MAKALAH KIMIA Polimer ( Makromolekul )

Transkripsi

1 MAKALAH KIMIA Polimer ( Makromolekul ) Disusun Oleh : Adam Wicaksono Teknik Keselamatan dan Kesehatan Kerja Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya 2014

2

3 ABSTRAK Polimer merupakan makromolekul (molekul raksasa) yang tersusun dari monomer yang merupakan molekul yang kecil, sederhana, dan terikat oleh ikatan kovalen. Polimer terbentuk melalui serangkaian reaksi yang disebut reaksi polimerisasi. Dewasa kita ketahui bahwa penggunaan polimer sangat tinggi terutama polimer sintetis. Hampir setiap kebutuhan sehari-hari kita tak lepas dari polimer dari mulai perabot rumah tangga, bungkus makanan, hingga barang perkakas. Polimer berasal dari alam dan ada juga yang dibuat oleh manusia atau dikenal dengan polimer sintetis seperti plastic dan serat buatan. Keyword : polimer, polimerisasi, polimer sintetis. i

4 PENDAHULUAN Polimer merupakan bahan yang popular saat ini, seiring perkembangan zaman yang semakin canggih dan serba cepat, tingkat penggunaan polimer sudah sangat tinggi sebagian besar peralatan dan perlengkapan disekitar kita menggunakan atau mengandung polimer, terutama polimer buatan, seperti plastik dan serat buatan. Pada zaman dulu sebelum dikenal polimer sintetik sudah ada polimer alam seperti kapas, wool, dan damar. Polimer sintetik mulai dikenal tahun 1925, dan mulai berkembang pesat setelah hipotesis Staudinger tentang makromolekul mendapat hadiah Nobel pada tahun Beberapa polimer sintetis yang terdapat di sekitar kita antara lain serat tekstil nilon dan polyester, plastik, dan karet yang sering kita jumpai. Produk polimer dapat dibuat melalui sintesa bahan kimia maupun alami melalui reaksi polimerisasi. Proses pembuatan polimer buatan yang dapat dimanipulasi berdasarkan ikatan dan monomer menjadikan terdapat berbagai jenis polimer. Setiap jenis polimer juga memiliki sifat sifat khas yang membedakan antara masing masing polimer. ii

5 MAKSUD DAN TUJUAN Pembuatan makalah ini bertujuan untuk memperdalam pemahaman serta pengertian tentang polimer itu sendiri, reaksi yang terjadi pada proses polimerisasi, jenis jenis polimer yang telah ada dan dapat dimanfaatkan untuk kemaslahatan manusia saat ini. Sehingga, diharapkan kita dapat menggunakan pemahaman kita akan ilmu kimia khususnya polimer dengan lebih bijaksana. iii

6 Daftar Isi ABSTRAK... i PENDAHULUAN... ii MAKSUD DAN TUJUAN... iii BAB I MAKROMOLEKUL ( POLIMER ) Polimer Monomer Tata Nama ( Nomenklatur ) Sifat Sifat Polimer... 6 BAB II... 7 PENGGOLONGAN POLIMER Berdasarkan Asalnya Berdasarkan Jenis Monomer Berdasarkan Sifat Terhadap Pemanasan atau Sifat Kekenyalan Berdasarkan Bentuk Susunan Rantainya Berdasarkan Aplikasinya Polimer komersial (commodity polymers) Polimer teknik (engineering polymers) Polimer fungsional (functional polymers) Reaksi Reaksi Polimer Polimerisasi adisi Polimerisasi kondensasi BAB III PENUTUP Kesimpulan DAFTAR PUSTAKA iv

