Polimer

Definisi polimer

Suatu polimer adalah rantai berulang dari atom yang panjang, terbentuk dari

pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer. Sekalipun biasanya

merupakan organik (memiliki rantai karbon), ada juga banyak polimer inorganik.

Contoh terkenal dari polimer adalah plastik dan DNA.

Meskipun istilah polimer lebih populer menunjuk kepada plastik, tetapi polimer

sebenarnya terdiri dari banyak kelas material alami dan sintetik dengan sifat dan

kegunaan yang beragam. Bahan polimer alami seperti shellac dan amber telah

digunakan selama beberapa abad. Kertas diproduksi dari selulosa, sebuah polisakarida

yang terjadi secara alami yang ditemukan dalam tumbuhan. Biopolimer seperti protein

dan asam nukleat memainkan peranan penting dalam proses biologi.

Klasifikasi Polimer Berdasarkan Jumlah Rantai Karbonnya

1. 1 ~ 4 Gas (LPG, LNG)

2. 5 ~ 11 Cair (bensin)

3. 9 ~ 16 Cairan dengan viskositas rendah

4. 16 ~ 25 Cairan dengan viskositas tinggi (oli, gemuk)

5. 25 ~ 30 Padat (parafin, lilin)

6. 1000 ~ 3000 Plastik (polistiren, polietilen, dll)

Klasifikasi Polimer Berdasarkan Sumbernya

1. Polimer alami : kayu, kulit binatang, kapas, karet alam, rambut

2. Polimer sintetis

a. Tidak terdapat secara alami: nylon, poliester, polipropilen, polistiren

b. Terdapat di alam tetapi dibuat oleh proses buatan: karet sintetis

c. Polimer alami yang dimodifikasi: seluloid, cellophane (bahan dasarnya

dari selulosa tetapi telah mengalami modifikasi secara radikal sehingga

kehilangan sifat-sifat kimia dan fisika asalnya)

Polimer Berdasarkan Reaksi Pembentukannya

Dua jenis utama dari reaksi polimerisasi adalah polimerisasi adisi dan

polimerisasi kondensasi. Jenis reaksi yang monomernya mengalami perubahan reaksi

tergantung pada strukturnya. Suatu polimer adisi memiliki atom yang sama seperti

monomer dalam unit ulangnya, sedangkan polimer kondensasi mengandung atom-atom

yang lebih sedikit karena terbentuknya produk sampingan selama berlangsungnya

proses polimerisasi.

A) Polimer Adisi

Reaksi pembentukan teflon dari monomer-monomernya tetrafluoroetilen,

disebut reaksi adisi. Perhatikan Gambar 7 yang menunjukkan bahwa monomer etilena

mengandung ikatan rangkap dua, sedangkan di dalam polietilena tidak terdapat ikatan

rangkap dua.

Gambar 7. Monomer etilena mengalami reaksi adisi membentuk polietilena yang digunakan sebagai tas plastik, pembungkus makanan, dan botol. Pasangan elektron ekstra dari ikatan rangkap dua pada tiap

monomer etilena digunakan untuk membentuk suatu ikatan baru menjadi monomer yang lain

Menurut jenis reaksi adisi ini, monomer-monomer yang mengandung ikatan

rangkap dua saling bergabung, satu monomer masuk ke monomer yang lain,

membentuk rantai panjang. Produk yang dihasilkan dari reaksi polimerisasi adisi

mengandung semua atom dari monomer awal. Berdasarkan Gambar 7, yang dimaksud

polimerisasi adisi adalah polimer yang terbentuk dari reaksi polimerisasi disertai

dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi dari monomermonomernya yang

membentuk ikatan tunggal. Dalam reaksi ini tidak disertai terbentuknya molekul-

molekul kecil seperti H2O atau NH3.

Contoh lain dari polimer adisi diilustrasikan pada Gambar 8. Suatu film plastik

yang tipis terbuat dari monomer etilen dan permen karet dapat dibentuk dari monomer

vinil asetat.

Gambar 8. Polietilen dan polivinil asetat adalah contoh polimer yang dibuat melalui polimerisasi adisi.

Dalam reaksi polimerisasi adisi, umumnya melibatkan reaksi rantai. Mekanisme

polimerisasi adisi dapat dibagi menjadi tiga tahap yaitu:

Sebagai contoh mekanisme polimerisasi adisi dari pembentukan polietilena

a) Inisiasi, untuk tahap pertama ini dimulai dari penguraian inisiator dan adisi

molekul monomer pada salah satu radikal bebas yang terbentuk. Bila kita

nyatakan radikal bebas yang terbentuk dari inisiator sebagai R’, dan molekul

monomer dinyatakan dengan  CH2 = CH2, maka tahap inisiasi dapat

digambarkan sebagai berikut:

b) Propagasi, dalam tahap ini terjadi reaksi adisi molekul monomer pada radikal

monomer yang terbentuk dalam tahap inisiasi

Bila proses dilanjutkan, akan terbentuk molekul polimer yang besar, dimana

ikatan rangkap C= C dalam monomer etilena akan berubah menjadi ikatan tunggal C –

C pada polimer polietilena

c) Terminasi, dapat terjadi melalui reaksi antara radikal polimer yang sedang tumbuh dengan radikal mula-mula yang terbentuk dari inisiator (R’) CH2 – CH2 + R � CH2 – CH2- R atau antara radikal polimer yang sedang tumbuh dengan radikal polimer lainnya, sehingga akan membentuk polimer dengan berat molekul tinggi R-(CH2)n-CH2° + °CH2-(CH2)n-R’ � R-(CH2)n-CH2CH2-(CH2)n-R’ Beberapa contoh polimer yang terbentuk dari polimerisasi adisi dan reaksinya antara lain.

1. Polivinil klorida

n CH2 = CHCl   →   [ - CH2 - CHCl - CH2 - CHCl - ]n Vinil klorida polivinil klorida

2. Poliakrilonitril

n CH2 = CHCN →  [ - CH2 - CHCN - ]n

3. Polistirena

B) Polimer Kondensasi

Polimer kondensasi terjadi dari reaksi antara gugus fungsi pada monomer yang

sama atau monomer yang berbeda. Dalam polimerisasi kondensasi kadang-kadang

disertai dengan terbentuknya molekul kecil seperti H2O, NH3, atau HCl.

Di dalam jenis reaksi polimerisasi yang kedua ini, monomer-monomer bereaksi

secara adisi untuk membentuk rantai. Namun demikian, setiap ikatan baru yang

dibentuk akan bersamaan dengan dihasilkannya suatu molekul kecil – biasanya air –

dari atom-atom monomer. Pada reaksi semacam ini, tiap monomer harus mempunyai

dua gugus fungsional sehingga dapat menambahkan pada tiap ujung ke unit lainnya dari

rantai tersebut. Jenis reaksi polimerisasi ini disebut reaksi kondensasi.

Dalam polimerisasi kondensasi, suatu atom hidrogen dari satu ujung monomer

bergabung dengan gugus-OH dari ujung monomer yang lainnya untuk membentuk air.

Reaksi kondensasi yang digunakan untuk membuat satu jenis nilon ditunjukkan pada

Gambar 9 dan Gambar 10.

Gambar 9. Kondensasi terhadap dua monomer yang berbeda yaitu 1,6 – diaminoheksana dan asam adipat yang umum digunakan untuk membuat jenis nylon. Nylon diberi nama menurut jumlah atom

karbon pada setiap unit monomer. Dalam gambar ini, ada enam atom karbon di setiap monomer, maka jenis nylon ini disebut nylon 66.

Gambar 10. Pembuatan Nylon 66 yang sangat mudah di laboratorium.

Contoh lain dari reaksi polimerisasi kondensasi adalah bakelit yang bersifat

keras, dan dracon, yang digunakan sebagai serat pakaian dan karpet, pendukung pada

tape – audio dan tape – video, dan kantong plastik.

Monomer yang dapat mengalami reaksi polimerisasi secara kondensasi adalah

monomer-monomer yang mempunyai gugus fungsi, seperti gugus -OH; -COOH; dan

NH3.

Polimer konduktif

Umumnya polimer dikenal sebagai materi yang bersifat non konduktif.

Penelitian polimer telah menemukan berbagai polimer yang bersifat konduktif maupun

semi-konduktif. Polimer konduktif adalah polimer yang dapat menghantarkan arus

listrik. Hantaran listrik terjadi karena ada elektron ikatan terdelokalisasi, yang

mempunyai struktur pita seperti silikon. Polimer konduktif kebanyakan semikonduktor,

karena struktur pita mirip silicon. Tapi ada beberapa polimer yang mempunyai gap pita

kosong sehingga bersifat seperti logam.

