-
Tugas Pengantar Fisika Material;
Febrian Alfandi;
1403010120016
Paduan Logam
Paduan logam adalah bahan campuran yang mempunyai sifat-sifat
logam, terdiri dari
dua atau lebih unsur-unsur, dan sebagai unsur utama campuran
adalah logam.
Gambar: skema paduan logam
A. Paduan Besi
Paduan besi adalah suatu logam paduan yang terdiri dari
campuran
unsur karbon dengan besi. Untuk menghasilkan suatu logam paduan
yang
mempunyai 2 sifat yang berbeda dengan besi dan karbon maka
dicampur
dengan bermacam logam lainnya. Logam adalah elemen kerak bumi
yang
terbentuk secara alami. Jumlah logam diperkirakan 4% dari kerak
bumi.
-
Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat sifat yaitu:
Dapat ditempa dan mudah dibentuk Penghantar panas dan listrik
Keras (tahan terhadap goresan, potongan, ataupun keausan)
Kenyal,kuat dan liat (dapat ditarik).
Besi murni terlalu lunak dan rapuh sebagai bahan kerja,
konstruksi
atau pesawat. Oleh karena itu besi selalu bercampur dengan unsur
lain,
terutama zat arang/karbon. Besi terdiri dari beberapa golongan
:
1. Besi mentah (besi murni) atau besi kasar yang kadar karbonya
lebih besar
dari 3,7%.
2. Besi tuang (steel) yang kadar karbonya antara 2,3 sampai 3,6
% dan tidak
dapat ditempa.
Disebut besi tuang kelabu karena karbon tidak bersenyawa
secara
kimia dengan besi melainkan sebagai karbon yang lepas yang
memberikan
warna abu-abu kehitaman, dan disebut besi tuang putih karena
karbon
mampu bersenyawa dengan besi.Baja atau besi tempa yaitu
kadar
karbonya kurang dari 1,7 % dan dapat ditempa.
3. Baja atau besi tempa yaitu kadar karbonya kurang dari 1,7 %
dan dapat
ditempa.
Logam ferro juga disebut besi karbon atau baja karbon. Bahan
dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan karbon ( C) , tetapi
sebenarnya juga
mengandung unsur lain seperti : silisium, mangan, fosfor,
belerang dan
sebagainya yang kadarnya relatif rendah. Unsur-unsur dalam
campuran
itulah yang mempengaruhi sifat-sifat besi atau baja pada
umumnya, tetapi
unsur zat arang (karbon) yang paling besar pengaruhnya terhadap
besi atau
baja terutama kekerasannya. Pembuatan besi atau baja dilakukan
dengan
mengolah bijih besi di dalam dapur tinggi yang akan menghasilkan
besi
kasar atau besi mentah. Besi kasar belum dapat digunakan sebagai
bahan
untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi, oleh karena itu,
besi
-
kasar itu masih harus diolah kembali di dalam dapur-dapur baja.
Logam
yang dihasilkan oleh dapur baja itulah yang dikatakan sebagai
besi atau
baja karbon, yaitu bahan untuk membuat benda jadi maupun
setengah jadi.
Baja
1. Berdasarkan persentase paduannyaa. Baja paduan rendah
Bila jumlah unsur tambahan selain karbon lebih kecil dari 8%
(menurut
Degarmo. Sumber lain, misalnya Smith dan Hashemi menyebutkan
4%),
misalnya : suatu baja terdiri atas 1,35%C; 0,35%Si; 0,5%Mn;
0,03%P; 0,03%S;
0,75%Cr; 4,5%W [Dalam hal ini 6,06%
b. Baja paduan tinggiBila jumlah unsur tambahan selain karban
lebih dari atau sama dengan 8%
(atau 4% menurut Smith dan Hashemi), misalnya : baja HSS (High
Speed Steel)
atau SKH 53 (JIS) atau M3-1 (AISI) mempunyai kandungan unsur :
1,25%C;
4,5%Cr; 6,2%Mo; 6,7%W; 3,3%V.
