Polimer: Pengertian, Jenis Polimerisasi, Klasifikasi, Aplikasi, Pengujian [Lengkap+Referensi]

Dalam kehidupan sehari-hari, kita tidak akan lepas dari yang namanya polimer. Tanpa disadari bahan-bahan yang kita gunakan seperti pakaian, tas, botol minum, kantong plastik, kertas, ban, dan lain-lain merupakan produk terbuat dari polimer. Tahukah Anda apa itu sebenarnya polimer? Bagaimana proses pembentukannya yang disebut polimerisasi? Nah artikel ini akan menjawabnya.

Pengertian

Polimer adalah material yang dibentuk oleh satuan struktur secara berulang. Polimer berasal dari bahasa Yunani poly dan mer. Poly yang berarti banyak dan mer yang berarti bagian, maka polimer berarti banyak bagian. Sedangkan satuan struktur polimer disebut monomer (Stevens, 2001).

Polimer mempunyai berat molekul diatas 10.000 yang disebabkan oleh jumlah atom pembentuk yang besar. Karena berat molekul yang besar serta jumlah atom pembentuk yang besar pula, polimer disebut juga sebagai makromolekul. Setiap atom dari pasangan yang terikat dalam polimer diikat oleh gaya tarik-menarik yang kuat yang disebut ikatan kovalen. Gaya tarik-menarik antar molekul dalam polimer antara lain ikatan hidrogen dan gaya van der waals, namun lebih lemah daripada ikatan kovalen.

Polimer terbentuk dari sejumlah monomer yang berulang. Jumlah total unit monomer dinyatakan dalam derajat polimerisasi (DP). Derajat polimerisasi ekivalen dengan panjang rantai dan berkaitan dengan berat molekul polimer, dimana berat molekul polimer merupakan perkalian antara DP dengan berat molekul unit strukturnya. Sedangkan polimerisasi sendiri merupakan proses pembentukan polimer dari monomer-monomer penyusunnya (Pradipta, 2012).

Jenis Polimerisasi

Polimerisasi terbagi atas polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi. Polimerisasi adisi merupakan polimerisasi yang melibatkan monomer ikatan rangkap dua. Monomer tersebut akan saling berikatan dan membentuk unit berulang dengan memecah ikatan rangkapnya. Contoh dari polimer yang terbentuk dari polimerisasi adisi adalah polietilena (CH₂=CH₂ –> [CH_2­-CH₂]_n) dan teflon (CF₂=CF₂ –> [CF₂-CF₂]_n). Sedangkan polimerisasi kondensasi adalah pembentukan polimer dari monomer-monomer yang berikatan dengan melepaskan suatu bentuk molekul lain seperti H₂O, NH₃, atau HCl. Contoh dari polimer yang terbentuk dari polimerisasi kondensasi adalah polietilena-glikol (HOCH₂CH₂OH –> [OCH₂CH₂]_n + nH₂O). (Pradipta, 2012)

Klasifikasi

Polimer dapat diklasifikasikan berdasarkan parameter tertentu, diantaranya berdasarkan respon termal dan asalnya. Berdasarkan respon termal, polimer terdiri atas polimer termoplastik dan polimer termoset. Polimer termoplastik adalah polimer yang dapat melunak atau terplastisisasi secara berulang-ulang akibat pemanasan dan pendinginan, contohnya adalah poliester, polistiren, PVC, dan sebagainya. Sedangkan polimer termoset adalah polimer yang pada awalnya berbentuk cairan kental namun akan berubah menjadi kaku ketika dikenai pemanasan lanjutan. Berbeda dengan polmer termoplastik, polimer termoset tidak dapat dikembalikan ke bentuk semula dengan perlakuan panas, contohnya adalah resin fenol, resin melamin, resin epoksi, dan sebagainya.

