Polimerisasi Pembuatan Produk Polimer

Pengertian Polimer. Istilah polimer diambil dari bahasa Yunani yaitu poly yang berarti banyak dan kata meros yang berarti unit. Dengan demikian, senyawa polimer dapat diartikan sebagai senyawa besar yang terbentuk dari penggabungan unit unit molekul kecil yang disebut monomer (mono = satu).

Jumlah monomer yang bergabung dapat mencapai puluhan ribu sehingga massa molekul relatifnya bisa mencapai ratusan ribu, bahkan jutaan. Itulah sebabnya mengapa polimer disebut juga sebagai makromolekul.

Plastik, karet, serat, kapas, protein, dan selulosa merupakan istilah umum dalam perbendaharaan kata modern yang digunakan untuk menyatakan bahan yang terbuat dari polimer.

Jenis Polimer

Berdasarkan asalnya, polimer dibedakan menjadi dua jenis, yaitu polimer alam dan polimer sintetis atau buatan.

1). Polimer Alam

Polimer alam mencakup protein (seperti sutera, serat otot, dan enzim), polisakarida (pati dan selulosa), karet, dan asam- asam nukleat. Beberapa contoh polimer alam yang lain adalah protein, amilum, dan glikogen.

Penggunaan polimer alam seringkali kurang memuaskan untuk penggunaan-penggunaan yang khas, seperti karet alam akan kehilangan kekenyalan setelah terlalu lama terkena bensin.

2). Polimer Sintesis Buatan

Karena polimer alam kurang memberikan sifat sifat yang dinginkan, kemudian para ilmuwan kimia mengembangkan polimer sintesis yang mempunyai sifat khas dan dapat dicetak sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Jadi Polimer sintetis atau polimer buatan dibuat sebagai tiruan.

Polimer sintetis meliputi plastik, karet sintetis, dan serat sintetis. Contoh dari polimer sintesis adalah  plastik polietilena, PVC, polipropilena, teflon, karet neoprena, karet SBR, nilon, dan tetoron.

Homopolimer dan Kopolimer

Homopolimer adalah polimer yang tersusun dari monomer yang sama (tunggal).  Polietilen adalah contoh homopolimer, dibentuk hanya dari monomer etilena.

Kopolimer adalah polimer yang dibentuk oleh lebih dari satu jenis monomer. Jika etilena (CH2=CH2) dan propilena (CH2=CH–CH3) digabungkan membentuk polimer, akan terbentuk kopolimer.

Kopolimer dapat digolongkan kembali berdasarkan pada cara momoner disusun sepanjang rantai polimer. Ada kopolimer blok, ada juga kopolimer cangkok baik random maupun teratur.

Kopolimer random mengandung satuan berulang secara acak. Kopolimer teratur mengandung satuan berulang yang bergantian secara teratur. Kopolimer blok terjadi dalam blok- blok tertentu dengan Panjang berbeda. Kopolimer cangkok mempunyai rantai satu satuan berulang yang dicangkokkan pada rantai utama polimer lain.

Reaksi Pembentukan Polimer

Reaksi pembentukan polimer disebut dengan istilah reaksi polimerisasi. Reaksi polimerisasi adalah reaksi penggabungan molekul-molekul sederhana (monomer) menjadi polimer (makromolekul).

Reaksi pembentukan polimer dikelompokkan menjadi dua, yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.

Polimerisasi Adisi

Polimerisasi adisi adalah penggabungan molekul- molekul yang berikatan rangkap membentuk rantai molekul yang panjang (polimer).

Polimerisasi adisi terjadi pada monomer yang mempunyai ikatan rangkap, di mana dengan bantuan suatu katalisator (misalnya peroksida), maka ikatan rangkapnya terbuka dan monomer- monomer dapat langsung berikatan. Contoh Polimerisasi Adisi adalah pembentukan polietilena (polietena)

Polimer adisi dapat terbentuk apabila monomer rantai karbon berikatan rangkap (senyawa tak jenuh). Pada pembentukan ini, jumlah monomer yang bergabung membentuk polimer dengan jumlah atom tetap.

Polimerisasi adisi dapat berlangsung dengan bantuan katalisator. Contoh: Pembentukan polietilena dari etena.

Contoh Reaksi Pembentukan Polimer dari etena menjadi polietilena.

Etena –> Polietilena

CH2=CH2 –> —CH2-CH2

Contoh Reaksi Polimerisasi Pembentukan Teflon dari Terafluoroetilena.

Terafluoroetilena –> Teflon

nCF2=CF2 –> —CF2-CF2

Reaksi polimerisasi adisi banyak dimanfaatkan pada industry plastic dan karet. Polimer- polimer yang terbentuk melalui reaksi polimerisasi adisi antara lain polietena (PE), polivinil klorida (PVC), karet alam, teflon, dan polipropena.

Tahap Polimerisasi Adisi

Polimerisasi adisi terjadi dalam tiga tahap, yaitu pemicuan, perambatan, dan pengakhiran. Oleh karena pembawa rantai dapat berupa ion atau radikal bebas maka polimerisasi adisi digolongkan ke dalam polimerisasi radikal bebas dan polimerisasi ion.

1) Radikal Bebas

Radikal bebas biasanya dibentuk melalui penguraian zat kurang stabil dengan energi tertentu. Radikal bebas menjadi pemicu pada polimerisasi. Zat pemicu berupa senyawa peroksida, seperti dibenzoil peroksida dan azodiisobutironitril.

Jika radikal bebas dinyatakan dengan R• dan molekul monomer dinyatakan dengan CH2=CHX maka tahap pemicuan dapat digambarkan sebagai berikut.

R• + H2C = CHX → R – CH2 – CHX•

Tahap perambatan adalah perpanjangan (elongasi) radikal bebas yang terbentuk pada tahap pemicuan dengan monomer-monomer lain:

R – CH2 – CHX• + CH2=CHX → R – CH2 – CHX – CH2 – CHX•

Tahap pengakhiran dapat terjadi dengan cara berikut.

R —CH2 – CHX• + • XHC – H2C—R → R—CH2– CHX – XHC – H2C—R

atau melalui reaksi disproporsionasi:

R—CH2–CHX• + •XHC–H2C—R → R—CH2–CH2X + XHC=HC—R

2) Polimerisasi Ionik

Polimerisasi adisi dapat terjadi melalui mekanisme yang tidak melibatkan radikal bebas. Dalam hal ini, pembawa rantai dapat berupa ion karbonium (polimerisasi kation) atau ion karbanion (polimerisasi anion).

Dalam polimerisasi kation, monomer pembawa rantai adalah ion karbonium. Katalis untuk reaksi ini adalah asam Lewis, seperti AlCl3, BF3, TiCl4, SnCl4, H2SO4, dan asam kuat lainnya.

Polimerisasi radikal bebas memerlukan energi atau suhu tinggi, sebaliknya polimerisasi kation paling baik dilakukan pada suhu rendah. Misalnya, polimerisasi 2–metilpropena berlangsung optimum pada –100oC dengan adanya katalis BF3 atau AlCl3.

Polimerisasi kation terjadi pada monomer yang memiliki gugus yang mudah melepaskan elektron. Dalam polimerisasi yang dikatalis oleh asam, tahap pemicuan dapat digambarkan sebagai berikut.

Katalis Asam, Tahap Pemicuan Polimerisasi Kation
Katalis Asam, Tahap Pemicuan Polimerisasi Kation

HA adalah molekul asam, seperti HCl, H2SO4, dan HClO4. Pada tahap pemicuan, proton dialihkan dari asam ke monomer sehingga menghasilkan ion karbonium (C+).

Perambatan berupa adisi monomer terhadap ion karbonium, prosesnya hampir sama dengan perambatan pada radikal bebas.

Tahap Perambatan Polimerisasi Kation
Tahap Perambatan Polimerisasi Kation

Pengakhiran (berakhirnya Reakasi) rantai dapat terjadi melalui berbagai proses. Proses paling sederhana adalah penggabungan ion karbonium dan anion pasangannya (disebut ion lawan).

Tahap Pengakhiran polimerisasi kation
Tahap Pengakhiran polimerisasi kation

Dalam polimerisasi anion, monomer pembawa rantai adalah suatu karbanion (C). Dalam hal ini, monomer pembawa rantai adalah yang memiliki gugus dengan keelektronegatifan tinggi, seperti propenitril (akrilonitril), 2–metilpropenoat (metil metakrilat), dan feniletena (stirena).

Seperti polimerisasi kation, reaksi polimerisasi anion optimum pada suhu rendah. Katalis yang dapat dipakai adalah logam alkali, alkil, aril, dan amida logam alkali.

Contohnya adalah kalium amida (KNH2) yang dalam pelarut ammonia cair dapat mempercepat polimerisasi monomer CH2=CHX dalam amonia.

Kalium amida akan terionisasi kuat sehingga pemicuan dapat berlangsung seperti berikut.

Reaksi Tahap Pemicuan Polimerisasi Anion
Reaksi Tahap Pemicuan Polimerisasi Anion

Perambatan merupakan adisi monomer pada karbanion yang dihasilkan, yaitu

Reaksi Tahap Perambatan Polimerisasi Anion
Reaksi Tahap Perambatan Polimerisasi Anion

Proses pengakhiran (berakhirnya reakasi) pada polimerisasi anion tidak begitu jelas seperti pada polimerisasi kation. Hal ini disebabkan penggabungan rantai anion dengan ion lawan (K+) tidak terjadi. Namun demikian, jika terdapat sedikit air, karbon dioksida, atau alkohol akan mengakhiri pertumbuhan rantai.

