tugas KIMIA polimer universitas papua

 

TUGAS KIMIA  POLIMER

POLIMER NON-VINIL

 

 

OLEH

 

 

Nama : ARMANDO PAGAWAK

                                                    Nim    : 201339016 
                                                    Prodi   : KIMIA SAINS

 

 

 

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU

PENGETAHUAN ALAM(FMIPA)

JURUSAN KIMIA

UNIVERSITAS PAPUA

MANOKWARI

2017

 

 

BAB I

PENDAHULUAN

Polimer merupakan molekul raksasa (makromolekul) yang merupakan gabungan dari monomer - monomer. polimer mempunyai massa molekul relatif yang sangat besar, yaitu sekitar 500-10.000 kali berat molekul unit ulangnya. istilah polimer berasal dari bahasa yunani, polys - banyak dan meros -bagian, yang berarti banyak bagian   

atau banyak monomer.

Penggolongan polimer berdasarkan asalnya :

1. polimer alam : yang berada dialam dan berasal dari mahkluk hidup
2. polimer sintesis / buatan : polimer yang tidak terdapat di alam dan harus dibuat terlebih dahulu oleh manusia.

Merupakan moleku besar yang terbentuk dari molekul-molekul kecil yang terangkai secara berulang. Molekul-molekul kecil penyusun polimer disebut monomer. Reaksi pembentukan polimer disebut reaksi polimerisasi
Dua jenis polimerisasi:

·         Polimerisasi adisi: polimer yang terbentuk melalui reaksi adisi dari berbagai monomer
Contoh polimer adisi:

 
Yang termasuk ke dalam polimer adisi adalah polistirena (karet ban), polietena (plastik), poliisoprena (karet alam), politetraflouroetena (teflon), PVC, dan poliprepilena (plastik).contoh reaksi

 Polimerisasi kondensasi: polimer yang terbentuk karena monomer-monomer saling berikatan dengan melepaskan molekul kecil.
Contohpolimer kondensasi: pembentukan plastik stirofoam tersusun dari dua monomer berbeda yaitu urea dan metanal. Dua molekul metanal bergabung dengan satu molekul urea menjadi suatu molekul disebut dimer. Dimer-dimer ini selanjutnya berpolimerisasi.
Yang termasuk ke dalam polimer kondensasi adalah bakelit, poliuretan, poliamida, (melamin), poliester (nilon), teteron, dan protein. pembentukan plastik stirofoam tersusun dari dua monomer berbeda yaitu urea dan metanal. Dua molekul metanal bergabung dengan satu molekul urea menjadi suatu molekul disebut dimer. Dimer-dimer ini selanjutnya berpolimerisasi.

Perbedaan antara polimerisasi adisi dan kondensasi adalah bahwa pada polimerisasi kondensasi terjadi pelepasan molekul kecil  seperti H2O dan NH3, sedangkan pada polimerisasi adisi tidak terjadi pelepasan molekul.

Pengelompokan Berdasarkan asal polimer:

1.      Polimer alam: polimer yang tersedia secara alami di alam. Contoh: karet alam (dari monomer-monomer 2-metil-1,3-butadiena/isoprena), selulosa (dari monomer-monomer glukosa), protein (dari monomer-monomer asam amino), amilum, asam nukleat.

2.      Polimer sintetik: polimer buatan hasil sintetis indukstri/pabrikan. Contoh: nilon (dari asam adipat dengan heksametilena), PVC (dari vinil klorida), polietilena, poliester (dari diasil klorida dengan alkanadiol)

Berdasarkan jenis monomer:

ü  Homopolimer: terbentuk dari monomer-monomer sejenis. Contoh: polisterina, polipropilena, selulosa, PVC, teflon.

ü  Kopolimer: terbentuk dari monomer-monomer yang tak sejenis. Contoh: nilon 66, tetoron, dakron, protein (dari berbagai macam asam amino), DNA (dari pentosa, basa nitrogen, dan asam fosfat), bakelit (dari fenol dan formaldehida), melamin (dari urea dan formaldehida)

Berdasarkan penggunaan polimer:

    Serat: polimer yang dimanfaatkan sebagai serat. Misalnya: untuk kain dan benang. Contoh: poliester, nilon, dan dakron.
    Plastik: polimer yang dimanfaatkan untuk plastik. Contoh: bakelit, polietilena, PVC, polisterina, dan polipropilena.

