Tugas Pengantar Fisika Material;

Febrian Alfandi;

1403010120016

Paduan Logam

Paduan logam adalah bahan campuran yang mempunyai sifat-sifat logam, terdiri dari

dua atau lebih unsur-unsur, dan sebagai unsur utama campuran adalah logam.

Gambar: skema paduan logam

A. Paduan Besi

Paduan besi adalah suatu logam paduan yang terdiri dari campuran

unsur karbon dengan besi. Untuk menghasilkan suatu logam paduan yang

mempunyai 2 sifat yang berbeda dengan besi dan karbon maka dicampur

dengan bermacam logam lainnya. Logam adalah elemen kerak bumi yang

terbentuk secara alami. Jumlah logam diperkirakan 4% dari kerak bumi.

Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat sifat yaitu:

Dapat ditempa dan mudah dibentuk Penghantar panas dan listrik Keras (tahan terhadap goresan, potongan, ataupun keausan) Kenyal,kuat dan liat (dapat ditarik).

Besi murni terlalu lunak dan rapuh sebagai bahan kerja, konstruksi

atau pesawat. Oleh karena itu besi selalu bercampur dengan unsur lain,

terutama zat arang/karbon. Besi terdiri dari beberapa golongan :

1. Besi mentah (besi murni) atau besi kasar yang kadar karbonya lebih besar

dari 3,7%.

2. Besi tuang (steel) yang kadar karbonya antara 2,3 sampai 3,6 % dan tidak

dapat ditempa.

Disebut besi tuang kelabu karena karbon tidak bersenyawa secara

kimia dengan besi melainkan sebagai karbon yang lepas yang memberikan

warna abu-abu kehitaman, dan disebut besi tuang putih karena karbon

mampu bersenyawa dengan besi.Baja atau besi tempa yaitu kadar

karbonya kurang dari 1,7 % dan dapat ditempa.

3. Baja atau besi tempa yaitu kadar karbonya kurang dari 1,7 % dan dapat

ditempa.

Logam ferro juga disebut besi karbon atau baja karbon. Bahan

dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan karbon ( C) , tetapi sebenarnya juga

mengandung unsur lain seperti : silisium, mangan, fosfor, belerang dan

sebagainya yang kadarnya relatif rendah. Unsur-unsur dalam campuran

itulah yang mempengaruhi sifat-sifat besi atau baja pada umumnya, tetapi

unsur zat arang (karbon) yang paling besar pengaruhnya terhadap besi atau

baja terutama kekerasannya. Pembuatan besi atau baja dilakukan dengan

mengolah bijih besi di dalam dapur tinggi yang akan menghasilkan besi

kasar atau besi mentah. Besi kasar belum dapat digunakan sebagai bahan

untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi, oleh karena itu, besi

kasar itu masih harus diolah kembali di dalam dapur-dapur baja. Logam

yang dihasilkan oleh dapur baja itulah yang dikatakan sebagai besi atau

baja karbon, yaitu bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi.

Baja

1. Berdasarkan persentase paduannyaa. Baja paduan rendah

Bila jumlah unsur tambahan selain karbon lebih kecil dari 8% (menurut

Degarmo. Sumber lain, misalnya Smith dan Hashemi menyebutkan 4%),

misalnya : suatu baja terdiri atas 1,35%C; 0,35%Si; 0,5%Mn; 0,03%P; 0,03%S;

0,75%Cr; 4,5%W [Dalam hal ini 6,06%

b. Baja paduan tinggiBila jumlah unsur tambahan selain karban lebih dari atau sama dengan 8%

(atau 4% menurut Smith dan Hashemi), misalnya : baja HSS (High Speed Steel)

atau SKH 53 (JIS) atau M3-1 (AISI) mempunyai kandungan unsur : 1,25%C;

4,5%Cr; 6,2%Mo; 6,7%W; 3,3%V.

