View
262
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/23/2019 polimerisasi cuaca
1/17
1
MATERI POLIMER
PENGARUH PANAS SUHU TERHADAP BAHAN POLIMER
Dosen pengampu : Muh. Wahyu Syabani, ST
Disusun oleh:
1.Nurul Azizah
2. Sunu Wahyu Utomo
3.
Stanislaus Bismo Bagaskara
KEMENTRIAN PERINDUSTRIAN
PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN INDUSTRI
AKADEMI TEKNOLOGI KULIT
YOGYAKARTA
2015
7/23/2019 polimerisasi cuaca
2/17
2
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ........................................................................................................ i
DAFTAR ISI.................................................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... iii
DAFTAR TABEL .......................................................................................................... iv
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................ 1
A. Latar belakang .................................................................................................. 1
B. Maksud dan Tujuan .......................................................................................... 2
C. Metode Penulisan ............................................................................................. 2BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................... 3
A. Panas dan Suhu ................................................................................................ 3
B. Polimer ............................................................................................................. 3
C. Karakteristik bahan polimer ............................................................................. 6
D. Sifat-sifat termal polimer ................................................................................. 8
E. Koefisien pemuaian termal ............................................................................... 8
F. Panas jenis ........................................................................................................ 9
G. Koefisien hantaran termal .............................................................................. 10
H. Titik tahan panas ............................................................................................ 11
BAB III PENUTUP ....................................................................................................... 14
A. Kesimpulan .................................................................................................... 14
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 15
7/23/2019 polimerisasi cuaca
3/17
3
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Plastik Termoset .............................................................................................. 6
Gambar 2. Plastik Termoplast........................................................................................... 6
7/23/2019 polimerisasi cuaca
4/17
4
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Pembagian material polimer secara umum ......................................................... 4
Tabel 2. Temperatur Transisi gelas ................................................................................... 6
Tabel 3. Koefisien Pemuaian Termal Bahan Polimer ....................................................... 9
Tabel 4. Panas jenis Bahan Polimer ................................................................................ 10
Tabel 5. Ketahanan Panas Bahan Polimer ...................................................................... 13
7/23/2019 polimerisasi cuaca
5/17
5
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Polimer merupakan suatu bagian alam yang mempunyai gugus berulang-
ulang. Polimer mempunyai banyak klasifikasi pembagian jenis-jenisnya, salah
satunya pembagian polimer berdasarkan asalnya yaitu polimer alam dan polimer
sintetis. Polimer alam yang telah kita kenal antara lain : selulosa, protein, karet alam
dan sejenisnya. Pada mulanya manusia menggunakan polimer alam hanya untuk
membuat perkakas dan senjata, tetapi keadaan ini hanya bertahan hingga akhir abad
19 dan selanjutnya manusia mulai memodifikasi polimer menjadi plastik. Plastik yang
pertama kali dibuat secara komersial adalah nitroselulosa. Material plastik telah
berkembang pesat dan sekarang mempunyai peranan yang sangat penting dibidang
elektronika, pertanian, tekstil, transportasi, furniture, konstruksi, kemasan kosmetik,
mainan anakanak dan produkproduk industri lainnya.
Plastik, serat, film dan sebagainya yang biasa digunakan dalam kehidupan
sehari-hari mempunyai berat molekul diatas 10.000 bahan dengan berat molekul yang
besar itu disebut polimer, mempunyai struktur dan sifat-sifatnya yang lebih rumit
disebabkan oleh jumlah atom pembentuk yang jauh lebih besar dibandingkan dengan
senyawa yang berat atomnya lebih rendah. Bahan polimer yang mempunyai berat
molekul besar dan berikatan kovalen, sama sekali menunjukkan sifat-sifat yang
berbeda dari bahan organik yang mempunyai berat molekul rendah. Bahan yang
mempunyai berat molekul rendah berubah menjadi cair dengan viskositas rendah atau
menguap kalau dipanaskan, sedangkan bahan polimer mencair dengan sangat kental
dan tidak menguap.Pengaruh temperatur pada modulus elastisitas polimer tis proses pemanasan
dan perubahan bentuk itu akan berpengaruh pada sifat mekanisnya. Sekecil apapun
pengaruh tersebut akan menimbulkan perbedaan kinerja alat yang menggunakan
bahan polimer itu. Oleh karenanya, pengetahuan akan besarnya pengaruh pemanasan
dan perubahan bentuk pada polimer ini menjadi penting untuk diketahui, agar dalam
merancang alat yang menggunakan bahan polimer ini dapat dicapai kinerja alat yang
optimal.
7/23/2019 polimerisasi cuaca
6/17
6
B. Maksud dan Tujuan
Adapun maksud dan tujuan dari makalah ini adalah :
1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan polimer.
2. Untuk mengetahui pengaruh panas dan suhu terhadap polimer.
C. Metode Penulisan
Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah :
1. Studi literatur, dilakukan dengan penelusuran data di internet dan pencarian di
buku-buku kuliah mahasiswa.
7/23/2019 polimerisasi cuaca
7/17
7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Panas dan suhu
Panas merupakan energi yang berpindah akibat perbedaan suhu. Satuan SI
untuk panas adalah joule. Panas bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah
bersuhu rendah. Setiap benda memiliki energi dalam yang berhubungan dengan gerak
acak dari atom-atom atau molekul penyusunnya. Energi dalam ini berbanding lurus
terhadap suhu benda. Ketika dua benda dengan suhu berbeda bergandengan, mereka
akan bertukar energi internal sampai suhu kedua benda tersebut seimbang. Jumlah
energi yang disalurkan adalah jumlah energi yang tertukar. Kesalahan umum untuk
menyamakan panas dan energi internal. Perbedaannya adalah panas dihubungkan
dengan pertukaran energi internal dan kerja yang dilakukan oleh sistem. Sedangkan
suhu merupakan suatu besaran fisika yang menyatakan derajat panas suatu zat. Alat
untuk mengukur suhu disebut termometer.
B. Polimer
Polimer merupakan nama teknik untuk plastik, yaitu molekul yang besar atau
makro molekul terdiri satuan yang berulang-ulang atau meros. Polimer ini telah
mengambil peran teknologi yang penting. Hal ini disebabkan karena sifat ringan,
mudah dibentuk (walaupun rencana desain sangat rumit) serta memiliki sifat-sifat
yang diinginkan dengan energi dan kerja minimum. Bahan plastik mengalami
pengembangan dan penggunaan yang luas. Karena plastik mudah dalam proses
pengerjaan, seringkali bahan tersebut digunakan oleh ahli desain tanpa mengindahkan
karakteristrik dan batasan yang mendalam. Bahan polimer secara garis besar dapat
digolongkan ke dalam 2 bagian yaitu :
1.
Polimer termoplastik / Resin termoplastik
Berstruktur molekuler linier dan dapat diinjeksikan ke dalam cetakan selagi
panas karena polimer termoplastik menjadi lunak pada suhu yang tinggi. Pada proses
pembentukan tidak terjadi polimerisasi lagi. PVC termasuk dalam polimer jenis ini
yang mempunyai rumus kimiawi sebagai berikut.
2.
Polimer termoset / Resin termoset
Polimer ini tidak menjadi lunak bila dipanaskan dan tetap kaku. Agar dapat
mencetak polimer termoset ini, perlu mulai dengan campuran yang terpolimerisasi
7/23/2019 polimerisasi cuaca
8/17
8
sebagian dan pengubahan bentuk dibawah pengaruh tekanan. Bila didiamkan pada
suhu disekitar 200 0 C300 0 C, polimerisasi sempurna dan terbentuklah struktur
tiga dimensi yang lebih kaku. Hal ini disebut endapansetting termal sekali terbentuk,
produk dapat dikeluarkan dari cetakan tanpa menunggu pendingin lebih lanjut.
Tabel 1. Pembagian material polimer secara umum
Termoplastik Termoset
- PVC
- Vinil Asetat
- Polivinil Format
-Polivinilidewn Klorid
- Polietilen
- Polipropilen
- Polistiren
- Kopolimer Stiren
Fenol
Urea
Melamin
PoliesterEpoksi
Silikon
Pemanfaatan bahan polimer seperti sebagai bahan alternatif selain logam, saat
ini banyak dilakukan. Sekalipun penggunaan polimer sebagai bahan pengganti logam
tidak menimbulkan masalah yang berarti. Secara umum, polimer mempunyai
kepekaan yang tinggi terhadap perubahan temperatur bila dibandingkan dengan bahan
logam. Kepekaan terhadap perubahan temperatur ini disebabkan oleh rendahnya
temperatur transisi gelas (glass transistion temperature) polimer, yang pada umumnya
hanya berada di bawah 100C. Temperatur transisi gelas ini merupakan temperatur
perubahan struktur polimer yang menyebabkan terjadinya perubahan sifat yang sangat
besar (Kumar, 1998). Sebagai contoh, di bawah temperatur transisi gelas suatu
polimer dapat bersifat keras dan rapuh, tetapi di atas temperatur tersebut polimer
tersebut berubah menjadi lunak dan ulet. Perubahan sifat akibat perubahan temperatur
ini dapat digambarkan pada Gambar 1. Kepekaan yang tinggi terhadap perubahan
temperatur itu juga dapat dimanfaatkan sebagai sarana untuk mengubah bentuk
polimer sesuai dengan yang dikehendaki tanpa mengubah sifat mekanisnya secara
signifikan.
7/23/2019 polimerisasi cuaca
9/17
9
Tabel 2. Temperatur Transisi gelas
C. Karakteristik Bahan Polimer
Karakteristik khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut :
7/23/2019 polimerisasi cuaca
10/17
10
1. Pencetakan yang mudah. Pada temperatur relatif rendah bahan dapat dicetak
dengan penyuntikan, penekanan, ekstrusi, dan seterusnya, yang menyebabkan
ongkos pembuatan lebih rendah daripada untuk logam dan keramik.
2. Sifat produk yang ringan dan kuat. Berat jenis polimer rendah dibandingkan
dengan logam dan keramik, yaitu berkisar antara 1.0 1.7 ; yang memungkinkan
membuat produk yang ringan dan kuat.
3. Kurang tahan terhadap panas. Hal ini sangat berbeda dengan logam dan keramik.
Karena ketahanan panas bahan polimer tidak sekuat logam dan keramik, pada
penggunaannya harus cukup diperhatikan.
4. Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada
cara pembuatannya. Dengan mencampur zat pemplastis, pengisi dan sebagainya
sifat-sifat dapat berubah dalam daerah yang luas. Misalnya plastik diperkuat serat
gelas (FRP =Fiberglass Reinforced Plastics).
5. Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan zat kimia. Pemilihan bahan yang
baik akan menghasilkan produk yang memiliki sifat-sifat baik sekali.
6. Banyak diantara polimer bersifat isolasi listrik yang baik. Polimer mungkin juga
dibuat konduktor dengan cara mencampurnya dengan serbuk logam, butiran
karbon dan lainnya.
7.
Umumnya bahanpolimer lebih murah.
8. Kekerasan permukaan yang sangat kurang. Bahan polimer yang keras ada, tetapi
masih jauh dibawah kekerasan logam dan keramik.
9. Kurang tahan terhadap pelarut. Umumnya larut dalam zat pelarut tertentu kecuali
beberapa bahan khusus. Kalau tidak dapat larut, mudah retak karena kontak yang
terus-menerus dengan pelarut dan disertai adanya tegangan.
10.Mudah termuati listrik secara elektrostatik. Kecuali bahan yang khusus dibuat
agar menjadi hantaran listrik.
11.
Beberapa bahan tahan terhadap abrasi, atau mempunyai koefisien gesek yang
kecil.
7/23/2019 polimerisasi cuaca
11/17
11
D. Sifat-sifat termal polimer
Sifat khas bahan polimer sangat berubah oleh perubahan temperatur. Hal ini
disebabkan apabila temperatur berubah, pergerakan molekul karena termal akan
mengubah struktur (terutama struktur yang berdimensi besar). Selanjutnya, karena
panas, oksigen dan air bersama-sama memancing reaksi kimia pada molekul,
terjadilah depolimerisasi, oksidasi, hidrolisa dan seterusnya, yang lebih hebat terjadi
pada temperatur tinggi. Keadaan tersebut jelas akan mempengaruhi sifat-
sifat:mekanik, listrik, dan kimia..Pada bagian ini, dalam daerah terbatas dari sifat-sifat
termalnya akan dibahas mengenai:hantaran termal, kapasitas termal dan panas jenis,
koefisien pemuaian sebagai akibat dari pergerakan molekul oleh panas dan
temperature transisi gelas ( Tg) yang berupa indeks penting bahan, Titik cair (
Tm),titik lunak dan ketahanan panas.
E. Koefisien Pemuaian Termal
Koefisien Pemuaian Panjang karena panas adalah sederhana apabila bahan
bersifat isotropi, tapi apabila struktur bahan berbeda di setiap arah maka diperlukan
suatu pertimbangan khusus. Jadi pada setiap pembahasan koefisien panjang perlu
diingat bahwa pada film dan serat sering terjadi penyusutan karena panas, karena
apabila temperatur naik, cara pengumpulan molekul berubah oleh pergerakan termal
dari molekul. Tabel 2. menunjukkan koefisien pemuaian panjang bahan polimer yang
berubah karena berbagai keadaan. Polietilen bercabang dengan kristalitas rendah
mempunyai koefisien lebih besar. Pada kopolimer harga tersebut berubah tergantung
pada perbandingan kopolimerisasi dan banyaknya zat pemlastis yang dibubuhkan.
Kalau pengisi dengan harga koefisien resin menjadi lebih kecil. Pada nilon berkristal,
kalau kristalinitasnya besar, harga koefisien muainya kira-kira 6 x 101-5 /C kalau
kristalinitasnya kecil menjadi kira-kira 10 x 101-5 /C yang lebih besar daripada
harga koefisien muai untuk logam dan keramik
.
7/23/2019 polimerisasi cuaca
12/17
12
Tabel 3. Koefisien Pemuaian Termal Bahan Polimer
F. Panas jenis
Panas jenis bahan polimer kira-kira 0,25-0,55 cal/g/C yang lebih besar
dibandingkan dengan bahan logam, juga lebih besar dibandingkan dengan keramik.
Hal ini disebabkan karena panas jenis adalah panas yang diperlukan untuk pergerakan
termal dari molekul-molekul dalam strukturnya, sedangkan energi kinetik termal
molekul lebih besar dari energi relaksasinya kisi kristal. Tabel 3 menunjukkan panas
jenis beberapa bahan polimer. Perbedaan pada harga panas jenis tergantung pada
perbedaan komposisi.
7/23/2019 polimerisasi cuaca
13/17
7/23/2019 polimerisasi cuaca
14/17
14
H. Titik Tahan Panas
Kalau temperatur bahan polimer naik, pergerakan molekul menjadi aktif ke
titik transisi, yang menyebabkan modulus elastik dan kekerasannya rendah,
sedangkan tegangan patahnya lebih kecil dan perpanjangannya lebih besar.
Bersamaan dengan itu, sifat listrik, ketahanan volume dan tegangan putus dielektrik
menjadi lebih kecil dan pada umumnya konsatanta dielektrik menjadi besar. Kalau
Temperatur melewati titik transisi, bahan termoplastik seperti karet menjadi lunak,
dan selain perubahan pada sifat-sifat diatas modulus elastiknya juga tiba-tiba berubah.