Pada oktober 2000 Alan Fleeger dan Shirakawa memperoleh penghargaan

nobel kimia dalam kerjanya dibidang polimer konduktif. Pekerjaan dengan polimer ini

dimulai pada polyacetilen. Polimer banyak dipelajari karena struktur, sifat dan

mekanismenya yang unik dan atraktif. Penemuan polimer yang dapat menghantarkan

arus listrik, dikenal dengan polimer konduktif pada pertengahan tahun 1970-an dan

telah melahirkan penelitian yang intensif yang menunjukkan sifat-sifat elektrik pada

polimer yang berkisar dari insulating (tidak dapat menghantar), semi konduktif sampai

konduktif. Material jenis baru yang bersifat semikonduktif dan konduktif ini dapat

disebut gabungan sifat-sifat elektrik dan optic semikonduktor anorganik dengan polimer

yang memiliki kelenturan mekanis. Akan tetapi mekanisme pembawa muatan dan

transport muatan pada polimer semikonduktif memiliki perbedaan mendasar dengan

semikonduktor anorganik.

Sifat polimer konduktif

Polimer semikonduktif dan konduktif adalah polimer terkonjugasi yang

menunjukkan perubahan ikatan tunggal dan ganda antara atom-atom karbon pada rantai

utama polimer. Ikatan ganda diperoleh dari karbon yang memiliki empat elektron

valensi, namun pada molekul terkonjugasi hanya memiliki tiga (kadang-kadang dua)

atom lain. Elektron yang tersisa membentuk ikatan π, elektron yang terdelokalisasi pada

seluruh molekul. Suatu zat dapat bersifat polimer konduktif jika mempunyai ikatan

rangkap yang terkonjugasi. Contoh dari polimer terkonjugasi adalah plastik tradisonal

(polyethylen), sedangkan polimer konduktif antara lain : polyacetilen, polpyrol,

polytiopen, polyaniline dan lain lain.

Pembuatan Polyacetilen

Polimer konduktif dapat dibuat dari polyacetilen. Polyacetilen merupakan

polimer terkonjugasi sederhana yang mempunyai dua bentuk: yaitu bentuk cis dan trans

polyacetilen.

Sedangkan pembuatan polyacetilen dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu

1. Cara Pemanasan 2. Cara Dopping.

Polyacetilen bentuk trans dibuat dengan kondisi temperatur yang berbeda.

Katalis Ti ( O – n – C4H9 ) 4 – ( C2H5 )3 Al.

Temperatur (oC) % trans

150 100

100 92,5

50 67,6

18 40,7

0 21,4

-18 4,6

-78 1,9

Temperatur yang menunjukan proses isomerisasi irreversibel dengan bentuk cis

terjadi pada temperatur yang lebih tinggi pada 145 oC menghasilkan bentuk trans.

Bentuk cis secara termodinamika kurang stabil dibandingkan dengan bentuk trans. Pada

temperatur tinggi, dan secara spontan isomer cis dapat berubah menjadi trans.

Konduktifitas polyacetilen dapat ditingkatkan dengan proses halogenasi.

Struktur polyacetilen dapat mengalami resonansi sehingga konduktifitasnya menjadi

lebih besar. Adanya resonansi pada poliasetilen menyebabkan material dapat

menghantarkan arus listrik.

Bila klorin ditambahkan pada film, ternyata tidak menghasilkan spektrum garis,

tetapi reaksi adisi klorin menghasilkan spektrum polyacetilen yang jelas. Sekarang

dikenal doping-induced pita IR yang disusun dari 3 pita yaitu pada 1397, 1288 dan 888

cm-1, absorbsi kuat jelas dibanding undoped polymer.

Konduktifitas Listrik Cis Dan Trans Polyacetilen

Trans polyacetilen mempunyai konduktifitas listrik yang lebih tinggi, karena

trans polyacetilen mempunyai dua degenerasi keadaan dasar. Untuk memperbesar

hantaran listrik polimer terkonjuasi dapat dilakukan dengan cara dopping. Cis dan trans

polyacetilen merupakan semikonduktor dengan konduktifitas relatif rendah. Bahan

polyacetilen dapat didoping untuk membentuk semikonduktor tipe p atau tipe n. Pada

doping tinggi tingkat efektifitas sama dengan bahan logam.

Keuntungan Dari Polimer Konduktif

1. Merupakan gabungan dari sifat logam dan plastik

2. Konduktifitas tinggi

3. Terang/ tembus cahaya/ transparan

4. Prosesnya mudah dan tidak rumit

5. Harganya murah

6. Sintesisnya bisa dipilih

Aplikasi Polimer Konduktif Dalam Kehidupan Sehari Hari

1. Full colour display

2. Ink-jet printing

3. Comercial products (Norelco spectra 8894 XL; Philips/CDT)

4. Organic Solar Cells