Po List Yrena

of 36/36
BAB I TINJAUAN PUSTAKA 1.1. Polimer Polimer adalah salah satu bahan rekayasa bukan logam (non-metallic material) yang penting. Saat ini bahan polimer telah banyak digunakan sebagai bahan substitusi untuk logam terutama karena sifat-sifatnya yang ringan, tahan korosi dan kimia, dan murah, khususnya untuk aplikasi-aplikasi pada temperatur rendah. Hal lain yang banyak menjadi pertimbangan adalah daya hantar listrik dan panas yang rendah, kemampuan untuk meredam kebisingan, warna dan tingkat transparansi yang bervariasi, kesesuaian desain dan manufaktur. Istilah polimer digunakan untuk menggambarkan bentuk molekul raksasa atau rantai yang sangat panjang yang terdiri atas unit-unit terkecil yang berulangulang atau mer atau meros sebagai blok-blok penyusunnya. Molekul-molekul (tunggal) penyusun polimer dikenal dengan istilah monomer. Polimer Polyethylene, misalnya, adalah salah satu jenis bahan polimer dengan rantai linear sangat panjang yang tersusun atas unit-unit terkecil (mer) yang berulang-ulang yang berasal dari monomer molekul ethylene. Perhatikan bahwa monomer memiliki ikatan kovalen tak jenuh (ikatan ganda) sedangkan pada mer ikatan tersebut menjadi aktif atau ikatan kovalen terbuka dengan elektron tak berpasangan. Bahan organik alam mulai dikenal dan digunakan sejak tahun 1866, yaitu dengan digunakannya polimer cellulose. 1
  • date post

    26-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    188
  • download

    3

Embed Size (px)

Transcript of Po List Yrena

BAB I TINJAUAN PUSTAKA 1.1. Polimer Polimer adalah salah satu bahan rekayasa bukan logam (non-metallic material) yang penting. Saat ini bahan polimer telah banyak digunakan sebagai bahan substitusi untuk logam terutama karena sifat-sifatnya yang ringan, tahan korosi dan kimia, dan murah, khususnya untuk aplikasi-aplikasi pada temperatur rendah. Hal lain yang banyak menjadi pertimbangan adalah daya hantar listrik dan panas yang rendah, kemampuan untuk meredam kebisingan, warna dan tingkat transparansi yang bervariasi, kesesuaian desain dan manufaktur. Istilah polimer digunakan untuk menggambarkan bentuk molekul raksasa atau rantai yang sangat panjang yang terdiri atas unit-unit terkecil yang berulangulang atau mer atau meros sebagai blok-blok penyusunnya. Molekul-molekul (tunggal) penyusun polimer dikenal dengan istilah monomer. Polimer Polyethylene, misalnya, adalah salah satu jenis bahan polimer dengan rantai linear sangat panjang yang tersusun atas unit-unit terkecil (mer) yang berulang-ulang yang berasal dari monomer molekul ethylene. Perhatikan bahwa monomer memiliki ikatan kovalen tak jenuh (ikatan ganda) sedangkan pada mer ikatan tersebut menjadi aktif atau ikatan kovalen terbuka dengan elektron tak berpasangan. Bahan organik alam mulai dikenal dan digunakan sejak tahun 1866, yaitu dengan digunakannya polimer cellulose. Bahan organik buatan mulai dikenal tahun 1906 dengan ditemukannya polimer Phenol Formaldehide atau Bakelite, mengabadikan nama penemunya L.H. Baekeland. Bakelite, hingga saat ini masih digunakan untuk berbagai keperluan. Para mahasiswa metalurgi atau metallographist profesional misalnya menggunakan bakelit untuk memegang (mounting) spesimen metalografi dari sampel logam yang akan dilihat struktur mikronya di bawah mikroskop optik reflektif. Istilah plastik, yang sering digunakan oleh masyarakat awam untuk menyebut sebagian besar bahan polimer, mulai digunakan pada tahun 1909. Istilah tersebut berasal dari kata Plastikos yang berarti mudah dibentuk dan dicetak. Teknologi modern plastik baru dimulai tahun 1920-an, yaitu dengan mulai digunakannya polimer yang berasal dari produk derivatif minyak bumi, seperti misalnya Polyethylene. Salah satu jenis plastik yang sering kita jumpai adalah LDPE (Low Density Poly Ethylene) yang banyak digunakan sebagai plastik pembungkus yang lunak dan sangat mudah dibentuk.1

1.2. Tipe tipe Polimer Teknologi polimer berdasarkan sumbernya dapat dikelompokkan dalam 3 kelompok, yaitu (1) Polimer Alam yang terjadi secara alami seperti karet alam, karbohidrat, protein, selulosa, dan wol. (2) Polimer Semi Sintetik yang diperoleh dari hasil modifikasi polimer alam dan bahan kimia seperti serat rayon dan selulosa nitrat. (3) Polimer Sintesis, yaitu polimer yang dibuat melalui polimerisasi dari monomer-monomer polimer, seperti formaldehida." Di samping pembagian di atas, polimer umumnya dikelompokkan berdasarkan perilaku mekanik dan struktur rantai atau molekulnya. Polimer thermoplastik adalah jenis polimer yang memiliki sifat-sifat thermoplastik yang disebabkan oleh struktur rantainya yang linear (linear), bercabang (branched) atau sedikit bersambung (cross linked). Polimer dari jenis ini akan bersifat lunak dan viskos (viscous) pada saat dipanasikan dan menjadi keras dan kaku (rigid) pada saat didinginkan secara berulang-ulang. Sementara itu, polimer thermoset (termosetting) hanya melebur pada saat pertama kali dipanaskan dan selanjutnya mengeras secara permanen pada saat didinginkan. Polimer jenis ini bersifat lebih keras dan kaku (rigid) karena strukturnya molekulnya yang membentuk jejaring tiga dimensi yang saling berhubungan (network). Polimer jenis elastomer, memiliki daerah elastis non linear yang sangat besar yang disebabkan oleh adanya sambungan-sambungan antar rantai (cross links) yang berfungsi sebagai pengingat bentuk (shape memory) sehingga karet dapat kembali ke bentuknya semula, pada saat beban eksternal dihilangkan.

Gambar : Pembagian Tipe-tipe Polimer 1.3. Proses Polimerisasi

2

Gambar : Proses Polimerisasi Proses pembentukan rantai molekul raksasa polimer dari unit-unit molekul terkecilnya (mer atau meros) melibatkan reaksi yang kompleks. Proses polimerisasi tersebut yang secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua jenis reaksi, yaitu: (1) polimerisasi adisi (Addition), dan (2) polimerisasi kondensasi (Condensation). Reaksi adisi, seperti yang terjadi pada proses pembentukan makro molekul polyethylene dari molekul-molekul ethylene, berlangsung secara cepat tanpa produk samping (by-product) sehingga sering disebut pula sebagai Pertumbuhan Rantai (Chain Growth). Sementara itu, polimerisasi kondensasi, seperti yang misalnya pada pembentukan bakelit dari dua buah mer berbeda, berlangsung tahap demi tahap (Step Growth) dengan menghasilkan produk samping, misalnya molekul air yang dikondensasikan keluar. Contoh polimerisasi dengan reaksi adisi adalah proses pembentukan Polystyrena (PS). Proses pembentukan polimer berlangsung dalam 3 tahap, yaitu: (1) inisiasi, (2) adisi atau pertumbuhan rantai, dan (3) terminasi. Untuk memulai proses polimerisasi stirena, ditambahkan inisiator peroksida sehingga terjadi pemutusan ikatan kovalen antar oksigen dalam molekul Peroksida dan ikatan kovalen antar karbon dalam molekul stirena. Polimerisasi dimulai dengan terbentuknya dua kelompok inisiator (OH) dan mer. Satu dari dua kelompok OH selanjutnya akan bergabung dengan mer stiren mengawali terbentuknya rantai molekul polimer. Selanjutnya akan terjadi pertumbuhan rantai yang berlangsung sangat cepat membentuk rantai molekul raksasa linear. Terminasi dari pertumbuhan rantai dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu (1) dengan bergabungnya OH ke ujung rantai molekul, dan (2) bergabungnya dua rantai molekul. Panjang dari rantai polimer dapat dikendalikan dengan cara mengendalikan jumlah inisiator. Secara, umum, jika jumlah3