Berdasarkan sifatnya terhadap panas:

·         Polimer termoplas/termoplastis: polimer yang melunak ketika dipanaskan dan dapat kembali ke bentuk semula. Contoh: PVC, polietilena, polipropilena

·         Polimer termosetting: polimer yang tidak melunak ketika dipanaskan dan tidak dapat kembali ke bentuk semula. Contoh: melamin, selulosa

Tata nama polimer non vinil

        Untuk tata nama polimer non vinil seperti polimer kondensasi umumnya lebih rumit darpada polimer vinil. Polimer polimer ini biasanya dinamai sesuai dengan monomer mula-mula atau gugus fungsional dari unit ulangan.

Contoh : nylon, umumnya disebut nylon-6,6 (66 atau 6/6), lebih deskriptif disebut poli(heksametilen adipamida) yang menunjukkan poliamidasi heksametilendiamin (disebut juga 1,6-heksan diamin) dengan asam adipat.

Mengikuti rekomendasi IUPAC, kopolimer (polimer yang diturunkan dari lebih satu jenis monomer) dinamai dengan cara menggabungkan istilah konektif  yang ditulis miring antara nama nama monomer yang dimasukkan dalam kurung atau antara dua atau lebih nama polimer.

A.POLIMERISASI REAKSI RANTAI DAN PEMBUKAAN CINCIN

Polimer yang dibedakan dari proses reaksinya,terbagi menjadi tiga yaitu:

1.      Reaksi polimerisasi kondensasi yang melepas molekul keci

2.      Reaksi adisi

3.      Rekasi polimerisasi pembukaan cincin`

Reaksi polimerisasi itu dibagi menjadi duamenurut mekanismeumumnya,yaitu reaksi bertahap dan reaksi berantai.

Reaksi bertahap adalah reaksi yang membentukan rantai.Artinya jika ada dua monomer bereaksi membentuk dimer.Dimer itu bereaksi dengan monomer lain membentuk trimer, begitu seterusnya.

Sedangkan reaksi berantai adalah reaksi yang pembentukan rantai polimernya berjalan cepat.Sisitem reaksi berantai hanya terdiri atas monomer yang belum bereaksi dengan polimer besar(inisiator).

Dari reaksi bertahapkita dapat mengisolasi senyawa antara (intermediet).Sedangkan dari reaksi berantai, kita tidak dapat mengisolasi intermediet-nya.Hal ini terjadi karena laju reaksinya.Reaksi berantai pertumbuhan rantainya berlangsung hanya pada akhir dari beberapa rantai yang ter-inisiasi.Maksudnya ,rantai polimer dapat terbentuk jika didalamnya ada senyawa inisiator.Senyawa ini adalah senyawa yang dapat memulai terjadinya pembentukan  rantai.

Hasil dari perbedaan ini, reaksi bertahap dikarakterisasi debgan hilangnya monomer pada tahap awal polimerisasi.Reaksi berantai konsentrasi monomer berkurang dan idealnya membentuk campuran antara polimer berat dengan monomernya.Kemudian dari variasi massa molekulnya.Reaksi bertahap pertambahan massa molekulnya secara terus menerus selama reaksi.pada reaksi berantai polimer,besar terbentuk secara cepat dari monomer yang telah di inisiasi.

Pembukaan cicin (ing opening polymerization ,IOP)  yang dilakukan melalui tiga tahap yaitu polikondensasi asam laktat,depolimerisasi sehingga membentuk dimer siklik dan dilanjutkan dengan polimerisasi .Pembukaan cicin sehingga diperoleh PLA dengan berat molekul tinggi.Polimerisasi pembukaan cicin menghasilkan PLA dengan berat molekul 2x10^4 hingga 2x10^5 metode ROP ini telah dipatenkan oleh cargill(Amerika Serikat )pada tahun 1992.

C.POLIESTER

       Poliester merupakan polimer yang disusun oleh monomer ester. Atau polimer yang mengandung gugus fungsional ester dalam rantai utamanya meski terdapat banyak sekali poli ester,istilah poliester’’ merupakan bahan yang lebih spesifik lebih sering menujuk pada polietilena tereflatat(PET).Poliester termasuk zat kimia yang alami,seperti yang kutin dari kulit tumbuhan maupun zat kimia sintesis seperti polikarbonat dan polibutirat.

Poliester adalah jenis kain sintetis yang mulai sangat populer di Indonesia dan di dunia. 

Kain polester adalah kain sintetis, yang memiliki arti serat buatan dan tidak tersedia secara bebas di alam, seperti katun, viscose, sutera, dan kain lainnya yang seratnya diolah dari alam.
         Poliester adalah kain yang digunakan untuk menambah kualitas jenis kain tertentu, seperti resistensi terhadap kerutan. Jenis kain ini juga digunakan untuk memberi efek keras pada bahan kain lainnya dan memberi kekuatan. Keunggulan kain yang terbuat dari serat Polyester ini dikenal memiliki daya tahan lama, tidak mudah kusut, dan lebih cepat kering pada saat dijemur.
Selain itu kain Polyester lebih tahan terhadap berbagai jenis bakteri, tahan terhadap air atau water-resistant dan juga tidak mudah menyusut ataupun melar. Polyester sering dianggap memiliki kelemahan yakni tidak mampu menyerap keringat. Namun saat ini, sudah ada beberapa teknologi pakaian dari polyester yang dapat menyerap keringat seperti Dryfit yang berpori (kaos Nike) yang biasa digunakan untuk kaos Jersey Sepak Bola ataupun Sepeda.

Jenis-jenis Poliester:

1. PET 

    Etilena terephthalate atau PET, adalah jenis serat yang paling populer dari polyester yang digunakan untuk bahan pembuatan kain. Untuk membuat PET polyester, ethylene glycol dicampur dengan asam tereftalat atau metil ester dengan katalis antimon. Dapat didaur ulang adalah keuntungan utama dari jenis serat ini serta dapat menghemat waktu yang cukup besar dalam proses produksi sebuah kain. 

2. PCDT

    PCDT polyester menggunakan kombinasi kimia yang disebut-poli 1, 4-cyclohexylene-dimethylene tereftalat. Jenis kain PCDT polyester tidak sepopuler PET, tapi tetap digunakan sebagai jenis polyester karena menawarkan ketahanan dan elastisitas kain yang lebih besar. PCDT polyester sangat ideal untuk tekstil yang lebih berat seperti pembuatan tirai dan aksesoris furniture.

3. Benang

      Benang juga temasuk serat polyester, beberapa macam serat digunakan untuk membuat jenis polyester ini. Benang filamen, benang pintal dan benang bertekstur yang diolah melalui proses khusus sehingga tercipta kain polyester dengan kualitas terbaik. Kain polyester yang terbuat dari benang ini dapat memiliki tampilan yang lebih mirip dengan kain alami daripada jenis lain polyester lainnya, meskipun masih sintetis.

Penggunaan Kain Poliester

Yang paling populer dan salah satu penggunaan awal dari polyester adalah untuk membuat pakaian, tas, sepatu, kain untuk interior, dan lainnya. Kain poliester telah banyak jenisnya di Indonesia, sehingga amat populer untuk membuat pakaian. Harganya pun lebih murah daripada beberapa jenis katun.

Penggunaan dari polimer ini adalah pengganti bahan pakaian yang berasal dari kapas. Produk yang dikenal adalah Dacron dan tetoron nama dagang sebagai serat tekstil. Polimer ini juga dapat dikembangkan lagi dan dipergunakan sebagai pita perekam magnetic dengan nama dagang mylar.

D. POLIAMIDA

     Poliamida  adalah polimer yang terdiri dari monomer amida yang tergabung dengan ikatan peptida. Poliamida dapat terbentuk secara alami ataupun buatan. Salah satu bentuk poliamida alami yaitu protein, seperti wol dan sutra. Poliamida dapat dibuat secara artifisial melalui polimerisasi atau sintesis (fase padat). Contoh poliamida buatan diantaranya nilon, aramid dan sodium poly(aspartat). Poliamida biasanya digunakan dalam industri tekstil, otomotif, karpet dan pakaian olahraga karena memiliki sifat kuat dan daya tahan yang ekstrim.