Berdasarkan asalnya, polimer terdiri atas polimer alami, polimer semisintetik, dan polimer sintetik. Polimer alami adalah polimer yang tersedia di alam, misalnya selulosa, protein, dan pati (polisakarida). Polimer semisintetik adalah polimer alam yang dimodifikasi secara kimia, seperti ester, selulosa nitrat, dan metil selulosa. Sedangkan polimer sintetik adalah polimer buatan/sintesis manusia, seperti polietilen, polistiren, dan PVC. (Pradipta, 2012)

Baca juga: √ Biopolimer: Pengertian dan Contoh Biopolimer [Lengkap] (warstek.com)

Keunggulan dan Aplikasi

Polimer banyak diaplikasikan pada kehidupan sehari-hari, seperti sebagai plastik pembungkus atau tas plastik. Berikut adalah beberapa sifat khas yang menjadi kelebihan bahan polimer:

• Mempunyai kemampuan cetak yang baik.
• Menghasilkan produk yang ringan dan kuat.
• Mempunyai ketahanan air dan bahan kimia yang baik.
• Dapat menghasilkan produk dengan sifat yang berbeda tergantung pada cara pembuatannya, jenis zat pemlastis (plasticizer) yang digunakan atau zat tambahan lain yang digunakan.
• Umumnya bahan polimer lebih murah.

Dengan sifat tersebut maka polimer sering dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi, salah satunya adalah sebagai kemasan plastik.

Dalam kaitannya dengan kemasan plastik, maka perlu dipertimbangkan terhadap sifat mekanik bahan polimer. Sifat-sifat mekanik bahan polimer adalah khas dengan perilaku viskoelastisitasnya. Contohnya adalah mudah terjadinya pemelaran (creep) dan relaksasi, serta pada pengujian tarik sifatnya sangat dipengaruhi oleh laju pengujian tarik.

Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan. Hubungan tegangan-regangan pada tarikan memberikan nilai yang cukup berubah tergantung pada laju tegangan, temperatur, serta kelembaban. Nilai kekuatan tarik diperoleh melalui persamaan (1),

                       Persamaan (1)

dengan σ adalah tensile strength , sedangkan F adalah gaya tarik dan A₀ adalah luas penampang awal.

Pada bahan termoplastik besaran nilai kekuatan tarik berubah dengan penyearahan molekul rantai dalam bahan. Umumnya kekuatan tarik bahan polimer lebih rendah daripada bahan lain, misalnya baja. Kekuatan tarik nilon 66 adalah 6,5-8,4 kgf/mm², PVC adalah 3,5-6,3 kgf/mm², dan resin polietilen memiliki kekuatan tarik antara 0,7-8,4 kgf/mm², sedangkan baja memiliki kuat tarik hingga 70 kgf/mm² . Gambar 2.2 menunjukkan kelakuan tarikan dari bahan polimer dalam bentuk kurva tegangan regangan menurut karakteristiknya lunak atau keras, lemah atau kuat, dan getas atau liat.

Polimer juga memiliki daya perpanjangan (elongasi) bila dikenai gaya tarikan sesuai dengan sifat viskoelastisnya. Daya perpanjangan diperoleh melalui persamaan (2),

                         Persamaan (2)

dengan ε adalah daya elongasi, ∆l adalah perubahan panjang dan l₀ adalah panjang mula-mula. Perbandingan antara tegangan/kuat tarik (σ) dan regangan/perpanjangan (ε) disebut modulus Young (E), seperti yang terlihat pada persamaan (3).

                                 Persamaan (3)

Modulus Young bahan polimer terletak di daerah 0,1-21×10² kgf/mm² yang jauh lebih rendah daripada baja sebesar 200 x10² kgf/mm² . Deformasi oleh penarikan sampai patah berbeda-beda tergantung pada jenis dan temperatur.

 Tabel 1 Sifat Mekanis Beberapa Film Polimer Sintesis dan Biopolimer (Sanjaya, 2011)

Dalam kaitannya dengan kemasan plastik pula, akhir-akhir ini para pemerhati lingkungan meningkatkan perhatiannya terhadap sampah polimer yang merusak lingkungan. Oleh karena itu banyak sintesis polimer tahan lama (durable) yang beralih ke sintesis polimer yang dapat diurai (degradable) oleh lingkungan seperti sinar matahari dan mikroorganisme tanah. Polimer terdegradasi dari sinar matahari (fotodegradable) dapat terurai dengan menginkorporasi gugus-gugus karbonil yang menyerap radiasi ultraviolet (UV) sebagai energi untuk pembelahan ikatan (Stevens, 2001). Selain itu, mikroorganisme dapat menguraikan polimer-polimer dengan mengkatalisis hidrolisis (hidro-biodgradable) dan oksidasi (oxo-biodegradable), sedangkan polimer yang murni terdegradasi oleh mikroorganisme disebut biodegradable dimana polimer tersebut biasanya terbuat dari polimer alami.

Pengujian Polimer

Pengujian biodegradasi polimer alami dapat dilakukan dengan menggunakan bantuan mikroorganisme pengompos EM4 (Sanjaya, 2011). EM4 berupa larutan coklat yang memiliki pH 3,5-4,0 yang terdiri dari mikroorganisme aerob dan anaerob. Kandungan EM4 terdiri dari bakteri fotosintetik, bakteri asam laktat, actinomicetes, ragi, dan jamur fermentasi.  Pada polimer biodegradable, mikroba akan mengonsumsi bahan di dalamnya, misalnya pati, yang akan memutus rantai dan membentuk pori-pori yang merusak polimer. Semakin rendah berat molekul, maka polimer akan semakin cepat terdegradasi.

Untuk mengetahui ikatan dalam polimer, dapat dilakukan pengujian FTIR. Pada FTIR, spektrum inframerah (IR) yang dipancarkan dapat terabsorpsi oleh pita-pita adsorpsi dari gugus fungsional apabila mengenai gugus tersebut. Akibatnya, spektrum yang dilewatkan bahan uji (polimer) akan mengalami perubahan. Dari nilai gelombang inframerah yang melewati bahan uji, maka dapat diketahui karakterisasi gugus fungsi dari struktur polimer yang diuji. (Pradipta, 2012)

Contoh Nilai Gelombang dan Gugus Fungsional pada Analisa FTIR

Riset Terkait Polimer

Potensi riset di bidang polimer sangat luas dan memiliki implikasi yang signifikan dalam berbagai industri dan aplikasi. Berikut adalah beberapa potensi riset yang dapat dijelajahi dalam bidang polimer:

1. Pengembangan Polimer Ramah Lingkungan: Dalam konteks kepedulian lingkungan, riset dapat difokuskan pada pengembangan polimer yang lebih ramah lingkungan, seperti polimer yang mudah terurai atau dapat didaur ulang dengan lebih efisien. Hal ini dapat membantu mengurangi dampak sampah polimer terhadap lingkungan.
2. Inovasi dalam Proses Polimerisasi: Penelitian lebih lanjut dapat dilakukan untuk meningkatkan efisiensi dan keberlanjutan proses polimerisasi. Pengembangan metode polimerisasi yang lebih efisien energi atau menggunakan bahan baku yang lebih ramah lingkungan dapat menjadi fokus riset.
3. Polimer Berperforma Tinggi: Riset dapat ditujukan untuk mengembangkan polimer dengan performa tinggi, seperti kekuatan tarik yang lebih tinggi, daya tahan terhadap panas, atau ketahanan terhadap bahan kimia tertentu. Ini dapat meningkatkan aplikasi polimer dalam berbagai industri, termasuk otomotif, aerospace, dan elektronika.
4. Polimer Cerdas (Smart Polymers): Pengembangan polimer cerdas yang dapat merespons terhadap perubahan lingkungan atau stimulus tertentu, seperti suhu, pH, atau tekanan, dapat membuka pintu untuk aplikasi baru dalam bidang sensor, pengiriman obat, dan perangkat biomedis.
5. Polimer Bioaktif dan Biodegradable: Fokus riset dapat ditempatkan pada pengembangan polimer yang dapat digunakan dalam aplikasi medis, seperti pembuatan perangkat medis yang dapat diresorpsi oleh tubuh manusia. Polimer biodegradable ini dapat mengurangi kebutuhan untuk pembedahan kedua.
6. Pengembangan Metode Analisis: Riset dapat dilakukan untuk mengembangkan metode analisis yang lebih canggih untuk karakterisasi polimer, seperti teknik analisis spektroskopi yang lebih mutakhir atau teknik mikroskopis untuk memahami struktur dan sifat polimer secara lebih mendalam.
7. Penerapan Polimer dalam Teknologi Energi Terbarukan: Polimer dapat digunakan dalam berbagai teknologi energi terbarukan, seperti sel surya organik atau baterai polimer. Riset dalam hal ini dapat difokuskan pada peningkatan efisiensi dan daya tahan polimer dalam aplikasi energi terbarukan.
8. Polimer dalam Nanoteknologi: Integrasi polimer dengan nanoteknologi dapat menjadi area riset yang menjanjikan, membuka peluang baru dalam pembuatan material dengan sifat unik dan aplikasi dalam bidang nanoelektronika, nanomedis, dan sensor nanoskala.
9. Polimer untuk Aplikasi Kesehatan dan Obat-obatan: Riset dapat difokuskan pada pengembangan polimer untuk pengiriman obat terarah dan pengembangan bahan implant yang dapat berinteraksi dengan jaringan tubuh manusia dengan lebih baik.
10. Peningkatan Sifat Mekanis Polimer: Studi tentang bagaimana memperbaiki sifat mekanis polimer, seperti kekuatan tarik, elastisitas, dan ketahanan aus, dapat membuka peluang untuk penggunaan polimer dalam aplikasi yang memerlukan kekuatan mekanis yang tinggi.

