MAKALAH POLYETILEN (Diajukan untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Proses Industri Kimia
Oleh ! A"in Nurdians#ah
$%&'&%%$%'&%%
Esti )ahma*ati
$%&'&%%$%'&&+,
-hatika Pa*itra T
$%&'&%%$%%&&+$ $%&'&%%$%%&&+$
)ian Aditia
$%&'&%%$%.&%,
Tau"ik Tau"ik Nura/i/
$%&'&%%$%.&%+
Yo#oh )oka#ah
$%&'&%%$%.&%0&
12)23AN TEKNIK KIMIA 4AK2LT 4AK2LTA3 A3 TEKNIK 2NIE)3ITA3 DIPONE-O)O 3EMA)AN$&%'
0
KATA PEN-ANTA)
Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayah Nya terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah mata kuliah Proses Industri Kimia. Kemudian shalawat beserta salam kita sampaikan kepada Nabi besar kita uhammad SAW yang telah memberikan pedoman hidup yakni al-!ur"an dan sunnah untuk keselamatan umat di dunia. akalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah Proses Industri Kimia di program studi Teknik Kimia #akultas Teknik pada $ni%ersitas &iponegoro. Selanjutnya penulis mengu'apkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ir. Slamet Priyanto( S selaku dosen pembimbing mata kuliah Proses Industri Kimia dan kepada segenap pihak yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penulisan makalah ini. Akhirnya penulis
menyadari bahwa
banyak
terdapat
kekurangan-
kekurangan dalam penulisan makalah ini( maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang konstrukti) dari para pemba'a demi kesempurnaan makalah ini.
Semarang( * September +,
Penulis
1
DA4TA) I3I
/alaman judul Kata Pengantar ................................................................................................. &a)tar Isi .......................................................................................................... + 0A0 I Pendahuluan ......................................................................................... . 1atar 0elakang ...................................................................................... .+ Tujuan ................................................................................................... 0A0 II Pembahasan ................................................................................. ...... 2 +. 3umus olekul dan 3umus 0angun ................................................... 2 +.+ Si)at #isika............................................................................................ 4 +. Si)at Kimia............................................................................................ * +.2 5ara Pembuatan.................................................................................... 6 +.4 an)aat................................................................................................. 4 0A0 III Penutup .............................................................................................. 7 . Kesimpulan .......................................................................................... 7 .+ Saran .................................................................................................... 8 &a)tar Pustaka .................................................................................................. *
2
5A5 I PENDAH2L2AN %6% Latar 5elakang
0ahan kon%ensional dan modern yang tidak awam bagi masyarakat bahkan di seluruh bidang industri adalah Plastik. 0ahan yang men'akup produk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik ini terbentuk dari kondensasi organik atau penambahan polimer dan terdiri dari 9at lain. Namun(pembahasan
kali
ini
lebih
dispesi)ikasikan
pada
polietilen.polietilen adalah suatu bahan yang termasuk dalam golongan polimer. Polietilen sering dijumpai pada wadah makanan minuman dan perabot rumah:rak plastik;. Si)at )isika dari polietilen yaitu Termoplastik.Termoplastik erupakan jenis plastik yang bisa didaur-ulang
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk semakin memperluas pengetahuan tentang Polietilena( rumus molekul( rumus bangun( si)at )isika( si)at kimia( dan man)aatnya.
