paper polimer material

27
KATA PENGANTAR Material teknik adalah salah satu mata kuliah Teknik Mesin yang utama, bertujuan untuk memampukan pembelajaran material teknik agar menguasai dan memahami di berbagai bidang, khususnya bidang teknik mesin. Makalah ini disusun untuk membantu proses pembelajaran mahasiswa khususnya untuk mahasiswa teknik mesin. Makalah ini merupakan salah satu persyaratan nilai dari mata kuliah Material Teknik. Makalah ini berisi tentang polimer, struktur polimer, sifat-sifat polimer, definisi dan konsep dasar polimer, serta proses pembuatannya yang didapat dari berbagai referensi terutama dari media internet. Penulis mengakui adanya kekurangan dalam penyusunan makalah ini, untuk itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari para pembaca agar penulis dapat menyempurnakan penulisan makalah ini. Purwakarta, 10 Januari 2013 Penulis Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 1

Upload: stt-wastukancana

Post on 27-Jan-2023

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

KATA PENGANTAR

Material teknik adalah salah satu mata kuliah Teknik

Mesin yang utama, bertujuan untuk memampukan pembelajaran

material teknik agar menguasai dan memahami di berbagai

bidang, khususnya bidang teknik mesin. Makalah ini disusun

untuk membantu proses pembelajaran mahasiswa khususnya

untuk mahasiswa teknik mesin. Makalah ini merupakan salah

satu persyaratan nilai dari mata kuliah Material Teknik.

Makalah ini berisi tentang polimer, struktur polimer,

sifat-sifat polimer, definisi dan konsep dasar polimer,

serta proses pembuatannya yang didapat dari berbagai

referensi terutama dari media internet. Penulis mengakui

adanya kekurangan dalam penyusunan makalah ini, untuk itu

penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari para

pembaca agar penulis dapat menyempurnakan penulisan

makalah ini.

Purwakarta, 10 Januari 2013

Penulis

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Pengertian

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. Meskipun istilah polimer lebih populer menunjuk

kepada plastik, tetapi polimer sebenarnya terdiri dari

banyak kelas material alami dan sintetik dengan sifat dan

kegunaan yang beragam. Bahan polimer alami seperti shellac

dan amber telah digunakan selama beberapa abad. Kertas

diproduksi dari selulosa, sebuah polisakarida yang terjadi

secara alami yang ditemukan dalam tumbuhan. Biopolimer

seperti protein dan asam nukleat memainkan peranan penting

dalam proses biologi.

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 2

Gambar 1.1 Contoh Gambar Polimer

1.2. Definisi dan Konsep Dasar Polimer

Istilah PLASTIK dan POLIMER seringkali dipakai

secara bergantian. Faktanya, plastik adalah suatu material

rekayasa yang tidak sederhana dalam struktur molekulnya

melainkan memiliki komposisi yang rumit,yang dengan

sengaja diatur untuk memenuhi aplikasi – aplikasi spesifik

yang diinginkan.

Gambar 1.2 Contoh Gambar Plastik

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 3

PLASTIK = POLIMER + ADITIF , ADITIF adalah material

yang ditambahkan untuk meningkatkan kemampuan (properties)

dari polimer.

JENIS – JENIS ADITIF :

Bahan pengisi (filler)

Penstabil (stabilizer)

Pewarna (colorants)

Penghambat nyala / api (flame retardant)

Pemlastik (plasticizier)

Pelumas (lubricant), dll.

I.3. Cara Pembuatan Polimer

Polimerisasi adisi monomer mengadisi monomer lain

sehingga produk polimer mengandung semua atom yang ada

pada monomer awal. Polimerisasi dapat berlangsung dengan

bantuan suatu kalisator. Contohnya pembentukan polietilena

dari etilen.

Polimerisasi kondensasi pada polimerisasi kondensasi

monomer-monomer saling berkaitan dengan melepas molekul

kecil, seperti H2O dan CH3OH (metanol). Polimerisasi

kondensasi terjadi pada monomer-monomer yang mempunyai

gugus fungsi pada kedua ujung rantainya.

BAB II

ISI

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 4

2.1. Struktur Kimia Polimer

2.1.1 Identitas Monomer (Monomer Identity)

Identitas polimer yang terdiri dari monomer-monomer

adalah sifat utama danyang penting dari polimer. Tatanama

polimer biasanya berdasarkan pada tipe monomer yang

menyusun polimer. Polimer yang terdiri dari hanya satu

jenis monomer disebut homopolimer, contohnya yaitu

Poly(styrene) yang terdiri dari monomer - monomer styrene.

Sedangkan polimer yang terdiri dari campuran beberapa

monomerdisebut kopolimer, contohnya yaitu Etilen Vinil

Asetat yang terdiri atas lebih dari satu macam monomer.

Molekul polimer yang mengandung sub-unit yang dapat

diionisasi disebut sebagai polyelectrolyte.

Polyelectrolyte yang mengandung subunit yang fraksi

ionisasinya rendah disebut ionomer.

2.1.2. Chain Linearity

Bentuk paling sederhana dari molekul polimer adalah

rantai lurus atau disebut juga sebagai polimer linear yang

terdiri dari satu rantai utama. Fleksibilitas dari rantai

polimer yang tidak bercabang di pengaruhi oleh persistence

length (sifat dasar mekanis yang mengukur kekakuan dari

polimer panjang). Molekul polimer bercabang disusun dari

rantai utama dengan satu atau lebih cabang. Beberapa tipe

khusus dari polimer bercabang adalah star polymers, comb

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 5

polymers, dan brush polymers. Jika polimer mengandung

rantai cabang yang komposisinya berbeda dengan rantai

utama maka dia disebut grafted polymer. Cross-link

menunjukkan dimana titik percabangan dimulai.

a. Linear Polymer

Polimer linear tersusun atas satu rantai panjang

yang kontinu, tanpa adanya percabangan dari rantai

tersebut. Gambar struktur linear adalah sebagai berikut:

Gambar 2.1 Struktur Linear Polymer

b. Branched Polymer

Branched polymer terdiri atas satu rantai utama

yang mempunyai rantai molekul lebih kecil sebagai cabang.

Sebuah struktur rantai bercabang cendrung menurunkan

tingkat kristanilitas ( cristanility ) dan kepadatan

( density ) polymer tersebut. Susunan geometrik dari

ikatan bukan merupakan penyebab bervariasinya stuktur

polymer. Branched polymer terbentuk ketika terdapat rantai

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 6

cabang yang menempel pada rantai utama.contoh sederhana

dari branched polymer seperti terlihat pada gambar di

bawah.

Gambar 2.2 Struktur Branched Polymer

Terdapat berbagai jenis branched polymer yang

dapat terbentuk. Salah satunya yang dinamakan dengan star-

branching. Star-branching terbentuk ketika polimerisasi

dimulai dengan single monomer dan mempunyai cabang radial

keluar. Polymer dengan tingkat kecabangan yang tinggi

disebut dendrimers. Sering kali pada molekul ini, tiap

cabangnya mempunyai cabang lagi. Ini menyebabkan

keseluruhan molekulnya mempunyai bentuk spherical.

c. Cross-Linking

Cross-linking dalam polymer terjadi ketika ikatan

valensi primer terbentuk antara moleku-molekul rantai

polymer yang terpisah. Selain ikatan dimana monomer

membentuk rantai polymer, ikatan polymer yang lain

terbentuk diantara polymer tetangganya. Ikatan ini dapat

terbentuk secara langsung diantara rantai tetangganya,

atau dua rantai dapat terikat menjadi rantai yang lain.

Walupun tidak sekuat ikatan pada rantai, cross-links

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 7

mempunyai peran yang sangat pentin pada polymer. Polymer

mempunyai ikatan cross-links yang banyak mempunyai

“memory.” Ketika polymer diregangkan, ikatan cross-links

mencegah rantai untuk berpisah. Ikatan ini memperkuat,

namun ketika tegangan dihilangkan maka struktur akan

kembali ke bentuk semula dan objek pun demikian.

Gambar 2.3 Struktur Branched Polymer

2.1.3. Ukuran Rantai (Chain Size)

Sifat jenuh polimer sangat bergantung pada ukuran

dari rantai polimer. Seperti kebanyakan molekul, ukuran

molekul polimer dapat digambarkan melalui berat molekul

Pada polimer, berat molekul dapat digambarkan oleh derajat

polimerisasi, yaitu jumlah monomer yang membentuk polimer.

Untuk polimer sintetik, berat molekul digambarkan dengan

statistik untuk menjelaskan distribusi berat molekul pada

sampel. Hal ini karena hampir semua proses industri

memproduksi distribusi ukuran rantai polimer. Contoh dari

perhitungan statistic adalah number average molecular

weight (MN) dan weight average molecular weight (MW).

