Makalah Kimia Industri
Makalah Kimia Industri
Polipropilen
Polipropilen
Disusun Oleh : Disusun Oleh :
Herlina Eva Fitriani
Herlina Eva Fitriani
Lipi Harpeni
Lipi Harpeni
Rifka Oktaviani
Rifka Oktaviani
Shandi Maulana
Shandi Maulana
Sri Yuliani Rahayu
Sri Yuliani Rahayu
UNIVERSITAS
UNIVERSITASNUSA BANGSANUSA BANGSA
MIPA/Kimia MIPA/Kimia Bogor Bogor 2012 2012
BAB I
PENDAHULUAN
Polypropylene adalah termasuk ke dalam jenis termoplastik yaitu jenis plastik yang dapat diproses dan dibentuk sampai beberapa kali. Polypropylene mudah dilelehkan, diproses dan dipadatkan menjadi bentuk baru. Sifat-sifat umum polypropylene yaitu tidak berwarna, tidak berbau, sifat kekakuan yang tinggi, dan permukaan yang keras. Biasanya
mempunyai spesifik grafity 0,905 dan densitas sangat rendah diantara termoplastik yang lainnya yaitu 0,90-0,92 g/ cm2.
a. Sifat Fisik
Polypropylene dengan kristalinitas yang tinggi memberikan kekuatan tarik, kekauan serta kekerasan yang tinggi. Pada suhu ruang, daya renggang dan kekakuan sama dengan sifat polyethylene bermassa jenis tinggi, tetapi sifat itu berubah pada suhu yang lebih tinggi. Tahan terhadap kelembaban dan karena mempunyai berat jenis rendah maka bersifat kenyal, tidak mudah sobek, dan tahan terhadap kelembaban.
Titik leleh polypropylene isotaktik murni adalah 176 oC, sedangkan ataktik dan
sindiotaktik mempunyai titik leleh kristal 165-170 oC, sangat tahan terhadap suhu yang
sangat dingin, dan tetap kuat sampai suhu -100 oC. Panas fusi propylene isotaktik
dilaporkan sebesar +88 J/g (+21 kal/g) sedangkan panas kristalisasi polypropylene terbesar diperoleh pada rentang +87 s/d +92 J/g.
Polypropylene sindiotaktik memiliki titik leleh akhir pada 174oC dan panas fusi sebesar +105 J/g (+25,1 kal/g). Kedua sifat tersebut memiliki nilai yang lebih rendah daripada polypropylene isotaktik. Panas fusi polimer yang dibuat dengan katalis metalosena dilaporkan sebesar +79 J/g (19 kal/g).
b. Sifat Kimia
Polypropylene tidak mudah larut dalam air, pelarut organik polar, dan pelarut golongan alkali. Namun jika dilarutkan dalam pelarut organik non polar seperti renggang dan fleksibilitasnya. Polypropilene direduksi oleh zat-zat oksidator kuat seperti asam klorosulfonik, oleum 100%, gas asam nitrit, dan gas halogen. Asam sulfanik 98% dan hydrogen peroksida 30% menyebabkan efek yang kecil pada struktur
yang sangat besar terhadap kerusakan karena fotooksida disebabkan oleh adanya sejumlah besar atom hydrogen tersier di dalam molekul polypropylene, sedangkan untuk pengaruh cahaya polypropylene peka terhadap oksidasi yang disebabkan oleh cahaya.
Ketahanannya dapat diperbaiki dengan zat-zat antioksidan dan penyerap radiasi atau penstabil sinar UV.
Gambar 1. polipropilen
c. Kegunaan dan Aplikasi Produk
Polipropilen dapat digunakan untuk berbagai aplikasi seperti : 1. BOPP (Biaxially Oriented Polipropilene) Film
Jenis ini merupakan resin dengan berat molekul tertinggi yang diproduksi. Kegunaan dari BOPP Film adalah untuk kemasan makanan, rokok, plastik laminating, adhesive tape, dan bagian dalam tas dan dekorasi.
2. Yarn
Polimer jenis ini banyak digunakan sebagai bahan baku pembuatan karung untuk bahan kimia, untuk bagian bawah karpet, dan tali rafia. Polimer ini memiliki sifat
yang licin, tidak menyerap air, dan kuat.
3. IPP ( Inflation Polipropilene)
Polimer jenis ini merupakan resin yang paling banyak diproduksi. Penggunaan dari IPP film adalah untuk kemasan makanan, kantong plastik bagian dalam, dan garment packing .
4. Injection Molding
Resin ini banyak digunakan untuk membuat barang-barang keperluan rumah tangga seperti botol, peralatan dapur, kursi, dan untuk keperluan otomotif.
5. Fiber
Jenis resin ini digunakan untuk filament seperti karpet, benang, dan plastik pelapis. 6. Cast Fiber
Resin ini berupa lembaran dan lembut karena sifatnya yang fleksibel. Kegunaan dari resin ini adalah sebagai bahan pelapis pada logam.
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Bahan baku
Bahan baku merupakan bahan yang digunakan untuk menghasilkan suatu produk. Bahan baku yang digunakan pada Polypropylene (PP) Plant dapat digolongkan sebagai bahan baku utama dan bahan baku penunjang. Bahan baku utama yang digunakan dalam produksi adalah propylene, sedangkan bahan penunjangnya adalah katalis, kokatalis, SCA, hidrogen, nitrogen,
CO dan aditif.
A. Bahan Baku Utama Propylene
Propylene adalah senyawa hidrokarbon yang umum digunakan sebagai bahan baku induk (feedstock) untuk pembuatan produk polypropylene, asam a krilat, propylene oxide, akrilonitril, isopropyl alcohol, kumena, heptena.
B. Bahan Penunjang 1. Katalis
Katalis yang biasa digunakan adalah TiCl4. Contoh katalis yang digunakan dalam
industri adalah SHAC (Shell High Activity Catalyst ) 201 yaitu terdiri dari TiCl4 (30%
berat) dan white mineral oil (60-75%). White mineral oil berfungsi untuk melindungi kompleks TiCl4 dari kontak dengan udara lembab atau uap air karena TiCl4 sangat reaktif
terhadap air. Wujud katalis berupa slurry (padatan tersuspensi dalam minyak) sehingga memungkinkan katalis dapat dialirkan ke dalam rekator.
2. Kokatalis
Kokatalis berfungsi sebagai pembentuk kompleks katalis aktif sehingga mempermudah terjadinya polimerisasi. Kokatalis yang digunakan adalah TEAL (Tri Etil Alumunium, (C2H5)3 Al. TEAL yang berwujud cairan pada kondisi ruang, bening, dan
tidak berwarna. TEAL bersifat phyrophoric, yaitu sangat reaktif terhadap udara dan air sehingga semua peralatan penyimpanan da pemrosesan TEAL harus bebas oksigen dan
air. Laju alir TEAL yang diumpankan ditentukan oleh rasio katalis terhadap kokatalis dalam reaktor.
3. Selectivity Control Agent (SCA)
Selectivity Control Agent (SCA) berfungsi untuk mengatur kecenderungan rantai isotaktik dalam polimer dengan cara mematikan sisi aktif katalis yang menghasilkan resin ataktik. SCA yang cocok untuk SHAC adalah Normal Para Tri Metoksi Silane (NPTMS).
4. Hidrogen
Hidrogen berfungsi sebagai terminator akhir reaksi polimerisasi sehingga diperoleh polimer dengan panjang rantai dan berat molekul tertentu. Panjang pendeknya rantai yang terbentuk dapat dilihat dari kekentalan aliran produk (melt flow). Semakin panjang rantai molekul polipropilen, melt flow-nya akan semakin kecil. Melt Flow diatur dengan menentukan rasio gas hydrogen yang masuk ke dalam reactor. Apabila meltflow produk yang diinginkan tinggi, laju gas hydrogen diperbesar. Selain digunakan dalam sistem reaksi, hydrogen digunakan dalam reaksi hidrogenasi dalam pemisahan metil asetilen dan butadiene pada sistem pemurnian Propylene.
5. Nitrogen
Nitrogen pada Polypropylene Plant dibagi menjadi dua macam, yaitu nitrogen bertekanan Tinggi (40 kg/cm2) dan nitrogen bertekanan rendah (7,8 kg/cm2). Nitrogen
bertekanan tinggi digunakan dalam sistem reaksi,, yaitu untuk menjaga kestabilan tekanan dan temperature di dalam reactor, sebagai gas pembawa katalis dan membantu terjadinya fluidisasi di dalam reactor, dan sistem pemurnian propylene.
Nitrogen bertekanan rendah digunakan untuk sistem aditif, slurry feed tank , pembawa propilen dalam vent recovery system pada resin degassing . Nitrogen digunakan
karena bersifat inert (tidak bereaksi) sehingga tidak mengganggu reaksi polimerisasi.
6. Karbon Monoksida (CO)
Reaksi polimerisasi merupakan reaksi yang menghasilkan panas (eksotermik). Jika temperatur di dalam reaktor melampui temperatur pelelehan, resin dalam unggun akan saling melekat dan membentuk lembaran hingga dapat membuat keseluruhan unggun menjadi gumpalan padat (chunk ). Jika temperatur terus naik, lembaran tersebut akan memadat dan membesar. Penghentian reaksi dilakukan lewat suatu sistem yang disebut
kill system. Kill system bekerja dengan menyuntikan racun katalis ke dalam reaktor lewat aliran gas siklus. Racun yang dipakai pada kill system adalah gas CO (karbon monoksida).
7. Aditif
Aditif ditambahkan guna mendapatkan produk polypropylene tertentu yang diinginkan, berbentuk serbuk padatan dan cairan, ditambahkan pada resin sebelum proses pelleting .
2.2 Deskripsi Proses Secara Umum
2.3 Konsep Proses A. Dasar reaksi
Reaksi polimerisasi pembentukan polipropilen merupakan reaksi polimerisasi pertumbuhan rantai atau polimerisasi adisi. Pada polimerisasi adisi, kereaktifan polimer
dapat diabaikan terhadap kereaktifan monomernya. Pertumbuhan rantai hanya disebabkan oleh penambahan monomer yang terus menerus terhadap radikal bebasnya.
Polimerisasi adisi menghasilkan bentuk polimer dengan molekul yang sama dengan monomernya. Berat molekul polimer yang terbentuk merupakan penjumlahan sederhana dari berat molekul semua unit monomer yang bergabung dalam rantai. Pada polimerisasi adisi tidak terjadi pengakhiran, polimerisasi terus berlangsung sampai tidak ada lagi gugus fungsi tersedia untuk bereaksi. Walaupun demikian, reaksi dan derajat polimerisasi dapat dikendalikan dengan mengatur waktu reaksi dan suhu reaksi. Cara penghentian reaksi yang paling baik adalah dengan menggunakan penghentian ujung atau dengan menggunakan satu monomer secara berlebihan.
Reaksinya adalah :
Gambar 3. Reaksi Polimerisasi Propilen menjadi Polipropilen
B. Mekanisme reaksi
Reaksi polimerisasi pertumbuhan rantai terdiri dari 3 tahapan, yaitu : inisiasi, propagasi, dan terminasi. Sebelum terjadi tahapan reaksi ini, katalis TiCl4 diaktifkan
terlebih dahulu oleh ko-katalis Al(C2H5)3 sehingga akan terbentuk pusat aktif (active
Gambar 4. Reaksi Pembentukan Pusat Aktif Katalis
1. Reaksi Inisiasi
Setelah katalis diaktifkan oleh ko-katalis membentuk radikal bebas Ti, maka monomer propilen akan menyerang bagian aktif ini dan berkoordinasi dengan logam transisi, selanjutnya ia menyisip antara metal dan grup alkil. Sehingga mulailah terbentuk rantai polipropilen. Reaksinya :
Gambar 5. Reaksi Inisiasi
2. Reaksi Inisiasi
Radikal propilen terbentuk akan menyerang monomer propilen lainnya terus menerus dan membentuk radikal polimer yang panjang. Pada tahap ini tidak terjadi pengakhiran, polimerisasi terus berlangsung sampai tidak ada lagi gugus fungsi yang tersedia untuk bereaksi. Cara penghentian reaksi yang biasa dikenal adalah dengan penghentian ujung atau dengan menggunakan salah satu monomer secara berlebihan.
Gambar 6. Reaksi Propagasi
3. Reaksi Terminasi
Pada tahap ini diinjeksikan sejumlah hidrogen yang berfungsi sebagai terminator. Hidrogen sebagai terminator akan bergabung dengan sisi aktif katalis sehingga terjadi pemotongan radikal polimer yang akan menghentikan reaksi polimerisasi propilene.
Reaksinya :