3
5A5 II PEM5AHA3AN $6% )umus Molekul dan )umus 5angun
Polietilena :disingkat P>; :I$PA5? Polietena; adalah termoplastik yang digunakan se'ara luas oleh konsumen produk sebagai kantong plastik . Sekitar *, juta metrik ton plastik ini diproduksi setiap tahunnya.Polietilena adalah polimer yang terdiri dari rantai panjang monomer etilena :I$PA5? etena;. &i industri polimer( polietilena ditulis dengan singkatan P>( perlakuan yang sama yang dilakukan oleh Polistirena :PS; dan Polipropilena :PP;.olekul etena 5+/2 adalah 5/+@5/+. &ua grup 5/+ bersatu dengan ikatan ganda. Polietilena dibentuk melalui proses polimerisasi dari etena. Polietilena terdiri dari berbagai jenis berdasarkan kepadatan dan per'abangan molekul. Si)at mekanis dari polietilena bergantung pada tipe per'abangan( struktur kristal( dan berat molekulnya. •
Polietilena bermassa molekul sangat tinggi :$ltra high mole'ular weight polyethylene; :$/WP>;
•
Polietilena bermassa molekul sangat rendah :$ltra low mole'ular weight polyethylene; :$1WP> atau P>-WA;
•
Polietilena bermassa molekul tinggi :/igh mole'ular weight polyethylene; :/WP>;
•
•
Polietilena berdensitas tinggi (High density polyethylene) (HDPE) Polietilena B'ross-linkedB berdensitas tinggi :/igh density 'rosslinked polyethylene; :/&1P>;
•
Polietilena B'ross-linkedB :5ross-linked polyethylene; :P> atau 1P>;
4
•
Polietilena berdensitas menengah :edium density polyethylene; :&P>;
•
Polietilena berdensitas rendah (Low density polyethylene) (LDPE)
•
Polietilena linier berdensitas rendah (Linear low density polyethylene) (LLDPE)
•
Polietilena berdensitas sangat rendah :Cery low density polyethylene; :C1&P>; 3umus molekul Polietilena adalah ?
3umus bangun Polietilena adalah ?
$6$ 3i"at 4isika
5
Polietilena adalah bahan termoplastik yang transparan( berwarna putih mempunyai titik leleh ber%ariasi antara ,o5-8o5. $mumnya polietilena bersi)at resisten terhadap 9at kimia. Pada suhu kamar polietilena tidak larut dalam pelarut organik dan anorganik. Polietilena dapat teroksidasi diudara pada temperatur tinggi dengan sinar ultra %iolet. Struktur rantai polietilena dapat berupa linier( ber'abang atau berikatan silang :0illmeyer( 6*2;. Denis polietilena yang banyak digunakan adalah 1&P> :1ow &ensity Polyethylena; yang mempunyai rantai 'abang dan /&P> :/igh &ensity Polyethylene; yang tidak mempunyai 'abang tetapi merupakan rantai utama yang lurus. 1&P> bersi)at lentur( ketahanan listrik yang baik( kedap air( lebih lunak dari /&P>( si)at absrobsi dan tembus 'ahaya kurang baik dibanding dengan /&P>. /&P> memiliki ke'endrungan tidak tahan terhadap perubahan 'ahaya sehingga mudah berubah warna oleh pengaruh 'ahaya matahari.
HDPE di'irikan dengan densitas yang melebihi atau sama dengan ,.62 g<'m. /&P> memiliki derajat rendah dalam per'abangannya dan memiliki kekuatan antar molekul yang sangat tinggi dan kekuatan tensil. /&P> bisa diproduksi dengan katalis kromium
6
LDPE di'irikan dengan densitas ,.6,F,.62, g<'m. 1&P> memiliki derajat tinggi terhadap per'abangan rantai panjang dan pendek( yang berarti tidak akan berubah menjadi struktur kristal. Ini juga mengindikasikan bahwa 1&P> memiliki kekuatan antar molekul yang rendah. Ini mengakibatkan 1&P> memiliki kekuatan tensil yang rendah. 1&P> diproduksi dengan polimerisasi radikal bebas. 1.
/ubungan dengan massa jenis &engan 'ara polimerisasi etilen yang berbeda didapat struktur molekul yang berbeda pula. Pada polietilen massa jenis rendah( molekul F molekulnya tidak mengkristal se'ara baik tetapi mempunyai banyak 'abang. &i pihak lain( polietilen tekanan rendah kurang ber'abang dan merupakan rantai lurus( karena itu massa jenisnya lebih besar sebab mengkristal se'ara baik sehingga mempunyai kristalinitas tinggi. Karena kristal yang terbentuk baik itu mempunyai gaya antar molekul kuat( maka bahan ini memiliki kekuatan mekanik yang tinggi dan titik lunak yang tinggi pula.
2.
/ubungan dengan berat molekul
7
Si)atnya 'ukup berubah oleh perubahan massa jenis. Kalau massa jenis :kristalinitas; sama( si)at F si)at mekanik dan mampu olahnya berbeda menurut ukuran molekul. Karena berat
molekul ke'il(
ke'airannya pada waktu 'air lebih baik( sedangkan ketahanan akan 9at pelarut dan kekuatannya menurun. Polietilen pada suhu tetap 6,G5 diekstruksi melalui lubang dengan diameter +( mm dan panjang * mm( memberikan +7 g selama , menit. Dumlah yang terekstruksikan dalam gram adalah indeks 'air.