Perbandingan dari kedua nilai tersebut disebut

polydispersity index (PDI), biasanya digunakan untuk

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 8

menggambarkan “ketebalan” dari berat molekul. Ruang yang

ditempati oleh molekul polimer secara umum digambarkan

oleh radius of gyration (Rg).

2.1.4 Susunan Monomer dalam Kopolimer (Monomer

Arrangement in

Copolymers)

a. Alternating copolymers, monomer yang berbeda

tersusun berurutan

b. Random copolymers, monomer yang berbeda tersusun

acak

c. Block copolymers, monomer yang sama membentuk

grup dan 2 grup yang berbeda tersusun berurutan.

d. Graft Copolymers, rantai-rantai cabang terdiri

dari monomer yang berbeda dengan rantai utama.

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 9

Gambar 2.4 Monomer Arrangement in Copolymers

2.1.5 Stereokimia Polimer

a. Architecture Polimer

Yang berbeda arsitekturnya mewakili isomer

konstitusional dimana hubungan dari atom-atomnya berbeda.

Polimer semacam ini di dapat dari polimerisasi monomer

dari sifat kimia yang berbeda tetapi memiliki komposisi

atom yang yang sama. Rumus molekul dari unit monomer untuk

semua tipe polimer berikut ini adalah C2H4O.

b. Orientation

Perbedaan dimana atom dalam polimer dapat

dihubungkan, muncul dari dua cara penambahan dari monomer

yang sama untuk pertumbuhan rantai polimer.

c. Geometric isomerism

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 10

Sebagai contoh, polimerisasi dari 1,3-diena

mempunyai dua ikatan rangkap yang berbeda yang dapat

mengalami tiga isomer geometri.

d. Tacticity

2. 2 Klasifikasi Polimer

a. Secara umum, polimer dibagi menjadi 2 (dua) kategori

PLASTIK dan KARET.

b. Berdasarkan sumbernya

Polimer alami : kayu, kulit binatang, kapas,

karet alam, rambut.

Polimer sintetis Tidak terdapat secara alami:

nylon, poliester, polipropilen, polistiren

Terdapat di alam tetapi dibuat oleh proses

buatan: karet sintetis.

Polimer alami yang dimodifikasi: seluloid,

cellophane (bahan dasarnya dari selulosa tetapi

telah mengalami modifikasi secara radikal

sehingga kehilangan sifat-sifat kimia dan fisika

asalnya).

c. Berdasarkan jumlah rantai karbonnya

1 ~ 4 Gas (LPG, LNG)

5 ~ 11 Cair (bensin)

9 ~ 16 Cairan dengan viskositas rendah

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 11

16 ~ 25 Cairan dengan viskositas tinggi (oli,

gemuk)

25 ~ 30 Padat (parafin, lilin)

1000 ~ 3000 Plastik (polistiren, polietilen, dll

d. Berdasarkan kriteria material rekayasa, polimer

dikelompokkan menjadi 3 (tiga) kategori:

1) TERMOPLASTIK

Berupa material padatan pada temperatur ruang

tetapi berubah menjadi cairan kental ketika

dipanaskan pada temperatur beberapa ratus derajat

saja. Karakteristik ini menyebabkan termoplastik

mudah dan ekonomis difabrikasi menjadi beragam

bentuk. Dapat diberikan siklus pemanasan-

pendinginan berulang kali tanpa degradasi berarti.

Contoh: Polyethylene (PE), polyvinylchloride (PVC),

polypropylene (PP), polystyrene (PS), dan nylon

2) TERMOSET

Tidak dapat menerima siklus pemanasan-

pendinginan seperti termoplastik :

Ketika dipanaskan pada tahap awal, termoset melunak

dan mampu mengalir di dalam cetakan. Tapi pada

temperatur yang tinggi, terjadi reaksi kimia yang

mengeraskan material sehingga akhirnya menjadi

padatan yang tidak mampu lebur kembali (infusible

solid). Jika dipanaskan ulang, tidak mampu melunak

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 12

kembali melainkan akan terdegradasi menghasilkan

arang.

Contoh: phenolics, epoxies, dan beberapa jenis

polyesters

3) ELASTOMER

Material yang mampu memanjang secara elastis

ketika dikenakan tegangan mekanis yang relatif

rendah. Lebih umum dikenal sebagai karet (rubber).

Beberapa elastomer dapat diregangkan hingga 10 kali

lipat dan masih mampu kembali sempurna ke ukuran

asal. Meskipun perilakunya cukup berbeda dengan

termoset, namun elastomer memiliki struktur yang

lebih mirip dengan termoset, dibandingkan dengan

termoplastik.

Contoh:

Karet alami: vulcanized natural rubber. Karet

sintetis: Styrene-Butadiene (SBR), Nitrile

butadiene rubber (NBR), Silicone rubber

dimana (1) dan (2) adalah plastik; sementara (3)

adalah karet

Dewasa ini sangat banyak terdapat polimer sintetis.

Sifat-sifat dan kemampuan mereka ditentukan oleh

formulasi kimia molekul penyusun dan struktur ikatan

primer/sekunder antar rantai-rantainya .

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 13

2.3. Sifat – Sifat Polimer

2.3.1. SIFAT MEKANIK

2.3.1.1. Kekuatan (Strength)

Kekuatan merupakan salah satu sifat mekanik dari

polimer. Ada beberapa macam kekuatan dalam polimer,

diantaranya yaitu sebagai berikut:

a. Kekuatan Tarik (Tensile Strength)

Kekuatan tarik adalah tegangan yang dibutuhkan

untuk mematahkan suatu sampel. Kekuatan tarik penting

untuk polymer yang akan ditarik, contohnya fiber,

harus mempunyai kekuatan tarik yang baik.

b. Compressive strength

Adalah ketahanan terhadap tekanan. Beton

merupakan contoh material yang memiliki kekuatan

tekan yang bagus. Segala sesuatu yang harus menahan

berat dari bawah harus mempunyai kekuatan tekan yang

bagus.

c. Flexural strength

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 14

Adalah ketahanan pada bending (flexing). Polimer

mempunyai flexural strength jika dia kuat saat

dibengkokkan.

d. Impact strength

Adalah ketahanan terhadap tegangan yang datang

secara tiba-tiba. Polimer mempunyai kekuatan impak

jika dia kuat saat dipukul dengan keras secara tiba-

tiba seperti dengan palu.

2.3.1.2. Elongation

Semua jenis kekuatan memberitahu kita berapa

tegangan yang dibutuhkan untuk mematahkan sesuatu, tetapi

tidak memberitahu kita tentang apa yang terjadi pada

sampel kita saat kita mencoba untuk mematahkannya, itulah

kenapa kita mempelajari elongation dari polimer. Elongasi

merupakan salah satu jenis deformasi. Deformasi merupakan

perubahan ukuran yang terjadi saat material di beri gaya.

% Elongasi adalah panjang polimer setelah di beri gaya (L)

dibagi dengan panjang sampel sebelum diberi gaya (Lo)

kemudian dikalikan 100:

Elongation-to-break (ultimate elongation) adalah

regangan pada sampel pada saat sampel patah. Elastomer

memiliki ultimate elongation yang tinggi.

2.3.1.3. Modulus

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 15

Modulus diukur dengan menghitung tegangan dibagi

dengan elongasi. Satuan modulus sama dengan satuan

kekuatan (N/cm2)

Pada kurva tegangan-regangan 4:

Gambar 2.5 kurva tegangan-regangan material polimer

Slope diatas tidak constant seiring dengan

penambahan tegangan seperti pada kurva sebelumnya. Pada

kasus seperti ini, biasanya digunakan initial slope

sebagai modulus, seperti yang terlihat pada kurva diatas.

Secara umum, fiber mempunyai tensile moduli yang paling

tinggi dan elastomer paling rendah, dan plastic berada

diantara keduanya.

2.3.I.4. Ketangguhan (Toughness)

Ketangguhan adalah pengukuran sebenarnya dari energi

yang dapat diserap oleh suatu material sebelum material

tersebut patah. Apakah perbedaan dari ketangguhan dan

kekuatan? Dari segi fisika, kekuatan (strength) adalah

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 16

gaya yang dibutuhkan untuk mematahkan sampel, dan

ketangguhan (toughness) adalah berapa banyak energi yang

dibutuhkan untuk mematahkan sampel. Seperti yang dapat

dilihat, sampel tersebut membutuhkan gaya yang besar untuk

mematahkan sampel, tapi tidak banyak energi. Demikian

pula, sampel tersebut tidak dapat merentang jauh sebelum

patah. Material seperti ini, kuat tetapi tidak dapat

banyak terdeformasi sebelum patah disebut material yang

getas (brittle).

Disisi lain, kurva berwarna merah, menunjukkan

material yang kuat dan tangguh. Material ini tidak sekuat

material yang digambarkan oleh kurva biru, tetapi memiliki

luas daerah dibawah kurva yang lebih besar, menunjukkan

bahwa material ini dapat menyerap energi lebih banyak dari

pada sampel sebelumnya. Material merah memiliki elongasi

yang lebih besar dibandingkan dengan material biru sebelum

patah. Karena deformasi yang diikuti energi disipasi

(energi yang tersimpan). Jika material tidak berdeformasi

maka tidak ada energi dissipasi sehingga material patah

2.3.1.5. Pengaruh Struktur Kimia Terhadap Sifat

Mekanik Polimer

a. Chain Length

Semakin panjang rantai à ketangguhan dan

kekuatan semakin meningkat sebab: terjadi

peningkatan interaksi dalam rantai seperti ikatan

Van der Waals à rantai menjadi lebih kuat pada

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 17

posisinya dalam menahan deformasi dan perpecahan

matriks, baik pada tegangan tinggi maupun

temperatur tinggi.

b. Branching meningkatkan kekuatan & ketangguhan

polimer

c. Cross-Linking meningkatkan kekuatan &

ketangguhan polimer

d. Molecular Weight

2.3.2. THERMAL PROPERTIES

2.3.2.1. Sifat dan Performa Polimer pada Temperatur

Tinggi

Polimer sering dianggap sebagai material yang tidak

mampu memberikan performa yang baik pada termperatur

tinggi. Namun, pada kenyataannya, terdapat beberapa

polimer yang cocok untuk penggunaan pada temperatur

tinggi, bahkan lebih baik daripada traditional materials.

Pada polimer, khususnya plastik, definisi temperatur

tinggi adalah suhu diatas 135oC. Pada temperatur tinggi,

polimer tidak hanya melunak, tetapi juga dapat mengalami

degradasi termal. Sebuah plastik yang mengalami pelunakan

pada temperatur tinggi tetapi mulai mengalami degradasi

termal pada suhu yang jauh lebih rendah hanya dapat

digunakan pada suhu di bawah suhu dia mulai mengalami

degradasi. Menentukan temperatur aplikasi membutuhkan

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 18

pengetahuan mengenai perilaku degradasi termal dari

polimer tersebut. Titik pelunakan pada polimer sangatlah

ditentukan oleh tipe polimer yang digunakan. Pada polimer

amorf, suhu yang penting adalah Tg (glass transition

temperature). Sedangkan, pada polimer kristalin dan semi-

kristalin, suhu yang penting terletak pada Tm (melting

point).

Time-Temperature Superposition Sifat mekanis dari

polimer ditentukan oleh prinsip time-temperature

superposition. Prinsip ini mampu menunjukkan bahwa waktu

dan temperatur dapat memiliki sifat yang sama namun

berlawanan. Kekuatan polimer pada pembebanan high-rate dan

temperatur rendah dapat secara efektif menyerupai

kekuatannya pada pembebanan low-rate dan temperatur

tinggi.

Hal ini dapat berarti jika dilakukan pengujian pada

temperatur tinggi dan pembebanan fast-rate, hasil

pengujian dapat digunakan untuk memperkirakan kekuatan

polimer pada temperatur rendah dan rate pembebanan yang

lebih rendah. Namun, hal ini dapat pula berarti temperatur

aplikasi polimer dapat bervariasi tergantung pada rate

pembebanan pada aplikasi tersebut, dimana beban kecil pada

temperatur tinggi dapat berakibat yang sama dengan beban

besar pada temperatur rendah.

Untuk aplikasi pada temperatur tinggi, material yang

paling cocok adalah

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 19

PTFE : 260 0C

PFA : 260 0C

PEEK : 260 0C

FEP : 200 0C

PEI : 180 0C

PET/PBT: 170 0C

Polimer-polimer tersebut mampu mengcover wide-range

temperatures dan dapat digunakan dengan baik pada

temperatur tinggi. Selain itu, polimer-polimer ini juga

tidak membutuhkan pemrosesan khusus (selain PTFE karena

koefisien friksinya rendah) bila dibandingkan dengan

commodity polymers. Hal ini berarti proses ekstrusi yang

digunakan pada commodity polymers dapat pula digunakan

untuk membuat polimer yang cocok untuk aplikasi pada suhu

tinggi.

