TUGAS PENGANTAR FISIKA MATERIAL

RESUME PADUAN LOGAM DAN STRUKTUR POLIMER

DISUSUN OLEH :

MARIA OKTAFIANI

140310110018

PADUAN LOGAM

Definisi dan Klasifikasi

Logam paduan adalah bahan campuran yang memiliki sifat – sifatlogam , terdiri dari dua atau lebih unsur-unsur., dimana logam adalahunsure utama dalam bahan campuran tersebut. Logam paduan merupakancampuran dari dua jenis logam atau lebih.

Tujuan paduan logam ialah untuk mendapatkan karakteristik logamyang lebih baik serta untuk mendapatkan sifat listrik, mekanik, danvisual yang lebih baik.

Paduan logam ini secara garis besar di klasifikaskan menjadi 2macam :

1. Paduan logam besi (Ferrous Alloy)2. Paduan logam non-besi (Non-Ferrous Alloy)

Atau secara skematik dapat digambarkan sebagai berikut :

A. Paduan Besi (Ferrous Alloy)

Paduan besi adalah paduan logam dimana besi paling dominan yangartinya prosudki logamnya lebih besar dibanding jenis logam yang lain.dan digunakan secara luas didalam masyarakat. Kegunaannya yang sangatmeluas ini terutama untuk para teknisi di bidang konstruksi materialbedasarkan oleh 3 faktor yakni :

a) Jumlah senyawa besi yang sangat melimpah di kerak bumi

b) Paduan logam dan besi ini dapat dengan mudah diproduksi secaraekonomis

c) Aplikasi paduan besi ini sangatlah serbaguna untuk berbagai aplikasi di kehidupan sehari-hari.

Klasifikasi atau skema berbagai logam besi ditunjukkan oleh gambar berikut ini:

Steel

Steel atau Baja adalah paduan karbon dan besi yang memilikikonsentrasi yang tinggi dari paduan unsure yang lainnya. Baja inisendiri diklasifikasikan lagi menurut konsentrasi paduan dengan unsurkarbonnya, yakni Low Alloy dan High Alloy.

Untuk Low Alloy :

1. Baja rendah karbon

Atau biasa disebut Low Carbon Steel ini diklasifikasikan lagi menjadi 2 mcam yakni

- Baja karbon rendah biasa (Plain Low Carbon Steel)Biasanya sangat tidak responsive terhadap perlakuan panas,sifat bahannya lemah lunak tangguh dan ulet, mampu dipeorsesdengan permesinan, di las, dan harganya tidak mahal, sertamemiliki nilai kekuatan yield strength sebesar 275 MPa (40,000psi), tensile strengths antara 415 dan 550 MPa (60,000 and80,000 psi)

- High strength low alloy (HSLA)Mengandung unsure paduan seperti Cu,V,Ni,Mo dengan kadar >10wt%, baja jenis ini lebih kuat daripaada baja karbon rendahbiasa, ulet, mampu dibentuk dan mampu diproses secarapermesinan.

2. Baja dengan karbon sedang (Medium Carbon Steel)

Atau biasa disebut baja karbon menengah, memilikikonsentrasi karbon sebesar 0.25 wt% sampai 0.60 wt%. dapatdiperlakukan secara thermal namun hanya pada bagian tipis saja.Sifatnya lebih kuat dibanding baja karbon rendah tetapi kurangulet dan kurang tangguh. Namun baja jenis ini cenderung memilikiketahanan aus atau kerusakan yang baik. Biasanya aplikasi untukbaja jenis ini banyak digunakan untuk roda, rel kereta api, rodagigi dan lain-lain.

3. Baja degan karbon tinggi (High Carbon Steel)

Memiliki konsentrasi karbon sebesar 0.60wt% sampai 1.4wt%.atau biasa disebut baja karbon tinggi. Sifatnya lebih keras,kuatdan paling kuat dibanding semua baja. Hampir selalu digunakandalam kondisi tempering, baja jenis ini juga memiliki ketahanaaus yang baik, karbidanya sulit dibentuk dan tahan aus terhadapnsur paduan. Aplikasi untuk baja jenis ini antara lain untuk

perkakas potong, cetakan, pisau, pisau cukur, pegas, dan kawatkuat.

Untuk High Alloy :

1. Stainless Steel (baja anti karat)- Sangat tahan korosi terhadap banyak lingkungan- Elemen aduan yang dominan adalah chromium sekitar 11%- Ketahanan korosi dapat ditingkatkan dengan penambahan Ni dan

Mo- Terdiri dari 4 kelas : ferritic, austenitic, martensitic, dan

precipitation-hardening- Digunakan pada suhu tinggi diatas 1000°C dan pada lingkungan

yang buruk- Banyak digunakan untuk boiler uap, turbin gas, pesawat dan

rudal- Oksidasi unsure aditif sangat sulit , tahan korosi, dan dapat

memperbaiki dirinya sendiri

Beberapa kelas stainless steel :

1.1 Ferritic Stainless Steel- Biasanya mengandung >12% Cr- Tahan karat- Daktilitas atau sifat mampu dibentuk terbatas tetapi mampu di

las - Merupakan jenis stainless steel termurah

1.2 Martensitic stainless steel- Memiliki kadar CR yang rendah sehingga austenite lebih stabil

pada suhu tinggi- Pendinginan lambat memungkinankan karbida Cr - Biaya lebih mahal karena perlakuan thermal yang banyak

1.3 Austenitic stainless steel

- Penstabilnya menggunakan unsure Ni- Stainless steel paling mahal Karen unsir Ni ini juga mahal- Mn dan n juga bisa digunakan sebagai penstabil hanya saja

kualitasnya lebih rendah dibanding Ni walaupun harganya lebih murah

- Tidak memiliki sifat kemagnetan- Sangat tahan karat kecuali terhadap HCl- Membentuk struktur Kristal FCC

struktur stainless steel berdasarkan paduannya :

Cast Iron (besi Cor)

Secara umum, cast iron ini adalah termasuk ke dalam kelas paduanlogam yang memiliki kandungan karbon diatas. 2.14 wt%. dan ditambahunsure paduan lainnya. Cast iron ini jika dilihat dalam diagram fasamemiliki rentang komposisi yang menyebabkan cast iron ini berfasa cairpada suhu 1150° C dan suhu ini lebih rendah dibanding suhu pada baja,sehingga cast iron ini sangat rapuh dan mudah meleleh.

Seperti yang telah disebutkan bahwa cast iron ini memilikikandungan karbon yang cukup banyak dimana di dalam kandungan carbonyang sangat tinggi misalnay 100% akan dihasilkan grafit. Atau biasanyakandungan karbida besi ini dikurangai untuk menghasilkan α ferrit dangrafit.

Kecenderungan untuk membentuk grafit ini diatur oleh komposisidan rentang pendinginan. Pembentukan grafit ini disebabkan olehkehadiran silicon dengan konsentrasi lebih besar dari

1 wt% dan oleh laju pendinginan yang lebih lambat. Pada kebanyakancast iron ini, karbon hadir sebagai grafit dimana mikrostruktur dansifat mekanik dari cast iron ini dipengaruhi dari komposisi grafit danperlakukan thermal pada cast iron ini.

