Polimer yang paling sederhana dari sudut pandang kimia dikenal sebagai polietilen (PE) atau polimetilena, yang terdiri dari unit linear dan berulang atom karbon dan hidrogen. Polietilena adalah salah satu bahan plastik paling ekonomis dan paling sederhana untuk diproduksi, menghasilkan sekitar 65 juta ton per tahun di seluruh dunia.
Pembuatan polietilena dilakukan melalui proses polimerisasi yang berbeda, baik dengan radikal bebas, dengan proses anionik, kationik atau dengan koordinasi ion. Bergantung pada jenis reaksi yang dipilih, bentuk berbeda dari plastik yang sama akan diperoleh.
Bahan polietilena pertama kali diperoleh oleh ahli kimia Jerman Hans von Peachmann pada tahun 1898, karena kecelakaan selama penembakan diazometana. Baru pada tahun 1933 disintesis dengan sengaja, dan akan dilakukan oleh ahli kimia Reginald Gibson dan Eric Fawcett di Inggris, menerapkan tekanan 1400 bar dan suhu 170 ° C dalam autoklaf.
Bahan yang mereka peroleh saat ini dikenal sebagai polietilena densitas rendah. Akhirnya, pada tahun-tahun berikutnya, Karl Ziegler dan Giulio Natta mencapai polimerisasi pada tekanan yang lebih rendah (dan karena itu lebih murah) menggunakan katalis selama reaksi. Penemuan seperti itu membuat mereka pemenang Hadiah Nobel Kimia tahun 1963.
Apa itu Polietilena
Polietilena (PE) secara kimia adalah polimer yang paling sederhana. Ini diwakili oleh unit berulangnya (CH2-CH2)n. Polietilena merupakan salah satu plastik yang paling umum karena harganya yang rendah dan kesederhanaan dalam pembuatannya, yang menghasilkan produksi sekitar 80 juta ton per tahun di seluruh dunia. Secara kimiawi inert. Ini diperoleh dari polimerisasi etilena (rumus kimiaCH2=CH2 dan disebut etena oleh IUPAC), dari mana ia memperoleh namanya.
Polimer ini dapat diproduksi oleh berbagai reaksi polimerisasi, seperti: Polimerisasi radikal bebas, polimerisasi anionik, polimerisasi koordinasi ion atau polimerisasi kationik. Masing-masing mekanisme reaksi ini menghasilkan jenis polietilena yang berbeda.
Polietilena adalah polimer rantai linear tak bercabang. Meskipun konsekuensi umum dalam produk komersial. Rantai polietilen diatur di bawah suhu pelunakan Tg di daerah amorf dan semi-kristal.
Sifat polietilen.
Polietilena bersifat inert secara kimia, yaitu hampir tidak reaktif, dan memiliki penampilan yang keputihan dan tembus cahaya. Tangguh dan fleksibel pada suhu biasa, ia memiliki permukaan yang lembut dan gatal.
Titik lelehnya adalah 110 ° C dan jika berkurang di bawah suhu sekitar, ia memperoleh kekerasan dan kerapuhan. Dalam keadaan cair, polietilena berperilaku seperti cairan non-Newtonian. Viskositasnya menurun pada suhu yang lebih tinggi, dan kepadatan 0,80 pada sekitar 120 ° C.
Polietilena bukan konduktor panas atau listrik yang baik, dan densitasnya (dalam kondisi padat) bervariasi sesuai suhu. Secara umum, sifat mekanik bahan akan tergantung pada sejarah termal pembuatannya, yaitu, pada cara spesifik bahan tersebut telah didinginkan dan dipadatkan.
Kegunaan polietilena
Polietilena adalah plastik yang sangat serbaguna. Dengan itu Anda dapat membuat banyak item, seperti:
- Kantong plastik dari segala jenis.
- Lembar untuk pengemasan semua jenis makanan, farmasi dan produk agroindustri.
- Wadah hermetik untuk digunakan di rumah.
- Pipa untuk irigasi.
- Kenop, tabung, pelapis.
- Film dapur (kertas pembungkus plastik).
- Wadah deterjen, sampo, pemutih, dll.
- Bagian mekanik, panduan rantai.
- Botol bayi, mainan, alas popok sekali pakai.
- Ember air dan drum.
- Pelapisan laguna, saluran, tangki air, dll.
- Pembuatan senyawa tepung kayu.
- Bahan baku untuk cetakan rotasi.
- Kabel, kabel, pipa.
