Bahan konvensional dan modern yang tidak awam bagi masyarakat bahkan di seluruh bidang industri adalah Plastik. Bahan yang mencakup produk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik ini terbentuk dari kondensasi organik atau penambahan polimer dan terdiri dari zat lain.
Namun,pembahasan kali ini lebih dispesifikasikan pada polietilen.polietilen adalah suatu bahan yang termasuk dalam golongan polimer. Polietilen sering dijumpai pada wadah makanan minuman dan perabot rumah(rak plastik). Sifat fisika dari polietilen yaitu Termoplastik.Termoplastik Merupakan jenis plastik yang bisa didaur-ulang/dicetak lagi dengan proses pemanasan ulang. Bahan ini juga dikategorikan sebagai plastic komoditas diantaranya sifat mekanik tidak terlalu bagus, tidak tahan panas aplikasinya seperti barang-barang elektronik, pembungkus makanan, botol minuman. Berdasarkan jumlah rantai karbonnya 1000 ~ 3000 Plastik (polistiren, polietilen, dll). Jika polietilen diradiasi, maka bahan tersebut akan mengalami perubahan strukturnya, yang pada umumnya akan terjadi perubahan sifat-sifat fisisnya. Perubahan sifat- sifat fisis yang paling menonjol, adalah terjadinya pembentukan ikat silang. Sejalan dengan pembentukan ikat silang, beberapa informasi yang dapat diperoleh, yaitu :
1. Harga Derajat kristalinitas, yang diuji dengan difraksi sinar-x.
2. Kekuatan tarik, diuji dengan peralatan mesin instron-500.
3. Titik leleh, diuji dengan alat DSC-40.
Pengaruh radiasi terhadap pembentukan ikat silang, lebih ditekankan pada permasalahan yang berkaitan dengan struktur molekul, kekuatan tarik dan titik leleh.
A. Jenis dan cara produksi
Polietilen dibuat dengan jalan polimerisasi gas etilen, yang dapat diperoleh dengan member hydrogen gas petroleum pada pemecahan minyak (nafta), gas alam atau asetilen. Polimerisasi etilen ditunjukkan pada reaksi di bawah.
Yang digolongkan menjadi polietilen tekanan tinggi, tekanan medium dan tekanan rendah oleh tekanan pada polimerisasinya, atau masing – masing menjadi polietilen masa jenis rendah (LDPE) dengan massa jenis 0,910 – 0,926, polietilen massa jenis medium (MDPE) dengan massa jenis 0,941 – 0,965, menurut massa jenisnya, karena sifat – sifatnya erat hubungannya dengan massa jenisnya (kristalinitas). Termasuk polipropilen yang semua disebut polyolefin. Sebagai tambahan, semuanya adalah polietilen dengan berat molekul rendah (1.000 – 12.000), polietilen dengan berat molekul sangat tinggi (1 – 4 juta) demikian juga polietilen yang dikopolimerkan, polietilen yang diikat silangkan dan polietilen dibusakan.
Berikut adalah penjelasan mengenai berbagai jenis polietilen yang diklasifikasikan berdasarkan kepadatan dan percabangan molekulnya.
1) Polietilena bermassa molekul sangat tinggi (Ultra high molecular weight polyethylene) (UHMWPE)
UHMWPE adalah polietilena dengan massa molekul sangat tinggi, hingga jutaan. Biasanya berkisar antara 3.1 hingga 5.67 juta. Tingginya massa molekul membuat plastik ini sangat kuat, namun mengakibatkan pembentukan rantai panjang menjadi struktur kristal tidak efisien dan memiliki kepadatan lebih rendah dari pada HDPE. UHMWPE bisa dibuat dengan teknologi katalis, dan katalis Ziegler adalah yang paling umum. Karena ketahanannya terhadap penyobekan dan pemotongan serta bahan kimia, jenis plastik ini memiliki aplikasi yang luas. UHMWPE digunakan sebagai onderdil mesin pembawa kaleng dan botol, bagian yang bergerak dari mesin pemutar, roda gigi, penyambung, pelindung sisi luar, bahan anti peluru, dan sebagai implan pengganti bagian pinggang dan lutut dalam operasi.
2) Polietilena berdensitas tinggi (High density polyethylene) (HDPE)
HDPE dicirikan dengan densitas yang melebihi atau sama dengan 0.941 g/cm3. HDPE memiliki derajat rendah dalam percabangannya dan memiliki kekuatan antar molekul yang sangat tinggi dan kekuatan tensil. HDPE bisa diproduksi dengan katalis kromium/silika, katalis Ziegler-Natta, atau katalis metallocene. HDPE digunakan sebagai bahan pembuat botol susu, botol/kemasan deterjen, kemasan margarin, pipa air, dan tempat sampah.
