Material dengan molekul rantaian panjang
disebut polimer (kadang-kadang disebut resin atau plastik).
Struktur non-kristal relatif mudah terbentuk karena molekul rantai panjang yang
fleksibel ini mudah berbelit satu sama lain. Molekul rantai panjang ini
kebanyakan jenuh, dan sering mengikat gugus atom pada sisinya dan oleh
karenanya jarang terjadi susunan yang rapat; dan hal ini memudahkan terbentuknya
struktur non-kristal. Beberapa faktor yang mendorong terbentuknya struktur
non-kristal adalah:
a)
molekul
rantaian yang panjang dan bercabang,
b)
kelompok
atom yang terikat secara tak beraturan sepanjang sisi molekul,
c)
rantaian
panjang yang merupakan kombinasi dari dua atau lebih polimer, yang disebut kopolimer,
d)
adanya
unsur aditif, yang akan memisahkan satu rantaian dari rantaian yang
lain, unsur aditif ini biasa disebut plasticizer.
Kita ambil contoh senyawa hidrokarbon
ethylene dengan rumus molekul C2H4, molekul ini mempunyai
ikatan dobel antara dua atom karbon dan masing-masing atom karbon mengikat dua
atom hidrogen.
Ikatan dobel dua atom C pada ethylene
dapat terbuka untuk membentuk ikatan dengan atom C lain yang juga memiliki
ikatan dobel yang terbuka. Dengan cara ini terbentuklah rantaian panjang
polyethylene:
Polyethylene bisa dipandang sebagai
rantaian panjang paraffin, yang merupakan senyawa hidrokarbon dengan
rumus molekul CnH2n+1 dengan berat molekul sekitar seribu, parafin ini membentuk kristal. Dalam
struktur ini polyethylene disebut linear polyethylene yang juga
membentuk kristal (walaupun tidak sesempurna paraffin).
Keadaan jauh berbeda jika molekul
polyethylene bercabang. Makin bercabang, polyethylene makin non-kristal.
Pengaruh adanya cabang ini bisa dilihat pada vinyl polymer, yaitu
polymer dengan unit berulang C2H3X. Cabang X ini bisa
berupa gugus atom yang menempati posisi di mana atom H seharusnya berada.
Ada tiga kemungkinan cara tersusunnya
cabang ini yang diperlihatkan pada gambar 1, yaitu:
(a) atactic, atau acak,
(b) isotactic, semua cabang
berada di salah satu sisi rantai,
(c) syndiotactic, cabang-cabang
secara teratur bergantian dari satu sisi ke sisi yang lain.
Gambar 1.
Susunan atactic, isotactic, syndiotactic.
Jika gugus cabang tersebut kecil,
seperti misalnya pada polyvinyl alkohol di mana X = OH, dan rantaian
linier, maka polimer ini dengan mudah membentuk kristal. Akan tetapi jika gugus
cabang ini besar, polimer akan berbentuk non-kristal seperti pada poyvinyl
chloride, di mana X = Cl, juga pada polystyrene, di mana X = benzena
yang secara acak terdistribusi sepanjang rantaian (atactic). Polimer isotactic
dan syndiotactic biasanya membentuk kristal, bahkan jika cabang
cukup besar.
Kopolimerisasi atau pembentukan
kopolimer, selalu menyebabkan ketidak-teraturan dan oleh karena itu mendorong
terbentuknya struktur non-kristal. Berikut ini beberapa cara tersusunnya kopolimer.
(a) dua macam polimer tersusun secara
acak sepanjang rantai seperti gambar berikut.
(Bola-bola menunjukkan unit polimer dan
bukan mewakili atom tertentu)
(b) susunan berselang-seling secara
teratur,
(c) susunan kopolimer secara blok,
(d) salah satu macam polimer menjadi
cabang rantaian macam polimer yang lain.
Plasticizer. Penambahan plasticizer
mencegah terjadinya kristalisasi karena plasticizer membuat rantaian
saling terpisah. Kelemahan plasticizer adalah bahwa ia memiliki berat
atom yang terlalu kecil sehingga ada tendensi untuk berdifusi dalam padatan dan
menguap. Hal ini mengakibatkan padatan kehilangan sifat plastisnya dan timbul
retak-retak dengan berjalannya waktu.
Cross-Linking. Cross-linking merupakan ikatan
antar rantaian panjang yang terjadi di berbagai titik, dan ikatan ini merupakan
ikatan primer. Cross-link bisa terbentuk oleh segmen kecil dari rantaian
seperti berikut:
Cross-link bisa juga terbentuk oleh atom atau molekul
asing.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar