilat

1956 Asetal (Polioksimetilen)

1962 Polyimide, Fenoksi

1965 Polifenilen Oksida, Polisulfon, Kopolimer SB

1970 IPN, Polimer kompopsit, blend muthakir

MILESTONES

STRUKUTR POLIMER

Polimer dikelompokkan berdasarkan :

Struktur ; molekul individual, polmer bercabang, jaringan makroskopik, polimer linier, gugus teratur dan acak.

Fisik ; kristal, nirtata (disordered), lelehan, viskositas cair,

Reaksi thd lingkungan ; mempengaruhi proses dan pengguna, thermoplastic, termoset.

Kimiawi; dipengaruhi gugusnya : eter, ester, hidroksil, vinil, dll. Dipengaruhi cara pembuatannya : pemajangan rantai, transesterifikasi, pembukaan/pemutusan cincin, dsb.

Pemakaian ; perekat, serat, karet, plastik, pelapis, dll.

Setting suhu terbentuknya ikatan; • suhu dingin : < 200C

• suhu kamar : 20 – 300C • suhu sedang : 31 – 1000C • suhu panas : >1000C

REAKSI PEMBENTUKAN POLIMER

PEMBENTUKAN POLIMER

Polimerisasi merupakan proses pembentukkan polimer dari monomer nya, ditentukan oleh ;

1. Jumlah ikatan yang dibentuk pada reaksi (fungsi onalitas)

2. Kinetika reaksi (mekanisme rantai atau bertahap)

3. Reaksi kimia pembentukan ikatan baru (adisi-etenik, esterrifikasi, amida, tukar ester, dsb)

4. Jumlah dan macam monomer (homopolimer, kopolimer, terpolimer, dst.)

5. Susuna fisik (bulk, larutan, suspensi, emulsi)

SIFAT MEKANIS POLIMER

Meliputi sifat :

•deformasi kecil : konsep elastisitas, viskoelastisitas,

•deformasi ultimat : regangan (stress train), keliatan (toughness)

Dipengaruhi oleh :

•Berat molekul,

•Kekristalan,

•Filler.

SIFAT UMUM SISTEM POLIMER

Pertimbangan umum dalam memilih polimer :

•Unjuk kerja, kekerasan, rapatan,

• Sifat mekanis (tensile, kompresif, fleksural, shear, impact/toughness, kekakuan, penjalaran/creep, fatigue/kelelahgan, stabilitas dimensi, keawetan),

• Sifat termal (angka muai, hantaran, kalor jenis, suhu distorsi, teahanan panas, sifat nyala/keterbakaran,

• Sifat listrik (tahanan, dielektrik, tahanan pijaran),

• Tahan kimia (asam, basa, pelarut, minyak, lemak).

POLIMER : pemanfaatan

perekat

KANDUNGAN PEREKAT

Komponen dasar perekat adalah zat perekat, yang menghasilkan kekuatan adhesif dan kohesif pada ikatannya. Biasanya merupakan resin organik, karet, senyawa organik atau bahan alam lainnya.

Kandungan lain yan gterdapat pada perekat adalah :

Pengencer ; sebagai pelarut komponen dan mengatur viskositas

Katalis dan hardener ; sebagai zat curing, dapat berupa asam, basa, garam, senyawa belerang dan peroksida

Akselerator, inhibitor, retarder ; mengatur laju curing

Modifier ; filler, extender, thinner, plasticizer, stabilizer, zat pembasah

JENIS PEREKAT 1. Perekat thermoplastic

Perekat dapat dilebur, dilarutkan, melunak bila dipanaskan dan dapat mengalami creep (jalaran) bila dikenai beban (stress)

2. Perekat thermoset

Perekat terbentuk dengan bantuan panas, katalis. Tahan terhadap creep, memadai untuk perekat struktural berbeban berat, tahan kondisi ekstrim panas, dingin, radiasi, lembaban, bahan kimnia. Berasal dari alam (hewan, tanaman, kasein) ataupun sintetik (epoxy, fenolik, poliester, poliaromat)

3. Perekat Blend Resin Karet

SIfatnya merupakan gabungan sifat komponennya, baik untuk perekat struktural, logam atau benda kaku lainnya.

