FISIKA MATERIAL

STRUKTUR POLIMER

OLEH :

Kelompok: 12

1. Mochamad Fatchur Rozi (120322402573 )

2. Muhammad Syawaluddin A. (120322420484)

3. Muhammad Ali Zain (120322420495)

JURUSAN FISIKA

FAKULATAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

November 2014

1. Jelaskan molekul polimer yang khas dalam hal nya rantai struktur dan, di samping

itu, bagaimana molekul dapat dihasilkan dari unit berulang.

Masing-masing dua elektron valensi yang tersisa untuk setiap atom karbon dapat terlibat

dalam ikatan sisi dengan atom atau radikal yang diposisikan berdekatan dengan rantai.

Tentu saja, baik obligasi rantai dan sisi ganda juga dimungkinkan.

Molekul-molekul yang panjang terdiri dari entitas struktural yang disebut unit berulang,

yang berturut-turut diulang sepanjang rantai.

Monomer merujuk pada molekul kecil dari mana polimer yang disintesis. Oleh karena itu,

monomer dan unit ulangi berarti hal yang berbeda, tapi kadang-kadang monomer atau

unit monomer istilah digunakan sebagai pengganti unit istilah yang lebih tepat ulangi.

2. Menggambar unit ulang untuk polietilen, poli (vinil klorida), politetrafluoroetilena,

polypropylene, dan polystyrene.

Polyethylene

Poly (viny chloride)

Polytetrafluoroethylene

Polypropylene

Polystyrene

3. Menghitung jumlah rata-rata dan berat rata-rata molekul dan derajat polimerisasi

untuk polimer tertentu.

Selama proses polimerisasi tidak semua rantai polimer akan tumbuh sama

panjang(tidak akan tumbuh panjang yang sama) hal ini dalam distribusi panjang rantai atau

molekul bobot.Biasanya berat molekul rata-rata dapat ditentukan oleh pengukuran berbagai

sifat fisik seperti viskositas dan osmotic tekanan.

Cara untuk mendefinisikan berat moleul rata –rata Mn dengan membagi rantai

menjadi serangkaian ukuran rentang dan kemudian menentukan fraksi jumlah rantai dalam

berbagai ukuran. Jumlah berat molekul rata-rata dinyatakan

Keterangan:

Mi: berat (tengah) rata-rata molekul berbagai ukuran i.

Xi: sebagian kecil dari jumlah total rantai dalam berbagai ukuran yang sesuai.

Gambar 14.4 distribusi molekul bobot untuk polimer yang khas

Berat rata-rata molekul disarankan pada fraksi berat molekul dalam rentang sebagai ukuran.

Keterangan:

Mi: berat molekul rata-rata berbagai ukuran.

Wi: menunjukkan fraksi berat molekul tanpa interval ukuran yang sama.

Cara alternatif untuk menjelaskan ukuran rata-rata rantai polimer adalah sebagai

derajat polimerisasi (DP). Berkaitan dengan rata-rata unit ulang dengan rata-rata berat

molekul (Mn).persamaannya sebagai berikut :

M adalah unit ulang berat molekul.

4 b. Tiga Jenis Stereoisomer Stereoisomer Stereoisomer menunjukkan situasi di mana atom dihubungkan bersama dalam urutan yang sama (head-to-tail), tetapi berbeda dalam penataan ruang mereka. Untuk satu stereoisomer, semua kelompok R yang terletak di sisi yang sama dari rantai adalah sebagai berikut:

Konfigurasi diatas disebut “konfigurasi isotaktik”. Diagram ini menunjukkan pola zigzag dari rantai atom karbon. Selanjutnya, representasi penting dari struktur geometri dalam tiga dimensi, seperti yang ditunjukkan adalah berbentuk baji obligasi; wedges padat merupakan obligasi yang memproyeksikan keluar dari halaman, dan yang putus-putus merupakan obligasi ke halaman.(8). Dalam “konfigurasi sindiotaktis”, kelompok R sisi rantai alternatif:(9)

dan untuk posisi acak.

istilah “konfigurasi ataktik” digunakan.

8

Konfigurasi isotaktik biasanya direpresentasikan dengan menggunakan linear berikut

(yaitu nonzigzag) dan dua-dimensi skematik:

9

Skema linear dan dua-dimensi untuk sindiotaktis direpresentasikan sebagai:

10

Untuk ataktik skema linear dan dua-dimensi adalah:

Konversi dari satu stereoisomer yang lain (misalnya, isotaktik ke sindiotaktis) tidak mungkin

dengan rotasi sederhana tentang obligasi rantai tunggal, obligasi ini harus terlebih dahulu

dipotong, dan kemudian, setelah rotasi, mereka kembali terbentuk.Pada kenyataannya,

polimer tidak hanya menunjukkan satu dari konfigurasi ini, akan tetapi bentuk dominan

tergantung pada metode sintesis.

