MAKALAH

TIPE, TEKNIK POLIMERISASI DAN FABRIKASI POLIMER

Oleh :

SRY WAHYUNI

(1720412021)

Dosen Pengampu:

Prof. Dr Novesar Jamarun

PROGRAM PASCASARJANA JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ANDALAS

2017

Tipe, Teknik Polimerisasi dan Fabrikasi Polimer

I. TIPE POLIMERISASI

Polimerisasi secara umum diklasifikasikan berdasarkan pada tipe reaksi yag terjadi selama sintesis.

Terdapat tiga tipe polimerisasi

a. Polimerisasi adisi

Pada proses polimerisasi ini, polimer adisi disiapkan dari monomer tanpa kehilangan molekul kecil.

Biasanya monomer tak jenuh seperti olefin, asetilen, aldehid, atau senyawa lain, polimerisasinya

terjadi secara adisi. Ini juga disebut polimerisasi pertumbuhan rantai (chain-growth polymerization).

Proses polimerisasi biasanya terjadi secara eksotermal dengan energi 8-20 kcal/mol pada pemutusan

ikatan π pada monomer yang diubah menjadi ikatan sigma pada polimer. Reaksi yang cepat

menghasilkan polimer dengan berat molekul yang besar. Secara umum polimer dapat dibuat

menggunakan teknik polimerisasi padatan, larutan, suspensi dan emulsi. Terkadang ikatan silang

(cross-linking) dapat juga diperoleh menggunakan monomer dengan dua ikatan rangkap.

Telah diketahui bahwa termoplastik adalah polimer tipe adisi. Gambar 1 merupakan contoh

proses polimerisasi adisi,

Gambar 1. Contoh umum dari polimerisasi adisi

b. Polimerisasi kondensasi

Pada proses ini, dua monomer yang berbeda akan bergabung denga menghilangkan molekul kecil

seperti air, ammonia, metanol, dan HCl. Proses ini juga dikenal sebagai step-growth polymerization.

Tipe akhir produk yang dihasilkan dari polimerisasi kondensasi tergantung pada jumlah dari gugus

fungsi ujung dari monomer yang bereaksi. Monomer yang terlibat pada polimerisasi kondensasi tidak

sama dengan polimerisasi adisi. Mereka harus memiliki dua karakteristik, yakni monomer yang

memiliki gugus fungsi seperti –OH, -NH2, atau –COOH sebagai ganti dari ikatan rangkap dan setiap

monomer memiliki setidaknya 2 sisi reaktif. Pada proses ini berat molekul yang besar dapat diperoleh

hanya pada konversi yang tinggi. Kebanyakan reaksi ini memiliki energi aktivasi (ΔEa) yang tinggi

dan biasanya membutuhkan pemanasan.

Monomer dengan 1 gugus reaktif mengakhiri pertumbuhan rantai dan menghasilkan produk akhir

dengan berat molekul yang kecil. Polimer linear dibuat menggunakan monomer dengan dua gugus

ujung yang reaktif, dan monomer yang memiliki lebih dari dua guugus akan menghasilkan polimer

tiga dimensi yang berikatan silang. Sintesis dehidrasi sering meliputi penggabungan monomer dengan

sebuah gugus –OH dan sebuah ion –H bebas pada ujung lainnya (seperti hidrogen dari –NH2 pada

nilon atau protein). Normalnya dua tau lebih monomer yang berbeda digunakan pada reaksi. Ikatan

antara gugus –OH, atom H dan masing-masing pemutusan atom membentuk air dari gugus –OH dan

–H serta polimer.

Poliester dibuat melalui penghubungan ester antar monomer, yang mengikutsertakan gugus

fungsi seperti karbonil dan hidroksil (sebuah asam organik dan monomer alkohol). Nilon merupakan

contoh lain dari polimerisasi adisiyang disiapkan melalui reaksi deaminasi dengan turunan karboksil.

Pada contoh ini turunan asam dekarboksilat. Tapi buta-diasil klorida juga digunakan. Pendekatan lain

yang digunakan adalah reaksi dari monomer difungsional dengan satu amida dan satu gugus asam

karboksilat pada molekul yang sama.

Gambar 2 contoh polimerisasi kondensasi

Asam karboksilat dan amina berikatan untuk membentuk ikatan peptida yang disebut juga

sebagai gugus amida. Protein adalah polimer kondensasi yang dibuat dari monomer asam amino.