Sumber lain menyebutkan:
a. Low alloy steel (baja paduan rendah), jika elemen paduannya
2,5 %b. Medium alloy steel (baja paduan sedang), jika elemen
paduannya 2,5 10 %c. High alloy steel (baja paduan tinggi), jika
elemen paduannya > 10 %
1. Baja paduan rendah (low alloy steel)
Baja paduan rendah biasanya digunakan untuk mencapai
hardenability
lebih baik, yang pada gilirannya akan meningkatkan sifat mekanis
lainnya.
Mereka juga digunakan untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam
kondisi
lingkungan tertentu. Dengan menengah ke tingkat karbon tinggi,
baja paduan
rendah sulit untuk las. Menurunkan kandungan karbon pada kisaran
0,10%
menjadi 0,30%, bersama dengan beberapa pengurangan elemen
paduan,
meningkatkan weldability dan sifat mampu bentuk baja dengan
tetap menjaga
-
kekuatannya. Seperti logam digolongkan sebagai baja paduan
rendah kekuatan
tinggi.
Baja paduan rendah dikelompokan menjadi 3 yaitu:
a). Baja Karbon Rendah (low carbon steel)
Baja ini dengan komposisi karbon kurang dari 2%. Fasa dan
struktur
mikronya adalah ferrit dan perlit. Baja ini tidak bisa
dikeraskan dengan cara
perlakuan panas (martensit) hanya bisa dengan pengerjaan dingin.
Sifat
mekaniknya lunak, lemah dan memiliki keuletan dan ketangguhan
yang baik.
Serta mampu mesin (machinability) dan mampu las nya
(weldability) baik.
b). Baja Karbon Sedang ( medium carbon steel)
Baja Mil memiliki komposisi karbon antara 0,2%-0,5% C
(berat).
Dapat dikeraskan dengan perlakuan panas dengan cara memanaskan
hingga
fasa austenit dan setelah ditahan beberapa saat didinginkan
dengan cepat ke
dalam air atau sering disebut quenching untuk memperoleh fasa
ang keras
yaitu martensit. Baja ini terdiri dari baja karbon sedang biasa
(plain) dan baja
mampu keras. Kandungan karbon yang relatif tinggi itu dapat
meningkatkan
kekerasannya. Namun tidak cocok untuk di las, dengan kata lain
mampu las
nya rendah. Dengan penambahan unsur lain seperti Cr, Ni, dan Mo
lebih
meningkatkan mampu kerasnya. Baja ini lebih kuat dari baja
karbon rendah
dan cocok untuk komponen mesin, roda kereta api, roda gigi
(gear), poros
engkol (crankshaft) serta komponen struktur yang memerlukan
kekuatan
tinggi, ketahanan aus, dan tangguh.
c). Baja Karbon Tinggi (high carbon steel)
Baja karbon tinggi memiliki komposisi antara 0,6- 1,4% C
(berat).
Kekerasan dan kekuatannya sangat tinggi, namun keuletannya
kurang. baja ini
cocok untuk baja perkakas, dies (cetakan), pegas, kawat kekuatan
tinggi dan
alat potong yang dapat dikeraskan dan ditemper dengan baik. Baja
ini terdiri
dari baja karbon tinggi biasa dan baja perkakas. Khusus untuk
baja perkakas
biasanya mengandung Cr, V, W, dan Mo. Dalam pemaduannya
unsur-unsur
tersebut bersenyawa dengan karbon menjadi senyawa yang sangat
keras
sehingga ketahanan aus sangat baik.
-
2. Baja paduan tinggi (high alloy stell)
Baja paduan tinggi terdiri dari baja tahan karat atau disebut
dengan
stainless steel dan baja tahan panas.
Baja ini memiliki ketahanan korosi yang baik, terutama pada
kondisi
atmosfer. Unsur utama yang meningkatkan korosi adalah Cr dengan
komposisi
paling sedikit 11%(berat). Ketahanan korosi dapat juga
ditingkatkan dengan
penambahan unsur Ni dan Mo. Baja tahan karat dibagi menjadi tiga
kelas
utama yaitu jenis martensitik, feritik, dan austenitik. jenis
martensitik dapat
dikeraskan dengan menghasilkan fasa martensit. baja tahan karat
austenitik
memiliki fasa y (austenit) FCC baik pada temperatur tinggi
hingga temperatur
kamar. Sedangkan jenis feritik terdiri dari fasa ferrit (a) BCC.
Untuk jenis
austenitik dan feritik dapat dikeraskan dengan pengerjaan dingin
(cold
working). Jenis Feritik dan Martensitik bersifat magnetis
sedangkan jenis
austenitik tidak magnetis.
3. Besi cor (cast iron)
Besi cor adalah kelompok paduan besi memiliki kadar karbon
diatas
1,7%(berat). Biasanya berkisar antara 3-4,43% C(berat).
Dikarnakan elemen
utamanya selain C dan Si juga ada elemen-elemen pemadu lainnya
seperti Mn,
S, P, Mg dan lain-lain dalam jumlah yang sedikit. Sifatnya
sangat getas namun
mampu cornya baik dibanding baja. Titik cairnya lebih rendah,
ketahanan
korosinya lebih baik, hal ini dikarenakan adanya grafit yang
tersebar didalam
besi cor. Berdasarkan jenis matriksnya besi cor terdiri dari
besi cor kelabu (gray
cast iron), besi cor putih, besi cor noduler, besticor mampu
bentuk (malleable).
B. Paduan Non Besi
Paduan non besi adalah paduan logam yang tidak terdapat besi
dalam
pencampurannya.
-
Gambar: Karekteristik beberapa bahan non ferro
Jenis, Sifat dan Kegunaan Logam Non Ferro
Logam non ferro dapat digolongkan ke dalam logam non ferro berat
dan logam
non ferro ringan. Sifat mekanik logam non ferro pada umumnya
kurang baik, akan
tetapi dapat diperbaiki dengan memadukannya. Kebanyakan dari
logam non ferro
adalah tahan korosi karena adanya lapisan oksida yang kuat.
Sedangkan beberapa
logam non ferro mempunyai daya penghantar listrik dan daya
penghantar panas yang
baik.
A. Logam berat dan logam ringanLogam dapat diklasifikasikan
sebagai logam berat dan logam ringan. Logam
berat dengan berat jenis lebih dari 5 kg/dm3.Sedangkan logam
ringan dengan berat
jenis kurang dari 5 kg/dm3. Logam berat dan logam ringan menurut
keberadaannya
terdapat dalam dua bentuk yaitu logam murni dan logam
paduan.
Logam murni yaitu logam dengan sifat-sifat :
1). Kadar kemurnian 99,9 %.
2). Kekuatan tarik rendah
3). Titik lebur tinggi
4). Daya hantar listrik baik
-
5). Daya tahan terhadap karat baik.
Logam paduan yaitu logam campuran dari dua macam logam atau
lebih
yang dicampur satu sama lain dalam keadaan cair, sehingga
mempunyai
sifat-sifat:
1). Kekerasan dapat ditingkatkan dari kekerasan logam
asalnya.
2). Kekuatan tarik dapat diperbesar
3). Daya pemuaian dapat dikurangkan
4). Titik lebur dapat diturunkan atau dinaikkan dibanding
logam-logam asalnya.
Macam-macam logam paduan yaitu;
1). Paduan tuang
2). Paduan tempa Dalam logam paduan dikenal perbedaan antara
paduan logam berat
dan paduan logam ringan.
Diantara paduan logam berat yang kita kenal antara lain sebagai
berikut.
a). Kuningan atau loyang yaitu paduan antara tembaga dengan seng
dan sedikit
tambahan timbal.
b). Perunggu yaitu campuran antara tembaga, timah, sedikit seng
dan timbal.
c). Paduan nikel untuk logam-logam tahan karat, misalnya monel,
metal dan
sebagainya.
d). Paduan seng untuk alat-alat ukur dan bagian-bagian
mesin.
Logam-logam untuk paduan berat lainnya dan kegunaan dapat
dilihat dalam
tabel berikut. Tabel 1. Macam-macam Paduan dan kegunaannya.
Sedangkan untuk paduan logam ringan kita kenal antara lain
sebagai berikut.
1).Aluminium dan paduannya yang banyak digunakan untuk paduan
logam ringan,
misalnya duralumin yang biasa digunakan untuk badan pesawat
terbang, kendaraan
bermotor, kapal pesiar, alat-alat rumah tangga dan
sebagainya.
2).Paduan magnesium digunakan hanya bila dalam konstruksi mesin
yang factor berat
menjadi pertimbangan utama. Sebab magnesium mempunyai daya
gabung yang tinggi
terhadap oksigen dan mudah terbakar.
3).Paduan titanium banyak digunakan untuk paduan aluminium
sebagai logam ringan
yang banyak dipakai pada konstruksi pesawat terbang.
-
B.Logam mulia
Logam mulia adalah logam yang dalam keadaan tunggal sudah dapat
dipakai
sebagai bahan teknik, artinya dalam keadaan murni tanpa dicampur
dengan bahan
logam lain sudah dapat diproses menjadi barang jadi atau
setengah jadi, dengan
sifat-sifat yang baik sesuai dengan yang diinginkan. Pada
umumnya bahan logam
belum memiliki sifat-sifat yang baik apabila tidak dicampur
dengan bahan lain nya
dan tidak memenuhi syarat sebagai bahan teknik, kecuali logam
mulia
tersebut. Diantara logam mulia yang kita kenal adalah emas,
perak dan platina.
B. Logam radioaktif
Logam radioaktif adalah bahan yang menunjukkan gejala
radioaktif
karena radionuklida. Radioaktif adalah radiasi elektromagnetik
dan penyebaran
partikel pada saat terjadi perubahan spontan suatu inti atom
atau disebabkan
pembelahan inti secara spontan. Diantara logam radioaktif yang
kita kenal adalah
uranium, radium dan plutonium.
C. Proses Annealing
Proses anealing merupakan proses perlakuan panas untuk mengubah
sifat
logam dengan cara mengubah struktur mikro melalui prose
pemanasan dan
pengaturan kecepatan pendinginan dengan atau tanpa merubah
komposisi kimia
logam yang bersangkutan. Tujuan proses perlakuan panas untuk
menghasilkan sifat
sifat logam yang diinginkan. Petubahan sifat logam akibat proses
perlakuan panas
dalam mencakup keseluruhan bagian dan logam atau sebagian dari
logam.
Adanya sifat alotropik dari besi menyebabkan timbulnya variasi
struktur
mikro dan berbagau jenis logam. Alotropik itu sendiri adalah
transformasi dari satu
bentuk susuna atom ke bentuk susunan atom yang lain.
Perubahan bentuk susunan atom (sel satuan) akibat pemanasan
ditunjukkan
pada gambar dibawah ini:
-
Proses perlakuan panas ada dua kategori:
1. Softening (Pelunakan) : Adalah usaha untuk menurunkan sifat
mekanik agar menjadi lunak dengan cara mendinginkan material yang
sudah dipanaskan didalam tungku
(annealing) atau mendinginkan dalam udara terbuka
(normalizing).
2. Hardening (Pengerasan) : Adalah usaha untuk meningkatkan
sifat material terutama kekerasan dengan cara selup cepat
(quenching) material yang sudah dipanaskan ke
dalam suatu media quenching berupa air, air garam, maupun
oli.
Daerah temperatur pemanasan untuk proses Annealing
-
Gambar: Skema perubahan yang menunjukkan perubahan struktur baja
dalam proses
annealing dan normalizing.
D. Perlakuan Panas Pada Besi / Baja
1. Stress Relieving
Besi/ baja akan mengalami tegangan dalam akibat dari pemanasan
atau
pendinginan yang tidak kontinue akibat dari tuang, las maupun
tempa, atau karena
pengepresan, tekuk, tekan, maupun juga karena proses potong.
Karena jika tegangan dalam ini tidak dihilangkan akan menggangu
proses
selanjutnya misalnya rentan terjadinya keretaan maupun
penyusutan pada proses
pemanasan lanjutan.
Prinsip dari pemanasan ini adalah memanaskan besi/baja sampai
temperatur di
bawah titik ubah A1 (pada diagram FEC) kemudian didinginkan
perlahan-lahan.
Untuk pemanasan Stress Relieving pada baja idealnya 550 C sampai
650 C yang
dipertahankan selama 3 jam atau sesuai dengan tebal dari
baja.
