Polimer emulsi
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Like this? Share it with your network

Share
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
342
On Slideshare
342
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
1
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. Nama: Melina Hadera NIM : 1110096000025 POLIMER EMULSI Polimer emulsi merupakan salah satu jenis dari polimerisasi radikal yangmelibatkan air, monomer, inisiator dan surfaktan. Jenis yang paling banyak ditemuiadalah polimer emulsi dengan tipe minyak dalam air. Pada polimerisasi emulsimonomer merupakan sistem minyak dan surfaktan sebagai emulsifier dalam fasa air,sedangkan reaksi polimerisasi akan terjadi di dalam misel-misel surfaktan di dalamair. Polimer emulsi sering diaplikasikan dalam bidang industri. Misalnya, cat, kertascoatings, bahan perekat dan pewarna kain. Polimerisasi emulsi juga seringdigunakan agar mendapatkan persen konversi yang tinggi. Selain itu, produk emulsitersebut dapat lansung digunakan tanpa dipisahkan dari pelarut air sebagai mediumpendispersi.2.1 Komponen dalam Polimerisasi Emulsi Di dalam proses polimerisasi emulsi terdapat empat komponen utama yangmutlak diperlukan, yaitu monomer, air, surfaktan inisiator dan komponen tambahanlain yang diperlukan, misalnya KOH. 2.1.1 Monomer Monomer merupakan molekul yang sederhana yang dapat berikatan secarakimia dengan monomer sejenis atau berbeda jenis membentuk polimer. Monomerester metakrilat merupakan kelompok monomer dengan struktur kimia yang secarautama ditentukan oleh R-sebagai gugus samping. Struktur fisika dan kimia suatupolimer ditentukan oleh gugus R, berat molekul dan taktisitas. Monomer metakrilatberbeda dengan jenis akrilat, karena mempunyai gugus metil pada posisi α darigugus vinil. Tabel 2.1 menunjukkan spesifikasi 2.1.2 Air Fungsi air pada polimerisasi emulsi adalah sebagai medium dispersi yangdapat menyerap dan menyebarkan panas yang timbul dari reaksi eksoterm yangterjadi. Penggunaan air dalam polimerisasi emulsi ini biasanya berkisar antara 35-65%. Air yang digunakan harus memiliki kualitas yang baik agar tidak menggangguproses polimerisasi, misalnya air demineral. 2.1.3 Surfaktan Surface active agent atau surfaktan merupakan salah satu zat yang sangatpenting dalam polimer emulsi. Surfaktan dapat memiliki beberapa fungsi yaitusebagai tempat terjadinya reaksi polimerisasi dan menstabilkan partikel polimer yang
  • 2. tumbuh[1].Surfaktan sendiri merupakan suatu zat dengan struktur yang terdiri dari duabagian yaitu bagian liofilik (suka pelarut) dan liofobik (tidak suka pelarut). Dalam halpelarut air, bagian liofilik yang bersifat polar disebut gugus hidrofilik sedangkanbagian liofobik yang nonpolar disebut hidrofobik. Berdasarkan gugus hidrofiliknya, surfaktan dibagi menjadi empat yaitu: Surfaktan anionik, memiliki gugus hidrofilik yang bermuatan negatif.Contohnya : gugus-gugus karboksilat, sulfat, sulfonat dan fosfat. Surfaktan kationik, gugus hidrofiliknya bermuatan positif. Contohnya :garam-garam ammonium kuarterner rantai panjang. Surfaktan zwiterionik, memiliki gugus hidrofilik yang bermuatan positifmaupun negatif. Contohnya : asam amino rantai panjang. Surfaktan nonionik, gugus hidrofiliknya tidak mempunyai muatan.Contohnya: dodesil alkohol etoksilat. 