7 v

8

9 BAB I MAKROMOLEKUL ( POLIMER ) 1.1 Polimer Kata polimer berasal dari bahasa Yunani, yaitu poly dan meros. Poly berarti banyak dan meros berarti unit atau bagian. Jadi polimer adalah makromolekul (molekul raksasa) yang tersusun dari monomer yang merupakan molekul yang kecil, sederhana, dan terikat oleh ikatan kovalen. Secara umum karakteristik polimer yaitu sebagai berikut : Densitas yang rendah, dibandingkan dengan logam dan keramik. Rasio kekuatan terhadap berat (strength to weight) yang baik untuk beberapa jenis polimer. Ketahanan korosi yang tinggi. Konduktivitas listrik dan panas yang rendah 1.2 Monomer Sebarang zat yang dapat dikonversi menjadi suatu polimer. Contoh, etilena adalah monomer yang dapat dipolimerisasi menjadi polietilena (lihat reaksi berikut). 1

10 Asam amino termasuk monomer, yang dapat dipolimerisasi menjadi polipeptida dengan pelepasan air Asam amino polipeptida 1.3 Tata Nama ( Nomenklatur ) Jumlah yang sangat besar dari struktur polimer menuntut adanya sistem tata nama yang masuk akal. Berikut ini adalah aturan pemberian nama polimer vinil yang didasarkan atas nama monomer (nama sumber atau umum), taktisitas dan isomer : Nama monomer satu kata : Ditandai dengan melekatkan awalan poli pada nama monomer. Contoh : 2

11 Polistirena Polietilena Politetrafluoroetilena (teflon, merk dari du Pont) Nama monomer lebih dari satu kata atau didahului sebuah huruf atau angka Nama monomer diletakkan dalam kurung diawali poli Contoh : Poli(asam akrilat) Poli(α-metil stirena) 3

12 Poli(1-pentena) Untuk taktisitas polimer diawali huruf i- untuk isotaktik atau s- (sindiotaktik) sebelum poli Contoh : i- -polistirena (polimer polistirena dengan taktisitas isotaktik) Untuk isomer struktural dan geometrik Ditunjukkan dengan menggunakan awalan cis- atau trans- dan 1,2- atau 1,4 sebelum poli Contoh : trans -1,4-poli(1,3-butadiena) IUPAC merekomendasikan nama polimer diturunkan dari struktur unit dasar, atau unit ulang konstitusi (CRU singkatan dari constitutional repeating unit) melalui tahapan sebagai berikut : 1) Pengidentifikasian unit struktural terkecil (CRU) 2) Sub unit CRU ditetapkan prioritasnya berdasarkan titik pengikatan dan ditulis prioritasnyamenurun dari kiri ke kanan (lihat penulisan nama polistirena) 3) Substituen-substituen diberi nomor dari kiri ke kanan 4) Nama CRU diletakkan dalam kurung biasa (atau kurung siku dan kurung biasa kalau perlu), dandiawali dengan poli. 4

13 Tabel 1-1Contoh pemberian nama berdasarkan sumber monomernya dan IUPAC Nama Sumber Polietilena Politetrafluoroetilena Polistirena Poli(asam akrilat) Poli(α-metilstirena) Poli(1-pentena) Nama IUPAC Poli(metilena) Poli(difluorometilena) Poli(1-feniletilena) Poli(1-karboksilatoetilena) Poli(1-metil-1-feniletilena) Poli[1-(1-propil)etilena] 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 dariunit ulangan. Contoh : nylon, umumnya disebut nylon-6,6 (66 atau 6/6), lebih deskriptif disebut poli(heksametilenadipamida) yang menunjukkan poliamidasi heksametilendiamin (disebut juga 1,6-heksan diamin) denganasam adipat. Lihat gambar berikut : 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 yangdimasukkan dalam kurung atau antara dua atau lebih nama polimer. Istilah konektif menandai jenis kopolimer sebagaimana enam kelas kopolimer yang ditunjukkan dalam tabel

