Wawasan Penting tentang Polimer: Definisi, Jenis, dan Aplikasi

Polimer umum di sekitar kita saat ini, meskipun terdapat berbagai macam jenis dan klasifikasi yang berbeda. Dalam posting sebelumnya, kami telah menjelaskan berbagai jenis plastik ini sebagai plastik komoditas dan jenis spesial. Kami juga melihat aplikasi dan beberapa manfaat plastik. Saya ingin Anda memeriksa!

Baca Semua yang perlu Anda ketahui tentang plastik

Baik, hari ini kita akan melihat secara detail definisi, keadaan fisik, sifat, dan aditif polimer. Kami juga akan membedakan antara termoplastik dan termoestable.

Apa itu polimer?

Polimer adalah senyawa kimia yang molekulnya sangat besar, terlihat seperti rantai panjang yang terdiri dari deretan tak berujut dari tautan yang saling terhubung. Ukuran molekul ini dijelaskan sebagai luar biasa, berkisar ribuan bahkan jutaan satuan massa atom. Ukuran molekul, keadaan fisik, dan struktur adalah sifat unik yang dikenal dari plastik, yang memberinya kemampuan untuk dicetak dan dibentuk.

Termoplastik dan Termoestable

Seperti yang disebutkan sebelumnya, polimer yang diklasifikasikan sebagai plastik dibagi menjadi dua kategori utama: termoplastik dan termoest.

Termoplastik seperti polietilena dan polistyren adalah plastik yang mampu dicetak dan dicetak ulang berulang kali. Ini lebih lanjut berarti, cangkir busa polistyren dapat dipanaskan dan diubah bentuk menjadi bentuk baru – mungkin piring atau piring makan.

Struktur polimer termoplastik adalah molekul individual yang terpisah satu sama lain dan mengalir melewati satu sama lain. Molekul ini mungkin memiliki berat molekul yang sangat tinggi atau rendah. Mereka mungkin berbentuk cabang atau linier, tetapi tetap memiliki fitur terpisah dan mobilitas yang selanjutnya. Polimer jenis ini dikenal sebagai plastik komoditas.

Di sisi lain, Termoest adalah polimer yang tidak dapat diproses ulang melalui pemanasan. Ini karena, selama pemrosesan awal, resin termoestable mengalami reaksi kimia yang membuatnya tidak dapat dilelehkan dan tidak larut. Ketika polimer dihasilkan dengan cara ini, pemrosesan ulang atau pemanasan dapat menyebabkan aplikasi rusak.

Keadaan fisik dan morfologi molekuler polimer

Perilaku plastik polimer juga dapat dipengaruhi oleh morfologinya, atau susunan molekul dalam skala besar. Jadi, morfologi polimer dapat berupa amorf atau kristal. Molekul amorf disusun secara acak dan bersalung. Sementara molekul kristal disusun rapat dan dalam urutan yang tidak dapat dibedakan.

Termoest dikenal sebagai amorf, sementara termoplastik adalah amorf atau semi-kristal. Material semi-kristal menampilkan wilayah kristal yang dikenal sebagai kristalit, dalam matriks amorf.

Material termoplastik dikenal mempertahankan bentuk cetaknya hingga suhu tertentu. Ini ditentukan oleh suhu transisi kaca atau suhu leleh polimer tertentu. Di bawah suhu dikenal sebagai suhu transisi kaca (T_g). molekul material polimer membeku, yang juga disebut keadaan kaca; di mana hampir tidak ada pergerakan molekul melewati satu sama lain. Ini membuat material lebih kaku bahkan rapuh.

Di atas suhu transisi kaca T_g, bagian amorf polimer memasuki keadaan karet. Artinya, molekul menunjukkan mobilitas yang meningkat dan material menjadi plastik bahkan elastis, yaitu, kemampuan untuk diregangkan.

Dalam kasus polimer non-kristal seperti polistyren, peningkatan suhu akan lebih lanjut langsung menuju keadaan cair. Di sisi lain, untuk polimer setengah kristal seperti polietilena kepadatan rendah atau polietilena tereftalat, keadaan cair tidak akan tercapai hingga suhu leleh (T_m) terlewati.

Di luar titik, wilayah kristal tidak lagi stabil, dan polimer karet atau cair dapat dicetak atau diekstrusi. Karena termoest tidak meleleh saat dipanaskan sebelumnya, mereka dapat stabil dimensi hingga suhu di mana degradasi kimia dimulai.

Sifat polimer

Keadaan fisik dan morfologi polimer memerankan peran yang sempurna dalam sifat mekaniknya. Perbedaan dalam perilaku mekanik mereka adalah peregangan yang terjadi saat plastik dimuat (diberi stres) dalam tarikan.

Misalnya, polimer kaca seperti polistyren cukup kaku, menunjukkan rasio stres awal terhadap peregangan awal yang tinggi. Sementara, polietilena dan polipropilena, yang merupakan dua plastik kristal tinggi dapat digunakan sebagai film dan objek cetak. Ini karena wilayah amorf mereka jauh di atas suhu transisi kaca pada suhu ruangan.

Ketahanan kulit dari polimer ini di atas transisi kaca T_g berasal dari wilayah kristal yang ada dalam matriks karet amorf. Plastik ini memiliki kemungkinan peregangan 100 hingga 1000 persen.

Karena transisi kaca T_g dari PET (plastik semi-kristal lainnya) di atas suhu ruangan, bagian kristal ada dalam matriks kaca. Karena ini, material menerima kekakuan dan stabilitas dimensi tinggi di bawah stres yang sangat bermanfaat dalam botol minuman dan pita perekam.

Hampir semua plastik dikenal menunjukkan peregangan tertentu saat diberi stres yang tidak dipulihkan saat stres dihilangkan. Kondisi ini dikenal sebagai “creep,” yang mungkin sangat kecil untuk plastik yang jauh di bawah T_g. ini dapat signifikan untuk plastik setengah kristal yang di atas T_g.

Tonton video tentang sifat polimer:

Sifat mekanik yang paling sering ditentukan dari polimer termasuk stres patah, kekakuan, kekuatan tarik, dan dikuatkan dalam tabel sifat dan aplikasi sebagai modulus lentur. Ketahanan adalah sifat penting lain dari polimer, yaitu energi yang diserap polimer sebelum kegagalan. Ini sering merupakan hasil dari tumpukan tiba-tiba. Menerapkan stres berulang di bawah kekuatan tarik plastik dapat menghasilkan kegagalan kelelahan.

Hampir semua plastik adalah pengkonduksi panas yang buruk; konduktivitas dapat dikurangi lebih lanjut ketika gas (biasanya udara) disuntikkan ke dalam material. Misalnya, polistyren busa yang digunakan dalam cangkir untuk minuman panas memiliki konduktivitas termal sekitar seperempat polimer yang tidak dibusa. Plastik juga adalah pengisol listrik hanya jika dirancang untuk konduktivitas; selain konduktivitas penting pada plastik sebagai kekuatan dielektrik (resistensi terhadap hancur pada tegangan tinggi). Ini juga penting sebagai kehilangan dielektrik (ukuran energi yang disipasi sebagai panas ketika arus bolak-balik dimasukkan).

Aditif Polimer

Aditif juga dapat dikenal sebagai bahan yang digabungkan dengan polimer untuk mencapai serangkaian sifat yang sesuai dengan produk. Namun, dalam banyak produk plastik, polimer hanyalah satu konstituen. Kombinasi aditif lainnya dicampur selama pengolahan dan pembuatan.

Berikut adalah aditif yang digunakan dalam polimer untuk menghasilkan produk yang sesuai.

Plastisizer:

Plastisizer digunakan untuk mengubah suhu transisi kaca T_g dari polimer. Misalnya, klorida vinil (PVC) sering dicampur dengan cairan nonvolatil untuk mengubah suhu transisi kaca. Siding vinil yang digunakan di rumah memerlukan PVC yang tidak plastis, kaku dengan T_g 85 hingga 90 ⁰C (185 hingga 195 ⁰F). namun, selang taman PVC harus tetap fleksibel bahkan pada 0 ⁰C (32 ^oF).

Terdapat banyak polimer lainnya yang dapat plastis, namun PVC unik dalam menerima dan mempertahankan plastisizer dengan ukuran molekuler yang sangat bervariasi dan komposisi kimia. Plastisizer juga dapat mempengaruhi kebakaran, bau, biodegradabilitas, dan bahkan biaya produk jadi.

Pewarna:

Karena penampilan akhir produk plastik harus menarik, inklusi pewarna selama pengolahan dan pembuatan adalah perlu. Pigmen populer untuk mewarnai plastik adalah dioksida titanium dan oksida seng (putih), karbon (hitam), dan oksida anorganik lain seperti besi dan krom. Senyawa organik lain dapat digunakan untuk menambahkan warna baik sebagai pigmen (tidak larut) atau sebagai pewarna (larut).

Penguat:

Seperti yang namanya suggest, penguat digunakan untuk meningkatkan sifat mekanis plastik. Berbagai material seperti silica, hitam karbon, talk, mik, dan karbonat kalsium, serta serat pendek, dapat diintegrasikan sebagai pengisi partikel. Menggunakan serat panjang atau bahkan kontinu sebagai penguat, terutama dengan termoest, dapat dijelaskan di bawah dalam penguatan serat.).

Memperkenalkan jumlah besar pengisi partikel selama pembuatan plastik seperti polipropilena dan polietilena dapat meningkatkan kekakuannya. Efeknya dapat kurang dramatis ketika suhu di bawah T_g polimer.

Stabilisator:

Stabilisator membantu meningkatkan umur dan masa pakai dalam setiap aplikasi. Sifat plastik semakin sedikit mungkin seiring waktu. stabilisator ditambahkan, biasanya dalam jumlah kecil untuk melawan efek penuaan. Karena semua polimer berbasis karbon tunduk pada oksidasi, stabilisator umum yang digunakan adalah antioksidan. Fenol terhambat dan amina tersier digunakan dalam plastik dengan konsentrasi rendah hingga beberapa bagian per juta.

Kesimpulan

Polimer adalah bentuk umum untuk menggambarkan plastik, mereka tersedia dalam berbagai bentuk dan dapat diproses untuk mendapatkan berbagai sifat. Dalam artikel ini, kami telah melihat definisi, morfologi fisik dan molekuler, dan aditif polimer. Kami juga melihat perbedaan antara termoplastik dan termoest.

Saya harap Anda menikmati pembacaan, jika demikian, mohon berikan komentar pada bagian favorit Anda dari posting ini, dan jangan lupa untuk membagikan dengan mahasiswa teknik lainnya. Terima kasih!