Jika proses pendinginan terlalu cepat malahan akan timbul
tegangan baru, semuanya
itu dapat dicegah dengan cara pendinginan dalam dapur / oven
sampai suhu 400 C
dan jika dapur/oven tidak ada pelindung oksidasi ( dengan gas
Nitrogen ) maka baja
yang dipanaskan harus dibungkus/ dikubur dengan tatal dari besi
tuang supaya tidak
terjadi oksidasi karena pertemuan dengan gas oksigen.
2. Normalizing
-
Proses normalizing bertujuan untuk memperbaiki dan menghilangkan
struktur
butiran kasar dan ketidak seragaman
Struktur dalam baja menjadi berstrukrur yang normal kembali yang
otomatis
mengembalikan keuletan baja lagi.
Struktur butiran kasar terbentuk karena waktu pemanasan dengan
temperatur tinggi
atau di daerah austenit yang menyebabkan baja berstruktur
butiran kasar.
Sedangkan penyebab dari ketidak seragaman struktur karena :
- pengerjaan rol atau tempa
- pengerjaan las atau potong las
- temperatur pengerasan yang terlalu tinggi
- menahan terlalu lama di daerah austenit
- Pengepresan, penglubangan dengan punch, penarikan
Pada proses normalizing ini baja di panaskan secara pelan-pelan
sampai suhu 20 C
sampai 30 C diatas suhu pengerasan, ditahan sebentar lalu
didinginkan dengan
perlahan dan kontinue.
-
Proses normalizing ini dilakukan juga sebelum kita melakukan
proses Soft anneling
3. Soft Anneling
Proses soft anneling bertujuan untuk melunakkan besi atau baja
sehingga
dapat dengan mudah dilakukan proses permesinan dan dapat dengan
mudah
dilakukan pengerasan lagi dengan resiko keretakan yang
kecil.
Proses soft anneling ini dapat dilakukan dengan 2 cara :
- Benda kerja dipanaskan secara merata sampai temperatur titik
ubah A1 ( diatas
721 C ) ditahan sebentar supaya suhu pada inti benda kerja sama
dengan suhu
pada permukaan benda kerja, lalu didinginkan di oven agar
pendinginan dapat
berlangsung secara teratur.
- Benda kerja dipanaskan dibawah titik ubah atau hampir
menyentuh titik ubah lalu
ditahan dengan waktu yang lama 2sampai 20 jam, baru didinginkan
secara teratur.
-
Tidak seperti cara pertama, pada cara kedua ini kecepatan
pendinginan disini tidak
mempunyai pengaruh apapun.
4. Full HardeningUntuk memenuhi tuntutan fungsi seperti harus
keras, tahan gesekan atau
beban kerja yang berat, maka baja harus dikeraskan melalui
proses pengerasan.Prinsip
dari full hardening adalah memanaskan baja sampai titik
temperatur austenit
kemudian didinginkan secara memdadak / quenching dengan
kecepatan pindinginan
diatas kecepatan pendinginan kritis agar terjadi pembentukan
martensit dan diperoleh
kekerasan yang tinggi.
Besarnya Temperatur pemanasan austenit tergantung dari jenis
baja, dan biasanya
tiap-tiap produsen sudah mengeluarkan diagram suhunya
masing-masing.
Untuk mencapai suhu austenit 900 C harus dilakukan pemanasan
bertahap,
Misalnya untuk Special K (Bohler)
Suhu hardening 950-980 C untuk mencapai kekerasan 63-65 RC
Media quenching oli atau udara
Untuk mencapai suhu 950 C harus dipanaskan bertahap yaitu
Suhu 450 ditahan selama 10 menit / 10 mm tebal material
Lalu dipanaskan lagi ke 750 C selama 10 menit / 10 mm tebal
material
Lalu dipanaskan kembali sampai suhu 950-980 C
Di tahan sebentar lalu di keluarkan dan di celupkan kedalam oli
quenching sambil
digoyang goyang supaya gelembung asap cepat terlepas dari
permukaan baja sehingga
pendinginannya dapat merata .
Struktur polimer dan aplikasinya
Polimer adalah molekul raksasa ( makromolekul ) yang terbentuk
dari molekul
molekul kecil yang disebut monomer. Secara umum makromolekul
dibagi dua
golongan besar yaitu polimer organik dan polimer anorganik.
Polimer diklasifikasikan
menjadi beberapa kelompok atas dasar sumber, struktur dan reaksi
pembentukannya,
-
misalnya polimer alam dan polimer sintesis. Polimer alam
contohnya seperti karet,
wol, sutera dan lain lain.
A. Molekul hidrokarbon
Dalam bidang kimia, hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang
terdiri
dari unsur atomkarbon (C) dan atom hidrogen (H). Seluruh
hidrokarbon memiliki
rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan dengan
rantai tersebut. Istilah
tersebut digunakan juga sebagai pengertian dari hidrokarbon
alifatik.
Sebagai contoh, metana (gas rawa) adalah hidrokarbon dengan satu
atom
karbon dan empat atom hidrogen: CH4. Etana adalah hidrokarbon
(lebih terperinci,
sebuah alkana) yang terdiri dari dua atom karbon bersatu dengan
sebuah ikatan
tunggal, masing-masing mengikat tiga atom karbon: C2H6. Propana
memiliki tiga
atom C (C3H8) dan seterusnya (CnH2n+2)
Klasifikasi hidrokarbon yang dikelompokkan oleh tatanama organik
adalah:
1. Hidrokarbon jenuh/tersaturasi (alkana) adalah hidrokarbon
yang paling sederhana. Hidrokarbon ini seluruhnya terdiri dari
ikatan tunggal dan terikat dengan hidrogen.
Rumus umum untuk hidrokarbon tersaturasi adalah
CnH2n+2.Hidrokarbon jenuh
merupakan komposisi utama pada bahan bakar fosil dan ditemukan
dalam bentuk
rantai lurus maupun bercabang. Hidrokarbon dengan rumus molekul
sama tapirumus
strukturnya berbeda dinamakan isomer struktur.
2. Hidrokarbon tak jenuh/tak tersaturasi adalah hidrokarbon yang
memiliki satu atau lebih ikatan rangkap, baik rangkap dua maupun
rangkap tiga. Hidrokarbon yang
mempunyai ikatan rangkap dua disebut dengan alkena, dengan rumus
umum
CnH2n.Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga disebut
alkuna, dengan
rumus umum CnH2n-2.
3. Sikloalkana adalah hidrokarbon yang mengandung satu atau
lebih cincin karbon. Rumus umum untuk hidrokarbon jenuh dengan 1
cincin adalah CnH2n.
4. Hidrokarbon aromatik, juga dikenal dengan arena, adalah
hidrokarbon yang paling tidak mempunyai satu cincin aromatik.
-
Gambar: Tabel molekul hidrokarbon
B. Molekul polimer
Polimer, atau biasa juga disebut makromolekul, berarti many
part. Polimer
merupakan suatu makromolekul besar yang terdiri dari unit atau
satuan yang lebih kecil
yang secara berulang-ulang yang disebut sebagai repeating unit.
Repeating unit ini akan
bersambungan secara bersama-sama dengan cara yang sedemikian
rupa dan dalam
jumlah besar dan membentuk polimer. Suatu molekul yang membentuk
polimer disebut
monomer. Monomer merupakan unit-unit sederhana yang membentuk
repeating unit.
Molekul tersebut akan bergabung dengan molekul lainnya, baik
yang sejenis maupun
berbeda, sehingga bisa membentuk polimer.
Polimer pada umumnya meliputi plastik dan bahan-bahan yang
bersifat karet. Banyak di
antaranya yang merupakan senyawa organik yang secara kimia
berbasis karbon (C),
hidrogen (H), dan unsur-unsur nonmetal lainnya. Polimer memiliki
struktur molekul
yang sangat besar, densitas yang rendah, dan sangat
fleksibel.
-
KLASIFIKASI POLIMER
Berdasarkan sifat-sifatnya polimer dapat dibagi ke dalam tiga
kelompok umum, yaitu
elastomer, serat, dan plastik. Ciri elastomer adalah
kemampuannya untuk diregang di
bawah tekanan (direntangkan) dan dapat kembali pada bentuk
awalnya bila atekanan
dikurangi (elastis). Contoh elastomer antara lain ialah karet
(alam maupun sintetis) dan
silikon.
Serat adalah polimer yang mempunyai sifat gayaregang yang tinggi
di sepanjang
sumbunya. Serat merupakan polimer seperti benang yang dapat
ditenun menjadi kain.
Kapas, wool, dan sutera adalah contoh-contoh dari serat alam.
Beberapa serat sintetis
seperti nilon, orlon, dan dacron, mempunyai sifat tambahan yang
menguntungkan
yaitugaya regangnya bertambah; lebih ringan, penyerapan
kelembaban rendah; tahan
terhadap ngengat, jamur, kebusukan, dan cendawan; serta tidak
keriput.
Plastik mempunyai sifat di antara elastomer dan serat, yang
mempunyai
bermacam-macam sifat pada suhu kamar. Contohnya ialah
polistirena (PS) dan
polipropilena (PP). Polistirena bersifat kaku dan getas,
sedangkan polipropilena bersifat
sangat keras, tahan benturan, tahan sobek, dan lentur dalam
bentuk lembaran tipis.
C. BERAT MOLEKUL POLIMER
Panjang rantai pada polimer merupakan parameter yang penting
dalam
menentukan sifat-sifat polimer. Polimer pada umumnya terdiri
dari sejumlah besar
rantai, di mana rantai-rantai ini tidak perlu harus sama
panjangnya. Panjang rantai ini
biasanya disebut sebagai berat molekul. Karena panjang rantai
tersebut berbeda, maka
tidak diperoleh berat molekul yang seragam, melainkan berat
molekul rata-rata.
Sifat-sifat polimer seperti kekuatan dan viskositas lebih
tergantung pada molekul
yang berukuran lebih besar dibanding ukuran molekul yang lebih
kecil. Makin
bertambahnya panjang rantai, maka jumlah tempat (sites) yang
berinteraksi di anatara
berbagai rantai tersebut juga akan bertambah. Hal ini
menyebabkan sifat kimia, fisika,
dan mekanik dari suatu polimer akan bervariasi.
-
Manfaat dari mengetahui berat molekul polimer antara lain:
Menentukan aplikasi polimer tersebut
Sebagai indikator dalam sintesa dan proses pembuatan produk
polimer
Studi kinetika reaksi polimerisasi
Studi ketahanan produk polimer dan efek cuaca terhadap kualitas
produk
PENENTUAN BERAT MOLEKUL POLIMER
Makromolekul apabila dilarutkan dalam suatu pelarut (misalnya
air) akan membentuk
larutan koloid sejati. Suatu sistem makromolekul yang terdiri
dari molekul-molekul
dengan berat molekul yang sama disebut monodispersi. Bila sistem
makromolekul
tersebut tidak terdiri dari molekul-molekul dengan berat molekul
yang sama disebut
polidispersi.
Terdapat tiga metode umum yang dapat digunakan untuk menentukan
berat molekul
suatu polimer, yaitu metode analisa gugus ujung, metode
osmometri, dan metode
viskositas.
D. Sifat Termoplastik dan Termoseting pada polimer
Klasifikasi polimer salah satunya berdasarkan ketahanan terhadap
panas (termal).
Klasifikasi polimer ini dibedakan menjadi dua, yaitu polimer
termoplastik dan polimer
termoseting.
1. Polimer termoplastik
Polimer termoplastik adalah polimer yang mempunyai sifat tidak
tahan terhadap panas. Jika
polimer jenis ini dipanaskan, maka akan menjadi lunak dan
didinginkan akan mengeras.
Proses tersebut dapat terjadi berulang kali, sehingga dapat
dibentuk ulang dalam berbagai
bentuk melalui cetakan yang berbeda untuk mendapatkan produk
polimer yang baru.
Polimer yang termasuk polimer termoplastik adalah jenis polimer
plastik. Jenis plastik ini
tidak memiliki ikatan silang antar rantai polimernya, melainkan
dengan struktur molekul
linear atau bercabang. Bentuk struktur termoplastik sebagai
berikut.
-
Bentuk struktur bercabang termoplastik.
Polimer termoplastik memiliki sifat sifat khusus sebagai
berikut.
- Berat molekul kecil
- Tidak tahan terhadap panas.
- Jika dipanaskan akan melunak.
- Jika didinginkan akan mengeras.
- Mudah untuk diregangkan.
- Fleksibel.
- Titik leleh rendah.
- Dapat dibentuk ulang (daur ulang).
- Mudah larut dalam pelarut yang sesuai.
- Memiliki struktur molekul linear/bercabang.
Contoh plastik termoplastik sebagai berikut.
- Polietilena (PE) = Botol plastik, mainan, bahan cetakan,
ember, drum, pipa saluran,
isolasi kawat dan kabel, kantong plastik dan jas hujan.
- Polivinilklorida (PVC) = pipa air, pipa plastik, pipa kabel
listrik, kulit sintetis, ubin
plastik, piringan hitam, bungkus makanan, sol sepatu, sarung
tangan dan botol detergen.
- Polipropena (PP) = karung, tali, botol minuman, serat, bak
air, insulator, kursi plastik,
alat-alat rumah sakit, komponen mesin cuci, pembungkus tekstil,
dan permadani.
- Polistirena = Insulator, sol sepatu, penggaris, gantungan
baju.
-
2. Polimer termoseting
Polimer termoseting adalah polimer yang mempunyai sifat tahan
terhadap panas.
Jika polimer ini dipanaskan, maka tidak dapat meleleh. Sehingga
tidak dapat dibentuk
ulang kembali. Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk
cetak pertama kali
(pada saat pembuatan). Bila polimer ini rusak/pecah, maka tidak
dapat disambung atau
diperbaiki lagi.
Polimer termoseting memiliki ikatan ikatan silang yang mudah
dibentuk pada
waktu dipanaskan. Hal ini membuat polimer menjadi kaku dan
keras. Semakin banyak
ikatan silang pada polimer ini, maka semakin kaku dan mudah
patah. Bila polimer ini
dipanaskan untuk kedua kalinya, maka akan menyebabkan rusak atau
lepasnya ikatan
silang antar rantai polimer.
Bentuk struktur ikatan silang sebagai berikut.
Sifat polimer termoseting sebagai berikut.
- Keras dan kaku (tidak fleksibel)
- Jika dipanaskan akan mengeras.
- Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur ulang).
- Tidak dapat larut dalam pelarut apapun.
- Jika dipanaskan akan meleleh.
- Tahan terhadap asam basa.
-
- Mempunyai ikatan silang antar rantai molekul.
E. Kopolimer
Kopolimer adalah suatu polimer yang dibuat dari dua atau lebih
monomer yang
berlainan. Terdapat beberapa jenis kopolimer, antara lain:
Kopolimer blok, mengandung blok dari satu monomer yang
dihubungkan
dengan blok monomer yang lain. Kopolimer blok biasanya terbentuk
melalui proses
polimerisasi ionik. Untuk polimer ini, dua sifat fisik yang khas
yang dimiliki dua
homopolimer tetap terjaga.
Kopolimer graft (tempel/cangkok), biasanya dibuat dengan
mengikatkan
bersama dua polimer yang berbeda. Perkembangan selanjutnya ada
yang berbentuk
kopolimer sisir (comb copolymer) dan bintang (star
copolymer).
Kopolimer bergantian (alternating), merupakan kopolimer yang
teratur yang
mengandung sequensial (deretan) bergantian dua unit monomer.
Polimerisasi olefin
yang terjadi lewat mekanisme jenis ionik dapat menghasilkan
kopolimer jenis ini.
Kopolimer acak, merupakan kopolimer yang tidak ada sequensial
yang teratur.
Kopolimer acak sering terbentuk jika jenis monomer olefin
mengalami kopolimerisasi
lewat proses jenis radikal bebas. Sifat kopolimer acak sungguh
berbeda dari
homopolimernya.
-
Gambar: Struktur polimer
f. Derajat kekristalan PolimerPolimer pada umumnya bersifat
amorphous, tidak bersifat kristalin atau
memiliki keteraturan dalam rentang yang cukup panjang. Namun,
polimer dapat
direkayasa sehingga strukturnya memiliki daerah kekristalin,
baik pada proses
sintensis maupun deformasi. Derajat kekristalan dalam polimer
dapat direkayasa
dengan mengendalikan laju solidifikasi dan struktur rantai.
Polimer dengan struktur
rantai bercabang misalnya akan memiliki derajar kekristalan yang
lebih rendah jika
dibanginkan dengan struktur tanpa cabang.
1.Polimer termoplastik2. Polimer termoseting