POLIMERISASI

• Pengertian Polimer

Polimer adalah proses bereaksinya monomer hingga membentuk jaringan atau rantai polimer. Polimerisasi berlangsung dalam fase gas, cair dan padat, semakin besar berat molekul, bentuk polimer cenderung mengetal hingga memadat.

• Klasifikasi Polimer

- Berdasarkan Sumber atau Asal

1. Polimer Alam

Jenis polimer ini terdapat dalam alam, yaitu pada hewan dan tumbuhan. sebagai contoh adalah protein, selulosa dan karet. Polimer alam biasanya terbentuk oleh proses polimerisasi kondensasi.

2. Polimer Semi Sintetis

Polimer semi sintetis biasanya bahasa lain dari turunan polimer alam. Contohnya saja selulosa asetat adalah turunan selulosa yang terbentuk dari asetilasi selulosa dan digunakan untuk membuat kaca dan film.

3. Polimer Sintetis

Polimer sintetis adalah polimer yang dibuat oleh manusia dan sering ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, seperti serat, plastik dan karet buatan. Polimer sintetis biasanya terbentuk oleh polimerisasi adisi,

- Berdasarkan Struktur Rantai

1. Polimer Linear, yakni jenis polimer yang tersusun satu sama lain melalui unit ulang yang sama sehingga membentuk rantai polimer yang panjang. Polimer ini biasanya bersifat padat pada temperatur normal dan bisa larut dalam beberapa pelarut. Contohnya yaitu PVC, Polietilena, Nylon 66, dan sebagainya.

2. Polimer Bercabang, yakni jenis polimer yang terbentuk bola polimer linear membentuk cabang.

3. Polimer Ikat Silang, yakni jenis polimer yang terbentuk karena adanya rantai linear yang terhubung satu dengan yang lain oleh ikatan kovalen di berbagai tempat.

4. Polimer Berikatan Silang, yakni jenis polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu sama lain pada rantai utamanya. Bila sambungan silang polimer terjadi dengan ikatan kimia antara rantainya akan terbentuk sambung silang tiga dimensi yang sering disebut polimer jaringan tiga dimensi (three-dimension network).

- Berdasarkan Gaya Intermolekuler

1. Termoplastik

Polimer yang melunak bila dipanaskan dan dapat dibentuk ulang. Termoplastik mempunyai gaya intermolekuler yang sedang. Polimer termoplastik jika mempunyai struktur linear bertekstur keras, sedangkan jika bercabang akan lunak. Pada saat dipanaskan, termoplastik akan menjadi lembut dan kembali mengeras saat didinginkan.

2. Termoset

Polimer yang tidak melunak bila dipanaskan sehingga tidak dapat dibentuk ulang. Tidak seperti termoplastik, termoset dapat mengalami perubahan komposisi kimia saat mengalami pemanasan. Jika dipanaskan, termoset akan mengeras dan tidak bisa lembut seperti sedia kala.

3. Elastomer

Polimer yang dapat mulur jika ditarik, tapi akan kembali seperti semula jika gaya tarik ditiadakan. Mempunya gaya tarik-menarik paling lemah. Bentuk elastomer adalah amorf, dengan derajat elastisitas yang tinggi. Elastomer mempunyai kekuatan untuk memanjang sepuluh kali lipat panjang semua dan kembali lagi ke bentuk asal.

- Berdasarkan Sifat Alami Monomer

1. Homopolimer

Polimer yang tersusun atas monomer yang sama atau sejenis.

… – A – A – A – A – A – A … .

2. Kopolimer

Polimer yang tersusun atas polimerisasi monome yang berbeda jenis membentuk suatu polimer.

a) Kopolimer acak, kopolimer yang mempunyai sejumlah satuan berulang yang berbeda, tersusun secara acak dalam rantai polimer.

… – A – B – A – A – B – B – A – A – …

b) Kopolimer silang, kopolimer yang mempunyai beberapa satuan ulang yang berbeda dan berselang-seling dalam rantai polimer.

… – A – B – A – B – A – B – A – B – …

c) Kopolimer balok (blok), kopolimer yang mempunyai suatukesatuan berulang berselag-seling dengan kesatuan berulang lainnya dalam rantai polimer.

… – A – A – A – A – B – B – B – B – A – A – A – A – …

d) Kopolimer tempel/grafir, kopolimer yang mempunyai satu macam kesatuan berulang yang menempel pada polimer lurus yang terdapat satu macam kesatuan berulang dari satu jenis monomer.

• Reaksi Polimerisasi

Polimerisasi merupakan reaksi kimia dimana monomer-monomer bereaksi membentuk rantai yang besar. Berdasarkan reaksi pembentukannya, polimerisasi dibedakan atas polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.

