Tinjauan Umum & Klasifikasi Polimer
-
Upload
ersan-yudhapratama -
Category
Documents
-
view
583 -
download
18
Transcript of Tinjauan Umum & Klasifikasi Polimer
TINJAUAN UMUMPerkembangan Material
Abad PurbakalaZaman Batu (Keramik)
Abad PertengahanZaman Besi, Perunggu (Logam)
Abad ModernZaman Plastik (Polimer)
Abad selanjutnyaComposite Material (Polymer Matrix Composites, PMCs)
DEFINISIPolimer : Poli banyak, mer(os) bagian Polimer : suatu senyawa yang terbentuk dari susunan unit ulang yang kecil dan sederhana. Unit ulang tersebut disebut monomer. Polimer : makromolekul dengan massa molekul > 104 yang tersusun dari ulangan monomer.
PENAMAAN POLIMERReaksi pembentukan polimer disebut reaksi polimerisasimonomer polimer
Tatanama yang sudah populer adalah yang berdasarkan monomernya. Tatanama IUPAC tidak digunakan secara luas. Beberapa struktur polimer sedemikian rumit (adanya percabangan, crosslinking, dsb), sehingga menemui kesulitan di dalam menamai secara sistematis.
PENAMAAN POLIMER (CONTD)Poliadisi etena/etilena polietilen/PE
propena/propilena polipropilena/PP
kloroetena/vinilklorida poli(vinilklorida)/ PVC
feniletena/stirena polistirena/PS
tetrafluoroetena poli(tetrafluoroetena)/PTFE
metil metakrilat poli(metilmetakrilat)/PMMA
POLIKONDENSASI
asam tereftalat + etilenglikol poli(etilentereftalat)/PET suatu poliester
kaprolakton poli(kaprolakton)/PCL suatu poliester yang biodegradable
asam adipat + heksametilendiamin poli(heksametilenadipatamida) suatu poliamida kaprolaktam poli(kaprolaktam)
diisosianat + diol poliuretan/PU
DERAJAT POLIMERISASI (DP)Derajat Polimerisasi (DP) (dalam rumus polimer dilambangkan dengan huruf n), adalah jumlah pengulangan monomer. Bila n = 1 monomer; n = 2 20 oligomer; n > 20 polimer. Nila DP sangat berpengaruh pada sifat mekanik polimer, bila DP bertambah (BM bertambah) maka akan meningkatkan kekuatan mekanik dari polimer, tetapi setelah DP tertentu (BM tertentu) sifat mekanik tidak banyak berubah.
KLASIFIKASI POLIMERBerdasarkan sumberPOLIMER ALAM: Langsung disediakan oleh Alam Tumbuhan: selulosa, karet alam, kapas. Hewan: sutra, wool, protein. Mineral: Asbes
POLIMER SINTETIK
Poliadisi: PE, PP, PVC, PS, PMMA, dll. Polikondensasi: Nylon, PET, Tetoron, dll. Polimer sintetik yang pertama kali ditemukan adalah BAKELIT (suatu resin fenolik) pada tahun 1908 oleh LEO HENDRIK BAEKELAND.
POLIMER SEMISINTETIK: Polimer alam yang dimodifikasi, misalnya nitroselulosa, selulosa asetat, dll.
Cellulose nitrate (acetate): esterification of hydroxyl group on cellulose with nitric acid (or acetic acid).H O H H HO O H H OH CH2OH
MICROBIAL POLYMERS/BIOPOLYMERS:Polimer yang dihasilkan dari proses metabolisme mikroorganisme: PHA, PLA, dll
KLASIFIKASI POLIMER (contd)Berdasarkan Struktur RantaiPOLIMER RANTAI LURUS (LINEAR) POLIMER BERCABANG (BRANCHED) POLIMER BERIKATAN SILANG (CROSSLINKED)
EFEK DARI STRUKTURBERAT MOLEKUL (BM): LINEAR & BRANCHED < CROSSLINKED SIFAT TERMAL: LINEAR & BRANCHED: TERMOPLASTIS CROSSLINKED: TERMOSET KELARUTAN: CROSSLINKED < LINEAR < BRANCHED SIFAT MEKANIK CROSSLINKED > LINEAR > BRANCHED
Untuk memutuskan ikatan silang diperlukan energi tambahan, sehingga mempunyai kekutan mekanik tinggi. Pada polimer linear ikatan antar molekul lebih kuat daripada polimer bercabang.