inisiator yang diberikan sedikit, maka jumlah OH yang tersedia untuk menghentikan reaksi semakin sedikit pula. Yang perlu dicatat adalah bahwa di reaksi adisi ini tidak menghasilkan produk sampingan (by product). Contoh dari polimerasi kondensasi adalah proses pembentukan Bakelit yang telah kita kenal sebelumnya. Nama kondensasi diberikan karena pada proses polimerisasi ini dikondensasikan molekul air sebagai produk sampingan (by product)-nya. Bakelit, produk utama dari reaksi ini, terbentuk dari dua jenis molekul mer, yaitu Phenol dan Formal Dehide. Tidak seperti halnya pada polimerisasi adisi, reaksi berlangsung lebih lambat, tahap demi tahap, sehingga sering pula disebut sebagai reaksi pertumbuhan tahap demi tahap (step growth reaction). Rantai molekul yang terbentuk dalam proses polimerisasi bakelit ini lebih rigid, karena membentuk jejaring tiga dimensi (three dimensional network) yang kompleks. 1.4. Berat Molekul dan Derajat Polimerisasi Panjang rata-rata dari rantai polimer dapat dilihat dari berat molekul (molecular weight) polimer. Berat molekul dari polimer pada dasarnya adalah penjumlahan dari berat molekul-molekul mer-nya. Jadi semakin tinggi berat molekul dari suatu polimer tertentu, semakin besar panjang rata-rata dari rantai polimernya. Mengingat polimerasasi adalah peristiwa yang terjadi secara acak, maka berat molekul biasanya ditentukan secara statistik dalam bentuk rata-rata berat molekul atau distribusi berat molekulnya. Suatu polimer thermoplastik misalnya, memiliki distribusi berat molekul sebagaimana terlihat dalam gambar berikut ini. Distribusi berat molekul tersebut terjadi karena proses polimerisasi terjadi secara acak (random) sehingga thermoplastik tersebut terdiri atas banyak rantai-rantai polimer yang berbeda-beda panjangnya. Dari distribusi tersebut dapat ditentukan rata-rata berat molekul dari thermoplastik tersebut. Derajat polimerisasi (DP) dari suatu polimer adalah rasio atau perbandingan berat molekul polimer dengan berat molekul mer-nya. Suatu polyethylene (PE) dengan berat molekul 28.000 g misalnya, memiliki derajat polimerisasi 1000 karena berat molekul dari mer-nya (C2H4) adalah 28 (12x2 + 1x4). DP menggambarkan ukuran molekul dari suatu polimer berdasarkan atas jumlah dari monomer penyusunnya. DP = BM polimer : BM Monomer Contoh : Sebuah monomer polistiren dengan BM sebesar 104 adalah 100.000. Maka DP dari polistirena adalah 100.000 : 104 = 961,54

Berat molekul rata-rata atau derajat polimerisasi dari suatu polimer thermoplastik sangat berpengaruh terhadap keadaan dan sifat-sifatnya. Viskositas dan kekuatan polimer misalnya akan meningkat dengan meningkatnya berat molekul atau derajat polimerisasinya. Sebagai ilustrasi, kita dapat membandingkan keadaan dari monomer ethylene pada derajat polimerisasi yang berbeda-beda. Perbedaan dari sifat-sifat tersebut dapat dijelaskan oleh fakta bahwa semakin panjang rantai molekul suatu polimer, semakin besar energi yang diperlukan untuk mengatasi ikatan sekundernya.

Grafik : Pengaruh BM dan DP terhadap Sifat Fisik Polimer 1.5. Ikatan ikatan dalam Polimer Ikatan-ikatan dalam polimer dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu ikatan primer dan ikatan sekunder. Ikatan primer dari suatu polimer adalah ikatan kovalen, yaitu ikatan antar atom dengan cara memakai elektron secara bersama-sama, sebagaimana diilustrasikan dalam gambar. Ikatan-ikatan sekunder yang penting di dalam polimer misalnya adalah ikatan Van der Waals, ikatan Hidrogen, dan ikatan Ionik. Ikatan primer kovalen termasuk ikatan antar atom yang sangat kuat, jauh lebih kuat jika dibandingkan dengan ikatan-ikatan sekunder, 10 hingga 100 kalinya. Kekuatan ikatan primer ganda antar atom karbon di dalam ethylene (C=C), misalnya besarnya adalah 721 kJ/(g.mol) sedangkan ikatan antar atom karbon dan hidrogen (C-H) adalah 436 kJ/(g.mol).