Beberapa sifat cast iron :

- Secara teoritis berisi 2.14 wt% karbon- Secara realistis biasanya terdiri dari 3 – 4.5 wt% karbon

sehingga cenderung sangat rapuh- Juga terdapat 1.3 wt% silicon- Mencar dengan mudah di suhu 1150° C dan 1300° C sehingga dapat

dengan mudah di cor/casting- Murah, mampu permesinan dan tahan aus

Terdapat 4 jenis cast iron, yakni :

1. Besi cor kelabu (gray cast iron)

Karbon dan silicon yang terkandung dalam besi cor kelabu iniadalah antara 2.5 dan 4.0 wt% dan 1.0 - 3.0 wt%. untuk cast iron jenisini biasanya grafit muncul dalam bentuk sejenis serpihan/flake danbiasanya divisualisasikan dalam warna abu-abu. Secara mekanis, besicor kelabu ini lemah dan sangat rapuh dikarenakan mikrostrukturnyayang memperlihatkan serpihan grafit yang tajam dan berujung. Namunkekuatan duktilitasnya lebih tinggi, selain itu besi ini sangatefektif dalam damping vibrational energy. Sebagai tambahan, besikelabu ini memiliki ketahanan yang relative tinggi dan dalam keadaanmeleleh memiliki fluiditas yang tinggi di suhu pengecorannya, dan besijenis ini termasuk yang paling mahal dibanding material logam lainnya.

2. Besi cor nodular (nodular cast iron)

Besi cor jenis ini memiliki tambahan unsure berupa magnesium ataucerium yang diberikan kepada besi cor kelabu sebelum pengecoran. Besijenis ini memiliki mikrosruktur yang berbeda dibanding besi cor kelabudimana di dalam besi ini masih tebentuk grafit namun grafitnya

terbentuk sebagai bongkahan kecil. Pengecoran jenis ini lebih kuat danmemiliki duktilitas lebih besar dibanding besi cor kelabu. Aplikasiuntuk besi cor jenis ini misalnya untu pembuatan katup, badan pipa,poros mesin, komponen otomotif, dan lain-lain

3. Besi cor putih (white cast iron)

Besi jenis ini memiliki kandungan silicon yang sangat rendah dankarbon dalam besi cor jenis ini biasanya berupa semen bukan grafit.Permukaaan materialnya memiliki warna putih. Bagian yang tebalmemiliki lapisan putih yang tebal yang “mendingin” selama prosespengecoran berlangsung, lalu di bagian luarnya terbentuk besi kelabuyang pendinginannya lebih rendah. Dikarenakan kandungan semennyatinggi, besi ini sangat keras namun juga sangat rapuh dan sulitdilakukan permesinan.

Kegunaan dari besi cor putih ini biasanya digunakan untuk bahancampuran untuk membentuk besi cor jenis lain yakni besi cor tempa.Besi cor tempa (malleable cast iron)

4. Besi cor tempa / malleable iron

Pemanasan pada besi cor putih dilakukan pada temperature 800°Cdan padda suhu atmosfer netral, kandungan semen pada besi cor putihsebelumnya ini akan berkurang dan lama kelamaan terbentuklah grafitmikrostruktur yang dihasilkan dari besi cor tempa ini mirip denganbesi cor nodular dimana kekuatannya cukup tinggi dan mudah dibentuk

B. Paduan Non-Besi (non Ferrous Alloy)

Dalam keadaan murni logam bukan besi ini memiliki sifat yangsangat baik namun untuk meningkatkan kekuatan umumnya dicampur denganlogam lain sehingga membentuk paduan. Cirri dari logam non besi adalahmempunyai daya tahan terhadap korosi yang tinggi, daya hantar listrikyang baik dan dapat berubah bentuk secara mudah. Pemilihan dari peduanlogam non besi ini tergantung pada banyak hal antara lain kekuatan,kemudahan dalam pemberian bentuk, berat jenis, harga bahan baku, upahpembuatan dan penampilannya.

Logan bukan besi ini di bagi dalam dua golongan menurut beratjenisnya, yaitu logam berat dan logam ringan. Logam berat adalag logamyang mempunyai berat jenis diatas 5 kg/m3.

Berat jenis dari masing-masing non besi ini dapat dilihat padatabel .1. Secara umum dapat dinyatakan bahwa makin berat suatu logambukan besi maka makin banyak daya tahan korosinya. Bahan logam bukanbesi yang sering dipakai adalah paduan tembag, paduan alumunium,paduan magnesium, dan paduan timah. Tabel 1 ini memperlihatkanperbandingan berat jenis serta berbagai logam bukan besi. Baja danpaduan logam lainnya memiliki sifat mekanik sangat banyak dan sangatbanyak digunakan sehingga kuantitasnya juga sangat dibutuhkan dalamjumlah yang banyak.hanya saja paduan logam memiliki beberapaketerbatasan antara lain kepadatan yang relative tinggi, konduktifitasyang relative rendah, dan ketahana karat yang sangat kecil. Sehingga,diperlukan pengklasifikasian untuk system paduan logam yang lebihspesifik yang dikelompokkan dalam satu jenis saja. Dalam kajian kaliini, paduan non besi akan dibahas beberapa saja yakni paduan logamuntuk alluminium, magnesium, titanium, tembaga, logam tahan panas,paduan super, logam mulia, dan anekaragam paduan .

Table 1 Berat jenis dari masing-masing non besi

1. Paduan aluminium

Dalam pengertian kimia alumunium merupakan logam yang reaktif.Apabila di udara terbuka ia akan bereaksi dengan oksigen, jika reaksiberlangsung terus maka alumunium akan rusak dan sangat rapuh.Permukaan alumunium sebenarnya bereaksi bahkan lebih cepat daripadabesi. Namun lapisan luar alumunium oksida yang terbentuk padapermukaan logam itu merekat kuat sekali pada logam dibawahnya, danmembentuk lapisan yang kedap. Oleh karena itu dapat dipergunakan untukkeperluan kontruksi tanpa takut pada sifat kimia yang sangat reaktif.Tapi jika logam bertemu dengan alkali lapisan oksidanya akan mudahlarut. Lapisan oksidanya akan bereaksi secara aktif dan akhirnya akanmudah larut pada cairan sekali. Sebaliknya berbagai asam termasuk asamnitrat pekat pekat tidak berpengaruh terhadap alumunium karena lapisanalumunium kedap terhadap asam.

Alumunium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahan korosiyang sangat baik karena pada permukaannya terhadap suatu lapisanoksida yang melindungi logam dari korosi dan hantaran listriknya cukupbaik sekitar 3,2 kali daya hantar listrik besi. Berat jenis alumunium2,643 kg/m3 cukup ringan dibandingkan logam lain

Kekuatan alumunium yang berkisar 83-310 MPa dapat dilipatkanmelalui pengerjaan dingin atau penerjaan panas. Dengan menambah unsurpangerjaan panas maka dapat diperoleh paduannya dengan kekuatanmelebihi 700 MPa paduannya.

