KULIAH UMUM 2010 29 Desember 2010
TEKNOLOGI POLIMER Oleh:
Rochmadi Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA
Polimer Poly – meros (=bagian yang terulang) Æ Polimer terdiri dari monomer Contoh: etilen CH2=CH2 menjadi polietilen ‐CH2‐CH2‐‐CH2‐CH2‐‐CH2‐CH2‐‐CH2‐CH2‐ Jenis polimer: • Polimer alam: karet alam, selulose • Polimer sintetis: PE, PP, PS, epoksi
Rantai polimer • Linear Æbisa bercabang, tapi tidak membentuk jaring PE, PP, PS,PVC
• Jaring (network) Æ 3 dimensi Vulkanisasi karet,epoksi
Termoplastik • Apabila dipanaskan akan melunak/meleleh. • Bila dididinginkan akan kembali ke bentuk semula. • Mempunyai struktur linier. Termosetting • Apabila dipanaskan akan tetap padat dan suatu saat akan rusak. • Mempunyai struktur rantai jaring (network).
BIDANG POLIMER • Material, komposit, nanomaterial • Sintesis/reaksi polimer, degradasi • Biopolimer • Rheology • Polymer processing • Serat/fiber • ................. Æ bidang yang sangat luas!
SIFAT POLIMER DARI STRUKTURNYA 1. Rantai utama (‐C‐C‐C‐ ..........) ¾ Termoplastik dan termoset ¾ Kelurusan rantai (cis dan trans)Æ Viskositas polimer dan larutan ¾ Alkil (‐CH2‐) atau fenil (‐C6H4‐) Æ plastisitas dan kekerasan
2. Rantai cabang ¾ Taktisitas (tacticity)
3. Posisi terhadap molekul lain ¾ Amorf dan kristalin
Sifat Fisis dan Struktur Sifat fisis dipengaruhi oleh struktur molekul (konfigurasi) dan berat molekul (distribusi BM) Struktur molekul: • Letak ikatan di dalam rantai • Letak rantai cabang : isotaktik, sindiotaktik, ataktik Karakteristik: • Amorf, kristal • Glass point, melting point
Posisi cis dan trans CH3
H
CH3
C=C CH2
CH2
CH2
cis H2 H H H2 C=C–C=C H CC=C -C H2 trans
CH2 C=C H trans
H2 H H H2 -C–C =C–C– H C=C C=C C H C–C C H2 H2 cis
Isotaktik • cabangnya teratur (ke atas semua) • Contoh: polypropylene (R adalah CH3) H R H R H R H -C–C–C–C–C–C–CH H H H H H H
Sindiotaktik • teratur atas-bawah H R H R H R H -C–C–C–C–C–C–CH H R H H H H
Ataktik • Arah cabang tak teratur H R H H H R R -C–C–C–C–C–C–CH H H R H H H
Kristalin dan amorf
kristalin
amorf amorf
POLIMER Polietilen (LDPE) Polipropilen (ataktik) Polipropilen (isotaktik) Polivinil asetat (PVAc) Polietilentereftalat (PET) Polivinil alkohol (PVA) Polivinil chlorida (PVC) Polistirene Polimetilmetakrilat (ataktik)
Tg, oC -125 -20 100 28 69 85 81 100 105
MEKANISME REAKSI POLIMERISASI Polimerisasi kondensasi : • Bersifat step reaction (satu per satu) • Reaksinya lebih lambat • Reaksinya berhenti saat kehabisan gugus fungsional Polimerisasi adisi : • bersifat chain reaction, ada 3 step: initiation, propagation, termination • Reaksinya cepat • Pembukaan ikatan rangkap (mengaktifkan ikatan rangkap) • Perlu initiator
Mekanisme reaksi Etilen oksid dengan ‐OH atau –NH2 O O O OH C – C – R‐ C – C + HO –R’– OH C – C –R— C – C – O‐R’– OH H2 H H H2 H2 H H H2 Reaksi adisi, tetapi mekanismenya termasuk step reaction.
Æ Klasifikasi yang lain: • Step growth reaction • Chain growth reaction
POLIMERISASI KONDENSASI Penggabungan 2 molekul menjadi sebuah molekul besar + molekul sederhana • Contoh: poliesterifikasi, poliamidasi • Poliester: Polyethylene terephtalate (PET) • Poliamida: nylon 6, nylon 66, Kevlar
‐COOH + HO‐ Æ ‐COO‐ + H2O ‐COOH + H2N‐ Æ ‐CONH‐ + H2O Untuk menyempurnakan reaksi, pada akhir reaksi perlu dihampakan, agar H2O dapat ditarik dari sistem reaksi. Molekul polimer rantai panjang diperoleh pada waktu reaksi yang lama (step reaction).
POLIMERISASI ADISI Penggabungan 2 molekul menjadi sebuah molekul besar. Mekanisme reaksi: ¾ Initiation (pemicuan) Monomer menjadi aktif untuk bereaksi: M Æ Maktif ¾ Propagation Maktif + M Æ MMaktif + M Æ MMMMMM... ¾ Termination 2 polimer aktif bertabrakan Æ polimer mati. Kadang terjadi chain transfer
Langkah initiation dapat dilakukan dengan: Senyawa Initiator Æ pecah menjadi 2 radikal Radiasi monomer, menjadi Maktif Langkah propagation sangat cepat, sehingga dalam waktu sangat singkat, terbentuk rantai polimer sangat panjang Æ chain reaction Jenis mekanisme polimerisasi adisi: ¾ Radikal: yang paling banyak digunakan ¾ Ionik (kationik, anionik) ¾ Koordinasi
