Modifikasi Polimer Alami

Banyak polimer komersial penting disintesis oleh modifikasi kimia alami polimer. Contoh menonjol termasuk reaksi asam nitrat dan selulosa untuk membentuk nitroselulosa dan pembentukan karet divulkanisir dengan pemanasan karet alam di hadapan sulfur.

Cara di mana polimer dapat dimodifikasi meliputi oksidasi, silang dan akhir-capping.

Sifat polimer

Sifat polimer secara luas dibagi menjadi beberapa kelas berdasarkan skala di mana properti didefinisikan serta pada dasar fisiknya. Properti dasar yang paling polimer adalah identitas monomer penyusunnya. Satu set kedua sifat, yang dikenal sebagai mikro, pada dasarnya menggambarkan susunan monomer dalam polimer pada skala rantai tunggal.

Ini sifat struktural dasar memainkan peran utama dalam menentukan sifat fisik sebagian besar polimer, yang menggambarkan bagaimana polimer berperilaku sebagai bahan makroskopik terus menerus. Sifat kimia, pada skala nano, menjelaskan bagaimana rantai berinteraksi melalui berbagai kekuatan fisik. Pada skala makro, mereka menjelaskan bagaimana polimer massal berinteraksi dengan bahan kimia lain dan pelarut.

Monomer dan unit berulang

Identitas residu monomer (unit berulang) yang terdiri dari polimer yang pertama dan paling penting atribut. Polimer nomenklatur umumnya didasarkan pada jenis residu monomer yang terdiri dari polimer. Polimer yang mengandung hanya satu jenis unit berulang dikenal sebagai homopolimer, sementara polimer yang mengandung campuran unit berulang dikenal sebagai kopolimer.

Poli (stirena), misalnya, hanya terdiri dari residu monomer stirena, dan karena itu diklasifikasikan sebagai homopolimer a. Ethylene-vinil asetat, di sisi lain, mengandung lebih dari satu berbagai unit ulang dan dengan demikian kopolimer. Beberapa polimer biologis yang terdiri dari berbagai residu monomer yang berbeda tetapi terkait secara struktural; misalnya, polynucleotides seperti DNA terdiri dari berbagai subunit nukleotida.

Sebuah molekul polimer yang mengandung subunit terionisasi yang dikenal sebagai polielektrolit atau ionomer.

Mikro

Mikro polimer (kadang-kadang disebut konfigurasi) berkaitan dengan susunan fisik dari residu monomer sepanjang tulang punggung rantai. Ini adalah elemen struktur polimer yang memerlukan pemecahan ikatan kovalen untuk mengubah. Struktur memiliki pengaruh yang kuat pada sifat lain dari polimer. Misalnya, dua sampel dari karet alam dapat menunjukkan daya tahan yang berbeda, meskipun molekul mereka terdiri dari monomer yang sama.

Arsitektur polimer

Sebuah fitur mikrostruktur penting menentukan sifat polimer adalah arsitektur polimer. Arsitektur polimer yang paling sederhana adalah rantai linear: tulang punggung tunggal tanpa cabang. Sebuah arsitektur unbranching terkait merupakan polimer cincin.

Sebuah molekul polimer bercabang terdiri dari rantai utama dengan rantai samping satu atau lebih substituen atau cabang. Jenis khusus dari polimer bercabang termasuk bintang polimer, polimer sisir, sikat polimer, polimer dendronized, tahapan, dan dendrimers.

Percabangan rantai polimer mempengaruhi kemampuan rantai untuk meluncur melewati satu sama lain dengan mengubah gaya antarmolekul, pada gilirannya mempengaruhi sifat polimer fisik massal.

Cabang rantai panjang dapat meningkatkan kekuatan polimer, ketangguhan, dan suhu transisi gelas (Tg) karena peningkatan jumlah keterlibatan per rantai. Pengaruh cabang rantai panjang seperti pada ukuran polimer dalam larutan ditandai dengan indeks percabangan. Panjang acak dan rantai pendek ataktik, di sisi lain, dapat mengurangi kekuatan polimer karena gangguan organisasi dan juga dapat mengurangi kristalinitas polimer.

Sebuah contoh yang baik dari efek ini berkaitan dengan berbagai atribut fisik polyethylene. High-density polyethylene (HDPE) memiliki tingkat yang sangat rendah dari percabangan, cukup kaku, dan digunakan dalam aplikasi seperti botol susu. Low-density polyethylene (LDPE), di sisi lain, memiliki jumlah yang signifikan dari kedua cabang panjang dan pendek, cukup fleksibel, dan digunakan dalam aplikasi seperti film plastik.

Dendrimers adalah kasus khusus dari polimer di mana setiap unit monomer bercabang. Hal ini cenderung untuk mengurangi antarmolekul rantai keterikatan dan kristalisasi. Atau, polimer dendritik tidak sempurna bercabang tetapi berbagi sifat yang mirip dengan dendrimers karena tingkat tinggi mereka bercabang.

Arsitektur polimer sering fisik ditentukan oleh fungsi dari monomer yang terbentuk. Ini milik monomer didefinisikan sebagai jumlah situs reaksi di mana dapat membentuk ikatan kovalen kimia. Fungsi dasar yang dibutuhkan untuk membentuk bahkan rantai linear dua situs ikatan. Hasil fungsi yang lebih tinggi bercabang atau bahkan rantai polimer silang atau jaringan.

Efek yang berkaitan dengan percabangan adalah silang kimia – pembentukan ikatan kovalen antara rantai. Silang cenderung meningkat Tg dan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan. Di antara aplikasi lain, proses ini digunakan untuk memperkuat karet dalam proses yang dikenal sebagai vulkanisasi, yang didasarkan pada silang oleh belerang.

Modifikasi polimer alami

Modifikasi polimer alami

Ban mobil, misalnya, sangat silang untuk mengurangi bocornya udara keluar dari ban dan untuk menguatkan daya tahan mereka. Karet penghapus, di sisi lain, tidak silang untuk memungkinkan pengelupasan karet dan mencegah kerusakan kertas. Polimerisasi belerang murni pada suhu yang lebih tinggi juga menjelaskan mengapa sulfur menjadi lebih kental dengan suhu yang tinggi di negara cair nya.

Sebuah salib-link menunjukkan titik cabang dari mana empat atau lebih rantai yang berbeda berasal. Sebuah molekul polimer dengan tingkat tinggi silang disebut sebagai jaringan polimer. Cukup konsentrasi crosslink tinggi dapat menyebabkan pembentukan jaringan yang tak terbatas, juga dikenal sebagai gel, di mana jaringan rantai yang tak terbatas sejauh-dasarnya semua grup telah terhubung ke satu molekul.

Panjang rantai polimer

Sifat fisik polimer sangat tergantung pada ukuran atau panjang rantai polimer. Misalnya, sebagai panjang rantai meningkat, mencair dan mendidih suhu meningkat dengan cepat. Ketahanan dampak juga cenderung meningkat dengan panjang rantai, seperti halnya viskositas, atau resistensi terhadap aliran, polimer dalam keadaan meleleh nya.

Panjang rantai terkait mencair viskositas kira-kira 1: 103,2, sehingga peningkatan sepuluh kali lipat dalam rantai polimer hasil panjang dalam peningkatan viskositas lebih dari 1000 kali. Peningkatan panjang rantai selanjutnya cenderung menurun mobilitas rantai, meningkatkan kekuatan dan ketangguhan, dan meningkatkan suhu transisi gelas (Tg).

Ini adalah hasil dari peningkatan rantai interaksi seperti Van der Waals atraksi dan keterlibatan yang datang dengan peningkatan panjang rantai. Interaksi ini cenderung untuk memperbaiki rantai individu lebih kuat dalam posisi dan menolak deformasi dan matriks perpisahan, baik pada tegangan tinggi dan suhu yang lebih tinggi.

Sebuah cara yang umum untuk mengekspresikan panjang rantai adalah derajat polimerisasi, yang mengkuantifikasi jumlah monomer dimasukkan ke dalam rantai. Seperti dengan molekul lain, ukuran polimer juga dapat dinyatakan dalam berat molekul. Sejak teknik polimerisasi sintetik biasanya menghasilkan produk polimer termasuk berbagai berat molekul, berat sering dinyatakan statistik untuk menggambarkan distribusi panjang rantai hadir dalam sama.

Contoh umum adalah berat molekul rata-rata jumlah dan berat molekul rata-rata. Rasio kedua nilai adalah indeks polidispersitas, yang biasa digunakan untuk menyatakan “lebar” dari distribusi berat molekul. Sebuah pengukuran terakhir adalah panjang kontur, yang dapat dipahami sebagai panjang tulang punggung rantai di negaranya sepenuhnya diperpanjang.


Tinggalkan Balasan

Alamat surel Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *