paper polimer material
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