(12) kimia dan struktur polimer
DESCRIPTION
cvdTRANSCRIPT
-
BAB 11. POLIMER
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Outline
Molekul polimer dan hirdokarbon
Sifat kimia molekul polimer
Berat molekul dan bentuk
Struktur molekul dan konfigurasi
Kopolimer
Kristal polimer
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Polimer: Pendahuluan (1)
Polimer molekul raksasa yang terdiri dari (minimal 5)
repeated unit (mers) yang saling terikat seperti manik-
manik pada tali.
Polimer dapat terdiri dari lebih dari 5 monomer dan
beberapa polimer dapat memiliki 100-1000 monomer di
setiap rantai
Polimer terdiri dari 2 jenis:
Polimer alam (selulosa, DNA)
Polimer sintesis (nilon, polietilen)
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Polimer: Pendahuluan (2)
Terdapat banyak aktivitas
penelitian penting yang
melibatkan polimer
Oragnisme hidup memiliki
komponen utama polimer
asam amino (protein), asam
nukleat (RNA dan DNA), dan
biopolimer lain.
Otak kita terdiri dari bahan
polimer yang sangat
kompleks
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Benang sutra diproduksi oleh ulat sutra
dalam kepompong untuk melindungi ulat
sutra saat metamorfosis menjadi ngengat
-
Molekul Hidrokarbon (1)
Sebagian besar polimer adalah organik dan merupakan
molekul hidrokarbon
Setiap atom C memiliki 4 elektron yang berpartisipasi
dalam ikatan, setiap atom H memiliki satu ikatan elektron
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Molekul Hidrokarbon (2)
Ikatan rangkap dan rangkap 3
dapat terjadi di antara atom C.
Ikatan jenis ini disebut ikatan tak
jenuh. Molekul tak jenuh akan
lebih reaktif dibanding molekul
jenuh
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Isomer merupakan molekul
yang memiliki rumus molekul
yang sama namun berbeda
struktur. Contohnya butana
dan isobutana
-
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Molekul Polimer
Molekul polimer berukuran sangat besar : makromolekul
Sebagian besar polimer terdiri atas rantai panjang dengan
atom C.
Ikatan rangkap mungkin ada pada rantai utama ataupun
cabang
Unit yang berulang pada polimer disebut dengan mer
Mer tunggal disebut denganmonomer
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Kimia Molekul Polimer
Etilen (C2H4) berfasa gas pada temperatur kamar dan tekanan
atmosfer
Eliten dapat berubah menjadi polietilen dengan membentuk
mer aktif lewat reaksi dengan inisiator
(.) = situs aktif
POLIMERISASI
1. Reaksi inisiasi
1. Propagasi cepat ~1000 mer per unit
2. Terminasi
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Kimia Molekul Polimer
Penukaran atom hidrogen di
polietilen: politetrafloroetilen
(PTFE)-teflon
Penukaran setiap 4 buah atom
hidrogen di polietilen dengan Cl :
polivinilklorida
Penukaran setiap 4 buah atom
hidrogen di polietilen dengan
CH3 :polipropilen
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Kimia Molekul Polimer
Saat semua mer sama = homopolimer
Saat terdapat lebih dari satu mer dalam satu rantai =
kopolimer
Unit mer yang memiliki 2 ikatan aktif untuk menghasilkan
rantai dengan mer lain = bifungsi
Unit mer yang memiliki 3 ikatan aktif untuk menghasilkan
rantai dengan mer lain = trifungsi
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Berat Molekul
Berat molekul polimer bergantung pada laju inisiasi,
propagasi dan terminasi saat polimerisasi
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Berat Molekul
Alternatif lain untuk menyatakan ukuran rantai adalahderajat polimerisasi
Titik leleh meningkat seiring dengan peningkatan beratmolekul
Pada T kamar, polimer rantai pendek (~100 g/mol) memiliki fasa cair atau gas, polimer rantai sedang (~ 100 g/mol) memiliki fasa padat yang kental, polimer padatmemiliki berat molekul 104 107 g/mol
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Bentuk Molekul
Sudut antara ikatan atom karbon ~109o pola atom
karbon zigzag pada molekul polimer
Rantai polimer berputar
mengelilingi ikatan C-C
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Bentuk Molekul
Rantai molekul dapat berbentuk lengkung, coil atau lilitan
Karakteristik mekanik dan termal bergantung pada
kemampuan rantai untuk berotasi
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Struktur Molekul
1. Polimer linear: ikatanVan de Waals antar rantai
(polietilen, nilon)
2. Polimer bercabang: efisiensi packing rantai berkurang
dibanding polimer linear densitas lebih rendah
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Struktur Molekul
3. Polimer cross-linked : rantai dihubungkan dengan ikatan
kovalen. Dihasilkan dengan penambahan atom atau
molekul yang membentuk ikatan kovalen antar rantai.
4. Polimer jaringan: jaringan 3D yang disusun oleh mer
trifungsi (epoksi, fenol-formaldehid)
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Isomer
Campuran hidrokarbon dengan komposisi yang sama
namun memiliki komposisi atom yang berbeda
Jenis isomer : stereoisomer dan isomer geometri
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Stereoisomer
1. Konfigurasi isotaktik
2. Komfigurasi sindiotaktik
3. Konfigurasi ataktik
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Isomer Geometri
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Ukuran-Bentuk-Struktur
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Kopolimer
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Kristalinitas Polimer
Susunan atom pada kristal
polimer jauh lebih rumit
dibandingkan dengan logam
dan keramik
Unit sel polimer biasanya
besar dan sangat kompleks
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Kristalinitas Polimer
Molekkul polimer
biasanya kristalin
sebagian
Daerah kristalin biasanya
terdispersi pada bahan
amorfnya
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Kristalinitas Polimer
Derajat kristalinitas ditentukan oleh:
1. Laju pendinginan selama solidifikasi : waktu sangat penting
untuk perpindahan rantai pada struktur kristal
2. Kompleksitas mer : kristalisasi biasanya tidak terjadi pada
struktur polimer yang kompleks. Struktur polimer yang
sederhana seperti polietilen akan lebih mudah
terkristalisasi
3. Konfigurasi rantai : polimer linear akan lebih mudah
terkristalisasi, polimer jaringan hanpir seluruhnya amorf,
cabang akan menghambat kristalisasi, polimer cross linked
dapat membenetuk kristal ataupun amorf
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Kristalinitas Polimer
4. Isomer : isotaktik, sindiotaktik polimer terkristalisasi dengan
mudah. Atactik sulit untuk terkristalisasi
5. Kopolimer : kopolimer mudah terkristalisasi apabila susunan
mer sederhana.
Kristalinitas meningkat : densitas, kekuatan, ketahanan
terhadap kelarutan dan pelunakan akibat panas
MENINGKAT
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Kristalinitas Polimer
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Kristal Polimer
Panjang rantai rata-rata jauh lebih besar dibanding tebal
kristal
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-
Kristal Polimer
Spherulite : agregat dari lamela kristal, tebal ~ 10 nm,
dipisahkan oleh bahan amorf.
TK-3111 BAHAN KONSTRUKSI DAN KOROSI
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG