polimerisasi cuaca

7/23/2019 polimerisasi cuaca

1/17

1

MATERI POLIMER

PENGARUH PANAS SUHU TERHADAP BAHAN POLIMER

Dosen pengampu : Muh. Wahyu Syabani, ST

Disusun oleh:

1.Nurul Azizah

2. Sunu Wahyu Utomo

3.

Stanislaus Bismo Bagaskara

KEMENTRIAN PERINDUSTRIAN

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN INDUSTRI

AKADEMI TEKNOLOGI KULIT

YOGYAKARTA

2015


2/17

2

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ........................................................................................................ i

DAFTAR ISI.................................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... iii

DAFTAR TABEL .......................................................................................................... iv

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................ 1

A. Latar belakang .................................................................................................. 1

B. Maksud dan Tujuan .......................................................................................... 2

C. Metode Penulisan ............................................................................................. 2BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................... 3

A. Panas dan Suhu ................................................................................................ 3

B. Polimer ............................................................................................................. 3

C. Karakteristik bahan polimer ............................................................................. 6

D. Sifat-sifat termal polimer ................................................................................. 8

E. Koefisien pemuaian termal ............................................................................... 8

F. Panas jenis ........................................................................................................ 9

G. Koefisien hantaran termal .............................................................................. 10

H. Titik tahan panas ............................................................................................ 11

BAB III PENUTUP ....................................................................................................... 14

A. Kesimpulan .................................................................................................... 14

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 15


3/17

3

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Plastik Termoset .............................................................................................. 6

Gambar 2. Plastik Termoplast........................................................................................... 6


4/17

4

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Pembagian material polimer secara umum ......................................................... 4

Tabel 2. Temperatur Transisi gelas ................................................................................... 6

Tabel 3. Koefisien Pemuaian Termal Bahan Polimer ....................................................... 9

Tabel 4. Panas jenis Bahan Polimer ................................................................................ 10

Tabel 5. Ketahanan Panas Bahan Polimer ...................................................................... 13


5/17

5

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Polimer merupakan suatu bagian alam yang mempunyai gugus berulang-

ulang. Polimer mempunyai banyak klasifikasi pembagian jenis-jenisnya, salah

satunya pembagian polimer berdasarkan asalnya yaitu polimer alam dan polimer

sintetis. Polimer alam yang telah kita kenal antara lain : selulosa, protein, karet alam

dan sejenisnya. Pada mulanya manusia menggunakan polimer alam hanya untuk

membuat perkakas dan senjata, tetapi keadaan ini hanya bertahan hingga akhir abad

19 dan selanjutnya manusia mulai memodifikasi polimer menjadi plastik. Plastik yang

pertama kali dibuat secara komersial adalah nitroselulosa. Material plastik telah

berkembang pesat dan sekarang mempunyai peranan yang sangat penting dibidang

elektronika, pertanian, tekstil, transportasi, furniture, konstruksi, kemasan kosmetik,

mainan anakanak dan produkproduk industri lainnya.

Plastik, serat, film dan sebagainya yang biasa digunakan dalam kehidupan

sehari-hari mempunyai berat molekul diatas 10.000 bahan dengan berat molekul yang

besar itu disebut polimer, mempunyai struktur dan sifat-sifatnya yang lebih rumit

disebabkan oleh jumlah atom pembentuk yang jauh lebih besar dibandingkan dengan

senyawa yang berat atomnya lebih rendah. Bahan polimer yang mempunyai berat

molekul besar dan berikatan kovalen, sama sekali menunjukkan sifat-sifat yang

berbeda dari bahan organik yang mempunyai berat molekul rendah. Bahan yang

mempunyai berat molekul rendah berubah menjadi cair dengan viskositas rendah atau

menguap kalau dipanaskan, sedangkan bahan polimer mencair dengan sangat kental

dan tidak menguap.Pengaruh temperatur pada modulus elastisitas polimer tis proses pemanasan

dan perubahan bentuk itu akan berpengaruh pada sifat mekanisnya. Sekecil apapun

pengaruh tersebut akan menimbulkan perbedaan kinerja alat yang menggunakan

bahan polimer itu. Oleh karenanya, pengetahuan akan besarnya pengaruh pemanasan

dan perubahan bentuk pada polimer ini menjadi penting untuk diketahui, agar dalam

merancang alat yang menggunakan bahan polimer ini dapat dicapai kinerja alat yang

optimal.


6/17

6

B. Maksud dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan dari makalah ini adalah :

1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan polimer.

2. Untuk mengetahui pengaruh panas dan suhu terhadap polimer.

C. Metode Penulisan

Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah :

1. Studi literatur, dilakukan dengan penelusuran data di internet dan pencarian di

buku-buku kuliah mahasiswa.


7/17

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Panas dan suhu

Panas merupakan energi yang berpindah akibat perbedaan suhu. Satuan SI

untuk panas adalah joule. Panas bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah

bersuhu rendah. Setiap benda memiliki energi dalam yang berhubungan dengan gerak

acak dari atom-atom atau molekul penyusunnya. Energi dalam ini berbanding lurus

terhadap suhu benda. Ketika dua benda dengan suhu berbeda bergandengan, mereka

akan bertukar energi internal sampai suhu kedua benda tersebut seimbang. Jumlah

energi yang disalurkan adalah jumlah energi yang tertukar. Kesalahan umum untuk

menyamakan panas dan energi internal. Perbedaannya adalah panas dihubungkan

dengan pertukaran energi internal dan kerja yang dilakukan oleh sistem. Sedangkan

suhu merupakan suatu besaran fisika yang menyatakan derajat panas suatu zat. Alat

untuk mengukur suhu disebut termometer.

B. Polimer

Polimer merupakan nama teknik untuk plastik, yaitu molekul yang besar atau

makro molekul terdiri satuan yang berulang-ulang atau meros. Polimer ini telah

mengambil peran teknologi yang penting. Hal ini disebabkan karena sifat ringan,

mudah dibentuk (walaupun rencana desain sangat rumit) serta memiliki sifat-sifat

yang diinginkan dengan energi dan kerja minimum. Bahan plastik mengalami

pengembangan dan penggunaan yang luas. Karena plastik mudah dalam proses

pengerjaan, seringkali bahan tersebut digunakan oleh ahli desain tanpa mengindahkan

karakteristrik dan batasan yang mendalam. Bahan polimer secara garis besar dapat

digolongkan ke dalam 2 bagian yaitu :

1.

Polimer termoplastik / Resin termoplastik

Berstruktur molekuler linier dan dapat diinjeksikan ke dalam cetakan selagi

panas karena polimer termoplastik menjadi lunak pada suhu yang tinggi. Pada proses

pembentukan tidak terjadi polimerisasi lagi. PVC termasuk dalam polimer jenis ini

yang mempunyai rumus kimiawi sebagai berikut.

2.

Polimer termoset / Resin termoset

Polimer ini tidak menjadi lunak bila dipanaskan dan tetap kaku. Agar dapat

mencetak polimer termoset ini, perlu mulai dengan campuran yang terpolimerisasi


8/17

8

sebagian dan pengubahan bentuk dibawah pengaruh tekanan. Bila didiamkan pada

suhu disekitar 200 0 C300 0 C, polimerisasi sempurna dan terbentuklah struktur

tiga dimensi yang lebih kaku. Hal ini disebut endapansetting termal sekali terbentuk,

produk dapat dikeluarkan dari cetakan tanpa menunggu pendingin lebih lanjut.

Tabel 1. Pembagian material polimer secara umum

Termoplastik Termoset

- PVC

- Vinil Asetat

- Polivinil Format

-Polivinilidewn Klorid

- Polietilen

- Polipropilen

- Polistiren

- Kopolimer Stiren

Fenol

Urea

Melamin

PoliesterEpoksi

Silikon

Pemanfaatan bahan polimer seperti sebagai bahan alternatif selain logam, saat

ini banyak dilakukan. Sekalipun penggunaan polimer sebagai bahan pengganti logam

tidak menimbulkan masalah yang berarti. Secara umum, polimer mempunyai

kepekaan yang tinggi terhadap perubahan temperatur bila dibandingkan dengan bahan

logam. Kepekaan terhadap perubahan temperatur ini disebabkan oleh rendahnya

temperatur transisi gelas (glass transistion temperature) polimer, yang pada umumnya

hanya berada di bawah 100C. Temperatur transisi gelas ini merupakan temperatur

perubahan struktur polimer yang menyebabkan terjadinya perubahan sifat yang sangat

besar (Kumar, 1998). Sebagai contoh, di bawah temperatur transisi gelas suatu

polimer dapat bersifat keras dan rapuh, tetapi di atas temperatur tersebut polimer

tersebut berubah menjadi lunak dan ulet. Perubahan sifat akibat perubahan temperatur

ini dapat digambarkan pada Gambar 1. Kepekaan yang tinggi terhadap perubahan

temperatur itu juga dapat dimanfaatkan sebagai sarana untuk mengubah bentuk

polimer sesuai dengan yang dikehendaki tanpa mengubah sifat mekanisnya secara

signifikan.


9/17

9

Tabel 2. Temperatur Transisi gelas

C. Karakteristik Bahan Polimer

Karakteristik khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut :


10/17

10

1. Pencetakan yang mudah. Pada temperatur relatif rendah bahan dapat dicetak

dengan penyuntikan, penekanan, ekstrusi, dan seterusnya, yang menyebabkan

ongkos pembuatan lebih rendah daripada untuk logam dan keramik.

