Blog belajar & humor: “Polyvinyl Chlorida (PVC)”

A. Pendahuluan

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 temperature 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.

Polimer sangat penting karena dapat menunjang tersedianya pangan, sandang, transportasi dan komunikasi (serat optik). Saat ini polimer telah berkembang pesat. Berdasarkan kegunaannya polimer digolongkan atas :

a. Polimer komersial (commodity polymers)

Polimer ini dihasilkan di negara berkembang, harganya murah dan banyak dipakai dalam kehidupan sehari hari. Kegunaan sehari-hari dari polimer ini ditunjukkan dalam tabel 1.1

Contoh : Polietilen (PE), polipropilen (PP), polistirena (PS), polivinilklorida (PVC), melamin formaldehid

b. Polimer teknik (engineering polymers)

Polimer ini sebagian dihasilkan di negara berkembang dan sebagian lagi di negara maju. Polimer ini cukup mahal dan canggih dengan sifat mekanik yang unggul dan daya tahan yang lebih baik. Polimer ini banyak dipakai dalam bidang transportasi (mobil, truk, kapal udara), bahan bangunan (pipa ledeng), barang-barang listrik dan elektronik (mesin bisnis, komputer), mesin-mesin industri dan barang-barang konsumsi

Contoh : Nylon, polikarbonat, polisulfon, poliester

c. Polimer fungsional (functional polymers)

Polimer ini dihasilkan dan dikembangkan di negara maju dan dibuat untuk tujuan khusus dengan produksinya dalam skala kecil

Contoh : kevlar, nomex, textura, polimer penghantar arus dan foton, polimer peka cahaya, membran, biopolymer

B. Polyvinyl Chloride (PVC)

Polivinil klorida (IUPAC: Poli(kloroetanadiol)), biasa disingkat PVC, adalah polimer termoplastik urutan ketiga dalam hal jumlah pemakaian di dunia, setelah polietilena dan polipropilena. Di seluruh dunia, lebih dari 50% PVC yang diproduksi dipakai dalam konstruksi. Sebagai bahan bangunan, PVC relatif murah, tahan lama, dan mudah dirangkai. PVC bisa dibuat lebih elastis dan fleksibel dengan menambahkan plasticizer, umumnya ftalat. PVC yang fleksibel umumnya dipakai sebagai bahan pakaian, perpipaan, atap, dan insulasi kabel listrik.

PVC diproduksi dengan cara polimerisasi monomer vinil klorida (CH2=CHCl). Karena 57% massanya adalah klor, PVC adalah polimer yang menggunakan bahan baku minyak bumi terendah di antara polimer lainnya.

Proses produksi yang dipakai pada umumnya adalah polimerisasi suspensi. Pada proses ini, monomer vinil klorida dan air diintroduksi ke reaktor polimerisasi dan inisiator polimerisasi, ersama bahan kimia tambahan untuk menginisiasi reaksi. Kandungan pada wadah reaksi terus-menerus dicampur untuk mempertahankan suspensi dan memastikan keseragaman ukuran partikel resin PVC. Reaksinya adalah eksotermik, dan membutuhkan mekanisme pendinginan untuk mempertahankan reaktor pada temperatur yang dibutuhkan. Karena volume berkontraksi selama reaksi (PVC lebih padat dari pada monomer vinil klorida), air secara kontinu ditambah ke campuran untuk mempertahankan suspensi.

Ketika reaksi sudah selesai, hasilnya, cairan PVC, harus dipisahkan dari kelebihan monomer vinil klorida yang akan dipakai lagi untuk reaksi berikutnya. Lalu cairan PVC yang sudah jadi akan disentrifugasi untuk memisahkan kelebihan air. Cairan lalu dikeringkan dengan udara panas dan dihasilkan butiran PVC. Pada operasi normal, kelebihan monomer vinil klorida pada PVC hanya sebesar kurang dari 1 PPM.

Proses produksi lainnya, seperti suspensi mikro dan polimerisasi emulsi, menghasilkan PVC dengan butiran yang berukuran lebih kecil, dengan sedikit perbedaan sifat dan juga perbedaan aplikasinya.

Produk proses polimerisasi adalah PVC murni. Sebelum PVC menjadi produk akhir, biasanya membutuhkan konversi dengan menambahkan heat stabilizer, UV stabilizer, pelumas, plasticizer, bahan penolong proses, pengatur termal, pengisi, bahan penahan api, biosida, bahan pengembang, dan pigmen pilihan.

Ø Bahan Baku dan Bahan Pembantu

Bahan yang digunakan oleh PT.TPC Indo Plastic and Chemicals untuk menghasilkan resin PVC ada 2 macam yaitu :

a. Bahan baku utama :

1. VCM (Vinyl Chlorida Monomer)

· Sifat kimia :

a) Rumus molekul : CH2=CHCl

b) Rumus bangun :

c) Kelarutan : 0,1 gr/100 ml air pada 25 0C

d) Vinil chlorida dihasilkan dari proses cracking atau pemecahan molekul etilena diklorida. Reaksinya :

CH2=CH2 + Cl2 CH2Cl – CH2Cl

etilena Etilena diklorida

CH2Cl – CH2Cl CH2=CHCl + HCl

Etilena diklorida Vinil klorida

· Sifat fisika :

a) Bentuk : gas atau cair tak berwarna.

