UNIVERSITAS INDONESIA

POLIMER NANOKOMPOSIT

DISUSUN OLEH

KAUTSAR NURFALAQ 1006757594

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS INDONESIA

OKTOBER

2013

1

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI...........................................................................................................1

KATA PENGANTAR............................................................................................2

BAB I.......................................................................................................................3

PENDAHULUAN...................................................................................................3

1.1. Latar Belakang........................................................................................3

1.2. Rumusan Masalah...................................................................................4

1.3. Tujuan......................................................................................................4

BAB II.....................................................................................................................5

ISI............................................................................................................................5

2.1. Definisi Polimer Nanokomposit.............................................................5

2.2. Klasifikasi Polimer Nanokomposit........................................................7

2.3. Beberapa Contoh Polimer Nanokomposit............................................9

2.4. Sintesis Polimer Nanokomposit............................................................12

2.5. Keuntungan dan Kerugian dari Polimer Nanokomposit..................17

BAB III..................................................................................................................20

PENUTUP.............................................................................................................20

3.1. Kesimpulan............................................................................................20

DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................21

2

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT karena atas rahmat dan hidayahnya, penulis dapat menyelesaikan makalah berjudul “Polimer Nanokomposit”. Makalah ini disusun sebagai syarat kelulusan mata kuliah Kapita Selekta Kimia Organik IV yang diselenggarakan di Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia.

Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga makalah ini dapat diselesaikan pada waktunya. Tidak lupa, penulis juga memohon maaf apabila dalam penulisan makalah ini terdapat banyak kekurangan.

Semoga makalah ini memberikan informasi bagi masyarakat dan bermanfaat untuk pengembangan wawasan dan peningkatan ilmu pengetahuan bagi kita semua.

Depok, 11 November 2013

Penulis

3

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kebutuhan akan material baru yang memiliki sifat unggul terus bertambah

seiring perkembangan zaman. Di antara sifat-sifat yang diinginkan dari suatu

material adalah memiliki ketahanan termal yang baik dan kekuatan yang tinggi

namun memiliki bobot yang ringan. Hal lain yang diinginkan dari material baru

adalah memiliki kualitas yang sama dengan material yang sudah ada, namun

memiliki harga yang lebih murah. Untuk itu, pengembangan ilmu pengetahuan

dan teknologi mengenai material semakin banyak dilakukan.

Teknologi nano merupakan salah satu contoh dari upaya pengembangan

material. Pada teknologi nano, suatu material dimanipulasi sehingga memiliki

ukuran dalam skala nanometer. Dengan memperkecil ukuran partikel material

hingga ukuran nanometer, maka rasio luas permukaan per volume material akan

meningkat. Akibatnya, sifat-sifat yang dimiliki material seperti sifat fisik, sifat

mekanik, dan/atau kemampuan katalisis suatu material akan meningkat. Ole

karena itu, penelitian mengenai nanomaterial menjadi daya tarik tersendiri bagi

para saintis, khususnya yang bergerak di bidang sains material.

Salah satu contoh dari aplikasi teknologi nano adalah material

nanokomposit, yaitu kombinasi antara suatu material dengan material lain dalam

skala nano. Dengan menggabungkan suatu material dengan material lain dalam

skala nano, maka komposit yang dihasilkan diharapkan memiliki sifat-sifat yang

lebih baik dibandingkan material penyusun kompositnya. Sampai saat ini, polimer

nanokomposit dengan beragam material penyusun dan struktur telah banyak

disintesis untuk beragam aplikasi.

4

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan masalah

sebagai berikut:

1. Apa yang dimaksud dengan polimer nanokomposit?

2. Baagaimana cara sintesis polimer nanokomposit?

3. Apa saja contoh dari polimer nanokomposit?

4. Bagaimana aplikasi polimer nanokomposit dalam kehidupan sehari-hari?

1.3. Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memberikan informasi

mengenai:

2.1. Definisi polimer nanokomposit.

2.2. Sifat-sifat yang dimiliki oleh polimer nanokomposit.

2.3. Beberapa contoh polimer nanokomposit dan penggunaannya dalam

kehidupan sehari-hari.

5

BAB II

ISI

2.1. Definisi Polimer Nanokomposit

Ada tiga istilah penting yang terkait dengan polimer nanokomposit, yaitu

polimer, nanopartikel, dan komposit. Polimer adalah suatu senyawa kimia yang

terdiri dari rantai yang panjang dan memiliki unit berulang pada strukturnya.

Polimer tersusun dari molekul-molekul identik yang disebut dengan monomer.

Ciri umum yang dimiliki oleh polimer adalah berwujud padatan dan memiliki

berat molekul yang besar (ribuan hingga jutaan gram/mol). Contoh dari senyawa

polimer adalah polietilen yang digunakan pada plastik dan nilon pada serat

pakaian.

Gambar 0.1 Polietilen dan nilon

Adapun nanopartikel didefinisikan sebagai partikel yang memiliki kisaran

ukuran 1-100 nanometer. Dalam sistem SI, nanometer didefinisikan sebagai

1×10–9 meter ((1/milyar) meter). Nanopartikel dapat disebut juga sebagai

ultrafine particles. Suatu material nanopartikel dapat memiliki sifat yang berbeda

dari bulk partikelnya. Contohnya adalah nanopartikel seng oksida (ZnO) yang

memiliki kemampuan memblokir sinar UV yang lebih baik dibandingkan dengan

partikel bulk-nya.

6

Gambar 0.2 Struktur nanopartikel ZnO

Komposit merupakan material gabungan yang dari dua atau lebih material

dasar. Komposit dibuat untuk menghasilkan material baru yang memiliki sifat

fisik, sifat mekanik, dan sifat kimia yang lebih baik daripada material

penyusunnya. Salah satu contohnya adalah komposit plastik-kayu yang memiliki

kekuatan mekanik lebih baik daripada material kayu saja.

Gambar 0.3 Komposit plastik-kayu

Dari ketiga istilah di atas, maka polimer nanokomposit dapat didefinisikan

sebagai suatu komposit yang dibuat dari suatu polimer dan nanopartikel. Polimer

nanokomposit tersusun dari partikel-partikel dalam skala nanometer yang

terdispersi dalam matriks polimer. Dengan adanya penambahan nanopartikel,

maka polimer tersebut akan mengalami peningkatan signifikan pada sifat-sifatnya

atau memiliki sifat baru bergantung dari jenis nanopartikel yang ditambahkan.

Gambar 0.4 Gambaran struktur polimer nanokomposit

7

2.2. Klasifikasi Polimer Nanokomposit

Polimer nanokomposit dapai dibagi menjadi dua berdasarkan jenis

nanopartikel yang digunakan, yaitu nanokomposit (material organik)-polimer dan

nanokomposit (material anorganik). Nanokomposit (material organik) merupakan

nanokomposit yang terdiri dari matriks polimer dan nanomaterial berupa senyawa

organik seperti kitin, fluoropolimer, dan organoclay. Sebaliknya, nanokomposit

(material anorganik)-polimer terdiri dari matriks polimer dan nanomaterial berupa

senyawa anorganik seperti logam dan silika.

Lebih jauh lagi, nanokomposit (material anorganik)-polimer dapat dibagi

menjadi dua. Jenis pertama adalah komposit nanopartikel-polimer, yaitu

nanokomposit yang dibuat dengan mendispersikan materi anorganik (dapat berupa

koloid atau serat) ke dalam matriks suatu polimer. Jenis kedua adalah komposit

nanolayer-polimer, yaitu nanokomposit yang dibuat dengan mengurung rantai

polimer ke dalam template anorganik.

Gambar 0.5 Struktur dari (a) nanokomposit nanopartikel-polimer, dan (b) nanokomposit nanolayer-polimer

Nanokomposit juga dapat dibedakan dari bentuk nanomaterial

(nanoreinforcer atau nanofiller) yang digunakan. Secara umum, ada berbagai

bentuk dari nanomaterial. Suatu parameter yang penting dalam menentukan

bentuk dari nanomaterial adalah rasio luas permukaan per volume. Semakin besar

rasio luas permukaan per volume material nano, maka sifat-sifatnya akan semakin

baik. Dari plot rasio luas permukaan per volume terhadap rasio aspek (panjang per

diameter) suatu material nano, diperoleh dua bentuk material nanoyang paling

optimum, yaitu bentuk platelet dan fiber [McCrum et al, 1996]. Oleh karena itu,

jenis nanokomposit yang penting adalah nanokomposit yang menggunakan fiber

8

(contoh: karbon nanotube) dan nanokomposit yang menggunakan platelet (contoh:

silika clay berlayer).

