7/23/2019 polimerisasi curah
1/13
1
7. POLIMERISASI LARUTAN
A. Polimer
Kata polimer pertama kali digunakan oleh kimiawan Swedia Berzelius pada tahun
1833. Sepanjang abad 19 para kimiawan bekerja dengan polimer tanpa memiliki suatu
pengertian yang jelas tentang polimer terutama strukturnya.
B. Pengertian Polimer
Istilah polimer berasal dari kata poly yang artinya banyak dan meros yang
artinya bagian yaitu molekul raksasa atau makromolekul yang biasanya memiliki bobot
molekul tinggi. Polimer juga didefinisikan sebagai makromolekul yang dibangun dari
pengulangan unit-unit molekul yang lebih sederhana yang dinamakan monomer.
Alam telah menyediakan polimer seperti selulosa, protein dan karet alam jauh
sebelum manusia menemukan polimer sintetik. Polimer-polimer tersebut telah digunakan
sejak berabad-abad sebagai bahan makanan, pakaian dan peralatan sederhana. Namun
sekarang polimer sintetis telah banyak digunakan sehari-hari tidak hanya sebagai
makanan, pakaian, dan peralatan sederhana, tetapi juga sebagai peralatan elektronik,
peralatan masak juga bahan untuk keperluan peralatan dengan teknologi tinggi.
C. Penggolongan Polimer
Ada beberapa penggolongan polimer, diantaranya adalah :
1. Berdasarkan Asalnya
a.
Polimer alam
adalah polimer yang terbentuk secara alami di dalam tubuh makhluk hidup.
Tabel 1. Beberapa contoh polimer alam
No. Polimer Monomer Polimerisasi Terdapat pada
1. Amilum Glukosa Kondensasi Biji-bijian,akar umbi
2. Selulosa Glukosa Kondensasi Sayur,kayu, kapas
3. Protein Asam amino KondensasiSusu,daging,telur,
wol, sutera
4. Asam nukleat Nukleotida Kondensasi Molekul DNA, RNA
5. Karet alam Isoprene Adisi Getah karet alam
7/23/2019 polimerisasi curah
2/13
b. Polimer semi sintetis
adalah polimer yang diperoleh dari hasil modifikasi polimer alam dan bahan
kimia. Contoh : selulosa nitrat yangsering dipasarkan dengan nama celluloiddan
guncotton.
c. Polimer sintetis
adalah polimer yang tidak terdapat di alam, tetapi disintesis dari monomer-
monomernya dalam reaktor.
Tabel 2. Beberapa contoh polimer sintetis
No. Polimer Monomer Polimerisasi Terdapat pada
1. Polietena Etena Adisi Kantung,kabel plastik
2. Polipropena Propena Adisi Tali,karung,botol plastik
3. PVC Vinil klorida AdisiPipapralon,pelapis
lantai, kabel listrik
4.Polivinil
alkoholVinil alkohol Adisi Bak air
5. Teflon Tetrafluoro etena Adisi Wajan,panci anti lengket
6. DakronMetal tereftalat
dan etilen glikolKondensasi
Pita rekam magnetik,
kain,tekstil,wol sintetis
7. Nilon
Asam adipat dan
heksametilen
diamin
Kondensasi Tekstil
8. Polibutadiena Butadiena Adisi Ban motor, mobil
2. Berdasarkan Jenis Monomernya
a. Homopolimer
adalah polimer yang tersusun dari monomer-monomer yang sama atau sejenis.
Contoh : PVC, protein, karet alam, polivinil asetat (PVA), polistirena, amilum,
selulosa, dan teflon.
b.
Kopolimer
7/23/2019 polimerisasi curah
3/13
adalah polimer yang tersusun dari monomer-monomer yang berlainan jenis.
Berdasarkan susunan monomernya, terdapat empat jenis kopolimer sebagai
berikut.
1) Kopolimer bergantian
2) Kopolimer blok
3)
Kopolimer bercabang
4) Kopolimer tidak beraturan
3. Berdasarkan Sifat terhadap Pemanasan atau Sifat Kekenyalannya
a.
Termoplastik
adalah polimer yang bersifat kenyal atau liat jika dipanaskan dan dapat dibentuk
menurut pola yang diinginkan. Setelah dingin, polimer menjadi keras dan
kehilangan sifat kekenyalannya.
Contoh : polietilena, PVC, seluloid, polistirena, polipropilena, asetal, vinil, nilon
dan Perspex.
b.
Termosetting
adalah polimer yang bersifat kenyal saat dipanaskan, tetapi setelah dingin tidak
dapat dilunakkan kembali. Jika pecah, polimer tersebut tidak dapat disambungkan
kembali dengan pemanasan. Contoh : bakelit, uretana, epoksi, polyester,
dan formika.
4.
Berdasarkan Bentuk Susunan Rantainya
a. Polimer linear
adalah polimer yang tersusun dengan unit ulang berikatan satu sama lainnya
:membentuk rantai polimer yang panjang.
b. Polimer bercabang
adalah polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang pada
rantai utama.
c. Polimer berikatan silang (Cross-linking)
adalah polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikataan
satu sama lain pada rantai utamanya. Sambungan silang dapat terjadi ke berbagai
arah sehingga terbentuk sambung silang tiga dimensi yang disebut polimer
jaringan.
5.
Berdasarkan Apilkasinya
a. Polimer komersial
7/23/2019 polimerisasi curah
4/13
adalah polimer yang disintesis dengan harga murah dan diproduksi secara besar-
besaran.
Contoh : polietilena, polipropilena, pilivinil klorida dan polistirena.
b. Polimer teknik
adalah polimer yang mempunyai sifat unggul tetapi harganya mahal. Contoh :
poliamida, polikarbonat, asetal, dan polyester.
D. Sifat-sifat Polimer
Beberapa faktor yang mempengaruhi sifat fisik polimer sebagai berikut.
1.
Panjang rata-rata rantai polimer
Kekuatan dan titik leleh naik dengan bertambah panjangnya rantai polimer.
2. Gaya antarmolekul
Jika gaya antar molekul pada rantai polimer besar maka polimer akan menjadi kuat
dan sukar meleleh.
3.
Percabangan
Rantai polimer yang bercabang banyak memiliki daya tegang rendah dan mudah
meleleh
4.
Ikatan silang antar rantai polimer
Ikatan silang antar rantai polimer menyebabkan terjadinya jaringan yang kaku dan
membentuk bahan yang keras. Jika ikatan silang semakin banyak maka polimersemakin kaku dan mudah patah.
5. Sifat kristalinitas rantai polimer
Polimer berstruktur tidak teratur memil;iki kristanilitas rendah dan bersifat amorf
(tidak keras). Sedangkan polimer dengan struktur teratur mempunyai kristanilita
tinggi sehingga lebih kuat dan lebih tahan terhadap bahaan-bahan kimia dan enzim.
E. Reaksi- Reaksi Polimer
7/23/2019 polimerisasi curah
5/13
Reaksi polimerisasi yaitu reaksi penggabungan sejumlah monomer menjadi polimer.
Polimerisasi dibedakan menjadi dua macam sebagai berikut.
1. Polimerisasi adisi
adalah reaksi pembentukan polimer dari monomer-monomer yang berikatan rangkap
menjadi ikatan tunggal.
Polimerisasi adisi dibedakan menjadi dua sebagai berikut.
a. Polimerisasi adisi alami
Polimerisasi adisi alami misalnya pembentukan karet alam atau poliisoprena.Monomernya berupa isoprene atau senyawa 2-metil-1,3-butadiena.
b. Polimerisasi adisi sintesis
Contoh : pembentukan PVC, polipropena, Teflon, polifenil etena atau polistirena,
dan polietilena.
2. Polimerisasi kondensasi
yaitu reaksi yang terjadi jika dua atau lebih monomer sejenis atau berbeda jenis
bergabung membentuk molekul besar sambil melepaskan molekul-molekul kecil
seperti H2O, NH3, dan HCl.
Polimerisasi kondensasi dibagi menjadi dua sebagai berikut.
a. Polimerisasi kondensasi alami
Contoh : pembentukan selulosa, amilum dan protein.
b. Polimerisasi kondensasi sintesis
Contoh : pembentukan nilon, tetoron, bakelit, dan urea-metanal.
F. Teknik Polimerisasi
7/23/2019 polimerisasi curah
6/13
Pada dasarnya, ada dua teknik polimerisasi yang dapat digunakan untuk
memproduksi polimer, yaitu teknik homogen dan teknik heterogen. Teknik homogen
dapat dilakukan secara polimerisasi massa dan larutan, sedangkan teknik heterogen
dilaksanakan secara emulsi dan suspensi.
1. Teknik Polimerisasi Homogen
Dalam teknik polimerisasi homogen, terdiri dari 2 sub polimerisasi, yaitu polimerisasi
massa dan polimerisasi larutan.
a. Polimerisasi Massa
Teknik polimerisasi massa atau yang sering disebut bulk polimerisation
adalah teknik yang bertujuan untuk pembuatan polimer kondensasi, reaksinya
bersifat eksotermis dengan viskositas campuran yang rendah sehingga panas dapat
berpindah melalui pengeluaran gelembung. Sistem pada polimerisasi massa jarang
digunakan secara komersil untuk pembuatan polimer visual, kecuali untuk
membuat polimetil metakrilat tuang.
b.
Polimerisasi Larutan
Polimerisasi larutan adalah teknik polimerisasi dimana monomer dan
katalis dilarutkan suatu pelarut, kemudian setelah polimerisasi pelarutnyadikeluarkan. Contoh dari polimerisasi larutan ialah konversi polivinil asetat
menjadi polivinil alcohol ester akrilik.
2. Teknik Polimerisasi Heterogen
Dalam teknik polimerisasi hoterogen, terdiri dari 2 sub polimerisasi, yaitu
polimerisasi emulsi dan polimerisasi suspensi.
Contoh : The high pressure free radical process for the manufacture of Low Density
Polyethylene. Polyethylene membentuk cabang karena proses self-branching.
Cabang yang lebih panjang dari metil tidak dapat masuk ke kisi kristal polyethylene,
sehingga polimer padat yang dihasilkan kurang bersifat kristal (tidak transparan) dan
lebih kaku daripada HDPE (0.935-0.96 g cm-3
) yang dibuat dengan reaksi
coordination polymerization.
a.
Polimerisasi Emulsi
Polimerisasi jenis ini, dapat menghasilkan polimer dengan laju dan berat
molekul yang tinggi. Sistem pada polimerisasi emulsi merupakan dua fase cairanyang tidak larut, Fase pertama ialah fase kontinu aqueous, yang merupakan
7/23/2019 polimerisasi curah
7/13
inisiator, sedangkan fase kedua ialah fase diskontinu nonaqueous yang
merupakan bentuk monomer dan polimer.
Contoh teknik polimerisasi ini adalah pada pembuatan karet SBR.
b. Polimerisasi Suspensi
Teknik pada polimerisasi suspensi berlangsung dalam system aqueous
dengan monomer sebagai fase terdispersi sehingga menghasilkan polimer yang
berada fase solid terdispersi. Metode polimerisasi ini digunakan secara komersil
untuk menghasilkan polimer vinil yang keras, contohnya polistirena, polimetil
metaklirat, polivinil klorida serta poliakrilonitril. Contoh teknik polimerisasi
suspense adalah pada proses pembuatan PMMA.
BAB III
ISI
A. Pengertian Polimerisasi Larutan
Polimerisasi larutan adalah teknik polimerisasi dimana monomer dan katalis
dilarutkan suatu pelarut, kemudian setelah polimerisasi pelarutnya dikeluarkan.
B.
Proses Polimerisasi LarutanPolimerisasi larutan digunakan untuk membuat polimer dan kopolimer dengan
melarutkan monomer dan katalis dalam pelarut non-reaktif. Berikut ini adalah gambar
sederhana untuk polimerisasi larutan.
Gambar1. Reaktor
7/23/2019 polimerisasi curah
8/13
Gambar 2. Diagram Proses Polimerisasi
Dalam proses polimerisasi larutan, monomer bersama dengan inisiator dilarutkandalam pelarut. Pelarut bertindak sebagai pengencer & membantu dalam memfasilitasi
perpindahan terus menerus panas polimerisasi. Oleh karena itu kontrol suhu mudah.
Pelarut memungkinkan pengadukan mudah karena mengurangi viskositas campuran
reaksi. Pelarut juga memfasilitasi kemudahan penghapusan polimer dari reaktor. Pelarut
cair yang digunakan dalam prosedur polimerisasi larutan biasanya adalah pelarut tetap
untuk polimer atau kopolimer yang dihasilkan. Proses ini hanya cocok untuk penciptaan
jenis polimer basah, karena sulit untuk memisahkan kelebihan pelarut. Sementara
pemisahan kelebihan pelarut mungkin menggunakan distilasi, namun biasanya tidak
dianggap ekonomis dalam situasi industri.
Pada polimerisasi larutan, monomer dilarutkan dalam pelarut yang cocok sebelum
terjadi polimerisasi. Dalam sistemnya, pelarut dapat membantu melesapkan bahan reaksi.
Kekurangan cara ini adalah kemungkinan terjadinya pengalihan rantai kepada pelarut
dengan akibat pembentukan polimer bermassa molekul lebih rendah dan pelarut
kemudian harus dipisahkan dari polimer hasil. Masalah tersebut dapat diatasi dengan
menggunakan pelarut yang dapat melarutkan monomer tetapi tidak melarutkan polimer,
sehingga polimer dapat diperoleh secara langsung sebagai suatu bubur.
Pelarut yang digunakan dalam prosedur polimerisasi larutan harus dipilih dengan
hati-hati. Sebuah pelarut yang non-reaktif (inert) terhadap monomer sangat penting untuk
proses. Perlunya memilih pelarut inert untuk menghilangkan kemungkinan transfer rantai
untuk pelarut.
Jika pelarut reaktif digunakan, proses reaksi berantai yang berbahaya atau efek yang tidak
diinginkan lainnya dapat terjadi sebagai akibat dari percepatan otomatis. Percepatan
7/23/2019 polimerisasi curah
9/13
otomatis adalah reaksi yang terjadi ketika panas yang dihasilkan oleh polimerisasi tidak
hilang cukup cepat dengan pelarut. Sebagai panas menumpuk, viskositas larutan
meningkat, menyebabkan proses polimerisasi dapat aman dikendalikan dengan cepat.
Contoh pelarut non-reaktif yang dapat digunakan adalah air dan carbon tetraklorida. Air
merupakan salah satu pelarut yang paling penting. Banyak polimer seperti polyvinyl
alkohol dan karboxyl methyl seulosa dibuat untuk mudah terlarut dalam air. Carbon
tetraklorida dapat berperan pula dalam penambahan rantai polimer. Untuk pelarut yang
aktif contohnya aseton dan etylene diklorida. Sedikit penjelasan, meskipun sangat
berbahaya untuk menggunakan pelarut yang aktif, ada trik khusus untuk melakukannya,
yaitu dengan pelarut didinginkan dahulu pada kondisi non-aktif dan polimer akan tersebar
dan dengan pengadukan yang tetap berjalan sambil memanaskan polimer yang tersebar.
Ketika pelarut menjadi hangat/panas pada titik aktifnya, pelarut akan melarutkan polimer
yang tersebar dengan cepat.
Beberapa pelarut dapat melarutkan resin, tetapi yang lain tidak. Pada umumnya,
berlaku aturan terdahulu, aplikasi suka melarutkan suka. Pelarut klorinasi adalah
pelarut yang baik untuk resin vinil klorida, tetapi tidak untuk keton. Ester adalah pealrut
untuk ester (yang memuat resin) seperti polimetil methacrylate, tetapi pelarut klorinasi
masih lebih baik.
Pelarut sering menyajikan bahaya toksisitas, kebakaran, ledakan, korosi, dan
masalah bau tidak terkait dengan produk itu sendiri.
Penanganan pelarut dan pemulihan dan pemisahan polimer melibatkan biaya tambahan,
dan penghapusan monomer bereaksi bisa sulit. Penghapusan lengkap pelarut sulit dalam
beberapa kasus.
Katalis merupakan suatu zat yang ditambahkan dalam reaksi. Penggunaan katalis
ini dimaksudkan untuk memperbesar kecepatan reaksi, tanpa mengalami perubahan atau
terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai
pereaksi atau produk. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi
yang lebih rendah. Katalis juga dapat mengurangi energi yang dibutuhkan dalam
berlangsungnya reaksi. Katalis yang pada umumnya berupa padatan, diproduksi
sedemikian rupa sehingga tidak ada air dan oksigen pada katalis.
Pemindahan pemanas dari reaktor dapat dilakukan dengan merefluks pelarut
(penguapan) menggunakan jaket-jaket pendingin atau dengan alat pemindah panas ecara
eksternal, atau kombinasi dari berbagai cara tersebut.
7/23/2019 polimerisasi curah
10/13
Katalis tidak dilapisi oleh polimer sehingga efisiensi yang berkelanjutan dan
penghapusan residu katalis dari polimer, jika diperlukan, disederhanakan.
Polimerisasi larutan adalah salah satu cara untuk mengurangi masalah perpindahan panas
yang dihadapi dalam polimerisasi massal.
Bertindak sebagai pelarut pengencer inert, meningkatkan kapasitas panas keseluruhan
tanpa memberikan kontribusi untuk memanaskan generasi. Berbagai contoh katalis yang
dapat digunakan antara lain (lihat gambar).
7/23/2019 polimerisasi curah
11/13
Gambar 3. Tipe Proses Polimerisasi Larutan
Inisiator merupakan sumber radikal bebas dalam proses polimerisasi larutan.
Dalam hal ini radikal bebas merupakan atom atau gugus apa saja yang memiliki satu atau
lebih elektron tidak berpasangan. Dengan adanya inisiator, maka inisiasi yang merupakan
7/23/2019 polimerisasi curah
12/13
tahap polimerisasi akan berlangsung. Initiator yang umumnya digunakan dalam proses
polimerisasi larutan adalah
Selain diatas, contoh dari polimerisasi larutan ialah konversi polivinil asetat
menjadi polivinil alcohol ester akrilik. Polimerisasi monomer vinil, berlangsung dalam
larutan untuk memudahkan perpindahan panas dan control. Pada pembuatan polimerisasi
monomer vinil, diperlukan pelarut yang benar sehingga tidak terjadi chain transfer, dan
polimer yang akan dihasilkan dapat digunakan dalam larutan.
C. Keuntungan dan Kelemahan Polimerisasi Larutan
Proses polimerisasi larutan menawarkan beberapa keuntungan serta satu
kelemahan utama.
Keuntungan polimerisasi larutan adalah:1. Mudahnya dalam melakukan kontrol yang tepat dari reaksi kimia, pengendalian
panas dan viskositas yang dihasilkan, dan kontrol atas auto percepatan proses serta
pengambilan .
2. Polimer hasil yang terbentuk berupa butiran kecil sehingga mudah disimpan.
Kerugian dan kelemahan dari proses ini adalah:
1. Kesulitan yang terlibat dalam pemisahan kelebihan pelarut.
2.
Polimer yang dihasilkan sedikit tidak murni karena sisa bahan-bahan pensuspensiyang teradsorbsi di permukaan artikel.
7/23/2019 polimerisasi curah
13/13
3. Polimerisasi tidak dapat dilakukan secara kontinu
Karakteristik Polimerisasi Larutan :
1.
Dapat dilakukan untuk polimerisasi vinil dengan pelarut yang sesuai.
2. Keuntungannya panas dapat dipindahkan ke pelarut.
3. Kesukarannya dapat terjadi pemindahan rantai kepelarut dan sukar
menghilangkan pelarut.