DR. IR. SUBRIYER NASIR, MS

Jurusan teknik kimia fakultas teknik universitas sriwijaya

TEKNOLOGI POLIMERTEKNOLOGI POLIMER

Polimer senyawa kimia dengan berat molekul yang tinggi yg terdiri dari beberapa unit (gugus) berulang yang disebut “mer”

Aplikasi untuk polimer :1.Plastik2.Karet (elastomer)3.Serat (fiber)4.Surface finishing dan coating5.Perekat (Adhesive)

Berdasarkan asalnya : Polimer alam : serat, protein, karet alam dsb Polimer sintetik : PE, PP, PVC, PVA dll Berdasarkan kelakuan thd temperatur

Termoplastik Termoset Elastomer

Berdasarkan sintesa kimia

o Polimer kondensasio Polimer Adisi

Polimerisasi AdisiMonomer mengadisi monomer lain sehingga produk polimer mengandung semua atom yang ada pada monomer awal

C CH

H H

HC C

H

H H

H+...... + + ...... C C C C C

H H H H

H H H H H

H

Etilena Polietilena

Polimerisasi KondensasiSebagian dari molekul monomer tidak termasuk dalam polimer akhir . Biasanya menghasilkan molekul air, amonia dsb

Alkena Polimerisasi adisi

etilena → Polietilena

C CH

H H

HC CH

H H

H

n

nC C C C CH H H H

H H H H H

HCH

H

Propilena → Polipropilena

H2C CH

CH3 CH2

CH2

CH2

nC C C C C C

Salah

POLIMERISASI

H2C CH

CH3 C C C C C C

Rumus yang benar

C C C C C C

CH3 CH3 CH3

H

H

H

H

H H H

H

H

Rantai C bercabang

Etilena Polimer Sintetik

Melalui substitusi satu atau beberapa hidrogen dari etilena

POLIMERISASI

HO

C

O

CH2CH2CH2CH2CH2 N

H

H HO C

O

H2C CH2CH2CH2CH2 N

H

H

+

+

C

O

CH2CH2CH2CH2CH2 N

H

C

O

CH2

CH2CH2CH2CH2 N

Hx H2O+

Gugus Karboksil Gugus

Amina

Ikatan Amida

Asam 6-Aminoheksanoat Nilon

POLIMERISASI

Tiga dimensi (3D) padat

Tiga dimensi (3D) ruang

Dua dimensi (2D)

·-B-A-B-A-B-B-A-· · ·

Metoda Absolut

Metoda Relatif

Prinsip : Tekanan Osmosa (π)

Π = R T/Mn C + BC2 + ......................

Plot Π/C versus C didapat Mn yaitu Berat Molekul Rata-rata

Π/C RT/Mn

C

Persamaan Einstein (1906)

5,21sr

η = viskositas suspensi

5,21

sp

s

sp = Viskositas Spesifik

(1)

Kred

c

s

/1

1

red = viskositas tereduksi

Interaksi polimer-polimer thd viskositas tereduksi dapat dihilangkan dengan ekstrapolasi ke konsentrasi nol

c

sp

c 0lim

= viskostas intrinsic

Kcsps

1

Karena molekul polimer dalam larutan tidak kaku (rigid) dan tidak bulat dan pada konsentrasi tertentu berinteraksi satu sama lain maka persamaan (1) dapat dapat ditulis:

K : fungsi ukuran molekul terlarut, bentuk molekul, rigiditas, interaksi antarmolekul dan proporsionalitas antara fraksi volume dan konsentrasi dan tergantung juga pada system polimer-pelarut maka persamaan 2) menjadi

(2)

Persamaan Huggins :

ckcsp 2"

K” ~ 0,4

Bentuk ekivalen dari persamaan (3) adalah

ckcr

inh2"ln

inh

"k = viskositas inherent

=k’ - 0,5

(3)

1/ rsssp

Jenis Viskositas Satuan Umum

Nama Umum Nama Rekomendasi

η Centipoise (cp) Viskositas larutan

Viskositas larutan

ηsCentipoise (cp) Viskositas

pelarutViskositas pelarut

ηrTanpa dimensi Viskositas relatif Rasio viskositas

Tanpa dimensi Viskositas reduksi

-

dl/gram Viskositas inherent

Bilangan Viskositas logaritmik

dl/gram Viskositas spesifik

Bilangan viskositas

dl/gram Viskositas Intrinsik

Bilangan viskositas terbatas

cc rspred /1/

crinh /ln

inhcredc

00limlim

Persamaan Mark-Houwink

axx MK (0,5 < a <1.0)

K dan a merupakan konstanta yang tergantung pada sistem polimer dan pelarut.

Sistem Polimer-pelarut dengan K = 5,83 x E-05 dan a = 0.72

Waktu : to, t1,t2,t3,..............................tnKonsentrasi : c1,c2,c3, ................................cn

C

C v sLn (ηsp /c)

C v sLn (ηr /c)

1. Polimerisasi Curah (Bulk Polymerization) 2. Polimerisasi Larutan (Solution Polymerization) 3. Polimerisasi Antarmuka (Interfacial

polymerization) 4. Polimerisasi Suspensi (Suspension

Polymerization) 5. Polimerisasi Emulsi (Emulsion Polymerization)

Digunakan untuk memperoleh benda benda dengan bentuk yang diinginkan dengan melaksanakan polimerisasi langsung dalam cetakan.

Contoh :

- Pengecoran- Potting- Pengkapsulan- Komponen-komponen listrik- resin resin termosetting

Keunggulan :

1. Polimer murni karena hanya melibatkan monomer, inisiator atau agen pemindah rantai

2. Benda dapat langsung dicetak3. Yield per volume paling tinggi

Kelemahan :

1. Sering sulit dikontrol, untuk menjaga agar proses dapat dikontrol dengan baik, proses polimerisasi mungkin berlangsung lama sehingga tidak ekonomis

2. Sulit untuk mendapat laju polimerisasi yang tinggi dan polimer dengan BM rata-rata yg tinggi.

3. Sulit untuk menghilangkan sisa-sia monomer yg tidak bereaksi.

Keunggulan : 1. Mudah dalam melakukan kontrol thd panas 2. Disain reaktor relatif lebih mudah 3. Larutan polimer dapat diperoleh secara langsung

Kelemahan : Diperlukan sejumlah solven yang mungkin

flammable, toxic dan mahal Pemisahan solvent dan polimer memerlukan

tambahan peralatan. Pemisahan monomer dan sisa pelarut lebih sulit Penggunaan solven yg inert dapat menurunkan

yield.

Polimerisasi Suspensi

Keuntungan :

1. Proses perpindahan massa dan panas yang yg efisien

2. Viskositas polimer yg cukup rendah3. Konversi monomer yang tinggi4. Laju polimerisasi yang tinggi5. BM polimer yg diperoleh cukup tinggi6. Luas permukaan partikel polimer yg

besar7. Produk dapat dipakai langsung

Kelemahan :1. Kontaminasi produk oleh aditive shg

polimer berkurang kemurniannya.2. Sulit dikontrol terlebih bila monomer

bersifat hydrofilik.

Biasanya menghasilkan polimer dalam bentuk emulsi berupa latex dengan ukuran 500 – 1500 Ao. Contoh : Karet Sintetis yg disebut Government Rubber-Styrene (GR-S) atau SBR (Styrene-Butadien Rubber).

Keunggulan :1. Mudah untuk dikontrol dan viskositas produk

yang rendah2. Laju polimerisasi dapat ditingkatkan dengan

penggunaan sabun atau inisiator dalam konsetrasi rendah

3. Residu monomer kecil karena ukuran partikel lateks yang halus.

4. Produk lateks sering dapat langsung digunakan.

1. Sulit memperoleh monomer yang murni

2. Diperlukan teknik tersendiri untuk memperoleh polimer padat

3. Adanya air dalam proses reaksi menurunkan yield produk per volume reaktor.