Melatih Sikap Positif

Sikap positif, perasaan positif, 'senses', rasa dan sikap kita sebenarnya adalah sesuatu yang bisa dilatih. Sesuatu hal seperti kemampuan olah raga kita: golf, badminton, tenis dan lainnya. Semuanya bisa kita dapatkan dengan sering berlatih. Karena semua hal dalam kehidupan sebenarnya bisa dilatih dan dijadikan kebiasaan kita.

Jadi seharusnya kita mampu mengurangi bahkan menghilangkan perasaan dan sikap yang negatif dalam kehidupan kita. Seperti perasaan merasa kurang beruntung, nervous, perasaan takut ditolak waktu menawarkan penjualan barang, misal. Juga sikap yang suka menunda pekerjaan, "Besok saja deh, atau besok lusa saja kan masih bisa" atau perasaan ragu-ragu, "Saya kerjakan apa tidak ya, saya kerjakan apa tidak ya...". Dan perasaan inferior tidak mampu, "Wah celaka, saya bakal tidak bisa mengerjakan ini". Serta perasaan-perasaan negatif lainnya.

Memang sekali-kali dalam kondisi tertentu, perasaan tersebut tetap kita butuhkan. Tetapi umumnya perasaan-perasaan negatif tersebut hanyalah menjadi kerugian bagi kita. Sehingga kita harus mengurangi atau menghilangkannya dalam kehidupan kita. Dan digantikan oleh perasaan-perasaan yang positif misalkan: keberanian, optimis bisa, " Ayo-ayo! Yes! Kita bisa lakukan dan selesai malam ini". Atau "Harus menang, harus berani, pasti bisa kita lakukan", "Hari ini hari yang cerah, hari yang penuh semangat, saya pasti berhasil". Atau adanya perasaan bahwa kita hidup penuh dengan dinaungi keberuntungan.

Semua itu adalah perasaan yang positif. Perasaan tersebut haruslah kita bina. Karenanya untuk mendapatkannya, kita harus melatihnya. Untuk itu kadang kita membiasakan diri kita sedikit demi sedikit. Misalkan secara sadar setiap malam atau setiap pagi sesaat setelah bangun, melakukan kebiasaan menulis 'sikap yang positif apa yang akan dilakukan hari ini'. Tak perlu detil dan panjang, ringkas saja cukup 5 menit melakukannya. Atau menulis 'apa yang membuat saya bahagia nanti malam atau besok pagi', bisa pula menulis 'hal-hal apa yang menguntungkan dalam perjalanan kehidupan saya'.Lalu lakukan apa yang akan membuat anda merasa positip itu dalam kehidupan anda.

Nah, kalau kita bisa membina sikap-sikap positif ini dan menjadikan kebiasaan maka niscaya akan menjadi lebih dekat lagi dengan kesuksesan kita sendiri.

Baca Selengkapnya »

Bosan

Seorang tua yang bijak ditanya oleh tamunya.

Tamu :"Sebenarnya apa itu perasaan 'bosan', pak tua?"

Pak Tua :
"Bosan adalah keadaan dimana pikiran menginginkan perubahan, mendambakan sesuatu yang baru, dan menginginkan berhentinya rutinitas hidup dan keadaan yang monoton dari waktu ke waktu."

Tamu :"Kenapa kita merasa bosan?"
Pak Tua :"Karena kita tidak pernah merasa puas dengan apa yang kita miliki."

Tamu :"Bagaimana menghilangkan kebosanan?"

Pak Tua : "Hanya ada satu cara, nikmatilah kebosanan itu, maka kita pun akan terbebas darinya."

Tamu :"Bagaimana mungkin bisa menikmati kebosanan?"

Pak Tua:"Bertanyalah pada dirimu sendiri: mengapa kamu tidak pernah bosan makan nasi yang sama rasanya setiap hari?"

Tamu :"Karena kita makan nasi dengan lauk dan sayur yang berbeda, Pak Tua."

Pak Tua :"Benar sekali, anakku, tambahkan sesuatu yang baru dalam rutinitasmu maka kebosanan pun akan hilang."

Tamu: "Bagaimana menambahkan hal baru dalam rutinitas?"

Pak Tua :
"Ubahlah caramu melakukan rutinitas itu. Kalau biasanya menulis sambil duduk, cobalah menulis sambil jongkok atau berbaring. Kalau biasanya membaca di kursi, cobalah membaca sambil berjalan-jalan atau meloncat-loncat. Kalau biasanya menelpon dengan tangan kanan, cobalah dengan tangan kiri atau dengan kaki kalau bisa. Dan seterusnya."

Lalu Tamu itu pun pergi.
Beberapa hari kemudian Tamu itu mengunjungi Pak Tua lagi.

Tamu :"Pak tua, saya sudah melakukan apa yang Anda sarankan, kenapa saya masih merasa bosan juga?"

Pak Tua :"Coba lakukan sesuatu yang bersifat kekanak-kanakan."

Tamu :"Contohnya? "

Pak Tua :"Mainkan permainan yang paling kamu senangi di waktu kecil dulu."

Lalu Tamu itu pun pergi.

Beberapa minggu kemudian, Tamu itu datang lagi ke rumah Pak Tua.

Tamu :

"Pak tua, saya melakukan apa yang Anda sarankan. Di setiap waktu senggang saya bermain sepuas-puasnya semua permainan anak-anak yang saya senangi dulu. Dan keajaibanpun terjadi. Sampai sekarang saya tidak pernah merasa bosan lagi, meskipun di saat saya melakukan hal-hal yang dulu pernah saya anggap membosankan. Kenapa bisa demikian, Pak Tua?"

Sambil tersenyum Pak Tua berkata:

"Karena segala sesuatu sebenarnya berasal dari pikiranmu sendiri, anakku. Kebosanan itu pun berasal dari pikiranmu yang berpikir tentang kebosanan. Saya menyuruhmu bermain seperti anak kecil agar pikiranmu menjadi ceria. Sekarang kamu tidak merasa bosan lagi karena pikiranmu tentang keceriaan berhasil mengalahkan pikiranmu tentang kebosanan. Segala sesuatu berasal dari pikiran. Berpikir bosan menyebabkan kau bosan. Berpikir ceria menjadikan kamu ceria."

Baca Selengkapnya »

Orang Sukses dan Nelayan

Suatu hari, seorang pedagang kaya datang berlibur ke sebuah pulau yang masih asri. Saat merasa bosan, dia berjalan-jalan keluar dari villa tempat dia menginap dan menyusuri tepian pantai. Terlihat Di sebuah dinding karang seseorang sedang memancing, dia menghampiri sambil menyapa,

"Sedang memancing ya pak?", sambil menoleh si nelayan menjawab,

"Benar tuan. Mancing satu-dua ikan untuk makan malam keluarga kami".

"Kenapa cuma satu-dua ikan pak? Kan banyak ikan di laut ini, kalau bapak mau sedikit lebih lama duduk disini, tiga-empat ekor ikan pasti dapat kan?"

Kata si pedagang yang menilai si nelayan sebagai orang malas. "Apa gunanya buat saya ?" tanya si nelayan keheranan.

"Satu-dua ekor disantap keluarga bapak, sisanya kan bisa dijual. Hasil penjualan ikan bisa ditabung untuk membeli alat pancing lagi sehingga hasil pancingan bapak bisa lebih banyak lagi" katanya menggurui.

"Apa gunanya bagi saya?" tanya si nelayan semakin keheranan.

"Begini. Dengan uang tabungan yang lebih banyak, bapak bisa membeli jala. Bila hasil tangkapan ikan semakin banyak, uang yang dihasilkan juga lebih banyak, bapak bisa saja membeli sebuah perahu. Dari satu perahu bisa bertambah menjadi armada penangkapan ikan. Bapak bisa memiliki perusahaan sendiri. Suatu hari bapak akan menjadi seorang nelayan yang kaya raya".

Nelayan yang sederhana itu memandang si turis dengan penuh tanda tanya dan kebingungan. Dia berpikir, laut dan tanah telah menyediakan banyak makanan bagi dia dan keluarganya, mengapa harus dihabiskan untuk mendapatkan uang? Mengapa dia ingin merampas kekayaan alam sebanyak-banyaknya untuk dijual kembali. Sungguh tidak masuk diakal ide yang ditawarkan kepadanya.

Sebaliknya, merasa hebat dengan ide bisnisnya si pedagang kembali meyakinkan, "Kalau bapak mengikuti saran saya, bapak akan menjadi kaya dan bisa memiliki apa pun yang bapak mau".

"Apa yang bisa saya lakukan bila saya memiliki banyak uang?" tanya si nelayan.

"Bapak bisa melakukan hal yg sama seperti saya lakukan, setiap tahun bisa berlibur, mengunjungi pulau seperti ini, duduk di dinding pantai sambil memancing".

"Lho, bukan hal itu yang setiap hari saya lakukan tuan, kenapa harus menunggu berlibur baru memancing?", kata si nelayan menggeleng-gelengkan kepalanya semakin heran.

Mendengar jawaban si nelayan, si pedagang seperti tersentak kesadarannya bahwa untuk menikmati memancing ternyata tidak harus menunggu kaya raya.

Sahabat...
Ada Pepatah mengatakan, "jangan mengukur baju dengan badan orang lain" Maksudnya..Si pedagang mungkin benar melalui analisa bisnisnya, dia merasa apa yang dilakukan oleh si nelayan terlalu sederhana, monoton dan tidak bermanfaat. Mengeruk kekayaan alam demi mendapatkan uang dan kekayaan sebanyak-banyaknya adalah wajar baginya.

Sedangkan bagi si nelayan, dengan pikiran yang sederhana, mampu menerima apapun yang diberikan oleh alam dengan puas dan ikhlas. Sehingga hidup dijalani setiap hari dengan rasa syukur dan berbahagia.

Memang ukuran "bahagia", masing-masing orang pastilah tidak sama. Semua kembali kepada keikhlasan dan cara kita mensyukuri, apapun yang kita miliki saat ini..
nikmatilah hidup ini dengan rasa syukur dan keimanan yang membaja, karena hidup adalah perubahan menuju sukses..Dasyat..Luar biasa..

Baca Selengkapnya »

POLIMER

BAB X
POLIMER
Isi Bab:
10.1. Dasar-Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Polimer
10.1.1 Polimerisasi
10.1.2 Struktur Polimer dan Kopolimer
10.1.3 Kristalitas
10.1.4 Perilaku Termal Polimer
10.1.5 Additif
10.2. Polimer Termoplastik
10.2.1 Sifat Polimer Trmoplastik
10.2.2 Komersial Penting Polimer
10.3. Polimer Termoseting
10.3.1 Sifat dan Karakteristik Umum
10.3.2 Polimer Termoseting Penting
10.4. Elastomer
10.4.1 Karakteristik Elastomer
10.4.2 Karet Alam
10.4.3 Karet Sintesis
10.5. Panduan Pemrosesan Polimer
Dari ketiga jenis bahan dasar, polimer yang terbaru dan pada saat yang sama tertua yang dikenal manusia. Suatu polimer adalah gabungan yang terdiri dari rantai panjang molekul, setiap molekul terdiri atas unit yang terhubung bersama-sama. Mungkin ada ribuan, bahkan jutaan unit dalam satu molekul polimer. Kata ini berasal dari kata Yunani poli, yang berarti banyak, dan meros (disingkat mer), yang berarti bagian. Kebanyakan polimer didasarkan pada karbon dan karena itu dianggap bahan kimia organik. Namun, kelompok ini juga mencakup sejumlah polimer anorganik.
Polimer membentuk organisme hidup dan proses-proses vital semua kehidupan di bumi. Bagi manusia prasejarah, polimer biologis adalah sumber makanan, tempat tinggal, dan banyak dari alat mereka. Namun, minat kami dalam bab ini adalah bahan selain polimer biologis. Dengan pengecualian karet alam, hampir semua bahan yang digunakan polimer rekayasa sintetis yang dibuat oleh proses kimia.

Polimer dapat dipisahkan ke dalam plastik dan karet. Sebagai bahan rekayasa, polimer relatif baru dibandingkan dengan logam dan keramik, disekitar pertengahan tahun 1800-an (lihat catatan sejarah plastik dan 10,1 pada 10.2 dan 10.3 pada karet). Untuk tujuan itu, kami membahas polimer sebagai subjek teknis, tepatnya untuk membagi polimer menjadi tiga kategori, adalah (1) dan (2) adalah plastik dan (3) adalah karet:
1. Polimer termoplastik, atau termoplastik (TP), seperti yang sering disebut, adalah bahan padat pada suhu kamar, tapi akan menjadi cairan kental saat dipanaskan sampai temperatur hanya beberapa ratus derajat. Karakteristik ini memungkinkan termoplastik untuk dapat dengan mudah dan ekonomis dibentuk menjadi produk. Termoplastik dapat mengalami pemanasan dan pendinginan ini siklus berulang-ulang tanpa degradasi signifikan dari polimer.
2. Polimer termosetting, atau termoset (TS), tidak bisa mentolerir siklus pemanasan ulang sebagai termoplastik. Ketika awalnya dipanaskan, termosetting melunak dan mengalir untuk pelumeran; tetapi juga temperatur tinggi menghasilkan reaksi kimia yang mengeras materi menjadi padat dapat dicairkan. Jika dipanaskan, polimer termoseting menurunkan dan chair bukannya melunak.
3. Elastomer. Ini adalah karet. Elastomer (E) adalah polimer yang menunjukkan kemungkinan diperpanjang elastis ekstrim ketika mengalami stres mekanik relatif rendah. Beberapa elastomer dapat ditarik oleh faktor dari 10 dan belum sepenuhnya pulih ke bentuk asli mereka. Meskipun sifat mereka sangat berbeda dari termoset, mereka berbagi molekul yang sama, yang berbeda dari termoplastik.
Termoplastik secara komersial yang paling penting dari tiga jenis, yang merupakan sekitar 70% dari bobot semua polimer sintetis yang dihasilkan. Elastomer berbagi termoset dan sisanya 30% merata, dengan dengan penyebaran sedikit menepi. jenis TP meliputi polimer polietilen, polivinil klorida, polypropylene, polystyrene, dan nilon. Contoh polimer TS penolik, epoxsi, dan poliester tertentu. Contoh yang paling umum adalah elastomer karet alam (divulkanisir), meskipun, karet sintetis melebihi bobot karet alam.

Meskipun klasifikasi polimer ke TP, TS, dan E kategori sesuai dengan tujuan kita secara umum untuk mengatur topik dalam bab ini, kita harus mencatat tiga jenis yaitu: biasanya polimer termoplastik dapat dibuat menjadi termoset; dan beberapa polimer dapat berupa termoset atau elastomer (kami menunjukkan bahwa struktur molekulnya sama), dan beberapa yang termoplastik elastomer. Namun, ini adalah pengecualian dari skema klasifikasi umum.
Pertumbuhan aplikasi polimer sintetis benar-benar mengesankan. Pada dasar volumetrik, saat ini penggunaan polimer tahunan melebihi logam. Alasan-alasan komersial dan pentingnya teknologi polimer adalah sebagai berikut:
 Plastik dapat dibentuk dengan molding ke bagian geometri yang rumit, biasanya tanpa pengolahan lebih lanjut. Plastik sangat kompatibel dengan bentuk jaring pemrosesan.
 Proses pembuatan plastik menarik properti untuk mengaplikasi rekayasa sistetis di mana factor kekuatannya antaralain: (1) kepadatan rendah relatif terhadap logam dan keramik; (2) kekuatan yang baik untuk berat tertentu rasio (tetapi tidak semua) polimer; ( 3) ketahanan terhadap korosi yang tinggi, dan (4) listrik yang rendah dan konduktivitas termal.
 Pada dasar volumetrik, polimer biaya kompetitif dengan logam
 Pada dasar volumetrik, polimer umumnya membutuhkan lebih sedikit energi untuk menghasilkan dari logam. Hal ini umumnya karena suhu kerja bahan ini jauh lebih rendah dibandingkan logam.
 Plastik tertentu bening dan / atau transparan, yang membuat plastik bersaing dengan kaca di beberapa aplikasi.
 Polimer secara luas digunakan dalam material komposit (Bab 11).
Di sisi negatif, polimer pada umumnya memiliki keterbatasan berikut: (1) kekuatan rendah, relatif terhadap logam dan keramik; (2) rendahnya modulus elastisitas atau kekakuan (dalam kasus elastomer, tentu saja, hal ini mungkin karakteristik yang diinginkan ); (3) suhu layanan dibatasi hanya untuk beberapa ratus derajat karena pelinakan polimer termoplastik atau degradasi dari polimer termoseting; (4) viskoelastisitas menunjukkan sifat-sifat plastik (bagian 3.5), yang dapat menjadi batasan yang berbeda dalam beban aplikasi.

Dalam bab ini, kita kaji teknologi bahan polimer. Bagian pertama ditujukan untuk pengantar diskusi tentang ilmu pengetahuan dan teknologi polimer. Bagian berikutnya survei tiga kategori dasar dari polimer: termoplastik, thermoset, dan elastomer.

Catatan Sejarah 10,1
Plastik ([13], [16] dan sumber-sumber lain)

Jelas salah satu yang penting dalam sejarah polimer adalah Charles Goodyear penemu vulkanisasi karet pada tahun 1839 (catatan sejarah 10.2). Pada tahun 1851, saudaranya, Nelson, mematenkan karet keras, yang disebut ebonit, yang pada kenyataannya adalah polimer termoseting. Itu digunakan selama bertahun-tahun untuk sisir, baterai cases, dan gigi prostesis.

Pada pameran internasional 1862 di London, seorang kimiawan Inggris Alexander Parkes menunjukkan kemungkinan termoplastik pertama, salah satu dari selulosa nitrat (selulosa merupakan polimer alami di hutan kapas). Parkes menyebutnya Parkesine dan menggambarkannya sebagai pengganti gading dan kulit penyu. Bahan-bahan yang menjadi penting secara komersial karena upaya orang Amerika John Hyatt. Mengkombinasikan selulosa nitrat dan champor (yang berfungsi sebagai plasticizer) bersama-sama dengan panas dan tekanan untuk membentuk produk yang disebut seluloid. Pemantennya dikeluarkan pada tahun 1870. Seluloid plastik ini transparan, dan kemudian aplikasi yang dikembangkan untuk itu termasuk foto dan film film dan kaca depan untuk kereta dan awal Motorcars.
Beberapa produk tambahan berdasarkan selulosa dikembangkan sekitar pergantian abad. Serat selulosa, yang disebut rayon, Pertama kali dibuat sekitar 1890. Kemasan film, yang disebut kertas kaca, pertama kali dipasarkan sekitar tahun 1910. Selulosa asetat diadopsi sebagai basis untuk film fotografi sekitar waktu yang sama. Bahan ini menjadi termoplastik penting untuk injeksi molding selama beberapa dekade berikutnya.
Plastik sintetis pertama dikembangkan pada awal 1900-an oleh kimiawan Amerika kelahiran Belgia LH Baekeland. Ini melibatkan reaksi dan polimerisasi fenol dan formaldehida untuk membentuk apa yang disebut Bakelite. Resin termoseting ini masih komersial penting saat ini. Hal ini diikuti oleh polimer serupa lainnya: urea formaldehida pada 1918 dan melamin formaldehida pada tahun 1939.
Akhir 1920-an dan 1930-an perkembangan melihat sejumlah termoplastik komoditi utama. Orang Rusia, I. Ostromislenky, mematenkan polyvinyl chlorida pada tahun 1912, tapi pertama kali dikomersialisasikan pada tahun 1927. Sekitar waktu yang sama, plastik pertama kali diproduksi di Jerman. Di Inggris, penelitian dasar dimulai pada tahun 1932 yang mengarah ke sintetis dari plastik, pabrik produksi pertama datang on line tepat sebelum pecahnya perang dunia II. Ini adalah polietilen kerapatan panjang. Akhirnya, program penelitian utama dimulai pada tahun 1928 di bawah pimpinan W. Carothers di DuPont di Amerika Serikat menyebabkan sintetis dari nilon poliamida; itu kemudian dikomersialisasikan pada akhir 1930-an. Awalnya penggunaan pada kaus kaki wanita; aplikasi yang selama perang termasuk rendah gesekan bantalan dan kawat isolasi. Upaya-upaya serupa di Jerman memberikan alternatif bentuk nilon pada tahun 1939.
Beberapa spesies-tujuan penting polimer yang dikembangkan pada tahun 1940-an: fluorocarbons (Teflon), Silikon, poliuretan iklan pada tahun 1943; epoxy resin pada tahun 1947, dan acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) pada tahun 1948. Selama tahun 1950-an, serat poliester muncul pada tahun 1950 dan polypropylene, polikarbonat, dan high density polyethylene, pada tahun 1957. Termoplastik elastomer pertama kali dikembangkan pada tahun 1960-an. Tahun-tahun selanjutnya telah menyaksikan pertumbuhan yang luar biasa dalam penggunaan plastik.
10.1. DASAR-DASAR ILMU PENGETAHUAN DAN TEKNOLOGI POLIMER
Polimer yang disintesis bergabung dengan banyak molekul kecil menjadi molekul yang sangat besar, yang disebut makromolekul, yang memiliki struktur berantai. Unit kecil, yang disebut monomer, umumnya molekul organik sederhana tak jenuh seperti etilen, C2H4. Atom dalam molekul tersebut disatukan oleh ikatan kovalen, dan ketika bergabung membentuk polimer, ikatan kovalen yang sama berlaku link dari rantai bersama-sama. Dengan demikian, masing-masing molekul besar digambarkan dalam gambar 10.1. Seperti telah kita dijelaskan strukturnya di sini, polietilen adalah polimer linear; yang mer-nya membentuk satu rantai panjang.
Sebuah massa bahan polimer terdiri dari banyak makromolekul; analoginya semangkuk spaghetti matang (tanpa saus) kadang-kadang digunakan untuk memvisualisasikan hubungan antara individu molekul ke materi massal. Keterikatan antara helai panjang membantu untuk menahan massa bersama-sama, tetapi ikatan atom lebih signifikan. Ikatan antara makromolekul dalam massa disebabkan oleh van der Waals dan jenis ikatan sekunder lainnya. Dengan demikian, bahan tanbahan polimer mempunyai kekuatan yang jauh lebih lemah daripada ikatan utama memegang molekul bersama-sama. Ini menjelaskan plastik pada umumnya tidak hampir sama kaku dan kuat seperti logam atau keramik.
Ketika polimer termoplastik dipanaskan, itu melembut. Energi panas menyebabkan makromolekul termal menjadi bergerak relatif terhadap satu sama lain dalam polimer massa (di sini, analogi semangkuk spaghetti kehilangan daya tariknya). Bahan mulai berperilaku seperti cairan kental, penurunan viskositas (fluiditas meningkat) dengan meningkatnya suhu. Mari kita memperluas sambutan tersebut, menelusuri bagaimana polimer disintesis dan memeriksa karakteristik dari bahan yang dihasilkan dari sintesis.
Gambar 10.1. Sintesis ethylene monomer polietilen dari: (1) n menghasilkan monomer etilena (2a) polietilen dari panjang rantai n; (2b) notasi ringkas untuk menggambarkan struktur polimer panjang rantai n.
10.1.1. POLIMERISASI
Sebagai proses kimia, sintesis polimer dapat terjadi oleh salah satu dari dua metode: (1) selain polimerisasi dan (2) langkah polimerisasi. Produksi polimer yang diberikan umumnya diasosiasikan dengan satu metode atau yang lainnya.
Penambahan polimerisasi. Dalam proses ini, dicontohkan oleh polietilen, ikatan ganda antara atom karbon dalam monomer etilena membuka sehingga bergabung dengan molekul monomer lain. Koneksi terjadi pada kedua ujung makromolekul memperluas, mengembangkan rantai panjang berulang mer. Karena cara molekul terbentuk, proses ini juga dikenal sebagai polimerisasi rantai. Ini dimulai dengan menggunakan katalis kimia (disebut sebagai penggagas) untuk membuka ikatan karbon ganda di beberapa monomer. Monomer ini, yang sekarang ini sangat reaktif karena elektron tidak berpasangan, kemudian menangkap monomer lainnya untuk mulai membentuk rantai yang reaktif. Rantai menyebarluaskan oleh masih menangkap monomer lain, satu pada waktu, sampai molekul-molekul besar telah dihasilkan dan reaksi diakhiri. Proses hasil seperti ditunjukkan dalam gambar 10.2. Seluruh reaksi polimerisasi hanya memakan waktu beberapa detik untuk setiap makromolekul. Namun, dalam proses industri, mungkin diperlukan beberapa menit atau bahkan berjam-jam untuk menyelesaikan diberikan polimerisasi bets, karena semua reaksi rantai tidak terjadi secara bersamaan dalam campuran.
Selain polietilen, biasanya polimer lain yang dibentuk oleh polimerisasi tambahan disajikan pada Gambar 10.3, bersama dengan monomer awal dan berulang mer. Perhatikan bahwa rumus kimia untuk monomer adalah sama dengan yang dari mer dalam polimer. Ini merupakan karakteristik dari metode ini polimerisasi. Perhatikan juga bahwa banyak dari polimer umum melibatkan beberapa alternatif substitusi atom atau molekul di tempat salah satu atom H dalam polietilen. Polypropylene, polyvinyl chloride, dan polystyrene adalah contoh dari substitusi ini. Polytetrafluoroethylene menggantikan keempat H atom dalam struktur dengan atom fluor (F). Kebanyakannya selain polimer termoplastik. Pengecualian pada Gambar 10.3 polyisoprene, polimer karet alam. Meskipun dibentuk oleh polimerisasi Selain itu, ini merupakan elastomer.