Selanjutnya, pada temperatur tinggi bahan kristal, kristalnya meleleh dan dapat
mengalir. Tgadalah temperatur yang terutama menyangkut daerah amorf, perubahan
sifat-sifat fisik pada Tg besar kalau volume daerah amorf tersebut lebih besar. Di
bawah Tgbahan menunjukkan keadaan seperti gelas, yang berubah ke keadaan seperti
karet atau kulit diatas temperatur Tg. Panas jenis, koefisien muai, sifat mekanis dan
seterusnya biasanya berubah, oleh karena itu perlu mengetahui TgTerlebih dahulu
sebelum pemakaian bahan tersebut. Tg berubah disebabkan perubahan struktur
molekul didalam bahan, macam.kadar air, bahan pemlastis Titik cair( Tm) merupakan
faktor penting bagi polimer termoplastik berkristal, yang ada hubungannya denganukuran kristal, kesempurnaan, struktur molekul, gaya antar molekul dan seterusnya.
Secaratermodinamika dapat dinyatakan:
dimanaS danHmasing-masing entropi dan entalpi pada pencairan. Karena
itu bahan polimer yang terdiri dari molekul rantai dengan H besar (gaya antar
molekul kuat) dan S kecil(molekul tidak fleksibel), mempunyai titik cair tinggi.
Sangat sukar untuk mengukur ketahanan panas bahan polimer pada temperatur tinggi,
sebab banyak sekali faktor yang akan memberikan pengaruh tertentu seperti keadaan
lingkungan, bentuk bahan, macam dan jumlah pengisi, adanya bahan penstabil dan
seterusnya. Lamanya waktu berada pada pada temperatur tinggi juga merupakan
persoalan. Dalam waktu yang singkat pada temperatur tinggi tidak memberikan
perubahan banyak, tetapi dalam temperatur rendah dalam waktu yang lama dapatmengakibatkan kerusakan. Jadi persyaratan tertentu perlu dipertimbangkan untuk
7/23/2019 polimerisasi cuaca
15/17
15
bahan tertentu, misalnya sampai sejauh mana degradasi termal dapat merusak fungsi
tertentu suatu bahan. Untuk mudahnya, temperatur ketahanan panas yang dipakai
untuk waktu lama dinyatakan dalam tabel 4.
Tabel 5. Ketahanan Panas Bahan Polimer
7/23/2019 polimerisasi cuaca
16/17
16
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Panas dan suhu dapat mempengaruhi berbagai perlakuan terhadap berbagai
jenis bahan polimer. Secara umum, polimer mempunyai kepekaan yang tinggi
terhadap perubahan temperatur bila dibandingkan dengan bahan logam. Kepekaan
terhadap perubahan temperatur ini disebabkan oleh rendahnya temperatur transisi
gelas (glass transistion temperature) polimer, yang pada umumnya hanya berada di
bawah 100C. Temperatur transisi gelas ini merupakan temperatur perubahan struktur
polimer yang menyebabkan terjadinya perubahan sifat yang sangat besar. Berbagai
jenis bahan polimer mempunyai temperatur transisi gelas yang berbeda-beda sesuai
dengan tabel 2 pada tinjauan pustaka.
7/23/2019 polimerisasi cuaca
17/17
17
DAFTAR PUSTAKA
Cowd, M. A. 1991. Kimia Polimer. Institut Teknologi Bandung : Bandung
Ronald . J. Baird. 1986. Industrial Plastik . The GoodheartWillcox
Company. Inc. New York.
S. Kalia and S.-Y. Fu (eds.). 2013. Polymers at Cryogenic Temperatures, DOI
10.1007/978-3-642-35335-2_2, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Stevens, Malcolm P. 2001. Kimia Polimer. Pradnya paramita : Jakarta
Tata Surdia. 1985. Pengetahuan Bahan Teknik, Pradnya Paramita, Jakarta.
Recommended