Alumunium dapat ditempa, diekstruksi, dilengkungkan,direnggangkan, diputar, dispons, dirol dan ditarik untuk menghasilkankawat. Dengan proses pemanasan dapat diperoleh alumunium dengan bentukkawat foil, lembaran pelat dan profil. Semua paduan alumunium inidapat di mampu bentuk (wrought alloys) dapat di mesin, di las dan dipatri. Alumunium lebih banyak dipakai sebagai paduan daripada logammurni sebab tidak kehilangan sifat ringan dan sifat-sifat mekanisnyaserta mampu cornya diperbaiki dengan menambah unsur –unsur lain.Unsur-unsur paduan yang tidak ditambahkan pada alumunium murni selaindapat menambah kekuatan mekaniknya juga dapat memberikan sifat-sifatbaik lainnya seperti ketahanan korosi dan ketahanan aus.

Adapun paduan-paduan alumunium yang sering dipakai yaitu:

1. Al-Cu dan Al-Cu-Mg

Mempunyai kandungan 4% Cu dan 0,5% Mg untuk menambah kekuatan paduanmampu mesin yang baik serta dipakai pada bahan pesawat terbang.

2. Al-Mn

Mn adalah unsur yang memperkuat Al tanpa mengurangi ketahanan korosidan dipakai untuk membuat paduan yang tahan korosi.

3. Paduan Al-Si

Sangat baik kecairannya dam mempunyai permukaan yang bagus sekali,mempunyai ketahanan korosi yang sangat baik sangat ringan, koefisienpemuai yang kecil, dan penghantar yang baik untuk listrik dan panas.Karena kelebihan yang menyolok maka paduan ini sangat banyak dipakai.

4. Paduan Al-Mg

Paduan ini mempunyai kandungan magnesium sekitar 4% sampai 10%mempunyai ketahanan korosi yang sangat baik, dapat ditempa, di rol dandi ekstruksi. Karena sangat kuat dan mudah di las maka banyak dipakaisebagai bahan untuk kapal laut, kapal terbang serta peralatan-peralatan kimia.

Secara umum, karakteristik paduan Aluminium ini adalah :

- Memiliki kepadatan yang rendah sekitar -2.7 gm/cc- Memiliki daya hantar listrik dan konduktivitas panas yang

tinggi- Duktilitas yang tinggi- Titik leleh dan kekuatannya terbilang rendah- Dapat di cord an di tempa- Dihasilkan dari tempering

2. Paduan tembaga

Tembaga diperoleh dari bijih tembaga yang disebut Chalcoporit.Chalcoporit ini merupakan campuran Cu2S dan Cu Fe S2 dan terdapatdalam tambang-tambang dibawah permukaan tanah.

Secara industri sebagian besar penggunaan tembaga dipakai untukkawat atau bahan penukar panas karena sifat tembaga yang mempunyaisifat hantaran listrik dan panas yang baik. Tembaga ini jika dipadukandengan logam lain akan menghasilkan paduan yang banyak dibutuhkan olehmanusia. Dan yang paling sering dipakai adalah campuran antara tembagadan timah, mangan yang biasa disebut perunggu digunakan untuk bagian-bagian mesin khusus dimana diperlukan sifat-sifat yang luar biasa

Paduan antara tembaga dengan unsur-unsur lain dapat membentuk paduan lain seperti:

1. Brons

Brons adalah paduan antara tembaga dengan timah dimanakandungan dari timah kurang dari 15% karena mempunyai titikcair yang kurang baik maka brons biasanya ditambah seng,fosfor, timbal dan sebagainya

2. Kuningan

Kuningan adalah paduan antara tembaga dan seng, dimanakandungan seng sampai kira-kira 40%. Dalam ketahanan terhadapkorosi dan aus kurang baik dibanding brons tetapi kuninganmampu cornya lebih baik dan harganya lebih murah.

3. Brons Alumunium

Brons alumunium ini adalah paduan dari tembaga dan alumuniumdengan tambahan nikel dan mangan. Kandungan alumunium 8-15,5%,nikel kurang dari 6,5% mangan kurang dari 3,5% dan sisanyaadalah tembaga. Untuk diagram fasa dan paduannya dapat dilihatpada gambar 2.1 kesetimbangan fasa tembaga dimana pada diagramini dapat dilihat temperatur terbentuknya fasa cairan, fasa αdan fasa β pada logam tembaga serta mengetahui temperatur cairdari kadar komposisi tembaga dengan kadar 100% Cu atau tembagamurni adalah 1084°C.

Secara umum, karakteristik paduan tembaga ini adalah :

- Lunak, ulet dan sulit dilakukan permesinan- Sangat tahan terhadap karat- Memiliki daya hantar listrik dan konduktivitas yang sangat

baik- Dapat dipadukan dengan unsure lain untuk meningkatkan

kekerasan- Dapat dilakukan cooling atau pendinginan untuk memperoleh

kekerasan maksimum- Tembaga ditambang Zn menghasilkan kuningan sedangkan Cu+bahan

lain menghasilkan perunggu

3. Seng dan Paduannya

Seng adalah logam bukan besi kedua setelah tembaga yangdiproduksi secara besar yang mana lebih dari 75% produk cetak tekanterdiri dari paduan seng. Logam ini mempunyai kekuatan yang rendahdengan titik cair yang juga rendah dan hampir tidak rusak di udara

biasa. Dan dapat digunakan untuk pelapisan pada besi, bahan bateraikering dan untuk keperluan percetakan.

Selain itu seng juga mudah dicetak dengan permukaan yang bersihdan rata, daya tahan korosi yang tinggi serta biaya yang murah.Dikenal seng komersial dengan 99,995 seng disebut special high grade.Untuk cetak tekan diperlukan logam murni karena unsur-unsur sepertitimah, cadmium dan tin dapat menyebabkan kerusakan pada cetakan cacatsepuh.

Paduan seng banya digunakan dalam industri otomotif, mesin cuci,pembakar minyak, lemari es, radio, gramafon, televisi, mesin kantordan sebagainya.

4. Paduan magnesium

Paduan magnesium (Mg) merupakan logam yang paling ringan dalamhal berat jenisnya. Magnesium mempunyai sifat yang cukup baik sepertialumunium, hanya saja tidak tahan terhadap korosi. Magnesium tidakdapat dipakai pada suhu diatas 150°C karena kekuatannya akan berkurangdengan naiknya suhu. Sedangkan pada suhu rendah kekuatan magnesiumtetap tinggi.

Magnesium dan paduannya lebih mahal daripada alumunium atau bajadan hanya digunakan untuk industri pesawat terbang, alat potret,teropong, suku cadang mesin dan untuk peralatan mesin yang berputardengan cepat dimana diperlukan nilai inersia yang rendah. Karenaketahanan korosi yang rendah ini maka magnesium memerlukan perlakuankimia atau pengecekan khusus segera setelah benda dicetak tekan.Paduan magnesium memiliki sifat tuang yang baik dan sifat mekanik yangbaik dengan komposisi 9% Al, 0,5% Zn, 0,13% Mn, 0,5% Si, 0,3% Cu,0,03% Ni dan sisanya Mg. kadar Cu dan Ni harus rendah untuk menekankorosi

Secara umum, karakteristik paduan magnesium ini adalah :

- Memiliki kepadatan terendah dari semua struktur logam yakni sebesar 1.7gm/cc

- Relative lembut dan memiliki modulus elastisitas rendah- Harus dipanaskan agar terjadi deformasi

- Mudah terbakar pada bagian cair dan bubuk- Rentan terhadap karat di lingkungan laut- Bersaing dengan plastic