Karbohidrat juga merupakan polimer kondensasi yang dibuat dari monomer gula seperti glukosa dan

galaktosa. Polimerisasi kondensasi terkadang digunakan untuk membentuk senyawa hidrokarbon

sederhana. Namun, metoda ini mahal dan tidak efisien, sehingga polimer adisi dari etena, seperti

polietilen umum digunakan. Polimer kondensasi, tidak seperti polimer adisi, mampu terbiodegradasi

(biodegradble). Ikatan peptida atau ester antar monome dapat dihidrolisis menggunakan katalis asam

atau enzim bakteri untuk memutuskan rantai poimer menjadi bagian yang lebih kecil. Polimer adisi

yang paling dikenal adalah protein dan kain seperti nilon, sutera, atau poliester.

Seperti sebelumnya. Sebuah molekul air dihilangkan, dan sebuah ikatan amida terbentuk. Sebuah

gugus asam pada sisi yang sama pada ujung dari rantai dapat bereaksi dengan monomer amina lainnya.

Hal yang sama, sebuah gugus amina pada ijung lain dari rantai akan bereaksi dengan monomer asam

lainnya. Sehingga, monomer dapat dilanjutkan bergabung melalui ikatan amida untuk membentuk

rantai panjang. Dikarenakan tipe dari ikatan yang menghubungkan monomer, polimer ini disebut

poliamida. Polimer ini dibuat dari 2-6 monomer karbon yang disebut nilon.

Gambar 3 Pembuatan nilon 6.6 sebagai contoh dari polimerisasi kondensasi

Sama halnya sebuah monomer asam karboksilat dan sebuah monomer alkohol dapat bergabung

membentuk sebuah ikatan yang diikuti dengan penghilangan satu molekul air. Monoester bereaksi

dengan monoester lain yang menghasilkan polyethylene terephthalate (PET).

Gambar 4 Preparasi polyethylene terephthalate (PET) sebagai contoh polimerisasi

kondensasi

c. Polimerisasi metatesis

Metatesis olefin dapat digunakan untuk sintesis polimer dimana ikatan rangkap karbon-karbon pada

olefin akan putus dan kemudian ditata ulang untuk membentuk polimer. Pada proses polimerisasi

lainnya, satu monomer vinyl diubah menjadi polimer, ikatan rangkap karbon-karbon tidak berada pada

backbone dari polimer. Bagaimanapun, polimerisasi metatesis,ikatan rangkap karbon-karbon pada

backbone rantai polimer dan beberapa polimer disebut polialkenamer.

Gambar 5 mekanisme polimerisasi metatesis

Reaksi metatesis yang paling dikenal, diusulkan oleh Chauvin. Dia mengikutsertakan reaksi

sikloadisi [2+2] antara kompleks logam transisi alkiliden dan olefin membentuk intermediet

metallosiklobutana.

Berikut adalah dua tipe polimerisasi metatesis yang berbeda:

a. Polimerisasi metatesis diena asiklik

Dimulai dengan sebuah diena asiklik seperti 1,5 heksadiena dan ujungnya sebuah polimer dengan

ikatan rangkap pada rantai backbone dan etilen sebagai produk.

Gambar 6 reaksi polimerisasi metatesis diena asiklik

b. Ring-opening metatesis polymerization (ROMP)

Pada polimerisasi ini, olefin siklik seperti siklopentena digunakan untuk membuat polimer sebuah

polimer yang tidak memiliki backbone struktur siklik. Norbornen dipolimerisasi menggunakan

ROMP untuk mendapatkan polinorbornen.

Gambar 7 reaksi polimerisasi metatesis pembukaan cincin

II. TEKNIK POLIMERISASI

Berdasarkan perbedaan metoda preparasi, teknik polimerisasi dapat diklasifikasikan secara luas

menjadi homogen dan heterogen. Untuk proses homogen, cairan atau monomer murni ditambahkan

secara langsung satu sama lainnya dan reaksi terjadi pada yang telah dicampurkan dengan reaktan.

Pada proses heterogen, terdapat batas fasa, sehingga reaksi antarfasa pun akan berlangsung.

a.Polimerisasi larutan

Pada teknik polimerisasi secara industri, monomer dilarutkan dengan larutan nonreaktif yang

mengandung katalis. Pada metoda ini, kedua monomer menghasilkan polimer yang dapat larut

dalam pelarut. Panas dilepaskan selama reaksi yang diserap oleh pelarut dan mengurangi laju reaksi.

