Transcript • Polimerisasi emulsi saat ini banyak dimanfaatkan secara komersial untuk memproduksi berbagai jenis polimer. • Polimer yang dibuat dengan proses ini.

• Polimerisasi emulsi saat ini banyak dimanfaatkan secara komersial untuk memproduksi berbagai jenis polimer.
• Polimer yang dibuat dengan proses ini addition
polymer dan memerlukan inisiator radikal
bebas.
Pada umumnya, sistem polimerisasi emulsi terdiri
atas :
• monomer,
• dispersing medium,
• emulsifying agent,
• Inisiator yang larut dalam air,
• transfer agent.
Distribusi Komponen
Contoh resep polimerisasi emulsi:
• 180 bagian (b) air,
• 100 bagian (b) monomer,
• 5 bagian (b) sabun (emulsifying agent),
• 0.5 bagian (b) of potassium persulfate (inisiator
yang larut dalam).
Bagaimana komponen-komponen ini terdistribusi
dalam sistem?
Sabun adalah garam Na atau K dari asam organik,
seperti sodium stearate:
O
[CH3 (CH2)16  C  O–] Na+
R
Jika sejumlah kecil sabun dimasukkan ke air, maka
akan terionisasi:
O
[CH3 (CH2)16  C  O–] Na+
O
[CH3 (CH2)16  C  O–] + Na+
Anion sabun terdiri dari bagian yang tak larut dalam
air (R) yang berupa rantai panjang, dan diakhiri oleh
bagian yang larut dalam air.
O
[CH3 (CH2)16  C  O–]
Hydrophopic
group
Hydrophilic
group
First addition
of surfactant
More addition
of surfactant
More addition
of surfactant
Surfactant dissolves
in the bulk and form
an adsorption film at
the air/water
interface
colloidal particles
The micelles remain
in dynamic
equilibrium with the
soap molecules
dissolved in water
Micelle bentuk
batang
2  panjang molekul sabun
50 – 100 molekul sabun
Micelle bentuk bola
Jika monomer yang tidak larut/sedikit larut
dalam air diemulsikan dalam air dengan bantuan
sabun dan pengadukan, maka akan terbentuk
tiga fasa:
• Fasa air dengan sedikit sabun dan monomer
yang terlarut.
• Tetesan monomer yang teremulsikan.
• Micelle (monomer-swollen micelles).
• Diameter tetesan monomer : 1 μm.
• Ukuran butiran sangat dipengaruhi oleh
kecepatan pengadukan.
• Konsentrasi micelle: 1018 micelle per ml
• Konsentrasi monomer: 1010 – 1011 per ml.
Contoh diagram alir polimerisasi emulsi
Pembentukan agregat dalam air sangat tergantung pada beberapa faktor:
• Konsentrasi surfactant
• Temperatur
• Kekuatan ion
• Keberadaaan molekul lain
LOKASI POLIMERISASI
Jika inisiator yang larut dalam air, seperti
potassium persulfate, ditambahkan ke sistem
polimerisasi emulsi, maka senyawa tersebut
akan mengalami dekomposisi termal menjadi
anion radikal sulfat:
S2O8–
panas
 2 SO4–
Anion radikal yang larut dalam air akan bereaksi
dengan monomer terlarut dalam fasa air membentuk radikal bebas tipe sabun:
SO4–
50 – 60C
+ (n + 1) M 
– S2O4– (CH2 – CX2)n – CH2 – CX2
Lokasi polimerisasi
Alasan mengapa reaksi polimerisasi terjadi dalam
micelle:
(1) Dimensi micelle 50 – 100 Å sementara tetesan
monomer > 1 μm (10,000 Å). Karena rasio luas
permukaan/volume bola adalah 3/R, maka
micelle memiliki luas pemukaan yang lebih
besar.
(2) Konsentrasi micelles lebih tinggi daripada
tetesan monomer (1018 vs. 1011 per cm3).
Tiga tahap polimerisasi
Sebelum inisiasi:
• Dispersing medium, biasanya air, yang
mengandung sedikit sabun (emulsifier) dan
monomer.
• Tetesan monomer dengan ukuran 10.000 Å
terpisah akibat stabilisasi oleh molekul emulsifier.
• Konsentrasi tetesan monomer 1010–1011 per ml.
• Jika CMC terlampaui, 50 –100 molekul
emulsifier akan membentuk micelle yang
berbentuk bola dengan ukuran 40 – 50 Å;
• Beberapa micelles terisi oleh lebih banyak
monomer dan memiliki ukuran 50 – 100 Å;
• Konsentrasi micelle  1018 per ml.
• Tegangan permukaan rendah karena adanya
sufactant.
TAHAP I (konversi 12–20%):
STAGE II (25 – 50% conversion):
• Konsentrasi molekul monomer terlarut menjadi
kecil.
• Tidak ada emulsifier terlarut.
• Polimerisasi hanya terjadi dalam partikel
monomer-swollen polymer (latex) melalui difusi
monomer dari tetesan monomer.
• Partikel polimer tumbuh, sementara ukuran
tetesan monomer berkurang.
• Tidak ada inti partikel baru (jumlah partikel
latex konstan), dan karena konsentrasi
monomer konstan, maka kecepatan
polimerisasi juga konstan.
• Akhir dari tahap ini ditandai dengan hilangnya
tetesan monomer.
STAGE III (50 – 80% conversion):
• Tidak ada monomer dan emulsifier terlarut,
emulsifier micelles, tetesan monomer atau
monomer-swollen micelles.
• Karena tetesan monomer tidak ada, maka
kecepatan polimerisasi berhenti, yang ditandai
dengan habisnya monomer dalam partikel latex.
• Di akhir polimerisasi (konversi 100%), sistem
mengandung partikel polimer (400–800 Å) yang
terdispersi dalam fasa air.
Tahapan dalam polimerisasi emulsi