  1. Polimerisasi Kondensasi

Pada polimerisasi kondensasi, monomer- monomer saling berkaitan dengan melepas molekul kecil, seperti H2O dan metanol. Polimerisasi ini terjadi pada monomer yang mempunyai gugus fungsi pada kedua ujung rantainya.

Jadi Polimer kondensasi disusun oleh monomer yang mempunyai gugus fungsional. Karena pembentukannya melepaskan molekul air, maka jumlah atom monomer tidak sama dengan jumlah atom yang terdapat dalam polimer. Pada polimer kondensasi monomer pembentuknya homopolymer dan dapat juga kopolimer.

Contoh Reaksi Polimerisasi Kondensasi adalah Pembentukan Polietilen glikol dari etilen glikol. Reaksinya adalah sebagai berikut

Etilen Glikol –> Polietilen Glikol + Air

HOCH2-CH2OH –> —OCH2-CH2— + H2O

Ciri khas dari reaksi polimerisasi kondensasi adalah monomernya mengandung gugus fungsi dan dihasilkannya produk samping, seperti H2O, HCl, NH3, dan CH3COOH. Produk samping ini merupakan gabungan dari gugus fungsi setiap monomer.

Senyawa yang diproduksi melalui reaksi polimerisasi kondensasi, di antaranya adalah protein, nilon, dan plastik polietilentereftalat (PET).

Pada polimerisasi kondensasi tidak terjadi pengakhiran. Polimerisasi berlangsung terus sampai tidak ada lagi gugus fungsi yang dapat membentuk polimer.

Namun demikian, reaksi polimerisasi dapat dikendalikan dengan mengubah temperatur. Misalnya, reaksi dapat dihentikan dengan cara pendinginan, namun reaksi polimerisasi dapat terjadi lagi ketika temperatur dinaikkan.

Industri Polimer

Konsumsi polimer sintesis dunia sekarang ini diperkirakan sebesar 70 juta metrik ton per tahun. Hampir 56 % diantaranya terdiri atas plastik, 18 % serat, dan 11 % karet sintesis. Ada tiga klasifikasi utama dari industri polimer, yaitu sebagai berikut.

1) Plastik Komoditi

Plastik komoditi jumlahnya relative tinggi, harganya murah, dan dipakai dalam bentuk barang yang bersifat pakai buang (disposable), seperti lapisan pengemas, barang mainan, perabotan, pipa, botol, dan karpet.

Contoh

􀂊 Polietilena untuk lapisan pengemas, botol, dan mainan.

􀂊 Polipropilena untuk tali, karpet, dan film.

􀂊 Polistirena untuk bahan pengemas, isolasi busa, dan perabotan rumah.

2) Plastik teknik

Plastik teknik lebih mahal harganya, jumlahnya relatif rendah, memiliki sifat mekanik yang unggul, dan memiliki daya tahan yang lebih baik. Plastik teknik banyak digunakan dalam bidang transportasi, perumahan, mesin bisnis, mesinmesin industri, dan instalasi pipa ledeng.

Contoh

􀂊 Asetal untuk bahan-bahan perumahan.

􀂊 Poliester untuk konstruksi, lambung kapal, pipa, dan tangki.

􀂊 Nilon 66 untuk serat dan obyek cetakan

3) Serat

Polimer serat dicirikan oleh modulus dan kekuatannya yang tinggi, daya rentang yang baik, stabilitas panas yang baik, dan spinabilitas (kemampuan untuk diubah menjadi filamen-filamen).

Contoh selulosa sintesis adalah, kapas, dan wol untuk bahan pakaian.

4) Karet

Karet adalah polimer yang memperlihatkan sifat elastiaitas tinggi atau daya pegas atau kemampuan meregang dan kembali ke keadaan semula dengan cepat. Karet banyak digunakan sebagai perekat, ban mobil, barang mainan, dan sebagainya. Contoh selain karet alam juga terdapat karet sintesis seperti nitril, silikon, dan polibutadiena.

Sifat Panas Polimer

Berdasarkan respon terhadap panas, polimer dapat dibedakan menjadi dua yaitu polimer termoseting dan polimer termoplas.

a). Polimer Termoseting

Polimer termoseting merupakan polimer yang hanya dapat dipanaskan satu kali yaitu pada saat pembuatannya. Apabila pecah tidak dapat disambung kembali dengan cara pemanasan atau dicetak ulang dengan pemanasan.

Polimer termoseting terbentuk dari ikatan silang antarrantai sehingga terbentuk bahan yang keras dan lebih kaku.

Contoh Polimer Termoseting adalah bakelit dan melamin.

b). Polimer Termoplastik

Polimer termoplastik adalah polimer yang dapat dipanaskan berulang- ulang karena polimer termoplas melunak bila dipanaskan dan mengeras bila didinginkan. Apabila pecah dapat disambung kembali dengan cara pemanasan atau dicetak ulang dengan pemanasan.

Polimer termoplas terbentuk dari molekul- molekul rantai lurus atau bercabang dan tidak ada ikatan silang antarrantai seperti pada polimer termoseting.

Contoh Polimer Termoplastik adalah  polietena, PVC, polistirena.

Daftar Pustaka:

  1. Sunarya, Yayan, 2014, “Kimia Dasar 1, Berdasarkan Prinsip Prinsip Kimia Terkini”, Cetakan Ketiga, Yrama Widya, Bandung.
  2. Sunarya, Yayan, 2013, “Kimia Dasar 2, Berdasarkan Prinsip Prinsip Kimia Terkini”, Cetakan Kedua, Yrama Widya, Bandung.
  3. Syukri, S., 1999, “Kimia Dasar 2”, Jillid 2, Penerbit ITB, Bandung
  4. Chang, Raymond, 2004, “Kimia Dasar, Konsep -konsep Inti”, Edisi Ketiga, Jilid Satu, Penerbit, Erlangga, Jakarta.
  5. Brady, James, E,1999, “Kimia Universitas Asas dan Struktur”, Edisi Kelima, Jilid Satu, Binarupa Aksara, Jakarta,
  6. Brady, James, E., 1999, “Kimia Universitas Asas dan Struktur”, Edisi Kelima, Jilid Dua, Binarupa Aksara, Jakarta.
  7. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Polimer, Pengertian dan contoh monomer,  Jumlah monomer dalam polimer, Contoh polimer, Jenis Polimer, Polimer Alam, contoh polimer alam, keterbatasan polimer alam, Polimer Sintesis Buatan,
  8. Ardra.Biz, 2019, “Contoh Polimer sintetis atau polimer buatan, Manfaat Polimer alam dan buatan sintetis, Pengertian Homopolimer dan Kopolimer, Pengertian Contoh Homopolimer, Pengertian Contoh Kopolimer,
  9. Ardra.Biz, 2019, “kopolimer blok, kopolimer cangkok random maupun teratur, Reaksi Pembentukan Polimer, Reaksi polimerisasi, contoh reaksi polimerisasi, Jenis Polimerisasi, Pengertian makromolekul, Pengertian polimerisasi adisi polimerisasi kondensasi,
  10. Ardra.Biz, 2019, “Contoh Reaksi Polimerisasi Adisi, katalisator Polimerisasi adisi, Contoh Reaksi Pembentukan Polimer polietilena, Contoh Reaksi Polimerisasi Pembentukan Teflon, Reaksi polimerisasi adisi pada industry plastic dan karet, Tahap Polimerisasi Adisi, tahap pemicuan polimerisasi,
  11. Ardra.Biz, 2019, :tahap perambatan polimerisasi, tahap pengakhiran polimerisasi,  jenis polimerisasi radikal bebas, jenis polimerisasi ion, pengertian cantoh polimerisasi  Radikal Bebas, Polimerisasi Ionik, polimerisasi kation, ion karbanion pada polimerisasi anion,
  12. Ardra.Biz, 2019, “katalis reaksi polimerisasi kation, jenis asam Lewis, contoh polimerisasi kation, Pengertian dan Contoh Rekasi polimerisasi anion, Temperatur reaksi polimerisasi kation anion, Proses pengakhiran polimerisasi, Pengertian dan Contoh Reaksi Polimerisasi Kondensasi,
  13. Ardra.Biz, 2019, “Monomer Pembentuk Polimerisasi Kondensasi, Polimer Kondensasai Pembentukan Polietilen glikol, Monomer penyusun polimer kondensasi, produk samping polimerisasi kondensasi, gugus fungsi monomer polimerisasi kondensasi,
  14. Ardra.Biz, 2019, “Contoh produk polimerisasi kondensasi, contoh produk polimerisasi kation anion, contoh produk polimerisasi adisi, Contoh Industri Polimer, konsumsi polimer sintetis dunia, Contoh Produk industry polimer, Industri Polimer Plastik Komoditi,
  15. Ardra.Biz, 2019, “Industri Polimer Plastik Teknik, Industri Polimer Serat, Contoh selulosa sintesis, Industri Polimer Karet, Sifat Panas Polimer, Pengertian Polimer Termoseting, Contoh Produk Polimer termoseting, pengertian Polimer Termoplastik, Contoh Polimer Termoplastik,