4 c. Dua Jenis Isomer Geometri

Isomer Geometri

Konfigurasi rantai lainnya, atau isomer geometri, yang mungkin dalam unit berulang yang

memiliki ikatan rangkap antara atom-atom karbon rantai. Pada setiap atom karbon terikat

dalam ikatan rangkap yang disebut kelompok sisi, yang terletak di salah satu sisi rantai atau

sebaliknya. Perhatikan struktur unit isoprena,

di mana kelompok CH3 dan atom H diposisikan pada sisi yang sama dari ikatan rangkap. Ini

disebut struktur “cis”, dan polimer yang dihasilkan, cis-poliisoprena, yaitu karet alam. Untuk

isomer alternatif

struktur “trans”, yang CH3 H berada pada sisi berlawanan dari rantai ganda Trans-poliisoprena, biasanya disebut getah perca, memiliki sifat yang jelas berbeda dari karet alam sebagai akibat dari perubahan konfigurasi. Konversi trans ke cis, atau sebaliknya, tidak mungkin oleh rotasi ikatan rantai sederhana karena ikatan rantai ganda sangat kaku.

Molekul polimer dapat dicirikan dalam hal ukuran, bentuk, dan struktur. Ukuran

molekul ditentukan dalam hal berat molekul (atau derajat polimerisasi). Bentuk Molekuler

berkaitan dengan derajat memutar rantai, melingkar, dan membengkok. Struktur molekul

tergantung pada themanner di mana unit struktural bergabung bersama-sama. Linier,

bercabang, silang,

11

Untuk cis-isoprena representasi rantai linier adalah sebagai berikut:

sedangkan skema linier untuk struktur trans

Gambar 14.8 Skema Klasifikasi Untuk Karakteristik Molekul Polimer

4 d. Empat Jenis Kopolimer

KOPOLIMER

Berdasarkan jenis monomernya, polimer dibedakan atas homopolimer dan

kopolimer. Homopolimer terbentuk dari sejenis monomer, sedangkan kopolimer terbentuk

lebih dari sejenis monomer.

Homopolimer

Homopolimer merupakan polimer yang terdiri dari satu macam monomer, dengan struktur polimer.

Kopolimer

Kopolimer merupakan polimer yang tersusun dari dua macam atau lebih monomer.

Jenis-jenis kopolimer

a) Kopolimer acak, yaitu kopolimer yang mempunyai sejumlah satuan berulang yang berbeda tersusun secara acak dalam rantai polimer. Strukturnya: . . . – A – B – A – A – B – B – A – A -. . . .

b) Kopolimer bergantian, yaitu kopolimer yang mempunyai beberapa kesatuan ulang yang berbeda berselang-seling adanya dalam rantai polimer. Strukturnya:. . . – A – B – A – B – A – B – A – B – . . .

c) Kopolimer balok (blok), yaitu kopolimer yang mempunyai suatu kesatuan berulang berselang-seling dengan kesatuan berulang lainnya dalam rantai polimer. Strukturnya: . . . – A – A – A – A – B – B – B – B – A – A – A – A -. . .

d) Kopolimer tempel/grafit, yaitu kopolimer yang mempunyai satu macam kesatuan berulang menempel pada polimer tulang punggung lurus yang mengandung hanya satu macam kesatuan berulang dari satu jenis monomer.

Untuk lebih jelasnya, pertimbangkan kopolimer yang terdiri dari dua unit berulang pada Gambar 14.9. Tergantung pada proses polimerisasi dan relatif ractions dari jenis ulang unit, pengaturan urutan yang berbeda sepanjang rantai polimer yang mungkin. Untuk satu, seperti digambarkan pada Gambar 14.9a, dua unit yang berbeda secara acak tersebar di sepanjang rantai yang disebut kopolimer acak.

Untuk kopolimer bergantian, seperti namanya, unit ulang dua posisi rantai alternatif. Seperti digambarkan dalam kopolimer blok Gambar 14.9bA adalah salah satu di mana unit berulang dentical terkelompok dalam blok sepanjang rantai (Gambar 14.9c). Akhirnya, cabang samping homopolimer dari satu jenis dapat dicangkokkan ke rantai homopolimer utama yang terdiri dari unit ulangi yang berbeda, yang disebut kopolimer tempel/grafit (Gambar 14.9d).

Gambar 14.9 Skema representasi (a) acak, (b) bergantian, (c) blok, dan (d) kopolimer

tempel/grafit. Dua jenis yang berbeda ulangi Unit yang ditunjuk oleh lingkaran biru dan

merah.