     Poliamida pertama kali dibuat oleh W.Carothers pada tahun 1928 dengan nama dagang nylon. Poliamida dibuat dari hasil reaksi senyawa diamina dan dikarboksilat. Poliamida yang pertama dibuat dari heksametilendiamina dan asam adipat. Serat yang dihasilkannya disebut nylon 66, dimana persamaan reaksinya sebagai berikut :

NH2(CH2)6NH2+COOH(CH2)4COOH –> NH2(CH2)6NHCO(CH2)4COOH +H2O

Angka dibelakang nama nylon menunjukkan jumlah atom karbon penyusun dari senyawa amina dan senyawa karboksilatnya. Serat nylon lain yang dibuat adalah dari asam sebasat dan heksametilendiamina yang hasil reaksinya dinamakan nylon 6.10.

Pembuatan serat nylon dilakukan dengan membuat garam nylon yang merupakan hasil reaksi dari asam karboksilat dengan senyawa amina. Kemudian garam nylon dipolimerisasikan pada suhu tinggi sehingga terjadi polimerisasi dan dihasilkan poliamida sebagai bahan baku serat nylon. Selanjutnya poliamida yang dihasilkan (pada umumnya dalam bentuk chips) dilelehkan pada suhu titik leburnya kemudian dipintal.

Menurut jumlah pengulangan unitnya, poliamida dapat dibedakan menjadi :

• homopolimer :
• PA 6 : [NH−(CH₂)₅−CO]_n terbentuk dari ε-Caprolactam.
• PA 66 : [NH−(CH₂)₆−NH−CO−(CH₂)₄−CO]_n terbentuk dari hexamethylenediamine dan asam adipic.
• kopolimer :
• PA 6/66 : [NH-(CH₂)₆−NH−CO−(CH₂)₄−CO]_n−[NH−(CH₂)₅−CO]_m terbentuk dari caprolactam, hexamethylenediamine dan asam adipic.
• PA 66/610 : [NH−(CH₂)₆−NH−CO−(CH₂)₄−CO]_n−[NH−(CH₂)₆−NH−CO−(CH₂)₈−CO]_m terbentuk dari hexamethylenediamine, asam adipic dan asam sebacic.

Berdasarkan kristalinitasnya, poliamida dibedakan menjadi :

• semi-kristalin :
• kristalinitas tinggi : PA46, PA 66.
• kristalinitas rendah : PA mXD6 terbentuk dari m-xylylenediamine dan asam adipic.
• amorf : PA 6I terbentuk dari hexamethylenediamine dan asam isophthalic.

Pembentukan dari Monomer

       Ikatan amida dihasilkan dari reaksi kondensasi gugus amino dan asam karboksilat atau gugus asam klorida. Suatu molekul kecil, biasanya air atau hidrogen klorida dieliminasi. Kelompok amino dan kelompok asam karboksilat bisa berada pada monomer yang sama, atau polimer dapat dibentuk dari dua monomer bifungsional yang berbeda. Satu dengan dua gugus amino, dan yang lain dengan dua asam karboksilat atau gugus asam klorida. Asam amino dapat diambil dari monomer tunggal (jika perbedaan antara kelompok R diabaikan) bereaksi dengan molekul identik untuk membentuk poliamida. Persamaan reaksinya dapat terlihat pada gambar berikut :

Reaksi Pembentukan Poliamida

Pembentukan poliamida dari gugus monomer juga dapat terlihat pada pembuatan aramid (aromatic polyamide) sebagai berikut :

 

Reaksi Pembentukan Aramid (aromatic polyamide)

 

Sifat Poliamida

     Sifat poliamida tergantung dari senyawa penyusunnya. Secara umum, serat poliamida mempunyai penampang membujur berbentuk silinder dan penampang melintang bulat. Serat nylon dibuat untuk berbagai tujuan, seperti untuk keperluan industri dibuat serat dengan kekuatan tinggi dan mulur kecil, sedangkan untuk tekstil pakaian dibuat dengan kekuatan yang tidak terlalu tinggi dan mulur yang agak tinggi.

Serat poliamida tahan terhadap serangan jamur, bakteri dan serangga. Serat ini juga sangat tahan basa, rusak dalam asam kuat.dan dapat dicelup dengan zat warna dispersi asam dan basa.

