Sifat Mekanik Polimer

Sifat mekanik polimer adalah salah satu aspek yang sering banyak dipelajari. Dengan mengetahui sifat polimer, maka akan diketahui polimer tersebut cocok untuk digunakan dalam bidang apa saja. Sifat mekanik polimer yang paling penting yaitu kuat tarik dan elastisitas modulus Young. Penggolongan kualitas mekanik polimer biasanya dilakukan dengan menggunakan parameter kuat putus, kuat tekan, dan modulus Young. Pada umumnya sifat mekanik penting untuk bahan polimer bentuk film adalah kuat lumer (yield strength), kuat putus (strength at break), perpanjangan saat putus (elongation at break), dan modulus Young.

Uji kuat tarik sangat penting untuk mengetahui sifat fisik dan ketahanan. Secara umum, kuat tarik akan meningkat seiring bertambahnya panjang rantai dan ikatan silang pada polimer.

Kuat putus menunjukkan kekuatan akhir bahan polimer yang dihitung dari beban pada saat putus dibagi luas penampang awal spesimen polimer, atau dapat diungkapkan dalam bentuk persamaan berikut:

σ = F / A

dimana
σ = kuat putus bahan polimer (kgf/mm²)
F = beban pada saat putus (kgf)
A = luas penampang bahan polimer (mm²)

Perpanjangan saat putus (%ε) didapat dari selisih antara panjang pada saat putus dengan panjang mula-mula dan dibagi dengan panjang mula-mula atau dapat diungkapkan dalam bentuk persamaan:

%ε = [ΔL / Lo] x 100

Bila kecepatan tarik diperkecil, maka perpanjangan bahan akan bertambah, yang mengakibatkan kurva tegangan–regangan menjadi landai sehingga modulus elastiknya menjadi kecil dan batas lumernya tidak jelas. Kecenderungan ini sangat terlihat pada bahan yang fleksibel pada suhu kamar.

Makin tinggi kecepatan tarik maka kuat putus dan modulus elastiknya makin besar, sedangkan perpanjangan menjadi kecil. Dengan demikian kecepatan tarik memberikan pengaruh besar pada sifat mekanik bahan polimer. Oleh karena itu, persyaratan yang ketat harus diperhatikan untuk setiap pengujian suatu bahan polimer.

Pengaruh temperatur terhadap kekuatan tarik polimer termoplastik adalah sangat besar. Jika temperatur dinaikkan maka kekuatan tarik bahan polimer akan turun. Pada batas temperatur tertentu (temperatur lunak, temperatur transisi gelas), deformasi karena tarikan akan meningkat dengan cepat, sedangkan kuat putus dan modulus elastiknya akan menurun.

Sebaliknya di bawah temperatur tersebut kuat putus dan modulus elastik akan meningkat dan perpanjangan pada saat putus akan menurun. Jadi, dalam penentuan sifat mekanik bahan polimer perlu diperhatikan temperatur transisi tersebut (temperatur lunak, temperatur transisi gelas) agar dapat diketahui sifat mekanik bahan polimer yang sesungguhnya.

Pada umumnya pengaruh kelembaban terhadap kekuatan tarik serupa dengan pengaruh temperatur. Meningkatnya kadar air yang terabsorpsi cenderung menghasilkan kurva tegangan-regangan yang serupa dengan pengaruh temperatur.

Dengan meningkatnya air yang terabsorpsi maka kuat putus dan modulus elastik bahan akan menurun, sedangkan perpanjangan saat putus akan meningkat. Polimer temoset dan termoplastik umumnya tidak bersifat higroskopis, sehingga pengaruh kelembaban tidak dapat diamati. Akan tetapi, seringkali diamati bahwa adanya air dalam jumlah sedikit dapat menyebabkan terjadinya pengurangan modulus elastik.