Riset di bidang polimer dapat memberikan kontribusi besar terhadap perkembangan teknologi dan memecahkan tantangan terkait keberlanjutan dan efisiensi material dalam berbagai industri.

Kesimpulan

Artikel ini menguraikan konsep dasar polimer, mulai dari pengertian hingga jenis polimerisasi. Polimer dijelaskan sebagai bahan yang terbentuk dari satuan struktur berulang yang disebut monomer, dan memiliki berat molekul di atas 10.000. Klasifikasi polimer mencakup polimer termoplastik dan termoset, serta polimer alami, semisintetik, dan sintetik. Keunggulan polimer, seperti kemampuan cetak yang baik, kekuatan, ketahanan terhadap air dan bahan kimia, serta kemampuan menghasilkan produk dengan sifat yang berbeda, menjadi dasar bagi berbagai aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari, seperti kemasan plastik. Artikel ini juga telah membahas sifat mekanis polimer, seperti kekuatan tarik dan daya perpanjangan, serta relevansinya dalam konteks kemasan plastik. Potensi riset di bidang polimer mencakup pengembangan polimer ramah lingkungan, inovasi proses polimerisasi, polimer berperforma tinggi, dan aplikasi dalam teknologi energi terbarukan serta kesehatan. Kesimpulannya, pemahaman mendalam tentang polimer menjadi landasan bagi riset dan inovasi yang dapat berkontribusi pada berbagai industri dengan dampak besar pada keberlanjutan dan efisiensi material.

Referensi:

• Steven, Malcolm. P. 2001. “Kimia Polimer”. Diterjemahkan oleh Dr. Ir. Iis S. Jakarta: Pradnya Paramita.
• Pradipta, I Made D. dan Mawarani, Lizda J. 2012. “Pembuatan dan Karakterisasi Polimer Ramah Lingkungan Berbahan Dasar Glukomanan Umbi Porang”. Tugas Akhir Jurusan Teknik Fisika, FTI, ITS
• Sanjaya, I Gede dan Tyas Puspita. 2011. “ Pengaruh Penambahan Khitosan dan Plasticizer Gliserol Pada Karakteristik Plastik Biodegradable Dari Pati Limbah Kulit Singkong”. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kimia, FTI, ITS
• Permono, A. (2018). Mengenal polimer dan polimerasisasi. UGM PRESS.
• Puspitasari, M., Sabrina, A. P., Herawati, E., Angelica, E. O., Tania, E., & Yuniarsih, N. (2023). Review Artikel: Berbagai Polimer Yang Berperan Dalam Sistem Penghantaran Obat Tertarget Kolon. Jurnal Pendidikan Dan Konseling (JPDK), 5(1), 41-49.