3.
Si)at F si)at listrik Polietilen merupakan polimer non polar yang khas memiliki si)at F si)at listrik yang baik. Terutama sangat baik dalam si)at khas )rekuensi tinggi( banyak dipakai sebagai bahan isolasi untuk radar( TC dan berbagai alt komunikasi. Akan mempunyai si)at lebih baik lagi jika massa jenisnya lebih tinggi.
4.
Tidak tahan panas
5.
#leksibel( permukaannya li'in
6.
Tidak tembus 'ahaya :buram; dan ada yang tembus 'ahaya
.
Titik lelehnya 4H5
!.
Tidak berbau
".
0erbentuk padatan
1#. Transparan( putih
8
11. assa jenis 67-674 kg
terklorinasi di atas suhu 8,G5. . 0ersi)at non polar 2. Polietilen tidak mudah diolah dengan merekat dan men'ap. Perlu perlakuan tambahan tertentu seperti oksidasi pada permukaan atau pengubahan struktur permukaannya oleh sinar elektron yang kuat. 4. Kalau dipanaskan tanpa berhubungan dengan oksigen( hanya men'air sampai ,,G5( kemudian terurai karena termal jika melampaui suhu tersebut. 7. Dika dipanaskan dengan disertai adanya oksigen akan teroksidasi walaupun baru 4,G5. 8. Polietilen lemah terhadap sinar $C *. Polietilen akan retak di bawah pengaruh tegangan apabila berhubungan dengan berbagai sur)aktan( minyak mineral( alkali( al'ohol( dsb.
$6. 7ara Pem8uatan . Si)at-si)at 0ahan 0aku 0ahan baku yang digunakan pada 11&P> plant terdiri dari bahan baku
utama dan bahan baku penunjang. 0ahan baku utama yang digunakan yaitu ethylene dan bahan baku penunjang terdiri dari nitrogen( hidrogen dan $o%ono%er . .. 0ahan 0aku $tama 11&P> plant menggunakan bahan baku utama yaitu ethylene. Ethylene ini diperoleh dari hasil produksi Ethylene plant . Si)at #isik Ethylene :5/+@5/+; ? 0erat olekul ? +*(,4 g
9
Tekanan kritis ? 4,(2 bar Colume kritis ? 'm
plant yaitu -b*tene. •
Si)at-si)at )isik dari $o%ono%er tersebut yaitu ? Si)at #isik +*tene,1 :5/+ @ 5/5/+5/; • 0erat olekul ? 47(, g plant terdiri dari tiga jenis( tergantung pada spesi)ikasi produk yang diinginkan. Ketiga je nis katalis tersebut yaitu? . Katalis -
10
Katalis - terdiri dari metal akti) Titanium yang di- s*pport dengan silika dan aluminium. 0erdiameter 8,,-6,,m. Karaktristik ? emiliki distribusi berat molekul :W&; terbatas( • /arga -elt nde/ tinggi dan densitas yang 'ukup luas( • Akti%itas yang baik :+-2 ppm Ti;( • Produkti%itas Katalis ,,,-4,,, kg resin. • +. Katalis S-+ Katalis S-+ terdiri dari $hro%e akti) yang di- s*pport dengan silika dan aluminium. 0erdiameter 4,,-7,,m. Karaktristik ? emiliki distribusi berat molekul :W&; sangat luas( • /arga -elt IndekJ rendah dan densitas tinggi( • Akti%itas yang baik :kurang darippm 5r;( • Produkti%itas Katalis 7,,,-*,,, kg resin
luas. Penggunaan ? untuk memproduksi /&P>( tipe blow %olding0 'il%( pipa( geo%e%bran.
. Katalis #- Katalis #- merupakan katalis yang tergolong katalis $hro%e. 0erdiameter 4,,-7,,m. Karaktristik ? emiliki distribusi berat molekul :W&; produk yang • luas( Produkti%itas Katalis 4,,, kg resin. • 2. 5o-'atalyst Si)at #isik T>A1 :Al:5+/4;; yaitu ? • 0erat olekul ? 2(8 gA1 :Triethylalumunium; adalah sebagai berikut?