Sumber lain menyebutkan:

a. Low alloy steel (baja paduan rendah), jika elemen paduannya 2,5 %b. Medium alloy steel (baja paduan sedang), jika elemen paduannya 2,5 10 %c. High alloy steel (baja paduan tinggi), jika elemen paduannya > 10 %

1. Baja paduan rendah (low alloy steel)

Baja paduan rendah biasanya digunakan untuk mencapai hardenability

lebih baik, yang pada gilirannya akan meningkatkan sifat mekanis lainnya.

Mereka juga digunakan untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam kondisi

lingkungan tertentu. Dengan menengah ke tingkat karbon tinggi, baja paduan

rendah sulit untuk las. Menurunkan kandungan karbon pada kisaran 0,10%

menjadi 0,30%, bersama dengan beberapa pengurangan elemen paduan,

meningkatkan weldability dan sifat mampu bentuk baja dengan tetap menjaga

kekuatannya. Seperti logam digolongkan sebagai baja paduan rendah kekuatan

tinggi.

Baja paduan rendah dikelompokan menjadi 3 yaitu:

a). Baja Karbon Rendah (low carbon steel)

Baja ini dengan komposisi karbon kurang dari 2%. Fasa dan struktur

mikronya adalah ferrit dan perlit. Baja ini tidak bisa dikeraskan dengan cara

perlakuan panas (martensit) hanya bisa dengan pengerjaan dingin. Sifat

mekaniknya lunak, lemah dan memiliki keuletan dan ketangguhan yang baik.

Serta mampu mesin (machinability) dan mampu las nya (weldability) baik.

b). Baja Karbon Sedang ( medium carbon steel)

Baja Mil memiliki komposisi karbon antara 0,2%-0,5% C (berat).

Dapat dikeraskan dengan perlakuan panas dengan cara memanaskan hingga

fasa austenit dan setelah ditahan beberapa saat didinginkan dengan cepat ke

dalam air atau sering disebut quenching untuk memperoleh fasa ang keras

yaitu martensit. Baja ini terdiri dari baja karbon sedang biasa (plain) dan baja

mampu keras. Kandungan karbon yang relatif tinggi itu dapat meningkatkan

kekerasannya. Namun tidak cocok untuk di las, dengan kata lain mampu las

nya rendah. Dengan penambahan unsur lain seperti Cr, Ni, dan Mo lebih

meningkatkan mampu kerasnya. Baja ini lebih kuat dari baja karbon rendah

dan cocok untuk komponen mesin, roda kereta api, roda gigi (gear), poros

engkol (crankshaft) serta komponen struktur yang memerlukan kekuatan

tinggi, ketahanan aus, dan tangguh.

c). Baja Karbon Tinggi (high carbon steel)

Baja karbon tinggi memiliki komposisi antara 0,6- 1,4% C (berat).

Kekerasan dan kekuatannya sangat tinggi, namun keuletannya kurang. baja ini

cocok untuk baja perkakas, dies (cetakan), pegas, kawat kekuatan tinggi dan

alat potong yang dapat dikeraskan dan ditemper dengan baik. Baja ini terdiri

dari baja karbon tinggi biasa dan baja perkakas. Khusus untuk baja perkakas

biasanya mengandung Cr, V, W, dan Mo. Dalam pemaduannya unsur-unsur

tersebut bersenyawa dengan karbon menjadi senyawa yang sangat keras

sehingga ketahanan aus sangat baik.

2. Baja paduan tinggi (high alloy stell)

Baja paduan tinggi terdiri dari baja tahan karat atau disebut dengan

stainless steel dan baja tahan panas.

Baja ini memiliki ketahanan korosi yang baik, terutama pada kondisi

atmosfer. Unsur utama yang meningkatkan korosi adalah Cr dengan komposisi

paling sedikit 11%(berat). Ketahanan korosi dapat juga ditingkatkan dengan

penambahan unsur Ni dan Mo. Baja tahan karat dibagi menjadi tiga kelas

utama yaitu jenis martensitik, feritik, dan austenitik. jenis martensitik dapat

dikeraskan dengan menghasilkan fasa martensit. baja tahan karat austenitik

memiliki fasa y (austenit) FCC baik pada temperatur tinggi hingga temperatur

kamar. Sedangkan jenis feritik terdiri dari fasa ferrit (a) BCC. Untuk jenis

austenitik dan feritik dapat dikeraskan dengan pengerjaan dingin (cold

working). Jenis Feritik dan Martensitik bersifat magnetis sedangkan jenis

austenitik tidak magnetis.

