BAB 2 POLIMER, CIRI-CIRI DAN FAKTOR YANG MEMPENGARUHI
Istilah polymer menggambarkan satu molekul yang terdiri dari banyak (poli) bagian (mer). Akhiran mer mewakili unit struktural kimiawi berulang yang paling sederhana dari polimer yang dibentuknya.6,7 Dengan menganggap bahwa reaksi polimerisasi bermula dengan satu molekul diwakili oleh A. Molekul tunggal ini dikenal sebagai mer dan materi di dalam bentuk ini disebut monomer yang berarti satu molekul. Sekiranya dua molekul monomer beraksi untuk membentuk satu molekul yang mengandung dua mer, hasil yang didapat disebut pula sebagai dimer (Gambar 1). A
A
Gambar 1. Dua molekul monomer atau dimer 5 Kedua molekul tersebut terhubung oleh suatu ikatan kimiwi yang kuat dan energi (panas eksotermik) dibebaskan dalam reaksi ini. Sekiranya tiga molekul monomer bergabung untuk membentuk satu molekul, sebuah trimer pula akan terbentuk (Gambar 2). A
A
A
Gambar 2. Tiga molekul monomer atau trimer
5
Suatu polimer (banyak mer) terbentuk apabila beberapa molekul monomer digabung untuk membentuk satu molekul besar.(Gambar 3). A
A
A
A
A
A
Gambar 3. Gabungan monomer-monomer atau polimer
5
Universitas Sumatera Utara
Setiap A (atau mer) di dalam polimer adalah molekul monomer yang sama seperti aslinya dan digabung bersama molekul monomer lain untuk membentuk rantai dengan mer nya yang diulangi berkali-kali. Garisan di antara A menggambarkan ikatan kimiawi primer yang menyatukan molekul-molekul tersebut.5
2.1
Berat molekul
Berat molekul suatu polimer tergantung pada jumlah unit mer yang berulang dikali dengan berat molekul unit mer yang berulang tadi. Berat molekul bisa berkisar dari ribuan hingga jutaan unit tergantung kepada kondisi proses preparasinya.4,5,7 Fakta ini mempunyai kepentingan yang bisa dipertimbangkan apabila dikaitan dengan kekuatan (strength) dan kekerasan (hardness) suatu polimer. Sebagai satu contoh,dianggap monomer asal, A, adalah cairan. Molekulmolekulnya dianggap cukup kecil sehingga bisa bergerak diantara satu sama lain dengan bebas sehingga membentuk suatu cairan. Pada saat proses polimerisasi terjadi proses berikut ini : i.
Molekul-molekul di dalam cairan memanjang.
ii.
Oleh karena molekul-molekul tersebut telah memanjang dan tidak lagi bisa bergerak di antara satu sama lain dengan bebas maka viskositas cairan tersebut meningkat.
iii.
Daya sekunder yang lemah cenderung untuk memegang molekul-molekul yang memanjang tadi dengan yang lain.
iv.
Molekul-molekul tersebut akhirnya menjadi sangat panjang sehingga polimer berubah dari cairan menjadi solid.
v.
Semakin panjang rantai polimer tersebut terbentuk maka semakin banyak terjadinya pengusutan di antara rantai-rantai tersebut.
vi.
Hasilnya, bahan solid tersebut menjadi semakin kuat (stronger) dan keras (harder). 5
Universitas Sumatera Utara
Dengan kata lain, semakin panjang polimer tersebut atau semakin besar berat molekul maka semakin kuat dan keras bahan solid tersebut.5
2.2
Cross-Linking
Apabila rantai-rantai polimer digabung oleh ikatan kimia maka polimer tersebut dikatakan telah mengalami proses cross-link. Ini menunjukkan bahwa proses cross-linking mempunyai efek mendalam terhadap ciri-ciri polimer tersebut yang membedakan polimer termoplastis dan polimer termoset. Lebih penting lagi, cross-linking bisa mengubah polimer dalam bentuk cairan ke bentuk solid dimana hal ini merupakan suatu proses yang sering digunakan pada setting bahan cetak. 4 Sekiranya polimer tersebut mempunyai rantai molekul yang panjang dan fleksibel, kemungkinan ada beberapa bagian di dalam rantai yang terjadi proses cross-linking disepanjang rantai itu. Molekul-molekul tersebut bisa membentuk konfigurasi yang sangat bergelung jika tidak diberi beban dan bisa juga meregang jika diberi beban. Jika beban tersebut dihilangkan, rantai molekul tersebut akan kembali ke bentuk semula. Jumlah regangan dan beban yang bisa diterima oleh polimer tersebut tergantung pada panjang rantai tersebut, derajat cross-linking dan juga kekuatan ikatan rantai tersebut.4
Gambar 4. Perubahan rantai polimer setelah mengalami proses cross-linking 8
Universitas Sumatera Utara
2.3
Copolymer
Istilah copolymer mengindikasikan bahwa dua atau lebih molekul monomer telah mengalami polimerisasi yang bersamaan, dimana prosesnya dikenal sebagai kopolimerisasi. Namun, tidak semua jenis monomer bisa dikopolimerisasikan. Monomer yang akan dipolimerisasi harus bisa larut dengan satu sama lain dan harus dipolimerisasikan dengan kadar yang hampir sama. Rantai molekul kopolimer yang terbentuk mempunyai kedua unit monomer pada rantai tersebut dan terkait antara satu sama lain.5 Beberapa contoh kopolimer adalah seperti di bawah, A dan B mewakili unit monomer yang berbeda 4,8 : a) Alternating copolymer -A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-Ab) Random copolymer -A-B-A-A-B-B-A-B-A-A-A-B-B-
c) Block copolymer -A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-Bd) Graft copolymer -A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-AB
B
B
B
Universitas Sumatera Utara
Contoh proses kopolimersisasi pula adalah, metil metakrilat dikopolimerisasikan dengan sejumlah kecil monomer resin akrilik yang lain seperti etil akrilat untuk membentuk sebuah kopolimer yang kurang rapuh dari poli(metil metakrilat) atau (PMMA). Pada kasus lain, proses kopolimerisasi bisa digunakan untuk membentuk resin yang lembut dan fleksibel. Materi-materi ini sangat berguna sebagai reliner gigi tiruan dan mouth guard.5
Universitas Sumatera Utara