5

Gambar : Ikatan Primer Kovalen 1.6. Struktur Rantai Molekul Polimer Arsitektur polimer sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat dan perilakunya secara umum. Secara umum, polimer dapat dikelompokkan menjadi empat jenis berdasarkan struktur molekulnya, yaitu: (1) polimer linear (linear polymer), (2) polimer bercabang (branched polymer), (3) polimer berkait (cross-linked polymer), dan (4) polimer berjejaring (network polymer). Polyethylene adalah contoh dari jenis polimer dengan struktur rantai linear dan bercabang. Struktur rantai tersebut menyebabkan polyethylene berperilaku termoplastik, yaitu dapat dibentuk menjadi suatu bentuk tertentu dan dikembalikan ke bentuk semula. Struktur rantai molekul berkait adalah struktur rantai yang khas dari karet yang memiliki daerah elastis non-linear yang sangat besar. Cross-link atau kaitan antar rantai dalam hal ini berfungsi sebagai pengingat bentuk (shape memory) dari karet. Bakelite salah satu contoh polimer yang telah kita bahas sebelumnya memiliki struktur rantai molekul berjejaring 3 dimensi yang kompleks. Struktur rantai ini sangat rigid sehingga polimer dengan struktur rantai ini akan berperilaku termoset, yaitu menjadi rigid secara permanen pada saat pertama kali didinginkan. Secara umum, perilaku mekanik dari berbagai jenis polimer dapat dijelaskan dari ikatan-ikatan atom dan struktur rantai molekulnya.

6

Gambar : Struktur Rantai Molekul Polimer 1.7. Derajat Kekristalan Polimer Tidak seperti halnya logam, polimer pada umumnya bersifat amorphous, tidak bersifat kristalin atau memiliki keteraturan dalam rentang cukup panjang. Namun, polimer dapat direkayasa sehingga strukturnya memiliki daerah kristalin, baik pada proses sintesis maupun deformasi. Besarnya daerah kristalin dalam polimer dinyatakan sebagai derajat kekristalan polimer. Derajat kekristalan polimer misalnya dapat direkayasa dengan mengendalikan laju solidifikasi dan struktur rantai, walaupun sangat sulit untuk mendapatkan derajat kekristalan 100% sebagaimana halnya pada logam. Polimer dengan struktur rantai bercabang misalnya akan memiliki derajat kekristalan yang lebih rendah jika dibandingkan dengan struktur tanpa cabang. Sifat-sifat mekanik dan fisik dari polimer sangat dipengaruhi oleh derajat kekristalannya. Sifat-sifat mekanik yang dipengaruhi oleh derajat kekristalan misalnya adalah kekakuan (stiffness), kekerasan (hardness), dan keuletan (ductility). Sedangkan sifatsifat fisik yang berhubungan dengan derajat kekristalan misalnya adalah sifat-sifat optik dan kerapatan (density) dari polimer.

7

Gambar : Struktur Rantai Molekul Polimer

BAB II8

ISI 2.1.Polistirena Polistirena adalah sebuah polimer dengan monomer stirena, Sebuah hidrokarbon cair yang dibuat secara komersial dari minyak bumi. Pada suhu ruangan, polistirena biasanya bersifat termoplastik padat, dapat mencair pada suhu yang lebih tinggi. Stirena tergolong senyawa aromatik. Polistirena padat murni adalah sebuah plastik tak berwarna, keras dengan fleksibilitas yang terbatas yang dapat dibentuk menjadi berbagai macam produk dengan detail yang bagus. Penambahan karet pada saat polimerisasi dapat meningkatkan fleksibilitas dan ketahanan kejut. Polistirena jenis ini dikenal dengan nama High Impact Polystyrene (HIPS). Polistirena murni yang transparan bisa dibuat menjadi beraneka warna melalui proses compounding. Polistirena banyak dipakai dalam produk-produk elektronik sebagai casing, kabinet dan komponen-komponen lainya. Peralatan rumah tangga yang terbuat dari polistirena, a.l: sapu, sisir, baskom, gantungan baju, ember. Stiren merupakan suatu senyawa organik dengan rumus molekul C6H5CH=CH2. Gugus vinil yang terdapat pada stiren menjadikan stiren dapat mengalami reaksi adisi kontinu membentuk suatu polimer polistiren. Pada temperatur ruang, polistiren secara normal merupakan padatan termoplastik, akan tetapi pada temperatur tinggi, polistiren dapat meleleh. Polimerisasi polistiren menjadi rantai panjang berlangsung pada ikatan rangkap karbon viniliknya. Walaupun polimerisasi larutan atau imulsi biasanya digunakan, sebagian besar polistiren digunakan dengan polimerisasi suspensi atau dengan polimerisasi massa. Polimerisasi stiren dimulai dengan proses yang disebut prepolimerizer, suatu wadah yang didalamnya terdapat stiren yang akan dipolimerisasi (biasanya dengan menggunakan poroksida sebagai oksidator) diaduk hingga campuran reaksi terkonsentrasi menjadi polimer akibat adanya proses pencampuran yang baik. Umumnya, larutan tersebut mengandung sekitar 30% polimer dengan kekentalan yang sesuai untuk diolah lebih lanjut. Polistirena atau polifinil etana dapat dipolimerkan dengan panas, sinar matahari atau katalis. Derajat polimerisasi tergantung pada kondisi polimerisasi. Polimer yang sangat tinggi dapat dihasilkan dengan menekan suhu di atas sedikit ruang. Polistirena merupakan termoplastis yang bening kecuali ditambahkan pewarna dan pengesi dan dapat dilinakkan pada suhu + 100 derajat celsius. Tahan terhadap asam, basa dan zat pengarat (korosif)

9

lainnya. Tetapi mudah larut dalam mempengaruhi kekuatan polimer terhadap panas. Banyak digunakan untuk membuat lembaran, penutup dan barang pencetak (Ruhendi, 2007). Polystyrene dapat menjadi termoset atau termoplastik. Sebuah polistiren termoplastik dalam keadaan padat (seperti kaca) pada suhu kamar, tapi jika dipanaskan di atas suhu transisi kaca sekitar 100 C (untuk mencetak atau ekstrusi), dan menjadi padat lagi ketika didinginkan. Polistiren padat murni adalah sebuah plastik keras tanpa warna dengan fleksibilitas yang terbatas. Yang ini dapat dibuat dalam adonan dengan detail halus. Polystyrene dapat dibuat transparan atau dalam berbagai warna. Polistiren padat banyak digunakan, misalnya dalam peralatan makan sekali pakai, model plastik, kotak CD dan DVD, dan rumah-rumahan detektor asap. Produk yang terbuat dari busa polystyrene hampir di mana-mana, misalnya bahan pembungkus, isolasi, dan cangkir busa. Polystyrene dapat didaur ulang, dan memiliki nomor "6" sebagai simbol daur ulangnya. Peningkatan harga minyak telah meningkatkan nilai polistiren untuk didaur ulang. Namun tidak ada mikroorganisme yang diketahui untuk menguraikan polistiren, dan sering ditemui berlimpah dimana hal ini merupakan bentuk pencemaran lingkungan, terutama di sepanjang pantai dan saluran air yang banyak dijumpai dalam bentuk sel berdensitas rendah.