5. Paduan Nickel- Cukup ulet dan mudah dibentuk- Sangat tahan karat terutama pada suhu tinggi- Bagian terpenting pada pembuatan baja tahan karat- Banyak digunakan untuk pembuatan pompa, katup didasar laut dan

lingkungan minyak bumi

6. Paduan titanium - Memiliki kepadatan rendah dan titik lebur yang tinggi- Memiliki kekuatan dan modulus elastisitas tinggi namun

terbatas- Unggul dalam ketahanan karat di berbagai lingkungan- Menyerap interstitial pada suhu tinggi- Sangat reaktif terhadap bahan lain banyak digunakan dalam

aplikasi ruang angkasa

7. Logam tahan panas (Refractory Metals)- Memiliki titik lebur yang sangat tinggi- Komposisi paduannya antara lain Nb, Ta, Mo, dan W- Memiliki kekuatan, kekerasan dan modulus elastisitas yang

sangat tinggi- Ta dan Mo digunakan dengan baja tahan karat untuk ketahanan

korosi- Ta hampir kebal di semua lingkungan di bawah 150° C

8. Paduan Super (Superalloys)

Super alloy memiliki kominasi yang superlative dimana kebanyakandigunakan dalam penggunaan pembuatan pesawat terbang. Komponen turbin,dan lain-lain. Material jenis ini diklasifikasi berdasarkan kandunganlogam yang dominan dalam bahan penyusunnya, misalnya cobalt, nickelatau besi.

9. Logam Mulia (Noble Metals)

Logam mulia ini adalah logam-logam ayng berada di dalam unsuregolongan 8, bersifat lembut, duktilitas tinggi dan tahan oksidasi.Logam mulia ii antara lain perak, emas, platinum, rhodium, ruthenium,iridium dan osmium. Tiga unsure pertama yang tadi disebutkaan biasanyadigunakan untk bahan pembuatan perhiasan

C. Proses Annealing

Annealing adalah : sebuah perlakukan panas dimana material dipanaskan pada temperatur tertentu dan waktu tertentu dan kemudian dengan perlahan didinginkan.

Annealing dilakukan untuk :1. Menghilangkan tegangan pada bahan.2. Menaikkan keuletan dan ketangguhan.3. Menghasilkan struktur mikro tertentu.

Proses annealing dibagi atas tiga tingkat :1. Pemanasan hingga temperatur yang diinginkan.2. Temperatur dijaga konstan.3. Pendinginan.

Proses annealing pada logam biasanya dilakukan untuk mengurangi

efek “pengerjaan dingin” yaitu melunakkan bahan dan menaikkan keuletan

setelah sebelumnya dilakukan pengerasan regangan. Pada logam bisa

terjadi tegangan sisa dalam (internal residual stress), dikarenakan :

1. Proses deformasi plastis karena proses pemesinan (machining) atau proses penggerindaan.2. Pendinginan yang tidak merata pada proses pengelasan atau pencetakan.3. Transformasi fasa pada pendinginan karena perbedaan kerapatan/density.

Menghilangkan tegangan sisa bisa dilakukan dengan proses “stress relief annealing” (annealing penghilangan tegangan).

Urutan annealing pada paduan besi:

1. NORMALIZING

Baja yang telah mengalami deformasi plastis, misalnya karena

proses “rolling” akan mempunyai struktur mikro pearlite yang bentuknya

tak beraturan dan ukuran butir besar-besar dan bervariasi. Untuk

membuat struktur pearlite yang lebih halus dan lebih seragam dilakukan

proses normalizing. Normalizing dilakukan dengan pemanasan sampai

temperatur 55°C – 85°C diatas temperatur kritis atas hingga baja

berubah menjadi austenit, kemudian dilakukan pendinginan di udara.

(gb. 11.1).

2. FULL ANNEAL

Full anneal adalah : baja dipanaskan sampai 15° - 40 ° C diatas

garis A3 atau A1 (gb. 11.1) hingga tercapai keseimbangan pada struktur

austenit, kemudian baja didinginkan di dalam dapur pemanas sampai

temperatur ruang. struktur mikro yang terbentuk : coarse pearlite.

bahan baja biasanya berupa ; baja karbon rendah dan sedang.

3. SPHEROIDIZING

Adalah pemanasan logam sampai temperatur dibawah temperatur

eutectoid (grs a1 pd. Gb. 11.1) atau disekitar 700°c pada daerah a +

Fe3C. Pemanasan dilakukan antara 15 sampai 25 jam. Pada proses ini

Fe3C akan membentuk partikel spheroid. Proses ini biasanya dilakukan

pada baja karbon sedang dan tinggi. Struktur yang terbentuk :

spheroid. Tujuannya adalah supaya baja mudah dibentuk. Untuk

berhasilnya perlakuan panas untuk membuat bahan baja martensite di

keseluruhan penampang bahan dipengaruhi 3 faktor :

1. Komposisi paduan.2. Tipe dan karakter media pendingin.3. Ukuran dan bentuk spesimen.

D. PROSES PERLAKUAN PANAS (HEAT TREATMENT)

KEMAMPUAN PENGERASAN ( HARDENABILITY)

Pada proses pembentukan baja martensit, diperoleh hasil bahwa

makin kedalam maka sifat martensitnya makin berkurang atau baja bagian

luar lebih keras dari bagian dalam. Kemampuan pengerasan : adalah

kemampuan paduan logam diperkeras pada pembentukan martensit. Yang

diukur adalah berapa kedalaman pengerasan bahan tersebut.

UJI JOMINY

Untuk menguji kekerasan karena pembentukan martensit dilakukan

dengan “uji jominy end quench” (gb.11.2). Angka kekerasan sebagai

fungsi jarak bisa dilihat pada gambar 11.3. Kadang-kadang lebih

disukai untuk melihat kekerasan sebagai fungsi laju pendinginan

daripada jarak quenching (gb 11.4). Kemampuan pengerasan dipengaruhi

oleh komposisi paduan.

PENGARUH MEDIA QUENCHING, UKURAN SPESIMEN DAN GEOMETRI

Media quenching : air,oli,udara.

- air media pendingin paling cepat, sedangkan udara paling lambat

- kecepatan media queching juga mempengaruhi laju pendinginan, makin cepat laju media, makin tinggi laju pendinginan

- Media oli banyak dipakai pada queching baja paduan

- Pada baja karbon tinggi, penggunaan air mengakibatkan laju pendinginan terlalu cepat sehingga terjadi retak atau pembengkokan.

Pada proses pendinginan, panas mesti dibuang dari materialmelalui permukaannya. Oleh sebab itu laju pendinginan kedalam materialsangat dipengaruhi oleh bentuk dan ukuran material. Gb 11.8a dan 11.8bmemperlihatkan laju pendinginan sebagai fungsi diameter batang logamsilinder. Bentuk spesimen juga mempengaruhi efek pengerasan. Apabilarasio luas permukaan terhadap massa spesimen besar maka makin besarlaju spesimen, dan makin dalam efek pengerasan. Bentuk spesimen yangtidak beraturan akan mempunyai rasio luas permukaan terhadap massayang lebih besar bila dibandingkan dengan bentuk yang beraturan danbentuk bulat.