SIFAT PEREKAT

Sifat perekat ditentukan oleh :

• Komposisi kimiawi bahan dasar

• Penambahan zat-zat lain

• Proses/kondisi pada saat dibuat/dipergunakan

PLASTIC Istilah plastik mencakup produk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik. Terbentuk dari kondensasi organik atau penambahan polimer dan bisa juga terdiri dari zat lain untuk meningkatkan performa atau ekonomi. Ada beberapa polimer alami yang termasuk plastik.

Plastik dapat dikategorisasikan dengan banyak cara tapi paling umum dengan melihat tulang-

belakang polimernya (vinyl{chloride}, polyethylene, acrylic, silicone, urethane, dll.).

Klasifikasi lainnya juga umum.

Plastik dapt dibentuk menjadi film atau fiber sintetik, berasal dari fakta memiliki properti keplastikan. Plastik didesain dengan varias yang sangat banyak dalam properti yang dapat menoleransi panas, keras, "reliency" dan lain-lain. Digabungkan dengan kemampuan adaptasinya, komposisi yang umum dan beratnya yang ringan memastikan plastik digunakan hampir di seluruh bidang industri.

Pengembangan plastik berasal dari penggunaan material alami (seperti: permen karet, "shellac") sampai ke material alami yang dimodifikasi secara kimia (seperti: karet alami, "nitrocellulose") dan akhirnya ke molekul buatan-manusia (seperti: epoxy, polyvinyl chloride, polyethylene).

CONTOH PEREKAT

AKRILIK

Berbasis resin akrilit dalam bentuk emulsi,larutan, campuran monomer-polimer. Bentuk fisik satu komponen, tanpa pelarut, encer, cairan/pasta terpolimer. Pemakaian untuk aluminium, baja, tembaga, gelas, plastik termoset.

ALBUMEN DARAH

Jenis albumen darah hewan berwarna coklat muda yang dicampur air, kapur atau soda api. Tahan thd air mendidih nsmun mudah rusak oelh organisme atau serangga.

ALIL GLIKOL KARBONAT

Jenis poliester tak jenuh termoset, merupakan cairan encer, tak atsir. Digunakan selaku semen optik bagi gelas, kaca jendela danlensa.

EPOXSY

Produk sintetik termoset dari reaksi resin poliepoksi dengan zat curing/pengeras (asam/basa). Berbentu satu komponen atau dua komponen. Mengandung pemlastik, pengencer reaktif, filler, pigmen danzat resin lainnya.

FENOKSI

Polihidroksi eter, tahan terhadap : cuaca, asam anorganik, alkali, alkohol, garam, air dingin, hidrokarbon alifatik dan kerusakan akibat mikroba.

ALIL GLIKOL KARBONAFENOL FORMALDEHIDT

Resin kental dan katalis asam cair. Tahan cuaca, air panas dan mikroba. Baik untuk perekat kayu, plywood.

FENOLIK NEOPREN

Resin fenolik yang di blend dg Neopren. Bentuk fisiknya berbentuk cairan (larutan, toluen, keton atau campuran). Cocok untuk logam aluminium dan baja stainless, laminat plastik.

FENOLIK NITRIL

Merupakan blen resin fenolik termoset denga karet akrilonitril butadin. Bentuk fisiknya cairan (pelarut toluen, keton) atau film. Baik untuk perekat struktural logam, karet, plastik, kayu, gelas dan keramik.

FENOLIK POLIAMIDA

Jenis blend perekat dua komponen, resin fenolik dan film poliamida. Banyak digunakan untuk industri pesawat terbang.

FENOLIK VINIL FORMAL

Berbentuk cair larutan atau bubuk, biasanya dua bagian dan merupakan termoset fenolik. Pemakaian untuk struktur logam ke logam, panel sarang lebah (logam), konstruksi lapis (sandwich) kayu ke logam, perekat kayu-logam.

FURAN

Perekat tahan air mendidih, pelarut organik, minyak, asam lemah dan alkali tetapi tidak tahan terhadap asam oksidator kuat. Pemakaian untuk komposisi lantai dan tile tahan asam, semen tangki tahan kimia, laminat fenolik, perekat produk karbon dan grafit.