Jika konversi maksimum yang diinginkan telah dicapai, kelebihan pelarut akan dihilangkan untuk

mendapatkan polimer murni. Berat molekul dari produk yang didapatkan pada metoda ini realatif

rendah dikarenakan kemungkinan perpindahan rantai. Proses ini cocok untuk produksi polimer

basah, karena penghilangan kelebihan pelarut sulit dilakukan dan juga pelarut menutup dan

membuat polimer terjebak. Oleh karena itu teknik polimerisasi ini daplikasikan ketika larutan dari

polimer diperlukan untuk aplikasi teknik seperti pernis, lem dan pelapis permukaan.

Proses ini digunakan pada produksi natrium poliakrilat, polimer superabsorben dan neopren

digunakan pada popok sekali pakai dan pakian pakaian renang. Polimer yang umu diproduksi

menggunakan metoda ini adalah polyacrylonitrile (PAN), asam polyacrylic, dan

polytetrafluoroethylene.

b. Polimerisasi padatan (Bulk)

Polimerisasi padatan terjadi dalam monomer itu sendiri. Reaksi dikatalisis menggunakan aditif

sebagai inisiator dan agen transfer dibawah pengaruh panas dan cahaya. Karena proses polimerisasi

sangat eksotermik sangat sulit untuk mengontrol kesragaman berat molekul polimer yang

didapatkan. Bagaimananpun distribusi berat molekul dapat dengan mudah diubah dengan

penggunaan agen pengubah rantai. Temperatur dan tekanan dapat divariasikan untuk mengkontrol

sifat dari polimer yang dihasilkan. Jika polimer tidak larut dalam monomernya, akan didapatkan

sebagai bubuk atau padatan berpori. Karena kandungan polimer utama, polimer yang terbentuk

biasnya murni. Produk yang didapatkan memiliki kejernihan optik yang tinggi yang cocok untuk

produk seperti lapis tipis polimetil metakrilat. Polimer dengan berat molekul rendah dapat juga

disiapkan dengan metoda untuk perekat, plastisizer dan pelumas.

c. Polimerisasi suspensi

Ini adalah proses polimerisasi heterogen radikal. Pertumbuhan polimer seperti poliester dibuat

dengan menggunakan teknik ini. Dalam polimerisasi ini, monomer yang mengandung inisiator,

modifier, dan lain-lain, yang terdispersi dalam pelarut (umumnya air) dengan pengadukan yang kuat.

Monomer dan inisiator tidak larut dalam fasa cair, sehingga membentuk manik-manik dalam matriks

cair. Agen suspensi seperti PVA atau metil selulosa biasanya ditambahkan untuk menstabilkan

tetesan monomer dan menghambat tetesan monomer agar tidak datang bersamaan. Campuran reaksi

biasanya memiliki perbandingan volume monomer terhadap fasa cair 0,10-0,50. Keuntungan utama

adalah perpindahan panas sangat efisien dan karena itu reaksi mudah dikontrol. Reaksi biasanya

dilakukan dalam reaktor tangki yang diaduk dan selanjutnya dicampur larutan dengan menggunakan

tekanan turbulen. Pengadukan membantu untuk menjaga tetesan monomer terpisah dan membuat

suspensi yang lebih seragam, yang menyebabkan distribusi ukuran manik-manik polimer akhir

semakin sempit. Manik-manik terlihat seperti mutiara, sehingga namanya polimerisasi mutiara.

Polimerisasi ini tidak berlaku untuk polimer nyang rekat seperti elastomer karena kecenderungan

aglomerasi. Proses ini banyak digunakan dalam produksi resin komersial, termasuk polivinil klorida

(PVC), plastik bekas secara luas; resin stirena termasuk polystyrene, expanded polystyrene, dan high

impact polystyrene, PAN dan PMMA.

d. Polimerisasi presipitasi

Ini adalah proses polimerisasi heterogen yang dimulai awalnya sebagai sistem homogen pada fasa

selanjutnya dimana monomer dan inisiator benar-benar larut, tapi setelah inisiasi, terbentuk polimer

yang terbentuk tidak larut dan kemudian akan mengendap. Polimer yang diendapkan dapat

dipisahkan dalam bentuk gel atau bubuk melalui sentrifugasi atau filtrasi sederhana. Derajat

polimerisasinya tinggi karena tidak ada masalah dalam pembuangan panas. Polivinil ester dan

poliakrilat ester diperoleh secara komersial menggunakan hidrokarbon sebagai pelarut. PAN

disiapkan menggunakan air sebagai pelarut.

e. Polimerisasi emulsi

Ini adalah jenis polimerisasi radikal di mana cairan monomer terdispersi dalam cairan yang tidak

larut yang menyebabkan emulsi. Jenis polimerisasi emulsi yang paling umum adalah emulsi minyak

dalam air, dimana tetesan air monomer (minyak) diemulsi (dengan surfaktan) dalam fase kontinu

air. Polimer larut air, seperti polivinil alkohol tertentu atau hidroksietil selulosa, juga bisa digunakan

untuk bertindak sebagai pengemulsi / stabilisator. Polimerisasi terjadi pada partikel lateks yang

terbentuk secara spontan dalam beberapa menit pertama prosesnya. Partikel lateks ini biasanya

berukuran 100 nm dan terbuat dari banyak rantai polimer individu. Partikel dihentikan dari koagulasi

satu sama lain karena masing-masing partikel dikelilingi oleh surfaktan (sabun); muatan pada

surfaktan mengusir partikel lain secara elektrostatis. Saat larut dalam air polimer digunakan sebagai

stabilisator bukan sabun, tolakan antara partikel muncul sebagai polimer larut air membentuk lapisan

berbulu di sekitar partikel yang mengusir partikel lainnya, karena dorongan partikel bersama terlibat

dalam mengompresi rantai ini. Karena molekul polimer terkandung di dalam partikel, viskositas

media reaksi tetap dekat dengan air dan tidak tergantung pada berat molekul. Polimerisasi emulsi

dirancang untuk beroperasi pada konversi yang tinggi monomer menjadi polimer. Hal ini dapat

mengakibatkan transfer rantai yang signifikan untuk polimer. Untuk polimer kering (terisolasi),

penghilangan air adalah proses intensif energi.

Teknik polimerisasi emulsi digunakan untuk pembuatan beberapa polimer komersial yang penting.

Banyak dari polimer ini digunakan sebagai material padat dan harus diisolasi dari dispersi berair

setelah polimerisasi. Dalam kasus lain, penyebaran itu sendiri merupakan produk akhir. Dispersi

yang dihasilkan dari teknik polimerisasi emulsi sering disebut lateks (terutama jika berasal dari karet

sintetis) atau emulsi (meskipun emulsi secara ketat mengacu pada dispersi dari cairan tak bercampur

air).

III. PENGOLAHAN POLIMER

3.1 Fabrikasi film polimer

Film polimer memiliki sifat unik termasuk aspek rasio tinggi, fleksibilitas tinggi, adhesi fisik ke

permukaan besar, dan struktur warna yang menarik. Film dapat dibentuk dari bahan polimer

biodegradable dan biokompatibel. Film semacam itu mendapat perhatian yang signifikan dalam

dunia medis karena aplikasi yang potensial mulai dari lapisan implan biokompatibel hingga rekayasa

jaringan perancah. Film polimer bisa disiapkan dengan berbagai metode.

3.1.1 Solution casting

Dalam metode ini, polimer dilarutkan dalam pelarut yang sesuai agar mendapatkan larutan kental,

yang kemudian dituangkan ke atas permukaan datar atau permukaan nonadhesive. Pelarut dibiarkan

menguap atau dilepas dan film kering bisa dilucuti (dikupas) keluar dari permukaan rata. Untuk

menghindari pembentukan gabungan yang lemah dalam larutan polimer,berat molekul yang sesuai

diperlukan (berat molekul lebih tinggi). Untuk membuat larutan tercasting lebih mudah, pelarutnya

harus cukup mudah menguap sehingga dapat menguap pada atau lebih besar sedikit dari temperatur

kamar. Selain itu, pelarutnya tidak boleh menguap dengan cepat, jika tidak, ini akan menghasilkan

gelembung atau endapan semikristalin. Penguapan cepat juga menyebabkan pendinginan film, yang

kemudian bisa menyebabkan krasing atau kondensasiair dari atmosfer. Untuk mendapatkan film

yang bagus, biasanya pelarut harus memiliki titik didih antara 60 dan 100 ° C.

Umumnya, larutan polimer perlu disaring sebelum pengecoran dan penyaringan harus dilakukan

dengan teknik tekanan bukan gravitasi atau filtrasi vakum. Pada skala kecil, film polimer dengan

ketebalan seragam bisa disiapkan di laboratorium hanya dengan menyebarkan larutan polimer di

atas permukaan kaca dan digulung dengan batang kaca seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.30

Gambar 8 Preparasi film skala laboratorium dengan menggunakan solvent casting

Dalam skala besar, prosesnya sedikit berbeda. Film polimer yang tersedia secara komersial dapat

disiapkan oleh metode pengecoran. Dalam proses ini, larutan polimer diumpan secara menerus

melalui slit die, yang kemudian dilewatkan diantara dua bola logam berputar. Selama rotasi, pelarut

akan diuapkan dan film polimer kering terbentuk.