Gambar : Nomor Recycle Polistirena 2.2.Sejarah Polistirena Polistirena pertama kali diperkenalkan oleh Ostromislensky dari Naugatuck Chemical Company pada tahun 1925. Pada saat yang hampir bersamaan I.C. Farbenindustrie juga mengembangkan polistirena yang berhasil dikomersialkan di Eropa. Pengembangan produk dan proses polistirena juga dikembangkan oleh Dow Chemical Company dan pertama kali dikomersialkan di Amerika Serikat pada tahun 1944. Produk polistirena yang pertama kali diproduksi untuk dikomersialkan adalah homopolimer stirena yang juga dikenal sebagai polistirena kristal. Polistirena kristal ini juga dikenal sebagai General Purpose Polystyrene (GPP), yang lebih tahan panas daripada produk polimer thermoplastik lainnya. Perkembangan lebih lanjut dari polistirena ini adalah10

Expandable Polystyrene (EP). Produk polistirena lain yang tak kalah pentingnya adalah polistirena dengan modifikasi karet atau High Impact Polystyrene (HIP). Produk HIP ini bersifat tidak tembus cahaya, lebih keras dan lebih mudah dalam pembuatannya dibandingkan dengan produk polimer thermoplastik lainnya. Kegunaan dari HIP ini cukup luas, antara lain untuk isolasi atau bahan pelapis pada kawat/kabel, peralatan rumah tangga dari plastik, botol, furniture, mainan anak-anak, bagian dari refrigerasi, radio, televisi, AC, bahan pembuat kontainer, tempat baterai dan sebagainya. Polystyrene juga dikenal sebagai Thermocole, disingkat mengikuti Standar ISO PS, merupakan polimer aromatik yang terbuat dari styrene monomer, hidrokarbon cair yang diproduksi dari minyak bumi oleh industri kimia. Polystyrene merupakan salah satu plastik yang paling banyak digunakan dengan skala beberapa miliar kilogram per tahun.

Gambar 1. Kotak CD dari High Impact Polistirene Polystyrene ditemukan pada tahun 1839 oleh Eduard Simon, seorang ahli obat dari Berlin. Dari storax, resin dari pohon sweetgum Turki Liquidambar orientalis, disuling zat berminyak, dimana didapatkan suatu monomer yang diberi nama Styrol. Beberapa hari kemudian, Simon menemukan monomer Styrol menebal, kemungkinan dari oksidasi menjadi jelly lalu dia menamainya styrol oksida ("Styroloxyd"). Pada 1845 kimiawan Inggris John Blyth dan kimiawan Jerman Wilhelm von Hofmann Agustus menunjukkan bahwa transformasi sama dari Styrol terjadi tanpa adanya oksigen. Mereka menyebutnya metastyrol. Analisa selanjutnya menunjukkan bahwa senyawa tersebut secara kimiawi identik dengan Styroloxyd. Pada 1866 Marcelin Berthelot mengidentifikasi dengan benar pembentukan metastyrol dari Styrol sebagai suatu proses polimerisasi. Sekitar 80 tahun berlalu sebelum disadari bahwa pemanasan dari Styrol memulai reaksi berantai yang menghasilkan makromolekul, mengikuti tesis kimiawan organik Jerman Hermann11

Staudinger(1881-1965). Pada akhirnya menyebabkan substansi ini menerima nama yang sekarang yaitu polistiren. Perusahaan IG Farben mulai membuat polistiren di Ludwigshafen, Jerman, sekitar 1931, dimana mereka berharap itu akan menjadi pengganti yang cocok untuk seng die-cast di banyak aplikasi. Sukses dicapai ketika mereka mengembangkan bejana reaktor yang mengekstruksi polistiren melalui tube yang dipanaskan dan pemotong, dimaan hal ini memproduksi polistiren dalam bentuk pelet. Sebelum tahun 1949, insinyur kimia Fritz Stastny (1908-1985) mengembangkan manik-manik pra-expanded PS dengan jalan menggabungkan hidrokarbon alifatik, seperti pentana. Manik-manik ini merupakan bahan baku untuk bagian cetakan atau lembaran ekstruksi. BASF dan Stastny mengajukan permohonan paten yang dikeluarkan pada tahun 1949. Proses pencetakan telah didemonstrasikan di Kunststoff Messe 1952 di Dsseldorf. Dimana produknya diberi nama Styropor. Struktur kristal dari polistiren isotaktik dilaporkan oleh Giulio Natta. Pada tahun 1959, Perusahaan Koppers di Pittsburgh, Pennsylvania mengembangkan busa ekspanded polistiren.2.3. Struktur dan Sifat Polistirena

Dalam istilah kimia, polistirene adalah hidrokarbon rantai panjang dimana pusat karbon alternatif melekat pada grup fenil (nama ini diberikan pada cincin aromatik benzena. Rumus kimia Polystyrene adalah (C8H8)n; Mengandung unsur kimia karbon dan hidrogen. Stirena tergolong senyawa aromatik. Polistirena berbentuk padatan murni yang tidak berwarna, bersifat ringan, keras, tahan panas, agak kaku, tidak mudah patah dan tidak beracun, memiliki kestabilan dimensi yang tinggi dan shrinkage yang rendah, tahan terhadap air/bahan kimia non-organik/alkohol, dan sangat mudah terbakar. Sifat bahan ditentukan oleh jarak pendek ikatan van der Waals antar rantai polimer. Karena molekul rantai hidrokarbon panjang yang terdiri dari ribuan atom, gaya tarik menarik total antar molekul akan membesar. Ketika dipanaskan (atau terurai pada kecepatan tinggi, dikarenakan kombinasi dari sifat viskoelastik dan insulasi termal), rantai dapat mengambil tingkat konformasi yang lebih tinggi dan bergeser melewati satu sama lain. Kelemahan intermolekul ini (versus kekuatan intramolekul tinggi dikarenakan ikatan punggung hidrokarbon) akan membuat polistirene fleksible dan elastis. Kemampuan sistem untuk dengan mudah terurai di atas temperatur transisi kaca memungkinkan polystyrene (dan polimer termoplastik pada umumnya) untuk melunak dan dibentuk saat pemanasan.12

2.4. Polimerisasi Polistyrene

Polystyrene dihasilkan ketika monomer stirena berinterkoneksi. Dalam polimerisasi, satu karbon-karbon ikatan ganda (dalam kelompok vinil) diganti dengan ikatan karbonkarbon tunggal lebih kuat, maka sangat sulit untuk terjadi proses depolimerisasi. Sekitar beberapa ribu monomer biasanya terdapat dalam rantai polistiren, dimana hal ini memberikan berat molekul 100,000-400,000. Sebuah model 3-D akan menunjukkan bahwa masing-masing karbon kiral tulang punggung terletak di pusat sebuah tetrahedron, dengan 4 obligasi mengarah ke simpul. Mari kita pertimbangkan bahwa ikatan CC obligasi diputar sehingga rantai tulang punggung terletak sepenuhnya di bidang diagram. Dari skema datar di bawah, tidak jelas mana dari kelompok fenil yang miring ke arah observer dari bidang diagram, dan mana yang miring keluar. Jenis isomer dimana semuanya di sisi yang sama disebut polistiren isotaktik, dimana tidak diproduksi secara komersial.

2.5. Ataktik polistiren

Satu-satunya bentuk komersial yang penting dari polistiren adalah ataktik, dimana memiliki arti bahwa kelompok fenil secara acak didistribusikan di kedua sisi rantai polimer. Posisi acak ini mencegah rantai dari proses penyelarasan yang cocok dengan keteraturan yang cukup untuk mencapai tingkat kristalinitas. Plastik memiliki suhu transisi gelas Tg dari ~90oC. Polimerisasi dimulai dengan radikal bebas. 2.6. Polistirene isotaktik dan sindiotaktik Polimerisasi Ziegler-Natta dapat menghasilkan polistiren sindiotaktik teratur dengan kelompok fenil yang diposisikan pada sisi alternatif dari rantai utama hidrokarbon. Bentuk ini memiliki tingkat kristal yang tinggi dengan Tm dari 270C (518F). Bahan ini tidak diproduksi secara komersial karena polimerisasi berjalan lambat.

