MAKALAHPOLIMER DAN KOMPOSIT

STRUKTUR DAN MORFOLOGI POLIMER

Oleh

SADELI JOKO WIYONO

NIM 101910101084

PROGRAM STUDI STRATA I TEKNIKJURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS JEMBER

2011

Kata Pengantar

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. atas segala

rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah polimerisasi

ini sesuai dengan waktu yang telah ditentukan. Makalah ini disusun sebagai bukti

telah menempuh mata kuliah polimer&komposit. Selain itu makalah ini juga

berfungsi untuk menambah wawasan kita tentang aplikasi dan guna dari senyawa

polimer.

Dalam penyelesaian Makalah ini, penulis tidak lepas dari bantuan berbagai

pihak. Oleh karena itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih sebesar-besarnya

kepada dosen Pembina mata kuliah Polimer&Komposit dan teman-teman yang telah

mendukung penyelesaian makalah ini.

Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh

karena itu penulis membuka terhadap kritik dan saran dari segala pihak demi

kesempurnaan makalah ini. Akhirnya penulis berharap makalah ini mampu berguna

bagi semua kalangan khususnya bagi almameter Unej.

Jember, Maret 2011 Penulis,

BAB.I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang Masalah

Polimer merupakan ilmu pengetahuan yang berkembang secara aplikatif.

Kertas, plastik, ban, serat-serat alamiah, merupakan produk produk polimer.

Polimer, merupakan ilmu yang sangat menarik untuk dipelajari. Polimer

merupakan ilmu yang sangat dinamis. Oleh karena itu, sangat dibutuhkan

pengetahuan yang baik tentang konsep – konsep dasar polimer, guna dapat

memahami dan mengembangkan ilmu polimer.

Plastik merupakan salah satu bahan yang paling umum kita lihat dan

gunakan. Bahan plastik secara bertahap mulai menggantikan gelas, kayu dan

logam. Hal ini disebabkan bahan plastik mempunyai beberapa keunggulan,

yaitu : ringan, kuat dan mudah dibentuk, anti karat dan tahan terhadap bahan

kimia, mempunyai sifat isolasi listrik yang tinggi, dapat dibuat berwarna maupun

transparan dan biaya proses yang lebih murah.

Namun begitu daya guna plastik juga terbatas karena kekuatannya yang

rendah, tidak tahan panas mudah rusak pada suhu yang rendah. Keanekaragaman

jenis plastik memberikan banyak pilihan dalam penggunaannya dan cara

pembuatannya.Plastik adalah suatu polimer yang mempunyai sifat-sifat unik dan

luar biasa. Polimer adalah suatu bahan yang terdiri dari unit molekul yang

disebut monomer. Jika monomernya sejenis disebut homopolimer, dan jika

monomernya berbeda akan menghasilkan kopolimer.

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 anak – anak dan produk – produk industri

lainnya.

Secara garis besar, plastik dapat dikelompokkan menjadi dua golongan,

yaitu : plastik thermoplast dan plastik thermoset. Plastik thermoplast adalah

plastik yang dapat dicetak berulang-ulang dengan adanya panas ( lihat tabel 2 ).

Yang termasuk plastic thermoplast antara lain : PE, PP, PS, ABS, SAN, nylon,

PET, BPT, Polyacetal (POM), PC dll. Sedangkan palstik thermoset adalah

plastik yang apabila telah mengalami kondisitertentu tidak dapat dicetak kembali

karena bangun polimernya berbentuk jaringan tiga dimensi ( lihat Tabel 1 ).

Yang termasuk plastic thermoset adalah : PU (Poly Urethene), UF (Urea

Formaldehyde), MF (Melamine Formaldehyde), polyester, epoksi dll.

Untuk membuat barang-barang plastik agar mempunyai sifat-sifat seperti

yang dikehendaki, maka dalam proses pembuatannya selain bahan baku utama

diperlukan juga bahan tambahan atau aditif. Penggunaan bahan tambahan ini

beraneka ragam tergantung pada bahan baku yang digunakan dan mutu produk

yang akan dihasilkan. Berdasarkan fungsinya , maka bahan tambahan atau bahan

pembantu proses dapat dikelompokkan menjadi : bahan pelunak (plasticizer),

bahan penstabil (stabilizer), bahan pelumas (lubricant), bahan pengisi (filler),

pewarna (colorant), antistatic agent, blowing agent, flame retardant dsb.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan struktur polimer?

2. Bagaimana kaitannya dengan morfologi polimer?

1.3 Tujuan

1. Menjelaskan apakah yang dimaksud dengan struktur polimer

2. Mengetahui kaitan struktur polimer dengan morfologi polimer

BAB II PEMBAHASAN

2.1. Struktur Polimer

Kata polimer berasal dari kata Yunani πολυ-- poli-berarti "banyak"; dan

μέρος - meros berarti "bagian". Istilah ini diciptakan pada tahun 1833 oleh Joens

Jakob Berzelius, meskipun definisi dari polimer yang sangat berbeda dari

definisi modern.

Mer - Unit berulang dalam rantai polimer 

Monomer - Sebuah unit tunggal mer (n = 1) 

Polymer - Banyak mer-unit di sepanjang rantai (n = 10 3 atau lebih)

Derajat Polimerisasi - Jumlah rata-rata mer-unit di rantai. 

Sifat – sifat Polimer:

Ringan; maksudnya rasio bobot/volumnya kecil.

Mudah diolah untuk berbagai macam produk pada suhu rendah dengan biaya murah.

Tahan korosi dan kerusakan terhadap lingkungan yang agresif.

Bersifat isolator yang baik terhadap panas dan listrik.

Berguna untuk bahan komponen khusus karena sifatnya yang elastic dan plastis.

Berat molekulnya besar sehingga kestabilan dimensinya tinggi

Densitas yang rendah, dibandingkan dengan logam dan keramik.

Rasio kekuatan terhadap berat (strength to weight) yang baik untuk

beberapa jenis polimer.

Polymer

Sebuah polymer yang besar molekul (makromolekul) yang terdiri dari

mengulang unit struktural biasanya dihubungkan dengan kovalen ikatan kimia.

Sementara penggunaan polimer dalam populer menunjukkan plastik, istilah ini

sebenarnya mengacu pada kelas besar alam dan bahan sintetis dengan berbagai

properti

Karena berbagai properti luar biasa diakses dalam bahan polimer mereka datang

untuk memainkan peran penting dan mana-mana dalam kehidupan sehari-hari

dari plastik dan elastomer di satu sisi biopolymers alam seperti DNA dan protein

yang penting bagi kehidupan di sisi lain. Sebuah contoh sederhana adalah

polietilen, yang berulang berdasarkan unit ethylene (IUPAC nama etena)

monomer. Paling umum, seperti dalam contoh ini, yang terus menerus

dihubungkan tulang punggung suatu polimer yang digunakan untuk persiapan

plastik terutama terdiri dari atom karbon. Namun, memang ada struktur lain,

misalnya, unsur-unsur seperti silikon bentuk bahan akrab seperti Silikon, contoh-

contoh yang konyol dempul dan tahan air ledeng sealant. Tulang punggung

DNA pada kenyataannya didasarkan pada ikatan fosfodiester, dan mengulang

unit polisakarida (misalnya selulosa) yang bergabung bersama-sama oleh ikatan

glikosidik melalui atom oksigen

Bahan polimer alami seperti lak, kuning, dan alam karet telah digunakan selama

berabad-abad. Biopolymers seperti protein dan asam nukleat memainkan peran

penting dalam proses biologi. Berbagai ada polimer alam lainnya, seperti

selulosa, yang merupakan unsur utama kayu dan kertas. Yang daftar Polimer

sintetik termasuk karet sintetis, Bakelite, neoprene, nilon, PVC, plastik,

polietilen, polipropilen, polyacrylonitrile, PVB, silikon, dan banyak lagi.

Polimer yang dipelajari dalam bidang kimia polimer, polimer fisika, dan ilmu

polimer

Banyak polimer penting secara komersial disintesis oleh modifikasi kimia

polimer yang terjadi secara alami. Contoh menonjol meliputi reaksi asam nitrat

dan selulosa untuk membentuk nitroselulosa dan pembentukan divulkanisir karet

dengan memanaskan karet alam di hadapan belerang.

Rekayasa polimer meliputi bahan alami seperti karet dan bahan sintetis seperti

plastik dan elastomer. Polimer merupakan bahan yang sangat berguna karena

struktur mereka dapat diubah dan disesuaikan untuk menghasilkan bahan :

1) dengan berbagai sifat mekanik

2) dalam spektrum yang luas dari warna dan

3) dengan sifat-sifat transparan yang berbeda

polimer terdiri dari molekul sederhana banyak yang mengulang unit struktural

yang disebut monomer. Sebuah molekul polimer tunggal dapat terdiri dari

ratusan hingga satu juta monomer dan mungkin memiliki, linier bercabang, atau

struktur jaringan. Ikatan kovalen memegang atom dalam molekul polimer

bersama dan obligasi sekunder lalu tahan kelompok rantai polimer bersama

untuk membentuk bahan polimer. Kopolimer merupakan polimer yang terdiri

dari dua atau lebih jenis monomer.

2.1.1Polimer Chains (Termoplastik dan Termoset) 

Berdasarkan Sifat Termal :

Termoplastik, yaitu polimer yang bisa mencair dan melunak.

Termoset, yaitu polimer yang tidak mau mencair atau meleleh jika

dipanaskan.

Perbedaan sifat-sifat plastik termoplas dan termoset disimpulkan pada Tabel 1.

Perbedaan sifat plastik termoplas dan plastik termoset

polimer adalah bahan organik dan tulang punggung setiap bahan organik adalah

rantai atom karbon. Atom karbon memiliki empat elektron di kulit

terluar. Masing-masing elektron valensi dapat membentuk ikatan kovalen atom

lain karbon atau atom asing. Kunci struktur polimer adalah bahwa dua atom

karbon dapat memiliki hingga tiga obligasi umum dan masih ikatan dengan atom

lain. Unsur-unsur yang paling banyak ditemukan pada polimer dan nomor

valensi mereka: H, F, Cl, Bf, dan aku dengan 1 elektron valensi, O dan S dengan

2 elektron valensi, n dengan 3 elektron valensi dan C dan Si dengan 4 elektron

valensi. Kemampuan untuk membentuk rantai molekul panjang adalah penting

untuk memproduksi polimer. Pertimbangkan bahan polietilen, yang terbuat dari

gas etana, C 2 H 6. Etana gas memiliki dua atom karbon dalam rantai tersebut dan

masing-masing dari berbagi dua atom karbon dua elektron valensi dengan yang

lain. Jika dua molekul etana dibawa bersama sama, salah satu ikatan karbon

dalam molekul masing-masing bisa pecah dan dua molekul dapat bergabung

dengan karbon untuk ikatan karbon. Setelah dua mer bergabung, masih ada dua

elektron valensi gratis di setiap akhir dari rantai untuk bergabung mer lain atau

rantai polimer.Proses ini dapat dilanjutkan lebih menyukai mer dan polimer

bersama-sama sampai dihentikan dengan penambahan bahan kimia anther

(terminator a), yang mengisi ikatan yang tersedia di setiap akhir molekul.  Hal ini

disebut polimer linear dan membangun blok untuk polimer termoplastik. 

Rantai polimer yang sering ditampilkan dalam dua dimensi, tetapi perlu

dicatat bahwa mereka memiliki struktur tiga dimensi. Setiap obligasi pada 109 °

ke depan dan, oleh karena itu, karbon tulang punggung meluas melalui ruang

seperti rantai bengkok TinkerToys. Ketika stres diterapkan, ini peregangan rantai

dan perpanjangan polimer dapat ribuan kali lebih besar daripada di struktur

kristal. 

Percabangan rantai polimer mempengaruhi kemampuan rantai untuk

meluncur melewati satu sama lain dengan mengubah gaya antarmolekul, pada

gilirannya mempengaruhi sifat-sifat polimer fisik massal. Cabang rantai panjang

polimer dapat meningkatkan kekuatan, ketangguhan, dan suhu transisi kaca

akibat peningkatan jumlah keterbelitan per rantai. Efek dari rantai panjang

seperti cabang pada ukuran dari polimer dalam larutan dicirikan oleh indeks

percabangan. Acak ataktik panjang dan rantai pendek, di sisi lain, dapat

mengurangi kekuatan polimer karena gangguan organisasi dan dapat juga

mengurangi kristalinitas dari polimer.

Sebuah contoh yang baik dari efek ini berkaitan dengan berbagai atribut fisik

polietilen. High-density polyethylene (HDPE) memiliki tingkat yang sangat

rendah percabangan, sangat kaku, dan digunakan pada aplikasi seperti kendi

susu. Low-density polyethylene (LDPE), di sisi lain, memiliki jumlah

signifikan, baik cabang panjang dan pendek, cukup fleksibel, dan digunakan

pada aplikasi seperti film plastik

Rantai panjang

Sifat fisik polimer yang sangat bergantung pada ukuran atau panjang rantai

polimer.. Misalnya, seperti panjang rantai meningkat, mencair dan meningkatkan

suhu mendidih cepat. Dampak resistensi juga cenderung meningkat dengan

rantai panjang, seperti halnya viskositas, atau resistensi terhadap aliran, dari

polimer dalam keadaan meleleh Rantai panjang berkaitan dengan kira-kira

sebagai viskositas meleleh 1:10

sehingga peningkatan sepuluh kali lipat panjang rantai polimer menyebabkan

viskositas meningkat lebih dari 1000 kali [rujukan?]. Peningkatan panjang

rantai selanjutnya cenderung menurun rantai mobilitas, meningkatkan kekuatan

dan ketangguhan, dan meningkatkan suhu transisi gelas (T g) [rujukan?]. Ini

adalah hasil dari peningkatan interaksi rantai seperti Van der Waals atraksi dan

keterbelitan yang datang dengan panjang rantai meningkat [rujukan?]. Interaksi

ini cenderung untuk memperbaiki rantai individu dalam posisi lebih kuat dan

menolak matriks deformasi dan perpecahan, baik pada tekanan tinggi dan suhu

yang lebih tinggi

Panjang rantai polimer sangat penting. Karena jumlah atom karbon dalam

rantai meningkat menjadi melebihi beberapa ratus, bahan akan melewati keadaan

cair dan menjadi benda padat berlilin. Ketika jumlah atom karbon dalam rantai

ini lebih dari 1.000, yang polyethylene bahan padat, dengan karakteristik

kekuatan, fleksibilitas dan ketangguhan, diperoleh. Perubahan state terjadi

karena sebagai panjang meningkat molekul, kekuatan mengikat total antara

molekul juga meningkat. Juga harus dicatat bahwa molekul umumnya tidak lurus

tetapi massa kusut. bahan Thermoplastic, seperti polietilen, dapat digambarkan

sebagai massa cacing terjalin secara acak dilemparkan ke dalam ember. Pasukan

mengikat adalah hasil dari gaya van der Waals antara molekul dan belitan

mekanik antara rantai. Ketika termoplastik dipanaskan, ada gerakan molekul

lebih dan ikatan antara molekul dapat dengan mudah patah. Inilah sebabnya

mengapa bahan termoplastik dapat remelted.

Ada lagi kelompok polimer di mana sebuah jaringan besar tunggal, bukan

banyak molekul terbentuk selama polimerisasi. Karena polimerisasi pada

awalnya dilakukan dengan memanaskan bahan baku dan brining mereka

bersama-sama, kelompok ini disebut thermosetting polimer atau plastik. Untuk

jenis struktur jaringan untuk membentuk, yang mer harus mempunyai lebih dari

dua tempat untuk boning terjadi, jika tidak, hanya struktur linier adalah

mungkin. Rantai ini membentuk struktur jointed dan cincin, dan mungkin lipat

bolak-balik untuk mengambil sebagian struktur kristal.

Karena bahan dasarnya terdiri dari satu molekul raksasa, tidak ada gerakan

antara molekul sekali massa telah ditetapkan. polimer Thermosetting lebih kaku

dan umumnya memiliki kekuatan lebih tinggi dari polimer termoplastik. Juga,

karena tidak ada kesempatan bagi gerakan antara molekul dalam polimer

termoset, mereka tidak akan menjadi plastik bila dipanaskan.

Suatu polimer adalah rantai berulang dari atom yang panjang, terbentuk dari

pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer. Sekalipun

biasanya merupakan organik (memiliki rantai karbon), ada juga banyak polimer

inorganik. Contoh terkenal dari polimer adalah plastik dan DNA.

Berdasarkan sumbernya :

1. Polimer alami : kayu, kulit binatang, kapas, karet alam, rambut

2. Polimer sintetis

1) Tidak terdapat secara alami: nylon, poliester, polipropilen, polistiren

2) Terdapat di alam tetapi dibuat oleh proses buatan: karet sintetis

3) Polimer alami yang dimodifikasi: seluloid, cellophane (bahan dasarnya dari selulosa tetapi telah mengalami modifikasi secara radikal sehingga kehilangan sifat-sifat kimia dan fisika asalnya)

Berdasarkan jumlah rantai karbonnya :

1. 1 ~ 4 Gas (LPG, LNG)

2. 5 ~ 11 Cair (bensin)

3. 9 ~ 16 Cairan dengan viskositas rendah

4. 16 ~ 25 Cairan dengan viskositas tinggi (oli, gemuk)

5. 25 ~ 30 Padat (parafin, lilin)

6. 1000 ~ 3000 Plastik (polistiren, polietilen, dll)

Susunan pada kopolimer Monomer

Monomer dalam copolymer dapat diatur sepanjang tulang punggung dalam

berbagai cara.

Bolak kopolimer memiliki residu monomer bolak-balik secara teratur

Periodik kopolimer memiliki jenis residu monomer diatur dalam urutan yang

berulang. .

Statistik kopolimer memiliki residu monomer yang diatur menurut aturan

statistik yang diketahui. Copolymer statistik di mana

2.2 Morfologi Polimer

Morfologi Polymer umumnya menggambarkan susunan rantai dalam

ruang dan mikroskopis pemesanan dari banyak rantai polimer. Bentuk molekul

Molekuler dan cara tersebut diatur dalam sebuah solid merupakan faktor penting

dalam menentukan sifat-sifat polimer. Dari polimer yang runtuh untuk sentuhan

dengan yang digunakan di rompi anti peluru, struktur konformasi, molekul dan

orientasi dari polimer dapat memiliki pengaruh besar pada sifat makroskopik

material. Konsep umum perakitan diri masuk ke dalam organisasi molekul pada

skala mikro dan makroskopis saat mereka agregat ke dalam struktur

memerintahkan lebih. Kristalisasi, dibahas di bawah ini, adalah contoh dari

proses self-assembly seperti organisasi orientational kristal cair yang akan

dibahas nanti.

Katahanan kimia atau karakteristik

Morfologi merupakan suatu variable penting dalam ketahanan kimia.

Polimer – polimer Kristal pada prinsipnya lebih tahan daripada polimer –

polimer amorhfus.

Degradabilitas

Sebagian besar polimer mempunyai sifat yang tahan lama; sesungguhnya

sifat ini merupakan sifat yang memungkinkannya berkompetisi dengan bahan-

bahan awet lainnya seperti gelas dan logam. Akan tetapi, keawetan bisa

menghasilkan masalah-masalah, sebagai akibatnya, perhatian telah bergeser ke

ujung berlainan dari spectrum durabilitas; ke sintesis polimer-polimer yang dapat

diurai (degrabel) oleh efek-efek lingkungan sinar matahari dan mikroorganisme

tanah.

Delokalisasi

Suatu system terkonjugasi yang diperluas biasanya perlu untuk eksisnya

konditivitas rangka polimer, akan tetapi muatan bisa ditransfer dalam

beberapa kasus.

Doping

Dopan- dopan bisa berupa akseptor- akseptor electron seperti pentafluorida

arsenat atau halogen, atau donor- donor electron seperti logam alkali.

Morfologi

Konduksi listrik dipengaruhi oleh factor- factor konfigurasi dan konformasi.

BAB III. PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Polimer alam yang telah kita kenal antara lain : selulosa, protein, karet alam

dan sejenisnya.

2. Sebuah polymer yang besar molekul (makromolekul) yang terdiri dari

mengulang unit struktural biasanya dihubungkan dengan kovalen ikatan

kimia.

3. polimer terdiri dari molekul sederhana banyak yang mengulang unit

struktural yang disebut monomer

4. Secara garis besar, plastik dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu

: plastik thermoplast dan plastik thermoset

5. Sifat fisik polimer yang sangat bergantung pada ukuran atau panjang rantai

polimer.. Misalnya, seperti panjang rantai meningkat, mencair dan

meningkatkan suhu mendidih cepat.

6. Morfologi Polymer umumnya menggambarkan susunan rantai dalam ruang

dan mikroskopis pemesanan dari banyak rantai polimer.

3.2 Saran

Dalam penulisan makalah ini tentunya tidak luput dari kesalahan

maupun kekurangn. Oleh karena itu penulis berharap kepada para

pembaca agar dapat memberikan kritik maupun saran yang sifatnya

membangun demi kesempurnaan makalah ini selanjutnya.

DAFTAR PUSTAKA

A.B.Glanvill and E.N.Denton. 1995. Injection Mould Design Fundamentals.

Industrial Press INC. 200 Madison Aveneu New York.

Donald V Rosato, Dominick V Rosato. 1995. Injection Molding Handbook.

Chapman and Hall. New York.

Stevens,M.P.2007.”Polymer Chemistry”.Penerbit: PRADNYA PARAMITA

JAKARTA

WWW.POLIMER.COM

WWW.ILMU POLIMER.COM