Polimerisasi Kondensasi [PDF]

Citation preview

BAB II MEKANISME POLIMERISASI Dr. I Made Gunamantha



I Made Gunamantha



IV. Polimerisasi Langkah-Pertumbuhan (Step-Growth Polymerization) 



Polimerisasi langkah-pertumbuhan melibatkan serangkaian reaksi di mana dua atau lebih spesies (monomer, dimer, trimers, dll.) Dapat bereaksi kapan saja, mengarah ke molekul yang lebih besar.







Kebanyakan polimerisasi langkah-pertumbuhan, seperti yang akan kita lihat sekarang, melibatkan reaksi kondensasi klasik seperti esterifikasi, pertukaran ester, atau amidisasi.







Dalam polimerisasi tahap pertumbuhan, reaksi bertahap terjadi antara pasangan gugus yang reaktif secara kimia atau fungsional pada molekul yang bereaksi.







Dalam kebanyakan kasus, polimerisasi step-growth disertai dengan penghilangan molekul kecil seperti air sebagai produk sampingan.







Polimerisasi langkah-pertumbuhan tipikal dari jenis kondensasi adalah pembentukan poliester melalui reaksi glikol dan asam dikarboksilat, seperti yang ditunjukkan dalam Persamaan 2.23



I Made Gunamantha







di mana R dan R′ adalah bagian molekul yang tidak reaktif.







Polimerisasi langkah-pertumbuhan umumnya melibatkan satu atau lebih jenis monomer.







Dalam setiap kasus, setiap monomer memiliki setidaknya dua gugus (fungsional) reaktif.







Dalam kasus-kasus di mana hanya satu jenis monomer yang terlibat, yang dikenal sebagai polimerisasi langkah-pertumbuhan A-B, gugus-gugus fungsi pada monomer berbeda dan sanggup bereaksi secara intramolekul. Contohnya adalah pembentukan poliester alifatik dengan kondensasi sendiri dari asam hydro-hidroksikaproik (Persamaan 2.24).



I Made Gunamantha







Di sini, setiap molekul mengandung dua gugus fungsi yang berbeda: gugus hidroksil (–OH) dan gugus asam karboksilat (–COOH).







Gugus ini bereaksi untuk membentuk serangkaian hubungan ester yang ditunjukkan pada kotak berarsir.







Dalam kasus-kasus di mana lebih dari satu jenis molekul terlibat, gugus fungsi pada setiap jenis monomer adalah sama, tetapi mampu bereaksi antar molekul dengan jenis monomer lainnya.







Ini dikenal sebagai polimerisasi langkah-pertumbuhan A–A/B–B dan dicontohkan dengan pembuatan poli (etilena tereftalat) dan nilon 6,6 (Persamaan 2.25 dan 2.26).



I Made Gunamantha







Dalam Persamaan 2.25, misalnya, poli (etilen tereftalat) dibentuk dari kondensasi asam dikarboksilat dan diol.







Polimerisasi langkah-pertumbuhan dapat dibagi menjadi dua kategori utama: polikondensasi, di mana molekul kecil dihilangkan pada setiap langkah, seperti dibahas di atas; dan poliadisi, di mana, seperti namanya, monomer bereaksi tanpa menghilangkan molekul kecil.







Ini ditunjukkan berturut-turut dalam Persamaan 2.27 dan 2.28, di mana R dan R′ adalah bagian yang tidak reaktif dari molekul.



Contoh dari polimerisasi langkah-pertumbuhan jenis-poliadisi adalah pembuatan poliuretan dengan penambahan ion diol (1,4 butanadiol) ke suatu diisosianat (1,6 heksana diisosianat) (Persamaan 2.29). I Made Gunamantha







Contoh dari polimerisasi langkahpertumbuhan jenispoliadisi adalah pembuatan poliuretan dengan penambahan ion diol (1,4 butanadiol) ke suatu diisosianat (1,6 heksana diisosianat) (Persamaan 2.29).



I Made Gunamantha







Contoh lain dari polimerisasi langkah-pertumbuhan jenis-poliadisi adalah pembuatan poliurea dari reaksi diisosianat dan diamina, seperti yang ditunjukkan dalam Persamaan 2.30.



I Made Gunamantha







Hubungan karakteristik (kelompok) di masing-masing kelas polimer di atas yang ditunjukkan dalam kotak telah diringkas dalam Tabel 2.2.







Berbeda dengan polimer adisi, unit struktural dalam polimer pertumbuhan-bertahap tidak identik secara kimia dengan struktur monomer asal.







Sebagai akibatnya, polimer pertumbuhan-bertahap memperoleh namanya dari tipe reaktif (hubungan antar unit karakteristik) yang terlibat dalam proses polimerisasi.



Dalam reaksi antara glikol dan asam dikarboksilat, misalnya, polimer yang dihasilkan adalah poliester, sesuai dengan nama umum reaksi antara gugus hidroksil (–OH) dan gugus asam karboksilat (–COOH) (Tabel 2.2). I Made Gunamantha 







Dengan perluasan argumen ini, struktur kimia dari polimer kondensasi tidak mudah diturunkan dari nama polimer.







Lebih lanjut, kekuatan polimer kondensasi adalah heterogen, umumnya terdiri dari karbon ditambah atomatom lain, biasanya nitrogen dan oksigen (Tabel 2.3) dan kadang-kadang sulfur dan silikon.







Seperti yang akan kita lihat nanti, ini memiliki implikasi serius pada sifat polimer yang dihasilkan.



Ciri pembeda utama antara polimerisasi adisi dan kondensasi dirangkum dalam I Made Gunamantha Tabel 2.3. 



Polimerisasi Rantai Hanya reaksi pertumbuhan yang menambahkan unit berulang satu per satu rantai. Dua spesies molekul yang ada dapat bereaksi. Konsentrasi monomer menurun secara stabil selama reaksi. Polimer tinggi terbentuk sekaligus; berat molekul polimer sedikit berubah sepanjang reaksi. Campuran reaksi hanya mengandung monomer, polimer tinggi, dan sekitar 10–5 bagian rantai tumbuh.



Polimerisasi Langkah Dua spesies molekul yang ada dapat bereaksi. Monomer menghilang pada awal reaksi: pada DP 10, lebih sedikit dari 1% sisa monomer. Monomer menghilang pada awal reaksi: pada DP 10, lebih sedikit dari 1% sisa monomer. Berat molekul polimer terus meningkat sepanjang reaksi. Pada setiap tahap semua spesies molekuler hadir dalam a distribusi yang dapat dihitung.







Contoh 2.2: Resin poliester tak jenuh, yang digunakan sebagai komponen matriks komposit serat gelas, dapat diperoleh dengan kopolimerisasi anhidrida maleat dan dietilen glikol. Produk dengan berat molekul rendah larut dalam stirena. Jelaskan, dengan bantuan persamaan, kemungkinan struktur prapolimer dan polimer yang dihasilkan dari polimerisasi yang diinisiasi oleh benzoil peroksida dari larutan prapolimer dalam stirena.







Penyelesaian:







Anhidrida maleat tidak jenuh. Reaksinya dengan dietilen glikol mengarah ke prapolimer dengan ikatan rangkap residual pada rantai utama.







Ikatan rangkap ini berpartisipasi dalam reaksi ikatan silang dengan stirena selama inisiasi dengan benzoil peroksida.







Hasilnya adalah polimer jaringan.



I Made Gunamantha