Morfologi Serat Poliamida

      Serat poliamida dipintal dengan pemintalan leleh, seperti halnya serat buatan lainnya. Poliamida mempunyai penampang melintang yang bermacam-macam, tetapi yang paling umum bentuk trilobal dan bulat.

Penggunaan serat poliamida

      Serat poliamida memiliki kekuatan yang cukup tinggi dan ketahanan kimia yang cukup baik, oleh karena itu penggunaanya cukup luas. Dapat digunakan untuk tekstil pakaian misalnya kaos kaki, pakaian dalam, baju olah raga sampai pada penggunaan teknik seperti benang penguat ban, terpal, belt penarik dan lain sebagainya.

E.POLIMER FENOL-FORMALDEHID UREA FORMALDEHIDA DAN METILENA-FORMALEDEHIDA

a.Fenol Formaldehid

Fenol formaldehid merupakan resin sintetis yang pertama kali digunakan secara komersial baik dalam industri plastik maupun cat (surface coating). Sifat bahan keras, kuat dan awet dapat dicetak dengan berbagai kondisi.

b.Definisi Resin Phenol Formaldehide

     Phenol formaldehid termasuk kelompok resin sintetis yang dihasilkan dari reaksi polimerisasi antara phenol dengan formaldehid. Phenol formaldehid dapat diaplikasikan sebagai vernis karena dapat membentuk lapisan film yang kering.

Resin Fenol Formaldehid termasuk polimer thermoset. Polimer Thermoset memiliki perilaku sebagaimana logam yang getas, gelas, atau keramik sebagai akibat dari struktur rantai molekulnya yang kaku dengan ikatan kovalen membentuk jejaring 3 dimensi. Pada saat polimerisasi jejaring terbentuk lengkap dan terbentuk kaitan silang tiga dimensi secara permanen.

Proses pembentukan tidak bersifat irreversible. Tidak seperti halnya polimer thermoplastik, thermoset tidak memiliki Tg (temperatur transisi gelas yang jelas. Kekuatan dan kekerasan dari thermoset pun tidak banyak dipengaruhi oleh kenaikan temperatur dan laju deformasi.

c.Sifat-Sifat Polimer Termosetting

    Sifat produk akhir berbeda terutama karena rumusan bahan mentahnya, jenis dan banyaknya katalis, pengisi, dan pemilihan medium dalam hal resin fenol. Keuntungannya adalah sebagai berikut;

1.      Mudah dibentuk, dan menguntungkan dalam kestabilan dimensi. Kurang penyusutannya dan kurang keretakannya.

2.      Unggul dalam sifat isolasi listrik.

3.      Relatif tahan panas dan dapat padam sendiri.

4.      Unggul dalam ketahanan asam

Kerugiannya adalah sebagai  berikut :

   1.      Kurang tahan terhadap alkali

         2.    Aslinya agak berwarna, jadi tak bebas dalam pewarnaan

         3.        Ketahanan busur listriknya tidak baik

d.Jenis resin fenol formaldehid

Berdasarkan perbandingan mol reaktan dan jenis katalis yang digunakan, resin phenol formaldehid dibagi menjadi 2 jenis yaitu novolak dan resol.

Novolak yang bersifat termoplast. Jenis novolak dibuat pada suasana asam dengan penambahan HCl, suhu 900C, dan waktu reaksi 5 jam. Novolak merupakan hasil reaksi antara phenol ekses dengan formaldehid oleh adanya katalis asam. Jenis katalis asam yang sering digunakan adalah asam sulfat, asam klorida, dan asam oksalat dengan konsentrasi rendah. Hasil reaksi akan membentuk produk yang termoplast dengan berat molekul500 - 900. Kondisi optimum jenis novolak diperoleh pada pH 2,5 dan perbandingan reaktan 1 : 0,8. Agar novolak menjadi bersifat termoset maka membutuhkan pemanasan dan penambahan crosslinking agent (Frisch, 1967). Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan bertambahnya pH dan perbandingan reaktan, waktu kering semakin lama. Pada novolak, reaksi polikondensasi dapat berlangsung sempurna sampai membentuk rantai dengan struktur methylenelink dan phenol terminate tanpa adanya gugus fungsional dan tidak dapat cure dengan sendirinya.Pada suasana asam, raeksi kondensasi (pembentukan jembatan methylene) berjalan cepat dibanding pembentukan gugus methylol (Hesse, 1991). Aplikasi jenis novolak sebagai vernis kayu menghasilkan warna yang lebih cerah (tingkat gloss tinggi) dibanding dengan jenis resol.

Resol bersifat thermoset, merupakan hasil reaksi antara phenol dengan formaldehid ekses oleh adanya katalis basa. jenis resol dibuat pada suasana basa dengan penambahan NaOH, suhu 800C dan waktu reaksi 3 jam. Untuk jenis resol dicapai pada pH 10 dan perbandingan mol reaktan 1 : 2. Jenis katalis basa yang sering digunakan adalah natrium hidroksida dan ammonium hidroksida pada pH =8-11. Produk phenol formaldehid yang dihasilkan dengan katalis natrium hidroksida akan mempunyai sifat larut dalam air dan apabila katalis yang digunakan ammonium hidroksida akan memberikan sifat tidak larut dalam air yang dikarenakan terbentuk bis dan trishydroksylbenzylamin (Martin, 1956). 

 e. Pembuatan Resin Fenol Formaldehida

Phenol formaldehid dihasilkan dari reaksi polimerisasi antara phenol dan formaldehid. Reaksi terjadi antara phenol pada posisi ortho maupun para dengan ormaldehid untuk membentuk rantai yangcrosslinking dan pada akhirnya akan membentuk jaringan tiga dimensi (Hesse, 1991).

f. Kegunaan  resin Fenol Formaldehida

Salah satu aplikasi dari resin phenol formaldehid adalah untuk vernis. Vernis adalah bahanpelapisakhir yang tidak berwarna (clear un pigmented coating ). Istilah vernis digunakan untuk kelompok cairan jernih yang memiliki viskositas 2 ± 3 poise, yang bila diaplikasikan akan membentuk lapisanfilm tipis yang kering dan bersifat gloss (glossy film). Proses pengeringan pada vernis dapat melalui penguapan (evaporasi) dari solvent, oksidasi dengan udara, dan polimerisasi sejumlah unsur yangterkandung dalam vernis. Hasil akhir dari vernis adalah lapisan film transparan yang memperlihatkantekstur bahan yang dilapisi.Perkembangan phenol formaldehid untuk aplikasi vernis dan lacquer telah mampu menyaingi produk melamin formaldehid karena harganya yang lebih murah. Selain itu, hasil aplikasinya dapat memunculkan jenis vernis dan lacquer yang berwarna sedangkan melamin formaldehid tidak  berwarna sehingga bila diinginkan hasil aplikasi yang berwarna tidak perlu penambahan zat warna.Produk phenol formaldehid ada yang memberikan warna jernih kekuning-kuningan tetapi ada juga yang kecoklatansampaikemerah-merahan.


g.Methenaminformaldehida
        Methanin turunan formaldehida yang digunakanuntukmengobatiinfeksisalurankemih. Saleptopikaltertentujugamenggunakanturunandariformaldehid.Namun, inimungkintidakamanuntukpenggunaanjangkapanjang.
Namun, formaldehidamemilikibau tajam yang menyebabkan iritasi parah pada hidung dan mata, dan ini adalah alasan untuk penggunaannya yang terbatas.Namun, banyak perusahaan baru-baru ini berhasil menghasilkan bentuk olahan dari bahan kimia, yang tidak mengiritasi, namun merupakan disinfektan yang efektif.

DAFTAR PUSTAKA

Kataren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak Dan Lemak Pangan.Edisi Ke-1.Jakarta. UI Press.

Setiawan,D.H.danAndoko, A. 2005.

Petunjuk Lengkap Budi Daya Karet. PT.Agromedia Pustaka

.

Stevens, M.P. 2001.Kimia Polimer. Jakarta : Pradnya Paramita.Sumarmadji., Daslin, A., Siagian, N., Istianto, Anas, A., dan Kustyanti, T. 2003.“Prosiding Konferensi Agribisnis Karet Menunjang Industri Lateks Dan

Kayu 2003”.

Dalam Alfa, A. A., Said, E.G., irawadi, T. T., Sailah, I., Mas’ud,Z. A., dan Honggokusumo, S.Perkembangan Dan Prospek Produksi Karet Alam Siklik: hal 279

-287.