Karet sintetis, dibahas dalam Bagian 15.16, kopolimer, unit berulang kimia yang

digunakan dalam beberapa karet ditunjukkan pada Tabel 14.5. Styrene-butadiene rubber

(SBR) adalah kopolimer acak yang umum untuk membuat ban mobil. Karet nitril (NBR)

merupakan kopolimer acak yang terdiri dari akrilonitril butadiena. Hal ini juga sangat elastis,

di samping itu tahan terhadap pembengkakan dalam pelarut organik, selang bensin terbuat

dari NBR. Dampak dimodifikasi polystyrene adalah kopolimer blok yang terdiri dari bolak

blok stirena dan butadiena. Karet blok isoprena bertindak untuk memperlambat keretakan

dengan merambat melalui bahan.

5. Perbedaan perilaku dan molekul struktur untuk termoplastik dan thermosetting

polimer.

Respon dari polimer terhadap kekuatan mekanik pada temperature tinggi terkait

struktur molekul. Dalam kenyatannya, satu skema klasifikasi untuk bahan ini adalah sesuai

dengan meningkatnya temperature. Termoplastik (polimer termoplastik) dan thermosets

(termoseting) adalah dua sub divisi.

Termoplastik melunak bila dipanaskan dan mengeras bila didinginkan, proses yang

benar-benar reversible dan dapat di ulang. Pada tingkat molekul karena kenaikan suhu,

kekuatan ikatan sekunder berkurang dengan gerak molekul meningkat, sehingga gerakan

relatif rantai yang berdekatan difasilitasi ketika stress. Irreversible degradasi adalah hasil

ketika termoplastik polimer cair dinaikan sampai suhu yang tertinggi. Selain itu termoplastik

relatif lembut. Polimer termoplastik memiliki struktur yang linier dan bercabang dengan

rantai fleksibel. Bahan-bahan biasanya dibuat oleh aplikasi simultan panas dan

tekanan.contoh polimer termoplastik termasuk polietilen, polystyrene, poly(etilena

tereftalat),dan poli(vinil klorida).

Termoseting adalah network polymers (polimer jaringan). Setelah mengeras tidak

melunak saat dipanaskan . Network polymers memiliki kovalen crosslink antar rantai

molekul yang berdekatan. Alasan mengapa saat dipanaskan tidak melunak karena selama

proses panas, rantai obligasi ini bersama-sama melawan gerakan rantai getaran dan `rotasi

pada suhu tinggi sehingga bahan tidak melunak bila dipanaskan. Pada umumnya termoset

lebih keras dan lebih kuat dari termoplastik serta memiliki stabilitas yang lebih baik.

7. Jelaskan secara singkat / diagram struktur spherulitic

untuk polimer semicrystalline.

Banyak Polimer berukuran besar yang mengkristal dari lelehan semicrystalline dan

membentuk structure spherulit. Spherulit memiliki arti bahwa masing-masing sferulit

tumbuh kira-kira berbentuk bulat, salah satunya, seperti yang ditemukan dalam karet alam,

ditampilkan dalam transmisi mikrograf elektron, foto pada bab pembuka bab ini.

Sferulit terdiri dari pita agregat seperti rantai yang dilipat kristalit (lamellae) tebalnya

sekitar 10 nm yang memancar ke luar dari nukleasi tunggal pada situs pusat. Dalam

mikrograf elektron , lamellae ini muncul sebagai garis putih tipis. Rincian struktur dari

sferulit digambarkan secara skematik pada Gambar di bawah.

Di sini ditampilkan rantai individu yang dilipat kristal lamelar yang dipisahkan oleh

material amorf. Ikatan rantai molekul yang bertindak sebagai penghubung antara lamellae

yang berdekatan atau melewati daerah amorf.

Sebagai kristalisasi dari struktur spherulitik yang mendekati penyelesaian. Ujung

ikatan spherulites yang berdekatan mulai menimpa satu sama lain, membentuk kurang lebih

batas planar. Sebelum waktunya tiba, mereka akan mempertahankan bentuk. Bentuknya

terlihat jelas pada Gambar di bawah ini, yang merupakan photomicrograph dari polietilena

yang menggunakan silang artinya cahaya terpolarisasi. Karakteristik Maltase pola silang

muncul dalam masing-masing spherulite. Ikatan atau cincin hasil gambar sferulit yang

memutari kristal lamella karena mereka memperluas seperti pita pada pusat.

Spherulites dianggap polimer analog karena berasal dari biji-bijian dalam polycrystal

logam dan keramik. Bagaimanapun, seperti dibahas di atas, masing-masing sferulit terdiri

dari banyak kristal lamelar yang berbeda dan, di samping itu, beberapa material amorf.

Polyethylene, polypropylene, poli (vinil klorida), polytetrafluoroethylena, dan bentuk nilon

struktur spherulitic ketika mereka mengkristal dari lelehan.