3. Besi cor (cast iron)

Besi cor adalah kelompok paduan besi memiliki kadar karbon diatas

1,7%(berat). Biasanya berkisar antara 3-4,43% C(berat). Dikarnakan elemen

utamanya selain C dan Si juga ada elemen-elemen pemadu lainnya seperti Mn,

S, P, Mg dan lain-lain dalam jumlah yang sedikit. Sifatnya sangat getas namun

mampu cornya baik dibanding baja. Titik cairnya lebih rendah, ketahanan

korosinya lebih baik, hal ini dikarenakan adanya grafit yang tersebar didalam

besi cor. Berdasarkan jenis matriksnya besi cor terdiri dari besi cor kelabu (gray

cast iron), besi cor putih, besi cor noduler, besticor mampu bentuk (malleable).

B. Paduan Non Besi

Paduan non besi adalah paduan logam yang tidak terdapat besi dalam

pencampurannya.

Gambar: Karekteristik beberapa bahan non ferro

Jenis, Sifat dan Kegunaan Logam Non Ferro

Logam non ferro dapat digolongkan ke dalam logam non ferro berat dan logam

non ferro ringan. Sifat mekanik logam non ferro pada umumnya kurang baik, akan

tetapi dapat diperbaiki dengan memadukannya. Kebanyakan dari logam non ferro

adalah tahan korosi karena adanya lapisan oksida yang kuat. Sedangkan beberapa

logam non ferro mempunyai daya penghantar listrik dan daya penghantar panas yang

baik.

A. Logam berat dan logam ringanLogam dapat diklasifikasikan sebagai logam berat dan logam ringan. Logam

berat dengan berat jenis lebih dari 5 kg/dm3.Sedangkan logam ringan dengan berat

jenis kurang dari 5 kg/dm3. Logam berat dan logam ringan menurut keberadaannya

terdapat dalam dua bentuk yaitu logam murni dan logam paduan.

Logam murni yaitu logam dengan sifat-sifat :

1). Kadar kemurnian 99,9 %.

2). Kekuatan tarik rendah

3). Titik lebur tinggi

4). Daya hantar listrik baik

5). Daya tahan terhadap karat baik.

Logam paduan yaitu logam campuran dari dua macam logam atau lebih

yang dicampur satu sama lain dalam keadaan cair, sehingga mempunyai

sifat-sifat:

1). Kekerasan dapat ditingkatkan dari kekerasan logam asalnya.

2). Kekuatan tarik dapat diperbesar

3). Daya pemuaian dapat dikurangkan

4). Titik lebur dapat diturunkan atau dinaikkan dibanding logam-logam asalnya.

Macam-macam logam paduan yaitu;

1). Paduan tuang

2). Paduan tempa Dalam logam paduan dikenal perbedaan antara paduan logam berat

dan paduan logam ringan.

Diantara paduan logam berat yang kita kenal antara lain sebagai berikut.

a). Kuningan atau loyang yaitu paduan antara tembaga dengan seng dan sedikit

tambahan timbal.

b). Perunggu yaitu campuran antara tembaga, timah, sedikit seng dan timbal.

c). Paduan nikel untuk logam-logam tahan karat, misalnya monel, metal dan

sebagainya.

d). Paduan seng untuk alat-alat ukur dan bagian-bagian mesin.

Logam-logam untuk paduan berat lainnya dan kegunaan dapat dilihat dalam

tabel berikut. Tabel 1. Macam-macam Paduan dan kegunaannya.

Sedangkan untuk paduan logam ringan kita kenal antara lain sebagai berikut.

1).Aluminium dan paduannya yang banyak digunakan untuk paduan logam ringan,

misalnya duralumin yang biasa digunakan untuk badan pesawat terbang, kendaraan

bermotor, kapal pesiar, alat-alat rumah tangga dan sebagainya.