14 Tabel 1-2Jenis kopolimer Jenis kopolimer Konektif Contoh Tak dikhususkan -co- Poli[stirena-co-(metil metakrilat)] Statistik -stat- Poli(stirena-stat-butadiena) Random -ran- Poli[etilen-ran-vinil asetat)] Alternating -alt- Poli[stirena-alt-(maleat anhidrida)] Blok -blok- Polistirena-blok-polibutadiena Graft -graft- Polibutadiena-graft-polistirena 1.4 Sifat Sifat Polimer Faktor yang mempengaruhi sifat fisik polimer a) Panjang rata-rata rantai polimer Kekuatan dan titik leleh naik dengan bertambah panjangnya rantai polimer. b) Gaya antarmolekul Jika gaya antar molekul pada rantai polimer besar maka polimer akan menjadi kuat dan sukar meleleh. c) Percabangan Rantai polimer yang bercabang banyak memiliki daya tegang rendah dan mudah meleleh. d) Ikatan silang antar rantai polimer Ikatan silang antar rantai polimer menyebabkan terjadinya jaringan yang kaku dan membentuk bahan yang keras. Jika ikatan silang semakin banyak maka polimer semakin kaku dan mudah patah. e) Sifat kristalinitas rantai polimer Polimer berstruktur tidak teratur memil;iki kristanilitas rendah dan bersifat amorf (tidak keras). Sedangkan polimer dengan struktur teratur mempunyai kristanilita tinggi sehingga lebih kuat dan lebih tahan terhadap bahaanbahan kimia dan enzim. 6

15 BAB II PENGGOLONGAN POLIMER Klasifikasi polimer dapat dibedakan berdasarkasn : 2.1 Berdasarkan Asalnya Berdasarkan asalnya, polimer dibedakan atas polimer alam dan polimer buatan. Polimer alam telah dikenal sejak ribuan tahun yang lalu, seperti amilum, selulosa, kapas, karet, wol, dan sutra. Polimer alam berasal dari proses metabolisme makhluk hidup, karep merupakan salah produk polimer alam yang dipake secara luas. Jumlahnya yang terbatas dan sifat polimer alam yang kurang stabil, mudah menyerap air, tidak stabil karena pemanasan dan sukar dibentuk menyebabkan penggunaanya amat terbatas. Polimer buatan dapat berupa polimer regenerasi dan polimer sintetis. Polimer regenerasi adalah polimer alam yang dimodifikasi. Contohnya rayon, yaitu serat sintetis yang dibuat dari kayu (selulosa). Polimer sintetis adalah polimer yang dibuat dari molekul sederhana (monomer) dalam pabrik melalui proses percampuran bahan kimia. Contoh polimer sintetis yang kita pergunakan sehari hari seperti kantong plastic, botol, bola, rumput buatan dan berbagai macam barang yang bebahan plastic. 2.2 Berdasarkan Jenis Monomer a) Homopolimer Homopolimer merupakan polimer yang terdiri dari satu macam monomer, contoh : PVC, protein, karet alam, polivinil asetat (PVA), polistirena, amilum, selulosa, dan teflon. Memiliki struktur polimer... A A A A A A -... Salah satu contoh pembentukan homopolimer dari polivinil klorida adalah sebagai berikut. 7

16 b) Kopolimer Kopolimer merupakan polimer yang tersusun dari dua macam atau lebih monomer. Contoh: polimer SBS (polimer stirena-butadiena-stirena). Berdasarkan susunan monomernya, terdapat empat jenis kopolimer sebagai berikut: Kopolimer bergantian, yaitu kopolimer yang mempunyai beberapa kesatuan ulang yang berbeda berselang-seling adanya dalam rantai polimer. Strukturnya:... A B A B A B A B... Kopolimer blok, yaitu kopolimer yang mempunyai suatu kesatuan berulang berselang-selingdengan kesatuan berulang lainnya dalam 8

17 rantai polimer. Strukturnya:... A A A A B B B B A A A A -... Kopolimer tempel/grafit, yaitu kopolimer yang mempunyai satu macam kesatuan berulang menempel pada polimer tulang punggung lurus yang mengandung hanya satu macam kesatuan berulang dari satu jenismonomer. Strukturnya Kopolimer tidak beraturan yaitu kopolimer yang mempunyai sejumlah satuan berulang yang berbeda tersusun secara acak dalam rantai polimer. Strukturnya:... A B A A B B A A Berdasarkan Sifat Terhadap Pemanasan atau Sifat Kekenyalan a) Termoplastik Polimer termoplastik adalah polimer yang mempunyai sifat tidak tahan terhadap panas. Jika polimer jenis ini dipanaskan, maka akan menjadi lunak dan didinginkan akan mengeras. Proses tersebut dapat terjadi berulang kali, sehingga dapat dibentuk ulang dalam berbagai bentuk melalui cetakan yang berbeda untuk mendapatkan produk polimer yang baru. Polimer yang termasuk polimer termoplastik adalah jenis polimer plastik. Jenis plastik ini tidak memiliki ikatan silang antar rantai polimernya, melainkan dengan struktur molekul linear atau bercabang. 9