13

2.7. Macam-macam Proses Produksi Polystyrene

Secara umum, High Impact Polystyrene dapat diproduksi dengan tiga macam proses, yaitu :1) Polimerisasi bulk (larutan)

Dalam industri umumnya, polimerisasi bulk (larutan) disebut polimerisasi massa. Sebagian besar polistirena yang diproduksi sekarang ini menggunakan proses ini. Pada proses ini menggunakan sejumlah solvent yang biasanya adalah monomer stirena itu sendiri dan Etil Benzena. Ada 2 jenis polimerisasi bulk, yaitu :a) Polimerisasi bulk batch

Beberapa produsen polistirena masih menggunakan proses ini, dimana proses ini terdiri dari unit polimerisasi yang didalamnya terdapat tangki polimerisasi berpengaduk dengan konversi di atas 80%. Larutan polimer kemudian dipompa ke bagian finishing untuk devolatilisasi ataupun proses polimerisasi akhir dan grinding.b) Polimerisasi bulk continuous

Proses ini merupakan proses pembuatan polistirena yang paling banyak digunakan. Ada beberapa jenis desain dimana beberapa diantaranya sudah14

mendapatkan lisensi. Secara umum proses ini terdiri dari satu atau lebih reaktor tangki berpengaduk (CSTR). CSTR ini biasanya diikuti oleh satu atau lebih reaktor yang didesain untuk menangani larutan yang kental (viskositas tinggi). Reaktor ini didesain untuk memindahkan panas baik secara langsung melalui koil maupun pendingin uap. Dengan menggunakan proses ini, konversi monomer stirena menjadi polistirena dapat mencapai lebih dari 85% berat. Polimerisasi diikuti terjadinya devolatilisasi yang terus menerus. Devolatilisasi ini dapat terjadi melalui preheating dan vacuum flash chambers, devoitizing extruders atau peralatan yang sesuai. Tingkat volatilitas dari 500 ppm stirena atau kurang dapat tercapai dengan peralatan khusus, meskipun polistirena yang umum dikomersialkan mempunyai tingkat volatilitas sekitar 2000 ppm stirena. 2) Polimerisasi Suspensi Polimerisasi suspensi adalah sistem batch yang sangat popular untuk tahapan khusus pembuatan polistirena. Proses ini dapat digunakan untuk memproduksi kristal maupun HIP. Untuk memperoduksi HIP, stirena dan larutan karet diolah dengan bulk polymerized melalui fase inverse. Kemudian disuspensikan ke dalam air untuk mendapatkan suspense air dan minyak dengan menggunakan sabun atau zat pesuspensi. Kemudian butiran suspense ini dipolimerisasi lagi sampai selesai dengan menggunakan inisiator dan pemanasan bertahap. Fase air digunakan sebagai heat sink dan media perpindahan panas terhadap jaket yang dikontrol suhunya. 3) Polimerisasi Emulsi Polimerisasi emulsi biasanya digunakan pada proses kopolimerisasi stirena dengan monomer atau polimer lain. Proses ini merupakan metode komersial yang jarang digunakan untuk memproduksi polistirena kristal atau HIP. Proses ini mempunyai persamaan dengan proses polimerisasi suspense kecuali bahwa butiran monomer yang digunakan dalam polimerisasi emulsi ini dalam ukuran mikroskopis. Air digunakan sebagai carrier dengan agen pengemulsi untuk memberikan partikel yang sangat kecil dan aktalis untuk mempercepat kecepatan reaksi.2.8. Dasar Reaksi Polimerisasi High Impact Polystyrene

High Impact Polystyrene terbentuk dengan suatu reaksi polimerisasi adisi terhadap molekul stirena sebagai monomer dengan melibatkan partikel cis 1-4 polibutadiena, melalui suatu mekanisme yang disebut grafting. Grafting adalah mekanisme dimana rantai polistirena terikat secara kimia terhadap rangka polibutadiena.15

Polimer yang dihasilkan berwujud padatan yang berwarna putih dan bersifat thermoplastik. Reaksi :

2.9. Sifat-sifat Bahan Baku, Bahan Pembantu dan Produk

I)

Stirena Bentuk Warna Impuritas Kemurnian Densitas (30oC) Rumus molekul Berat molekul Titik didih (1 atm) Titik lebur (1 atm) Temperatur kritis Tekanan kritis Volume kritis Viskositas Kelarutan dalam 100 bagian di : Cair : Jernih : Minimal 0,4% Ethyl Benzene : Minimal 99,6% : 0,906 gr/cm3 : NC6H5CH7CH2 : 104,14 g/mol : 145,2 oC : -30,6oC : 369,0oC : 37,6 atm : 3,55 cm3/gr : 0,762 cP : - Air - Alkohol - Eter : Sangat sedikit (