2).Paduan magnesium digunakan hanya bila dalam konstruksi mesin yang factor berat

menjadi pertimbangan utama. Sebab magnesium mempunyai daya gabung yang tinggi

terhadap oksigen dan mudah terbakar.

3).Paduan titanium banyak digunakan untuk paduan aluminium sebagai logam ringan

yang banyak dipakai pada konstruksi pesawat terbang.

B.Logam mulia

Logam mulia adalah logam yang dalam keadaan tunggal sudah dapat dipakai

sebagai bahan teknik, artinya dalam keadaan murni tanpa dicampur dengan bahan

logam lain sudah dapat diproses menjadi barang jadi atau setengah jadi, dengan

sifat-sifat yang baik sesuai dengan yang diinginkan. Pada umumnya bahan logam

belum memiliki sifat-sifat yang baik apabila tidak dicampur dengan bahan lain nya

dan tidak memenuhi syarat sebagai bahan teknik, kecuali logam mulia

tersebut. Diantara logam mulia yang kita kenal adalah emas, perak dan platina.

B. Logam radioaktif

Logam radioaktif adalah bahan yang menunjukkan gejala radioaktif

karena radionuklida. Radioaktif adalah radiasi elektromagnetik dan penyebaran

partikel pada saat terjadi perubahan spontan suatu inti atom atau disebabkan

pembelahan inti secara spontan. Diantara logam radioaktif yang kita kenal adalah

uranium, radium dan plutonium.

C. Proses Annealing

Proses anealing merupakan proses perlakuan panas untuk mengubah sifat

logam dengan cara mengubah struktur mikro melalui prose pemanasan dan

pengaturan kecepatan pendinginan dengan atau tanpa merubah komposisi kimia

logam yang bersangkutan. Tujuan proses perlakuan panas untuk menghasilkan sifat

sifat logam yang diinginkan. Petubahan sifat logam akibat proses perlakuan panas

dalam mencakup keseluruhan bagian dan logam atau sebagian dari logam.

Adanya sifat alotropik dari besi menyebabkan timbulnya variasi struktur

mikro dan berbagau jenis logam. Alotropik itu sendiri adalah transformasi dari satu

bentuk susuna atom ke bentuk susunan atom yang lain.

Perubahan bentuk susunan atom (sel satuan) akibat pemanasan ditunjukkan

pada gambar dibawah ini:

Proses perlakuan panas ada dua kategori:

1. Softening (Pelunakan) : Adalah usaha untuk menurunkan sifat mekanik agar menjadi lunak dengan cara mendinginkan material yang sudah dipanaskan didalam tungku

(annealing) atau mendinginkan dalam udara terbuka (normalizing).

2. Hardening (Pengerasan) : Adalah usaha untuk meningkatkan sifat material terutama kekerasan dengan cara selup cepat (quenching) material yang sudah dipanaskan ke

dalam suatu media quenching berupa air, air garam, maupun oli.

Daerah temperatur pemanasan untuk proses Annealing

Gambar: Skema perubahan yang menunjukkan perubahan struktur baja dalam proses

annealing dan normalizing.

D. Perlakuan Panas Pada Besi / Baja

1. Stress Relieving

Besi/ baja akan mengalami tegangan dalam akibat dari pemanasan atau

pendinginan yang tidak kontinue akibat dari tuang, las maupun tempa, atau karena

pengepresan, tekuk, tekan, maupun juga karena proses potong.

Karena jika tegangan dalam ini tidak dihilangkan akan menggangu proses

selanjutnya misalnya rentan terjadinya keretaan maupun penyusutan pada proses

pemanasan lanjutan.

Prinsip dari pemanasan ini adalah memanaskan besi/baja sampai temperatur di

bawah titik ubah A1 (pada diagram FEC) kemudian didinginkan perlahan-lahan.

Untuk pemanasan Stress Relieving pada baja idealnya 550 C sampai 650 C yang

dipertahankan selama 3 jam atau sesuai dengan tebal dari baja.

Jika proses pendinginan terlalu cepat malahan akan timbul tegangan baru, semuanya

itu dapat dicegah dengan cara pendinginan dalam dapur / oven sampai suhu 400 C

dan jika dapur/oven tidak ada pelindung oksidasi ( dengan gas Nitrogen ) maka baja

yang dipanaskan harus dibungkus/ dikubur dengan tatal dari besi tuang supaya tidak

terjadi oksidasi karena pertemuan dengan gas oksigen.

2. Normalizing

Proses normalizing bertujuan untuk memperbaiki dan menghilangkan struktur

butiran kasar dan ketidak seragaman

Struktur dalam baja menjadi berstrukrur yang normal kembali yang otomatis

mengembalikan keuletan baja lagi.

Struktur butiran kasar terbentuk karena waktu pemanasan dengan temperatur tinggi

atau di daerah austenit yang menyebabkan baja berstruktur butiran kasar.

Sedangkan penyebab dari ketidak seragaman struktur karena :

- pengerjaan rol atau tempa

- pengerjaan las atau potong las

- temperatur pengerasan yang terlalu tinggi

- menahan terlalu lama di daerah austenit

- Pengepresan, penglubangan dengan punch, penarikan

Pada proses normalizing ini baja di panaskan secara pelan-pelan sampai suhu 20 C

sampai 30 C diatas suhu pengerasan, ditahan sebentar lalu didinginkan dengan

perlahan dan kontinue.

Proses normalizing ini dilakukan juga sebelum kita melakukan proses Soft anneling

3. Soft Anneling

Proses soft anneling bertujuan untuk melunakkan besi atau baja sehingga

dapat dengan mudah dilakukan proses permesinan dan dapat dengan mudah

dilakukan pengerasan lagi dengan resiko keretakan yang kecil.

Proses soft anneling ini dapat dilakukan dengan 2 cara :

- Benda kerja dipanaskan secara merata sampai temperatur titik ubah A1 ( diatas

721 C ) ditahan sebentar supaya suhu pada inti benda kerja sama dengan suhu

pada permukaan benda kerja, lalu didinginkan di oven agar pendinginan dapat

berlangsung secara teratur.

- Benda kerja dipanaskan dibawah titik ubah atau hampir menyentuh titik ubah lalu

ditahan dengan waktu yang lama 2sampai 20 jam, baru didinginkan secara teratur.

Tidak seperti cara pertama, pada cara kedua ini kecepatan pendinginan disini tidak

mempunyai pengaruh apapun.

4. Full HardeningUntuk memenuhi tuntutan fungsi seperti harus keras, tahan gesekan atau

beban kerja yang berat, maka baja harus dikeraskan melalui proses pengerasan.Prinsip

dari full hardening adalah memanaskan baja sampai titik temperatur austenit

kemudian didinginkan secara memdadak / quenching dengan kecepatan pindinginan

diatas kecepatan pendinginan kritis agar terjadi pembentukan martensit dan diperoleh

kekerasan yang tinggi.

Besarnya Temperatur pemanasan austenit tergantung dari jenis baja, dan biasanya

tiap-tiap produsen sudah mengeluarkan diagram suhunya masing-masing.

Untuk mencapai suhu austenit 900 C harus dilakukan pemanasan bertahap,

Misalnya untuk Special K (Bohler)

Suhu hardening 950-980 C untuk mencapai kekerasan 63-65 RC

Media quenching oli atau udara

Untuk mencapai suhu 950 C harus dipanaskan bertahap yaitu

Suhu 450 ditahan selama 10 menit / 10 mm tebal material

Lalu dipanaskan lagi ke 750 C selama 10 menit / 10 mm tebal material

Lalu dipanaskan kembali sampai suhu 950-980 C

Di tahan sebentar lalu di keluarkan dan di celupkan kedalam oli quenching sambil

digoyang goyang supaya gelembung asap cepat terlepas dari permukaan baja sehingga

pendinginannya dapat merata .

Struktur polimer dan aplikasinya

Polimer adalah molekul raksasa ( makromolekul ) yang terbentuk dari molekul

molekul kecil yang disebut monomer. Secara umum makromolekul dibagi dua

golongan besar yaitu polimer organik dan polimer anorganik. Polimer diklasifikasikan

menjadi beberapa kelompok atas dasar sumber, struktur dan reaksi pembentukannya,

misalnya polimer alam dan polimer sintesis. Polimer alam contohnya seperti karet,

wol, sutera dan lain lain.

