3 polymer(1)

POLYMERBASIC CHEMISTRY

Alina P. Priambudi, S.TP. M.Si.


INTRODUCTION

Ò Polimeràmolekul rantai panjang yang disintesis denganmenyambungkan monomer melalui reaksi kimiaàpolimerisasi.

Ò Polimerà Yunani: poly + merosàmany parts.

Ò Monomer à Yunani: mono + merosà single part.

Ò BM polimer (10 ribu-jutaan g/mol) >>>> BM monomer (puluhan g/mol).


Polimer sintetik

Polietilen

Nilon

Rayon

Lycra®

Kevlar®

Biopolimer

DNA

Protein

Selulosa

Karbohidrat

RNA

INTRODUCTION


(a) linear, (b) branched, (c) crosslinked


Ò Polimer umumnya larut pada pularut non-polar (kloroform, benzena, toluen, dll).

Ò Plastikà polimer yang jika dipanaskan dapatdibentuk/ditekuk dan jika dingin dapat mempertahankanbentuknya.

Ò Termoplastikà polimer yang jika dilelehkan menjadisangat cair sehingga bisa dibentuk dan jika dingin dapatmempertahankan bentuknya.

Ò Termoset plastikà polimer yang dapat dibentuk padaproses pembuatan pertama kali namun jika sudahdidinginkan tidak dapat dilelehkan/dibentuk ulang.

INTRODUCTION


Ò Karakteristik polimer sangat dipengaruhi ukuran danbentuk dari rantainya.

Paraffin •25-50 karbon

Polietilen• 1000-3000

karbon

INTRODUCTION


Ò Polimer diberi nama dengan memberi awalan poli- padanama monomer à polipropilen, polistiren, dll.

Ò Beberapa jenis monomer memiliki nama trivial.

Ò Nama monomer yang panjang kadang memilikisingkatanà HDPE (high density polyethylene).

INTRODUCTION


POLYMER MORPHOLOGY

Kristalin• Susunan monomer sangat teratur.• Ikatan hidrogen intermolekulernya banyak.• Warnanya keruh.• Strukturnya kuat dan padat.

Amorfous• Susunan monomer tidak teratur.• Ikatan hidrogen intermolekuler sedikit.• Warnanya jernihà glassy polymer.• Strukturnya fleksibel dan kurang kuat secara mekanis.


Ò Struktur polimer umumnya tersusun oleh bagiankristalin dan amorfous.

Ò Semakin tinggi derajat kristalinitasnya maka polimerakan semakin berat, keras, dan tahan terhadap panas.

Ò Polimer dengan struktur bercabang lebih sulit dikemasà densitasnya lebih rendah.

POLYMER MORPHOLOGY


Ò Melt transition temperature (Tm) à suhu dimanakristalin meleleh.

Ò Semakin tinggi derajat kritalinitas maka Tm semakinmeningkat.

Ò Glass transition temperature (Tg) à suhu dimanapolimer amorfous berubah dari keras menjadi fleksibel, lentur, dan lembut.

Ò Polistiren amorfous memiliki Tg 100°C.

Ò Karet memiliki nilai Tg yang rendah.

POLYMER MORPHOLOGY


SYNTHETIC POLYMERIZATION

Polimerisasi

Chain-growth polymers (addition polymers)

Step-growth polymers (condensation polymers)


CHAIN-GROWTH POLYMERS

Ò Chain-growth polymers dibuat dengan reaksi berantai.

Ò Monomer ditambahkan pada bagian akhir rantai sehinggaterus bertambah panjang.

Ò Bagian akhir rantai bersifat reaktif karena berupa radikal, kation, atau anion.

Ò Contoh Chain-growth polymers à polistiren (Stirofoam®).


STEP-GROWTH POLYMERS

Ò Step-growth polymers à dibuat dengan caramenggabungkan dua molekul.

Ò Step-growth polymers juga disebut polimerisasikondensasi karena selama proses penggabunganmenghasilkan molekul kecil seperti air, HCl, atau alkohol.

Ò Bagian akhir rantai Step-growth polymers memiliki gugusfungsional yang bersifat reaktif.

Ò Selama proses polimerisasi, monomer dapat bereaksidengan monomer membentuk dimer, dimer bereaksidengan dimer (tetramer), atau dimer dengan monomer (trimer), dsb.


Ò Contoh Step-growth polymers à Dacron® (poliester).

STEP-GROWTH POLYMERS


RECYCLING SYMBOLS

Ò Ketika plastik didaur ulang maka harus dipisahkanberdasarkan jenisnya.

Ò Simbol daur ulang mengindikasikan jenis plastikuntuk mempermudah proses daur ulang.

