Polimer Sintetis: Contoh dan Penggunaan

Manusia mulai membuat benda sekitar 100.000 tahun yang lalu dengan bahan-bahan seperti logam, kayu, dan batu. Evolusi dalam ilmu material telah menghasilkan cara baru untuk mengatur atom untuk menghasilkan material yang telah merevolusi kehidupan kita sehari-hari.

Polimer, molekul raksasa berantai panjang yang terbuat dari percabangan berulang dari unit monomer tunggal, adalah salah satu bahan yang kita temui sehari-hari dalam kehidupan modern kita. Polimer terutama dikategorikan menjadi dua bentuk berdasarkan asalnya. Polimer alami adalah polimer yang kita dapatkan dari hewan atau tumbuhan, misalnya wol, kapas, sutra, dll., Sedangkan polimer sintetis disintesis atau dibuat secara artifisial oleh manusia di laboratorium.

Meskipun ada berbagai macam polimer sintetis dengan sifat berbeda yang disebabkan oleh variasi rantai utama dan rantai samping, mereka diklasifikasikan ke dalam empat kategori utama berdasarkan fungsinya: termoplastik, termoset, elastomer, dan serat sintetis.

Tulang punggung sebagian besar polimer sintetis terdiri dari ikatan karbon-karbon, sedangkan rantai samping yang terdiri dari unsur-unsur seperti oksigen, belerang, atau nitrogen dapat dimasukkan bersama tulang punggung untuk membuat heteropolimer. Polimer sintetik yang tidak mengandung ikatan karbon-karbon dikenal sebagai polimer sintetik anorganik, misalnya polisiloksan (tulang punggung silikon-oksigen).

Polimer sintetis sangat penting dalam banyak aspek kehidupan modern. Dari pengemasan dan pembungkus hingga tekstil dan bahan bangunan, polimer yang disintesis merupakan bagian integral dari industri saat ini. Berikut ini adalah beberapa polimer sintetis dan kegunaannya dalam kehidupan kita sehari-hari.

1. Polietilen Densitas Rendah (LDPE)

Polietilen Densitas Rendah atau Polimer Low Density Polyethylene (LDPE) adalah salah satu jenis polimer organik sintetik yang paling populer ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Ini adalah polimer termoplastik yang dibuat dari monomer etilen. LDPE adalah salah satu polimer pertama yang disintesis, dan Imperial Chemical Industries mensintesisnya pada tahun 1933 menggunakan teknik polimerisasi radikal bebas bertekanan tinggi.

Sifat utama paling menonjol dari LDPE adalah percabangan sampingnya yang mencegah polimer cukup dekat satu sama lain untuk mengalami gaya dispersi tertinggi. Akibatnya, daya tariknya sangat lemah dan menghasilkan kisaran kerapatan polimer 917–930 kilogram per meter kubik.

Plastik yang terbentuk dari polietilen densitas rendah memiliki titik leleh yang rendah, mudah dibentuk dan densitasnya yang rendah membuatnya terapung di dalam air. Penggunaan LDPE yang paling umum adalah dalam pembuatan kantong plastik yang kita gunakan untuk membawa barang, namun pemerintah tertentu di seluruh dunia telah melarang penggunaan kantong plastik karena meningkatnya masalah lingkungan. LDPE juga digunakan untuk pembuatan berbagai wadah, botol pengeluaran, botol cuci, tabung, komponen plastik untuk komponen komputer, dan berbagai peralatan laboratorium cetakan.

2. Polietilen Densitas Tinggi (HDPE)

High-density polyethylene (HDPE) atau Polietilen Densitas Tinggi , kadang-kadang disebut “alkathena” atau “politena,” juga merupakan polimer termoplastik yang dihasilkan dari monomer etilen. Dibandingkan dengan LDPE, ini adalah termoplastik hemat biaya dengan struktur linier dan tidak ada atau tingkat percabangan rendah.

Dibutuhkan 1,75 kilogram minyak bumi (dalam hal energi dan bahan baku) untuk membuat satu kilogram HDPE. Kepadatan HDPE dapat berkisar dari 930 hingga 970 kilogram per meter kubik. Meskipun HDPE hanya sedikit lebih padat daripada LDPE, itu adalah gaya antarmolekul dan lebih sedikit percabangan yang memberi HDPE kekuatan tariknya. Ini diproduksi pada suhu rendah (70-300 ° C) dan tekanan rendah (10-80 bar).

Sedangkan versi kepadatan yang lebih tinggi menghasilkan hasil yang lebih kaku, HDPE dapat bervariasi dalam fleksibilitas. Karena HDPE menunjukkan reaktivitas yang rendah terhadap lingkungannya, ia digunakan untuk memproduksi wadah yang cocok untuk menyimpan berbagai macam senyawa.

Pipa HDPE mendapat manfaat dari kualitas yang sama yang membuatnya sangat efektif dalam wadah. Pipa HDPE tahan bahan kimia, memungkinkannya untuk mengalirkan berbagai macam cairan dan berfungsi sebagai penutup luar untuk kabel dan kawat. HDPE dapat menahan suhu mulai dari -220 ° F hingga 180 ° F bila diperkuat secara memadai untuk penggunaan ini.

Saluran pembuangan, air, pipa gas, dan pelapis di atas kabel otomotif, adalah beberapa dari sedikit aplikasi pipa HDPE. Sifat HDPE yang hemat biaya menjadikannya pengganti yang lebih disukai di beberapa area di mana plastik diperlukan, misalnya, di printer 3D, spanduk, hovercraft, dan bahkan dalam operasi plastik

3. Polipropilen (PP)

Polypropylene (C₃H₆₎n​ adalah salah satu polimer termoplastik paling serbaguna dan hemat biaya di semua plastik. Ini adalah polimer kaku dan sebagian kristal yang diproduksi melalui polimerisasi pertumbuhan rantai dari monomer propena (atau propilena). Polimer ini memiliki beberapa sifat yang menjadikannya pilihan plastik yang lebih baik daripada polietilen, misalnya, titik leleh yang lebih tinggi membuatnya dapat digunakan dalam pembuatan wadah yang aman untuk microwave, dan ketahanan yang lebih tinggi terhadap retak dan tekanan, bahkan ketika ditekuk, membuatnya kurang rentan terhadap keausan dan kerusakan harian.

Polipropilen ini adalah salah satu plastik paling terjangkau di pasaran saat ini, dan digunakan dalam industri termasuk manufaktur otomotif, perakitan furnitur, dan dirgantara baik sebagai plastik maupun serat. PP digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pengemasan dan pelabelan, tekstil, alat tulis, bagian plastik dan wadah yang dapat digunakan kembali dari berbagai jenis, peralatan laboratorium, pengeras suara, komponen otomotif, dan uang kertas polimer. PP adalah polimer tangguh yang dibuat dari propilena monomer yang tahan terhadap berbagai pelarut kimia, basa, dan asam.

4. Polivinil klorida (PVC)

Setelah polietilen dan polipropilen, polivinil klorida (PVC) adalah bahan ketiga yang paling banyak digunakan. Ini adalah bahan termoplastik kekuatan tinggi yang datang dalam dua bentuk dasar, kaku dan fleksibel. PVC diproduksi oleh polimerisasi monomer vinil klorida. Ini adalah padatan putih dan rapuh yang datang dalam bentuk bubuk atau butiran.

PVC sekarang menggantikan bahan bangunan konvensional seperti kayu, logam, beton, karet, keramik, dan lain-lain dalam berbagai aplikasi karena sifatnya yang serbaguna seperti ringan, daya tahan, biaya rendah, dan kemudahan pemrosesan. PVC digunakan dalam konstruksi karena lebih murah dan lebih tahan lama daripada bahan tradisional seperti tembaga atau besi ulet.

Plasticizer, yang paling umum adalah ftalat, dapat digunakan untuk membuatnya lebih lembut dan lebih fleksibel. PVC digunakan dalam pakaian dan pelapis, isolasi kabel listrik, barang tiup, dan berbagai aplikasi lain di mana karet diganti.

5. Polistirena (PS)

Polystyrene (PS) adalah polimer aromatik yang dibuat dari petrokimia cair stirena sebagai monomernya. Poliester dapat berupa polimer amorf dan semi-kristal, tergantung pada manufaktur dan sejarah termalnya. Untuk menghasilkan kain dengan kualitas keseluruhan, serat poliester sering dikombinasikan dengan serat alami.

Serat sintetis poliester mengungguli serat yang berasal dari tumbuhan dalam hal ketahanan terhadap air, angin, dan lingkungan. Sifat hidrofobiknya membuatnya cocok untuk pakaian dan jaket yang akan digunakan dalam kondisi lembab. Menambahkan perlakuan tahan air ke kain meningkatkan dampak ini.