A. Molekul hidrokarbon

Dalam bidang kimia, hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang terdiri

dari unsur atomkarbon (C) dan atom hidrogen (H). Seluruh hidrokarbon memiliki

rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Istilah

tersebut digunakan juga sebagai pengertian dari hidrokarbon alifatik.

Sebagai contoh, metana (gas rawa) adalah hidrokarbon dengan satu atom

karbon dan empat atom hidrogen: CH4. Etana adalah hidrokarbon (lebih terperinci,

sebuah alkana) yang terdiri dari dua atom karbon bersatu dengan sebuah ikatan

tunggal, masing-masing mengikat tiga atom karbon: C2H6. Propana memiliki tiga

atom C (C3H8) dan seterusnya (CnH2n+2)

Klasifikasi hidrokarbon yang dikelompokkan oleh tatanama organik adalah:

1. Hidrokarbon jenuh/tersaturasi (alkana) adalah hidrokarbon yang paling sederhana. Hidrokarbon ini seluruhnya terdiri dari ikatan tunggal dan terikat dengan hidrogen.

Rumus umum untuk hidrokarbon tersaturasi adalah CnH2n+2.Hidrokarbon jenuh

merupakan komposisi utama pada bahan bakar fosil dan ditemukan dalam bentuk

rantai lurus maupun bercabang. Hidrokarbon dengan rumus molekul sama tapirumus

strukturnya berbeda dinamakan isomer struktur.

2. Hidrokarbon tak jenuh/tak tersaturasi adalah hidrokarbon yang memiliki satu atau lebih ikatan rangkap, baik rangkap dua maupun rangkap tiga. Hidrokarbon yang

mempunyai ikatan rangkap dua disebut dengan alkena, dengan rumus umum

CnH2n.Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga disebut alkuna, dengan

rumus umum CnH2n-2.

3. Sikloalkana adalah hidrokarbon yang mengandung satu atau lebih cincin karbon. Rumus umum untuk hidrokarbon jenuh dengan 1 cincin adalah CnH2n.

4. Hidrokarbon aromatik, juga dikenal dengan arena, adalah hidrokarbon yang paling tidak mempunyai satu cincin aromatik.

Gambar: Tabel molekul hidrokarbon

B. Molekul polimer

Polimer, atau biasa juga disebut makromolekul, berarti many part. Polimer

merupakan suatu makromolekul besar yang terdiri dari unit atau satuan yang lebih kecil

yang secara berulang-ulang yang disebut sebagai repeating unit. Repeating unit ini akan

bersambungan secara bersama-sama dengan cara yang sedemikian rupa dan dalam

jumlah besar dan membentuk polimer. Suatu molekul yang membentuk polimer disebut

monomer. Monomer merupakan unit-unit sederhana yang membentuk repeating unit.

Molekul tersebut akan bergabung dengan molekul lainnya, baik yang sejenis maupun

berbeda, sehingga bisa membentuk polimer.

Polimer pada umumnya meliputi plastik dan bahan-bahan yang bersifat karet. Banyak di

antaranya yang merupakan senyawa organik yang secara kimia berbasis karbon (C),

hidrogen (H), dan unsur-unsur nonmetal lainnya. Polimer memiliki struktur molekul

yang sangat besar, densitas yang rendah, dan sangat fleksibel.

KLASIFIKASI POLIMER

Berdasarkan sifat-sifatnya polimer dapat dibagi ke dalam tiga kelompok umum, yaitu

elastomer, serat, dan plastik. Ciri elastomer adalah kemampuannya untuk diregang di

bawah tekanan (direntangkan) dan dapat kembali pada bentuk awalnya bila atekanan

dikurangi (elastis). Contoh elastomer antara lain ialah karet (alam maupun sintetis) dan

silikon.

Serat adalah polimer yang mempunyai sifat gayaregang yang tinggi di sepanjang

sumbunya. Serat merupakan polimer seperti benang yang dapat ditenun menjadi kain.