3) Polietilena cross-linked (Cross-linked polyethylene) (PEX atau XLPE)
PEX adalah polietilena dengan kepadatan menengah hingga tinggi yang memiliki sambungan cross-link pada struktur polimernya. Sifat ketahanan terhadap temperatur tingi meningkat seperti juga ketahanan terhadap bahan kimia.
4) Polietilena berdensitas menengah (Medium density polyethylene) (MDPE)
MDPE dicirikan dengan densitas antara 0.926–0.940 g/cm3. MDPE bisa diproduksi dengan katalis kromium/silika, katalis Ziegler-Natta, atau katalis metallocene. MDPE memiliki ketahanan yang baik terhadap tekanan dan kejatuhan. MDPE biasa digunakan pada pipa gas.
5) Polietilena berdensitas rendah (Low density polyethylene) (LDPE)
LDPE dicirikan dengan densitas 0.910–0.940 g/cm3. LDPE memiliki derajat tinggi terhadap percabangan rantai panjang dan pendek, yang berarti tidak akan berubah menjadi struktur kristal. Ini juga mengindikasikan bahwa LDPE memiliki kekuatan antar molekul yang rendah. Ini mengakibatkan LDPE memiliki kekuatan tensil yang rendah. LDPE diproduksi dengan polimerisasi radikal bebas.
6) Polietilena linier berdensitas rendah (Linear low density polyethylene) (LLDPE)
LLDPE dicirikan dengan densitas antara 0.915–0.925 g/cm3. LLDPE adalah polimer linier dengan percabangan rantai pendek dengan jumlah yang cukup signifikan. Umumnya dibuat dengan kopolimerisasi etilena dengan rantai pendek alfa-olefin (1-butena, 1-heksena, 1-oktena, dan sebagainya). LLDPE memiliki kekuatan tensil yanglebih tinggi dari LDPE, dan memiliki ketahanan yang lebih tinggi terhadap tekanan.
7) Polietilena berdensitas sangat rendah (Very low density polyethylene) (VLDPE)
VLDPE dcirikan dengan densitas 0.880–0.915 g/cm3. VLDPE adalah polimer linier dengan tingkat percabangan rantai pendek yang sangat tinggi. Umumnya dibuat dengan kopolimerisasi etilena dengan rantai pendek alfa-olefin.
B. . Sifat – Sifat Polieten
Secara kimia polietilen merupakan parafin yang mempunyai berat molekul tinggi. Karena itu sifat – sifatnya serupa dengan sifat parafin. Terbakar kalau dinyalakan dan menjadi cair, menjadi rata kalau dijatuhkan di atas air.
(1) Hubungan dengan massa jenis
Dengan cara polimerisasi etilen yang berbeda didapat struktur molekul yang berbeda pula. Pada polietilen massa jenis rendah, molekul – molekulnya tidak mengkristal secara baik tetapi mempunyai banyak cabang. Di pihak lain, polietilen tekanan rendah kurang bercabang dan merupakan rantai lurus, karena itu massa jenisnya lebih besar sebab mengkristal secara 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) Hubungan dengan berat molekul
Sifatnya cukup berubah oleh perubahan massa jenis. Kalau massa jenis (kristalinitas) sama, sifat – sifat mekanik dan mampu olahnya berbeda menurut ukuran molekul. Karena berat molekul kecil, kecairannya pada waktu cair lebih baik, sedangkan ketahanan akan zat pelarut dan kekuatannya menurun. Polietilen pada suhu tetap 190°C diekstruksi melalui lubang dengan diameter 2,1 mm dan panjang 8 mm, memberikan 2161 g selama 10 menit. Jumlah yang terekstruksikan dalam gram adalah indeks cair.
(3) Sifat – sifat listrik
Polietilen merupakan polimer non polar yang khas memiliki sifat – sifat listrik yang baik. Terutama sangat baik dalam sifat khas frekuensi tinggi, banyak dipakai sebagai bahan isolasi untuk radar, TV dan berbagai alt komunikasi. Akan mempunyai sifat lebih baik lagi jika massa jenisnya lebih tinggi.
