Apa Itu Polimerisasi – jenis, proses dan contohnya

Polimerisasi adalah reaksi kimia di mana reagen, monomer (senyawa dengan berat molekul rendah), membentuk ikatan kimia satu sama lain, untuk menimbulkan molekul dengan berat molekul tinggi (makromolekul), baik itu rantai lurus atau struktur tiga dimensi, disebut polimer.

Reaksi polimerisasi adalah rangkaian reaksi kimia di mana monomer inisiator atau pengeras mengaktifkan monomer lain, memulai reaksi berantai yang membentuk polimer akhir.

Ada banyak jenis polimerisasi dan berbagai sistem klasifikasi. Kategori utama adalah:
Polimerisasi dengan adisi dan kondensasi.Polimerisasi

Dalam polimerisasi adisi, seluruh molekul monomer menjadi bagian dari polimer. Di sisi lain, polimerisasi kondensasi, bagian dari molekul monomer hilang ketika menjadi bagian dari polimer. Bagian yang hilang biasanya berupa molekul kecil seperti air atau gas HCl (hidrogen klorida).

Proses polimerisasi

Ada berbagai proses untuk menggabungkan molekul kecil satu sama lain untuk membentuk molekul besar. Klasifikasi mereka didasarkan pada mekanisme yang mengikat struktur monomer atau pada kondisi reaksi eksperimental. Mekanisme polimerisasi. Polimerisasi dapat dilakukan dengan berbagai metode, yaitu:

Polimerisasi adisi

Seperti yang dinyatakan di atas, polimerisasi adisi terjadi ketika molekul monomer menjadi bagian dari polimer tanpa kehilangan atom, yaitu komposisi kimia dari rantai yang dihasilkan adalah sama dengan jumlah komposisi kimia dari monomer yang Mereka menebusnya. Oleh karena itu, selama polimerisasi adisi tidak ada produk samping yang dihasilkan.

Contoh polimerisasi adisi dapat berupa sintesis polietilen. Ketika etilena dipolimerisasi untuk memperoleh polietilen (PE), setiap atom molekul etilena menjadi bagian dari polimer. Monomer ditambahkan ke polimer secara keseluruhan.

Proses polimerisasi adisi sebagai berikut:

  • Penambahan molekul kecil dari jenis yang sama satu sama lain dengan membuka ikatan rangkap tanpa menghilangkan bagian molekul apa pun (polimerisasi seperti vinil).
  • Penambahan molekul kecil dengan jenis yang sama satu sama lain dengan membuka cincin tanpa menghilangkan bagian molekul mana pun (polimerisasi jenis epoksida).
  • Penambahan molekul kecil dari jenis yang sama satu sama lain dengan membuka ikatan rangkap dengan eliminasi sebagian molekul (polimerisasi alifatik dari jenis diazo).
  • Penambahan molekul kecil satu sama lain dengan memutus cincin dengan menghilangkan sebagian molekul (polimerisasi tipe a-aminocarboxyanhydro).
  • Penambahan biradikal yang dibentuk oleh dehidrogenasi (polimerisasi tipe p-xylene).

Polimerisasi kondensasi

Dalam polikondensasi, molekul monomer kehilangan atom ketika menjadi bagian dari polimer. Biasanya, molekul kecil hilang. Oleh karena itu, produk sampingan diproduksi dalam polimerisasi kondensasi. Polimer yang diperoleh dengan rute ini disebut polimer kondensasi.

Mari kita lihat contoh untuk menggambarkan polimerisasi kondensasi. Dalam memperoleh nilon 6,6 (poliamida) dari adipoil klorida dan heksametilena diamina, setiap atom klor dari adipoil klorida bersama dengan salah satu atom hidrogen dalam amina dikeluarkan sebagai gas HCl (hidrogen klorida) ).

Karena sekarang ada lebih sedikit massa dalam polimer daripada monomer asli, kita mengatakan bahwa polimer terkondensasi sehubungan dengan monomer. Produk sampingnya, apakah berupa gas HCl, air atau lainnya, disebut kondensat.

Sistem klasifikasi polimerisasi ini sekali lagi membagi reaksi polimerisasi menjadi dua kategori, yaitu:

  • Polimerisasi Pertumbuhan Rantai
  • Polimerisasi pertumbuhan tahap

Perbedaan antara polimerisasi pertumbuhan rantai dan polimerisasi pertumbuhan bertahap agak lebih rumit daripada perbedaan antara polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.

Proses Polimerisasi kondensasi sebagai berikut:

  • Pembentukan poliester, poliamida, polieter, polianhidros, dll., Dengan menghilangkan air atau alkohol, dengan molekul bifungsional, seperti asam atau glikol, diamina, diester, antara lain (polimerisasi jenis poliester dan poliamida).
  • Pembentukan polihidrokarbon, dengan eliminasi halogen atau hidrogen halida, dengan bantuan katalis logam atau logam halida (polikondensasi tipe Friedel-Craffts dan Ullmann).
  • Pembentukan polisulfida atau polisulfida, dengan eliminasi natrium klorida, dengan alkil bifungsional atau aril halida dan alkali sulfida atau polisulfida alkali atau dengan oksidasi dimercaptans (Polikondensasi tipe Thiokol).
Polimerisasi Pertumbuhan Rantai

Dalam polimerisasi pertumbuhan rantai, monomer menjadi bagian dari rantai “satu per satu”. Dimer pertama terbentuk, kemudian trimer, kemudian tetramer, dll. Dengan cara ini, rantai ditingkatkan satu per satu atau, lebih tepatnya, dari monomer ke monomer.

Contoh dari polimerisasi pertumbuhan rantai akan menjadi polimerisasi anionik (dengan pembentukan carbo-anion) dari Stirena, untuk memperoleh Polistirena (PS):

Polimerisasi pertumbuhan bertahap

Dalam langkah atau polimerisasi pertumbuhan bertahap, dimungkinkan bagi oligomer untuk bereaksi dengan yang lain, misalnya dimer dengan trimer, tetramer dengan dimer, dll., Sehingga rantai ditingkatkan oleh lebih dari satu monomer. Dalam polimerisasi pertumbuhan bertahap, rantai yang tumbuh dapat bereaksi satu sama lain untuk membentuk rantai yang lebih panjang. Ini berlaku untuk rantai dari semua ukuran. Dalam polimerisasi pertumbuhan rantai, hanya monomer yang dapat bereaksi dengan rantai yang tumbuh.

Contoh polimerisasi pertumbuhan bertahap adalah reaksi antara dua monomer, tereftoil klorida dan etilen glikol, untuk membentuk poliester yang disebut poli (etilen tereftalat) atau lebih dikenal sebagai PET. Awalnya kedua monomer bereaksi membentuk dimer.

Pada titik ini dalam sistem pertumbuhan rantai, hanya satu hal yang bisa terjadi:  monomer ketiga ditambahkan ke dimer untuk menghasilkan trimer, kemudian yang keempat untuk membentuk tetramer dan seterusnya. Tetapi dalam polimerisasi bertahap, dimer itu dapat bereaksi dengan cara yang berbeda. Jelas, Anda dapat bereaksi dengan salah satu monomer untuk membentuk trimer.

Suspensi, emulsi dan polimerisasi massa

  • Polimerisasi suspensi. Dalam hal ini peroksida larut dalam monomer. Polimerisasi dilakukan dalam air, dan karena monomer dan polimer yang diperoleh darinya tidak dapat larut dalam air, suspensi diperoleh. Untuk mencegah polimer menggumpal di dalam reaktor, sejumlah kecil polivinil alkohol dilarutkan dalam air, yang menutupi permukaan tetesan polimer dan mencegahnya menempel.
  • Polimerisasi emulsi. Reaksi juga dilakukan dalam air, dengan peroksida yang larut dalam air, tetapi alih-alih menambahkan zat pensuspensi seperti polivinil alkohol, ditambahkan pengemulsi, yang dapat berupa deterjen atau sabun. Di bawah kondisi ini monomer teremulsi, yaitu membentuk tetesan yang sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat bahkan dengan mikroskop. Tetesan mikro ini distabilkan oleh sabun selama proses polimerisasi, dan akhirnya membentuk lateks yang tampak seperti susu, dari mana polimer diendapkan, memecah emulsi. Kemudian dicuci, selalu meninggalkan bekas sabun, yang memberikan karakteristik adsorpsi aditif khusus.
  • Polimerisasi massa. Dalam jenis reaksi ini, satu-satunya bahan adalah monomer dan peroksida. Polimer yang diperoleh sangat mirip dengan suspensi, tetapi lebih murni dari ini dan memiliki beberapa keuntungan dalam adsorpsi aditif karena tidak terkontaminasi dengan polivinil alkohol. Namun, karena ukuran partikelnya yang besar, ia tidak menyebar dalam plasticizer dan tidak digunakan untuk plastik.

Klarifikasi

Sementara sebagian besar polimerisasi pertumbuhan rantai terjadi oleh poliadisi dan sebagian besar polimerisasi bertahap terjadi oleh polikondensasi, tidak selalu demikian. Mencoba merekonsiliasi sistem klasifikasi dalam pertumbuhan rantai-bertahap dengan sistem adisi-kondensasi, benar-benar membuang-buang waktu. Masing-masing memiliki kriteria sendiri dan perbedaan yang dibuat oleh satu sistem tidak akan selalu sama dengan perbedaan yang dibuat oleh yang lain.

Melihat contoh-contoh yang disajikan untuk masing-masing jenis polimerisasi yang berbeda, dapat disimpulkan secara keliru bahwa polimerisasi langkah-demi-langkah dan polimerisasi kondensasi adalah sama, dan di sisi lain, polimerisasi pertumbuhan rantai dan polimerisasi adisi juga sama saja, itu tidak benar. Ada polimerisasi tambahan yang merupakan polimerisasi langkah-pertumbuhan (contohnya adalah polimerisasi yang menghasilkan poliuretan). Ada juga polimerisasi kondensasi yang merupakan polimerisasi pertumbuhan rantai.