Contoh pemicu PBL Polimer : Kasus polimer superabsorben

Di suatu waktu di suatu tempat, dua orang mahasiswi DTK sedang bercakap-cakap.
“Hai Mir, suka perhatikan iklan diaper bayi dan pembalut wanita nggak?” tanya Rita kepada Mira.
“Memangnya kenapa, ada yang aneh?” balas Mira.
“Aku heran saja, bagaimana barang sekecil itu bisa menampung banyak cairan ” lanjut Rita.
“Iya juga ya, kalau isinya cuma kapas, mestinya tidak sebanyak itu”
“Itu dia, mungkin ada sesuatu ditambahkan kedalam kapas itu sehingga daya serapnya terhadap cairan menjadi tinggi” balas Rita.
Sorenya, mereka terlihat asik membaca artikel di internet:

———————————————————————————————————
Superabsorbent polymers (SAPs) represent a class of organic chemicals defined primarily by the their functional capability rather than their chemical structure. SAPs are polymers that are capable of absorbing and retaining large quantities of water and other aqueous mixtures. They find attractive commercial applications in baby diapers, feminine hygiene products, and adult incontinence products. A crosslinked form of the sodium salt of polyacrylic acid is used as a superabsorbant material in diapers and other personal hygiene products. Undoubtedly, in these applications, superabsorbent materials will replace traditional absorbent materials such as cloth, cotton, paper wadding, and cellulose fiber. Superabsorbent polymers absorb, and retain under a slight mechanical pressure, about 30 times their weight in urine. The swollen gel holds the liquid in a solid, rubbery state and prevents the liquid from leaking onto the baby’s skin and clothing. Superabsorbent polymers are crosslinked networks of flexible polymer chains. The most efficient water absorbers are polymer networks that carry dissociated ionic functional groups. Except for the molecular-sized chains that make up the network, this picture of a network is remarkably similar looking to the mass of cotton fibers. The difference is that cotton takes up water by convection – water is “sucked” up, wetting the dry fibers; SAPs work by diffusion on the molecular level, since their “fibers” are actually long chained molecules. Polyacrylic Acid (PAC) can be crosslinked by using a multifunctional vinyl monomer.
——————————————————————————————————-
“Wah kalau begitu SAP ini hebat benar ya. Ternyata kegunaannya bukan hanya untuk diaper atau produk higienis saja” komentar Rita.
“Penasaran juga nih, sebenarnya poli-asam akrilat (polyacrylic acid) itu apa ya?”balas Mira. ” Kenapa ya senyawa itu bisa menjadi polimer superabsorben?”
“Yang penting lagi, bagaimana mensintesa senyawa itu dan mekanismenya seperti apa?” lanjut Rita.
“Oh itu rupanya mengapa diaper dan sejenisnya bisa menyerap cairan begitu banyak” komentar Mira. “Apa ya hubungan cross link dengan kemampuan tsb?”
“Tapi ngomong-ngomong, kalau pemakaian diaper dan produk lainnya dari SAP ini sudah demikian banyak bagaimana dengan limbahnya?”tanya Rita
“Wah kalau senyawa SAP itu tidak biodegradable jadi runyam juga ya?Apa kita bisa buat SAP yang biodegradable?” lanjutnya.
“Kalau kamu jadi peneliti dan sekaligus produser SAP apa yang akan kamu kerjakan? Tantang Mira.

Tugas:

  1. Buatlah suatu laporan singkat yang berisikan jawaban atas pertanyaan Mira dan Rita serta rencana Rita menjawab tantangan Mira.(buatlah peta konsep)
  2. Anda diminta untuk membuat penjelasan singkat tentang reaksi rantai radikal pembentukan poli-asam akrilat dari monomer asam akrilat yang akan disampaikan pada acara diskusi kelompok. Bila rekan anda membahas tentang reaksi polimerisasi bertahap, bagaimana anda membedakannya dengan polimerisasi rantai radikal dalam hal distribusi berat molekul pada awal dan akhir polimerisasi. Mengapa demikian?
  3. Bagaimana anda menjelaskan pengaruh suhu polimerisasi pada reaksi rantai radikal?
  4. Di lab. Mira dan Rita merencanakan pembuatan senyawa poli-asam akrilat:
  5. Proses sintesis yang akan digunakan adalah polimerisasi rantai radikal menggunakan inisiator Azobis isobutironitril (AIBN) 0.5 mol yang mengalami reaksi pembentukan radikal secara termolisis dengan efisiensi sebesar 0.8 pada 60 C. Bagaimana mereka menentukan nilai tetapan laju disosiasi (kd) senyawa azobisisobutironitril menjadi radikal bebas?. Bila reaksi termolisis dilakukan dalam 8 jam 15 menit teramati jumlah inisiator yang bereaksi hanya 10%.
  6. Sewaktu mereka melakukan polimerisasi dengan pelarut akuatik, monomer yang digunakan adalah asam akrilat sebanyak 30 mol dengan jumlah inisiator Azobis isobutironitril sebanyak 0.5 mol. Diasumsikan tetapan laju propagasi tidak tergantung pada panjang rantai tumbuh sehingga.selama waktu polimerisasi dapat dianggap keadaan tunak dan terminasi hanya terjadi karena reaksi kombinasi. Setelah waktu 2 jam polimerisasi teramati jumlah sisa monomer adalah 0.0005 mol. Bagaimana menentukan konstanta kp/(kt1/2) dan derajat polimerisasi polimer yang terbentuk?.

Daftar Pustaka:
1. Billmeyer et.al. Polymers Science
2. Young , Lovell, Introduction to Polymers.
3. http://www.eng.buffalo.edu/Courses/ce435/Diapers/Diapers.html
4. http://pep.sric.sri.com/Public/Reports/Phase_87/RP194/RP194.html
5. http://academic.uofs.edu/faculty/CANNM1/polymer/polymermodule.html

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s