Suatu polimer adisi memiliki atom yang sama sepertu monomer dalam unit ulangnya, sedangkan polimer kondensasi mengandung atom-atom yang lebih sedikit karena terbentuk produk samping selama berlangsungnya proses polimerisasi.

1. Polimerisasi Adisi

Polimerisasi adisi umumnya terjadi pada monomer yang mempunyai ikatan rangkap. umumnya monomer yang direaksikan dalam polimerisasi adisi adalah alkena dan turunannya. Dari reaksi polimerisasi adisi dihasilkan polimer adisi sebagai produk tunggal. Contoh reaksi polimerisasi adisi adalah teflon yang terbentuk dari monomer-monomernya tetrafluoroetilen. Contoh lain adalah monomer etilena mengalami reaksi adisi membentuk polietilena yang digunakan sebagai tas plastik, pembungkus makanan dan botol.

Monomer-monomer yang mengandung ikatan rangkap dua saling bergabung membentuk rantai panjang.

Produk yang dihasilkan dari reaksi polimerisasi adisi mengandung semua atom dari monomer awal. Jadi polimer adisi adalah polimer yang terbentuk dari reaksi polimerisasi disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi dari monomer-monomer yang membentuk ikatan tunggal. Dalam reaksi ini tidak disertai terbentuknya molekul-molekul kecil seperti H₂O atau NH₃.

Pada rekasi polimerisasi adisi, umumnya melibatkan reaksi rantai. Mekanisme polimerisasi adisi dapat dibagi menjadi tiga tahap, yaitu :

- Tahap Inisiasi, tahap pembentukan pusat-pusat aktif.

Pada langkah ini, inisiator biasanya mengadisi karbon yang paling kurang tersubstitusi dari monomer yaitu gugus CH₂.

- Tahap Propagasi, tahap pembentukan rantai melalui adisi monomer secara kontinu.

Pada tahap ini, rantai dapat terjadi dengan cara yang sama seperti inisiasi, sehingga unit monomer terhubung secara kepala ke ekor dengan subtituen pada atom karbon yang berseling. Propagasi rantai dapat berlanjut dari beberapa ratus sampai beberapa ribu monomer terhubung. Di mana pada tahap ini dipengaruhi faktor yang sama yaitu suhu, tekanan, pelarut, dan konsentrasi monomer.

- Tahap Terminasi, tahap deaktivasi pusat aktif.

Pada tahap ini, terjadi dua reaksi penamatan rantai yang umum yaitu penggandengan radikal dan disporporsional radikal dengan reaksi sebagai berikut.

Adapun pada disporpoorsional sebagai berikut.

Pada tahap terminasi, radikal dimusnahkan dan tidak ada radikal baru yang muncul,

a) Radikal Bebas

Radikal bebas biasanya dibentuk melalui penguraian zat kurang stabil dengan energi tertentu. raduka bebas menjadi pemicu  pada polimerisasi. Zat pemicu berupa senyawa peroksida, seperti dibenzoil peroksida dan azodiisobutironitril.

Jika radikal bebas dinyatakan dengan R• dan molekul monomer dinyatakan dengan CH₂=CHX makan tahap pemicuan dapat digambarkan sebagai berikut.

R• + H₂C = CHX → R – CH₂ – CHX•

Tahap perambatan adalah perpanjangan (elongasi) radikal bebas yang terbentuk pada tahap pemicu dengan monomer-monomer lain:

R – CH₂ – CHX• + CH₂=CHX → R – CH₂ – CHX – CH₂ – CHX•

Tahap pengakhiran dapat terjadi dengan cara berikut.

atau melalui reaksi disporposionasi:

Laju polimerisasi dapat dikendalikan dengan menggunakan zat penghambat (anhibitor) dan pelambat (retarder). Penghambat bereaksi dengan radikal bebas ketika radikal bebas terbentuk. Polimerisasi tidak akan berlanjut sebelum seluruh zat penghambat habis terpakai.

Kuinon dapat bertindak sebagai zat penghambat bagi banyak sistem polimerisasi sebab kuinon bereaksi dengan radikal bebas menghasilkan radikal yang mantap akibat resonansi. Radikal bebas yang mantap ini tidak dapat memicu polimerisasi lebih lanjut.

Zat pelambat yang biasa digunakan adalah gas oksigen. Gasi ini kurang reaktif dibandingkan dengan penghambat. Cara kerja zat penghambat adalah melalui persaingan dengan monomer untuk bereaksi dengan radikal bebas sehingga laju polimerisasi menurun. Persamaannya :

b) Polimerisasi Ionik

Polimerisasi adisi dapat terjadi melalui mekanisme yang tidak melibatkan radikal bebas. Dalam hal ini, pembawa rantai dapat berupa ion karbonium (polimerisasi kation) atau ion karbonion (polimerisasi anion).

Dalam polimerisasi kation, monomer pembawa rantai adalah ion karbonium. Katalis untuk reaksi ini adalah asam Lewis, seperti AlCl₃, BF₃, TiCl₄, SnCl₄, H₂SO₄, dan asam kuat lainnya.

Polimerisasi radikal bebas memerlukan energi atau suhu tinggi, sebaliknya polimerisasi kation paling baik dilakukan pada suhu rendah. Misalnya, polimerisasi 2-metilpropena berlangsung optimum ada -100 ^oC dengan adanya katalis BF₃ atau AlCl₃.

Polimerisasi kation terjadi pada monomer yang memiliki gugu yang mudah melepaskan elektron. Dalam polimerisasi yang dikatalis oleh asam, tahap pemicuan dapat digambarkan sebagai berikut.

HA adalah molekul asam sepeti HCl, H₂SO₄, dan HClO₄. Pada tahap pemicuan, proton dialihkan dari asam ke monomer sehingg amenghasilkan ion karbonium (C⁺).

Perambatan berupa adisi monomer terhadap ion karbonium, prosesnya hampir sama dengan perambatan pada radikal bebas.

Pengakhiran rantai dapat terjadi melalui berbagai proses. proses paling sederhana adalah penggabungan on karbonium dan anion pasangannya (disebut ion lawan).

Dalam polimerisasi anion, monomer pembawa rantai adalah suatu karbanion (C^-). Dalam hal ini, monomer pembawa rantai adalah yang memiliki gugus dengan keeletronegatifan tinggi, seperti propenitril (akrilonitril), 2-metilpropenoat (metil metakrilat), dan feniletena (stirena).

Seperti polimerisasi kation, reaksi polimerisasi anon optimum pada suhu rendah. Katalis yang dapat dipakai adalah logam alkali, alkil, aril, dan amida logam alkali.

Contohnya adalah kalium amida (KNH₂) yang dalam pelarutn amonia cair dapat mempercepat polimerisasi monomer CH₂=CHX dalamm amonia. Kalium amida akan terionisasi kuat sehingga dapat berlangsung seperti berikut.

Perambatan merupakan adisi monomer pada karbanion yang dihasilkan, yaitu :

Proses pengakhiran pada polimerisasi anion tidak begitu jelas seperti pada polimerisasi kation sebab penggabungan rantai  anion dengan ion lawan  tidak terjadi. Namun demikian, jika terdapat sedikit air, karbon dioksida, atau alkohol akan mengakhiri pertumbuhan rantai.

2. Polimerisasi Kondensasi

Polimerisasi Kondensasi terjadi dari reaksi antara gugus fungsi pada monomer yang sama atau monomer yang berbeda. Pada polimerisasi ini kadang disertai dengan terbentuknya molekul kecil seperti H₂O, NH₃, atau HCl. Pada reaksi kondensasi ini, monomer-monomer bereaksi secara eliminasi untuk membentuk rantai. Pada reaksi semacam ini, tiap monomer harus mempunyai dua gugus fungsional.

Suatu atom hidrogen dari satu ujung monomer bergabung dengan gugu -OH dari ujung monomer yang lainnya untuk membentuk air. Contoh reaksi polimerisasi kondensasi adalah pembuatan nilon dari monomer yang berbeda yaitu 1,6-diaminoheksana dan asam adipat.

Nilon diberi nama menurut jumlah atom karbon pada setiap unit monomer. Oleh karena terdapat atom karbon di setiap monomer, maka jenis nilon ini disebut nilon 66. Contoh lain polimerisasi kondensari adalah dacron, yang digunakan sebagai pakaian dan karpet, pendukung pada tape-audio dan tape-video, serta kantong plastik. Monomer yang dapat mengalami reaksi polimerisasi secara kondensasi adalah monomer-monomer yang mempunyai gugus fungsu seperti gugus -OH, -COOH, dan NH₃. 

Sumber : 

http://www.nafiun.com/2013/10/klasifikasi-polimer-sintetis.html

http://www.gurupendidikan.co.id/polimer-pengertian-sifat-klasifikasi-dan-jenis-beserta-contohnya-lengkap/

https://www.ilmukimia.org/2013/03/klasifikasi-polimer.html

https://www.studiobelajar.com/polimer/

http://www.nafiun.com/2013/10/reaksi-polimerisasi-pembentukan-polimer.html