PROSES PELARUTANProses pelarutan polimer meliputi 2 tahap (Suatu proses yang lambat) 1. Pelarut merembes secara perlahan ke dalam polimer untuk menghasilkan suatu gel yang menggembung (swelling) 2. Gel berangsur-angsur pecah membentuk larutan. Proses tahap (2) dapat dipercepat dengan pengadukan.Pada polimer berikatan silang (melalui ikatan kovalen atau ikatan hidrogen yang kuat) atau mempunyai kristalinitas yang tinggi, hanya penggembungan yang terjadi. Pada polimer linear, molekul-molekul polimer akan tersusun berlapis secara teratur sehingga mempunyai derajat kristalinitas tinggi. Pada polimer bercabang, molekul-molekul polimer terletak berjauhan, yang menyebabkan derajat kristalinitasnya rendah sehingga molekul pelarut akan lebih mudah mengelilingi molekul polimer dan terjadilah pelarutan.
KLASIFIKASI POLIMER (contd)Berdasarkan Geometri TERDAPAT 2 JENIS1. KONFIGURASI: Perubahan struktur disertai dengan pemutusan ikatanbentuk cis trans bentuk H T (head to tail) Taktisitas (isotaktik, sindiotaktik, ataktik)
2.
KONFORMASI: Perubahan struktur berubah karena perputaran dalam molekul tunggalEclipsed (cis) staggered (trans)
KLASIFIKASI POLIMER (contd)Berdasarkan KristalinitasPOLIMER KRISTALIN: Rantainya tersusun secara teratur satu terhadap yang lain. POLIMER AMORF: Rantainya tersusun secara acak satu terhadap yang lain. POLIMER SEMIKRISTALIN: Mempunyai fasa kristalin dan amorf bersama-sama.
Struktur linear: umumnya kristalin Struktur branched: umumnya amorf Tapi sebagian besar polimer berfasa semikristalin.
CARA PENENTUAN KRISTALINITAS dengan melalui XRDKRISTALIN: Pola Difraksinya teratur (tajam) AMORF: Pola Difraksinya tidak jelas (baur)
% fasa kristalin derajat kristalini tas % kristalin % fasa amorf
luas (A) kristalin % kristalin x 100% A kristalin A amorfKekuatan Mekanik: kristalin > amorf Elastisitas: kristalin < amorf
Perlakuan Orientasi: bertujuan menaikkan kristalinitas
KLASIFIKASI POLIMER (contd)Berdasarkan Sifat TermalPOLIMER TERMOPLASTIS
Pada pemanasan sampai suhu tertentu dapat melunak dan meleleh. Dapat didaur ulang, proses pembuatan mudah, tidak merusak instrumen. Digunakan di bawah suhu pencetakan (suhu leleh) Tidak dapat meleleh, malah dapat membentuk ikatan silang bila dipanaskan. Dapat digunakan di atas suhu pencetakannya. Sulit didaur ulang, dapat merusak instrumen.
POLIMER TERMOSET
PARAMETER TERMAL YANG BERHUBUNGAN DENGAN SIFAT POLIMERTITIK (SUHU) TRANSISI GELAS (Tg)
Suhu dimana polimer yang bersifat seperti gelas berubah menjadi bersifat karet (elastis). Suhu transisi gelas berkaitan dengan fasa amorf.
TITIK (SUHU) LELEH (Tm)
Suhu dimana terjadi perubahan fasa padat menjadi cair. Suhu leleh berkaitan dengan fasa kristalin.
KLASIFIKASI POLIMER (contd)Berdasarkan Komposisi(jenis monomer yang menyusunnya)
HOMOPOLIMER
Dibentuk dari satu jenis unit ulang (monomer) Polikondensasi termasuk homopolimerDibentuk dari lebih satu jenis unit ulang (monomer) Jenis Kopolimer KOPOLIMER BLOK (BLOCK COPOLYMERS) KOPOLIMER BERGANTIAN (ALTERNATING COPOLYMERS) KOPOLIMER CANGKOK/TEMPEL (GRAFTING COPOLIMERS) KOPOLIMER ACAK (RANDOM COPOLYMERS)
KOPOLIMER
KLASIFIKASI POLIMER (contd)Berdasarkan PenggunaanELASTOMER
Bila ditegangkan dapat mencapai perpanjangan sebesar 3 10 kali lipat. Bila tegangan dilepaskan, kembali ke bentuk semula (sifat elastis besar). Bahan yang dapat digunakan sebagai elastomer adalah yang berfasa amorf. Struktur rantai 3D, tetapi derajat ikatan silang tidak boleh terlalu besar, karena akan meningkatkan kekakuan. Pada penggunaannya, temperatur penggunaan harus di atas titik transisi gelasnya, Tg < Tuse
SERAT
Kekuatan tarik dan Modulus Young (Modulus Elastisitas) yang tinggi. Mempunyai derajat kristalinitas yang tinggi. Perbandingan diameter dengan panjang lebih besar dari 100
PLASTIK
Sifat diantara elastomer dan serat.
Elastomer Poliisiprena poliisobutilen
PS, PU, PVC Poliamida PoliesterSerat poliakrilonitril
Plastik PE, PP, PTFE, PMMA