18 Polimer termoplastik memiliki sifat-sifat khusus sebagai berikut: 1) Berat molekul kecil 2) Tidak tahan terhadap panas. 3) Jika dipanaskan akan melunak. 4) Jika didinginkan akan mengeras. 5) Mudah untuk diregangkan. 6) Fleksibel. 7) Titik leleh rendah. 8) Dapat dibentuk ulang (daur ulang). 9) Mudah larut dalam pelarut yang sesuai. 10) Memiliki struktur molekul linear/bercabang. Contoh plastik termoplastik sebagai berikut: Polietilena (PE) = Botol plastik, mainan, bahan cetakan, ember, drum, pipa saluran, isolasi kawat dankabel, kantong plastik dan jas hujan. Polivinilklorida (PVC) = pipa air, pipa plastik, pipa kabel listrik, kulit sintetis, ubin plastik, piringanhitam, bungkus makanan, sol sepatu, sarung tangan dan botol detergen. Polipropena (PP) = karung, tali, botol minuman, serat, bak air,insulator, kursi plastik, alat-alatrumah sakit, komponen mesin cuci, pembungkus tekstil, dan permadani. Polistirena= Insulator, sol sepatu, penggaris, gantungan baju. 10

19 b) Termosetting Polimer termoseting adalah polimer yang mempunyai sifat tahan terhadap panas. Jika polimer ini dipanaskan, maka tidak dapat meleleh. Sehingga tidak dapat dibentuk ulang kembali. Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk cetak pertama kali (pada saat pembuatan). Bila polimer ini rusak/pecah, maka tidak dapat disambung atau diperbaiki lagi. Polimer ini terdiri dari molekul rantai lurus dengan ikatan yang kuat antarsesamanya. Atau bisa dikatakan Polimer thermosetting adalah polimer network. Polimer ini menjadi keras secara permanen selama pembentukannya dan tidak melunak ketika dipanaskan. Polimer network mempunyai crosslink kovalen di antara rantai polimer yang berdekatan. Selama pemanasan, ikatan ini mengikat rantai polimer menjadi satu untuk menahan gerakan vibrasi dan rotasi rantai pada temperatur tinggi. Hal inilah yang menjadi penyebab mengapa material tidak melunak ketika dipanaskan. Polimer termoseting memiliki ikatan-ikatan silang yang mudah dibentuk pada waktu dipanaskan. Hal ini membuat polimer menjadi kaku dan keras. Semakin banyak ikatan silang pada polimer ini, maka semakin kaku dan mudah patah. Bila polimer ini dipanaskan untuk kedua kalinya, maka akan menyebabkan rusak atau lepasnya ikatan silang antar rantai polimer. Hanya pemanasan yang berlebih yang akan menyebabkan beberapa ikatan crosslink dan polimer itu sendiri mengalami degradasi. Polimer termosetting biasanya lebih keras dan kuat daripada termoplastik dan mempunyai stabilitas dimensional yang lebih baik. Kebanyakan polimer crosslink dan network termasuk vulcanized rubbers, epoxies, phenolics dan beberapa resin polyester adalah thermosetting 11

