2 Tinjauan Pustaka

2 Tinjauan Pustaka
2.1 Polimer
Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana. Nama
ini diturunkan dari bahasa Yunani poly, yang berarti banyak , dan meros yang berarti bagian
[Stevens, 2001]. Kesatuan-kesatuan unit berulang itu setara atau hampir setara dengan
monomer, yaitu bahan dasar pembuat polimer. Makromolekul merupakan istilah yang
sinonim dengan polimer karena ukuran molekulnya lebih besar dari molekul-molekul
organik yang lebih sederhana [Cowd, 1982]. Ukuran polimer dinyatakan dalam bentuk
derajat polimerisasi (DPn), yaitu jumlah total unit-unit ulang yang terikat dalam polimer,
termasuk gugus ujung, sehingga berhubungan dengan panjang rantai dan berat molekul
[Stevens, 2001].
2.1.1 Klasifikasi Polimer
Secara umum, polimer dibagi menjadi dua, yaitu polimer alam dan polimer sintetik. Polimer
alam atau biopolimer adalah polimer yang terbentuk di alam selama terjadi proses
pertumbuhan organisme. Yang termasuk ke dalam kelompok ini, antara lain adalah
polisakarida, protein, dan asam nukleat. Biopolimer dapat terdegradasi di alam karena
organisme hidup memiliki kemampuan menghasilkan enzim yang dapat mendegradasinya
[Lenz, 1993]. Polimer sintetik atau polimer buatan digolongkan menjadi tiga, yaitu serat
(fenol formaldehid, melamin-formaldehid), plastik (polistiren, polietilena), dan elastomer
(poliisoprena, polibutadiena) [Radiman, 2004].
Berdasarkan sifat termalnya, polimer dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu polimer
termoplastik dan polimer termoset. Polimer termoplastik merupakan polimer yang dapat
meleleh saat dipanaskan. Oleh karena itu, polimer jenis ini dapat didaur ulang tetapi dengan
suhu pemakaian maksimumnya lebih rendah dari suhu lelehnya. Sebaliknya, polimer
termoset merupakan polimer yang tidak meleleh saat dipanaskan. Polimer jenis ini sulit
mengalami daur ulang, tetapi suhu pemakaian maksimumnya bisa lebih tinggi dari suhu
pembuatan polimer tersebut [Radiman, 2004]. Contoh polimer termoset di antaranya fenolformaldehid, urea-formaldehid, polyester tak jenuh, epoksi, dan melamin-formaldehid
[Stevens, 2001].
3
Berdasarkan strukturnya, polimer dibagi menjadi dua, yaitu polimer yang bersifat kristalin
dan amorf. Polimer kristalin merupakan polimer yang molekul-molekulnya terorientasi, atau
lurus, dalam suatu susunan yang teratur. Hal ini dapat terjadi karena adanya ikatan hidrogen
atau tarik menarik antar dipol-dipol. Sedangkan, polimer amorf merupakan polimer yang
dicirikan oleh tidak adanya urutan yang sempurna (acak) di antara molekul-molekulnya
[Stevens, 2001]. Pada umumnya, polimer bersifat semikristalin, artinya sebagian rantai
bersifat kristalin dan sebagian amorf. Secara kuantitatif, hal ini dinyatakan sebagai derajat
kristalinitas.
Gambar 2. 1 Struktur Polimer
2.1.2 Polimerisasi
Reaksi pembentukan polimer dikenal dengan istilah polimerisasi. Dr.W.H. Carothers,
seorang ahli kimia di Amerika Serikat, mengelompokkan polimerisasi menjadi dua
golongan, yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi [Cowd, 1982].
Polimerisasi adisi melibatkan reaksi rantai, terjadi khusus pada monomer yang mempunyai
ikatan rangkap. Penyebab reaksi rantai dapat berupa radikal bebas atau ion. Mekanisme
polimerisasi yang termasuk ke dalam polimerisasi adisi, antara lain : polimerisasi radikal,
polimerisasi ionik (anionik dan kationik), dan polimerisasi Ziegler Natta [Cowd, 1982].
Polimerisasi kondensasi merupakan reaksi bertahap yang didasarkan pada reaksi antara dua
pusat aktif sehingga terbentuk senyawa baru dan hasil samping
[Radiman, 2004].
Contohnya, reaksi pembentukan nilon 66.
Gambar 2. 2 Reaksi polimerisasi nilon 66
4
2. 2 Polistiren
Polistiren merupakan suatu polimer dengan monomer stirena (feniletena), sebuah
hidrokarbon cair yang dibuat secara komersial dari minyak bumi. Pada tahun 1839, Eduard
Simon seorang apoteker asal Jerman melakukan distilasi storaks (balsam yang diperoleh dari
pohon Linquidambar orientalis) dan menghasilkan suatu minyak yang dinamakan stirol.
Tahun 1845, John Blyth dan AW Hofmann menunjukkan hasil yang sama dengan cara
pemanasan tanpa kehadiran oksigen. Padatan yang diperoleh dinamakan metastirol. Marcelin
Berthelot pada tahun 1866, mengidentifikasi bahwa perubahan dari stirol menjadi metastirol
merupakan suatu proses polimerisasi. 80 tahun kemudian, seorang ahli kimia Jerman,
Hermann Staudinger, menemukan bahwa pemanasan stirol mengawali reaksi rantai yang
menghasilkan makromolekul (polimer). Senyawa ini kemudian diberi nama polistiren
[http://en.wikipedia.org, 2006].
Pada umumnya polistiren disintesis melalui polimerisasi adisi. Stiren sendiri disintesis dari
benzen cair dengan etilen pada suhu 90°C di bawah tekanan dan katalis aluminium klorida
[Bilmeyer, 1971]. Reaksi polimerisasi secara umum:
CH2
CH3
CH2
CH
CH2
n
-H2
C 2H 4
CH2
Polimerisasi
uap air,630oC
AlCl3,90oC
Gambar 2. 3 Reaksi polimerisasi polistiren
2.2.1 Sintesis Polistiren
Polistiren dapat disintesis melalui polimerisasi adisi dengan radikal bebas, kationik, anionik,
maupun Ziegler-Natta. Sintesis yang paling sering dilakukan yaitu dengan polimerisasi
radikal bebas. Proses polimerisasi berlangsung dengan suatu inisiator, yang dapat
menghasilkan radikal bebas, seperti benzoil peroksida (Radiman,2004). Mekanisme
polimerisasinya adalah sebagai berikut:
Tahap Inisiasi
O
O
Panas
O
O
O
O
O +
O
Benzoil Peroksida
5
R
H
H2C
H
H
CH
O
+
O
R
Tahap Propagasi
R
H
H
H2 C
H
dst
CH
R
+
CH
CH
H2C
CH2
Tahap Terminasi
R+R
R
R-R
O
atau
atau
CH
CH2
R
n
O
Gambar 2. 4 Mekanisme sintesis polistiren
Terdapat berbagai macam teknik polimerisasi. Secara umum, dibagi menjadi dua, yaitu
polimerisasi fasa homogen dan polimerisasi fasa heterogen. Polimerisasi fasa homogen
terdiri dari polimerisasi massa dan polimerisasi larutan. Sedangkan, polimerisasi fasa
heterogen terdiri dari polimerisasi suspensi dan polimerisasi emulsi [Radiman, 2004].
Polistiren umumnya disintesis dengan cara polimerisasi massa atau polimerisasi suspensi
[Bilmeyer, 1971]. Teknik polimerisasi massa melibatkan monomer dan inisiator/katalis.
Sedangkan, teknik polimerisasi suspensi melibatkan monomer, inisiator, pelarut, dan
stabilisator. Pada teknik ini, monomer dan polimer tidak larut dalam medium. Namun,
inisiator larut dalam monomer dan tidak larut dalam medium [Radiman, 2004].
2.2.2 Struktur dan Sifat Polistiren
Berdasarkan stereokimia dari polistiren, polistiren dibagi menjadi tiga, yaitu polistiren
ataktik, sindiotaktik, dan isotaktik.
6