2. Sifat produk yang ringan dan kuat. Berat jenis polimer rendah dibandingkan

dengan logam dan keramik, yaitu berkisar antara 1.0 1.7 ; yang memungkinkan

membuat produk yang ringan dan kuat.

3. Kurang tahan terhadap panas. Hal ini sangat berbeda dengan logam dan keramik.

Karena ketahanan panas bahan polimer tidak sekuat logam dan keramik, pada

penggunaannya harus cukup diperhatikan.

4. Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada

cara pembuatannya. Dengan mencampur zat pemplastis, pengisi dan sebagainya

sifat-sifat dapat berubah dalam daerah yang luas. Misalnya plastik diperkuat serat

gelas (FRP =Fiberglass Reinforced Plastics).

5. Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan zat kimia. Pemilihan bahan yang

baik akan menghasilkan produk yang memiliki sifat-sifat baik sekali.

6. Banyak diantara polimer bersifat isolasi listrik yang baik. Polimer mungkin juga

dibuat konduktor dengan cara mencampurnya dengan serbuk logam, butiran

karbon dan lainnya.

7.

Umumnya bahanpolimer lebih murah.

8. Kekerasan permukaan yang sangat kurang. Bahan polimer yang keras ada, tetapi

masih jauh dibawah kekerasan logam dan keramik.

9. Kurang tahan terhadap pelarut. Umumnya larut dalam zat pelarut tertentu kecuali

beberapa bahan khusus. Kalau tidak dapat larut, mudah retak karena kontak yang

terus-menerus dengan pelarut dan disertai adanya tegangan.

10.Mudah termuati listrik secara elektrostatik. Kecuali bahan yang khusus dibuat

agar menjadi hantaran listrik.

11.

Beberapa bahan tahan terhadap abrasi, atau mempunyai koefisien gesek yang

kecil.


11/17

11

D. Sifat-sifat termal polimer

Sifat khas bahan polimer sangat berubah oleh perubahan temperatur. Hal ini

disebabkan apabila temperatur berubah, pergerakan molekul karena termal akan

mengubah struktur (terutama struktur yang berdimensi besar). Selanjutnya, karena

panas, oksigen dan air bersama-sama memancing reaksi kimia pada molekul,

terjadilah depolimerisasi, oksidasi, hidrolisa dan seterusnya, yang lebih hebat terjadi

pada temperatur tinggi. Keadaan tersebut jelas akan mempengaruhi sifat-

sifat:mekanik, listrik, dan kimia..Pada bagian ini, dalam daerah terbatas dari sifat-sifat

termalnya akan dibahas mengenai:hantaran termal, kapasitas termal dan panas jenis,

koefisien pemuaian sebagai akibat dari pergerakan molekul oleh panas dan

temperature transisi gelas ( Tg) yang berupa indeks penting bahan, Titik cair (

Tm),titik lunak dan ketahanan panas.

E. Koefisien Pemuaian Termal

Koefisien Pemuaian Panjang karena panas adalah sederhana apabila bahan

bersifat isotropi, tapi apabila struktur bahan berbeda di setiap arah maka diperlukan

suatu pertimbangan khusus. Jadi pada setiap pembahasan koefisien panjang perlu

diingat bahwa pada film dan serat sering terjadi penyusutan karena panas, karena

apabila temperatur naik, cara pengumpulan molekul berubah oleh pergerakan termal

dari molekul. Tabel 2. menunjukkan koefisien pemuaian panjang bahan polimer yang

berubah karena berbagai keadaan. Polietilen bercabang dengan kristalitas rendah

mempunyai koefisien lebih besar. Pada kopolimer harga tersebut berubah tergantung

pada perbandingan kopolimerisasi dan banyaknya zat pemlastis yang dibubuhkan.

Kalau pengisi dengan harga koefisien resin menjadi lebih kecil. Pada nilon berkristal,

kalau kristalinitasnya besar, harga koefisien muainya kira-kira 6 x 101-5 /C kalau

kristalinitasnya kecil menjadi kira-kira 10 x 101-5 /C yang lebih besar daripada

harga koefisien muai untuk logam dan keramik

.


12/17

12

Tabel 3. Koefisien Pemuaian Termal Bahan Polimer

F. Panas jenis

Panas jenis bahan polimer kira-kira 0,25-0,55 cal/g/C yang lebih besar

dibandingkan dengan bahan logam, juga lebih besar dibandingkan dengan keramik.

Hal ini disebabkan karena panas jenis adalah panas yang diperlukan untuk pergerakan

termal dari molekul-molekul dalam strukturnya, sedangkan energi kinetik termal

molekul lebih besar dari energi relaksasinya kisi kristal. Tabel 3 menunjukkan panas

jenis beberapa bahan polimer. Perbedaan pada harga panas jenis tergantung pada

perbedaan komposisi.


13/17


14/17

14

H. Titik Tahan Panas

Kalau temperatur bahan polimer naik, pergerakan molekul menjadi aktif ke

titik transisi, yang menyebabkan modulus elastik dan kekerasannya rendah,

sedangkan tegangan patahnya lebih kecil dan perpanjangannya lebih besar.

Bersamaan dengan itu, sifat listrik, ketahanan volume dan tegangan putus dielektrik

menjadi lebih kecil dan pada umumnya konsatanta dielektrik menjadi besar. Kalau

Temperatur melewati titik transisi, bahan termoplastik seperti karet menjadi lunak,

dan selain perubahan pada sifat-sifat diatas modulus elastiknya juga tiba-tiba berubah.

Selanjutnya, pada temperatur tinggi bahan kristal, kristalnya meleleh dan dapat

mengalir. Tgadalah temperatur yang terutama menyangkut daerah amorf, perubahan

sifat-sifat fisik pada Tg besar kalau volume daerah amorf tersebut lebih besar. Di

bawah Tgbahan menunjukkan keadaan seperti gelas, yang berubah ke keadaan seperti

karet atau kulit diatas temperatur Tg. Panas jenis, koefisien muai, sifat mekanis dan

seterusnya biasanya berubah, oleh karena itu perlu mengetahui TgTerlebih dahulu

sebelum pemakaian bahan tersebut. Tg berubah disebabkan perubahan struktur

molekul didalam bahan, macam.kadar air, bahan pemlastis Titik cair( Tm) merupakan

faktor penting bagi polimer termoplastik berkristal, yang ada hubungannya denganukuran kristal, kesempurnaan, struktur molekul, gaya antar molekul dan seterusnya.

Secaratermodinamika dapat dinyatakan:

dimanaS danHmasing-masing entropi dan entalpi pada pencairan. Karena

itu bahan polimer yang terdiri dari molekul rantai dengan H besar (gaya antar

molekul kuat) dan S kecil(molekul tidak fleksibel), mempunyai titik cair tinggi.

Sangat sukar untuk mengukur ketahanan panas bahan polimer pada temperatur tinggi,

sebab banyak sekali faktor yang akan memberikan pengaruh tertentu seperti keadaan

lingkungan, bentuk bahan, macam dan jumlah pengisi, adanya bahan penstabil dan

seterusnya. Lamanya waktu berada pada pada temperatur tinggi juga merupakan

persoalan. Dalam waktu yang singkat pada temperatur tinggi tidak memberikan

perubahan banyak, tetapi dalam temperatur rendah dalam waktu yang lama dapatmengakibatkan kerusakan. Jadi persyaratan tertentu perlu dipertimbangkan untuk


15/17

15

bahan tertentu, misalnya sampai sejauh mana degradasi termal dapat merusak fungsi

tertentu suatu bahan. Untuk mudahnya, temperatur ketahanan panas yang dipakai

untuk waktu lama dinyatakan dalam tabel 4.

Tabel 5. Ketahanan Panas Bahan Polimer


16/17

16

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Panas dan suhu dapat mempengaruhi berbagai perlakuan terhadap berbagai

jenis bahan polimer. Secara umum, polimer mempunyai kepekaan yang tinggi

terhadap perubahan temperatur bila dibandingkan dengan bahan logam. Kepekaan

terhadap perubahan temperatur ini disebabkan oleh rendahnya temperatur transisi

gelas (glass transistion temperature) polimer, yang pada umumnya hanya berada di

bawah 100C. Temperatur transisi gelas ini merupakan temperatur perubahan struktur

polimer yang menyebabkan terjadinya perubahan sifat yang sangat besar. Berbagai

jenis bahan polimer mempunyai temperatur transisi gelas yang berbeda-beda sesuai

dengan tabel 2 pada tinjauan pustaka.


17/17

17

DAFTAR PUSTAKA

Cowd, M. A. 1991. Kimia Polimer. Institut Teknologi Bandung : Bandung

Ronald . J. Baird. 1986. Industrial Plastik . The GoodheartWillcox

Company. Inc. New York.

S. Kalia and S.-Y. Fu (eds.). 2013. Polymers at Cryogenic Temperatures, DOI

10.1007/978-3-642-35335-2_2, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Stevens, Malcolm P. 2001. Kimia Polimer. Pradnya paramita : Jakarta

Tata Surdia. 1985. Pengetahuan Bahan Teknik, Pradnya Paramita, Jakarta.

polimerisasi cuaca

Documents

Transcript of polimerisasi cuaca