Di bawah ini adalah beberapa aplikasi dari polimer

pada temperatur tinggi:

Interior pesawat udara / pesawat ulang-alik

Komponen elektrik pesawat udara / pesawat

ulang-alik

Industri otomotif (under-hood)

Insulator kabel untuk aplikasi pada extremely

high temperature, coupling kabel, dan

connectors

Industri elektrik / elektronik pada temperatur

aplikasi tinggi

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 20

Medical tubing atau produk lain yang memerlukan

sterilisasi

Monofilament untuk proses produksi filter,

belting, serta meshes

2.3.2.2. Sifat Polimer Pada Temperatur Rendah

Pada umumnya, polimer pada suhu ruang menunjukkan

sifat fleksibilitas dan ketahanan yang tinggi terhadap

cracking, tetapi pada penurunan suhu, sifat tersebut dapat

berubah drastis dan polimer menjadi getas hanya dengan

beban kegagalan yang rendah.

Polimer memiliki rantai molekul yang panjang dan

saling tumpang-tindih satu sama lain. Jika polimer berada

pada suhu ruang, gerakan antar rantai polimer dapat saling

menyesuaikan dan meregang. Namun, jika polimer itu

didinginkan, rantai tersebut akan menempel satu sama lain

dan tidak dapat meregang lagi. Polimer tersebut akan

menjadi kaku dan melewati temperatur transisi gelas

menjadi material yang keras dan rapuh. Temperatur transisi

gelas biasanya tidak memiliki transisi yang jelas antara

rubbery state dan glass regions. Temperatur transisi gelas

biasanya berkisar antara 10-50 0C. Jika polimer didinginkan

di bawah Tg, polimer menjadi stabil dan tidak terjadi

transisi lagi. Dengan demikian, temperatur rendah pada

polimer dapat didefinisikan sebagai suhu di bawah Tg.

Nilai sesunguhnya dari Tg bervariasi bergantung

kepada struktur molekul spesifik dari polimer dasarnya,

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 21

berat molekul, distribusi berat molekul dari polimer

tersebut, aditif yang ditambahkan ke dalam formula, serta

beberapa faktor lain. Polimer dengan Tg di atas suhu ruang

akan mengalami glassy state pada suhu ruang dan akan

memiliki kecenderungan untuk rapuh dan rusak pada suhu

ruang. Contohnya adalah PS, PMMA, dan PET. Polimer dengan

Tg di bawah suhu ruang akan mengalami rubbery state pada

suhu ruang sehingga akan cenderung fleksibel dan sulit

dihancurkan pada suhu ruang. Contohnya adalah PP, PE, dan

PTFE.

Pada temperatur yang sangat rendah, beberapa

aplikasi mengharuskan adanya kontak dengan Liquid Oxygen

(LOX) dimana pada umumnya plastik tidak kompatibel dan

akan terbakar. Namun, beberapa polimer yang tergabung

dalam keluarga flourocarbon (PTFE, PCTFE, FEP, dll.)

memiliki resistansi yang baik terhadap LOX. Selain itu,

kelompok ini juga merupakan insulator yang baik, dan

memiliki keuletan yang dapat dihitung (sebesar 1%) pada

temperatur mendekati absolute zero (-269oC).

2.3.3. FLAMMABILITY DAN FLAME RESISTANCE

Dikarenakan polimer sintetsis telah banyak digunakan

pada konstruksi dan transportasi, maka diperlukan suatu

usaha untuk membuat polimer tahan api atau tidak mudah

terbakar.

Ditinjau dari ketahanan terhadap api, maka polimer

terbagi menjadi tiga bagian:

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 22

1. Polimer yang tidak mudah terbakar, Polimer yang

mengandung banyak halogen. Contohnya PVC.

2. Polimer yang mampu memadamkan api sendiri, Terbakar

hanya ketika sumber api ada, akan tetapi berhenti

terbakar ketika sumber api dipindahkan. Contohnya

PC.

3. Polimer yang mudah terbakar, Kebanyakan polimer

adalah mudah terbakar.

Pada polimer, proses pembakaran sangatlah kompleks

akan tetapi secara umum mengalami 6 hal:

Primary Thermal: sumber api memanaskan polimer

dan menaikkan temperature.

Primary Chemical: Plastik yang dipanaskan tadi

mulai terdegradasi umumnya disebabkan oleh

pembentukan radikal bebas dibawah pengaruh

sumber api.

Polymer Decomposition: polimer mulai

terdegradasi secara cepat kea rah penurunan

berat molekul. Produk khas dari tahapan ini

adalah gas dan cairan yang mudah terbakar dan

mungkin juga asap.

Ignition: gas-gas yang mudah terbakar, karena

ada ketersediaan oksigen dan sumber api, mulai

terbakar.

Combustion: gas yang terbakar menghasilkan

kobaran api pada atau dekat permukaan polimer.

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 23

Sebenarnya bisa terjadi pemadaman api dengan

sendirinya jika tersedia cukup energi.

Flame propagation: penyebaran api.

2.3.4. KETAHANAN KIMIA

Salah satu masalah yang dihadapi oleh perusahaan

minyak adalah korosi pada bagian dalam dari tangki minyak

logam. Salah satu solusinya adalah dengan melapisi logam

tangki dengan glass fiber-reinforced unsaturated

polyester.

Chemical resistance dari suatu polimer sangat

dipengaruhi oleh struktur kimia dari material dan kekuatan

dari ikatan terlemah pada structure. Misalnya pada PTFE

yang hanya ada dua jenis ikatan yaitu C-C dan C-F. Kedua

ikatan ini sangat stabil dan sulit untuk diputus. Putusnya

ikatan bisa menyebabkan reaksi kimia yang berlangsung.

Akan tetapi pada faktanya, C-F adalah salah satu ikatan

terkuat pada polimer. Sehingga dalam kehidupan sehari-hari

flouropolymers (contohnya PTFE,PDVF) dikenal sebagai

polimer dengan ketahanan terhadap zat kimia yang tinggi.

Ada dua usaha yang dapat dilakukan untuk

meningkatkan chemical resistance pada Polyester:

1. Meningkatkan steric-hindrance pada gugus ester.

2. Mengurangi jumlah gugus ester per satuan

panjang rantai.

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 24

Kedua langkah ini meningkatkan sifat hidrofobik dari

Polyester.

Dibandingkan dengan polimer amorphous, polimer dengan

kristalinitas yang tinggi memiliki chemical rasistance

yang lebih baik. Hal ini dikarenakan ikatan rantai pada

polimer kristalin yang saling berdekatan sehingga

mengurangi permeabilitas. Polimer dengan ikatan cross-link

memiliki solvent resistance yang baik.

BAB III

KESIMPULAN

Istilah polimer lebih populer menunjuk kepada

plastik, tetapi polimer sebenarnya terdiri dari banyak

kelas material alami dan sintetik dengan sifat dan

kegunaan yang beragam. Bahan polimer alami seperti shellac

dan amber telah digunakan selama beberapa abad. Kertas

diproduksi dari selulosa, sebuah polisakarida yang terjadi

secara alami yang ditemukan dalam tumbuhan. Contoh polimer

yang paling terkenal adalah plastik dan DNA. Mengapa

plastik dan DNA dikatakan polimer? Itu dapat terlihat dari

struktur dan sifat benda tersebut.

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 25

BAB IV

DAFTAR PUSTAKA

1. http://polychem.kaist.ac.kr/bk_home/lecture2005/

Chap4.pdf

2. http://www.eng.uwo.ca/es021/ES021a_2006/Lecture

%20Notes/Chap%2014-15%20-%20Polymers.pdf

3. http://faculty.uscupstate.edu/llever/Polymer

%20Resources/Mechanical.htm

4. http://www.pslc.ws/mactest/mech.htm#strength

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 26

5. www.eng.uwo.ca/es021/ES021a_2006/Lecture%20Notes/Chap

%2014-15%20-%20Polymers.pdf

6. www.polymer.uu.se/K3/2007/Polymer%20stereochemistry-

2.ppt

7. http://www.zeusinc.com/newsletter/low_temp.asp

8. http://www.zeusinc.com/newsletter/

chemical_resistance.asp

9. Ahvenainen, Raija.; et al. (2003). Modern Plastics

Handbook, 1st, Woodhead Publishing Limited., 24.1.

Material Polimer - Mata Kuliah Material Teknik Page 27