Gambar 10.2 Model tambahan (rantai) polimerisasi: (1) inisiasi, (2) penambahan monomer cepat, dan (3) mengakibatkan rantai panjang molekul polimer dengan n mer di penghentian reaksi.
Polimer Rumus Kimia Monomer Pengulangan mer
Polipropilena (C3H6)n
Polivinil klorida (C2H3Cl)n
Polystyrene (C8H8)n
Teflon (Teflon) (C2F4)n
Polyisoprene (karet alam) (C5H8)n
Gambar 10.3 beberapa jenis polimer yang dibentuk dengan penambahan (rantai) polimerisasi.
Langkah polimerisasi. Dalam bentuk ini polimerisasi, dua monomer bereaksi dibawa bersama untuk membentuk beberapa molekul senyawa yang dikehendaki. Pada kebanyakan (tetapi tidak semua) langkah proses polimerisasi, sebuah produk dari reaksi ini juga diproduksi. Produk yang biasanya air, yang mengembun; karenanya istilah polimerisasi kondensasi sering digunakan untuk proses-proses yang menghasilkan kondensat. Sebagai reaksi berlanjut, lebih molekul reaktan menggabungkan dengan molekul buatan pertama untuk membentuk polimer panjang n = 2, maka polimer panjang n = 3, dan seterusnya. Polimer meningkatkan n diciptakan dalam lambat, bertahap mode. Selain bertahap ini pemanjangan molekul, menengah panjang polimer n1 dan n2 juga bergabung untuk membentuk molekul dengan panjang n = n1 + n2, jadi dua jenis reaksi yang berjalan secara bersamaan setelah proses, bets polimer berisi berbagai panjang. Hanya waktu yang cukup berdasar telah lewat adalah molekul yang memadai dibentuk panjang.
Perlu dicatat bahwa air tidak selalu merupakan produk dari reaksi misalnya, amonia (NH3) adalah senyawa sederhana yang lain yang dihasilkan dalam beberapa reaksi. Namun demikian, istilah polimerisasi kondensasi masih digunakan. Apakah juga harus dicatat bahwa, meskipun kebanyakan langkah proses polimerisasi kondensasi melibatkan sebuah produk, beberapa tidak. Contoh polimer komersial yang dihasilkan oleh langkah (kondensasi) polimerisasi diberikan pada Gambar 10.5. baik termoplastik dan polimer termoseting adalah TP, sementara fenol formaldehida dan urea formaldehida adalah TS polimer.
Gambar model langkah 10,4 polimerisasi yang menunjukkan dua jenis reaksi yang terjadi: (a) n-mer melampirkan tunggal untuk membentuk monomer (n +1)-mer; dan (b) n1-mer menggabungkan dengan n2-mer untuk membentuk sebuah (n1 + n2)-mer. Urutan ditunjukkan oleh (1) dan (2).
Derajat polimerisasi, berat molekul, dan struktur, sebuah makromolekul yang dihasilkan oleh polimerisasi terdiri dari n mengulang mer. Karena molekul dalam suatu bahan polimerisasi batch bervariasi panjang, n untuk bets adalah rata-rata; dengan statistik distribusi normal. Nilai rata-rata n disebut derajat polimerisasi (DP) untuk bets. Derajat polimerisasi mempengaruhi sifat-sifat polimer: DP lebih tinggi meningkatkan kekuatan mekanis tetapi juga meningkatkan viskositas dalam fluida negara, yang membuat pengolahan lebih sulit.
Gambar 10.5. Beberapa jenis polimer yang dibentuk oleh langkah (kondensasi) polimerisasi (ekspresi disederhanakan struktur dan formula; ujung rantai polimer tidak ditampilkan)
Polymer rumus kimia kondensat pengulangan unit
Nilon-6, 6 [(CH2)6(CONH)2(CH2)4]n H2O
Polikarbonat (C3H6(C6H4)2CO3)n HCl
Fenol formaldehida [(C6H4)CH2OH]n H2O
Urea formaldehida (CO(NH)2CH2)n H2O
Berat molekul (MW) dari suatu polimer dalam jumlah dari berat molekul mer dalam molekul; itu adalah n kali berat molekul masing-masing unit berulang. Karena n bervariasi untuk berbagai molekul dalam batch, berat molekul harus ditafsirkan sebagai rata-rata. Nilai-nilai khas DP dan MW untuk polimer dipilih disajikan pada tabel 10,1
Tabel 10.1 nilai-nilai khas derajat polimerisasi (DP) dan berat molekul (MW) untuk dipilih polimer termoplastik.
Polimer DP (n) MW
Polietilen 10000 300000
Polystyrene(PS) 3000 300000
Polivinil klorida (PCV) 1500 100000
Nilon 120 15000
Polycarbonate 200 40000
Dikompilasi dari [7]
10.1.2. STRUKTUR DAN POLIMER KOPOLIMER
Ada perbedaan struktural di antara molekul polimer, bahkan molekul polimer yang sama. Pada bagian ini kami meneliti tiga aspek struktur molekul: (1) stereoregularity, (2) bercabang dan lintas-menghubungkan, dan (3) kopolimer.
Stereoregulariti. Stereoregulariti berkaitan dengan tata ruang dan kelompok atom atom dalam satuan berulang dari molekul polimer. Sebuah aspek penting dari cara stereoregulariti adalah kelompok atom terletak di sepanjang rantai untuk polimer yang memiliki salah satu atom H dalam mer digantikan oleh atom lain atom atau kelompok. Polietilen adalah contoh; itu mirip dengan polietilen kecuali bahwa CH3 diganti untuk salah satu dari empat atom H dalam mer. Tiga kemungkinan pengaturan taktik, seperti digambarkan dalam gambar 10,6: (1) isotactik, di mana kelompok-kelompok atom aneh semua di sisi yang sama, (b) sindiotactik, di mana kelompok-kelompok atom alternatif pada sisi berlawanan, dan (c) ataktik , di mana kelompok-kelompok secara acak di sepanjang kedua sisi.
Gambar 10.6: mungkin susunan kelompok atom polietilen: (a) isotactic, (b) syndiotactic, dan (c) ataktik.
Struktur taktik penting dalam menentukan sifat-sifat polimer. Ini juga mempengaruhi kecenderungan suatu polimer mengkristal (bagian 10.1.3). Melanjutkan dengan polypropylene kita contoh, Polimer ini dapat disintesis dalam salah satu dari tiga struktur taktik. Dalam isotatik, bentuk ini tidaklah kuat dan meleleh pada 3.470 F (1750 C); sindiotactik struktur yang juga sangat kuat, tetapi meleleh pada 2680 F (1310 C); tetapi ataktik polypropylene lunak dan meleleh pada sekitar tahun 1650 M (750 C) dan memiliki sedikit penggunaan komersial [6], [9].
Polimer Linear, bercabang, dan menyilang. Kami telah menggambarkan proses polimerisasi menghasilkan makromolekul struktur berantai, yang disebut polimer linear. Ini adalah struktur karakteristik polimer termoplastik. Struktur lainnya yang memungkinkan, seperti digambarkan pada Gambar 10.7. Salah satu kemungkinan adalah untuk membentuk cabang-cabang samping sepanjang rantai, menghasilkan polimer yang bercabang ditunjukkan pada bagian (b) dari gambar. Dalam polietilen, hal ini terjadi karena atom hidrogen digantikan oleh atom karbon poin secara acak di sepanjang rantai, memulai pertumbuhan rantai cabang di setiap lokasi. Polimer tertentu, ikatan primer terjadi antara cabang dan molekul-molekul lain pada titik sambungan tertentu untuk membentuk polimer berantai, seperti digambarkan dalam gambar 10,7 (c) dan (d). Silang terjadi karena proporsi tertentu dari monomer yang digunakan untuk membentuk polimer mampu untuk berdekatan ikatan monomer pada lebih dari dua belah pihak, sehingga memungkinkan cabang dari molekul lain untuk melampirkan. Struktur ringan berantai adalah karakteristik dari elastomer. Ketika polimer sangat menyilang kita sebut sebagai memiliki struktur jaringan, seperti pada bagian (d) dari figur; yang berlaku, seluruh massa di satu raksasa makromolekul. Plastik termoseting mengambil struktur ini setelah pengobatan.
Gambar 10.7. berbagai struktur molekul polimer: (a) linier, karakteristik dari termoplastik; (b) cabang, (c) longgar cross-linked seperti dalam sebuah struktur jaringan elastomer atau sebagai termoset.
Kehadiran cabang dan silang pada polimer memiliki efek signifikan pada properti. Ini adalah dasar dari perbedaan antara tiga kategori polimer: TP, TS, dan E. Polimer termoplastik selalu linear atau bercabang memiliki struktur atau campuran dari keduanya. Cabang meningkatkan keterikatan antara molekul, biasanya membuat polimer kuat dalam keadaan padat dan lebih kental pada temperatur tertentu dalam liquidy plastik atau negara. Termoseting plastik dan elastomer adalah cross-linked polimer. Silang menyebabkan polimer menjadi kimiawi menetapkan; reaksi tidak dapat dikembalikan. Efeknya adalah untuk secara permanen mengubah struktur polimer; atas pemanasan, itu mendegradasi untuk luka bakar daripada mencair. Termoset memiliki tingkat tinggi silang, sementara elastomer memiliki tingkat silang rendah. Termoset yang keras dan rapuh, sementara elastomer yang elastis dan tangguh.

Kopolimer. Polietilen adalah homopolymer maka adalah polypropylene, polystyrene, dan banyak plastik umum lainnya; mereka terdiri dari molekul mengulangi mer yang semua tipe yang sama. Kopolimer adalah polimer molekul-molekul yang terbuat dari mengulang unit dari dua tipe yang berbeda. Contoh adalah copolymer disintesis dari etilena dan propilena untuk menghasilkan suatu copolymer dengan elastomerik properti. The etilena-propilena koopolimer dapat direpresentasikan sebagai berikut:
- (C2H4)n (C3H6)m –
dimana n dan m berkisar antara 10 dan 20 dan proporsi dari dua konstituen adalah sekitar 50% masing-masing. Kami menemukan dalam bagian 10.4.3 bahwa kombinasi dari polyethylene dan polypropylene dengan jumlah kecil diena penting karet sintetis.

Kopolimer dapat memiliki pengaturan yang berbeda konstituen mer. Kemungkinan diperlihatkan pada Gambar 10,8: (a) copolymer bolak-balik, di mana mer ini secara acak, frekuensi tergantung pada proporsi relatif dari mulai monomer; (c) blok, di mana mer dari jenis yang sama cenderung ke grup diri ke dalam segmen panjang sepanjang rantai, dan (d) korupsi, di mana mer dari satu jenis, yang dilampirkan sebagai cabang ke tulang punggung utama mer dari jenis lain. The etilena-propilena diena karet, disebutkan sebelumnya, adalah tipe blok.
Sintesis kopolimer analog dengan paduan logam untuk membentuk larutan padat. Seperti logam paduan, perbedaan dalam bahan-bahan dan struktur kopolimer dapat memiliki efek besar pada properti. Contoh adalah campuran polietilena-polipropilena telah kita bahas. Masing-masing dari polimer ini saja sudah cukup kaku; perbandingannya 50-50 campuran dari dua membentuk kopolimer struktur acak yang sangat kenyal.
Hal ini juga memungkinkan untuk mensintesis polimer terner, atau terpolimer, yang terdiri dari mer dari tiga tipe yang berbeda. Contohnya adalah plastik ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene; tak heran mereka menyebutnya ABS).
Gambar 10,8, berbagai struktur dari kopolimer: (a) bolak-balik, (b) acak, (c) blok, dan (d) cangkok.
10.1.3. KRISTALINITAS
Baik amorf dan struktur kristal yang dapat dilakukan dengan polimer, meskipun kecenderungan mengkristal jauh lebih sedikit dibandingkan untuk nonglass logam atau keramik. Tidak semua polimer dapat membentuk kristal. Bagi mereka yang dapat, derajat kristalinitas (proporsi materi mengkristal dalam massa) selalu kurang dari 100%. Seperti peningkatan kristalinitas polimer, jadi (1) kepadatan, (2) kekakuan, kekuatan, dan ketangguhan, dan (3) tahan panas. Selain itu, (4) jika polimer yang transparan berbentuk, menjadi buram ketika sebagian mengkristal. Sejumlah polimer yang transparan, tetapi mharus berada dalam berbentuk (kaca) dalam rangka untuk memiliki properti ini. Beberapa dari efek ini dapat diilustrasikan oleh perbedaan antara rendah dan polietilen densitas tinggi disajikan pada tabel 10.2. Alasan yang mendasari untuk properti perbedaan antara bahan-bahan ini adalah derajat kristalinitas.
Tabel 10.2 Perbandingan rendah dan high-density polyethylene
Jenis polietilen kerapatan rendah kepadatan tinggi
Tingkat kristalinitas 55% 92%
Bobot 0,92 0,96
Modulus elastisitas 20000psi 100000psi
Melting suhu 2390 F (1150 C) 2750 F (1350 C)
Dikompilasi dari [6]
Nilai yang diberikan adalah khas.
Polimer linear terdiri dari molekul panjang dengan ribuan ulang mer. Kristalisasi dalam polimer ini melibatkan lipat bolak-balik dari rantai panjang atas diri mereka sendiri untuk mencapai susunan yang sangat teratur dari mer, seperti digambarkan pada Gambar 10.9 (a) daerah mengkristal disebut kristalit. Karena panjang yang luar biasa dari satu molekul (pada skala atom), hal itu mungkin berpartisipasi dalam lebih dari satu kristalit. Juga, lebih dari satu molekul dapat digabungkan dalam satu wilayah kristal tunggal. Kristalit mengambil bentuk lamellae, seperti gambar pada gambar 10.9 (b), yang secara acak dicampur dengan bahan amorf. Jadi, suatu polimer yang mengkristal adalah dua sistem fasa: kristalit diselingi di seluruh matriks amorf.
Gambar daerah 10,9 mengkristal dalam sebuah polimer: (a) panjang membentuk kristal molekul secara acak dicampur dengan bahan amorf dan (b) rantai dilipat lapisan tipis, bentuk khas daerah yang mengkristal.
Sejumlah faktor yang menentukan kapasitas dan / atau kecenderungan suatu polimer untuk membentuk daerah kristalin dalam materi. Faktor-faktor yang dapat diringkas sebagai berikut: (1) sebagai aturan umum, hanya dapat terbentuk polimer linier kristal; (2) stereoregulariti molekul sangat penting [13]: isotactic polimer selalu membentuk kristal; syndiotactic kadang-kadang membentuk kristal polimer; ataktik polimer pernah membentuk kristal; (3) kopolimer, karena molekul mereka ketidakteraturan, jarang membentuk kristal; (4) pendinginan lebih lambat mempromosikan pembentukan dan pertumbuhan kristal, seperti halnya pada logam dan keramik; (5) deformasi mekanis, seperti dalam peregangan dari suatu dipanaskan termoplastik, cenderung untuk menyelaraskan struktur dan meningkatkan kristalisasi; (6) plasticizers (kimia yang ditambahkan ke polimer untuk melunakkan itu) mengurangi derajat kristalinitas.
10.1.4. PERILAKU THERMAL POLIMER
Perilaku termal polimer dengan struktur kristal berbeda dari polimer amorf (bagian 2.4). Efek struktur dapat diamati pada sebidang volume tertentu (kebalikan dari kerapatan) sebagai fungsi temperatur, seperti yang digambarkan dalam figure10.10. Sangat kristalin memiliki titik lebur di mana volumenya mengalami perubahan mendadak. Juga, pada temperatur di atas Tm, ekspansi termal dari bahan cair lebih besar daripada untuk bahan padat di bawah ini Tm. Suatu polimer amorf tidak mengalami perubahan mendadak yang sama. Seperti yang didinginkan dari cairan, dengan koefisien ekspansi termal terus menurun sepanjang lintasan yang sama seperti ketika itu cair, dan akan semakin kental dengan penurunan suhu. Selama pendinginan di bawah maka perubahan polimer dari liquidy atau karet. Ketika suhu terus turun, suatu titik akhirnya tiba di mana ekspansi termal dari polimer amorf tiba-tiba menjadi lebih rendah. Ini adalah suhu transisi kaca, Tg, dilihat sebagai perubahan lereng. Bawah Tg, bahan keras dan rapuh.
Gambar 10,10 Perilaku polimer adalah fungsi temperatur.
Sebuah polimer mengkristal sebagian terletak di antara dua ekstrem, seperti ditunjukkan pada gambar. Ini adalah rata-rata dari amorf dan kristal menyatakan, rata-rata tergantung pada derajat kristalinitas. Tm memperlihatkan karakteristik viskos cairan; antara polimer dan Tg itu memiliki sifat viskoelastisitas dan bawah Tg itu memiliki sifat-sifat elastis konvensional padat.
Apa yang kita telah diuraikan dalam bagian ini berlaku untuk bahan termoplastik, yang dapat bergerak ke atas dan ke bawah kurva angka 10,10 berkali-kali. Cara di mana mereka dipanaskan dan didinginkan dapat mengubah jalan yang diikuti. Sebagai contoh, tingkat pendinginan cepat dapat menghambat pembentukan kristal dan meningkatkan suhu transisi kaca. Termoset dan elastomer didinginkan dari keadaan cair berperilaku seperti polimer amorf sampai silang terjadi. Struktur molekul mereka membatasi pembentukan kristal. Dan sekali molekul polimer adalah berantai, polimer tidak dapat dipanaskan ke titik cair.
10.1.5. ADITIF
Properti dari polimer sering dapat menguntungkan diubah dengan menggabungkan mereka dengan aditif. Aditif baik mengubah struktur molekul dari polimer atau ajukan tahap kedua ke plastik, yang berlaku mengubah polimer ke material komposit. Aditif dapat digolongkan berdasarkan fungsi sebagai (1) pengisi, (2) plasticizers, (3) colorants, (4) pelumas, (5) api retardents, (6) silang agen, (7) peredam sinar ultraviolet, dan ( 8) antioksidan.
Pengisi. Pengisi adalah bahan padat yang ditambahkan ke polimer biasanya dalam bentuk partikel atau berserat untuk mengubah sifat mekanik atau cukup mengurangi biaya bahan. Alasan lain untuk menggunakan pengisi adalah dimensi dan meningkatkan stabilitas termal. Contoh polimer pengisi digunakan dalam cellulosic termasuk serat dan serbuk (misalnya, serat kapas dan kayu tepung, masing-masing); bubuk silika (SiO2), kalsium karbonat (CaCO3), dan tanah liat (hydrous aluminium silikat), dan serat kaca, metal, karbon, asbes, atau polimer lain. Pengisi yang dapat meningkatkan sifat mekanik memperkuat disebut agen, dan dengan demikian menciptakan komposit disebut sebagai plastik diperkuat; mereka memiliki kekakuan yang lebih tinggi, kekuatan, kekerasan, dan ketangguhan polimer daripada yang asli. Serat memberikan penguatan terbesar mempengaruhi.
Plasticizers. Plasticizers adalah bahan kimia yang ditambahkan ke polimer untuk membuatnya lebih lembut dan lebih fleksibel dan untuk meningkatkan karakteristik aliran selama pembentukan. Plasticizer bekerja dengan mengurangi suhu transisi kaca di bawah suhu kamar. Sedangkan polimer yang keras dan rapuh di bawah Tg. adalah lembut dan tangguh di atasnya. Penambahan sebuah plasticizer untuk polyvinyl chloride (PVC) merupakan contoh yang baik; tergantung pada proporsi plasticizer dalam campuran, PVC dapat diperoleh dalam berbagai properti, dari kaku dan rapuh untuk fleksibel dan kenyal.
Colorants. Keuntungan untuk polimer di atas logam atau keramik adalah bahwa materi itu sendiri dapat diperoleh di hampir semua warna. Hal ini menghilangkan kebutuhan untuk operasi lapisan sekunder. Colorants untuk polimer dua jenis: (1) pigmen dan (2) pewarna. Pigmen adalah bahan serbuk halus yang larut dalam dan harus seragam terdistribusi di seluruh polimer dalam konsentrasi yang sangat rendah, biasanya kurang dari 1%. Pigmen sering menambahkan opacity serta warna pada plastik. Pewarna adalah bahan kimia, biasanya disertakan dalam bentuk cair, yang umumnya larut dalam polimer. Mereka biasanya digunakan untuk plastik transparan warna seperti styrene dan akrilik.
Aditif lain. Pelumas kadang-kadang ditambahkan ke dalam polimer untuk mengurangi gesekan dan meningkatkan aliran pada antarmuka cetakan. Pelumas juga membantu melepaskan bagian dari cetakan di cetak injeksi. Mold release agen, disemprot ke permukaan cetakan, sering digunakan untuk tujuan yang sama.
Hampir semua polimer terbakar jika panas dan oksigen yang diperlukan diberikan. Beberapa polimer yang lebih mudah terbakar daripada yang lain. Flame retardants adalah kimia ditambahkan ke polimer untuk mengurangi mudah terbakar oleh salah satu atau kombinasi dari mekanisme berikut: (1) mengganggu dengan propagasi nyala api, (2) memproduksi dalam jumlah besar tahan api gas, dan / atau (3) meningkatkan suhu pembakaran materi. Kimia dapat juga berfungsi untuk (4) mengurangi emisi gas berbahaya atau beracun yang dihasilkan selama pembakaran.
Kita harus mencakup antara aditif yang menyebabkan silang terjadi dalam polimer termoseting dan elastomer. Istilah agen silang mengacu pada berbagai bahan-bahan yang menyebabkan reaksi silang atau bertindak sebagai katalis untuk mempromosikan reaksi seperti itu. Contoh komersial penting adalah (1) belerang dalam vulkanisasi karet alam, (2) formaldehida untuk membentuk penolik termoseting plastik, dan (3) peroksida untuk polyester.
Banyak polimer yang rentan terhadap degradasi oleh sinar ultraviolet (misalnya, dari sinar matahari) dan oksidasi. Degradasi memanifestasikan dirinya sebagai pemecahan link dalam rantai molekul panjang. Polietilen, misalnya, adalah rentan terhadap kedua jenis degradasi, yang menyebabkan kehilangan kekuatan mekanik. Sinar ultraviolet absorber dan antioksidan adalah aditif yang mengurangi kerentanan dari polimer untuk bentuk-bentuk serangan.
10.2. POLIMER TERMOPLASTIK
Pada bagian ini, kita membahas sifat-sifat kelompok polimer termoplastik dan kemudian survei para anggota penting.
10.2.1. SIFAT POLIMER TERMOPLASTIK
Karakteristik yang menentukan suatu polimer termoplastik adalah bahwa ia dapat dipanaskan dari keadaan padat ke keadaan cair viskos dan kemudian didinginkan kembali ke padat, dan bahwa ini siklus pemanasan dan pendinginan dapat diterapkan beberapa kali tanpa degradasi polimer. Alasan untuk ini adalah bahwa karakteristik polimer TP terdiri dari linear (dan / atau bercabang) makromolekul yang tidak bercabang pada pemanasan. Sebaliknya, thermoset, dan elastomer mengalami perubahan kimia ketika dipanaskan, yang silang-link mereka dan permanen set molekul polimer tersebut.
Sebenarnya, termoplastik melakukan memburuk secara kimia dengan pemanasan dan pendinginan berulang-ulang. Dalam molding plastik, pembedaan dibuat antara plastik baru atau materi dan plastik yang telah dibentuk sebelumnya (misalnya, sprues dan bagian-bagian yang rusak) dan karena itu telah mengalami perbedaan termal. Untuk beberapa aplikasi, hanya bahan alami dapat diterima. Polimer termoplastik juga menurunkan secara bertahap ketika mengalami temperatur tinggi terus-menerus di bawah Tm. ini efek jangka panjang disebut termal penuaan dan kemerosotan melibatkan kimia lambat. Beberapa TP polimer lebih rentan terhadap penuaan termal yang lain, dan untuk bahan tertentu tingkat kerusakan tergantung pada suhu.
Sifat mekanik. Dalam pembahasan kita tentang sifat mekanik dalam bab 3, kami membandingkan polimer untuk logam dan keramik. Yang khas pada suhu kamar termoplastik dicirikan oleh hal berikut: (1) jauh lebih rendah kekakuan, modulus elastisitas yang ke dua (dalam beberapa kasus, tiga) urutan besarnya lebih rendah dari logam dan keramik; (2) kekuatan tarik yang lebih rendah (sekitar 10% dari logam); (3) kekerasan jauh lebih rendah, dan (4) rata-rata keuletan yang lebih besar, tetapi ada rentang nilai yang luar biasa, dari 1% elongasi untuk plastik untuk 500% atau lebih untuk polypropylene.
Sifat mekanik termoplastik bergantung pada suhu. Hubungan fungsional harus dibicarakan dalam konteks berbentuk dan struktur kristal. Termoplastik amorf yang kaku dan menyerupai gelas di bawah temperatur transisi gelas Tg dan fleksibel atau menyerupai karet di atasnya. Transisi sebenarnya terjadi selama rentang temperatur dari 100 ke 200, walaupun nilai tunggal Tg, disarankan oleh angka 10,10. sebagai kenaikan suhu di atas Tg, polimer menjadi semakin lembut, akhirnya menjadi cairan kental (hal itu tidak pernah menjadi cair tipis karena berat molekul tinggi). Efek pada perilaku mekanis dapat digambarkan seperti pada Gambar 10,11, di mana perilaku mekanik deformasi didefinisikan sebagai perlawanan. Hal ini analog dengan modulus elastisitas, tetapi hal itu memungkinkan kita untuk mengamati pengaruh temperatur pada polimer amorf seperti transisi dari padat menjadi cair. Bawah Tg, bahan elastis dan kuat. Pada Tg, yang agak tiba-tiba penurunan resistensi deformasi diamati sebagai bahan karet mengubah ke dalam fase; perilakunya viskoelastisitas di wilayah ini. Ketika temperatur meningkat, secara bertahap menjadi lebih fluidlike.
Sebuah teoretis termoplastik dengan 100% kristalinitas akan memiliki titik lebur yang berbeda di mana kemudian berubah dari padat menjadi cair, tapi akan menunjukkan titik Tg tidak kentara. Tentu saja, real polimer memiliki kurang dari 100% kristalinitas. Untuk sebagian mengkristal polimer, resistensi terhadap deformasi ditandai oleh kurva yang terletak di antara dua ekstrim, posisinya ditentukan oleh proporsi relatif dari dua fase. Mengkristal yang sebagian fitur pameran polimer amorf dan sepenuhnya baik mengkristal plastik. Bawah Tg, itu adalah resistansi deformasi elastis dengan miring ke bawah dengan peningkatan suhu. Atas Tg, tak berbentuk bagian dari polimer melunak, sementara bagian kristalin utuh. Materi pameran sebagian besar sifat-sifat yang umumnya viskoelastisitas. Seperti polimer sudah tercapai, sekarang kristal meleleh, memberikan polimer yang liquidy konsistensi; ketahanan terhadap deformasi sekarang karena sifat fluida kental. Sejauh mana mengasumsikan cairan polimer dan karakteristik di atas tergantung pada berat molekul dan derajat polimerisasi. DP dan MW yang lebih tinggi mengurangi aliran dari polimer, sehingga lebih sulit untuk proses pencetakan dan metode membentuk serupa. Ini adalah dilema yang dihadapi oleh polimer yang memilih bahan-bahan ini karena MW dan DP yang lebih tinggi berarti kekuatan yang lebih tinggi.
Gambar 10,11 Hubungan sifat mekanik, digambarkan sebagai perlawanan deformasi, sebagai fungsi temperatur untuk sebuah termoplastik amorf, 100% kristalin (teoritis) termoplastik, dan sebagian termoplastik mengkristal.
Sifat-sifat fisik. Sifat fisik bahan yang dibahas dalam Bab 4. Pada umumnya, polimer termoplastik memiliki (1) kerapatan lebih rendah dibandingkan logam atau keramik-khas gravitasi spesifik untuk polimer adalah sekitar 2,5, dan untuk logam sekitar 7.0; (2) jauh lebih tinggi koefisien ekspansi termal, kira-kira 5 kali nilai untuk logam dan 10 kali nilai untuk keramik; (3) jauh lebih rendah temperatur peleburan; (4) spesifik yang memanas dua sampai empat kali orang-orang dari logam dan keramik; (5) konduktivitas termal yang sekitar tiga lipat lebih rendah dibandingkan logam dan (6) isolator sifat listrik.
10.2.2. KOMERSIAL TERPENTING TERMOPLASTIK
Produk termoplastik termasuk dicetak dan diekstrusi, serat, film, dan lembaran, bahan pengemas, dan cat dan pernis. Produk tersebut biasanya diberikan ke pabrik dalam bentuk bubuk atau pelet dalam kantong 50-lb, 200-lb drum, atau beban besar oleh mobil truk atau kereta api. TP yang paling penting polimer dibahas berikutnya dalam urutan abjad. Untuk setiap plastik, meja menyediakan rumus kimia dan sifat-sifat yang dipilih. Perkiraan diberikan pangsa pasar relatif terhadap semua plastik (termoplastik dan termoseting).
Asetal. Asetal [table 10.3 (a)] adalah nama yang populer yang diberikan kepada polyoxymenthylene, suatu polimer rekayasa dibuat dari formaldehida (CH2O) dengan kekakuan tinggi, kekuatan, thoughness, dan mengenakan rasistance. Selain itu, ia memiliki titik lebur yang tinggi dan kelembaban rendah penyerapan dan larut dalam pelarut umum pada temperatur ruang. Karena kombinasi ini properti, resin asetal kompetitif dengan logam tertentu (misalnya, kuningan dan seng) dalam komponen otomotif seperti gagang pintu, pompa perumahan, dan bagian-bagian yang serupa; alat hardware dan komponen-komponen mesin.
Tabel 10.3. Penting polimer termoplastik komersial (a) asetal.
Polymer : polyxymenthylene, juga dikenal sebagai polyacetal (OCH2) n
Simbol : POM
Metode polimerisasi : langkah (kondensasi)
Derajat kristalinitas : 75% tipikal
Modulus elastisitas : 500,000 lb/in2 (3500MPa)
Kekuatan tarik : 10000 lb/in2 (70MPa)
Pemanjangan : 25% hingga 75%
Spesifik gravitasi : 1,42
Temperatur transisi kaca :-1120F (-800C)
Titik leleh : 3560F (1800C)
Perkiraan pangsa pasar : jauh kurang dari 1%
Dikompilasi dari [2], [4], [6], [7], [9], dan [14].
Akrilik. Akrilik adalah polimer yang berasal dari asam akrilik (C3H4O2) dan senyawa yang berasal dari itu. Termoplastik yang paling penting dalam grup akrilik polymethylmethacrylate (PMMA); kaca (Rohm & Haas nama perdagangan PMMA) adalah nama yang lebih ramah untuk itu. Data PMMA yang mendengarkan pada tabel 10.3 (b). ini adalah polimer linier yang syndiotactic dan karena itu sebagian besar amorf. Yang beredar transparansi properti sangat bagus, yang membuatnya kompetitif dengan optik kaca dalam aplikasi. Contohnya termasuk ekor cahaya otomotif lensa, alat optik, dan jendela pesawat. Yang terbatas bila dibandingkan dengan kaca adalah goresan yang jauh lebih rendah perlawanan. Penggunaan lain termasuk lantai PMMA emulsi lilin dan cat lateks. Penggunaan penting lain dalam serat akrilik untuk tekstil; polyacrylonitrile (PAN) adalah sebuah contoh yang terjadi dengan yang lebih familiar nama dagang Orlon (Du Pont) dan Acrilan (Monsanto).
Tabel 10.3 (lanjutan) (b) akrilik (termoplastik)

Perwakilan polimer : polymethylomethacrylate (C5H8O2) n
Simbol : PMMA
Metode polimerisasi : Adisi
Derajat kristalinitas : none (amorf)
Modulus elastisitas : 400,000 lb/in2 (2800 MPa)
Kekuatan tarik : 8000 lb/in2 (55 MPa)
Pemanjangan : 5%
Berat jenis : 1,2
Suhu transisi kaca : 2210F (1050C)
Titik leleh : 3920F (2000C)
Perkiraan pangsa pasar : sekitar 1%


Acrylonitrile-butadiene-styrene. ABS disebut plastik teknik yang bagus karena kombinasi dari sifat mekanik, beberapa di antaranya tercantum dalam tabel 10.3 (c). ABS adalah dua-fase terpolymer, satu fase yang keras-acrylonitrile styrene copolymer, sementara fase lain styrene-butadiene copolymer, yang kenyal. Nama plastik berasal dari tiga mulai monomer, yang dapat dicampur dalam berbagai proporsi. Aplikasi khas termasuk komponen mobil, peralatan, mesin-mesin bisnis dan pipa-pipa dan alat kelengkapan

Tabel 10.3 (lanjutan) (c) acrylonitrile-butadiene-styrene

Perwakilan polimer : terpolymer dari acrylonitrile (C3H3N), butadiena (C4H6), dan
Styrene (C8H8)
Symbol : ABS
Metode polimerisasi : Addisi
Derajat kristalinitas : none (amorf)
Modulus elastisitas : 300000 lb/in2 (2100 MPa)
Kekuatan tarik : 7000 lb/in2 (50 MPa)
Pemanjangan : 10% sampai 30%
Spesifik gravitasi : 1,06
Perkiraan pangsa pasar : sekitar 3%

Selulosa. Selulosa (C6H10O5) adalah polimer karbohidrat sering terjadi di alam. Serat kayu dan kapas, kepala sumber industri selulosa, mengandung sekitar 50% dan 90% dari polimer, masing-masing. Ketika dibubarkan selulosa dan reprecipitated selama proses kimia, polimer yang dihasilkan disebut selulosa diregenerasi. Saat ini diproduksi sebagai serat untuk pakaian, itu dikenal sebagai rayon (tentu saja, kapas itu sendiri adalah serat yang banyak digunakan untuk pakaian jadi). Ketika diproduksi sebagai film tipis, itu adalah plastik, yang secara luas menggunakan bahan kemasan. Selulosa sendiri tidak dapat digunakan sebagai termoplastik karena terurai sebelum mencair ketika suhu meningkat. Namun, hal itu dapat digabungkan dengan berbagai senyawa untuk membentuk beberapa plastik komersial penting; contoh adalah selulosa asetat (CA) dan selulosa asetat-butirat (CAB). CA, data yang diberikan dalam Tabel 10.3 (d), diproduksi dalam bentuk lembaran (untuk membungkus), film (untuk fotografi), dan dibentuk bagian. CAB adalah bahan cetakan yang lebih baik daripada CA dan memiliki dampak yang lebih besar kekuatan, penyerapan uap air yang lebih rendah, dan kompatibilitas yang lebih baik dengan plasticizer. Selulosa termoplastik berbagi sekitar 1% dari pasar.
Tabel 10.3 (lanjutan) (d) cellulosics

Perwakilan polimer : selulosa asetat (C6H9O5-COCH5)n
Simbol : CA
Metode polimerisasi : langkah (kondensasi)
Derajat kristalinitas : amorf
Modulus elastisitas : 400,000 lb/in2 (2800 MPa)
Kekuatan tarik : 4000 lb/in2 (30 MPa)
Pemanjangan : 10% hingga 50%
Berat jenis : 1,3
Suhu transisi kaca : 2210F (1050C)
Titik leleh : 5830F (3060C)
Perkiraan pangsa pasar : kurang dari 1%

Fluoropolymers. Polytetrafluorethylene (PTFE), umum dikenal sebagai Teflon [table 10.3 (e)], rekening untuk sekitar 85% dari keluarga polimer disebut fluoropolymers, di mana H menggantikan atom F atom dalam rantai hidrokarbon. PTFE sangat resisten terhadap serangan kimia dan lingkungan, tidak dipengaruhi oleh air, dan memiliki sifat-sifat listrik yang baik, tahan panas baik, dan sangat rendah koefisien gesekan. Kemudian dua sifat ini telah dipromosikan penggunaannya dalam peralatan masak antilengket rumah tangga. Aplikasi lain yang bergantung pada properti yang sama termasuk nonlubricating bantalan dan komponen yang serupa. PTFE juga menemukan aplikasi dalam peralatan kimia dan pengolahan makanan.

Tabel 10.3 (lanjutan) (e) fluoropolymers

Perwakilan polimer : polytetrafluorethylene (C2F4) n
Simbol : PTFE
Metode polimerisasi : Selain
Derajat kristalinitas : sangat kristalin, sekitar 95%
Modulus elastisitas : 60.000 lb/in2 (425 MPa)
Kekuatan tarik : 2500 lb/in2 (20 MPa)
Pemanjangan : 100% hingga 300%
Berat jenis : 2,2
Suhu transisi kaca : 2600F (1270C)
Titik leleh : 6200F (3270C)
Perkiraan pangsa pasar : kurang dari 1%

Poliamida. Keluarga polimer penting yang membentuk karakteristik hubungan amida (CO-NH) selama polimerisasi disebut poliamida (PA). Yang paling penting anggota keluarga PA adalah nilon, yang kedua nilai-nilai utama adalah nilon-6, dan nilon-6, 6 (angka-angka kode yang menunjukkan jumlah atom karbon dalam monomer). Data yang diberikan pada tabel 10.3 (f) adalah untuk nylon-6, 6, yang dikembangkan di Du Pont di tahun 1930-an. Properties dari nilon-6, yang dikembangkan di Jerman, adalah serupa. Nilon yang kuat, sangat elastis, tangguh, abrasi perlawanan, dan self-pelumas. Ini mempertahankan sifat mekanik yang baik bahkan pada suhu hingga sekitar 2500F (1250C). Satu kekurangan adalah bahwa ia menyerap air dengan disertai sifat degradasi. Mayoritas aplikasi dari nilon (sekitar 90%) berada di serat untuk karpet, pakaian, dan ban kabelnya. Sisanya (10%) berada dalam rekayasa komponen; nilon umumnya pengganti yang baik logam dalam bantalan, roda gigi, dan bagian-bagian yang serupa di mana kekuatan dan gesekan rendah diperlukan.

Tabel 10.3 (lanjutan) (f) poliamida

Perwakilan polimer : nylon-6, 6 [(CH2)6 (CONH)2 (CH2)4)]n
Simbol : PA-6, 6
Metode polimerisasi : langkah (kondensasi)
Derajat kristalinitas : sangat kristal
Modulus elastisitas : 100000 lb/in2 (700 MPa)
Kekuatan tarik : 10000 lb/in2 (70 MPa)
Pemanjangan : 300%
Spesifik gravitasi : 1,14
Suhu transisi kaca : 1220F (50oC)
Titik leleh : 5000F (2600C)
Perkiraan pangsa pasar : 1% untuk semua poliamida

Kelompok kedua poliamida dalam aramid (poliamida aromatik) yang Kevlar (Du Pont nama dagang) adalah mendapatkan arti penting sebagai plastik diperkuat serat. Alasan untuk kepentingan dalam Kevlar adalah bahwa kekuatannya sama dengan baja pada 20% dari berat.

Polycarbonate. Polycarbonate (PC) [tabel 10.3 (g)] adalah terkenal karena umumnya sifat mekanik sangat baik, yang meliputi baik tinggi merayap ketangguhan dan perlawanan. Ini adalah salah satu yang terbaik untuk tahan panas termoplastik melainkan dapat digunakan untuk suhu sekitar 2500F (1250C). di samping itu, transparan dan api perlawanan. Aplikasi termasuk bagian mesin dibentuk, perumahan untuk mesin bisnis, pompa impellers, dan helm pengaman. Hal ini juga banyak digunakan dalam kaca (jendela dan kaca depan) aplikasi.

Tabel 10.3 (lanjutan) (g) polikarbonat

Perwakilan polimer : polikarbonat (C3H6 (C6H4)2 CO3)7
Simbol : PC
Metode polimerisasi : langkah (kondensasi)
Derajat kristalinitas : amorf
Modulus elastisitas : 350,000 lb/in2 (2500 MPa)
Kekuatan tarik : 9.500 lb/in2 (65 MPa)
Pemanjangan : 110%
Berat jenis : 1,2
Suhu transisi kaca : 3020F (1500C)
Titik leleh : 4460F (2300C)
Perkiraan pangsa pasar : kurang dari 1%

Polyester. The poliester membentuk keluarga polimer terdiri dari karakteristik hubungan ester (CO-O). Mereka dapat berupa termoplastik atau termoseting, tergantung pada apakah silang terjadi. Dari termoplastik poliester, wakil contoh adalah polietilen tereftalat (PET), data yang dikumpulkan dalam tabel 10.3 (h). Ini dapat berupa amorf atau sebagian mengkristal (hingga sekitar 30%), tergantung pada bagaimana didinginkan setelah membentuk. Cepat pendinginan berbentuk berpihak pada negara, yang sangat transparan. Aplikasi yang signifikan termasuk pukulan-dibentuk wadah minuman, film fotografi, dan pita rekaman magnetik. Selain itu, PET secara luas digunakan sebagai serat dalam pakaian. Serat polyester memiliki kelembaban rendah penyerapan dan pemulihan deformasi yang baik, baik yang membuat mereka ideal untuk mencuci-dan-memakai pakaian yang melawan kerutan. Serat PET hampir selalu dicampur dengan kapas atau wol. Akrab nama dagang untuk serat polyester termasuk dracon (Du Pont), Fortrel (Celanese), dan kodel (Eastman Kodak).

Tabel 10.3 (lanjutan) (h) poliester (termoplastik)

Perwakilan polimer : polietilen tereftalat (C2H4-C8H4O4)n
Simbol : PET
Metode polimerisasi : langkah (kondensasi)
Derajat kristalinitas : amorf sampai 30% kristal
Modulus elastisitas : 325,000 lb/in2 (2300 MPa)
Kekuatan tarik : 8000 lb/in2 (55 MPa)
Pemanjangan : 200%
Berat jenis : 1,3
Suhu transisi kaca : 1580F (700C)
Titik leleh : 5090F (2650C)
Perkiraan pangsa pasar : sekitar 2%

Polietilen. Polyethylene (PE) disintesis pertama kali tahun 1930, dan sekarang account untuk volume terbesar dari semua plastik. Fitur yang membuat PE menarik sebagai bahan rekayasa biaya rendah, kimia inertness, dan mudah pengolahan. Polyethylene tersedia dalam beberapa kelas, yang paling umum yang low-density polyethylene (LDPE) dan high density polyethylene (HDPE). Kepadatan rendah nilai adalah polimer yang sangat bercabang dengan kristalinitas dan densitas lebih rendah. Aplikasi termasuk lembaran, film, dan insulasi kawat. HDPE memiliki struktur yang lebih linier, dengan kristalinitas dan densitas yang lebih tinggi. Perbedaan-perbedaan ini membuat HDPE lebih kaku dan kuat dan memberikan suhu leleh yang lebih tinggi. HDPE digunakan untuk memproduksi botol, pipa, dan peralatan rumah tangga. Kedua nilai dapat diproses oleh sebagian besar metode membentuk polimer (bab 15). Properti untuk dua nilai yang diberikan dalam Tabel 10.3 (i).
Tabel 10.3 (lanjutan) (i) polietilen

Perwakilan polimer : polietilen (C2H4)n
Simbol : LDPE HDPE

Polimerisasi metode : Selain tambahan
Derajat kristalinitas : 55% biasanya 92% tipikal
Modulus elastisitas : 20000 lb/in2 (150 MPa) 100000 lb/in2 (700 MPa)
Kekuatan tarik : 2000 lb/in2 (15 MPa) 4000 lb/in2 (40 MPa)
Pemanjangan : 100% sampai 500% 20% sampai 100%
Spesifik gravitasi : 0,92 0,96
Temperatur transisi kaca :-1480F (-1000C) -1750F (-1150C)
Titik leleh : 2400F (1150C) 2750F (1350C)
Perkiraan pangsa pasar : sekitar 20% sekitar 15%

Polypropylene. Polypropylene (PP) telah menjadi plastik besar, terutama untuk injeksi molding, karena merupakan pengantar pada akhir 1950-an. PP dapat disintesis dalam struktur isotactic, syndiotacti, atau ataktik, yang pertama paling penting dan untuk yang karakteristik diberikan dalam Tabel 10.3 (j). Ini adalah yang paling ringan dari plastik, dan kekuatan-rasio berat-tinggi. PP sering dibandingkan dengan HDPE karena biaya dan banyak dari sifat-sifatnya serupa. Namun, titik leleh tinggi polypropylene memungkinkan aplikasi tertentu yang mencegah penggunaan polietilen, misalnya, komponen yang harus disterilkan. Aplikasi lainnya dicetak suntikan bagian untuk otomotif dan rumah ware dan produk serat untuk karpet. Aplikasi khusus cocok untuk polypropylene onepiece engsel yang dapat dikenakan untuk sejumlah besar meregangkan siklus tanpa kegagalan.



TABEL 10.3 (lanjutan) (j) Polipropilena:

Polimer : Polypropylene (C3H6)n
Simbol : PP
Metode polimerisasi : Penambahan
Tingkat Kristalinitas : Tinggi, tetapi bervariasi dengan pengolahan
Modulus elastisitas : 200.000 Ib/in2 (1400 MPa)
Kekuatan tarik : 5.000 Ib/in2 (35 MPa)
Pemanjangan : 10% sampai 500%, tergantung pada tambahan
Spesifik gravitasi : 0,90
Suhu transisi kaca : -40 F (-200 C)
Melting suhu : 3.490 F (1760 C)
Perkiraan pangsa pasar : Sekitar 13%

Polypropylene Ini adalah beberapa polimer, kopolimer, dan terpolimer berdasarkan monomer stirena (C8H8), yang polystyrene (PS) digunakan dalam volume tertinggi [Tabel 10.3 (K)]. Ini adalah linier homopolymer dengan struktur amorf yang umumnya terkenal karena rapuh. PS adalah bening, mudah berwarna, dan mudah dibentuk, tetapi menurun pada temperatur tinggi dan larut dalam berbagai pelarut. Karena rapuh, Beberapa nilai PS berisi 5% sampai 15% karet dan istilah yang berdampak tinggi plastik HIPS) digunakan untuk jenis ini. PS memiliki ketangguhan yang lebih tinggi, tapi transparansi dan kekuatan tarik berkurang. Selain cetak injeksi appilications (misalnya, membentuk mainan dan hausewares), plastik juga menemukan menggunakan dalam kemasan dalam bentuk busa PS.
TABEL 10.3 (Lanjutan) (k) Polistirena
Polymer : Polistirena (C8H8)n
Olahraga : PS
Metode polimerisasi : adisi
Derajat kristalinitas ; Tidak ada (amorf)
Modulus elastisitas : 450.000 Ib/in2 (3200 MPa)
Kekuatan tarik : 7000 Ib/in2 (50 MPa)
Pemanjangan : 1%
Gravitasi spesifik : 1,05
Suhu transisi kaca : 2120 F (1000 C)
Melting suhu : 4.640 M (2400 C)
Pasar Approxmate : Sekitar 10%

Cholide polyvinyl polyvinyl chloride (PVP) [Tabel 10.3 (I)] adalah plastik yang digunakan secara luas, sifatnya dapat divariasikan dengan menggabungkan aditif dengan polimer. Secara khusus, plasticizers digunakan untuk mencapai termoplastik mulai dari PVC kaku (tidak ada plasticizers) untuk fleksibel PVC (proporsi tinggi plasticizer). Plasticizers mengurangi temperatur transisi galas untuk efek perubahan ini. Kisaran sifat, membuat polimer PVC yang serbaguna, dengan aplikasi yang mencakup pipa kaku (digunakan dalam konstruksi, air dan sistem saluran pembuangan, dan irigasi), fitting, kabel dan kawat isolasi, film, lembaran, kemasan makanan, lantai, dan mainan. PVC dengan sendirinya relatif stabil terhadap panas dan cahaya, dan stabilizer harus ditambahkan untuk meningkatkan ketahanan terhadap kondisi lingkungan tersebut. Perawatan harus diambil dalam produksi dan penanganan dari monomer vinil klorida yang digunakan untuk polmerize PVC karena sifatnya karsinogenik alam.
TABEL 10.3 (lanjutan) `(I) Polivinil klorida

Polymer : Polivinil klorida (C2H3Cl)n
Simbol : PVC
Metode polimerisasi : Penambahan
Derajat kristalinitas : Tidak ada (struktur amorf)
Modulus elastisitas : 400.000 Ib/in2 (2800 MPa) yang
Kekuatan tarik : 6000 Ib/in2 (40 MPa)
Pemanjangan : 2% tanpa plasticizer
Spesifik gravitasi : 1.40
Glas-suhu transisi : 1780 F (810 C) tanpa plasticizer
Melting suhu : 4140 F (2120 C)
Perkiraan pangsa pasar : Tentang 16%
Tidak dengan plasticizer

10.3. POLIMER TERMOSETTING

Thermosetting (TS) polimer dibedakan oleh cross-linked, struktur tiga dimensi. Akibatnya, yang membentuk bagian (misalnya, panci menangani atau saklar listrik penutup) menjadi salah satu makromolekul besar. Termoset selalu amorf dan tidak memperlihatkan temperatur transisi kaca. Pada bagian ini, kita kaji c umum TS haracteristics dari plastik dan mengidentifikasi bahan-bahan penting dalam kategori.
10.3.2 SIFAT DAN KARAKTERISTIK UMUM
Karena perbedaan kimia dan struktur molekul, sifat-sifat plastik termoseting berbeda dari termoplastik. Secara umum, thermoset adalah (1) lebih kaku-modulus elastisitas adalah dua sampai tiga kali lebih besar; (2) termosets rapuh hampir tidak ada prosses keuletan; (3) kurang larut dalam pelarut umum; (4) mampu layanan yang lebih tinggi suhu; dan (5) tidak mampu menjadi remelted; sebaliknya termosets merendahkan atau terbakar.
Perbedaan dalam sifat-sifat plastik TS dikaitkan dengan silang, yang membentuk termal, stabil, tiga-dimensi, struktur kovalen, di dalam molekul. Silang diselesaikan dalam tiga cara [7]:
1. Sistem suhu diaktifkan. Dalam sistem yang paling umum, perubahan yang disebabkan oleh panas yang diberikan selama pembentukan bagian-operasi (misalnya, cetakan). Bahan awal adalah polimer linear dalam bentuk granular disediakan oleh pabrik kimia. Sebagai panas yang ditambahkan, untuk melunakkan bahan cetakan; terus hasil pemanas di silang dari polimer. Termoseting istilah yang paling tepat diterapkan pada polimer ini.
2. Sistem katalis diaktifkan. Silang dalam sistem ini terjadi ketika sejumlah kecil katalis ditambahkan ke polimer, yang dalam bentuk cair. Tanpa katalis, polimer tetap stabil; sekali dikombinasikan dengan katalis, polimer akan berubah menjadi bentuk padat.
3. Sistem mencampur diaktifkan. Kebanyakan epoxies adalah contoh dari sistem ini. Pencampuran dari dua bahan kimia hasil dalam suatu reaksi yang membentuk cross-linked polymer padat. Temperatur tinggi kadang-kadang digunakan untuk mempercepat reaksi.
Reaksi kimia yang terkait dengan silang disebut menyembuhkan atau pengaturan. Curing yang dilakukan pada tanaman fabrikasi, yang membentuk bagian-bagian daripada bahan kimia yang memasok bahan awal ke fabrikator.
10.3.2 POLIMER TERMOSETTING PENTING
Plastik thermosetting tidak digunakan secara luas sebagai termoplastik, mungkin karena komplikasi pengolahan tambahan yang terlibat dalam menyembuhkan TS polimer. Volume terbesar termoset adalah resin penolik, yang volume tahunan adalah sekitar 6% dari total pasar plastik, secara signifikan lebih kecil dari termoplastik terkemuka, polietilen, yang memiliki sekitar 35% dari pasar. Data teknis untuk bahan-bahan ini diberikan dalam Tabel 10.4. Mengacu pada data pangsa pasar dengan total plastik (TP ditambah TS).

resin plastic asam amino [Tabel 10.4 (a)], yang dicirikan oleh gugus amino (NH2), terdiri dari dua termoseting polimer, ureal formaldehida dan melamin formaldehida, yang dihasilkan oleh reaksi formaldehida ((CH2O) dengan baik urea [CO (NH2)2] atau melamin (C3H6N6), masing-masing. Pada kepentingan komersial, resin amino peringkat tepat di bawah yang lain resin formaldehida, fenol-formaldehida, dibahas kemudian. Urea formaldehida kompetitif dengan fenol dalam aplikasi tertentu, terutama sebagai kayu lapis dan perekat papan partikel. Para resin juga digunakan sebagai senyawa bingkai. Hal ini sedikit lebih mahal daripada bahan fenol. melamin formaldehida plastik tahan air dan bahan penting dan dishware dan sebagai lapisan di meja dan couter laminasi tops (seperti Formica, nama dagang dari Cyanamid Co). Ketika digunakan sebagai bahan cetak, plastik amino biasanya berisi pengisi proporsi yang signifikan, seperti selulosa.
TABEL 10,4 Polimer thermosetting komersial penting. (a) Amino Resin

Perwakilan polimer : melamin formaldehida
Monomer : Melamin (C3H6N6) dan formaldehida (CH2O)
metode polimerisasi : Langkah kondensasi)
Modulus elastisitas : 1.300.000 Ib/in2 (9000 MPa)
Kekuatan tarik : 7000 Ib/in2 (50 MPa)
Pemanjangan : Kurang dari 1%
Spesifik gravitasi : 1.5
Perkiraan pangsa pasar : Sekitar 4% untuk urea formaldehida dan melamin
Formaldehid

Dikompilasi dari [2], [4], [6], [7], [9], dan [14].

Resin epoxies. Epoxy [Tabel 10.4 (b)] didasarkan pada kelompok bahan kimia yang disebut epoksida. Perumusan paling sederhana epoxide adalah etilen oksida (C2H3O). Epichlorohydrin (C6H5OCl) adalah jauh lebih banyak digunakan untuk memproduksi epoxide epoxy resin. Unsur epoksida memiliki derajat polimerisasi rendah. Untuk meningkatkan berat molekul dan menghubungkan lintas epoxide, curing harus digunakan. Mungkin menyembuhkan agen termasuk polyamines dan asam anhidrida. Epoxies disembuhkan terkenal akan kekuatan, adhesi, dan panas dan kimia perlawanan. Aplikasi termasuk pelapisan permukaan, industri lantai, kaca yang diperkuat serat komposit, dan perekat. Sifat isolasi epoksi termoset membuat mereka berguna dalam berbagai aplikasi elektronik, seperti enkapsulasi transistor dan laminasi cetak sirkuit elektronik.
TABEL 10,4 (lanjutan) (b) Epoxy.

Contoh kimia : Epichlorohydin (C3H5OCl) plus curing seperti
trietilamin [C6H5-CH2N-(CH3)2]
Metode polimerisasi : kondensasi
Modulus elastisitas : 1,000,000 Ib/in2 (7000 MPa)
Kekuatan tarik : 10.000 Ib/in2 (70 MPa)
Pemanjangan : 0%
Spesifik gravitasi : 1.1
Perkiraan pangsa pasar : Sekitar 1%

Phenolic Fenol (C6H5OH) [Tabel 10.4 (c)] adalah senyawa asam yang dapat bereaksi dengan aldehida (dehydrogenated alkohol), formaldehida (CH2O) menjadi yang paling reaktif. Fenol-formal dehyde adalah yang paling penting dari polimer fenolik; itu adalah pertama kali dikomersialisasikan sekitar 1900 di bawah nama dagang Bakelite. Hal ini hampir selalu dikombinasikan materi. Hal ini rapuh dan baik prosES termal, kimia, dan kestabilan dimensi. Kapasitasnya untuk menerima colorants terbatas, melainkan hanya dalam avalailabe warna gelap. Merupakan produk molded hanya sekitar 10% dari total phenolic digunakan. Aplikasi lain termasuk perekat untuk kayu lapis, papan sirkuit tercetak, counter tops, dan bahan-bahan untuk ikatan dan kasar rem roda.
TABEL 10,4 (Lanjutan) (c) Fenol-Formaldehid.

Monomer bahan : Fenol (C6H5OH) dan Formaldehida (CH2O)
Metode polimerisasi : Sep (kondensasi)
Modulus elastisitas : 1,000,000 Ib/in2 (7000 MPa)
Kekuatan tarik : 10.000 Ib/in2 (70 MPa)
Pemanjangan : Kurang dari 1%
Spesifik gravitasi : 1.4
Perkiraan pangsa pasar : 6%

Poliester. Poliester [Tabel 10.4 (d)], yang berisi link ester karakteristik usia (CO-O), dapat termoseting serta therplastik (bagian 10.2). Thermosetting poliester digunakan terutama di diperkuat plastik (komposit) untuk memalsukan item besar seperti pipa, tank, perahu hulls, otomatis bagian tubuh, dan konstruksi panel. Mereka juga dapat mencetak usedin berbagai proses untuk menghasilkan bagian-bagian yang lebih kecil. Sintesis polimer awal melibatkan reaksi anhidrida asam atau seperti Maleat anhidrida (C4H2O3) dengan glycol seperti ethylene glycol (C2H6O2). Ini menghasilkan poliester tak jenuh yang relatif berat molekul rendah (MW = 1.000-3.000). Agredient ini dicampur dengan monomer mampu polymerizingand silang dengan polyester. Styrene (C8H8) umumnya digunakan untuk tujuan ini dalam proporsi dari 30% sampai 50%. Komponen ketiga, yang disebut inhibitor, ditambahkan untuk mencegah prematur silang. Campuran ini yang foms resin poliester sistem yang dipasok ke fabricator. Poliester disembuhkan baik oleh panas (Suhu-sistem diaktifkan) atau dengan menggunakan katalis ditambahkan ke resin poliester (katalis-sistem diaktifkan). Curing dilakukan pada saat fabrikasi (molding atau proses pembentukan) dan hasil di silang dari polimer.

TABEL 10,4 (lanjutan) (d) takjenuh Polyester.

Contoh kimia : Maleat anhidrida (C4H2O3) dan ethylene glycol (C2H6O2)
ditambah Styrene (C8H8)
Metode polimerisasi : Langkah (kondensasi)
Modulus elastisitas : 1,000,000 Ib/in2 (7000 MPa)
Kekuatan tarik : 4000 Ib/in2 (30 MPa)
Pemanjangan : 0%
Spesifik gravitasi : 1.1
Perkiraan pangsa pasar : 3%

Kelas penting dari polyester adalah alkyd resin (nama ini diturunkan oleh menyingkat dan menggabungkan kata-kata alkohol dan asam dan mengubah beberapa huruf). Mereka digunakan terutama sebagai dasar untuk cat, pernis, dan lacquers. Molding senyawa Alkyd juga tersedia, namun aplikasinya terbatas.
Poliuretan. Ini termasuk keluarga besar polimer [Tabel 10.4 (e)], semua dicirikan oleh kelompok urethane (MHCOO) dalam struktur mereka. Kimia dari poliuretan oleh kompleks, dan ada banyak varietas kimia dalam keluarga. Fitur khas adalah reaksi dari sebuah poliol. Molekul yang mengandung hidroksil (OH) kelompok, seperti eter butylene glycol (C4H10O2), dan sebuah isosianat, seperti difenil metana diisocyanate (C15H10O2N2). Melalui variasi dalam kimia, silang, dan pemrosesan dapat termoplastik poliuretan, termoseting, atau bahan elastomerik, dua terakhir yang paling penting secara komersial. Penerapan terbesar
TABEL 10,4 (lanjutan) (e) Poliuretana.

Polymer : Poliuretana dibentuk oleh reaksi sebuah poliol dan isosianat.
kimia bervariasi secara signifikan.
Metode polimerisasi : Langkah (kondensasi)
Modulus elastisitas : Bervariasi tergantung pada sebuah proses kimia
Kekuatan tarik : 4000 Ib/in2 (30 MPa)a
Pemanjangan : Bervariasi tergantung pada silang
Spesifik gravitasi : 1.2
Perkiraan pangsa pasar : Sekitar 4%, termasuk elastomer
Khas untuk cross- linked sangat polyurethane.
Polyurethane adalah busa. Ini dapat berkisar antara elastomerik dan kaku, yang terakhir ini lebih tinggi cross-linked. Busa kaku digunakan sebagai bahan pengisi dalam konstruksi cekungan panel dan dinding kulkas. Dalam jenis aplikasi, menyediakan bahan isolasi termal dipinjamkan excel, untuk menambah kekakuan struktur, dan tidak menyerap air dalam jumlah yang banyak. Banyak cat, pernis, dan bahan pelapis yang serupa didasarkan pada sistem urethane. Kami membahas elastomer poliuretan dalam Bagian 10.4
Silikon Silikon adalah anorganik dan semi-anorganik polimer, dibedakan dengan adanya link siloxane berulang (-Si-O-) dalam struktur molekul. Perumusan tipikal menggabungkan radikal metil (CH3) dengan (SiO) di berbagai proporsi untuk memperoleh unit berulang - ((CH3)m-SiO) -, di mana m menetapkan proporsionalitas. Dengan variasi komposisi dan pengolahan, Polisiloksan dapat diproduksi dalam tiga bentuk: (1) cairan, (2) elastomer, (3) resin termoseting. Cairan yang rendah berat molekul polimer yang digunakan untuk pelumas, pemoles, wax dan cairan lainnya-tidak benar-benar polimer dalam arti bab ini, tetapi tetap penting produk komersial. Silikon elastomer, tercakup dalam Bagian 10.4, dan termoseting Silikon, dirawat di sini, cross-linked. Ketika sangat cross-linked, kaku bentuk resin Polisiloksan sistem yang digunakan untuk cat, pernis, dan pelapis dan laminasi lainnya seperti Printed Circuit boads. Mereka juga digunakan sebagai bahan cetakan bagian listrik. Curing dilakukan dengan pemanasan atau dengan membiarkan pelarut yang mengandung polimer untuk menguap. Silikon terkenal akan tahan panas yang baik dan air repelensi, tetapi kekuatan mekanik tidak begitu besar sebagai cross-linked lain polimer. Data dalam Tabel 10,4 (f) adalah untuk silikon polimer termosetting yang khas.
TABEL 10,4 (lanjutan) (f). resin silicon termosetting

Contoh kimia : [(CH3)6-SiO]n
Metode polimerisasi : Langkah (kondensasi), biasanya
Kekuatan tarik : 4000 Ib/in2 (30 MPa)
Pemanjangan : 0%
Gravitasi spesifik : 1,65
Perkiraan pangsa pasar : Kurang dari 1%

10.4. ELASTOMER

Elastomer adalah polimer mampu deformasi elastis besar ketika mengalami tekanan yang relatif rendah. Beberapa elastomer dapat menahan perpanjangan dari 500% atau lebih dan masih kembali ke bentuk aslinya. Istilah yang lebih populer untuk elastomer adalah, tentu saja, karet. Kita dapat membagi karet ke dalam dua kategori: (1) karet alam, yang berasal dari tanaman biologis tertentu, dan (2) Polimer sintetik, yang dihasilkan oleh proses polimerisasi serupa dengan yang digunakan untuk termoplastik dan polimer termoseting. Sebelum membahas alam dan karet sintetis, marilah kita mempertimbangkan karakteristik umum elastomer.
10.4.1 KARAKTERISTIK ELASTOMER

Elastomer terdiri dari rantai molekul panjang yang cross-linked (seperti termoseting polimer). Mereka berutang mengesankan mereka sifat-sifat elastis dengan kombinasi dua ciri: (1) molekul panjang ketat kinked ketika awalnya, dan (2) tingkat silang secara substansial di bawah bahwa dari termoset. Fitur-fitur ini diilustrasikan dalam Gambar model 10,12 (a), yang memperlihatkan sebuah kinked erat cross-linked molekul di bawah tidak tegang.

Gambar 10.12 model molekul panjang elastomer, dengan tingkat sialng secara: (a) nonsubtansial dan (b) dibawah tegangan tensil
Ketika materi yang terentang, molekul dipaksa untuk mengorak dan meluruskan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10,12 (b). Molekul 'alami memberikan perlawanan terhadap uncoiling awal modulus elastis bahan agregat. Seperti noda lebih lanjut yang dialami, ikatan kovalen dari cross-linked mulecules mulai memainkan meningkatkan dan rolein modulus kekakuan meningkat, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 10.13. Dengan silang lebih besar, yang elastomer menjadi kaku dan modulus elastisitas lebih linier. Ciri-ciri ini ditunjukkan pada gambar oleh tegangan-regangan kurva untuk tiga kelas dari karet dengan rendah sampai medium silang, dan karet keras (ebonit), yang tinggi silang berubah menjadi sebuah termoseting plastik.
Untuk polimer untuk memamerkan elastomerik properti, hal itu harus amorf dalam kondisi awalnya, dan temperatur harus berada di atas Tg. Jika di bawah temperatur transisi kaca, bahan keras dan rapuh; di atas Tg polimer dalam "karet" negara. Setiap polimer termoplastik amorf akan menunjukkan sifat-sifat di atas Tg elastomerik untuk waktu yang singkat, karena molekul linear selalu digulung sampai batas tertentu, sehingga memungkinkan untuk ektension elastis. Ini adalah tidak adanya coss-link di TP polimer yang mencegah mereka dari menjadi benar-benar elastis: alih-alih, mereka menunjukkan perilaku viskoelastisitas.

Gambar 10.13 peningkatan kekakuan dalam fungsi tegangan pada tiga tingkatan karet: kater alam, karet vukanisasi, dan karet keras
Curing diperlukan untuk efek silang di sebagian besar elastomer umum hari ini. Istilah untuk pengobatan digunakan dalam konteks karet alam (dan karet sintetis tertentu) adalah vulkanisasi, yang melibatkan kimia pembentukan silang-link antara rantai polimer. Silang khas karet orang harus link per seratus sepuluh atom karbon dalam rantai polimer linier, tergantung pada tingkat kekakuan yang diinginkan dalam materi. Ini jauh lebih kecil dari tingkat silang di termoset.
Metode alternatif menyembuhkan melibatkan penggunaan bahan kimia yang mulai bereaksi ketika dicampur (kadang-kadang memerlukan katalis atau panas) untuk membentuk elastomer dengan relatif jarang terjadi silang hubungan antara molekul. Karet karet sintetis ini dikenal sebagai sistem reaktif elastomer. Polimer tertentu yang menyembuhkan dengan cara ini, seperti urethanes dan Silikon, dapat diklasifikasikan sebagai termoset baik atau elastomer, tergantung pada tingkat silang dicapai selama reaksi.
Yang relatif kelas baru elastomer disebut termoplastik elastomer, sifat proses elastomerik yang dihasilkan dari campuran dari dua fase, keduanya termoplastik, tapi satu yang di atas dengan Tg pada suhu kamar, sementara yang lain di bawah Tg. Dengan demikian, kita memiliki polimer yang mencakup daerah karet lembut bercampur dengan partikel keras yang berfungsi sebagai lintas-link. Material komposit elastis dalam perilaku mekanik, meskipun tidak extensible karena kebanyakan elastomer lainnya. Karena kedua fase termoplastik, bahan agregat dapat dipanaskan di atas dengan Tm untuk membentuk, menggunakan proses yang umumnya lebih ekonomis daripada yang digunakan untuk karet.
Kami membahas elastomer dalam dua artikel yang mengikutinya. Pertama berkaitan dengan karet alam dan bagaimana hal itu divulkanisir untuk membuat bahan komersial yang berguna, yang kedua meneliti karet sintetis.

10.4.2 KATER ALAM

Karet alam (NR) terutama terdiri dari polyisoprene, tinggi-berat molekul polimer dari isoprena (C5H8). Hal ini berasal dari lateks, sebuah zat susu yang dihasilkan oleh berbagai tanaman, yang paling penting yang adalah pohon karet (Hevea brasiliensis) yang tumbuh di iklim tropis (lihat Sejarah Catatan 10.2). lateks adalah emulsi air dari polyisoprene (sekitar onethird berat), ditambah berbagai bahan-bahan lain. Karet diekstrak dari lateks dengan berbagai metode (misalnya, pembekuan, pengeringan, penyemprotan) yang menghapus air.



Catatan sejarah 10,2
Karet alam [1,3]
Penggunaan pertama karet alam tampaknya telah dalam bentuk bola-bola karet yang digunakan untuk olahraga oleh orang-orang Indian dari Amerika Tengah dan Selatan paling tidak 500 ratus tahun yang lalu. Colombus mencatat cecond ini selama perjalanan ke Dunia Baru pada 1493-1496. Bola itu dibuat dari karet kering dari pohon karet. Orang kulit putih pertama di Amerika selatan disebut pohon karet, yang merupakan cara mereka mengucapkan nama India untuk itu. Nama karet berasal dari kimiawan Inggris J. Priestley. Yang menemukan (sekitar 1770) bahwa permen karet akan "menggosok" tanda pensil menjauh.
Barang-barang karet awal kurang memuaskan, mereka mencair pada musim panas dan dalam musim dingin mengeras. Salah satu dari mereka dalam bisnis pembuatan dan penjualan barang-barang karet adalah Charles Goodyear. Mengakui kekurangan bahan alam, ia bereksperimen dengan cara-cara untuk meningkatkan sifat dan menemukan bahwa karet dapat disembuhkan dengan pemanasan dengan belerang. Ini pada tahun 1839, dan proses, kemudian disebut vulkanisasi, telah dipatenkan oleh dia pada tahun 1844.
Vulkanisasi dan muncul permintaan untuk produk-produk karet mengakibatkan pertumbuhan luar biasa dalam produksi karet dan industri yang mendukungnya. Pada tahun 1876, Henry Wickham mengumpulkan ribuan bibit pohon karet dari Brasil dan ditanam mereka di Inggris; yang kecambah kemudian ditransplantasikan ke Ceylon dan Malaya (waktu itu koloni Inggris) untuk membentuk perkebunan karet. Lama kemudian, negara-negara lain di kawasan ini mengikuti contoh Inggris. Asia Tenggara menjadi basis industri karet.
Pada 1888, seorang ahli bedah hewan Inggris bernama John Donlop dipatenkan pneumatik ban untuk sepeda. Pada abad ke-20, industri yang Motorcar berkembang di Amerika Serikat dan Eropa. Bersama-sama, mobil dan industri karet tumbuh untuk menduduki posisi-posisi penting yang tak terbayangkan.

Alam karet mentah (tanpa vulkanisasi) adalah kaku dalam cuaca panas dan kaku dan rapuh dalam cuaca dingin. Membentuk elastomer dengan sifat-sifat yang berguna, karet alam harus divulkanisir. Secara tradisional, vulkanisasi yang telah dicapai dengan mencampur sejumlah kecil sulfur dan bahan kimia lain dengan karet mentah dan pemanasan. Efek kimia vulkanisasi adalah silang; hasil mekanik meningkat kekuatan dan kekakuan, namun pemeliharaan diperpanjang. Perubahan yang dramatis yang disebabkan oleh sifat vulkanisasi dapat dilihat pada kurva tegangan-regangan sebelumnya kita Gambar 10.13.
Sulfur sendiri dapat menyebabkan silang, tapi prosesnya lambat, mengambil jam untuk menyelesaikannya. Bahan kimia lain ditambahkan ke selama vulkanisasi belerang untuk mempercepat proses dan melayani fungsi bermanfaat lainnya. Selain itu, karet dapat divulkanisir dengan menggunakan bahan kimia selain belerang. Hari ini, menyembuhkan kali telah berkurang secara signifikan dibandingkan dengan belerang asli menyembuhkan tahun yang lalu.
Sebagai bahan engineering, divulkanisir karet dicatat di antara elastomer untuk kekuatan tarik tinggi, kekuatan sobek, ketahanan (kemampuan untuk pulih setelah deformasi bentuk), dan perlawanan untuk memakai dan kelelahan. Kelemahannya adalah bahwa degradasi ketika mengalami panas, sinar matahari, oksigen, ozon, dan minyak. Beberapa dari pembatasan ini dapat dikurangi melalui penggunaan aditif. Sifat khas dan data lainnya untuk karet alam divulkanisir tercantum dalam Tabel 10.5. Pangsa pasar relatif terhadap total volume Karet tahunan adalah sekitar 15% dari total pasar polimer.
Tabel 10.5 Karakteristik dan sifat khas karet divulkanisir

Polymer : Polyisoprene (C5H8) n
Simbol : NR
Modulus elastisitas : 2500 Ib/in2 (18 MPa)
Kekuatan tarik : 3500 Ib/in2 (25 MPa)
Pemanjangan : 700% pada kegagalan
Spesifik gravitasi : 0,93
Batas suhu tinggi : 1800 F (800 C)
Batas suhu rendah : -600 F (-500 C)
Perkiraan pangsa pasar : 22%
Dikompilasi dari [2], [6], [9], dan sumber lain.
Pada 300% elongasi
Pasar tunggal terbesar karet alam adalah ban otomotif. Dalam ban, karbon hitam adalah aditif yang penting, melainkan memperkuat karet, yang berfungsi untuk meningkatkan kekuatan tarik dan ketahanan terhadap air mata dan abrasi. Produk lain yang terbuat dari karet termasuk sol sepatu, Bushings, anjing laut, dan komponen penyerap goncangan. Dalam setiap kasus, karet diperparah untuk mencapai sifat-sifat khusus yang diperlukan dalam aplikasi. Selain itu karbon hitam, bahan tambahan lain digunakan dalam karet dan beberapa elastomer sintetis termasuk tanah liat, kaolin, silika, bedak, dan kalsium karbonat; di samping itu, terdapat bahan kimia yang mempercepat dan meningkatkan vulkanisasi.
10.4.3 KARET SINTESIS

Hari ini, karet sintetis tonase lebih dari tiga kali dari karet alam. Pengembangan bahan sintetis ini terutama didorong oleh perang dunia ketika karet alam sulit untuk mendapatkan (lihat Sejarah Catatan 10.3). Paling penting dari sintetis adalah styrene-butadiene rubber (SBR), sebuah kopolimer dari butadiena (C4H6) dan stirena (C8H8). Seperti kebanyakan polimer lain, bahan baku utama untuk karet sintetis adalah minyak bumi. Hanya karet sintetis kepentingan komersial terbesar dibahas dalam paragraf berikut. Data teknis yang disajikan pada Tabel 10.6. Data pangsa pasar untuk total volume karet alam dan sintetik. Sekitar 10% dari total volume produksi karet reklamasi; demikian, total tonnages dalam Tabel 10,5 dan 10,6 tidak jumlah sampai 100%.

Catatan sejarah 10,3
Karet sintetis [3 dan sumber-sumber lain]
Pada tahun 1826, Faraday mengenali rumus karet alam untuk C5H8. Attempst di mereproduksi berikutnya molekul ini selama bertahun-tahun umumnya tidak berhasil. Sayangnya, itu adalah perang dunia yang menciptakan kebutuhan yang menjadi ibu dari penemuan untuk karet sintetis. Dalam Perang Dunia I, Jerman, tidak diberi akses ke karet alam, mengembangkan metil berbasis pengganti. Bahan ini tidak begitu berhasil, tapi menandai skala besar pertama produksi karet sintetis
Setelah Perang Dunia I, harga karet alam begitu rendah sehingga banyak usaha fabrikasi sintetis yang ditinggalkan. Jerman, bagaimanapun, mungkin mengantisipasi konflik di masa depan, memperbaharui usaha-usaha pembangunan mereka. Perusahaan I.G. Farben mengembangkan dua karet sintetis, dimulai pada awal tahun 1930-an, yang disebut Buna-S dan Buna-N. Buna berasal dari butadiena (C4H6), yang telah becomethe bahan penting dalam banyak karet sintetis modern, dan Na, simbol untuk natrium, digunakan untuk mempercepat atau mengkatalisasi proses polimerisasi (Natrium adalah kata Jerman untuk natrium). Simbol S di Buna-S adalah singkatan dari styrene. Buna-S adalah copolymer yang kita kenal sekarang sebagai styrene-butadiene karet, atau SBR. N di Buna-N singkatan dari acrylonitrile, dan karet sintetis nitril disebut karet dalam penggunaan saat ini.
Upaya lain termasuk bekerja di Du Pont Company di Amerika Serikat, yang menyebabkan pengembangan polychloroprene, pertama kali dipasarkan pada tahun 1932 di bawah nama Duprene, dan kemudian berubah menjadi Neoprene, namanya sekarang. Saat itu (dan sudah) karet sintetis yang lebih tahan terhadap minyak dari karet alam.
Selama Perang Dunia II, Jepang memotong pasokan karet alam dari Asia Tenggara ke Amerika Serikat. Produksi Buna-S karet sintetis dimulai dalam skala besar di Amerika. Pemerintah federal lebih suka menggunakan nama GR-S (pemerintah karet-styrene) daripada Buna-S (nama Jerman). Pada tahun 1944, Amerika Serikat outproducing Jerman di SBR 10 sampai I. Sejak awal 1960-an, di seluruh dunia produksi karet sintetis telah melampaui bahwa karet alam.

Karet butadiene polybutadiene (BR) [Tabel 10.6 (a)] adalah penting terutama dalam kombinasi dengan karet lainnya. Hal ini diperparah dengan karet alam dan dengan styrene (lihat paragraf kemudian styrene-butadiene karet) dalam produksi ban otomotif. Sendirian, dengan air mata perlawanan, kekuatan tarik, dan kemudahan pengolahan kurang daripada yang diharapkan.
TABEL 10.6 karakteristik dan sifat khas dari karet sintetis. (a) Butadiene Rubber.

Polymer : polybutadiene (C4H6) n Olahraga BR
Kekuatan tarik : 2000 Ib/in2 (15 MPa)
Pemanjangan : 500% pada kegagalan
Spesifik gravitasi : 0,93
Batas suhu tinggi : 2100 F (1000 C)
Batas suhu rendah : -600 F (-500 C)
Perkiraan pangsa pasar : 12%

Dikompilasi dari [2], [6], [9], [11], dan sumber lain.
Butil Karet Butil karet [Tabel 10.6 (b)] adalah copolymer dari polyisobutylene (98% sampai 99%) dan polyisoprene (1% sampai 2%). Hal ini dapat divulkanisir untuk menyediakan karet dengan permeabilitas udara sangat rendah, yang telah membawa ke aplikasi dalam produk-produk karet seperti ban, liner dalam ban tubeless, dan barang-barang olahraga.
TABEL 10,6 (lanjutan) (b) Butyl Rubber.

Polymer : Copolymer dari isobutylene (C4H8) n dan isoprena (C5H8) n
Simbol : PIB
Modulus elastisitas : 1000 Ib/in2 (7 MPa)
Kekuatan tarik : 3000 Ib/in2 (20 MPa)
Pemanjangan : 700%
Spesifik gravitasi : 0,92
Batas suhu tinggi : 2200 F (1100 C)
Batas suhu rendah : -600 F (-500 C)
Perkiraan pangsa pasar : Tentang 3% pada 300% elongasi.

Chloroprene Karet. Polychloroprene [Tabel 10.6 (c)] adalah salah satu dari karet sintetis pertama untuk dikembangkan (awal 1930-an). Umumnya dikenal hari ini sebagai neoprene, ini adalah penting tujuan khusus karet. Policloroprene mengkristal ketika berusaha untuk memberikan sifat mekanik yang baik. Chloroprene karet (CR) lebih tahan terhadap minyak, cuaca, ozon, panas, dan nyala api (klorin membuat karet ini pemadam diri) dibandingkan karet alam, tapi agak lebih mahal. Penerapannya termasuk selang bahan bakar (dan bagian otomotif lainnya), ban berjalan, dan gasket, tapi tidak ban.
Ethylene-Propylene Rubber Polimerisasi etilen dan propilen dengan proporsi kecil (3% sampai 8%) dari monomer diena menghasilkan etilena-propilena terpolymer-diena (EPDM), karet sintetis yang berguna [Tabel 10.6 (d)]. Aplikasi di nontire bagian, terutama dalam industri otomotif. Kegunaan lain adalah isolasi kawat dan kabel.
TABEL 10,6 (lanjutan) (c) Chloroprene Karet (Neoprene).

Polymer : Polychloroprene (C4H5Cl)n
Simbol : CR
Modulus elastisitas : 1000 Ib/in2 (7 MPa)a
Kekuatan tarik : 3500 Ib/in2 (25 MPa)
Pemanjangan : 500% pada kegagalan
Spesifik gravitasi : 1.23
Batas suhu tinggi : 2500 F (1200 C)
Batas suhu rendah : -100 F (-200 C)
Perkiraan pangsa pasar : 2%
Pada 300% elongasi.

TABEL 10,6 (lanjutan) (d) etilena-propilena-diena karet.
Perwakilan polimer : Terpolymer etilen (C2H4), propylene (C3H6), dan monomer
diena (3% sampai 8%) untuk cross-menghubungkan
Simbol : EPDM
Kekuatan tarik : 2000 Ib/in2 (15 MPa)
Pemanjangan : 300% pada kegagalan
Spesifik gravitasi : 0,86
Batas suhu tinggi : 3000 F (1500 C)
Batas suhu rendah : -600 F (-500 C)
Perkiraan pangsa pasar : 5%

Isoprena Karet Isoprena dapat dipolimerisasi untuk mensintesis setara kimia karet alam. Polisoprene sintetis (bukan divulkanisir) [Tabel 10.6 (e)] adalah lebih lembut dan lebih mudah dibentuk daripada karet alam mentah. Aplikasi dari bahan sintetik yang serupa dengan rekan alamnya, ban mobil menjadi pasar tunggal terbesar. Hal ini juga digunakan untuk alas kaki, ban berjalan, dan gala kompleks. Biaya per satuan berat adalah sekitar 35% lebih tinggi daripada NR
TABEL 10,6 (lanjutan) (e) karet isoprene (sintetis)

Polymer : Polyisoprene (C5H8)n
Simbol : IR
Modulus elastisitas : 2500 psi (pada 300% elongasi)
Kekuatan tarik : 3500 psi
Pemanjangan : 500% pada kegagalan
Spesifik gravitasi : 0,93
Batas suhu tinggi : 1800 F (800 C)
Batas suhu rendah : -600 F (-500 C)
Perkiraan pangsa pasar : 2%

Nitrile Rubber. Nitrile Rubber [Tabel 10.6 (f)] adalah kopolimer vulkanisasi dari butadiena (50% sampai 75%) dan karet acrylonitrile. Ini memiliki kekuatan yang baik dan ketahanan terhadap abrasi, minyak, bensin, dan air. Sifat-sifat ini membuatnya ideal untuk aplikasi seperti selang bensin dan anjing laut dan juga untuk alas kaki.
TABEL 10,6 (lanjutan) (f) Nitrile Rubber.

Polymer : Copolymer dari butadiena (C4H6) dan acrylonitrile (C3H3N)
Simbol : NBR
Modulus elastisitas : 1500 Ib/in2 (10 MPa) yang
Kekuatan tarik : 4000 Ib/in2 (30 MPa)
Pemanjangan : 500% pada kegagalan
Spesifik gravitasi : 1.00 (tanpa pengisi)
Batas suhu tinggi : 2500 F (1200 C)
Batas suhu rendah : -600 F (-500 F)
Perkiraan pangsa pasar : 2%
Pada 300% elongasi.
Poliuretan thermosetting. Poliuretan (Bagian 10.3.2), dengan minimum silang, adalah elastomer, paling sering diproduksi sebagai busa fleksibel [Tabel 10.6 (g)]. Dalam bentuk ini, mereka secara luas digunakan sebagai bahan bantalan untuk perabotan dan kursi mobil. Unfoamed poliuretan dapat dibentuk menjadi produk mulai dari sol sepatu ke bumper mobil, dengan silang disesuaikan untuk mencapai sifat-sifat yang diinginkan untuk aplikasi. Dengan tidak adanya silang, materi adalah elastomer termoplastik suntikan yang dapat dibentuk. Sebagai elastomer atau termoset, reaksi cetak injeksi dan metode pembentukan lainnya digunakan.
TABEL 10,6 (lanjutan) (g) Polyurethane

Polymer : Poliuretana (kimia bervariasi)
Simbol : PUR
Modulus elastisitas : 1200 Ib/in2 (10 MPa)b
Kekuatan tarik : 8000 Ib/in2 (60 MPa)
Pemanjangan : 700% pada kegagalan
Spesifik gravitasi : 1.25
Batas suhu tinggi : 1200 F (1000 C)
Batas suhu rendah : -600 F (-500 C)
Pasar saham yang terdaftar di bawah termoset, Tabel 10.4.
Pada 300% elongasi.

Silikon Seperti poliuretan, Silikon dapat elastomerik atau termoseting, tergantung pada derajat pada silang. Silikon elastomer dicatat untuk rentang temperatur yang luas di mana mereka dapat digunakan. Perlawanan terhadap minyak mereka miskin. The Silikon memiliki berbagai kimia, yang paling umum adalah polydimethylsiloxane [Tabel 10.6 (h)]. Untuk mendapatkan sifat mekanik yang dapat diterima, silikon elastomer harus diperkuat, biasanya dengan bubuk silica yang baik.hal ini memberikan harga tinggi, silicon dengan mempertimbangkan tujuan khusus aplikasi karet seperti gasket, segel, kawat dan kabel isolasi, alat pengaman, dan bagian dasar material pahat.


TABEL 10,6 (lanjutan) (h) Silicone Rubber.

Perwakilan polimer : Polydimethylsiloxane [SiO (CH3)2]n
Simbol : VMQ
Kekuatan tarik : 1500 Ib/in2 (10 MPa)
Pemanjangan : 700% pada kegagalan
Spesifik gravitasi : 0,98
Batas suhu tinggi : 4500 F (2300 C)
Batas suhu rendah : -600 F (-500 C)
Perkiraan pangsa pasar : Kurang dari 1%

Styrene-Butadiene Karet SBR [Tabel 10.6 (i)] adalah acak copolymer of styrene (sekitar 25%) dan butadiena (sekitar 75%). Ini pada awalnya dikembangkan di Jerman sebagai Buna-S karet sebelum Perang Dunia II. Hari ini, itu adalah elastomer tonase terbesar, dengan total sekitar 40% dari semua karet yang dihasilkan (karet alam kedua di tonase). Fitur yang menarik biaya rendah, tahan terhadap abrasi, dan keseragaman yang lebih baik daripada NR. Ketika diperkuat dengan karbon hitam dan divulkanisir, karakteristik dan aplikasi yang sangat mirip dengan karet alam. Biaya juga serupa. Sebuah perbandingan dekat properti mengungkapkan bahwa sebagian besar sifat mekanik kecuali ketahanan aus lebih rendah NR, namun perlawanan terhadap panas penuaan, ozon, cuaca, dan minyak lebih unggul. Aplikasi termasuk ban otomotif, alas kaki, dan isolasi kawat dan kabel. Bahan kimia yang berkaitan dengan SBR adalah stirena-butadiena-stirena blok copolymer, sebuah termoplastik elastomer dibahas berikutnya.
TABEL 10,6 (lanjutan) (i) styrene-Butadiene Karet.

Polymer : Copolymer of styrene (C8H8) dan Butadiede (C4H6)
Simbol : SBR
Modulus elastisitas : 2500 psi (pada 300% elongasi)
Kekuatan tarik : 3000 psi (diperkuat)
Pemanjangan : 700% pada kegagalan
Spesifik gravitasi : 0,94
Batas suhu tinggi : 2300 F (1100 C)
Batas suhu rendah : -600 F (-500 C)
Perkiraan pangsa pasar : Sedikit kurang dari 40%

Thermoplastik Elastomer. Seperti dijelaskan sebelumnya, sebuah termoplastik elastomer (TPE) adalah termoplastik yang berperilaku seperti elastomer. Ini merupakan keluarga polimer yang tumbuh cepat segmen pasar elastomer. TPE memperoleh sifat elastomerik bukan dari kimia silang-link, tetapi dari koneksi fisik antara lembut dan keras fase yang membentuk materi. Termoplastik elastomer termasuk kumpulan kopolimer styrene-butadiene-styrene(SBS), sebagai lawan dari styrene-butadiene rubber (SBR) yang merupakan kopolimer acak (Bagian 10.1.2); termoplastik poliuretan; termoplastik poliester, kopolimer; dan kopolimer dan polymer blends . Tabel 10.6 (j) memberikan data di SBS. Struktur kimia dan bahan-bahan tersebut umumnya kompleks, yang melibatkan dua bahan yang tidak kompatibel sehingga mereka membentuk tahap yang berbeda suhu yang kamarnya-sifat yang berbeda. Karena thermoplasticity mereka, yang
TABEL 10,6 (lanjutan) (j) Thermoplastic Elastomer (TPE).

Perwakilan polimer : styrene-butadiene-styrene block copolymer
Simbol : SBS (juga YSBR)
Kekuatan tarik : 2000 psi
Pemanjangan : 400%
Spesifik gravitasi : 1.0
Batas suhu tinggi : 1500 F (650 C)
Batas suhu rendah : -600 F (-500 C)
Perkiraan pangsa pasar : 12%

Bisa tidak cocok TPEs konvensional elastomer cross-linked dalam temperatur tinggi kekuatan dan ketahanan creep. Aplikasi khas termasuk alas kaki, karet gelang, diekstrusi pipa, kawat lapisan, membentuk bagian untuk mobil, dan lain yang menggunakan properti elastomerik diperlukan. TPE tidak cocok untuk ban.

10.5 PETUNJUK UNTUK PROSES POLIMER
Polimer hampir selalu berbentuk dalam dipanaskan, plastik sangat konsistensi. Operasi umum ekstrusi dan molding. Bingkai termoset yang umumnya lebih rumit karena mereka memerlukan pengobatan (cross-link); termoplastik lebih mudah untuk membentuk dan yang lebih besar cetakan berbagai operasi yang tersedia untuk memproses mereka (Bab 15).
Meskipun plastik siap meminjamkan diri untuk membentuk jaring pengolahan, mesin ini kadang-kadang diperlukan (Bab 25). Dan plastik dapat dirakit menjadi produk dengan bergabung permanen teknik seperti pengelasan (Bab 29), perekat ikatan (Bagian 30.3), atau perakitan mekanis (Bab 31).
Pengolahan karet memiliki sejarah yang lebih panjang dari plastik, dan industri yang terkait dengan polimer ini, bahan-bahan tradisional telah dipisahkan, meskipun pengolahan mereka serupa dalam banyak cara. Kami meliput teknologi pengolahan karet di Bab 16.
(hasil terjemahan)

Baca Selengkapnya »