2.1.4 Inisiator Inisiator merupakan sumber radikal bebas dalam polimerisasi emulsi. Inisiatorberperan menginisiasi terjadinya reaksi polimerisasi adisi monomer- monomer untukmembentuk polimer[18]. Pada penelitian kali ini digunakan inisiator ammoniumpersulfat. Radikal sulfat akan terbentuk akibat suhu. Hal ini sangat terkait dengan lajudekomposisi inisiator APS menjadi radikal bebas dispesifikasikan sebagai waktuparuh. Waktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan larutan inisiator pada suhutertentu untuk mencapai setengah dari konsentrasi awal. Penurunan konsentrasi inidiperoleh melalui cara dekomposisi termal.Gambar 2.6 menunjukkan struktur ammonium persulfat 2.2 Sifat Polimer Emulsi 2.2.1 Polidispersitas Proses polimerisasi emulsi melibatkan dua fasa cair, dan menghasilkan fasapadat yang terdispersi dalam media cair. Maka dari itu, polimer emulsi mempunyaiukuran partikel yang beragam. Distribusi ukuran partikel polimer dibagi menjadipolimodal (polidisperse) dan monomodal (monodispers). Polimer dengan distribusi
  • 3. polimodal mempunyai ukuran partikel yang bervariasi dengan perbedaan cukupbesar. Distribusi ukuran partikel yang dihasilkan akan melebar, atau mempunyaibanyak puncak kurva distribusi. 2.2.2 Viskositas Viskositas pada polimer emulsi menunjukkan kekentalan dan kemampuanemulsi dalam mengalir. Polimer yang bercabang akan lebih kental dibandingkandengan polimer rantai lurus dengan berat molekul yang sama. Polimer yangberukuran kecil akan memiliki nilai viskositas yang lebih tinggi dibandingkan denganpolimer yang berukuran besar. Penentuan viskositas berhubungan erat dengan gayagesek (friction) dengan spindle.2.3 Teknik Polimerisasi Emulsi Polimerisasi emulsi menggunakan campuran dengan komponen air,surfaktan, monomer dan inisiator sehingga bagaimana teknikpencampurankomponen-komponen tersebut akan sangat berpengaruh terhadapproduk polimer yang dihasilkan. Oleh karena itu di dalam polimerisasi emulsi dikenalempat macam teknik yaitu batch, seeding, kontinu dan semikontinu. 2.3.1 Teknik Batch Pada teknik ini semua komponen yang diperlukan dalam reaksi polimerisasidicampurkan pada awal reaksi. Kelebihan dari polimerisasi cara ini adalahsederhana dan menghasilkan polimer dengan berat molekul tinggi. Sedangkankekurangannya, polimer yang dihasilkan memiliki ukuran yang tidak seragam(polidispers).2.3.2 Teknik Seeding Pada polimerisasi emulsi dengan teknik seeding, sebagian air, monomer dansurfaktan dimasukkan ke dalam reaktor kemudian dilakukan penambahan inisiatorsecara langsung (shot). Setelah semua inisiator selesai ditambahkan, dilakukanfeeding sisa air, monomer dan surfaktan. Keunggulan dari polimerisasi cara iniadalah dapat menghasilkan ukuran partikel yang relatif besar.2.3.3 Teknik Kontinu Teknik polimerisasi secara kontinu adalah teknik dimana semuakomponen yang terlibat dalam proses polimerisasi ditambahkan bersamaan secaraterus-menerus. Teknik ini memiliki keunggulan dalam pengontrolan suhu karenamonomer yang ditambahkan sedikit demi sedikit.
