POLIMER DAN POLIMERISASI

 POLIMER & POLIMERISASI

ABSTRAK

    Polimer adalah material yang dibentuk oleh satuan struktur secara berulang. Polimer berasal dari bahasa Yunani poly dan mer. Poly yang berarti banyak dan mer yang berarti bagian, maka polimer berarti banyak bagian. Sedangkan satuan struktur polimer disebut monomer (Stevens, 2001).

Polimer mempunyai berat molekul diatas 10.000 yang disebabkan oleh jumlah atom pembentuk yang besar. Karena berat molekul yang besar serta jumlah atom pembentuk yang besar pula, polimer disebut juga sebagai makromolekul. Setiap atom dari pasangan yang terikat dalam polimer diikat oleh gaya tarik-menarik yang kuat yang disebut ikatan kovalen. Gaya tarik-menarik antar molekul dalam polimer antara lain ikatan hidrogen dan gaya van der waals, namun lebih lemah daripada ikatan kovalen.

Polimer terbentuk dari sejumlah monomer yang berulang. Jumlah total unit monomer dinyatakan dalam derajat polimerisasi (DP). Derajat polimerisasi ekivalen dengan panjang rantai dan berkaitan dengan berat molekul polimer, dimana berat molekul polimer merupakan perkalian antara DP dengan berat molekul unit strukturnya. Sedangkan polimerisasi sendiri merupakan proses pembentukan polimer dari monomer-monomer penyusunnya (Pradipta, 2012).

kata kunci: polimer dan polimerisasi

PENDAHULUAN

    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. Polimer didefinisikan sebagai substansi yang terdiri dari molekul-molekul yang menyertakan rangkaian satu atau lebih dari satu unit monomer. Manusia sudah berabad-abad menggunakan polimer dalam bentuk minyak, aspal, damar, dan permen karet. Tapi industri polimer modern baru mulai berkembang pada masa revolusi industri.

Sebelum awal 1920-an, ahli-ahli kimia meragukan keberadaan molekulmolekul yang memiliki berat molekul lebih dari beberapa ribu. Keraguan ini kemudian ditepiskan oleh Hermann Staudinger, ahli kimia asal Jerman yang telah lama meneliti senyawa-senyawa alam seperti karet dan selulosa. Staudinger tidak menyetujui rasionalisasi ahli kimia lainnya yang menyatakan bahwa senyawa ini adalah agregat (kumpulan) dari molekulmolekul kecil. Sebaliknya, Staudinger menyarankan hipotesis bahwa senyawa ini terbuat dari makromolekul-makromolekul yang tersusun atas 10.000 atau lebih atom. Staudinger kemudian memformulasikan struktur dari karet, berdasarkan unit-unit ulang isoprene (yang kemudian disebut monomer). Untuk kontribusinya yang amat besar bagi perkembangan ilmu kimia, Staudinger menerima hadiah Nobel pada 1953. Istilah polimer dan monomer kemudian diperkenalkan, istilah ini berasal dari bahasa Yunani yaitu poli (banyak), mono (satu), dan meros (bagian).

Di akhir 1830-an, Charles Goodyear berhasil memproduksi sebentuk karet alami yang berguna melalui proses yang dikenal sebagai “vulkanisasi”. 40 tahun kemudian, seluloid (sebentuk plastik keras dari nitrocellulose) berhasil dikomersialisasikan. Adalah diperkenalkannya vinyl, neoprene, polystyrene, dan nilon pada tahun 1930-an yang memulai ‘ledakan’ dalam penelitian polimer yang masih berlangsung sampai sekarang.

PEMBAHASAN

POLIMERISASI

    Polimerisasi adalah proses bereaksi molekul monumer bersama dalam reaksi kimia untuk membentuk tiga dimensi jaringan atau rantai polimer. Polimerisasi digolongkan ke beberapa sistem: sistem adisi-kondensasi dan sistem pertumbuhan rantai bertahap. Bentuk lain dari polimerisasi adalah polimerisasi membuka cincin yang serupa dengan polimerisasi rantai.polimer alamiah mencakup protein seperti sutera,enzim dan serat otot. polimer disebut juga makromolekul. Polimer adisi contohnya: polietilena, teflon, PVC, PVA, dan PMMA. Polimer kondensasi contohnya:nilon, kevlar, silicon rubber, dan poliester.