Ò Semakin kecil angkanya, semakin mudah didaurulang.

Recycling number

Polymer

1 PETà poly(ethylene terephthalate)

2 HDPE à high-density polyethylene

3 V à poly(vinyl chloride)

4 LDPE à low-density polyethylene

5 PP à polypropylene

6 PS à polystyrene

7 all other plastics


BRANCHING OF THE POLYMER CHAIN

Ò Jika terjadi pemisahan hidrogen yang ada di tengahrantai maka akan terbentuk percabangan polimer.

Ò Pemisahan hidrogen pada ujung rantai akanmenghasilkan cabang yang pendek, sedangkan padatengah rantai menghasilkan percabangan yang panjang.

Ò Polimer cenderung membentuk percabangan yang pendek.


Ò Percabangan sangat mempengaruhi sifat fisik polimer.

Ò Polimer yang lurus dapat dikemas dengan rapi sehinggamenghasilkan polimer yang keras.

Ò HDPE (high-density polyethylen) adalah rantai luruspolietilen.

Ò Polimer yang bercabang sulit dikemas sehinggamenghasilkan polimer yang lebih fleksibel.

Ò LDPE (low-density polyethylene) adalah polietilen rantaicabangà plastik sampah, plastik makanan, dll.

BRANCHING OF THE POLYMER CHAIN


POLYMERIZATION OF DIENES

Ò Getah karet yang diekstrak dari pohon karet, disebutlatex, merupakan suspensi partikel karet di dalam air.

Ò Karet alam adalah polimer 2-metil-1,3-butadiena (isopren) yang bersifat tidak larut air.

Ò Molekul karet rata-rata terdiri dari 5000 unit isopren.


Ò Karet sintetik dibuat denganmeniru sifat dari karet alamnamun dengan sifat yang lebihbaik (lebih awet, fleksibel, dll).

Ò Karet sintetik merupakanpolimer dari 1,3-butadiena (diena).

Ò Jenis karet sintetik yang lain adalah neoprenà polimer dari2-kloro-1,3-butadiena (kloropren).



Ò Karet sintetik dapat dibuat lebih keras melalui prosesvulkanisasi (Charles Goodyear, 1844).

Ò Vulkanisasi adalah proses pemanasan karet dengansulfur àmenghasilkan karet yang keras namunfleksibel.

Ò Proses vulkanisasi menyebabkan ikatan silang antarrantai polimer dengan ikatan disulfida.

Ò Ikatan silang melindungi polimer untuk tidak terputusketika ditarik dan kembali ke bentuk semula jika gayadilepaskan.



The rigidity of rubber is increased by cross-linking the polymer chains with disulfide bonds. When rubber is stretched, the randomly coiled chains straighten out and

orient themselves along the direction of the stretch.



Ò Sifat fisik karet bisa dikendalikan dengan mengaturjumlah sulfur yang digunakan untuk proses vulkanisasi.

Ò Semakin besar derajat ikatan silang maka polimer akansemakin kaku.

Ò Karet dengan 1-3% sulfur bersifat lembut dan bisaditarikà karet gelang.

Ò Karet dengan sulfur 3-10% lebih kakuà ban kendaraan.



COPOLYMERS

Ò Polimer dengan monomer sejenisà homopolimer.

Ò Jika ada dua atau lebih monomer yang berbedaàkopolimer.

Ò Kopolimer dapat dapat dibentuk dengan proses chain-growth polymers maupun step-growth polymers.

Ò Ada 4 jenis kopolimer:É Alternating copolymer

É Block copolymer

É Random copolymer

É Graft copolymer


COPOLYMERS


POLYAMIDES

Ò Nama lain poliamida adalah nilon, merupakan step-growth polymer.

Ò Nilon 6 à polimer dari asam 6-aminoheksanoat.


Ò Nilon 66 à adalah polimer dari asam adipat dan 1,6-heksanadiamina.

Ò Dinamai nilon 66 karena dibuat dari 6 karbon diacid dan 6 karbon diamina.

Ò Nilon banyak digunakan untuk tekstil dan karpet.

Ò Nilon juga bersifat tahan terhadap tekananà tali panjattebing, benang pancing, dan pengganti untuk gear logam.

POLYAMIDES


Ò Nilon juga digunakan lebihlanjut untuk membuat “super fibers” yang memiliki kekuatansuper dan ketahanan panassuper.

POLYAMIDES


nylon 66

nylon 6


KEVLAR®

Ò Kevlar® adalah salah satu jenis “super polimer”

Ò Kevlar® adalah polimer dari asam 1,4-benzenadikarboksilat dan 1,4-diaminobenzena.