(4) Sifat – sifat kimia
Polietilen adalah bahan polimer yang sifat – sifat kimianya cukup stabil tahan berbagai bahan kimia kecuali halida dan oksida kuat. Polietilen larut dalam hidrokarbon aromatik dan larutan hidrokarbon yang terklorinasi di atas suhu 70°C, tetapi tidak ada pelarut yang dapat melarutkan polietilen secara sempurna pada suhu biasa. Karena bersifat non polar, polietilen tidak mudah diolah dengan merekat dan mencap. Perlu perlakuan tambahan tertentu seperti oksidasi pada permukaan atau pengubahan struktur permukaannya oleh sinar elektron yang kuat. Kalau dipanaskan tanpa berhubungan dengan oksigen, hanya mencair sampai 300°C, kemudian terurai karena termal jika melampaui suhu tersebut. Tetapi jika dipanaskan dengan disertai adanya oksigen akan teroksidasi walaupun baru 50°C. Karena polietilen lemah terhadap sinar UV, bahan anti oksida seperti turunan naftilamin atau bahan pengabsorb UV seperti serbuk karbon, bensofenon, ester asam salisil, dicampurkan untuk memperbaiki ketahanan UV, perlu menjadi perhatian karena polietilen akan retak di bawah pengaruh tegangan apabila berhubungan dengan berbagai surfaktan, minyak mineral, alkali, alcohol, dsb.
(5) Permeabilitas gas
Film polietilen sangat sukar ditembus air, tetapi mempunyai permeabilitas cukup tinggi terhadap CO2, pelarut organic, parfum, dsb. Polietilen massa jenis tinggi kurang permeabel daripada polietilen dengan massa jenis rendah.
C. . Polietilen Keperluan Khusus
(1) Polietilen berat molekul rendah (1.000 – 12.000)
Dapat diperoleh berbagai mutu mulai dari pelumas pada suhu sampai bahan dengan titik cair 100°C tergantung pada massa jenis dan berat molekulnya. Dipergunakan untuk memperbaiki mampu cetak dengan mencampur atau dipakai untuk membuat kertas tahan air, kain tanpa tenunan, pelapis, dan seterusnya dengan jalan pelapisan. Dipakai juga untuk membebaskan cetakan, permolisan, dsb.
(2) Polietilen berat molekul sangat tinggi (1 – 4 juta)
Bahan ini sukar untuk diolah karena kecairannya yang buruk, walaupun agak lunak dengan meningkatnya suhu. Tetapi bahan ini mempunyai ketahanan impak yang baik, ketahanan abrasi sangat baik, mempunyai sifat mekanik yang baik dan pemelaran yang kecil pada suhu sekitar 100°C.
(3) Polietilen berikatan silang
Jika secara antar molekul diikat silangkan oleh penyinaran sinar radioaktif, energy tinggi seperti dengan sinar elektron, sinar beta, sinar gama, dan seterusnya, kekuatan tarik, ketahanan retak – tegangan menjadi lebih baik dan titik lunaknya meningkat (250°C).
(4) Polietilen busa
Jika polietilen diikat silangkan dan dibusakan, massa jenisnya bervariasi dari daerah yang cukup lebar. Maka bahan ini dapat dipergunakan untuk isolasi dan bahan akustik. Bahan busa rendah dipakai sebagai pengganti bahan kayu.
D. Mampu Olah
Polietilen mudah diolah, maka dari itu sering dicetak dengan penekanan, injeksi, ekstruksi peniupan dan dengan hampa udara. Perlu diperhatikan bahwa penyusutannya tinggi.
E. Masalah lingkungan
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 secara efisien.
Pada bulan Mei tahun 2008, Daniel Burd, remaja Kanada berusia 16 tahun, memenangkan Canada-Wide Science Fair di Ottawa setelah menemukan Sphingomonas, tipe bakteri yang mampu mendegradasi polietilena. Bersama bakteri Pseudomonas, bakteri itu mampu mendegradasi lebih cepat.
polyethylene memiliki titik lebur yang lebih rendah banyak
Pada tahun 1946, Earl Silas Tupper Wadah makanan dan minuman dikembangkan dalam upaya untuk mengawetkan makanan dalam wadah plastik kedap udara. Dia menggunakan terak polietilen diperoleh dari perusahaan DuPont. Dengan mempergunakan ketidak stabilan dari unsur polyethylene slag yDu, ia memurnikannya dan meleburnya untuk menjadi suatu wadah penyimpanan yang ringan, tidak mudah pecah untuk barang-barang seperti mangkuk, gelas, piring dan bahkan topeng gas pada Perang Dunia II. Dimana kemudian ia merancang wadah yang anti udara dan air.
Bahan-bahan lain yang terkandung dalam pembuatan wadah makanan adalah Polyethylene (PE), Polyethylene Terephthalate (PET), Polypropylene (PP) atau Polyvinyl Chloride (PVC)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar