Sabtu, 17 September 2011

kegunaan polimer sebagai bahan anti peluru


            Salah satu polimer yang dikembangkan sebagai bahan rompi anti-peluru modern adalah kevlar. Kevlar dikenal juga sebagai twaron dan poli-parafenilen tereftalamida, yaitu suatu seratsintetik yang kekuatannya lima kali kekuatan tembaga, dengan berat yang sama. Kevlar sangat tahan terhadap panas dan terdekomposisi di atas 400OC tanpa meleleh. Kevlar ditemukan oleh perusahaan DuPont pada awal 1960-an, hasil kerja dari Stephanie Kwolek. Kevlar merupakan merk dagang yang terdaftar oleh E.I. de Pont de Nemours and Company.
Kevlar adalah salah satu tipe aramida, yang terdiri dari rantai panjang polimer dengan orientasi paralel. Aramida sendiri merupakan suatu serat sintetik yang berupa rantai panjang poliamida sintetik dengan paling sedikit 85 persen sambungan amidanya menempel secara langsung pada dua rantai aromatik (gugus amida dan gugus aromatik berselang-seling). Kekuatan kevlar diperoleh dari ikatan hidrogen intra-molekuler dan interaksi tumpukan aromatik-aromatik antar lembaran. Interaksi-interaksi ini lebih kuat daripada interaksi Van der Waals yang terdapat dalam polimer-polimer sintetik lain dan serat-serat seperti dyneema (serat yang terbuat dari rantai polietilena yang sangat panjang, yang tersusun searah).
Keberadaan garam-garam dan impuritis lain, biasanya kalsium, dapat mengganggu interaksi pada lembaran polimer dan harus dihilangkan dalam proses produksi. Kevlar terdiri dari molekul-molekul yang relatif rigid, yang membentuk struktur seperti lembaran-lembaran datar pada protein sutra. Dari sifat-sifat tersebut diperoleh serat dengan kekuatan mekanik yang tinggi dan tahan terhadap panas.
Kevlar mempunyai gugus-gugus bebas yang dapat membentuk ikatan hidrogen pada bagian luarnya, sehingga dapat mengabsorp air dan mempunyai sifat ‘basah’ yang baik. Hal ini juga menjadikannya terasa lebih alami dan ‘lengket’ dibandingkan dengan polimer pada umumnya, seperti polietilen.
kevlar disintesis dari monomer 1, 4-fenildiamin (para-fenilendiamin) dan tereftaloil klorida. Hasilnya adalah polimer aromatik amida (aramida) dengan cincin benzena dan gugus amida yang berselang-seling. Dengan langkah produksi ini, diperoleh lembaran polimer yang tergabung secara acak. Untuk membuat kevlar, bahan-bahan dilarutkan dan diaduk, menghasilkan rantai polimer yang berorientasi membentuk serat.
Aramid
Material ini ditemukan tahun 1964, oleh Stephanie Kwolek, seorang ahli kimia berkebangsaan Amerika, yang bekerja sebagai peneliti pada perusahaan DuPont.
Aramid adalah kependekan dari kata aromatic polyamide. Aramid memiliki struktur yang kuat, alot (tough), memiliki sifat peredam yang bagus (vibration damping) , tahan terhadap asam (acid) dan basa (leach) dan selain itu dapat menahan panas hingga 370°C, sehingga tidak mudah terbakar.



Selain kevlar, material lain yang tengah dikembangkan adalah:
Vestran
Vectran adalah polymer kristal cair (liquid crystal polymer). Seratnya memiliki kekuatan hingga dua kali lipat dibandingkan dengan kevlar.
Benang laba-laba terdiri dari ikatan molekul protein yang panjang. Benang ini tidak hanyamemiliki kemampuan dapat menahan beban yang ekstrem, tapi juga sekaligusmemiliki sifat elastis yang sangat tinggi, hingga kalau ditarik dapat memanjang  sebanyak 40%. Sifat elastis ini berasal dari butiran-butiran cairan kecil yang terdapat pada benang, yang kalau dilihat bentuknya seperti kalung mutiara atau tasbih.

Keunggulan Kevlar:
         Kekuatan yang sangat luar biasa (cukup tinggi) tapi ringan, Bahkan Kevlar 5x lebih kuat dari baja (pada bobot ringan yang sama dan dimensi yang sama).
         Bahan Kevlar yang mempunyai gaya tarik tinggi
         Struktur dasarnya stabil
         Konduksi listriknya sangat rendah.
         Ketahanan pada bahan kimia yang cukup tinggi.
         Tahan panas dan tahan bakar serta rendah dalam menghantar panas.
Kelemahan utama dari kevlar adalah dapat terdekomposisi pada kondisi basa atau ketika terpapar klorin. Meskipun dapat mendukung tensile stress yang besar, kevlar tidak cukup kuat di bawah tekanan kompresif.
Untuk mengatasi kekurangan tersebut, kevlar sering digunakan secara bersama dengan bahan yang kuat terhadap tekanan kompresif.

Tidak ada komentar: