Memahami properties plastik dari rantai polymer

Plastik dan polymer yang ada disekitar kita mempunyai sifat yang sangat beragam, ada yang bersifat elastis/ lentur, ada yang fleksibel, ada yang keras dan kaku, ada yang lembut lunak, ada yang getas keras namun mudah patah, ada yang transparan, ada yang buram. Ada yang tahan temperature tinggi ada yang mudah meleleh dan lain lain.

Disamping zat additive dan filler yang ditambahkan pada pembuatan plastik, struktur polimer dapat menjelaskan beragam sifat karakter plastik tersebut.

Semakin panjang rantai polimer, semakin mudah dan kuat, untuk membuat ikatan rantai satu sama lain. Dengan kata lain semakin panjang rantai polimer semakin keras sifat plastik dan semakin mempunyai titik leleh yang tinggi.

Semakin banyak rantai molekul yang berikatan secara cross link, plastik bersifat semakin kaku dan hanya sedikit sifat elastisnya dibanding material plastik yang tidak memiliki ikatan secara cross link. Ikatan cross link akan menghentikan pergerakan molekul yang merenggang (misal karena peningkatan temperature), sehingga plastik mempertahankan sifat rigidnya.

Polymer yang tidak memiliki rantai cabang pada molekulnya mempunyai densitas yang lebih tinggi karena semakin banyak molekul yang dapat menjadi rapat sedemikian rupa dalam suatu ‘ruang’.  Molekul dapat bergerak merapat satu dengan lainnya menjadi lebih mudah jika tidak ada rantai cabang yang ‘menghambat’. Rantai cabang pada polimer menyebabkan interaksi antar rantai polimer untuk merapat terhambat.

Rantai polimer yang ruang antaranya diisi additive molekul plastisicer akan menimbulkan efek slip dan geser antar rantai menjadi lebih mudah, ini menyebabkan sifat plastic menjadi lebih fleksibel. Tanpa tambahan plasticizer molekul plastik menjadi lebih alot dan kaku karena rantai polimer hanya sedikit bergerak dalam barisan rantai yang rapat satu sama lain.

Properties dari suatu polimer plastik dapat dimodifikasi dengan beberapa cara, antara lain :

Dengan penambahan Plasticisers :

Plasticiser adalah molekul kecil yang dapat ditambahkan untuk mengisi ruang rantai polymer. Plastisicer bertindak menyerupai oli pelumas. Plasticiser membantu molekul polimer saling bergeser menjadi lebih mudah. Tanpa plasticiser molekul mempunyai kemampuan menarik satu dengan lainnya membentuk konstruksi rekatan yang kuat. Plasticisers digunakan untuk mengubah sifat plastik yang kaku menjadi lebih fleksibel, lentur untuk penggunaan tertentu.

Rantai cabang

Polymer umumnya dibentuk dengan memanaskan monomer monomer  dengan bantuan katalis tertentu. Beberapa jenis katalis tertentu dapat mengakibatkan terbentuk sedikit atau banyaknya rantai cabang. Polymer rantai cabang dapat diibaratkan seperti ranting ranting pada pohon, mereka memiliki substansi molekul yang sama seperti polimer rantai panjangnya tetapi memiliki arah yang berbeda. Sedikit banyaknya rantai cabang akan mengidentifikasikan kerapatan (densitas/ berat jenis) plastik. Semakin banyak rantai cabang densitas plastik semakin rendah, dan plastik semakin mudah bersifat mulur/ stretchy. Begitupun sebaliknya plastik yang sedikit atau tidak memiliki rantai cabang akan memiliki densitas/ berat jenis yang lebih tinggi dan bersifat lebih rigid/ kaku.

Cross linking

 Rubber/ Elastomer dan beberapa polymer lainnya dapat dibuat struktur cross linked. Reaksi kimia mengambil peran untuk mengkoneksikan  rantai polimer satu dengan ‘tetangganya’ secara permanen. Hal ini membuat keseluruhan struktur polymer menjadi lebih kaku dan menghilangkan sifat elastisitasnya. Sehingga plastic menjadi lebih kuat dan keras. Sebagai contoh karet vulkanisir dibuat  cross linked dengan bantuan sulfur.

Memperpanjang rantai molekul

Rantai polimer yang panjang akan lebih attraktif mendekatkan dan merekatkan satu dengan lainnya lebih banyak dibanding rantai yang pendek. Ini berarti polymer yang memiliki rantai yang panjang akan memiliki melting point (suhu titik leleh) yang lebih tinggi. Rantai molekul pendek akan cenderung memiliki suhu leleh yang lebih rendah.