Gambar 0.6 Plot rasio luas permukaan per volume nanomaterial vs rasio aspek

Berdasarkan struktur morfologinya, nanokomposit dapat dibedakan

menjadi nanokomposit terinterkalasi dan nanokomposit tereksfoliasi. Struktur

morfologi ini dipengaruhi oleh interaksi organik-anorganik yang terjadi antara

rantai polimer dengan nanomaterial anorganik. Struktur nanokomposit dikatakan

tereksfoliasi jika nanomaterial mengalami delaminasi hingga ukurannya mencapai

skala nanometer dan jarak antar nanomaterial cukup jauh sehingga periodisitasnya

hilang. Hal ini dapat terjadi karena interaksi antar partikel nanomaterial jauh lebih

kecil daripada interaksi antar rantai polimer. Apabila interaksi nanomaterial lebih

besar dibanding interaksi antar rantai polimer, maka yang terjadi adalah rantai

polimer akan menyisip di antara partikel nanomaterial yang masih

mempertahankan periodisitasnya. Struktur yang demikian disebut terinterkalasi.

Perlu diperhatikan bahwa belum tentu nanokomposit memiliki struktur baik

tereksfoliasi maupun terinterkalasi secara mutlak, karena pada kenyataannya,

beragam morfologi nanokomposit dapat ditemukan. Oleh karena itu, yang biasa

diamati adalah kecenderungan struktur nanokomposit, apakah mengarah ke

tereksfoliasi atau terinterkalasi.

Selain kedua struktur tersebut, ada kemungkinan bahwa rantai polimer

tidak berinteraksi sama sekali dengan nanomaterial anorganik yang ditambahkan.

Akibatnya, rantai polimer terpisah dari nanomaterial dan membentuk dua fasa.

9

Struktur yang demikian disebut teragregasi atau mikrokomposit, dan bukanlah

merupakan suatu nanokomposit.

Gambar 0.7 struktur nanokomposit: (a) teragregasi, (b) terinterkalasi, dan (c) tereksfoliasi

2.3. Beberapa Contoh Polimer Nanokomposit

Hingga kini, polimer nanokomposit dengan beragam bahan penyusun telah

banyak disintesis. Pada makalah ini, akan dibahas mengenai polimer

nanokomposit berbasis hidroksiapatite, logam, montmorillonite, TiO2,

Fe2O3/Fe3O4, dan silikon.

2.3.1. Nanokomposit Hidroksiapatite-Polimer

Hidroksiapatite (Ca10(PO4)6(OH)2) merupakan senyawa yang dapat

ditemukan pada tulang dan gigi manusia. Senyawa ini digunakan sebagai

biomaterial karena memiliki sifat biokompatibel, bioaktivitas, dan

osteokonduktivitas. Kegunaannya antara lain pada pengobatan untuk regenerasi

tulang yang patah. Namun, Hidroksiapatite hasil sintesis memiliki sifat mekanik

yang kurang baik seperti modulus elastis yang tinggi dan ketangguhan patah yang

rendah sehingga aplikasi hidroksiapatite sintetik menjadi terbatas.

Untuk mengatasi masalah tersebut, maka dilakukan pendispersian

nanopartikel hidroksiapatite ke dalam matriks polimer yang sesuai. Dengan

demikian, nanokomposit yang dihasilkan akan memiliki sifat mekanik yang lebih

baik, namun tetap mempertahankan bioaktifitas dari hidroksiapatite sehingga

dapat diaplikasikan pada bidang ortopedi, dental dan maksilofasial. Sebagai

contoh, nanokomposit polikaprolakton-hidroksiapatite (PCL-HAp) memiliki

modulus elastis yang lebih rendah dibandingkan dengan partikel tunggal

10

hidroksiapatite, sehingga dapat digunakan sebagai matriks regenerasi tulang pada

pengobatan tulang yang patah. Contoh lainnya adalah nanokomposit

hidroksiapatite-etilen-vinil asetat (HAp-EVA) yang memiliki kekuatan tarik dan

elongasi yang lebih kuat daripada partikel tunggal hidroksiapatite sehingga juga

dapat digunakan sebagai matriks regenerasi tulang.

2.3.2. Nanokomposit Logam-Polimer

Nanokomposit yang terdiri dari polimer dan nanopartikel emas, perak,

atau platina, telah banyak disintesis dan dipelajari karena memiliki potensi

aplikasi yang penting dan luas. Nanopartikel logam-logam tersebut banyak

digunakan untuk meningkatkan sifat optik, sifat magnetik, dan aktivitas katalitik

dari polimer yang digunakan. Karena rasio luar permukaan per volume dari

nanopartikel cukup besar, maka nanokomposit yang dihasilkan akan mengalami

peningkatan sifat-sifatnya secara signifikan. Sebagai contoh, luas permukaan

partikel logam yang besar menyebabkan transfer elektron berlangsung cepat

antara spesi reduktor dan oksidator pada reaksi redoks. Akibatnya, kecepatan

reaksi redoks akan meningkat.

Contoh dari nanokomposit logam-polimer adalah nanokomposit emas-

polipirol (Au-Ppy) yang dapat digunakan sebagai biosensor karena nanopartikel

emas meningkatkan konduktivitas dan kemampuan enzyme entrapment dari

polipirol. Contoh lainnya adalah nanokomposit perak-poli(3,4 etilendioksitiofen)

(Ag-PEDOT) yang digunakan ebagai sensor karena sifat optik dan konduktivitas

yang lebih baik dibandingkan material penyusunnya, dan nanokomposit emas-

polianilin (AU-PANI) yang memiliki daya hantar listrik lebih besar dibandingkan

polimer PANI saja.

2.3.3. Nanokomposit MMT-polimer

Montmorillonite (MMT) merupakan contoh natural clay yang banyak

diteliti sebagai bahan nanokomposit karena nanokomposit MMT-polimer

memiliki sifat-sifat dan struktur yang unik. Distribusi nanopartikel MMT ke

dalam matriks polimer akan meningkatkan sifat-sifat nanokomposit yang

dihasilkan secara signifikan. Karakteristik yang terlihat dari nanokomposit MMT-

11

polimer adalah peningkatan sifat mekanik, sifat termal, kestabilan kimia, dan

kemampuan sebagai flame retardant. Beberapa contoh polimer yang digunakan

sebagai nanokomposit dengan MMT adalah fluoro-poly(ether amic acid) (6F-

PEAA) dan polietilen tereftalat (PET).

2.3.4. Nanokomposit TiO2-Polimer

Titanium oksida (TiO2) dapat digunakan sebagai bahan nanokomposit

dengan polimer karena sifatnya yang inert, toksisitas yang rendah, dan harga yang

lebih murah dibanding karbon nanotube. Sifat lain dari TiO2 adalah mampu

menghilangkan sel mati, menyumbangkan CO2, dan dapat menyebabkan

autoregenerasi pada sistem pada periode waktu tertentu. Nanopartikel TiO2 yang

berada dalam matriks polimer memiliki sitokompatibilitas yang lebih baik

dibandingkan komposit TiO2 konvensional (TiO2 dalam skala mikro). Aplikasi

nanokomposit polimer-TiO2 antara lain pada pengolahan limbah, elektrolit padat,

dan material biomedis.

2.3.5. Nanokomposit Fe2O3/Fe3O4-Polimer

Polimer konduktor merupakan material yang menarik perhatian karena

berpotensi untuk aplikasi sebagai LED (Light Emitting Diode=Dioda Pemancar

Cahaya) organik, sel surya berbasis polimer, dan pelindung dari interferensi

elektromagnetik. Namun, penggunaan polimer konduktor untuk bidang-bidang

tersebut masih memiliki kelemahan. Di antara kelemahan dari polimer konduktor

adalah sulit diproses melalui melt processing, kelarutan yang kurang baik, dan

toksisitasnya terhadap lingkungan.

