POLIMER

POLIMER

Oleh : Rahmatika Chasania Meilani

(@P04-RAHMATIKA)

Abstrak

Polimer adalah suatu makromolekul atau disebut juga dengan molekul raksasa yang tersusun atas beberapa monomer (molekul-molukul kecil yang sederhana). Polimer merupakan molekul besar (makromolekul) yang terdiri atas susunan unit kimia berulang yang kecil, sederhana, dan terikat oleh ikatan kovalen. Unit berulang ini biasanya setara atau hampir setara dengan monomer yaitu bahan awal dari polimer. Menurut sifatnya polimer dibagi menjadi 3 yaitu: 1. linier : rantai panjang atom-atom kerangka yang dapat mengikat gugus substituen. 2. bercabang : percabangan pada struktur dasar yang sama sebagai rantai utama. 3. jaringan 3 dimensi : polimer dengan ikatan kimianya terdapat antara rantai. Sifat polimer dipengaruhi oleh 5 hal yaitu: 1. Panjang rantai polimer. 2.Gaya antar molekul. 3.Percabangan. 4.Ikatan silang antar rantai polimer. 5.Sifat kristalinitas rantai polimer.

Kata Kunci : Polimer, Sifat Polimer, Struktur Polimer, Penggolongan Polimer, Contoh dan Manfaat Polimer.

      I.            Pendahuluan

Dalam kehidupan kita sehari-hari kita sering mendengar istilah polimer. Kita juga pasti bertanya-tanya apakah yang dimaksud dengan polimer. Polimer adalah rantai berulang dari atom yang panjang, terbentuk dari pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer. Monomer merupakan sebarang zat yang dapat dikonversi menjadi suatu polimer. Sebagai contoh, etilen adalah monomer yang dapat dipolimerisasi menjadi polietilen. Asam amino termasuk monomer juga, yang dapat dipolimerisasi menjadi polipeptida dengan pelepasan air. Meskipun sebagian besar merupakan senyawa organik (memiliki rantai karbon), ada juga banyak polimer anorganik. Contoh polimer antara lain :

1.      karbohidrat,

2.      protein,

3.      lemak, karet alam,

4.      dan sejumlah plastik seperti polietilene (PE),

5.      Plastik polipropilena PP,

6.      plastik polietilen tereftalat PET,

7.      plastik polivinil chloride PVC,

8.      plastik polistirena  PS,

9.      teflon, dan nilon.

   II.            Permasalahan

Saat ini polimer banyak dimanfaatkan dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari. Biasanya polimer banyak dihasilkan di negara-negara berkembang dan harganya murah. Contoh kegunaan polimer adalah untuk membuat botol, drum, pipa, perabotan rumah dan sebagainya. Oleh karena itu, dalam makalah ini kami akan membahas tentang polimer dan aplikasinya agar kita lebih memahami mengenai polimer serta perkembangannya dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari.

III.            Pembahasan

Polimer adalah suatu makromolekul atau disebut juga dengan molekul raksasa yang tersusun atas beberapa monomer (molekul-molukul kecil yang sederhana). Polimer merupakan molekul besar (makromolekul) yang terdiri atas susunan unit kimia berulang yang kecil, sederhana, dan terikat oleh ikatan kovalen. Unit berulang ini biasanya setara atau hampir setara dengan monomer yaitu bahan awal dari polimer.

Berdasarkan strukturnya polimer dibedakan atas :

1.      Polimer linear

Polimer linear terdiri dari rantai panjang atom-atom kerangka yang dapat mengikat gugus substituen. Polimer ini biasanya dapat larut dalam beberapa pelarut, dan dalam keadaan padat pada temperatur normal. Polimer ini terdapat sebagai elastomer, bahan yang fleksibel (lentur) atau termoplastik seperti gelas). Contoh : Polietilena, polivinil klorida (PVC), polimetil metakrilat (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. Bahan ini biasanya di-swell (digembungkan) oleh pelarut tetapi tidak sampai larut. Ketidaklarutan ini dapat digunakan sebagai kriteria dari struktur jaringan. 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 tak dapat digembungkan, misalnya intan (diamond).

Sifat Polimer

Polimer yaitu makromolekul yang terdiri atas banyak kelas material alami dan sintetik dengan sifat-sifat yang sangat beragam. Perbedaan kedua material tersebut terletak pada mudah tidaknya sebuah polimer didegradasi atau dirombak oleh mikroba. Biasanya, polimer bahan sintetik akan lebih sulit diuraikan oleh mikroorganisme dibanding polimer bahan alami. Perbedaan sifat-sifat polimer tersebut dipengaruhi oleh struktur polimernya, yang meliputi :

1)      Panjang rantai polimer

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

2)      Gaya antar molekul

Semakin besar gaya antar molekul pada rantai polimer maka polimer akan menjadi kuat dan sukar meleleh.

3)      Percabangan

Rantai polimer yang bercabang banyak mempunyai daya tegang rendah dan mudah meleleh.

4)      Ikatan silang antar rantai polimer

Semakin banyaknya ikatan silang maka polimer semakin kaku dan rapuh sehingga mudah patah. Hal tersebut dikarenakan adanya Ikatan silang antar rantai polimer mengakibatkan terjadinya jaringan yang kaku dan membentuk bahan yang keras.

5)      Sifat kristalinitas rantai polimer

Semakin tinggi sifat kristalinitas, rantai polimer akan lebih kuat dan lebih tahan terhadap bahaan-bahan kimia dan enzim. Biasanya yang bersifat kristalinitas tinggi yaitu polimer dengan struktur teratur, sedangkan polimer berstruktur tidak teratur cenderung mempunyai kristanilitas rendah dan sifatnya amorf (tidak keras).

Penggolongan Polimer Berdasarkan Asalnya

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

• 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 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.

• Polimer Sintesis

Polimer sintesis atau polimer buatan adalah polimer yang tidak terdapat di alam dan harus dibuat oleh manusia. Sampai saat ini, para ahli kimia polimer telah melakukan penelitian struktur molekul alam guna mengembangkan polimer sintesisnya. Dari hasil penelitian tersebut dihasilkan polimer sintesis yang dapat dirancang sifat-sifatnya, seperti tinggi rendahnya titik lebur, kelenturan dan kekerasannya, serta ketahanannya terhadap zat kimia. Tujuannya, agar diperoleh polimer sintesis yang penggunaannya sesuai yang diharapkan. Polimer sintesis yang telah dikembangkan guna kepentingan komersil, misalnya pembentukan serat untuk benang kain dan produksi ban yang elastisterhadap jalan raya. Ahli kimia saat ini sudah berhasil mengembangkan beratus-ratus jenis polimer sintesis untuk tujuan yang lebih luas. Contoh polimer sintesis dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

No	Polimer	Monomer	Terdapat pada
1.	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 panci anti 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 gelas melamin
11.	Epoksi resin	Metoksi benzena dan alcohol sekunder	Penyalut cat (cat epoksi)

Penggolongan Polimer Berdasarkan Proses Pembentukannya

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

• Polimer adisi

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

Artinya, monomer pembentuk polimer adisi adalah senyawa yang ikatan karbon berikatan rangkap seperti alkena, sterina, dan haloalkena. Polimer adisi ini biasanya identik dengan plastik, karena hampir semua plastik dibuat dengan polimerisasi adisi. Misalnya polietena, polipropena, polivinil klorida, teflon dan poliisoprena.

Berikut beberapa contoh pembentukannya :

Pada pembentukan poliisoprena, mula-mula kedua ikatan rangkap dari nomor 1 dan C nomor 3 terbuka, kemudian ikatan tunggal dari C nomor 2 dan C nomor 3 membentuk ikatan rangkap. Dari contoh-contoh reaksi di atas, dapat disimpulkan bahwa pada polimerisasi adisi tidak terbentuk hasil samping dan monomernya harus mengandung ikatan rangkap. Contoh polimer adisi dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Monomer	Polimer	Nama polimer	Kegunaan
		Polietilena	Tas plastik, botol, mainan, isolasi listrik
		Polipropilena	Karpet plastik, botol
		Polistirena	Pernis kayu, styrofoam, isolasi plastik, gelas plastik, 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, pembuat bola bowling

• Polimer Kondensasi

Kondensasi merupakan reaksi penggabungan gugus-gugus fungsi antara kedua monomernya. Artinya, polimerisasi kondensasi adalah reaksi pembentukan polimer dari monomer-monomer yang mempunyai dua gugus fungsi. Misalnya, senyawa polipeptida atau protein dan polisakarida merupakan senyawa biomolekul yang dibentuk oleh reaksi polimerisasi kondensasi. Polimerisasi kondensasi akan menghasilkan molekul kecil air dan monomernya mempunyai gugus fungsi pada kedua ujung rantainya. Apabila dirumuskan, secara umum reaksinya adalah sebagai berikut :

n monomer → 1 polimer +  (n – 1) H₂O

Berikut beberapa contoh pembentukan polimerisasi kondensasi :

• Pembentukan nilon

Nilon merupakan suatu polimer yang ditemukan oleh Wallace Hume Carothers di tahun 1934 sewaktu bekerja di perusahaan Du Pont. Polimer nilon dibentuk dari monomer asam 6-aminoheksanoat (HOOCCH₂(CH₂)₃CH₂NH₂). Dalam polimerisasi ini, gugus karboksil dari monomer berikatan dengan gugus amino dari monomer tersebut.

