STRUKTUR, TATANAMA, SIFAT, PENGGUNAAN DAN PENGGOLONGAN POLIMER

1.                  STRUKTUR DAN TATA NAMA POLIMER

Polimer merupakan ilmu pengetahuan yang berkembang secara aplikatif. Kertas, plastik, ban, serat-serat alamiah, merupakan produk-produk polimer. Polimer merupakan ilmu yang sangat dinamis. Oleh karena itu, sangat dibutuhkan pengetahuan yang baik tentang konsep-konsep dasar polimer, agar dapat memahami dan mengembangkan ilmu polimer.

Berbagai barang yang dibuat dari bahan plastik disebut polimer. Polimer berasal dari bahasa yunani poly = banyak dan mer = bagian, yang artinya suatu makromolekul yang terdiri dari monomer-monomernya. Polimer terdiri dari molekul-molekul besar yang disebut makromolekul. Polimer merupakan penggabungan sejumlah molekul-molekul kecil/sederhana (monomer) sehingga menghasilkan satu molekul yang lebih besar (makromolekul).

 

Tabel 1.1 Struktur Umum dan Nama Polimer

Jumlah yang sangat banyak dari struktur polimer menuntut adanya sistem tata nama. Berikut ini adalah aturan pemberian nama polimer vinil yang didasarkan atas nama monomer (nama sumber atau umum), taktisitas dan isomer:

·          Nama monomer satu kata :

            Ditandai dengan melekatkan awalan poli pada nama monomer

            Contoh :

Polistirena

                         polietilena

Politetrafluoroetilena

(teflon, merk dari du Pont)

·          Nama monomer lebih dari satu kata atau didahului sebuah huruf atau angka

Nama monomer diletakkan dalam kurung diawali poli

Contoh :

Poli(asam akrilat)       

Poli(a-metil stirena)

Poli(1-pentena) 

·          Untuk taktisitas polimer

-          diawali huruf i untuk isotaktik atau s (sindiotaktik) sebelum poli

Contoh : i-polistirena (polimer polistirena dengan taktisitas isotaktik)

·          Untuk isomer struktural dan geometrik

-          Ditunjukkan dengan menggunakan awalan cis atau trans dan 1,2-  atau 1,4- sebelum poli

Contoh : trans-1,4-poli(1,3-butadiena)

IUPAC merekomendasikan nama polimer diturunkan dari struktur unit dasar, atau unit ulang konstitusi (CRU singkatan dari constitutional repeating unit) melalui tahapan sebagai berikut :

1.      Pengidentifikasian unit struktural terkecil (CRU)

2.      Sub unit CRU ditetapkan prioritasnya berdasarkan titik pengikatan dan ditulis prioritasnya menurun dari kiri ke kanan (lihat penulisan nama polistirena)

3.      Substituen-substituen diberi nomor dari kiri ke kanan

4.      Nama CRU (diletakkan dalam kurung biasa) dan diawali dengan poli

Tabel 1.2 Contoh pemberian beberapa nama polimer menurut sumber monomernya dan IUPAC

Nama Sumber	Nama IUPAC
Polietilena Politetrafluoroetilena Polistirena Poli(asam akrilat) Poli(a-metilstirena) Poli(1-pentena)	Poli(metilena) Poli(difluorometilena) Poli(1-feniletilena) Poli(1-karboksilatoetilena) Poli(1-metil-1-feniletilena) Poli[1-(1-propil)etilena]

Untuk tata nama polimer non vinil seperti polimer kondensasi umumnya lebih rumit daripada polimer vinil. Polimer polimer ini biasanya dinamai sesuai dengan monomer mula-mula.

Contoh : nylon, umumnya disebut nylon-6,6 (66 atau 6/6), lebih deskriptif disebut  poli(heksametilen adipamida) yang menunjukkan poliamidasi heksametilendiamin (disebut juga 1,6-heksan diamin) dengan asam adipat.

Mengikuti rekomendasi IUPAC, kopolimer (polimer yang diturunkan dari lebih satu jenis monomer) dinamai dengan cara menggabungkan istilah konektif  yang ditulis miring antara nama-nama monomer yang dimasukkan dalam kurung atau antara dua atau lebih nama polimer

Tabel 1.3  Berbagai jenis kopolimer

Jenis kopolimer	Konektif	Contoh
Tak dikhususkan	-co-	Poli[stirena-co-(metil metakrilat)]
Statistik	-stat-	Poli(stirena-stat-butadiena)
Random/acak	-ran-	Poli[etilen-ran-(vinil asetat)]
Alternating (bergantian)	-alt-	Poli(stirena-alt-(maleat anhidrida)]
Blok	-blok-	Polistirena-blok-polibutadiena
Graft (cangkok/tempel)	-graft-	Polibutadiena-graft-polistirena

2.                  SIFAT-SIFAT POLIMER

a. Sifat Fisis Polimer

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

l Ringan; maksudnya rasio bobot/volumenya kecil.

l Tahan korosi dan kerusakan terhadap lingkungan yang agresif.

l Bersifat isolator yang baik terhadap panas dan listrik.

l Berguna untuk bahan komponen khusus karena sifatnya yang elastis dan plastis.

l Berat molekulnya besar sehingga kestabilan dimensinya tinggi.

b. Sifat Kimia Polimer

l Semakin panjang rantai polimer, maka kekuatan dan titik leleh senyawanya semakin tinggi.

l Semakin besar gaya antarmolekul pada rantai polimernya, maka senyawa polimer akan semakin kuat dan semakin sulit leleh.

l Rantai polimer yang memiliki cabang banyak akan memiliki daya regang rendah disertai mudahnya meleleh.

l Ikatan silang antarmolekul menyebabkan jaringan menjadi kaku, sehingga bahan polimer menjadi keras dan rapuh. Semakin banyak ikatan silang yang dimiliki oleh polimer, maka polimer akan semakin mudah patah.

3.                  PENGGOLONGAN POLIMER

1.    Penggolongan Polimer Berdasarkan Asalnya

a.    Polimer alam yaitu polimer yang terdapat di alam. Polimer alam terbentuk karena reaksi polikondensasi dan polimerisasi sendiri. Polimer alam sukar dicetak sesuai keinginan, mudah menggembung dan kehilangan kekenyalannya setelah terlalu lama terkena bensin atau minyak, serta tidak tahan terhadap mikroorganisme. Contohnya:

- Polimer alam yang terbentuk dari reaksi polimerisasi kondensasi adalah protein. Protein terbentuk dari gabungan asam-asam amino.

       - Polimer alam yang terbentuk dari reaksi polimerisasi adisi adalah karet alam/isoprena

  

Sifat-sifat polimer alam kurang menguntungkan. Contohnya, karet alam kadang-kadang cepat rusak, tidak elastis, dan berombak. Hal tersebut dapat terjadi karena karet alamtidak tahan terhadap minyak bensin atau minyak tanah serta lama terbuka di udara. Contoh lain, sutera dan wol merupakan senyawa protein bahan makanan bakteri, sehingga wol dan sutera cepat rusak. Umumnya polimer alam mempunyai sifat hidrofilik (suka air), sukar dilebur dan sukar dicetak, sehingga sangat sukar mengembangkan fungsi polimer alam untuk tujuan-tujuan yang lebih luas dalam kehidupan masyarakat sehari-hari.

b.    Polimer sintetis yaitu polimer yang sengaja dibuat di pabrik sesuai kebutuhan dan tidak terdapat di alam. Polimer sintetis mudah dicetak sesuai keinginan dan tahan terhadap mikroorganisme.

 

 

Tabel 1.4 Beberapa contoh polimer alam

Polimer	Monomer	Polimerasasi	Sumber terdapatnya
Protein Amilum Selulosa Asam Nukleat Karet Alam	Asam Amino Glukosa Glukosa Nukleotida Isoprena	Kondensasi Kondensasi Kondensasi Kondensasi Adisi	Wol / Sutera Beras, Gandum, Lainnya Kayu(Tumbuh - tumbuhan) DNA, RNA Getah pohon karet

Tabel 1.5 Beberapa contoh polimer sintetis

Polimer	Monomer	Polimerasasi	Sumber terdapatnya
Polietilena PVC Polipropilena Teflon	Etena Vinilklorida Propena Tetrafluoroetilena	Adisi Adisi Adisi Adisi	Plastik Pelapis lantai, pipa Tali plastik, botol plastik Panci anti lengket

2.    Berdasarkan Bentuk Susunan Rantainya

a. Polimer Linier, yaitu polimer yang tersusun dengan unit ulang berikatan satu sama lainnya membentuk rantai polimer yang panjang.

b. Polimer Bercabang, yaitu polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang pada rantai utama.

c. Polimer Berikatan Silang (Cross-linking), yaitu polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu sama lain pada rantai utamanya. Jika sambungan silang terjadi ke berbagai arah maka akan terbentuk sambung silang tiga dimensi yang sering disebut polimer jaringan.

3. Berdasarkan Reaksi Polimerisasi

Peristiwa penggabungan monomer-monomer menjadi polimer disebut polimerisasi. Polimerisasi dibedakan menjadi dua, yaitu:

1. Polimerisasi Adisi

Polimerisasi adisi adalah polimer yang terjadi karena reaksi adisi, yaitu reaksi penambahan molekul-molekul monomer berikatan rangkap atau siklis dan biasanya dengan adanya suatu pemicu berupa radikal bebas atau ion.

2. Polimerasasi Kondensasi

Polimer yang terjadi karena reaksi kondensasi/reaksi bertahap. Mekanisme reaksi polimer kondensasi identik dengan reaksi kondensasi senyawa bobot molekul rendah yaitu: reaksi dua gugus aktif dari 2 molekul monomer yang berbeda berinteraksi dengan melepaskan molekul kecil. Atau dapat dikatakan penggabungan monomer-monomer disertai pelepasan molekul kecil/sederhana. Polimerasasi ini terjadi pada monomer yang mempunyai gugus fungsi pada kedua ujungnya. Apabila hasil polimer dan pereaksi (monomer) berbeda fase, reaksi akan terus berlangsung sampai salah satu pereaksi habis. Contohnya pembentukan nilon:

 

4. Berdasarkan Jenis Monomer Penyusunnya

Polimer Berdasarkan Jenis Penyusunnya

1.      Homopolimer, yakni polimer yang terbentuk dari penggabungan monomer sejenis dengan unit brulang yang sama. Contohnya : Polietilena, Polipropilena, Teflon

2.      Kopolimer, yakni polimer yang terbentuk dari beberapa jenis monomer yang berbeda. Contohnya : Nilon – 66 dan Dakran. Kopolimer ini dibagi lagi atas empat kelompok yaitu:

a. Kopolimer acak

        Dalam kopolimer acak, sejumlah kesatuan berulang yang berbeda tersusun secara acak dalam rantai polimer.

b. Kopolimer silang teratur

Dalam kopolimer silang teratur kesatuan berulang yang berbeda berselang - seling secara teratur dalam rantai polimer.

c. Kopolimer blok

Dalam kopolimer blok kelompok suatu kesatuan berulang berselang - seling dengan kelompok kesatuan berulang lainnya dalam rantai polimer.

d. Kopolimer cabang/Graft Copolimer

Yaitu kopolimer dengan rantai utama terdiri dari satuan berulang yang sejenis dan rantai cabang monomer yang sejenis.

Struktur Keempat macam Kopolimer

 

5. Berdasarkan Sifatnya terhadap Panas

a.                        Polimer Termoplas

Polimer termoplas adalah polimer yang melunak jika dipanaskan dan dapat dibentuk ulang. Contohnya : PVC, Polietilena

b.                       Polimer Termoset

Polimer termoseting adalah polimer yang tidak melunak jika dipanaskan dan tidak dapat dibentuk ulang. Contohya : Bakelit ( Plastik yang di gunakan untuk listrik )

Perbedaan antara polimer termoplas dan termoset terletak pada strukturnya. Polimer termoplas terdiri atas molekul – molekul rantai lurus, sedangkan polimer termoset terdiri atas ikatan silang antar rantai sehingga terbentuk bahan yang keras dan lebih kaku.

Berbagai Macam Polimer dan Kegunaannya

1.      Karet Alam

 Karet alam dapat diuraikan menjadi molekul hidrokarbon sederhana yaitu isoprena. Getah pohon karet disebut lateks. Karet dikoagulasikan dari lateks dengan menggunakan asam format. Karet dapat dikeraskan jika dimasak dengan belerang. Pengerasan terjadi karena terbentuk ikatan saling disulfida antar rantai. Proses ini disebut Vulkanisasi.

2.      Karet Sintetis

a. Polibutadiena

Polibutadiena dibuat dari monomer butadiena (mirip dengan karet alam) namun tidak kuat dan tidak tahan terhadap bensin atau minyak sehingga tidak baik digunakan untuk ban.

b. Polikloroprena ( Neoprena )

Polikloropena terbuat dari monomer kloropena (2-kloro-1,3-butadiena). Polikloropena mempunyai daya tahan terhadap minyak dan bensin yang paling baik dibandingkan elastomer lainnya. Digunakan untuk membuat selang oli.

c. SBR

SBR adalah kopolimer dari stirena ( 25% ) dan butadiena ( 75% ). Merupakan karet sintetis yang paling banyak digunakan dan diproduksi. SBR mempunyai daya tahan terhadap oksidasi dan abrasi yang lebih dari Penggunaan SBR adalah untuk ban kendaraan bermotor.

3.      Polietilena

         Polietilena adalah plastik paling sederhana dan murah. Plastik ini bersifat tidak berbau, tidak berwarna dan tidak beracun. Polietilena digunakan pada pembungkus makanan, kantung plastik,jas hujan dan panci.

4.      Polipropilena

Polipropilena mirip dengan polietilena, hanya saja polipropilena lebih kuat dan lebih tahan. Monomernya adalah propena. Untuk membuat kalung, tali, botol dan sebagainya.

5.      Teflon

Teflon merupakan nama dagang politetrafluoroetilena. Teflon bersifat kuat, tidak reaktif dan tidak dapat terbakar. Banyak yang dipakai sebagai gasket, pelapis tangki dipabrik kimia dan pelapis panci anti lengket.

6.      PVC

Monomer polivinilklorida (PVC) adalah vinilklorida. PVC banyak digunakan untuk membuat pipa, pelapis lantai, selang dan sebagainya

7.      Polistirena

Polistirena dibuat dari stirena. Polimer ini digunakan untuk membuat gelas minuman ringan, isolasi, bahan untuk pengepakan dan kemasan makanan.

8.      Akrilat

Asam akrilat adalah nama lain dari asam 2-propenoat. Ada beberapa polimer yang terbuat dari asam akrilat. Polimetilmetakrilat yang dikenal dengan nama flexiglass, digunakan untuk membuat kaca jendela pesawat terbang dan lampu belakang mobil. Serat akrilat seperti orlon banyak digunakan untuk baju “ WOL “, kaos kaki, karpet dan lain – lain.

9.      Bakelit

Bakelit termasuk polimet thermosetting, tidak dapat dilelehkan dan dibentuk ulang. Bakelit banyak digunakan untuk peralatan listrik.

10.  Nilon

Nilon merupakan polimer yang kuat dan ringan dapat ditarik tanpa retak. Nilon antara lain digunakan untuk membuat tali, jala, parasut, jas hujan dan tenda.

11.  Terilen

Terilen terbentuk dari suatu dialkohol dan dikarboksilat. Contohnnya adalah dakron, yang terbentuk dari etilen glikol dan asam terftalat. Darkon digunakan sebagai serat tekstil, pita perekam magnetik dan bahan balon cuaca yang dikirim ke stratosfer.

12.  Resin urea – formaldehida dan melamin – formaldehida

Jenis polimer ini banyak digunakan untuk perkakas makanan misalnya mangkuk dan piring.