Manufacture Nilon 6

Industri Nilon Manufacture process Nilon 6 umumnya diproduksi dari polimerisasi



-caprolactam (HN(CH 2)5CO). Rute

produksi yang paling signifikan dalam membuat nilon 6 menggunakan tiga bahan baku fenol, sikloheksana, dan toluena. Rekasi dimulai dengan hidrogenasi fenol menjadi sikloheksanol yang kemudian dioksidasi menjadi sikloheksanon. Selanjutnya sikloheksanon direaksikan dengan hidroksilamin sehingga menjadi sikloheksanon oksim. Sikloheksanon oksim kemudian mengalami Beckmann rearrangement dalam 20% oleum pada 100-120

0

C dan terkonversi

menjadi  -caprolactam. Skema sintesis  -caprolactam ditunjukkan pada gambar dibawah ini

Sintesis -caprolactam

Terdapat dua jalur polimerisasi



-caprolactam yang umum digunakan dalam industri.

Jalur yang paling sering digunakan adalah polimerisasi hidrolitik dimana digunakan air untuk  membuka cincin



-caprolactam sehingga menjadi molekul linear berupa asam aminokaproik 

(H2N(CH2)5COOH). Polimerisasi kemudian diproses dengan mekanisme step growth dari senyawa-senyawa asam aminokaproik sehingga terbentuk polimer linear (H(HN(CH 2)5CO)nOH)

dan air. Proses hidrolik kontinyu banyak digunakan dalam manufaktur nilon 6. Pada proses BASF digunakan tiga tahap utama yang dibedakan menjadi melt-polymerization, extraction, dan solid-state polymerization. Gambar skema prosesnya sebagai berikut

Produksi Nilon 6 menggunakan proses BASF. a) Feed tank; b) VK tube; c) Pourer; d) Pelletizer; e) Water bath; f) Extractor; g) Solid-state reactor

Pada melt-polymerization,



-caprolactam dan air diumpankan ke bagian atas kolom VK

(Vereinfacht Kontinuierliches Rohr). Kolom VK berupa tube vertical yang beroperasi pada tekanan atmosfir. Umpan masuk dari bagian atas kolom dan dipanaskan sampai 220-270 menggunakan HE dalam bentuk internal gratings. Pada bagian atas kolom,



0

C

-caprolactam dan air

terevaporasi secara kontinyu. Gelembung-gelembung uap terbentuk dan menyebabkan agitasi ketika bergerak ke atas untuk mereflux kondenser yang nantinya terkondensasi dan kembali menjadi monomer. Polimer keluar dari kolom VK kemudian didinginkan di water bath dan dibuat menjadi pellet di pelletizer. Padatan pellet kemudian menuju ke extraction stage untuk menghilangkan monomer yang tidak bereaksi dan senyawa siklik lainnya dengan dicuci menggunakan air pada 0

suhu 100 C. Karena jumlah air yang dapat dihilangkan terbatas selama melt-polymerization stage, maka massa molar polimer yang terbentuk menjadi terbatas sesuai kesetimbangan polimidasi.

Untuk

menghilangkan

kondensat

secara

efisien

dan

menggeser

kesetimbangan

poliamidasi ke arah massa molar polimer yang tinggi serta memperbaiki properties polimer maka dibutuhkan proses final yaitu solid-state polymerization yang menggunakan moving packed-bed reactor. Pada proses ini padatan pellet terpolimerisasi lebih lanjut dengan memanaskannya menggunakan aliran counter-current gas inert panas pada keadaan panas dibawah melting point dan diatas suhu glass transtition-nya. Prinsip dasar solid-state polymerization adalah pemaksimalkan luas permukaan untuk  perpindahan massa tanpa menggunakan bantuan peralatan mixing yang powerful. Reaksi degradasi tidak diuntungkan karena suhu reaksi yang rendah dan preservasi bentuk geometri membuat solid-state polymerization dilakukan pada polimer yang sudah terbentuk. Main drawback membutuhkan waktu tinggal yang lama (10-100 jam) karena laju reaksi lambat. Jalur kedua polimerisasi



-caprolactam adalah dengan mekanisme anionic chain growth

yang mengunakan NaOH, laktamat alkali metal, dan pentaalkil guanidine sebaga inisiator. Keutamaan polimerisasi anionic adalah konversi yang cepat sehingga dapat mereduksi harga unit polimerisasi dan dapat menggunakan molds yang tidak mahal dalam desain yang komplek. Hal ini membuat volum produksi menjadi rendah tapi tidak ekonomis jika untuk produksi pada skala besar