  • 4. 2.3.4 Teknik Semikontinu Pada teknik semikontinu, sebagian air dan surfaktan dicampurkan dankemudian dimasukkan ke dalam reaktor. Selanjutnya ke dalam campuran yangdisebut initial charge ini dimasukkan pre-emulsi monomer dan larutan inisiatorsecara terus-menerus ditambahkan sampai habis. Teknik semikontinu merupakanteknik polimerisasi yang paling banyak digunakan di industri polimer khususnyayang menghasilkan partikel polimer bergugus fungsi[21]. 2.4 Mekanisme Polimerisasi Emulsi Smith dan Ewart pada tahun 1940 menjelaskan kemungkinan terjadinyapolimerisasi emulsi[22]. Teori Smith dan Ewart untuk mekanisme radikal bebaspolimerisasi emulsi diikuti oleh tahap berikut ini : Interval I, 0 – 10% konversi. dimana terdapat empat macam keadaan. Keadaantersebut yaitu monomer di dalam misel, monomer di dalam droplet, monomer didalam partikel polimer dan sejumlah partikel polimer yang sedang tumbuh. Interval II, 10 – 50% konversi dimana tidak lagi terdapat miselar surfaktan,masih terdapat monomer droplet, monomer di dalam partikel polimer dan terdapatjumlah partikel yang konstan. Interval III, 50 – 90% konversi dimana tidak lagi terdapat monomer droplet,masih terdapat monomer di dalam partikel polimer dan akan terjadi terminasi lebihlanjut[23]. Teori ini hanya menjelaskan untuk monomer yang bersifat non polar. Untukmonomer yang sedikit polar, seperti metil metakrilat dan vinil asetat, terjadinyapolimerisasi di luar misel dapat saja terjadi[22]. Pada polimerisasi emulsi, akanterjadi perubahan berat molekul. Hal ini dikarenakan konsentrasi terdapatnyapertumbuhan rantai polimer.Keunggulan polimerisasi emulsi adalah :1. Pengendalian mudah : viskositas massa reaksi jauh lebih kecil ketimbanglarutan dengan konsentrasi yang sebanding; air menambah kapasitas panas;dan massa reaksi dapat direfluks.2. Dengan menggunakan konsentrasi sabun yang tinggi dan konsentrasi bibityang rendah, akan diperoleh sekaligus laju polimerisasi dan panjang rata-ratarantai yang tinggi.3. Produk lateks sering dapat langsung digunakan, juga dapat jadi bahanpembantu untuk mendapatkan senyawa-senyawa yang seragam melalui master-hatching.4. Ukuran partikel lateks yang kecil akan menurunkan jumlah residu monomer.Kekurangan polimerisasi emulsi antara lain:1. Sulit untuk memperoleh polimer yang mumi. Permukaan partikel-partikelkecil yang sangat luas memberikan ruang yang sangat besar bagi zat-zatpengotor yang teradsorpsi meliputi penarikan air oleh sisa sabun, yangdalam jumlah sangat kecilpun dapat menimbulkan masalah.2. Diperlukan teknologi untuk mengambil polimer padat.3. Air dalam massa reaksi menurunkan yield per volume reaktor.
  • 5. POLIMERISASI SUSPENSI Polimerisasi suspensi terjadi dalam monomer droplet (>1µm). Dalampolimerisasi suspensi ini, digunakan inisiator, monomer dan polimer yang tidaklarut dalam pelarut yang biasanya adalah air. Jika proses ini dikontrol denganbaik, maka akan diperoleh polimer dalam bentuk butiran. Pemisahan polimer inibiasanya dengan filtrasi. Kelebihan utamanya adalah transfer panasnya sangatefisien. Karakteristik penting dari sistem ini adalah, suspensi yang terbentuk tidakstabil secara termodinamik dan harus dijaga dengan pengadukan dan denganmenambahkan bahan pensuspensi. Umpan yang biasa digunakan dapat terdiri dari: Dalam proses ini digunakan dua jenis bahan pensuspensi. Suatu keloidpelindung (protective colloid) merupakan polimer yang larut dalam air dan berfungsimeningkatkan viskositas fasa air (continuous water phase). Koloid ini secarahidrodinamika menghalangi penggabungan tetesan monomer; tetapi bersifat inertterhadap reaksi polimerisasi. Garam anorganik halus seperti MgCO3 juga digunakan.Garam