IONOMER

Polimer termoplastik, digunakan untuk moulding dan ekstrusi, juga terdapat dalam bentuk film dan laminat foil logam untuk kemasan makanan, dan ada juga berbentuk busa ionomer.

ISOSIANAT

Bahan reaktif yang kuat rekatannya pada logam, karet, plastik, gelas, kulit dan kain. Pemakaian dapat sendiri atau dicampur larutan elastomer, zat pengubah sifat perekat basis karet, sebagai reaktan dg polieter menghasilkan poliureten.

KANJI (ACI)

Tepung (kanji) dicampur air dan bahan kimia (soda). Tidak tahan cuaca, lembab atau perubahan suhu. Penggunaan pada kertas karton. Label botol, alat tulis.

KARET

Elastomer termoplastik produk sadapan tanaman karet. Bentuk fisik coklat muda, larutan kental. Atau encer, putih susu, cairan berair. Lem karet hanya dipakai untuk beban kecil, kertas dan bahan berpori, sol sepatu (kulit, karet0, kain dan karpet.

KARET BUTADIEN STIREN

Jenis elastomer termoplastik sintetik. Cairan kental basis kopolimer stiren butadin dalam pelarut atau lakteks atau dispersi. Digunakan sebagai perekat plastik vinil ke logam, kertas, kayu, kain. Jenis lateks : laminasi foi, film plastik, kertas, benang ban, kain ke logam.

KARET BUTIL & POLIISOBUTILEN

Bentuk cairan kental atau mastik berbasis elastomer dalam pelarut dengan aditif. Digunakan untuk fabrikasi ban mobil, rekatan karet ke logam, mastik untuk sealing.

KARET NITRIL

Elastomer termoplastik sintetik berbentuk cairan kental berbasis kopolimer dalam pelarut atau busa lateks denga aditif. Tahan thd minyak, air, pelarut dan asam.

KARET POLIKHLOROPREN (NEOPREN)

Elastomer termoplastik cairan kental karet polikhloropren dalam pelarut dan aditif. Penerapan sebagai laminat plastik dekoratif, karet, karet/kulit ke logam, lembar aluminium dan baja, kain, kayu.

KARET (TURUNAN)

Biasanya dalam bentuk pelarut. Terklorinasi untuk merekat karet ke karet atau logam. Siklisasi untuk perekat karet ke logam. Hidrokhlorida untuk pembuatan film kemasan tertentu.

KASEIN

Berbentuk bubk bercampur dengan air. Perekat ini tidak tahan lambab karena dapat terusak organisme.

KERAMIK / REFRAKTORI (ANORGANIK)

Digunakan untuk merekatkan gelas ke logam, berbentuk bubuk.

LELEHAN PANAS

Digunakan sebagai bahan lelehan yang bila mendingin akan membentuk padatan kuat. Dimanfaatkan untuk industri berproduksi masal, kemasan, laminasi, sepatu.

LEM HEWANI

Dasarnya kolagen atau protein diekstrak dari jaringan atau tulang hewan. Berbentuk cair, jelly, padatan, bubuk dan lainnya yan gperlu dicampur dg air. Tahan pelarut organik tetapi tdk tahan air, cuaca, panas atau bakteri/lembab.

LEM IKAN

Produk samping kulit/sisik ikan tertentu, digunakan untuk perekat kayu.

LILIN (WAX)

Bahan termoplastik sebagai lelehan panas. Dapat berasal dari mineral, nabati, minyak atau polimer sintetik. Tahan terhadap air tetapi tidak tahana terhadap pelarut danpanas.

MELAMIN FORMALDEHIDA

Resin termoset sintetik berbentuk film, cairan atau bubuk. Cocok digunakan untuk lem kayu lunak.

NYLON

Poliamida termoplastik tinggi, dapat berfungsi sebagai Perekat pelarut, Lelahan panas dan Fenolik nilon.

POLIAMIDA

Perekat poliamida amat liat, daya kohesif dan adhesif baik, tahan air, minyak gemuk, tetapi tidak tahan thd alkohol, hidrokarbon, keton, garam, asam oksidator dan alkali. Pemakaian umumnya di industri sepatu, otomotif, isolasi kumparan, listrik percetakan, kemasan kertas laminasi, pelapis karton, kayu, logam, plastik, kulit, keramik dan tekstil.