11
Ti5l2 L Al:5+/4;
Katalis Eiegler Natta
+. Proses Pembuatan 2.1. Teknologi Proses Polimerisasi Ethylene menjadi Polyethylene enurut +yrson0 . pada tahun 664( reaksi polimerisasi dapat dilakukan pada )ase 'air( gas maupun padat. Proses polimerisasi yang mula-mula banyak digunakan adalah polimerisasi dalam )ase 'air atau larutan. Permasalahan utama yang timbul dari proses sema'am itu adalah pemisahan katalis dan sisa pelarut dari produk dan memiliki biaya yang tinggi. easi polimerisasi baru berkembang katalis yang jauh lebih baik pada tahun 68,-an. Proses )asa gas ini memiliki kelebihan yaitu tidak memerlukan adanya proses pemisahan katalis dari polimer( katalis sudah menyatu dalam produk. Kesulitan utama dari proses polimerisasi )asa gas adalah pengendalian akti%asi katalis dan kemungkinan terbentuknya oligomer. Mligomer adalah rangkaian beberapa molekul bukan polimer( misalnya dimer( trimer( tetramer dan lain-lain. Penggunaan katalis sangat berpengaruh pada )aktor ekonomis dari teknologi polimerisasi. 3eaksi polimerisasi adisi memerlukan adanya senyawa pemi'u( yaitu senyawa yang dapat memberikan muatan atau elektron bebas pada ikatan rangkap ethylene. Tanpa katalis reaksi polimerisasi dapat berlangsung pada suhu tinggi : 4, o5-4,, o5; dengan tekanan +.4-, atm. /al ini karena energi akti%asi 'ukup tinggi yaitu sekitar 4-2.4 kkal
12
menghasilkan polyethylene jenis 11&P> dengan kondisi pada tekanan tinggi. Namun pada tahun 642 mun'ul 'ara lain untuk reaksi polimerisasi ethylene dengan proses iegler yang menggunakan katalis alumunium alkyl :Ti5l2;. &engan proses tersebut polyethylene dapat diproduksi pada tekanan dan suhu yang rendah. 2.2.
a'am-ma'am Proses Pembuatan Polyethylene Ada beberapa ma'am proses pembuatan produk polyethylene( diantaranya? a. /igh Presure Pro'ess &alam proses high press*re ini dapat digunakan + jenis reaktor yaitu a*to$lae reaktor atau tubular reaktor :ja'ketted tube; yang mempunyai kondisi operasi yang berbeda seperti ? Auto'la%e reaktor • o Tekanan operasinya antara 4,-+,, pa :typi'al; o Waktu tinggal ,-7, detik :typi'al; Tubular 3eaktor • Tekanan operasi yang digunakan antara +,,-+4, pa o
o
:typi'al; Temperatur reaksinya tergantung dari jenis inisiator oksigen maka temperatur reaksinya 6,, o5 dan jika menggunakan inisiator peroJy'arbonate maka
temperatur reaksinya menjadi 2,, o5. b. Suspension :Slurry; Pro'ess &alam proses ini polyethylene disuspensikan dalam diluent hidro'arbon untuk mempermudah proses. Ada + ma'am proses dalam suspension :slurry; proses( yaitu a*to$lae pro$ess dan loop reator pro$ess. Auto'la%e Pro'ess • Tekanan operasinya ,.4- pa :typi'al; o Temperatur reaksinya antara *,-6,, o5 :typi'al; o o &iluent yang digunakan adalah heJane o Katalis yang digunakan di'ampur dengan alkyl •
alumunium 1oop 3ea'tor Pro'ess o Tekanan operasinya -2 pa :typi'al; Temperatur reaksinya ,,, o5 :typi'al; o
13
o o
&iluent yang digunakan adalah isobutene Dika menggunakan Philip type maka katalisnya adalah
'ampuran Ti dan Alkyl alumunium '. Oas Phase Pro'ess $nion 5arbide banyak menggunakan proses ini dengan menggunakan reaktor 'l*idied bed . &isebut gas phase pro$ess karena hampir semua bahan baku disuplai dalam bentuk gas. Tekanan operasi yang digunakan antara ,.8-+ pa :typi'al; • Temperatur reaksinya antara *,-,, o5 :typi'al; • Poison 'atalyst ? 5M+( 5M( /+M • &alam Pra-ran'angan pembuatan Pabrik Linear Low Density Polyethylene :11&P>; ini dipilih proses 7as Phase :$nipol. Pemilihan proses dilakukan dengan memperhatikan ? Pengoperasiannya mudah karena proses yang sederhanan • dengan unggun ter)luidisasi menyebabkan proses lebih •
• • •
stabil dan )leksibel &engan menggunakan )ase gas dan tidak adanya solent ( kemungkinan terjadinya aglomerasi lebih ke'il Kebutuhan 8tility Plant sedikit Produk yang dihasilkan memiliki kemurnian yang tinggi Kon%ersi reaksi yang diperoleh men'apai 6* sehingga se'ara ekonomis proses ini layak dibuat dalam skala pabrik
$696
Man"aat
. 1&P> digunakan sebagai 'ontainer yang agak kuat dan dalam aplikasi )ilm plastik seperti sebagai kantong plastik dan plastik pembungkus. +. 1&P> dipergunakan untuk memperbaiki mampu 'etak dengan men'ampur atau dipakai untuk membuat kertas tahan air( kain tanpa tenunan( pelapis( dan seterusnya dengan jalan pelapisan. &ipakai juga untuk membebaskan 'etakan( permolisan( dsb. . /&P> digunakan sebagai bahan pembuat botol susu( botol
14
2. untuk polietilen yang memiliki densitas tinggi( polimernya lebih keras( namun masih mudah untuk dibentuk sehingga banyak dipakai sebagai alat dapur misal ember( pan'i( juga untuk pelapis kawat dan kabel
5A5 III PEN2T2P '6% Kesim:ulan . Polietilena adalah polimer yang terdiri dari rantai panjang monomer
etilena +. Polietilena terdiri dari berbagai jenis berdasarkan kepadatan dan per'abangan molekul. Si)at mekanis dari polietilena bergantung pada tipe per'abangan( struktur kristal( dan berat molekulnya. Namun yang lebih dikenal adalah /&> dan 1&P>. . 1&P> :1ow &ensity Polyethylena; yang mempunyai rantai 'abang 2. /&P> :/igh &ensity Polyethylene; yang tidak mempunyai 'abang tetapi merupakan rantai utama yang lurus 4. Si)at )isikanya aaantara lain ? tidak
tahan
panas( )leksibel
permukaannya li'in( tidak tembus 'ahaya :buram; dan ada yang tembus 'ahaya( titik lelehnya
4H'( tidak berbau( berbentuk padatan(
transparan( putih( massa jenis 67-674 kg
15
men'air sampai ,,G5( kemudian terurai karena termal jika melampaui suhu tersebut( jika dipanaskan dengan disertai adanya oksigen akan teroksidasi walaupun baru 4,G5( Polietilen lemah terhadap sinar $C( Polietilen akan retak di bawah pengaruh tegangan apabila berhubungan dengan berbagai sur)aktan( minyak mineral( alkali( al'ohol( dsb. 8. 1&P> dipergunakan untuk memperbaiki mampu 'etak dengan men'ampur atau dipakai untuk membuat kertas tahan air( kain tanpa tenunan( pelapis( dan seterusnya dengan jalan pelapisan. &ipakai juga untuk membebaskan 'etakan( permolisan( dsb. *. /&P> digunakan sebagai bahan pembuat botol susu( botol
Penggunaan
polietilena
yang
sangat
luas
menjadi masalah
lingkungan yang amat serius. Polietilena dikategorikan sebagai sampah yang sulit didegradasi oleh alam( membutuhkan waktu ratusan tahun bagi alam untuk mendegradasinya se'ara e)isien. &alam menggunakan senyawa polimer plastik seperti Polietilena harus digunakan seminimal mungkin( dengan memaksimalkan kegunaan yang ada. engingat bahwa senyawa polimer plastik Polietilena ini sangat sulit terurai.
16
DA4TA) P23TAKA
Anonim( +,. Pengolahan Plasti' :Polyethylene; Pada Pembuatan Wadah akanan
&an
Perabot
3umah
dalam
http?<
engenal
plastik
polietilen
dalam
http?<
+,+.
Polyetilen
dalam
http?<
+,+.
Polietilena
dalam
http?<
+,,.
Polimer
di
sekeliling
kita
dalam
http?<
try.org
17