• Pembentukan polyester (polietilena tereftalat) atau dakron

Sama halnya pada nilon-66, polyester dakron dibentuk oleh 2 polimer berlainan, yaitu dari etilena glikol (polialkohol) dengan dimetil tereftalat (senyawa ester).

Penggolongan Polimer Berdasarkan Jenis Monomernya

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

• 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.

• Kopolimer

Kopolimer atau disebut juga heteropolimer adalah polimer yang monomernya tidak sejenis. Contoh dakron, nilon-66, melamin (fenol formaldehida). Proses pembentukan polimer berlangsung dengan suhu dan tekanan tinggi atau dibantu dengan katalis, namun tanpa katalis strukyur molekul yang terbentuk tidak beraturan. Jadi, fungsi katalis adalah untuk mengendalikan proses pembentukan striktur molekul polimer agar lebih teratur sehingga sifat-sifat polimer yang diperoleh sesuai dengan yang diharapkan. Contoh struktur rantai molekul polimer tidak beraturan 9produk 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-)_n

Kopolimer blok Sistem berseling :

(-P-S-P-S-P-S-P-S-P-S-P-S-P-)_n

Kopolimer berseling

Penggolongan Polimer Berdasarkan Sifatnya Terhadap Panas

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

• Polimer termoplas

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

• Polimer termosting

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

Contoh Polimer Buatan

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

• Karet Sintetis

Dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan ban mobil dan motor, ahli-ahli kimia organic telah mengembangkan pembuatan karet sintetis untuk mempercepat perolehan kebutuhan tersebut. Karet-karet sintetis tersebut dibuat dengan menggunakan bahan dasar monomer, seperti butadiene dan stirena dengan cara kopolimerisasi

• Serat Sintetis

Kapas merupakan serat alam yang merupakan polimer dari karbohidrat (selulosa), dan polimer dari protein (wol dan sutera). Seperti halnya karet, serat memiliki polimer sintetis, yaitu nilon dan poliester (dakron). Dakron atau tetoron merupakan polyester. Polimer ini yang sangat kuat, sangat lentur dan transparan.

• Orlon

Orlon merupakan polimer adisi dari monomer akrilonitril. Polimer ini merupakan serat sintetis, seperti wol digunakan dalam tekstil sebagai campuran wol, karpet, dan kaus kaki.

• Plastik

Plastik merupakan polimer sintetis yang paling populer karena banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Berdasarkan jenis monomernya, ada beberapa jenis plastik yaitu sebagai berikut :

• Polietena (Polietilena)

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

• Polipropena (Polipropilena)

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

• PVC (Polivinil Klorida)

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

• Teflon (Tetrafluoroetena)

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

• Bakelit (Fenol Formaldehida)

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

• 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 yang kuat dan transparan. Polimer ini digunakan untuk jendela pesawat terbang dan lampu belakang mobil.

Manfaat Atau Kegunaan polimer dalam kehidupan sehari-hari

• Plastik Polietilentereftalat (PET)

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

• 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.

• Polivinil Klorida (PVC)

Plastik PVC bersifat termoplastik dengan daya tahan kuat. Plastik ini 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).

• 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.

• 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.

• 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 saat pencucian.

• Kapas

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

IV.            Kesimpulan dan Saran

Polimer adalah rantai berulang dari atom yang panjang, terbentuk dari pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer. Monomer merupakan sebarang zat yang dapat dikonversi menjadi suatu polimer. Sebagai contoh, etilen adalah monomer yang dapat dipolimerisasi menjadi polietilen. Asam amino termasuk monomer juga, yang dapat dipolimerisasi menjadi polipeptida dengan pelepasan air. Meskipun sebagian besar merupakan senyawa organik (memiliki rantai karbon), ada juga banyak polimer anorganik. Contoh hasil pemanfaatan polimer yaitu Ban, Parasut dan tenda, Karpet, Botol aqua, Botol tuperware, Pipa air, Teflon, Asbak dan fiting lampu listrik. Kaca pesawat terbang.

Daftar Pustaka

Hidayat, A A; Kholil, Muhammad. 2018. Kimia dan Pengetahuan Ingkungan Industri - Penerbit Wahana Revolusi. Yogyakarta.

Bitar. 2019. Polimer – Pengertian, Struktur, Sifat, Penggolongan, Pembentukannya, Kegunaan, Manfaat, Contohnya – Gurupendidikan.com. https://www.gurupendidikan.co.id/polimer/.

Donbul. 2013. Manfaat Polimer di Kehidupan Sehari-hari – Rumus hitung.  https://rumushitung.com/2013/01/20/manfaat-polimer-di-kehidupan-sehari-hari/

Material Science – Applications and Processing of  polymers.