POLIAROMAT

Untuk keperluan suhu tinggi >3000C, digunakan komposit plastik. Terdapat beberapa jenis yaitu : resin polyimide, polibenzimidazol, polibenzothiazol, polifenilen.

POLIESTER

Resin sintetik poliester yang dapat sebagai termoset ataupun termoplastik, shg pemakaiannya sangat luas. Beberapa jenisnya adlaah Polimer Alil, Alkid, dan Poliester tak jenuh.

POLISTIREN

Resin termoplastik bening berbentuk larutan atau emulsi berair. Umumnya digunakan sebagai larutan untuk melekatkan plastik polistriren, atau mengikat bahan berpori seperti kertas, plester, kayu dna kulit.

POLI SULFIDA (TIOKOL)

Elastomer plastik berbentuk cairan kental untuk bentuk satu bagian. Sedangkan untuk bentuk dua bagian maka terdiri dari elastomer cair kompon serta zat setting dengan filler. Katalisatornya biasanya adalah timbal.

POLIURETAN

Produk reaksi isosianat polifungsi dan alkohol atau poliester tertentu, dapat dalam keadaan termoplastik ataupun termoset. tahan terhadap air, bahan kimia, ozon, cuaca dan radiasi. Bekerja pada suhu -2000C – 1770C.

POLIVINIL ALKIL ETER

Polimer vinil bening non kristal. Berbentuk larutan kental lekat hingga padatan karet liat. Yang lazim dipasaran seperti Polivinil eter (PVE), polivinil metil eter (PVM), polivinil butil eter (PVB) dan polivinil isobutil eter (PVI).

POLIVINIL ALKOHOL

Resin termoplastik yang larut air. Penggunaan pada bahan berpori, kertas kemasan makanan. Sedangkan untuk laminasi kertas disertai dekstrin dan kanji, dipakai untuk amplop, perangko, lem murah dan aditif adukan semen/beton.

POLIVINIL ASETAL

Resin termoplastik hasil reaksi polivinil alkohol denga aldehide. Percampuran dengan resin fenolik akan menghasilkan perekat struktur yang kuat.

POLIVINIL ASETAT

Resin termoplastik berbentuk larutan kental atau enulsi yang dapat diplastikan. Tidak tahan cuaca, larutan kimia danum tahan terhadap gemuk dan pelumas. Pemakaian umumnya di industri meuble berbeban ringan, kertas, kain, kulit, gelas, plastik. Jika ditambahkan beton maka akan memperkuat daya komprehensifnya.

PROTEIN NABATI

Protein nabati bernitrogen berbentuk bubuk (putih-kuning) dicampur air, kapur, atau soda api. Ketahanan terhadap air rendah, tidak tahan panas> digunakan juga untuk plywood, laminasi kertas dan softboard.

SELLULOSA (TURUNAN)

Perubahan sellulosa secara kimiawi menjadi bahan termoplastik. Berbentuk cairan larutan atau padatan. Dikenal sebagai Sellulosa asetat, sellulosa asetat butira, sellulosa kaprat, sellulosa nitrat/piroksilinj, etil sellulosa, hidroksi etil sellulosa, metil sellulosa, natrium karbon metil sellulosa.

SEMEN (ANORGANIK)

Berbasis natrium silikat, magnesium oksikhlorida, timbal oksida, belerang serta fospat logam. Dikenal juga sebagai Natrium silikat (waterglass) semen fosfat, garam basa, semen sorel, magnesium oksikholorida, semen litharge, semen belerang, semen hidraulik.

SIANOAKRILAT

Alkil-2-sianoakrilat, polimer sintetik berbentuk komponen, cairan encer. Setting pada suhu runag dan proses dapat dipercepat bil lembab atau ada basa lemah. Digunakan untuk merekatkan benda berpermukaan halus, gelas, keramik, karet dankulit.

SILIKON

Polimer semi anorganik (poliorganosiloksan) berbentuk cair, elastomer atau resin. Resin silikon, karet silikon dan silikon epoksi adalah jenis lainnya.

UREA FORMALDEHIDA

Resin termoset sintetik, terdiri dari dua bagian yaitu resin dan za pengeras (cairan atau bubuk). Baik digunakan untuk kayu yang tidak memikul beban berat.