Aplikasi modern
Polietilena dapat membentuk jaringan tiga dimensi ketika mengalami reaksi vulkanisasi kovalen (cross-linking dalam bahasa Inggris). Hasilnya adalah polimer efek memori. Efek memori dalam polietilen dan polimer lainnya adalah bahwa memiliki bentuk yang stabil atau permanen dan pada suhu tertentu, yang dikenal sebagai suhu rana, baik Tg atau Tm, atau kombinasi, bentuk sementara dapat diperoleh yang dapat diubah. Efek termal memori pada polimer berbeda dari efek termal memori pada logam, ditemukan pada tahun 1951 oleh Chang dan Read di mana ada perubahan dalam pengaturan kristal melalui pengaturan ulang martensit. Dalam polimer, efek ini didasarkan pada kekuatan entropik dan titik-titik fisik (simpul antar rantai) atau stabilitas kimia (divulkanisasi).
Polimer lain yang memiliki efek termal memori adalah: poli (norbornena), poliuretan, polistiren termodifikasi, dan hampir semua polimer atau kopolimer yang bersifat kristalin atau amorf yang dapat membentuk jaringan tiga dimensi.
Polimer dengan masalah untuk efek termal dari memori: polietilena.
Cetakan rotasi adalah proses muda yang menggunakan bubuk polietilen sebagai bahan baku. Ini ditempatkan dalam cetakan, di mana dengan cara rotasi bi-aksial dan memanaskan polietilen menempel ke dinding untuk membentuk bagian berongga; Contohnya adalah tangki air.
Aplikasi PE baru lainnya termasuk komposit tepung kayu dan PE dalam persentase mulai dari 10% hingga 70% berat kayu. Hasilnya adalah senyawa stabil dengan kepadatan lebih tinggi dari PE.
Sejarah
Polietilena pertama kali disintesis oleh ahli kimia Jerman Hans von Pechmann yang secara tidak sengaja menyiapkannya pada 044 SM ketika memanaskan di kompor diazometana. Ketika rekan-rekannya, Eugen Bamberger dan Friedrich Tschimer menyelidiki zat putih berlemak yang diciptakan, mereka menemukan rantai panjang yang terbuat dari -CH2- dan menyebutnya polimetilena.
Pada 27 Maret 1933, di Inggris, itu disintesis seperti yang kita kenal sekarang, oleh Reginald Gibson dan Eric Fawcett yang bekerja untuk Laboratorium ICI. Mereka melakukan ini dengan menerapkan tekanan sekitar 1400 bar dan suhu 170 ° C dalam autoklaf, memperoleh bahan keputihan, viskositas tinggi yang dikenal saat ini sebagai “polietilen densitas rendah” (LDPE atau LDPE). ).
Pada tahun 1953 Ziegler dan rekan-rekannya di Max Planck Institute, berdasarkan karya yang dimulai oleh Natta Italia, mempelajari proses polimerisasi tekanan rendah. Reaksi dengan kompleks katalitik aluminium alkil dan titanium tetraklorida menghasilkan pembuatan polietilen dengan kepadatan lebih tinggi dan suhu leleh, sebagai konsekuensi dari keteraturan yang lebih besar. Polietilen ini disebut high density (HDPE), menyebutkan sifat-sifatnya, atau tekanan rendah, karena metode produksinya. Ini memunculkan katalis Ziegler-Natta, di mana Karl Ziegler dan Giulio Natta menerima Hadiah Nobel dalam bidang kimia pada tahun 1963.
Pada tahun 1955 pabrik pertama untuk bahan ini dibuka di Jerman. Bersamaan dengan itu, Phillips Petroleum Co. di AS mengembangkan suatu proses industri untuk memperoleh polietilen yang sangat kristalin, berkepadatan tinggi menggunakan tekanan sedang, dan sebagai kromium oksida yang didukung pada silika. Pabrik industri pertama didirikan di Pasadena pada tahun 1957.
Proses
Polietilena digunakan untuk berbagai jenis produk akhir, untuk masing-masing proses yang berbeda juga digunakan, di antara yang paling umum adalah sebagai berikut:
- Ekstrusi: Film, kabel, kabel, pipa.
- Ko-Ekstrusi: Film dan lembaran multilayer.
- Cetakan injeksi: Bagian 3D dengan bentuk rumit.
- Injeksi dan tiupan: Botol berbagai ukuran.
- Ekstrusi dan tiupan: Kantung atau tabung kaliber tipis.
- Ekstrusi dan tiupan badan berlubang: Botol dengan ukuran berbeda.
- Rotomolding: Tangki berukuran besar dan bentuk berlubang.
Polietilena memiliki warna susu yang tembus pandang, warna ini dapat dimodifikasi dengan tiga prosedur umum:
- Tambahkan bubuk pigmen ke PE sebelum diproses.
- Warnai seluruh PE sebelum diproses.
- Menggunakan konsentrat warna (dikenal dalam bahasa Inggris sebagai masterbatch), yang mewakili cara termurah dan termudah untuk mewarnai polimer.
Aditif yang diperlukan untuk penggunaan akhir adalah penting, tergantung pada fungsi akhir mereka direkomendasikan misalnya: Antioksidan, anti-nyala, antistatik, antibakteri.