20 Sifat polimer termoseting sebagai berikut : 1) Ketika dipanaskan pada tahap awal, termoset melunak dan mampu mengalir di dalam cetakan. 2) Tapi pada temperatur yang tinggi, terjadi reaksi kimia yang mengeraskan material sehingga akhirnya menjadi padatan yang tidak mampu lebur kembali (infusible solid ). 3) Jika dipanaskan ulang, tidak mampu melunak kembali melainkan akan terdegradasi menghasilkan arang. 4) Keras dan kaku (tidak fleksibel) 5) Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur ulang). 6) Tidak dapat larut dalam pelarut apapun. 7) Tahan terhadap asam basa. 8) Mempunyai ikatan silang antar rantai molekul. Contoh plastik termoseting :Bakelit = asbak, fitting lampu listrik, steker listrik, peralatan fotografi, radio, perekat, polywood 2.4 Berdasarkan Bentuk Susunan Rantainya Berdasarkan bentuk susunan rantainya polimer dibedakan menjadi tiga yaitu: a) Polimer Linier 12

21 Polimer linier yaitu polimer yang tersusun dengan unit ulang berikatan satu sama lainnya membentuk rantai polimer yang panjang. b) Polimer Bercabang. Polimer bercabang yaitu polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang pada rantai utama. c) Polimer Berikatan Silang (Cross-Linking) Polimer berikatan silang yaitu polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu sama lain pada rantai utamanya. 2.5 Berdasarkan Aplikasinya Polimer komersial (commodity polymers) Polimer ini dihasilkan di negara berkembang, harganya murah dan banyak dipakai dalam kehidupansehari hari. Kegunaan sehari-hari dari polimer ini ditunjukkan dalam tabel. Contoh : Polietilen (PE), polipropilen (PP), polistirena (PS), polivinilklorida (PVC), melamin formaldehid Tabel 2-1Contoh dan keguanaan polimer komersial Polimer Komersial Kegunaan/manfaat Polietilena massa jenis rendah(ldpe) Lapisan pengemas, isolasi kawat, dan kabel, barang mainan, botol yang lentur, bahan pelapis Polietlena massa jenis tinggi(hdpe) Botol, drum, pipa, saluran, lembaran, film,isolasi kawat dan kabel Polipropilena (PP) Tali, anyaman, karpet, film Poli(vinil klorida) (PVC) Bahan bangunan, pipa tegar, bahan untuk lantaui, isolasi kawat dan kabel Polistirena (PS) Bahan pengemas (busa), perabotan rumah, barang mainan 13

22 2.5.2 Polimer teknik (engineering polymers) Polimer ini sebagian dihasilkan di negara berkembang dan sebagian lagi di negara maju. Polimer ini cukup mahal dan canggih dengan sifat mekanik yang unggul dan daya tahan yang lebih baik. Polimer ini banyak dipakai dalam bidang transportasi (mobil, truk, kapal udara), bahan bangunan (pipa ledeng), barang- barang listrik dan elektronik (mesin bisnis, komputer), mesin-mesin industri dan barang-barang konsumsi. Contoh : Nylon, polikarbonat, polisulfon, polyester Polimer fungsional (functional polymers) Polimer ini dihasilkan dan dikembangkan di negara maju dan dibuat untuk tujuan khusus dengan produksinya dalam skala kecil, Contoh : kevlar, nomex, textura, polimer penghantar arus dan foton, polimer peka cahaya, membran, biopolymer. 2.6 Reaksi Reaksi Polimer Reaksi polimerisasi adalah reaksi penggabungan dari monomer membentuk molekul yang besar. Reaksi polimerisasi dibedakan menjadi dua yaitu adisi dan kondensasi Polimerisasi adisi Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi monomer. Dalam reaksi polimerisasi adisi, umumnya melibatkan reaksi rantai. Mekanisme polimerisasi adisi dapat dibagi menjadi tiga tahap yaitu: Tahap inisiasi, yaitu tahap pembentukan pusat-pusat aktif. 14

23 Tahap propagasi, yaitu pembentukan rantai lewat adisi monomer secara kontinyu. Tahap terminasi, yaitu tahap deaktivasi pusat aktif. Polimerisasi adisi dibedakan menjadi dua sebagai berikut. 1) Polimerisasi adisi alami Polimerisasi adisi alami misalnya pembentukan karet alam atau poliisoprena. Monomernya berupa isoprene atau senyawa 2-metil-1,3-butadiena. 2) Polimerisasi adisi sintesis Contoh : pembentukan PVC, polipropena, Teflon, polifenil etena atau polistirena, dan polietilena Polimerisasi kondensasi Polimerisasi kondensasi adalah polimerisasi yang disertai dengan pembentukan molekul kecil (H2O, NH3). Polimerisasi kondensasi dibagi menjadi dua sebagai berikut. 1) Polimerisasi kondensasi alami Contoh : pembentukan selulosa, amilum dan protein. 2) Polimerisasi kondensasi sintesis Contoh : pembentukan nilon, tetoron, bakelit, dan urea-metanal. 15

24 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Polimer adalah makromolekul (molekul raksasa) yang tersusun dari monomer yang merupakan molekul yang kecil, sederhana, dan terikat oleh ikatan kovalen. Sifat fisik polime dipengaruhi oleh : panjang rantai polimer; gaya antar molekuk; percabangan; ikatan silang antar rantai polimer; kristalinitas rantai polimer. Klasifikasi polimer dibedakan berdasarkan enam hal. Polimer berdasarkan asalnya; Polimer berdasarkan jenis monomernya; polimer berdasarkan sifat terhadap pemanasan atau kekenyalan; berdasarkan bentuk susunan rantai; berdasarkan aplikasinya; dan berdasarkan reaksi reaksi polimernya. Polimer berdasarkan asalnya diagi menjadi dua yaitu polimer alami dan polimer sintetis atau buatan. Polimer alami diperoleh dari proses metabolisme makhluk hidup. Polimer buatan diperoleh melalui hasil raksi kimia. Berdasarkan jenis monomernnya polimer dibagi menjadi dua yaitu homopolimer dan kopolimer. Homopolimer merupakan polimer yang terdiri dari satu jenis monomer. Kopolimer merupakan polimer yang terdiri dari dua atau lebih monomer. Berdasarkan susunan rantainya kopolimer dibedakan menjadi empat yaitu kopolimer bergantian, kopolimer blok, kopolimer tempel/grafit dan kopolimer acak. Bersarkan sifat terhadap pemanasan polimer dibedakan menjadi dua yaitu polimer termoplastik dan polimer termosetting. Polimer termoplastik adalah plastik yang pada suhu tinggi akan lunak, tetapi akan mengeras kembali jika didinginkan dan struktur molekulnya linier atau bercabang tanpa ikatan silang antar rantai. Proses melunak dan mengeras ini dapat terjadi berulang kali. Polimer termosetting adalah 16

25 polimer yang disusun secara permanen dalam bentuk pertama kali dicetak, mempunyai sifat tidak dapat larut dalam pelarut apapun, tidak meleleh jika dipanaskan,lebih tahan terhadap asam dan basa, jika dipanaskan akan rusak dan tidak dapat kembali seperti semula dan struktur molekulnya mempunyai ikatan silang antar rantai. Berdasarkan bentuk susunan rantai terdapat polimer linier, polimer bercabang, dan polimer berikatan silang. Berdasarkan aplikasinya polimer dibedakan menjadi polimer komersial, polimer teknik, dan polimer fungsional. Berdasarkan reaksi pembentukannya dibagi menjadi polimer adisi dan polimer kondensasi. Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi monomer. Polimerisasi kondensasi adalah polimerisasi yang disertai dengan pembentukan molekul kecil (H2O, NH3). 17

26 DAFTAR PUSTAKA Malcolm, P.S., Polymer Chemistry: An Introduction, diindonesiakan oleh Lis Sopyan, cetakan pertama, PT Pradnya Paramita : Jakarta Fried, J.R., Polymer Science and Technology. Prentice Hall PTR : New Jersey A. Katz, David Polymers. Briar Hill Road, Gladwyne : USA Modul Descriptor : Pastics Materials and Processing. (diakses 7 Oktober 2014) Shakhashiri. Polymers, Chemical Of The Week. (diakses 7 Oktober 2014) 01.pdf (diakses 8 Oktober 2014) (diakses 8 Oktober 2014) (diakses 8 Oktober 2014) 18