Polimerisasi adisi

    Polimerisasi adisi adalah proses bergabungnya monomer-monomer yang mempunyai ikatan rangkap dalam kondisi jenuh. Dalam polimerisasi adisi, reaksi rantai dilibatkan dengan pembawa rantai berupa spesies reaktif yang mengandung radikal bebas atau beberapa ion. Ciri reaksi berantainya adalah reaksi hidrogen dan kalor. Pemicu reaksi adalah kondisi penyinaran molekul atom-atom klor oleh sinar matahari yang kemudian ditambahkan ke dalam hidrogen. 

POLIMER

    Polimer adalah molekul panjang yang mengandung rantai atom yang dihubungkan oleh ikatan kovalen yang terbentuk selama polimerisasi. Polimer umumnya dikenal sebagai bahan non-konduktor atau isolator.

Kemajuan dalam penelitian polimer telah menyebabkan penemuan berbagai macam polimer konduktor dan semikonduktor. Salah satu cara untuk membuat polimer menjadi konduktor adalah dengan menambahkan karbon aktif sebagai bahan doping, sehingga terbentuk komposit polimer karbon.

Komposit polimer karbon yang dihasilkan memiliki hambatan listrik yang bervariasi ketika terkena gas karena dapat berikatan dengan molekul gas yang dirasakan memengaruhi sifat konduksinya. Karena sifat-sifat tersebut, komposit polimer dapat digunakan sebagai bahan pengindraan gas.

Jenis-jenis Polimer

Polimer memiliki jenis-jenisnya tersendiri, bahkan di dalamnya dibagi lagi menjadi beberapa golongan. Berikut adalah jenis-jenis polimer.

1. Berdasarkan Asal

Pada pengelompokan berdasarkan asal, polimer dibagi menjadi dua, yaitu polimer alam dan polimer sintetis. Berikut adalah penjelasan lebih lengkapnya.

Polimer Alam

    Polimer alam adalah polimer yang ditemukan di alam dan berasal dari organisme hidup. Sifat-sifat polimer alam kurang menguntungkan. Misalnya, karet alam terkadang cepat rusak, tidak elastis, dan beriak. Hal ini dapat terjadi karena karet alam tidak tahan terhadap bensin atau minyak tanah dan terkena udara dalam jangka waktu yang lama.

Sebagai contoh lain, sutra dan wol adalah senyawa protein yang memberi makan bakteri, sehingga wol dan sutra cepat rusak. Pada umumnya polimer alam bersifat hidrofilik (seperti air), sulit dicairkan dan sulit dicetak, sehingga sulit untuk mengembangkan fungsi polimer alam untuk penggunaan yang lebih luas dalam masyarakat sehari-hari.

Polimer Sintetis

    Polimer sintetis atau polimer buatan adalah polimer yang tidak ada di alam dan harus dibuat oleh manusia. Sampai saat ini, para ahli kimia polimer telah melakukan penelitian terhadap struktur molekul alami untuk mengembangkan polimer sintetis.

Dari hasil penelitian ini, polimer sintetis yang dihasilkan dapat direkayasa sesuai dengan sifat-sifatnya, seperti suhu tinggi rendahnya titik leleh, elastisitas dan kekakuan, serta ketahanan terhadap zat kimia. Tujuannya adalah untuk mendapatkan polimer sintetis yang berkinerja seperti yang diharapkan.

Polimer sintetis dikembangkan untuk tujuan komersial, seperti membentuk serat untuk benang tekstil dan memproduksi ban elastis. Para ahli kimia kini telah berhasil mengembangkan ratusan jenis polimer sintetis untuk tujuan yang lebih luas.

Contoh polimer sintetik adalah selulosa asetat, yang merupakan turunan selulosa yang diperoleh dengan dari asetilasi selulosa dan digunakan untuk membuat kaca film.

2. Berdasarkan Sifat Terhadap Panas

    Polimer akan memiliki sifatnya tersendiri terhadap panas yang diterima. Berikut adalah polimer berdasarkan sifat terhadap panas.

Termoplastik

    Termoplastik adalah polimer yang lunak jika dipanaskan dan dapat berubah bentuk. Termoplastik memiliki gaya antarmolekul sedang. Jika polimer termoplastik memiliki struktur linier maka akan memiliki struktur yang keras, sedangkan jika bercabang maka akan menjadi lunak. Saat dipanaskan, termoplastik menjadi lunak dan mengeras lagi saat didinginkan.

Proses peleburan selama pemanasan dan pendinginan dapat diulang sebanyak yang diinginkan tanpa mengubah komposisi kimia polimer. Contoh polimer jenis ini adalah plastik seperti polietilena PE, plastik poliproilena PP, plastik polietilen tereftalat, dan plastik polivinil chloride PVC.

Termosetting

Termosetting adalah jenis polimer yang tetap keras dan tidak lunak jika terkena panas. Polimer ini hanya dapat dipanaskan satu kali, yaitu pada saat pembuatannya. Jadi jika setelah putus tidak bisa di sambung kembali. Contoh dari polimer ini adalah bakelit.

3. Berdasarkan Pembentukan

    Reaksi polimer disebut dengan polimerisasi, jadi reaksi polimerisasi adalah reaksi di mana molekul kecil (monomer) bergabung membentuk molekul besar (polimer). Ada dua jenis polimerisasi, yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi. Berikut adalah penjelasannya.

Polimer Adisi

Reaksi adisi adalah reaksi di mana ikatan rangkap diurai menjadi ikatan tunggal dan atom ditambahkan ke senyawa yang terbentuk. Oleh karena itu, polimerisasi adisi merupakan reaksi polimerisasi dari monomer dengan ikatan rangkap (ikatan tidak jenuh). Dalam reaksi ini, monomer membuka ikatan rangkap dan bergabung dengan monomer lain untuk membentuk ikatan tunggal (ikatan jenuh).

Dengan kata lain, monomer yang membentuk polimer adisi adalah senyawa dengan ikatan karbon ikatan rangkap seperti alkena, sterina, dan haloalkena. Hampir semua plastik dibuat dengan polimerisasi adisi, sehingga polimer adisi ini biasanya sama dengan plastik. Misalnya polietena, polipropena, polivinil klorida, teflon, dan poliisoprena.

Polimer Kondensasi

Polimer kondensasi adalah gabungan dari gugus fungsi antara dua monomer. Artinya, polimerisasi kondensasi adalah reaksi yang membentuk polimer dari monomer dengan dua gugus fungsi. Misalnya, polipeptida atau senyawa protein dan polisakarida adalah senyawa bio molekuler yang dibentuk oleh polimerisasi kondensasi.

4. Berdasarkan Monomer

    Jenis polimer berdasarkan monomer dibagi menjadi dua, yaitu homopolimer dan kopolimer. Berikut adalah penjelasannya.

Homopolimer

Homopolimer, juga dikenal sebagai polimer linier, adalah polimer yang terdiri dari monomer yang sama atau serupa. Misalnya polivinil klorida adalah polimer adisi yang mengandung monomer yang sama, yaitu vinil klorida.

Kopolimer

Kopolimer juga dikenal sebagai heteropolimer adalah polimer yang monomernya berbeda. Contoh dakron, nilon66, dan melamin (fenol formaldehida). Proses polimerisasi berlangsung di bawah suhu dan tekanan tinggi atau dengan bantuan katalis, tetapi tanpa katalis, struktur molekulnya tidak teratur. Dengan demikian, fungsi katalis adalah untuk mengontrol pembentukan struktur molekul agar lebih teratur sehingga diperoleh sifat-sifat polimer yang diharapkan.

5. Berdasarkan Susunan Rantai

    Pada jenis ini, dibagi menjadi 3 bagian yaitu polimer linear, polimer bercabang, dan polimer tiga dimensi. Berikut penjelasannya.

Polimer Linear

Polimer linier, yaitu polimer yang tersusun secara berulang-ulang, saling berikatan, dan membentuk rantai polimer yang panjang. Misalnya polietena, polivinil klorida, dan lain-lain. Polimer linier memiliki titik leleh, kekuatan tarik, dan kerapatan yang tinggi.

Polimer Bercabang

Polimer bercabang adalah polimer linier yang memiliki cabang dengan panjang yang berbeda pada rantai utama. Karena adanya cabang di rantai utama, polimer ini memiliki titik leleh, kekuatan tarik, dan kepadatan yang rendah. Contoh polimer bercabang adalah glikogen.

Polimer Tiga Dimensi

Polimer jaringan tiga dimensi, atau polimer ikatan silang adalah polimer linier yang dihubungkan bersama untuk membentuk jaringan tiga dimensi. POlimer ini memiliki sifat sangat keras, kaku, dan rapuh. Contoh polimer rantai silang adalah Bekelite dan resin urea-formaldehida.

Contoh Polimer

    Dalam hidup kita sehari-hari pastinya kita sering menggunakan barang dengan bahan polimer. Berikut adalah contoh polimer dalam kehidupan kita sehari-hari.

1. Serat Sintetis

Kapas adalah serat alam yang merupakan polimer karbohidrat (selulosa) dan polimer protein (wol dan sutra). Seperti halnya karet, seratnya mengandung polimer sintetis yaitu nilon dan poliester (dakron). Dacron atau tetoron adalah salah satu jenis polyester. Polimer ini sangat kuat, sangat fleksibel dan transparan.

2. Karet Sintetis

Dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan ban kendaraan seperti mobil dan motor, pakar-pakar kimia organik sudah berbagi pembuatan karet sintetis buat meningkatkan kecepatan perolehan kebutuhan akan hal tersebut. Karet-karet sintetis tersebut dibentuk menggunakan bahan dasar monomer, misalnya butadiene dan stirena menggunakan cara kopolimerisasi.

3. Orlon

Orlon adalah polimer adisi yang berasal dari monomer akrilonitril. Polimer ini adalah serat sintetis, misalnya wol dipakai pada tekstil menjadi adonan wol, karpet, dan kaus kaki.

4. PVC (Polivinil Klorida)

PVC memiliki sifat keras dan kaku yang dapat dipakai untuk menciptakan pipa plastik, pipa paralon, pipa kabel listrik, kulit sintetis, dan ubin plastik.

5. Polietena

Polietilena adalah polimer fleksibel (tanah liat), massa rendah, dapat ditekuk yang tidak mudah pecah saat ditinggalkan di luar ruangan atau bersentuhan dengan lumpur, tetapi tidak tahan panas. Polietilena adalah plastik yang diproduksi secara luas, pelat cetak untuk kantong plastik, kertas pembungkus, ember, dan lain-lain.

6. Polipropena

Polipropena memiliki sifat yang sama seperti polietena. Oleh lantaran plastik ini juga banyak diproduksi, yang membedakan hanya kekuatannya lebih besar dari polietena dan lebih tahan panas serta tahan terhadap reaksi asam dan basa. Plastik ini juga dipakai untuk menciptakan botol plastik, karung, bak air, tali, dan kanel listrik (insulator).

7. Teflon

Teflon adalah lapisan tipis yang tahan dengan suhu tinggi dan bahan kimia. Teflon digunakan dalam pelapis panci (wajan anti lengket), pelapis tangki di pabrik kimia, pipa tahan patah, dan kabel listrik.

8. Bakelit

Bakelit merupakan suatu jenis polimer yang dibentuk menurut dua jenis monomer, yaitu fenol dan formaldehida. Polimer ini sangat keras, titik leburnya sangat tinggi dan tahan api. Bakelit dipakai untuk instalasi listrik dan benda yang tahan suhu tinggi, contohnya asbak dan fiting lampu listrik.

9. 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.

Kegunaan Polimer

    Dalam kehidupan sehari-hari, banyak sekali produk yang berbahan dasar polimer sintetis, mulai dari tas belanja plastik, kemasan plastik makanan dan minuman, kemasan plastik, peralatan listrik, peralatan rumah tangga, dan perangkat elektronik. Setiap kali kita berbelanja dalam jumlah kecil, seperti di toko, kita akan selalu memiliki kemasan untuk mengirimkan barang kita dalam bentuk plastik atau kantong plastik (keresek).

Produknya adalah polimer sintetis yang tidak dapat diurai oleh mikroorganisme. Akibatnya, unsur-unsur tersebut akan terakumulasi sebagai limbah yang tidak dapat terurai secara hayati. Akibatnya akan menyumbat saluran air dan menyebabkan banjir. Limbah polimer sintetis tidak boleh dibakar karena akan menghasilkan senyawa dioksin. Senyawa dioksin merupakan senyawa gas yang sangat beracun dan karsinogenik (karsinogenik).

DAFTAR PUSTAKA

• Steven, Malcolm. P. 2001. “Kimia Polimer”. Diterjemahkan oleh Dr. Ir. Iis S. Jakarta: Pradnya Paramita.
• Pradipta, I Made D. dan Mawarani, Lizda J. 2012. “Pembuatan dan Karakterisasi Polimer Ramah Lingkungan Berbahan Dasar Glukomanan Umbi Porang”. Tugas Akhir Jurusan Teknik Fisika, FTI, ITS
• Sanjaya, I Gede dan Tyas Puspita. 2011. “ Pengaruh Penambahan Khitosan dan Plasticizer Gliserol Pada Karakteristik Plastik Biodegradable Dari Pati Limbah Kulit Singkong”. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kimia, FTI, ITS