Ò Kevlar® tahan terhadap panas dan memiliki kekuatanfisik yang tinggià daya regangnya lebih besardaripada baja.

Ò Kevlar® digunakan untuk helm dan rompi anti peluru, serta baju pelindung untuk petugas pemadamkebakaran.


The chains are hydrogen bonded, causing them to

form a sheetlike structure.


KEVLAR®


POLYESTERS

Ò Poliester adalah step-growth polymers dimanamonomernya disatukan oleh ikatan ester.

Ò Poliester komersial digunakan sebagai serat, plastik, danpelapis.

Ò Poliester yang banyak dikenal adalah Dacron® àpolimer dari dimetil tereftalat dengan etilen glikol.

Ò Poliester bersifat tahan lama, anti air, dan awet.


Poliester

Dacron®


Ò Polikarbonat adalah poliester dengan dua gugus ester yang terikat pada karbon yang sama.

Ò Lexan® adalah polikarbonat yang dibuat denganmereaksikan fosgen dengan bisfenol A.

Ò Lexan® bersifat kuat, transparan, dan digunakan untukjendela anti peluru dan lensa lampu lalu lintas.

POLYCARBONATES


LEXAN®


POLYURETHANES

Ò Uretanà disebut juga karbamatà adalah senyawayang memiliki gugus O-R dan NH-R yang berikatandengan karbon karbonil yang sama.

Ò Poliuretan adalah polimer yang mengandung gugusuretan.


Ò Jenis poliuretran yang cukup terkenal dibuat denganpolimerisasi toluene-2,6-diisocyanate dan ethylene glycol.

POLYURETHANES


POLYURETHANES


LYCRA®

Ò Salah satu jenis poliuretan adalah spandeks (Lycra®) yang banyak dipakai untuk kain dan bersifat elastis.

Ò Lycra® adalah kopolimer poliuretan dengan poliesterdan poliamida


POLYETHYLENE

Ò Polietilen adalah chain growth polymer yang merupakan polimer darietilen.

Ò Ada dua jenis polietilenyang banyak dikenalàLDPE dan HDPE.


LDPE

Ò LDPE adalah polietilen yang sangat bercabangàmenyebabkan densitasnya rendah.

Ò LDPE memiliki densitas 0,91-0,94 g/cm3 dan memiliki Tm

115°C.

Ò Karena Tm-nya yang hanya sedikit di atas 100°C makaLDPE tidak dapat digunakan untuk produk yang terkenapanas.

Ò LDPE relatif murah dan banyak digunakan untukkemasan produk pangan atau plastik sampah.


LDPE


HDPE

Ò HDPE berwarna lebih keruh dan memiliki derajatkristalinitas yang lebih tinggi daripada LDPE.

Ò Densitas HDPE adalah 0,96 g/cm3 dengan Tm 133°C.

Ò HDPE 3-10 kali lebih kuat daripada LDPE.


DYNEEMA®

Ò Dyneema® adalah polimer paling kuat yang merupakanpolietilen.

Ò Berat molekul Dyneema® 100 kali lebih besar dari HDPE.

Ò Dyneema® lebih ringan dibandingkan Kevlar® dansetidaknya 40% lebih kuat.

Ò Tali yang dibuat dari Dyneema® bisa mengangkat beban119 ribu pon, sedangkan tali baja dengan ukuran yang sama hanya bisa mengangkat beban 13 ribu pon.

Ò Dyneema® banyak digunakan untuk membuat helm balap, baju pelindung, dan tali.


DYNEEMA®


BIODEGRADABLE POLYMERS

Ò Biodegradable polymers adalah polimer yang bisa dipecahmenjadi segmen kecil oleh reaksi enzimatis yang dilakukanoleh mikroba.

Ò Polimer yang banyak kita gunakan sekarang tidak bisadidegradasi oleh bakteri karena ikatan C-C pada polimerbersifat inert terhadap enzim.

Ò Untuk membuat biodegradable polymers kita harusmemasukkan ikatan yang dapat dihidrolisis oleh enzimmikroba.

Ò Biodegradable polymers yang cukup potensial adalah yang terbuat dari polisakarida nabati seperti pati.


PROBLEM

1. Quiana® is a synthetic fabric that feels very much like silk.

a) Is Quiana® a nylon or a polyester?

b) What monomers are used to synthesize Quiana®?

2. When rubber balls and other objects made of natural rubber are exposed to the air for long periods, they turn brittle and crack. Explain why.

3 polymer(1)

Technology

polimer yunani

karet alam adalah polimer

monomer yunani

basic chemistrypolymer

dan lembut

hdpe highdensity polyethylene

strukturnya kuat dan

plastik makanan