Kapas, wool, dan sutera adalah contoh-contoh dari serat alam. Beberapa serat sintetis

seperti nilon, orlon, dan dacron, mempunyai sifat tambahan yang menguntungkan

yaitugaya regangnya bertambah; lebih ringan, penyerapan kelembaban rendah; tahan

terhadap ngengat, jamur, kebusukan, dan cendawan; serta tidak keriput.

Plastik mempunyai sifat di antara elastomer dan serat, yang mempunyai

bermacam-macam sifat pada suhu kamar. Contohnya ialah polistirena (PS) dan

polipropilena (PP). Polistirena bersifat kaku dan getas, sedangkan polipropilena bersifat

sangat keras, tahan benturan, tahan sobek, dan lentur dalam bentuk lembaran tipis.

C. BERAT MOLEKUL POLIMER

Panjang rantai pada polimer merupakan parameter yang penting dalam

menentukan sifat-sifat polimer. Polimer pada umumnya terdiri dari sejumlah besar

rantai, di mana rantai-rantai ini tidak perlu harus sama panjangnya. Panjang rantai ini

biasanya disebut sebagai berat molekul. Karena panjang rantai tersebut berbeda, maka

tidak diperoleh berat molekul yang seragam, melainkan berat molekul rata-rata.

Sifat-sifat polimer seperti kekuatan dan viskositas lebih tergantung pada molekul

yang berukuran lebih besar dibanding ukuran molekul yang lebih kecil. Makin

bertambahnya panjang rantai, maka jumlah tempat (sites) yang berinteraksi di anatara

berbagai rantai tersebut juga akan bertambah. Hal ini menyebabkan sifat kimia, fisika,

dan mekanik dari suatu polimer akan bervariasi.

Manfaat dari mengetahui berat molekul polimer antara lain:

Menentukan aplikasi polimer tersebut

Sebagai indikator dalam sintesa dan proses pembuatan produk polimer

Studi kinetika reaksi polimerisasi

Studi ketahanan produk polimer dan efek cuaca terhadap kualitas produk

PENENTUAN BERAT MOLEKUL POLIMER

Makromolekul apabila dilarutkan dalam suatu pelarut (misalnya air) akan membentuk

larutan koloid sejati. Suatu sistem makromolekul yang terdiri dari molekul-molekul

dengan berat molekul yang sama disebut monodispersi. Bila sistem makromolekul

tersebut tidak terdiri dari molekul-molekul dengan berat molekul yang sama disebut

polidispersi.

Terdapat tiga metode umum yang dapat digunakan untuk menentukan berat molekul

suatu polimer, yaitu metode analisa gugus ujung, metode osmometri, dan metode

viskositas.

D. Sifat Termoplastik dan Termoseting pada polimer

Klasifikasi polimer salah satunya berdasarkan ketahanan terhadap panas (termal).

Klasifikasi polimer ini dibedakan menjadi dua, yaitu polimer termoplastik dan polimer

termoseting.

1. Polimer termoplastik

Polimer termoplastik adalah polimer yang mempunyai sifat tidak tahan terhadap panas. Jika

polimer jenis ini dipanaskan, maka akan menjadi lunak dan didinginkan akan mengeras.

Proses tersebut dapat terjadi berulang kali, sehingga dapat dibentuk ulang dalam berbagai

bentuk melalui cetakan yang berbeda untuk mendapatkan produk polimer yang baru.

Polimer yang termasuk polimer termoplastik adalah jenis polimer plastik. Jenis plastik ini

tidak memiliki ikatan silang antar rantai polimernya, melainkan dengan struktur molekul

linear atau bercabang. Bentuk struktur termoplastik sebagai berikut.

Bentuk struktur bercabang termoplastik.

Polimer termoplastik memiliki sifat sifat khusus sebagai berikut.

- Berat molekul kecil

- Tidak tahan terhadap panas.

- Jika dipanaskan akan melunak.

- Jika didinginkan akan mengeras.

- Mudah untuk diregangkan.

- Fleksibel.

- Titik leleh rendah.

- Dapat dibentuk ulang (daur ulang).

- Mudah larut dalam pelarut yang sesuai.