PS adalah padatan tidak berwarna yang digunakan dalam sendok garpu sekali pakai, model plastik, kotak CD dan DVD, dan rumah detektor asap, di antara aplikasi lainnya. Bahan kemasan, insulasi, dan cangkir busa untuk minuman  semuanya dibuat dari polistiren. Biodegradasinya yang lamban merupakan sumber perdebatan, dan sering terlihat tersebar di lingkungan, terutama di dekat garis pantai dan sungai.

6. Nilon

Istilah ‘nilon’ paling sering dikaitkan dengan serat sutra super kuat yang biasa ditemukan di payung, kaus kaki, dan tali. Nilon adalah istilah umum untuk sekelompok poliamida dalam kimia (polimer dengan unit monomer berulang yang dihubungkan oleh ikatan amida). Nilon dibuat dengan mereaksikan monomer difungsional yang memiliki jumlah amina dan asam karboksilat yang sama, menghasilkan amida di kedua ujung setiap monomer.

Wallace Carothers di laboratorium penelitian DuPont pertama kali mensintesis nilon, keluarga polimer sintetis yang secara umum dikenal sebagai poliamida, pada 28 Februari 1935. Salah satu polimer yang paling banyak digunakan adalah nilon. Nilon lebih hidrofilik daripada polimer yang dijelaskan di atas karena tulang punggung amidanya.

Jika kita mengamati bagaimana pakaian nilon kita menyerap air. ini karena nilon tidak seperti polimer hidrokarbon eksklusif yang menyusun sebagian besar plastik, dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air.

7. Teflon (Poli tetra fluoro etilena)

Teflon (Poli tetra fluoro etilena atau PTFE) adalah fluoro polimer tetra fluoroethylena yang memiliki berbagai aplikasi. PTFE (oli tetra fluoro etilena) adalah polimer padat dengan berat molekul tinggi yang seluruhnya terbuat dari karbon dan fluor. Air dan senyawa yang mengandung air tidak dapat berinteraksi dengan PTFE karena bersifat hidrofobik.

Polimer ini adalah salah satu zat buatan manusia yang paling licin. Karena sifatnya yang luas, seperti ketahanan panas dan kimia yang luar biasa, daya isolasi listrik yang baik di lingkungan panas dan basah, konstanta dielektrik rendah, anti-adhesi yang kuat, dan fleksibilitas, PTFE digunakan sebagai solusi hemat biaya untuk industri mulai dari minyak dan gas, pengolahan kimia, industri, hingga kelistrikan/elektronik dan sektor konstruksi.

Karena gesekannya yang rendah dengan senyawa lain, PTFE digunakan sebagai lapisan anti lengket untuk panci dan peralatan dapur lainnya. Teflon ini sering digunakan dalam wadah dan perpipaan untuk bahan kimia reaktif dan korosif karena reaktivitasnya yang rendah, yang sebagian disebabkan oleh kekuatan interaksi karbon-fluorin.

8. Poliuretan termoplastik (TPU)

Poliuretan termoplastik (TPU) adalah salah satu kelas plastik poliuretan. Ppolimer ini memiliki beberapa sifat yang sangat baik, termasuk fleksibilitas, transparansi, dan ketahanan terhadap minyak, lemak, dan abrasi. Fakta bahwa TPU bersifat hidrofilik dan dapat bereaksi dengan air menyumbang sebagian besar kualitas tersebut.

Secara teknis, TPU adalah kopolimer blok yang dihasilkan oleh reaksi (1) diisosianat dengan diol rantai pendek (disebut pemanjang rantai) dan (2) diisosianat dengan diol rantai panjang, yang menghasilkan urutan segmen keras dan lunak secara bergantian atau domain. Berbagai macam TPU yang berbeda dapat dibuat dengan mengubah rasio, struktur, dan/atau berat molekul bahan kimia reaksi. Hal ini memungkinkan ilmuwan uretana untuk menyempurnakan struktur polimer ke kualitas akhir material yang diinginkan.

Panel instrumen otomotif, roda kastor, perkakas listrik, peralatan olahraga, peralatan medis, sabuk penggerak, alas kaki, rakit tiup, dan berbagai film ekstrusi, lembaran hanyalah beberapa aplikasi TPU. Ini juga merupakan bahan umum yang digunakan dalam pembuatan casing eksterior gadget listrik seluler seperti ponsel, dan juga digunakan untuk membuat pelindung keyboard laptop. TPU terkenal karena penggunaannya dalam pelapisan kawat dan kabel, selang, tabung, perekat, aplikasi pelapis tekstil, dan sebagai pengubah dampak polimer.

9. Polisiloksan

Polisiloksan, juga dikenal sebagai silikon, adalah kelas senyawa polimer anorganik yang terdiri dari tulang punggung silikon-oksigen dengan gugus organik, biasanya gugus metil, yang melekat pada atom silikon. Silikon dapat dibuat dengan berbagai karakteristik dan komposisi dengan mengubah panjang, kelompok sisi, dan ikatan silang rantai SiO2.

Karakteristik ini termasuk ketahanan suhu tinggi, daya tahan, isolasi listrik yang unggul, dan transparansi yang berubah. Karet silikon banyak digunakan dalam industri seperti dirgantara, otomotif, konstruksi, medis, energi, pengolahan makanan, dan lain-lain karena sifatnya yang unik.

Sealant dan perekat silikon, khususnya, digunakan dalam industri penerbangan dan konstruksi untuk menyegel dan melindungi pintu, jendela, sayap, dan komponen listrik. Silikon sering digunakan dalam industri medis untuk implan dan sistem penghantaran obat karena kualitasnya yang tidak beracun.

Cat dan pernis eksterior saat ini dapat menahan sinar matahari dan polutan berkat kemajuan teknologi silikon. Cat berbasis silikon memiliki daya rekat yang sangat baik, dispersi pigmen, bahan kimia, cuaca, dan ketahanan terhadap noda.

10. Polifosfazen

Polifosfazen mencakup berbagai polimer anorganik-organik hibrida dengan beberapa arsitektur kerangka berbeda yang memiliki ‘tulang punggung’ atom nitrogen dan fosfor bergantian. Mereka sejauh ini merupakan kelas terbesar dari polimer anorganik sintetik. Stabilitas termal-oksidatif yang tinggi dari tulang punggung polimer telah dijelaskan oleh keadaan oksidasi yang tinggi dari atom nitrogen dan fosfor. Namun, substituen adalah pengaruh utama pada sifat fisik polimer.

Sifat karakteristik polifosfazen adalah biokompatibilitas, fleksibilitas, momen dipol tinggi, rentang luas Tg{T}_{g}Tg (suhu transisi gelas), kelembaman kimia, kekuatan mekanik, sifat elastomer, dan tahan api. Sifat-sifat ini dapat divariasikan pada rentang yang luas dengan mengubah jenis gugus samping, berat molekul, dan kerapatan ikatan silang.

Keragaman sifat yang polifosfazena telah mengakibatkan peningkatan permintaan bahan di sektor teknik. Misalnya, polifosfazen elastomer (berfluorinasi) dapat digunakan sebagai segel tahan panas pada cincin-O, gasket, dan produk berbusa sebagai bahan insulasi suara tahan api dan panas.

Karena biokompatibilitasnya, potensi untuk penyesuaian yang kompleks, afinitas yang kuat untuk air, dan kemampuan untuk menerima transplantasi dari substituen yang mempengaruhi, polifosfazen dianggap sebagai polimer medis yang ideal. Selain itu, polifosfazen saat ini merupakan bahan membran berperforma tertinggi untuk Sel Bahan Bakar Proton-Exchange Membrane (PEM) berbasis Methanol. Jenis sel bahan bakar ini ideal untuk catu daya mini dan merupakan kandidat utama untuk aplikasi otomotif.

11. Karet Nitril (Polibutadiena)

Karet nitril, umumnya dikenal sebagai karet Buna, Buna-N, dan NBR, adalah kopolimer karet sintetis akrilonitril (ACN) dan butadiena. Faktor penting dalam sifat NBR adalah rasio gugus akrilonitril terhadap gugus butadiena dalam tulang punggung polimer, yang disebut sebagai kandungan ACN. Semakin rendah kandungan ACN, semakin rendah suhu transisi gelas namun, semakin tinggi kandungan ACN, semakin baik ketahanan polimer terhadap pelarut nonpolar.

Aplikasi yang membutuhkan ketahanan pelarut dan fleksibilitas suhu rendah memiliki kandungan ACN sebesar 33% dalam polimer. Stabilitas suhu NBR yang luar biasa, yang berkisar antara 40 hingga 108 ° C (40 hingga 226 ° F), menjadikannya bahan yang sempurna untuk aplikasi penerbangan dan nuklir.

Penggunaan karet nitril juga mencakup sarung tangan non-lateks sekali pakai, sabuk transmisi otomotif, selang, segel oli, sabuk V, segel hidrolik statis & dinamis, kulit sintetis, roller bentuk printer, dan sebagai pelapis kabel. Lateks NBR juga dapat digunakan dalam pembuatan perekat dan sebagai pengikat pigmen

Baca Juga Polimer Alami: Contoh dan Kegunaan