ini akan terkumpul pada bidang antar-muka tetesan monomer-air karenapengaruh tegangan permukaan, dan mencegah penggabungan tetesan yang dapatterjadi akibat tumbukan. Untuk menjaga kestabilan sistem, kadang-kadang jugadigunakan suatu larutan penyangga pH (buffer). Fasa monomer tersuspensi di dalam air pada perbandingan volum sekitar %monomer/air. Reaktor dibersihkan (purge) dengan nitrogen kemudian dipanaskanuntuk memulai reaksi. Pada reaksi berlangsung pengendalian temperatur dalamreaktor dimudahkan dengan tambahan kapasitas panas dari air, dan viskositas massareaksi yang rendah - terutama fasa yang kontinu – yang memungkinkan pemindahanpanas melalui suatu jaket. Ukuran manik-manik tergantung pada tingkat pengadukan, sifat dasarmonomer, dan sistem suspensi. Pada saat konversi 20% -70% , pengadukan menjadisangat panting. Pada saat konversi di bawah 20% fasa organik masih cukup cair untukkembali terdispersi, den diatas 70%, partikel-partikel menjadi cukup kaku sehinggadapat mencegah penggumpalan, tetapi jika pengadukan terhenti atau berkurangdiantara kedua batas konversi itu, partikel-partikel yang lengket akan bergabung ataumenggumpal menjadi gumpalan massa yang cukup besar dan manik-manik yangterbentuk pun akan lebih besar. Lagi-lagi menurut Schildknecht, "Suatu polimerisasiyang tak terkendali dan menghasilkan gumpalan polimer yang besar seperti itu,mungkin memerlukan bor bertekanan udara atau alat pertambangan yang lain untuk
  • 6. menyelamatkan peralatan polimerisasi".keloid pelindung atau dibilas dengan asam encer untuk mengurangi MgCO3. Manik-manik itu sangat mudah ditangani pada saat masih basah, tetapi cenderung menaikkanmuatan statis pada saat kering, sehingga cenderung saling lengket ataupun menempelpada benda-benda lain.Manik-manik itu dapat dicetak langsung, diekstrusi dandicacah untuk membentuk "bubuk" bahan cetakan, atau digunakan sebagai resinpenukar ion atau bahan pembuat cangkir-cangkir busa polystiren dan gabuspenyangga kemasan. Resin-resin penukar ion pada dasarnya merupakan manik-manik hasil suspensidari sambung-silang polistiren yang diperoleh dengan polimerisasi menggunakansedikit divinil benzen, yang kemudian diolah secara kimiawi untuk mendapatkanfungsi yang dibutuhkan. Untuk mengurangi tahanan perpindahan massa dalam proses penukaran ion,suatu pelarut inert dapat ditambahkan ke dalam fasa suspensi organik. Pada saatpolimerisasi selesai, pelarut tersebut dipisahkan, menyisakan manik-manik yangsangat berpori, sehingga memiliki permukaan internal sangat luas (macro reticular).Manik-manik busalgabus merupakan polistiren linier yang mengandung bahan-bahaninert penghembus cairan (inert liquid blowing agents), biasanya pentan. Pentantersebut dapat ditambahkan ke dalam monomer bahan polimerisasi, tetapi yang lebihumum adalah menambahkannya ke dalam reaktor setelah polimerisasi, agarteradsorpsi oleh manik-manik polystiren. Bila dipertemukan dengan kukus dalm suatucetakan, manik-manik itu menjadi lunak dan berbusa, serta mengembang karenabahan penghembus yang menguap, sehingga terbentuk cangkir-cangkir gabus maupunbenda-benda gabus (foam) yang lain.Keunggulan utama dari polimerisasi suspensi adalah :1. Pemindahan diperoleh dalam bentuk yang mudah dilakukan.2. Polimer diperoleh dalam bentuk yang mudah ditangani dan seringkali dapatlangsung digunakan.Kekurangannya antara lain:1. Yield per volum reaktor rendah.2. Polimer yang dihasilkan sedikit kurang murni dibandingkan dengan hasilpolimerisasi curah, karena sisa-sisa bahan pensuspensi yang teradsorpsi dipermukaan partikel.3. Polimerisasi tidak dapat dilaksanakan secara kontinu menggunakan beberapafaktor batch secara berurutan.