- Memiliki struktur molekul linear/bercabang.

Contoh plastik termoplastik sebagai berikut.

- Polietilena (PE) = Botol plastik, mainan, bahan cetakan, ember, drum, pipa saluran,

isolasi kawat dan kabel, kantong plastik dan jas hujan.

- Polivinilklorida (PVC) = pipa air, pipa plastik, pipa kabel listrik, kulit sintetis, ubin

plastik, piringan hitam, bungkus makanan, sol sepatu, sarung tangan dan botol detergen.

- Polipropena (PP) = karung, tali, botol minuman, serat, bak air, insulator, kursi plastik,

alat-alat rumah sakit, komponen mesin cuci, pembungkus tekstil, dan permadani.

- Polistirena = Insulator, sol sepatu, penggaris, gantungan baju.

2. Polimer termoseting

Polimer termoseting adalah polimer yang mempunyai sifat tahan terhadap panas.

Jika polimer ini dipanaskan, maka tidak dapat meleleh. Sehingga tidak dapat dibentuk

ulang kembali. Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk cetak pertama kali

(pada saat pembuatan). Bila polimer ini rusak/pecah, maka tidak dapat disambung atau

diperbaiki lagi.

Polimer termoseting memiliki ikatan ikatan silang yang mudah dibentuk pada

waktu dipanaskan. Hal ini membuat polimer menjadi kaku dan keras. Semakin banyak

ikatan silang pada polimer ini, maka semakin kaku dan mudah patah. Bila polimer ini

dipanaskan untuk kedua kalinya, maka akan menyebabkan rusak atau lepasnya ikatan

silang antar rantai polimer.

Bentuk struktur ikatan silang sebagai berikut.

Sifat polimer termoseting sebagai berikut.

- Keras dan kaku (tidak fleksibel)

- Jika dipanaskan akan mengeras.

- Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur ulang).

- Tidak dapat larut dalam pelarut apapun.

- Jika dipanaskan akan meleleh.

- Tahan terhadap asam basa.

- Mempunyai ikatan silang antar rantai molekul.

E. Kopolimer

Kopolimer adalah suatu polimer yang dibuat dari dua atau lebih monomer yang

berlainan. Terdapat beberapa jenis kopolimer, antara lain:

Kopolimer blok, mengandung blok dari satu monomer yang dihubungkan

dengan blok monomer yang lain. Kopolimer blok biasanya terbentuk melalui proses

polimerisasi ionik. Untuk polimer ini, dua sifat fisik yang khas yang dimiliki dua

homopolimer tetap terjaga.

Kopolimer graft (tempel/cangkok), biasanya dibuat dengan mengikatkan

bersama dua polimer yang berbeda. Perkembangan selanjutnya ada yang berbentuk

kopolimer sisir (comb copolymer) dan bintang (star copolymer).

Kopolimer bergantian (alternating), merupakan kopolimer yang teratur yang

mengandung sequensial (deretan) bergantian dua unit monomer. Polimerisasi olefin

yang terjadi lewat mekanisme jenis ionik dapat menghasilkan kopolimer jenis ini.

Kopolimer acak, merupakan kopolimer yang tidak ada sequensial yang teratur.

Kopolimer acak sering terbentuk jika jenis monomer olefin mengalami kopolimerisasi

lewat proses jenis radikal bebas. Sifat kopolimer acak sungguh berbeda dari

homopolimernya.

Gambar: Struktur polimer

f. Derajat kekristalan PolimerPolimer pada umumnya bersifat amorphous, tidak bersifat kristalin atau

memiliki keteraturan dalam rentang yang cukup panjang. Namun, polimer dapat

direkayasa sehingga strukturnya memiliki daerah kekristalin, baik pada proses

sintensis maupun deformasi. Derajat kekristalan dalam polimer dapat direkayasa

dengan mengendalikan laju solidifikasi dan struktur rantai. Polimer dengan struktur

rantai bercabang misalnya akan memiliki derajar kekristalan yang lebih rendah jika

dibanginkan dengan struktur tanpa cabang.

1.Polimer termoplastik2. Polimer termoseting