Gambar 9 preparasi film skala besar dengan metoda solvent casting

Dalam pendekatan lain, larutan polimer diumpankan secara terus menerus slite die ke sabuk logam

yang bergerak. Pelarutnya dengan mudah diuapkan selama rotasi dan film polimer kering diperoleh.

Gambar 10 preparasi film menggunakan belt system

3.1.2 Melt pressing

Metoda ini cocok untuk polimer yang memiliki kestabilan termal yang baik. Ini lebih sering

digunakan di laboratorium karena film besar sulit disiapkan dengan metode ini dan prosesnya

terputus-putus.

Gambar 11 preparasi film menggunakan melt pressing

Teknik ini terdiri dari dua plat yang dipanaskan secara elektrik. Satu lempeng bisa dipaksakan

melawan yang lain dengan cara sebuah unit hidrolik atau pompa tangan. Serbuk polimernya

ditempatkan di antara dua lembar aluminium atau foil tembaga, dan struktur sandwich ini ditempatkan

di antara dua piring yang dipanaskan. Sebuah hidrolik dengan tekanan sekitar 2000 sampai 5000 psi

diaplikasikan sekitar 30 detik. Sandwich didinginkan dan dilepas, dan film ini dipisahkan dari foil.

Dalam prakteknya, suhu dan tekanan harus ditentukan dengan uji coba dan kesalahan. Jika suhunya

terlalu tinggi, polimer sederhana mengalir keluar dari sandwich, jika terlalu rendah, mungkin filmnya

buram atau lemah karena fusi yang tidak memadai.

3.1.3 Melt extrusion

Untuk pembuatan bahan apapun, proses kontinyu umumnya disukai. Oleh karena itu, metode melt

extrusion ini lebih menguntungkan karena merupakan proses yang berkesinambungan. Dalam metode

ini, bubuk polimer atau pelet dimasukkan ke dalam extruder ulir yang memanaskan polimer dengan

cara memutar poros sekrup seperti ditunjukkan pada 1.12

Gambar 12 preparasi film menggunakan metoda melt extrusion

Lelehan polimer dipaksa masuk ke dalam die dan lembaran datar polimer cair dikumpulkan dengan

drum berputar, yang mendinginkan film di bawah titik leburnya. Roller berikutnya melengkapi efek

pendinginan dan proses orientasi. Ketebalan film berkisar antara 0,01 sampai 0,1 mm dapat diperoleh

dengan metode ini.

3.1.4 Bubble blown method

Metode ini dapat digunakan sebagai metode alternatif molten extrusion. Bubuk polimer dimasukkan

ke dalam alat ekstrusi sekrup, yang memanaskan polimer. Polimer cair dari extruder ulir dipaksa

melalui die annular. Gas inert kemudian dilewatkan melalui tabung, sehingga karena tekanan gas,

tabung tersebut bertiup ke dalam gelembung silinder. Gelembung tersebut kemudian diratakan dengan

serangkaian roller untuk membentuk film kontinu yang bisa ditutup oleh roller yang dirancang secara

khusus.

Gambar 13 preparasi film polimer menggunakan metoda bubble bown

3.2 Spinning Industrial Polimer

Sebelumnya, proses pemintalan terbatas pada industri tekstil untuk produksi serat. Saat ini, diperluas

ke produksi serat polimer tipis. Serat tipis ini memiliki aplikasi biomedis yang sangat besar seperti

teknik jaringan, pelepasan obat, pembalut luka, imobilisasi enzim, biosensor, restorasi gigi, dan

implan medis. Terdapat tiga teknik utama yang bisa menghasilkan serat dengan cara spinning process.

3.2.1 Solution spinning

Dalam proses solution spinning, polimer digunakan sebagai larutan dengan melarutkan polimer dalam

pelarut yang tepat, sedangkan dalam proses melt spinning, polimernya berada dalam keadaan cair.

Namun, dalam kedua kasus, polimer (baik dalam bentuk lelehan atau dalam larutan) dialirkan melalui

spinneret, yang merupakan semacam piring spesial dengan lubang sangat halus untuk serat. Solution

spinning terdapat dalam tiga jenis.

3.2.1.1 Wet spinning

Dalam metode ini, larutan kental polimer diambil dengan jarum suntik hipodermik dan kemudian

diekstrusi melalui filamen kontinu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.13 dengan cara

menyuntikkannya ke dalam wadah koagulasi yang mengandung nonsolvent. Dalam proses dari

nonsolvent, larutan kental dipadatkan atau diendapkan sebagai serat, yang kemudian akan

menghasilkan sebuah kumparan. Sambil melakukan proses pemintalan basah, ada kemungkinan

pembentukan filamen butiran bukan kontinu. Hal ini dapat dihindari dengan meningkatkan viskositas

larutan polimer.

Gambar 14 Motor- driven skala laboratorium untuk sintesis serat menggunakan wet

spinning

Pada skala besar, mesin pompa suntik digunakan untuk mendorong larutan polimer kental ke dalam

bak pembekuan yang mengandung nonsolvent dimana larutan polimer diendapkan dan bisa ditarik

keluar dan diakhiri dengan sebuah roller.

Gambar 15 pembuatan serat skala besar dengan wet spinning

3.2.1.2 Electrospinning

Kemajuan terbaru dalam nanoteknologi terus berlanjut diterapkan di berbagai bidang biomedis dan

khususnya di bidang perancah untuk rekayasa jaringan, mekanisme drug delivery, dan imobilisasi

enzim. Rekayasa jaringan telah memainkan peran penting dalam pembangunan pengganti biologis

yang memulihkan, merawat, atau memperbaiki fungsi jaringan hal ini disebabkan oleh generasi

nanofibers diproduksi dengan teknik electrospinning. Oleh karena itu, electrospinning merupakan

proses yang penting di era teknologi modern saat ini. Dalam proses ini, muatan listrik biasa digunakan

untuk menarik serat halus (biasanya mikro sampai nano) dengan memilih larutan polimer yang

sesuai. Proses ini tidak memerlukan penggunaan wadah koagulasi atau suhu tinggi untuk

menghasilkan serat tipis dari larutan polimer dan memastikan tidak ada pelarut yang tinggal dalam

produk. Polimer semikristalin serat seperti polietilen, PET, dan polipropilena dapat diproduksi

dengan metode ini, yang akan sebaliknya tidak mungkin atau sulit untuk menghasilkan serat tersebut

menggunakan teknik pemintalan yang lain.

Penyiapannya mirip dengan yang digunakan secara konvensional proses pemintalan yang

memiliki suntikan, suplai tegangan tinggi, dan kolektor (Gambar 1.15). Pada titik saat yang kritis,

aliran cairan polimer meletus dari permukaan. Titik letusan dikenal sebagai "Taylor cone." Jika gaya

kohesi molekul cairan cukup tinggi, pemutus arus tidak terjadi dan cairan cair yang terisi terbentuk.

Perpanjangan dan penipisan serat akibat ketidakstabilan lentur ini menyebabkan terbentuknya serabut

seragam dengan diameter berskala nanometer. Ketebalan serat dapat bervariasi tergantung pada sifat

polimer, sifat pelarut, voltase terapan, jarak yang digunakan antara ujung suntikan dan kolektor, dll.

Gambar 16 Pembuatan serat dengan metoda electrospinning

3.2.1.3 Dry spinning

Dalam metode pemintalan kering, serat polimer terbentuk tanpa menggunakan bak pembekuan.

Sebagai gantinya, udara panas digunakan untuk mengeringkan serat, yang diekstrusi dari jarum

suntik hipodermik. Pada skala laboratorium seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.40.

Gambar 17. pembuatan serat menggunakan metoda dry spinning skala laboratorium

Metode ini sangat sederhana dimana larutan polimer dimasukkan ke dalam suntikan dan ditekan ke

dalam tabung silinder vertikal dan sekaligus meniupkan udara panas dari dasar ke atas. Saat udara

panas ditiupkan ke dalam ruangan, arusnya mengaliri larutan polimer menjadi benang padat, yang

bisa digulung dengan kumparan. Namun, proses ini dilakukan secara skala besar dengan

menggunakan metode yang diilustrasikan pada Gambar. 1,41. Di sini, larutan polimer yang relatif

terkonsentrasi disaring dan dipompa melalui spinneret. Seratnya masuk ke ruang vertikal diikuti oleh

arus udara panas yaitu melewati ruang dari ujung bawah tabung. Serat kering diaplikasikan untuk

aplikasi akhir dan kemudian menghasilkan dengan kumparan.

