Kimia (Polimer)

A.   DEFINISI POLIMER DAN PEMBENTUKAN POLIMER

1.   Pengertian Polimer

Polimer adalah suatu makromolekul yang terbentuk dari molekul-molekul sederhana yang kita sebut sabagai monomer. Monomer adalah bagian terkecil dari suatu polimer.

2.   Pembentukan Polimer

Proses pembentukan polimer dari monomer-monomernya disebut polimerisasi. Reaksi polimerisasi adalah reaksi penggabungan beberapa monomer.

a.   Reaksi Polimer Adisi

Polimerisasi terjadi pada monomer yang memiliki ikatan rangkap. Adalah perkaitan langsung antarmonomer berdasarkan reaksi adisi.

1)   Pembentukan Polietilena (Polietena)

Polietilena dibentuk oleh monomer-monomer etena. Etena diperoleh dari hasil perengkahan (cracking) minyak bumi atau gas bumi. Pembentukan polimer ini digambarkan sebagai berikut

CH₂=CH₂  +  CH₂=CH₂   →   --CH₂-- CH₂-- CH₂-- CH₂-- →  (--CH₂-- CH₂--) _n

2 molekul monomer                    dimer                               polimer

Polietilena bersifat:

·       Tidak berbau

·       Tidak berwarna

·       Tidak beracun.

2)   Pembentukan Polivinilklorida (PVC)

PVC memiliki monomer vinilklorida (ClCH=CH₂)

CH₂=CHCl    →   (--CH₂—CH--)_n

                                     l

                                     Cl

Vinilklorida                 PVC

PVC bersifat:

·       Keras

·       Tahan panas

·       Kaku

b.   Reaksi Polimer Kondensasi

Adalah penggabungan monomer-monomer yang memiliki gugus fungsional.

Ketika monomer-monomer berikatan terjadi reduksi pada gugus fungsinya disertai pelepasan molekul kecil, seperti H₂O dan CH₃COOH (metanol). Polimerisasi kondensasi terjadi pada monomer yang mempunyai setidaknya dua gugus aktif.

1)   Pembentukan Nilon 66

Terbentuk dari dua jenis monomer, yaitu asam adipat (asam 1,6-heksadionat) dan heksametildiamina (1,6-diaminohekasana). Kondensasi terjadi dengan melepas molekul air yang berasal dari atom H dari gugus amina dan gugus –OH karboksilat.

          O                O                         H               H

           ll                ll                          l                 l    

nHO-]--C---(CH₂)₄---C—[-OH  +  nH-]--N---(CH₂)₆---N—[-H     →

               asam adipat                     heksametilendiamina

    O               O   H               H

     ll                ll    l                l

(---C---(CH₂)₄---C---N---(CH₂)---N---)_n   + nH₂O

                  Nilon 6,6

Pencampuran asam adipat dan heksametilendiamina dapat membentuk lapisan berupa serat-serat pada bagian pertemuan kedua senyawa.

2)   Pembentukan Dacron

Dakron merupakan suatu serat polyester. Monomer dakron terbentuk dari etilenglikol dan metiltereftalat.

           

             O                 O

             ll                  ll

                     nH₃CO—C--             --C—OCH₃    +  nHOCH₂ –CH­₂OH   →

                                    metiltereftalat                              etilenglikol

                        

                                  O                        O

                                   ll                   ll

                         ( C--               --CH₂—CH₂O)n    +  nCH₃OH

                                       Dakron                                 methanol

Sifat dakron:

·      Tipis

·      Kuat

B.   KEGUNAAN POLIMER

Kegunaan polimer untuk berbagai keperluan dalam kehidupan sehari-hari didasarkan pada sifat-sifat polimer.

Nama polimer

kegunaan

C Karet alam C Polikloroprena C SBR (styrene-butadiena rubber) C Polietilena C Polipropilena C Teflon C PVC (pilovinilklorida) C Polistirena C Akrilat ·   PPMA ·   Orlon C Terilen C Nilon C Bakelit C Dakron(polietilen tereftalat)

C Bahan pembuatan ban C Membuat selang oli C Ban kendaraan motor C Pembungkus makanan, kantung plastik, jas hujan, ember, panci C Membuat karung, tali, botol C Gasket, pelapis tangki di pabrik kimia, pelapis panci anti lengket, dasar setrika, isolator C Membuat pipa, pelapis lantai, selang C Gelas minuman ringan, isolasi, bahan untuk pengepakan, kemasan makanan ·   Kaca jendela pesawat terbang, lampu belakang mobil ·   baju “wol”, kaos kaki,karpet C Pita perekam magnetik, bahan balon cuaca yang dikirim ke stratosfir. C Membuat tali, jala, parasut, jas hujan, tenda C Peralatan listrik, peralatan toilet, lembaran laminasi, radio, perekat plywood C Sebagai serat tekstil, sebagai pita perekam magnetik, sebagai bahan  balon cuaca yang dikirim ke sratosfer, filmtipis yang kuat

C.   KLASIFIKASI POLIMER

1.   Penggolongan Polimer Berdasarkan Asalnya

Polimer dibedakan atas polimer alam (yang terdapat di alam) dan polimer sintetis (di buat di pabrik dan tidak     terdapat di alam)

a.   Polimer Alam

Beberapa contoh polimer alam

Polimer	Monomer	Polimerisasi	Sumber/Terdapatnya
Protein	Asam amino	Kondensasi	Wol, sutera
Amilum	Glukosa	Kondensasi	Beras, gandum
Selulosa	Glukosa	Kondensasi	Kayu, (tumbuh-tumbuhan)
Asam nukleat	Nukleotida	Kondensasi	DNA, RNA
Karet Alam	Isoprena	adisi	Getah pohon karet

1)   Karet Alam

Karet alam dapat diuraikan menjadi molekul hidrokarbon sederhana,yaitu isoprene. Karet alam merupakan polimer dari isoprene. Karet alam berasal dari getah pohon karet (hevea brasiliensis). Getah dikoagulasi (digumpalkan) dengan asam formiat atau asam asetat. Gumpalan cenderung mengkerut atau mengalir, bersifat lengket pada susana panas, kaku pada suasana dingin dan tidak elastic.

Proses vulkanisasi (penambahan belerang) pada karet menjadikan karet lebih kuat, tahan pada panas dan dingin, serta elastis, sifat elastic terjadi karena molekul    polimer yang saling melilit secara acak (kusut).

                       CH₂            CH₂                                              ~ CH₂            CH₂ ------ CH₂            CH₂~

                        ll                ll                                   ll                ll             ll                ll

              (  H₃C-C--------------CH   )n   →             H₃C-C--------------CH    H₃C-C--------------CH

b.   Polimer Sintesis

Beberapa contoh polimer sintetis

Polimer	Monomer	Polimerisasi	Sumber/Terdapatnya
Polietilena	Etena	Adisi	Plastic
PVC	Vinilklorida	Adisi	Pelapis lantai, pipa
Polipropilena	Propena	Adisi	Tali plastic, karung plastic, botol plastic
Teflon	Tetrafluoroetilena	Adisi	Gasket, panci anti lengket

1)   Plastik

Plastic bersifat dapat ditarik tetapi tidak kembali kepada bentuk semula ketika dilepaskan.

Plastic pada umumnya polimer adisi (contoh; polietilena, PVC, polipropilena, Teflon). Tapi ada juga plastic yang tergolong kondensasi (contoh; bakelit).

Bakelit merupakan plstik yang tahan terhadap pemanasan, terbentuk dari monomer metanal (formaldehid) dan fenol

                           H         H

      O                    l          l

       ll              

nH—C—H     +     n                →        (---CH₂ --             -- )n     +   nH₂O

    metanal                  l

                                 OH                                     l

                           Fenol                                       OH

                                                                     Bakelit

2)   Serat Sintetis

Serat sintesis yang terkenal adalah nilon dan dakron/polyester/tetoron. Merupakan polimer kondensasi.

3)   Karet Sintetis

Karet digolongkan sebagai elastomer, yaitu bahan yang dapat ditarik dan kembali pada bentuk semula ketika dilepaskan. Karet sintetis ada beberapa jenis, yaitu:

a)   Polibutadiena

Polibutadiena dibuat dari monomer butadiena. Polibutadiena kurang kuat dan tidak tahan terhadap bensin atau minyak sehingga tidak baik digunakan sebagai ban. Merupakan polimer adisi.

nCH₂=CH---CH=CH₂   →  (---CH₂---CH=CH---CH₂---)_n

   butadiena                              polibutadiena

      

b)   Polikloroprena (Neoprena)

Monomer pembentuknya kloroprena, yaitu 2-kloro-1,3butadiena. Neoprena memiliki daya tahan terhadap minyak dan bensin yang paling baik dibanding elastomer lain.

 nCH₂=CCl---CH=CH₂   →  (---CH₂---CCl=CH---CH₂---)_n

c)   SBR (Styrene-Butadiena Rubber)

Adalah kopolimer dari stirena (25%) dan butadiene (75%)

SBR dapat divulkanisasi, memiliki daya tahan terhadap oksidasi dan abrasi yang lebih baik dari akret alam tetapi kurang memiliki sifat mekanis. Merupakan polimer kondensasi.

--CH₂—CH=CH—CH₂—CH₂—CH—CH₂—CH=CH—CH₂—CH₂—CH=CH—CH₂—

                                        l

                                       C₆H₅

        Butadiena                stirena       butadiena                 butadiena

2.   Penggolongan Polimer Berdasarkan Jenis Monomer Pembentuk

a.   Homopolimer

Homopolimer terbentuk dari satu jenis monomer

Contoh homopolimer: polietilena, polipropilena, polistirena, PVC, teflon, amilum, selulosa, poliisoprena (karet Alam)

 

       Homopolimer

1)   Polipropilena

Monomer propena, lebih kuat dan lebih tahan dari pada polietilena.

CH₂=CH-CH₃    →  (--CH₂—CH--)n

                                       l

                                      CH₃

Propena                 polipropilena

Sifat Polipropilena:

·      Keras

·      Kerapatan tinggi

·      Tahan benturan

2)   Polistirena

Polistirena dibuat dari stirena (C₆H₅-CH=CH₂).

3)   Teflon (politetrafluoroetilena / PTFE)

Monomer penyusun tetrafluoroetilena. Ikatan C-F sangat kuat dan tahan panas

  CF₂=CF₂    →  (---CF₂ = CF₂)n

Flouroetilen           Teflon

Sifat Teflon:

·      Stabil (kuat)

·      Tahan panas ( tidak dapat terbakar)

·      Anti lengket

·      Gesekan kecil

·      Tidak reaktif

4)   Akrilat

Asam akrilat merupakan nama lain untuk asam 2-propenoat.

Sifat:

·      Kuat

·      Fleksibel

                                      O

                                      ll

                         CH₂=CH-C-OH

                         Asam akrilat

Contoh polimer berbahan dasar asam akrilat:

b)   PPMA (Polimetilmatekrilat) , dalam nama dagang adalah flexiglass. Terbuat dari reaksi adisi turunan asam akrilat, yaitu ester metilmetakrilat.

                     CH₃                              CH₃

                      l                                  l

               CH₂=C-CO₂CH₃    →   ( -CH₂-C-)_n

                                                         l

                                                        CO₂CH₃

               Metil metakrilat          poli-( Metil metakrilat)

     Sifat PPMA:

·      Plastic bening

·      Keras

·      Ringan

c)     Orlon, hampir menyerupai wol, terbuat dari turunan asam akrilat, yaitu akrilonitril.

                 CH₂=CH-CN    →   (-CH₂-CH-)_n

                                                     l

                                                     CN

            

                 Akrilonitril              poliakrilonitril (orlon)    

b.   Kopolimer

Kopolimer terbentuk dari dua jenis atau lebih monomer

Contoh kopolimer: nilon 6,6 , SBR, bakelit dan dakron

 

 

               Kopolimer

  

3.   Penggolongan Polimer Berdasarkan Sifat Terhadap Panas

a.   Polimer Termoplastik (meliat panas)

Adalah polimer yang melunak jika dipanaskan. Polimer jenis ini dapat dibentuk ulang. Terdiri atas molekul-molekul rantai lurus atau bercabang.

Contoh termoplastik: polietilena, PVC, polipropilena, polistirena

b.   Polimer Termoseting (memadat panas)

Adalah polimer yang tidak melunak jika dipanaskan. Polimer jenis ini tidak dapat dibentuk ulang. Terdiri atas ikatan silang antarrantai sehingga terbentuk bahan yang keras dan kaku.

Contoh termoseting: bakelit

4.   Penggolongan Polimer Berdasarkan Kegunaannya

a.   Plastik

Adalah polimer yang bersifat plastis

Contoh: polietilen, PVC, Teflon, polipropilen

b.   Serat

Adalah polimer yang mempunyai sifat gaya renggang tinggi, merupakan polimer seperti benang yang dapat ditenun menjadi kain.

Contoh: selulosa, nilon, dakron, orlon

c.   Elastomer

Adalah polimer yang bersifat elastis

Contoh: karet alam dan karet sintetis

D.  DAMPAK BAHAN POLIMER TERHADAP LINGKUNGAN

Limbah plastic tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme, akibatnya terus menerus diperlukan areal pembuangan sampah. Lembah plastic dapat menyebabkan pencemaran tanah. Cara mengatasi limbah plastic adalah dengan mendaur ulang, incinerasi dan membuat plastic yang dapat mengalami biodegrasasi.

1.   Daur ulang

Proses daur ulang melalui tahap pengumpulan, pemisahan (sortir), pelelehan, dan pembentukan ulang. Tahapan  paling sulit adalah tahap pengumpulan dan pemisahan. Dewasa ini plastik yang paling banyak di daur ulang adalah jenis HDPE dan botol-botol palstik.

2.   Incinerasi

Adalah proses membakar plastic pada suhu tinggi. Limbah plastic memiliki nilai kalor yang tinggi, sehingga dapat digunakan sebagai sumber tenaga untuk pembangkit listrik. Beberapa pembangkit listrik membakar batu bara dicampur ban bekas beberapa persen. Kerugian teknik ini adalah pencemaran udara. Pembakaran PVC menghasilkan gas HCl yang bersifat korosif. Pembakaran ban bekas menghasilkan asap hitam pekat dan gas bersifat korosif. Polusi paling serius adalah gas beracun dioksin dan senyawa klorin, sehingga pengontrolan harus ketat.

3.   Plastik Biodegradable

Kebanyakan biodegradable berbahan dasar zat tepung. Kelemahannya adalah mahal.

E.   DO YOU KNOW?

1.   Plastik dan bahan sintetis sejenis mudah terbakar. Akibatnya ancaman kebakaran meningkat. Asap hasil pembakaran bahan plastic sangat berbahaya karena mengandung gas beracun (ex; HCN yang berasal dari akrilonitril, CO sebagai hasil pembakaran tak sempurna)

2.   Plastik (ex; ember, pipa) lama kelamaan menjadi rapuh hingga mudah pecah. Hal ini karena ada zat aditif yang digunakan saat proses pembuatan plastic yaitu plasticizer. Plasticizer adalah bahan yang menjadikan plastic lebih fleksibel. PVC murni pada dasarnya rapuh dan mudah pecah. Dengan penambahan plasticizer dalam komposisi tepat menjadikan plastic lebih baik. Akan tetapi plasticizer lama kelamaan hilang karena difusi atau penguapan, sehingga watak asli platik muncul yaitu rapu dan mudah pecah.

3.   Leo Hendrik Baekeland (1863-1944), usia 21 tahun menemukan kertas film velox, dengan kertas ini film bisa di cetak tanpa bantuan sinar matahari. Tahun 1907 berhasil menemukan plastic tahan panas dan merupakan kopolimer dari fenol dan formaldehid yang di beri nama bakelit. Tahun 1910 Baekeland mendirikan pabrik plastic pertama di dunia.