Untuk itu, maka dibuatlah nanokomposit dengan mendispersikan

nanopartikel Fe2O3/Fe3O4 ke dalam matriks polimer konduktor. Dengan

penambahan nanopartikel Fe2O3/Fe3O4, maka sifat konduktivitas dan kemagnetan

dari polimer akan mengalami peningkatan. Selain itu, efisiensi dari polimer

konduktor juga meningkat setelah dijadikan nanokomposit dengan nanopartikel

Fe2O3/Fe3O4. Dengan demikian, nanokomposit Fe2O3/Fe3O4-polimer dapat

diaplikasikan lebih baik untuk bidang-bidang tersebut dibandingkan hanya

menggunakan polimer konduktor saja.

12

2.3.6. Nanokomposit Silikon-Polimer

Nanokomposit berbasis silikon dan polimer juga banyak diteliti oleh para

saintis. Secara umum, nanokomposit silikon-polimer dapat dibuat dengan

mendispersikan nanopartikel silikon ke dalam matriks polimer, atau menggunakan

silikon sebagai template untuk mengurung polimer. Si, SiO2, dan SiC merupakan

material penting untuk aplikasi pada temperatur tinggi dan aplikasi yang

membutuhkan ketahanan abrasi yang baik, sehingga nanokomposit silikon-

polimer banyak disintesis untuk memenuhi kebutuhan pada aplikasi tersebut.

Nanokomposit (Si, SiO2, atau SiC)-polimer memiliki sifat gabungan dari

keunggulan yang dimiliki silikon dan polimer. Nanokomposit yang dihasilkan

akan memiliki ketahanan mekanik dan kestabilan termal yang tinggi seperti

nanopartikel silikon, namun mudah untuk diproses dan memiliki kerapatan yang

rendah seperti polimer. Selain itu, silika berpori juga dapat digunakan sebagai

template dalam pembuatan nanokomposit. Hal ini dikarenakan ukuran pori-pori

silika dapat diatur saat preparasinya dengan proses elektrokimia. Ukuran pori

yang berbeda akan menyebabkan interaksi yang berbeda antara silika dan polimer

sehingga nanokomposit yang dihasilkan juga dapat bervariasi.

2.4. Sintesis Polimer Nanokomposit

Berbagai metode sintesis polimer nanokomposit telah ditemukan. Metode sintesis ditentukan berdasarkan jenis dan struktut nanokomposit yang diinginkan. Metode sintesis polimer nanokomposit yang umum digunakan antara lain:

2.4.1. Metode Sol-Gel

Metodel sol-gel merupakan teknik yang digunakan untuk menghasilkan polimer nanokomposit yang berada pada suatu film tipis. Pada film tipis ini, akan diperoleh nanokomposit dengan nanopartikel yang terdistribusi relatif homogen dalam matriks polimer. Sintesis dengan metode sol-gel dilakukan dengan menggunakan oksida logam atau garam anorganik yang reaktif dan monomer polimer sebagai prekursor. Prekursor dicampurkan dalam fasa cair, lalu monomer mengalami reaksi polimerisasi dengan adanya oksida logam atau garam. Setelah melalui reaksi hidrolisis, akan didapatkan hasil berupa sol. Sol lalu diberikan thermal treatment sehingga berubah menjadi gel. Gel lalu diletakkan pada film tipis sehingga didapatkan polimer nanokomposit berbentuk membran.

13

Tabel 1 Beberapa contoh nanokomposit yang disintesis dengan metode sol-gel. (RT=temperatur ruang)

Nanokomposit PVA-TPAPS terikat silang merupakan contoh polimer nanokomposit yang disintesis dengan metode sol-gel. Sintesis dilakukan dengan melarutkan sejumlah PVA dan TPAPS ke dalam air panas, lalu kedua larutan dicampur sambil diaduk. Sejumlah TEOS sebagai agen pengikat silang ditambahkan ke dalam campuran, lalu diaduk selama 6 jam pada temperatur ruang hingga didapatkan sol. Proses sol-gel dilakukan pada hidrolisis asam (pada pH = 2) menggunakan silan. Gel yang memiliki ikatan hidrogen kemudian dituang ke lembaran PVC. Setelah dilakukan pengeringan, membran nanokomposit PVA-TPAPS diambil kemudian diikat silang dengan menggunakan larutan formal (HCHO-H2SO4). Skema sintesis nanokomposit PVA-TPAPS terikat silang dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 0.8 Skema sintesis nanokomposit PVA-TPAPS dengan metode sol-gel

14

2.4.2. Metode One-Pot

Metode One-Pot biasa digunakan untuk membuat nanokomposit logam-polimer. Metode ini terbilang sederhana karena hanya dibutuhkan reagen berupa garam anorganik, monomer, dan pelarut air. Metode ini tidak membutuhkan thermal treatment dan lebih mudah dilakukan dibandingkan metode sol-gel.

Tabel 2 Contoh polimer nanokomposit yang disintesis dengan metode One-Pot

Metode One-Pot terbagi menjadi dua, yaitu metode One-Pot fasa tunggal dan metode polimerisasi interfasial. Pada metode One-Pot fasa tunggal, baik garam anorganik maupun monomer dilarutkan dalam air, kemudian direaksikan disertai pengadukan hingga didapat polimer nanokomposit. Pada metode polimerisasi interfasial, monomer dilarutkan dalam pelarut organik, lalu ditambahkan air sehingga terbentuk lapisan dua fasa. Kemudian, garam anorganik ditambahkan ke dalam lapisan dua fasa. Proses ini dilakukan dengan menjaga agar tetap terbentuk dua fasa, sehingga pengadukan tidak dilakukan. Pembentukan polimer nanokomposit pada metode polimerisasi interfasial terjadi di permukaan lapisan antara fasa air dan fasa organik. Ag-PEDOT merupakan contoh nanokomposit yang disintesis dengan metode One-Pot fasa tunggal, sedangkan Au-PDA merupakan contoh nanokomposit yang disintesis dengan metode polimerisasi interfasial.

2.4.3. Metode Polimerisasi Oksidatif

Polimerisasi oksidatif merupakan metode yang digunakan untuk membuat nanokomposit (nanopartikel anorganik)-polimer, dan proses ini terjadi antara koloid anorganik dengan monomer dengan adanya pengoksidasi kuat. Adanya pengoksidasi kuat akan menyebabkan monomer terpolimerisasi dengan nanopartikel anorganik. Metode ini tidak membutuhkan temperatur tinggi karena pada metode ini, polimerisasi selalu terjadi pada temperatur di bawah 10 °C.

15

Contoh dari polimer nanokomposit yang disintesis dengan metode polimerisasi oksidatif adalah

Tabel 3 Contoh polimer nanokomposit yang disintesis dengan metode polimerisasi oksidatif. (D = diameter dalam nm)

Ag-POT dan Grafit-PANI merupakan dua contoh nanokomposit yang disintesis dengan metode polimerisasi oksidatif. Skema sintesis keduanya dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 0.9 Skema sintesis nanokomposit Ag-POT dengan metode polimerisasi oksidatif

Gambar 1.0 Skema sintesis nanokomposit grafit-PANI dengan metode polimerisasi oksidatif

16

2.4.4. Metode Elektrokimia

Sintesis elektrokimia merupakan metode sederhana untuk mensintesis polimer nanokomposit. Metode elektrokimia dilakukan dengan menggunakan sel elektrokimia yang memakai tiga elektroda, yaitu elektroda kerja, elektroda pembanding, dan elektroda counter. Metode ini banyak dipakai untuk mensintesis polimer nanokomposit yang memiliki sifat daya hantar listrik, dan merupakan cara terbaik untuk memperoleh film nanokomposit yang langsung dilapiskan pada elektroda yang digunakan.

Tabel 4Contoh polimer nanokomposit yang disintesis dengan metode elektrokimia

2.4.5. Metode Interkalasi

Metode interkalasi merupakan metode yang penting dan banyak dipakai karena bahan dasar yang digunakan melimpah dan tidak mahal. Metode ini dilakukan untuk meningkatkan sifat mekanik suatu polimer dan menghasilkan material yang lebih murah dibandingkan material penyusunnya. Banyak senyawa anorganik berstrukur layer seperti clay silikat, fosfat, oksida logam, grafit, disulfida, kompleks trifosfor sulfida dan lain-lain yang dapat digabungkan dengan polimer organik dengan metode interkalasi.

Berdasarkan proses pembentukan interkalasi, metode ini dapat dibagi menjadi tiga, yaitu polimerisasi interkalasi, interkalasi larutan, dan interkalasi lelehan. Pada polimerisasi interkalasi, monomer polimer diinterkalasikan ke dalam layer mika-silikat dengan ketebalan 1 nm. Kemudian, reaksi polimerisasi dilakukan sehingga terbentuk rantai polimer yang terinterkalasi ke dalam struktur layer mika-silikat. Rantai polimer yang terbentuk akan mengurai layer menjadi nanopartikel sehingga mika-silikat akan terdispersi dalam polimer. Pada interkalasi larutan, polimer dilarutkan dalam pelarut lalu dicampurkan dengan layer anorganik. Pada interkalasi lelehan, lelehan polimer dicampurkan dengan layer anorganik. Dari ketiga metode tersebut, metode interkalasi lelehan lebih banyak dipakai karena penggunaannya lebih luas. Hal ini dikarenakan beberapa polimer sulit dibuat nanokomposit dengan metode polimerisasi interkalasi dan interkalasi larutan.

17

2.4.6. Metode-metode Lainnya

Selain metode-metode yang telah disebutkan, masih ada metode lain untuk mensintesis polimer nanokomposit. Metode lain tersebut diantaranya adalah:

1. Metode Termal2. Metode Inner-Matrix Synthesis (IMS)3. Metode Template-Assisted Synthesis4. Metodde Reversible Addition-Fragmentation Chain-Transfer (RAFT)

Polymerization Synthesis5. Metode Self-Assembly Synthesis6. Metode Melt-mixing7. Metode Microwave-Induced synthesis8. Metode Catalitic Chain Transfer Polymerization (CCTP) Synthesis9. Metode Polimerisasi Emulsi10. Metode Fotopolimerisasi

2.5. Keuntungan dan Kerugian dari Polimer Nanokomposit

Polimer nanokomposit memiliki banyak keuntungan dibanding material lainnya. Beberapa keuntungan yang dimiliki material polimer nanokomposit antara lain:

1. Peningkatan yang signifikan pada sifat fisik dan sifat mekanik

Suatu nanokomposit dapat memiliki sifat fisik dan mekanik yang lebih baik dibandingkan material penyusunnya karena adanya ikatan/interaksi baru yang terbentuk pada struktur nanokomposit. Misalnya, terbentuknya ikatan kovalen baru antara polimer dengan nanopartikel anorganik, atau adanya interaksi ikatan hidrogen antara keduanya. Adanya interaksi baru tersebut menyebabkan interaksi polimer-nanopartikel menjadi lebih kuat sehingga terjadi peningkatan sifat fisik dan mekanik pada nanokomposit. Sebagai contoh, nilon 6 mengalami peningkatan kekuatan tarik, modulus tensil, modulus fleksural, dan temperatur distorsi panas setelah dibuat menjadi nanokomposit dengan organoclay. Nanokomposit ini dikenal sebagai Cloisite®.

Tabel 5 Perbandingan sifat mekanik nilon 6 dengan Cloisite®.

18

2. Munculnya sifat baru pada polimer

Penambahan nanopartikel ke dalam matriks polimer dapat menghasilkan karakteristik yang sebelumnya tidak dimiliki oleh polimer tersebut. Sebagai contoh, polikaprolakton menjadi memiliki aktivitas biologis setelah dibuat komposit dengan nanopartikel hidroksiapatite. Contoh lainnya adalah nanokomposit poliglisin-MMT menghasilkan nanokomposit yang dapat memiliki konformasi sekunder seperti halnya protein, ciri yang sebelumnya tidak dimiliki oleh MMT.

3. Pengurangan limbah

Salah satu penyebab dihasilkannya limbah adalah kesulitan dari produk tertentu untuk didaur ulang. Beberapa kemasan untuk makanan, misalnya, menggunakan struktur film berlapis untuk meningkatkan sifat mekaniknya sehingga sulit untuk didaur ulang. Dengan menggunakan polimer nanokomposit , maka akan diperoleh kemasan makanan yang memiliki sifat fisik dan mekanik yang mirip dengan material sebelumnya tanpa harus memakai struktur berlapis. Dengan demikian, maka kemasan akan lebih mudah didaur ulang dan limbah yang dihasilkan dapat dikurangi. Sebagai contoh, nanokomposit termoplas-nanofiller yang dapat menggantikan foil multilayer pada kemasan makanan.

Selain kelebihan, polimer nanokomposit juga memiliki beberapa kekurangan yang perlu diperhatikan, diantaranya:

1. Peningkatan viskositas

Viskositas merupakan faktor penting yang menentukan kemudahan suatu polimer dalam pemrosesan di pabrik. Polimer yang terlalu kental (viskositas tinggi) akan lebih sulit dialirkan sehingga menyulitkan proses pengolahan polimer menjadi produk. Dengan penambahan nanopartikel, viskositas polimer nanokomposit akan meningkat sehingga lebih sulit untuk diproses dibandingkan polimernya.

2. Kesulitan dalam proses dispersi dan distribusi nanopartikel

Untuk membuat polimer nanokomposit dengan kualitas tinggi, maka dibutuhkan dispersi nanopartikel yang homogen dan distribusi yang merata pada matriks polimer. Untuk itu, dibutuhkan interaksi yang baik antara nanopartikel dengan polimer. Beberapa nanopartikel harus dipreparasi terlebih dahulu sebelum dibuat menjadi nanokomposit. Apabila dispersi atau distribusi kurang baik, maka akan terjadi agregasi sehingga nanokomposit yang terbentuk kurang baik atau bahkan tidak terbentuk sama sekali

19

3. Penurunan sifat-sifat tertentu

Pembuatan polimer nanokomposit, selain meningkatkan sifat-sifat polimer dan nanopartikel, ternyata juga dapat menyebabkan penurunan pada sifat-sifat tertentu. Misalnya, penurunan kekuatan impak dan kekerasan pada poliamida setelah dimodifikasi menjadi nanokomposit.

2.6. Aplikasi Polimer Nanokomposit Dalam Kehidupan Sehari-hari

Polimer komposit memiliki aplikasi yang luas dan hampir tidak terbatas. Hal ini dikarenakan variasi nanopartikel, polimer, dan metode sintesis dapat menentukan karakteristik nanokomposit yang dihasilkan. Beberapa aplikasi yang menggunakan polimer komposit adalah:

Probing sel makhluk hidup Drug Delivery System Flame Retardant Semikonduktor Sel surya dan sel bahan bakar Pelindung dari sinar UV Coating Sensor Film dan fiber dengan kekuatan mekanik tinggi Katalis

20

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

Polimer nanokomposit merupakan material yang menjanjikan untuk penggunaan di masa depan. Beragam kombinasi polimer dan nanopartikel, serta variasi ukuran dan bentuk nanopartikel, serta metode sintesis yang digunakan, dapat menghasilkan polimer nanokomposit dengan beragam karakteristik dan aplikasi. Selain itu, perlu dilakukan pengembangan untuk mengatasi kekurangan yang dimiliki polimer nanokokmposit sehingga penggunaannya lebih maksimal.

21

DAFTAR PUSTAKA

Luan, Jingfei; Wang, Shu; Hu, Zhitian; Zhang, Lingyang. Synthesis Techniques, Properties and Applications of Polymer Nanocomposites. Current Organic Synthesis, 2012, 9, 114-136.

Downing-Perrault, Alyssa. Polymer Nanocomposites Are The Future. 2005. University of Wisconsin-Stout.

A. Hule, Rohan; J. Pochan, Darrin. Polymer Nanocomposites for Biomedical Applications. Mrs Bulletin, 2007, 32.

S. Anandhan and S. Bandyopadhyay (2011). Polymer Nanocomposites: From Synthesis to Applications, Nanocomposites and Polymers with Analytical Methods, Dr. John Cuppoletti (Ed.), ISBN: 978-953-307-352-1.

Optimization of Polymer Nanocomposite Properties. Diedit oleh Vikas Mittal Copyright © 2010 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim ISBN: 978-3-527-32521-4

http://en.wikipedia.org/wiki/Nanocomposite http://en.wikipedia.org/wiki/Polymer_nanocomposite http://en.wikipedia.org/wiki/Nanoparticle http://www.understandingnano.com/nanocomposites-applications.html http://www.cem.msu.edu/~kanatzid/Nanocomposites.html http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=1832 http://www.nanocompositech.com/review-nanocomposite.htm http://www.news-medical.net/health/Nanoparticles-What-are-

Nanoparticles.aspx http://www.tifac.org.in/index.php?

option=com_content&id=523:nanocomposnano--technology-trends-a-application-potential&catid=85:publications&Itemid=952