PERLAKUAN PANAS SEDERHANA

Empat perlakuan panas sederhana yaitu: annealing proses, annealing, normalising, dan pheroidising umum dipakai pada baja (Gambar 12.4). Perlakuan panas ini bertujuan untuk mencapai salah satu dari:

1. menghilangkan efek pengerjaan dingin,

2. mengontrol penguatan dispersi dan

3. meningkatkan kemampumesinan.

Annealing proses - Menghilangkan efek pengerjaan dingin. Perlakuanpanas rekristalisasi digunakan untuk menghilangkan efek pengerjaandingin pada baja yang kandungan karbonnya kurang dari 0,25% dandisebut Anneal proses. Anneal proses dilakukan pada suhu 800C hingga1700C dibawah temperature . Ini diatas temperatur rekristalisasiferit.

Annealing dan Normalising - Penguatan Dispersi. Baja bisa diperkuatdengan dispersi dengan mengatur kehalusan butir pearlit. Baja pertama-tama dipanaskan untuk menghasilkan austenit yang homogen, langkah inidisebut austenising.

Annealing atau anneal penuh (full anneal) adalah mendinginkan bajasecara perlahan pada dapur pemanas sehingga menghasilkan butiranpearlit kasar.

Normalising adalah mendinginkan baja secara cepat, di udara, sehinggamenghasilkan butiran pearlit halus.

STRUKTUR POLIMER

A. DEFINISI POLIMER DAN KLASIFIKASINYAB. MOLEKUL HIDROKARBON

Molekul hidrokarbonDalam bidang kimia, hidrokarbon adalah sebuah senyawa yangterdiri dari unsur atomkarbon (C) dan atom hidrogen (H).Seluruh hidrokarbon memiliki rantai karbon dan atom-atomhidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Istilahtersebut digunakan juga sebagai pengertian dari hidrokarbonalifatik. Sebagai contoh, metana (gas rawa) adalah hidrokarbondengan satu atom karbon dan empat atom hidrogen: CH4. Etanaadalah hidrokarbon (lebih terperinci, sebuah alkana) yangterdiri dari dua atom karbon bersatu dengan sebuah ikatantunggal, masing-masing mengikat tiga atom karbon: C2H6.Propana memiliki tiga atom C (C3H8) dan seterusnya (CnH2·n+2)

Klasifikasi hidrokarbon yang dikelompokkan oleh tatanamaorganik adalah:1. Hidrokarbon jenuh/tersaturasi (alkana) adalah hidrokarbonyang paling sederhana.Hidrokarbon ini seluruhnya terdiri dari ikatan tunggal danterikat dengan hidrogen.Rumus umum untuk hidrokarbon tersaturasi adalahCnH2n+2.Hidrokarbon jenuhmerupakan komposisi utama pada bahan bakar fosil dan ditemukandalam bentukrantai lurus maupun bercabang. Hidrokarbon dengan rumusmolekul sama tapirumusstrukturnya berbeda dinamakan isomer struktur.2. Hidrokarbon tak jenuh/tak tersaturasi adalah hidrokarbonyang memiliki satu ataulebih ikatan rangkap, baik rangkap dua maupun rangkap tiga.Hidrokarbon yangmempunyai ikatan rangkap dua disebut dengan alkena, denganrumus umumCnH2n.Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga disebutalkuna, denganrumus umum CnH2n-2.3. Sikloalkana adalah hidrokarbon yang mengandung satu ataulebih cincin karbon.Rumus umum untuk hidrokarbon jenuh dengan 1 cincin adalahCnH2n.4. Hidrokarbon aromatik, juga dikenal dengan arena, adalahhidrokarbon yang palingtidak mempunyai satu cincin aromatik.

Gambar: Tabel molekul hidrokarbon

Definisi polimer

Polimer terbentuk dari dua suku kata yaitu poli yang berartibanyak dan polimer adalah kumpulan monomer-monomer. Polimer atauMolekul besar (makromolekul) yang terbangun oleh susunan unit ulangankimia yang kecil, sederhana dan terikat oleh ikatan kovalen. Unitulangan ini biasanya setara atau hampir setara dengan monomer yaitubahan awal dari polimer.

Sedangkan monomer adalah Sebarang zat yang dapat dikonversimenjadi suatu polimer. Untuk contoh, etilena adalah monomer yang dapatdipolimerisasi menjadi polietilena . Asam amino termasuk monomerjuga, yang dapat dipolimerisasi menjadi polipeptida dengan pelepasanair.

Unit ulangan dapat memiliki struktur linear atau bercabang. Unitulangan bercabang dapat membentuk polimer jaringan tiga dimensi. Tabel1.1 menunjukkan beberapa contoh polimer, monomer, dan unit ulangannya.

Tabel 1.1 Polimer, monomer, dan unit ulangannya

Polimer Monomer unit ulangan

Polietilena CH2 = CH2 - CH2CH2 –

poli(vinil klorida) CH2 = CHCl - CH2CHCl –

Poliisobutilena

polistirena

CH2 CH CH2 CH

Polikaprolaktam (nylon-6)

H - N(CH2)5C - OH

H O

- N(CH2)5C -

H O

Poliisoprena (karetalam)

CH2 = CH - C = CH2

CH3

- CH2CH = C - CH2 -

CH3

CH2 C

CH3

CH3

CH2 C

CH3

CH3

Klasifikasi Polimer

a. Penggolongan polimer berdasarkan asalnya

Berdasarkan asalnya, polimer dapat dibedakan atas polimer alam dan polimer sintesis.

1) Polimer Alam

Polimer alam adalah polimer yang terdapat di alam dan berasal dari makhluk hidup. Contoh polimer alam dapat dilihat pada table di bawah ini

No Polimer Monomer Polimerisasi

Contoh

1. Pati/amilum

Glukosa Kondensasi

Biji-bijian, akar umbi

2. Selulosa Glukosa Kondensasi

Sayur, Kayu, Kapas

3. Protein Asam amino

Kondensasi

Susu, daging, telur, wol, sutera

4. Asam nukleat

Nukleotida

Kondensasi

Molekul DNA dan RNA (sel)

5. Karet alam

Isoprena Adisi Getah pohon karet

Sifat-sifat polimer alam kurang menguntungkan. Contohnya, karet alam kadang-kadang cepat rusak, tidak elastis, dan berombak. Hal tersebut dapat terjadi karena karet alam tidak tahan terhadap minyak bensin atau minyak tanah serta lama terbuka di udara.

2) Polimer Sintesis

Polimer sintesis atau polimer buatan adalah polimer yang tidak terdapat di alam dan harus dibuat oleh manusia. Contoh polimer sintesis dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

No Polimer Monomer Terdapat pada1. Polietena Etena Kantung, kabel

plastik

2. Polipropena

Propena Tali, karung, botol plastik

3. PVC Vinil klorida Pipa paralon, pelapis lantai

4. Polivinil alcohol

Vinil alcohol Bak air

5. Teflon Tetrafluoroetena Wajan atau pancianti lengket

6. Dakron Metil tereftalat dan etilena glikol

Pipa rekam magnetik, kain atau tekstil (wol sintetis)

7. Nilon Asam adipat dan heksametilena diamin

Tekstil

8. Polibutadiena

Butadiena Ban motor

9. Poliester Ester dan etilena glikol

Ban mobil

10.

Melamin Fenol formaldehida Piring dan gelasmelamin

11.

Epoksi resin

Metoksi benzena dan alcohol sekunder

Penyalut cat (cat epoksi)

b. Penggolongan Polimer Berdasarkan Proses Pembentukannya

Reaksi pembentukan polimer dinamakan polimerisasi, jadi reaksipolimerisasi adalah reaksi penggabungan molekul-molekul kecil(monomer) membentuk molekul yang besar (polimer). Ada dua jenispolimerisasi, yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.

1) Polimer adisi

Seperti yang telah kita ketahui, bahwa reaksi adisi adalah reaksipemecahan ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal sehingga ada atom yangbertambah di dalam senyawa yang terbentuk. Jadi, polimerisasi adisiadalah reaksi pembentukan polimer dari monomer-monomer yang berikatanrangkap (ikatan tak jenuh). Pada reaksi ini monomer membuka ikatanrangkapnya lalu berikatan dengan monomer lain sehingga menghasilkan

polimer yang berikatan tunggal (ikatan jenuh). Artinya, monomerpembentuk polimer adisi adalah senyawa yang ikatan karbon berikatanrangkap seperti alkena, sterina, dan haloalkena. Polimer adisi inibiasanya identik dengan plastik, karena hampir semua plastik dibuatdengan polimerisasi adisi. Misalnya polietena, polipropena, polivinilklorida, teflon dan poliisoprena.

Berikut di bawah ini nama-nama polimer adisi dan kegunaannya

Nama polimer KegunaanPolietilena Tas plastik,

botol, mainan,isolasi listrik

Polipropilena Karpet plastik, botol

Polistirena Pernis kayu, styrofoam, isolasi plastik, gelasplastik, mainan, bahan pengepakkan

Polivinil klorida

Pipa, genteng plastik

Polivinil dienklorida

Plastik wrap

Politetraetilena (teflon)

Alat masak, isolasi listrik (penutup kabel)

Poliakrilonitril

Wig (rambut palsu), cat, benang

Polivinilasetat

Tekstil, gumresin, cat

Polimetilmetakrilat

Bahan pembuat gelas, pembuatbola bowling

2) Polimer kondensasi

Kondensasi merupakan reaksi penggabungab gugus-gugus fungsiantara kedua monomernya. Artinya, polimerisasi kondensasi adalahreaksi pembentukan polimer dari monomer-monomer yang mempunyai duagugus fungsi. Misalnya, senyawa polipeptida atau protein danpolisakarida merupakan senyawa biomolekul yang dibentuk oleh reaksipolimerisasi kondensasi.

c. Penggolongan polimer berdasarkan jenis monomernya

Berdasarkan jenis monomernya, polimer dapat terdiri atas homopolimer dan kopolimer.

1) Homopolimer

Homopolimer adalah polimer yang monomernya sejenis. Contohnya, selulosa dan protein.

(-P-P-P-P-P-P-P-P-)n

Pada polimer adisi homopolimer, ikatan rangkapnya terbuka lalu berikatan membentuk polimer yang berikatan tunggal.

2) Kopolimer

Kopolimer atau disebut juga heteropolimer adalah polimer yangmonomernya tidak sejenis. Contoh dakron, nilon-66, melamin (fenolformaldehida). Proses pembentukan polimer berlangsung dengan suhu dantekanan tinggi atau dibantu dengan katalis, namun tanpa katalisstrukyur molekul yang terbentuk tidak beraturan. Jadi, fungsi katalisadalah untuk mengendalikan proses pembentukan striktur molekul polimeragar lebih teratur sehingga sifat-sifat polimer yang diperoleh sesuaidengan yang diharapkan. Contoh struktur rantai molekul polimer tidakberaturan (produk polimerisasi tanpa katalis) adalah sebagai berikut :

(-P-S-S-P-P-S-S-S-P-S-P-)n

Kopolimer tidak beraturan

Pada proses pembentukan polimer yang digunakan katalis, struktur molekul yang terbentuk akan beraturan. Contoh struktur rantai molekul polimer teratur (produk polimerisasi dengan katalis) adalah sebagai berikut :

Sistem blok :

(-P-P-P-S-S-S-P-P-P-S-S-S-)nKopolimer blok

Sistem berseling :

(-P-S-P-S-P-S-P-S-P-S-P-S-P-)nKopolimer berseling

d. Penggolongan polimer berdasarkan sifatnya terhadap panas

Berdasarkan sifatnya terhadap panas, polimer dapat dibedakan ataspolimer termoplas (tidak tahan panas, seperti plastik) dan polimertermosting (tahan panas, seperti melamin).

1) Polimer termoplas

Polimer termoplas adalah polimer yang tidak tahan panas. Polimertersebut apabila dipanaskan akan meleleh (melunak), dan dapat dileburuntuk dicetak kembali (didaur ulang). Contohnya polietilene,polipropilena, dan PVC.

2) Polimer termosting

Polimer termosting adalah polimer yang tahan panas. Polimertersebut apabila dipanaskan tidak akan meleleh (sukar melunak), dansukar didaur ulang. Contohnya melamin dan bakelit.

B. Polimer Buatan

Dalam kehidupan sehari-hari, kita pasti banyak menggunakan polimer buatan. Berikut ini beberapa contoh polimer buatan di sekitar kita :

1) Karet Sintetis2) Serat Sintetis3) Orlon4) PlastikBerdasarkan jenis monomernya, ada beberapa jenis plastik yaitu sebagaiberikut :

a) Polietena (Polietilena)

Polietilena merupakan polimer plastik yang sifatnya ulet (liat),massa jenis rendah, lentur, sukar rusak apabila lama dalam keadaanterbuka di udara maupun apabila terkena tanah Lumpur, tetapi tidaktahan panas. Polietena adalah plastik yang banyak diproduksi, dicetaklembaran untuk kantong plastik, pembungkus halaman, ember, dsb.

b) Polipropena (Polipropilena)

Polipropena mempunyai sifat yang sama dengan polietena. Oleh karenaplastik ini juga banyak diproduksi, hanya kekuatannya lebih besar daripolietena dan lebih tahan panas serta tahan terhadap reaksi asam danbasa. Plastik ini juga digunakan untuk membuat botol plastik, karung,bak air, tali, dan kanel listrik (insulator).

c) PVC (Polivinil Klorida)

PVC mempunyai sifat keras dan kaku digunakan untuk membuat pipa plastik, pipa paralon, pipa kabel listrik, kulit sintetis, dan ubin plastik.

d) Teflon (Tetrafluoroetena)

Teflon merupakan lapisan tipis yang sangat tahan panas dan tahan terhadap bahan kimia. Teflon digunakan untuk pelapis wajan (panic antilengket), pelapis tangki di pabrik kimia, pipa anti patah, dan kabel listrik.

e) Bakelit (Fenol Formaldehida)

Bakelit adalah suatu jenis polimer yang dibuat dari dua jenis monomer, yaitu fenol dan formaldehida. Polimer ini sangat keras, titikleburnya sangat tinggi dantahan api. Bakelit digunakan untuk instalasilistrik dan alat-alat yang tahan suhu tinggi, misalnya asbak dan fiting lampu listrik.

f) Flexiglass (Polimetil Metakrilat)

Polimetil Metakrilat disingkat PMMA mempunyai nama dagang flexiglass. Polimetil metakrilat merupakan polimerisasi adisi dari monomer metil metakrilat (H2C = CH-COOH3). PMMA merupakan plastik yangkuat dan transparan. Polimer ini digunakan untuk jendela pesawat terbang dan lampu belakang mobil.

C. KEGUNAAN POLIMER

Kegunaan polimer dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut :

a) Plastik Polietilentereftalat (PET)

Plastik PET merupakan serat sintetik poliester (dakron) yangtransparan dengan daya tahan kuat, tahan terhadap asam, kedap udara,fleksibel, dan tidak rapuh. Dalam hal penggunaannya, plastik PETmenempati urutan pertama. Penggunannya sekitar 72 % sebagai kemasanminuman dengan kualitas yang baik. Plastik PET merupakan poliesteryang dapat dicampur dengan polimer alam seperti : sutera, wol dankatun untuk menghasilkan bahan pakaian yang bersifat tahan lama danmudah perawatannya.

b) Plastik Polietena/Polietilena (PE)

Terdapat dua jenis plastik PE, yaitu Low Density Polyethylene (LDPE) dan High Density Polyethylene (HDPE). Plastik LDPE banyak digunakan sebagai kantung plastik serta pembungkus makanan dan barang.

Plastik HDPE banyak digunakan sebagai bahan dasar membuat mainan anak-anak, pipa yang kuat, tangki korek api gas, badan radio dan televisi, serta piringan hitam.

c) Polivinil Klorida (PVC)

Plastik PVC bersifat termoplastik dengan daya tahan kuat. Plastikini juga bersifat tahan serta kedap terhadap minyak dan bahan organik.Ada dua tipe plastik PVC yaitu bentuk kaku dan bentuk fleksibel.

Plastik bentuk kaku digunakan untuk membuat konstruksi bangunan, mainan anak-anak, pipa PVC (paralon), meja, lemari, piringan hitam, dan beberapa komponen mobil. Adapun plastik bentuk fleksibel, jenis ini digunakan untuk membuat selang plastik dan isolasi listrik.

Dalam hal penggunaannya, plastic PVC menempati urutan ketiga dan sekitar 68 % digunakan untuk konstruksi bangunan (pipa saluran air).

d) Plastik Nilon

Plastik nilon merupakan polimer poliamida (proses pembentukannya seperti pembentukan protein). Plastik Nilon ditemukan pada tahun 1934 oleh Wallace Carothers dari Du Pont Company. Ketika itu, Carothers mereaksikan asam adipat dan heksametilendiamin. Plastik yang bersifat sangat Kuat (tidak cepat rusak) dan halus ini banyak digunakan untuk pakaian, peralatan kemah dan panjat tebing, peralatan rumah tangga serta peralatan laboratorium.

e) Karet Sintetik

Karet Sintetik yang terkenal adalah Styrene Butadiene Rubber (SBR), suatu polimer yang terbentuk dari reaksi polemerisasi antara stirena dan 1,3-butadiena. Karet sintetik ini banyak digunakan untuk membuat ban kendaraan karena memiliki kekuatan yang baik dan tidak mengembang apabila terkena minyak atau bensin.

f) Wol

Wol adalah serat alami dari protein hewani (keratin) yang tidak larut. Struktur protein wol yang lentur menghasilkan kain dengan mutu yang baik, namun kadang-kadang menimbulkan masalah karena dapat mengerut dalam pencucian. Oleh karena itu, wol dicampur dengan PET untuk menghasilkan kain yang bermutu baik dan tidak mengerut pada saatpencucian.

g) Kapas

Kapas merupakan serat alami dari bahan nabati (selulosa) yang paling banyak digunakan (hamper 50 % pemakaian serat alami berasal dari kapas). Kain katun dibuat dari serat kapas dengan perlakuan kimiasehingga menghasilkan kain yang kuat, enak dipakai, dan mudah perawatannya.

D. STRUKTUR POLIMER

Berdasarkan strukturnya polimer dibedakan atas :

1) Polimer Linear

Polimer linear terdiri dari rantai panjang atom-atom skeletal yang dapat mengikat gugus substituen. Polimer ini biasanya dapat larutdalam beberapa pelarut, dan dalam keadaan padat pada temperatur normal. Polimer ini terdapat sebagai elastomer, bahan yang fleksibel (lentur) atau termoplastik seperti gelas).

Contoh :Polietilena, poli(vinil klorida) atau PVC, poli(metil

metakrilat) (juga dikenal sebagai PMMA, Lucite, Plexiglas, atau perspex), poliakrilonitril (orlon atau creslan) dan nylon 66

2) Polimer Bercabang

Polimer bercabang dapat divisualisasi sebagai polimer linear dengan percabangan pada struktur dasar yang sama sebagai rantai utama.

3) Polimer jaringan tiga dimensi (three-dimension network)

Polimer jaringan tiga dimensi adalah polimer dengan ikatan kimianya terdapat antara rantai, seperti digambarkan pada gambar berikut. Bahanini biasanya di”swell” (digembungkan) oleh pelarut tetapi tidak sampailarut. Ketaklarutan ini dapat digunakan sebagai kriteria dari strukturjaringan. Makin besar persen sambung-silang (cross-links) makin kecil jumlah penggembungannya (swelling). Jika derajat sambung-silang cukup tinggi, polimer dapat menjadi kaku, titik leleh tinggi, padat yang takdapat digembungkan, misalnya intan (diamond).

Polimer linear dan bercabang memiliki sifat :1. Lentur2. Berat Molekul relatif kecil3. Termoplastik

E. KOPOLIMER

Kopolimer adalah suatu polimer yang dibuat dari dua atau lebih monomer yang berlainan. Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer yang terbentuk dari monomer pertama (A) dan monomer ke dua (B).

Jenis kopolimer :

1. Kopolimer blok

Kopolimer blok mengandung blok dari satu monomer yang dihubungkandengan blok monomer yang lain. Kopolimer blok biasanya terbentuk melalui proses polimerisasi ionik. Untuk polimer ini, dua sifat fisik yang khas yang dimiliki dua homopolimer tetap terjaga.

2. Kopolimer graft (tempel/cangkok)Kopolimer graft biasanya dibuat dengan mengikatkan bersama dua

polimer yang berbeda. Untuk contoh, homopolimer yang diturunkan dari monomer A dapat diinduksi untuk bereaksi dengan homopolimer yang diturunkan dari monomer B untuk menghasilkan kopolimer graft, yang ditunjukkan pada gambar berikut

Perkembangan selanjutnya ada yang berbentuk kopolimer sisir (comb copolymer) dan bintang (star copolymer).

3. Kopolimer bergantian (alternating)

Kopolimer yang teratur yang mengandung sequensial (deretan) bergantian dua unit monomer. Polimerisasi olefin yang terjadi lewat mekanisme jenis ionik dapat menghasilkan kopolimer jenis ini.

4. Kopolimer Acak

Dalam kopolimer acak, tidak ada sequensial yang teratur.

Kopolimer acak sering terbentuk jika jenis monomer olefin

mengalami kopolimerisasi lewat proses jenis radikal bebas. Sifat

kopolimer acak sungguh berbeda dari homopolimernya.

F. BERAT MOLEKULAR DAN DISTRIBUSI BERAT MOLEKULAR

Berat molekular polimer merupakan salah satu sifat yang khasbagi polimer yang penting untuk ditentukan. Berat molekular (BM) polimer merupakan harga rata-rata dan jenisnya beragam yang akandijelaskan kemudian. Dengan mengetahui BM kita dapat memetik beberapa manfaat, yakni :

Menentukan aplikasi polimer tersebut Sebagai indikator dalam sintesa dan proses pembuatan produk polimer Studi kinetika reaksi polimerisasi Studi ketahanan produk polimer dan efek cuaca terhadapkualitas produk

Hal yang membedakan polimer dengan spesies berat molekul rendah adalah adanya distribusi panjang rantai dan untuk itu derajat polimerisasi dan berat molekular dalam semua polimer yangdiketahui juga terdistribusi (kecuali beberapa makromolekul biologis). Distribusi ini dapat digambarkan dengan Mem”plot” berat polimer (BM diberikan) lawan BM, seperti terlihat pada gambar 1.1.

Panjang rantai polimer ditentukan oleh jumlah unit ulangan dalam rantai, yang disebut derajat polimerisasi (DPn). Berat molekular polimer adalah hasil kali berat molekul unit ulangan dan DPn.

Karena adanya distribusi dalam sampel polimer, pengukuraneksperimental berat molekular dapat memberikan hanya harga rata-rata.Beberapa rata-rata yang berlainan adalah penting. Untuk contoh,beberapa metoda pengukuran berat molekular perlu perhitungan jumlahmolekul dalam massa material yang diketahui. Melalui pengetahuanbilangan Avogadro, informasi ini membimbing ke berat molekul rata-ratajumlah sampel. Untuk polimer sejenis, rata-rata jumlah terletakdekat puncak kurva distribusi berat atau berat molekul paling boleh

jadi (the most probable molecular weight). Jika sampel mengandung Ni

molekul jenis ke i, untuk jumlah total molekul dan setiapjenis molekul ke i memiliki massa mi, maka massa total semua molekul

adalah . Massa molekular rata-rata jumlah adalah

dan perkalian dengan bilangan bilangan Avogadro memberikan berat molekul rata-rata jumlah (berat mol) :

G. DERAJAT KEKRISTALAN POLIMER

Tidak seperti halnya logam, polimer pada umumnya bersifatamorphous, tidak bersifat kristalin atau memiliki keteraturan dalamrentang cukup panjang. Namun, polimer dapat direkayasa sehinggastrukturnya memiliki daerah kristalin, baik pada proses sintesismaupun deformasi. Besarnya daerah kristalin dalam polimer dinyatakansebagai derajat kekristalan polimer. Derajat kekristalan polimermisalnya dapat direkayasa dengan mengendalikan laju solidifikasi danstruktur rantai, walaupun sangat sulit untuk mendapatkan derajatkekristalan 100% sebagaimana halnya pada logam. Polimer denganstruktur rantai bercabang misalnya akan memiliki derajat kekristalanyang lebih rendah jika dibandingkan dengan struktur tanpa cabang.

Sifat-sifat mekanik dan fisik dari polimer sangat dipengaruhioleh derajat kekristalannya. Sifat-sifat mekanik yang dipengaruhi olehderajat kekristalan misalnya adalah kekakuan (stiffness), kekerasan(hardness), dan keuletan (ductility). Sedangkan sifat-sifat fisik yangberhubungan dengan derajat kekristalan misalnya adalah sifat-sifatoptik dan kerapatan (density) dari polimer.

H. SIFAT POLIMER THERMOPLASTIK

Perilaku mekanika polimer thermoplastik sebagai respon terhadap pembebanan secara umum dapat dijelaskan dengan mempelajari hubungan antara struktur rantai molekulnya dan fenomena yang teramati

Perilaku mekanik dari polimer thermoplastik secara umum dapat dikelompokkan menjadi 3 bagian, yaitu: (1) Perilaku Elastik, (2) Perilaku Plastik, dan (3) Perilaku Visko-Elastik.

Perilaku thermoplastik secara umum adalah elastik non-linear yangtergantung pada waktu (time-dependent). Hal ini dapat dijelaskan dari2 mekanisme yang terjadi pada daerah elastis, yaitu: (1) distorsikeseluruhan bagian yang mengalami deformasi, dan (2) regangan dandistorsi ikatan-ikatan kovalennya. Perilaku elastik non-inear ataunon-proporsional pada daerah elastis terutama berhubungan denganmekanisme distorsi dari keseluruhan rantai molekulnya yang linear ataulinear dengan cabang.

Perilaku plastis pada polimer thermoplastik pada umumnya dapatdijelaskan dengan mekanisme gelinciran rantai (chain sliding). Mula-mula akan terjadi pelurusan rantai liner molekul polimer yangkeadaannya dapat diilustrasikan seperti ‘mie’ dengan ikatan sekunderdan saling kunci mekanik. Selanjutnya akan terjadi gelinciran antarrantai molekul yang telah lurus pada arah garis gaya. Ikatan sekunderdalam hal ini akan berperan sebagai semacam ‘tahanan’ dalam proses

gelincir atau deformasi geser (shear) antar rantai molekul yangsejajar searah dengan arah garis gaya. Dengan demikian dapatdijelaskan bahwa ikatan sekunder sangat menentukan ketahanan polimerthermoplastik terhadap deformasi plastik atau yang selama ini kitakenal dengan kekuatan (strength) dari polimer. Gelinciran rantaimolekul polimer thermoplastik dapat pula dilihat sebagai aliran viskosdari suatu fluida. Kemudahan molekul polimer untuk dideformasi secarapermanen dalam hal ini berbanding lurus dengan viskositas daripolimer. Dari persamaan umum dapat dilihat bahwa tegangan geser akanmenyebabkan gradien kecepatan antar rantai molekul yang dapatmenyebabkan deformasi permanen tergantung pada viskositasnya. Perilakupenciutan (necking) dari polimer thermoplastik amorphous agak sedikitberbeda dengan perilaku penciutan logam pada umumnya. Hal inidisebabkan karena pada saat terjadi penciutan akan terjadikristalisasi yang menyebabkan penguatan lokal pada daerah tersebut danpenurunan laju deformasi.

Visko-elastisitas berhubungan perilaku polimer thermoplastik saatdideformasi yang terjadi dengan deformasi elastis dan aliran viskosketika beban diaplikasikan pada bahan. Hal ini berhubungan denganketergantungan perilaku bahan terhadap waktu pada saat deformasielastis dan plastis. Secara sederhana perilaku viskoelastis dapatdisimulasikan dengan mengkombinasikan persamaan Pegas Hooke danDashspot. Regangan, misalnya, dapat diasumsikan seri atau paralel,menggunakan Elemen Maxwell dan Elemen Voight-Kelvin.

I. SIFAT POLIMER THERMOSETTING

Polimer Thermoset memiliki perilaku sebagaimana logam getas,gelas, atau keramik sebagai akibat dari struktur rantai molekulnyayang kaku dengan ikatan kovalen membentuk jejaring 3 dimensi. Padasaat polimerisasi jejaring terbentuk lengkap dan terbentuk kaitansilang tiga dimensi secara permanen. Proses pembentukan tidak bersifatirreversible. Tidak seperti halnya polimer thermoplastik, thermosettidak memiliki Tg (temperatur transisi gelas yang jelas. Kekuatan dankekerasan dari thermoset pun tidak banyak dipengaruhi oleh kenaikantemperatur dan laju deformasi.