Gambar 18. Pembuatan dry spinning skala besar

3.2.1.4 Melt spinning

Ini adalah proses berskala besar di mana pelet polimer padat atau kepingan dipanaskan sampai

meleleh dalam peleleh grid. Larutan lelehan disaring dengan menggunakan pompa dan dipaksa turun

melalui pemintal. Segera setelah benang halus keluar melalui spinneret, aliran udara dingin

dilewatkan pada benang untuk memperkuat serat. Bentuk padat benang dilewati antara dua bola

logam bergantian diikuti dengan finish aplikator untuk mendapatkan diameter seragam dari serat dan

akhirnya serat-serat itu terisi dengan gelendong.

Gambar 19 Pembuatan serat skala besar untuk melt spinning

Salah satu kelebihan metode ini adalah proses pembentukan serat sangat cepat dan serat yang terbentuk

lingkaran melintang. Namun, kerugiannya proses ini tidak bisa diterapkan pada polimer yang tidak

stabil terhadap termal.

3.3 Fabrikasi shaped polymer object

3.3.1. Compression molding

Proses pencetakan ini banyak digunakan untuk menghasilkan benda dari bahan thermoset seperti

resin. Cetakannya terdiri dari dua bagian, satu di atas dan lainnya lebih rendah. Bagian bawah yang

lebih rendah biasanya mengandung rongga dan bagian atas separuh memiliki proyeksi, yang sesuai

dengan rongga saat cetakan ditutup. Jarak antara proyeksi atas setengah dan rongga di bagian bawah

memberi bentuk cetakan perangkat.

Gambar 20 Preparasi objek menggunakan compression molding

Selama proses pencetakan kompresi, bahan polimer diletakkan di antara bagian stasioner dan bagian

cetakan yang dapat dipindahkan. Panas dan tekanan diaplikasikan secara bersamaan saat cetakan

ditutup sehingga material menjadi plastis, yang mengalir untuk mengisi cetakan dan menjadi

homogen. Kemudian, tekanan dan suhu yang diperlukan diterapkan sangat tergantung pada sifat

termal dan reologi polimer. Di bawah tekanan tinggi, kelebihan bahan polimer dikeluarkan sebagai

film tipis dari rongga yang dikenal sebagai lampu kilat. Cetakan disatukan sampai semua resin telah

hilang dan yang mungkin memerlukan 30 detik sampai beberapa menit. Cetakan kemudian dibuka

dan benda itu dikeluarkan. Dalam metode ini, cetakan umumnya terbuat dari logam berlapis

kromium. Suhu 150° C dan tekanan sekitar 200 psi biasanya digunakan.

3.3.2 Injection molding

Ini adalah teknik kecepatan tinggi yang digunakan untuk pembuatan polimer termoplastik dan

thermoset. Prosesnya ditunjukkan pada Gambar 1.44. Polimer berbentuk bubuk atau resin cair, yang

dimasukkan ke dalam hopper dan dipaksa masuk ke silinder horizontal, di mana ia akan melunak

karena pelat pemanas listrik. Tekanan diaplikasikan melalui piston yang digerakkan secara hidrolik

ke bahan cair ke dalam cetakan, dipasang di ujung silinder. Saat bergerak melalui zona panas silinder,

alat yang disebut torpedo membantu mempercepat bahan plastik secara seragam di sekitar dinding

bagian dalam silinder panas. Oleh karena itu, distribusi panas seragam pada material. Bahan cair dari

silinder kemudian disuntikkan melalui nosel ke dalam rongga cetakan. Polimer setelah pendinginan

atau pengeringan dipadatkan dan produk dari bentuk tertentu dapat dibawa keluar. Siklus ini diulang

dan urutannya biasanya hanya memakan waktu sekitar 10-30 s sehingga metode ini cukup sesuai

untuk produksi padatan (bulk).

Gambar 21 preparasi objek menggunakan injection molding

3.3.3.Reaction injection molding

Ini adalah pengembangan injeksi molding yang lebih baru. Dalam proses ini seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 1.45, dua monomer (resin) disuntikkan bersamaan dalam cetakan. Tepat sebelum

mereka masuk dalam cetakan, reaksi kimia terjadi di antara kedua resin tersebut. Pada suhu rendah,

polimer terbentuk dalam rentang waktu yang lebih sedikit dan proses ini tidak memerlukan lebih

banyak panas untuk pencetakan.

Gambar 22 Preparasi objek menggunakan reaction injection molding

3.3.4 Blow molding

Blow molding biasanya dilakukan dalam industri kaca dan telah diadopsi juga di industri polimer

karena harganya murah dan melibatkan operasi yang sederhana. Dalam metode ini, sepotong tabung

polimer cair yang biasa disebut parison ditempatkan dengan benar dari alat pengekstrusi di antara dua

bagian cetakan. Bila kedua bagian cetakan ditutup atau menutup salah satu ujung parison dan pin

bertiup disisipkan di ujung yang lain. Gas terkompresi di bawah tekanan sekitar 2 sampai 100 psi

kemudian disuntikkan ke dalam parison melalui pin bertiup. Paralel panas meningkat seperti balon

dan terus berkembang sampai masuk ke dalam kontak dengan permukaan interior cetakan berongga

yang relatif dingin. Di bawah tekanan, parison akhirnya menghasilkan bentuk rongga berlubang dari

cetakan. Cetakan dibiarkan dingin dan bentuk kaku dilepas dengan membuka cetakan.

Gambar 23 Preparasi objek dengan blow molding

3.3.5 Extrusion molding

Ini salah satu metode ekonomis untuk menghasilkan banyak biomaterial seperti lembaran, tabung,

batang, dan filamen. Dalam proses ini seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.47, bahan plastik

dimasukkan ke dalam silinder melalui gerbong. Silinder ini memiliki persediaan listrik pemanasan

untuk melembutkan bahan. Bahan cair selanjutnya dimasukkan ke dalam die melalui ulir sekrup.

Gambar 24 Preparasi objek menggunakan extrusion molding

Selama prosesnya dari hopper ke die, bahan plastik melewati tiga zona yang berbeda seperti zona

umpan, zona kompresi, dan zona material. Setiap zona berkontribusi dengan caranya sendiri terhadap

keseluruhan proses ekstrusi. Zona umpan menerima materi dari hopper dan mengirimkannya ke zona

kompresi. Tidak ada pemanasan yang terjadi di zona umpan, tapi di zona kompresi, materialnya

meleleh akibat panas yang dihasilkan oleh elemen pemanas dan bahannya juga dikompres dengan

pengoperasian sekrup. Selanjutnya, material pasta cair dimasukkan bagian zona material, di mana ia

memperoleh laju alir konstan yang diberikan dengan helical flight dari sekrup. Tekanan batas di

bagian ini memungkinkan bahan meleleh untuk memasukkan die dan muncul dari profil yang

diinginkan. Profil yang diinginkan berawal dari kematian cukup panas dan dikenai pendinginan cepat

untuk menghindari deshaping. Produk yang terbentuk lalu potong dengan panjang yang diinginkan

atau berakhir dalam gulungan.

3.4 Calendaring

Ini adalah metode penting untuk membuat film dan lembaran dan ditunjukkan pada Gambar 1.48.

Dalam proses ini, senyawa plastik dilewatkan di antara serangkaian roller yang dipanaskan.

Lembaran muncul dari roller, didinginkan dengan melewati roller dingin. Lembaran akhirnya

terbungkus gulungan. Namun, ketebalannya dikendalikan oleh kontiunitas pemerasan dan

pengubahan kecepatan akhir gulungan.

Gambar 25 Preparasi lapisan/film menggunakan metoda calendaring

Daftar Pustaka

[1]. Mahadevappa, et.al. 2014. Polymer Synthesis and Processing. Natural and Synthetic Biomedical

Polymers.

[2]. J. Nicholas, S. Mura, D. Brambilla, N. Mackiewicz, P. Coreur, Design functionalization strategies

and biomedical applications of targeted biodegradable. Biocompatible polymer based

nanocarriers for drug delivery, Chem. Soc. Rev. 42 (2013) 1147–1235.

[3]. S.E.M. Selke, J.D. Culter, R.J. Hernandez, Plastics Packaging: Properties, Processing, Applications,

and Regulations, Hanser Publishers, Munich, 2004, pp. 29.

[4]. M.P. Stevens, Polymer Chemistry an Introduction, third ed., Oxford University Press, New York,

1999, pp. 173–175.

[5]. P. Bahaddur, N.V. Sastry, Principles of Polymer Science, Narosa Publishing House, New Delhi,

2002, pp. 43–44.

[6]. K.N. Cologne, K.N. Bergisch-Gladbach, J.P. Cologne, Process for the preparation of polyurethanes

which are dispersible in water, U. S. Patent 4 237 264 (1980).