b) Density relatif : 0,9 gr/ml

c) Titik lebur : -154 0C

d) Titik didih : -13 0C

e) Tekanan uap : 346 Kpa pada suhu 25 0C

f) Bau : bau manis

g) Titik nyala : gas mudah menyala

h) Kondisi yang dihindari: sumber udara, O2, matahari, dan semua penyebab kebakaran (sumber panas dan sumber nyala).

b. Bahan pembantu

1. Katalis

Katalis berfungsi untuk mempercepat reaksi dalam proses polimerisasi di dalam reaktor. Terdapat 2 macam katalis yang digunakan, yaitu :

a) CT 2

· Sifat Kimia :

1) Nama kimia : Di-(2 - Ethylhexyl) Peroxy Dicarbonate.

2) Kelarutan : sedikit larut dalam alifatik dan aromatik, tidak larut dalam air.

· Sifat Fisika :

1) Bentuk : cairan bening.

2) Bau : khas.

3) Density : 944 kg/m3 pada suhu -10 0C

4) Titik Nyala : 63oC.

5) Titik Lebur : di bawah – 30 oC.

6) Komposisi : O2 Aktif (3,4 - 5%), Peroxide 75%, Hidrokarbon alifatik 25 %.

7) Viscositas : 26 mPa.S pada suhu -10 0C

b) CT 3

· Sifat Kimia :

1) Nama kimia : Cumyl Peroxy Neodecanoate.

2) Kestabilan : tidak stabil bila terkena panas matahari.

3) Kelarutan dalam air : tidak larut

· Sifat Fisika :

1) Tekanan uap : 0,07 Pascal pada suhu 20 oC.

2) Bentuk : cairan bening.

3) Komposisi : O2 aktif 3,87 %, peroxide 75 %, HC-alifatik 25%.

4) Density : 960 kg/m3 pada suhu -10 0C

5) Viscositas : 52 mPa.S pada suhu -10 0C

2. Suspending agent

SA merupakan bahan tambahan yang berfungsi sebagai pengontrol ukuran dan porositas partikel yang berupa : S1 dan S4.

· Sifat Kimia :

a) Nama kimia : Poly(vinyl alkohol).

b) Rumus molekul :

c) Kelarutan : larut dalam air atau air panas.

· Sifat Fisika :

a) Bentuk : butiran.

b) Warna : putih kekuning-kuningan.

c) Bau : Mild (ringan ).

d) Berat jenis : 350-700 kg/m3.

e) PH : 5 - 7.

3. T-32

T-32 merupakan bahan tambahan yang berfungsi sebagai Terminator untuk menghentikan reaksi dalam proses polimerisasi.

· Sifat Kimia :

a) Nama kimia : Methyl Phenol (C15H24O)

b) Kelarutan dalam air : tidak larut.

· Sifat Fisika :

a) Bentuk dan warna : cairan putih.

b) Bau : sedikit berbau.

c) Titik didih : 100 oC.

d) Titik leleh : 0oC.

e) Specific gravity : 0,9 – 1,1

4. TBC ( Tert Buthyl Catechol )

Berfungsi sama seperti T-32 namun bedanya TBC hanya digunakan pada saat -saat tertentu saja (emergency only).

· Sifat Kimia :

a) Kelarutan dalam air : 0,2 gr/100gr (TBC / H2O) pada 25 0C

· Sifat Fisika :

a) Bentuk : cairan.

b) Warna : kuning jernih.

c) Bau : seperti phenol.

d) Titik didih : 100 oC.

e) Specific gravity : 1,063 - 1,069 pada suhu 25 oC.

f) Tekanan uap : 15 cmHg pada suhu 25 oC.

g) Komposisi : 4-Tert-Buthyl-Catechol = 84-86 %,H2O = 14-16 %.

5. Na2CO3 ( Natrium Carbonat )

Merupakan bahan penunjang yang berfungsi sebagai buffer agent untuk mengatur pH dalam proses polimerisasi. Adapun sifat-sifatnya :

Sifat Kimia :

a) Rumus Molekul : Na2CO3.

b) Kelarutan : 21 gr/100 gr H2O pada suhu 20 OC.

( Vogel , 1990 )

Sifat Fisika :

a) Bentuk : serbuk putih.

b) Titik leleh : 851 oC.

c) Specific gravity : 2,53.

6. NaOH

NaOH digunakan dalam VCM recovery tank sebagai larutan alkali untuk mengatur pH sekitar 7 - 8.

· Sifat Kimia :

a) Rumus Molekul : NaOH

b) Kelarutan di air : larut

c) Pada pemanasan terurai :

NaOH Na+ + OH-

· Sifat Fisika :

a) Bentuk : larutan jernih.

b) Warna : tidak berwarna.

c) Bau : tidak berbau.

d) Titik Didih : 13900C

e) Titik Leleh : 318,40C

f) Spesifik gravity : 2,13

7. NS

NS merupakan bahan tambahan yang berfungsi sebagai anti fouling agent di dalam reaktor , sehingga pada saat reaksi polimerisasi slurry tidak menempel pada dinding reaktor.

· Sifat fisika :

a) Bentuk : cairan.

b) Warna : kuning transparan

c) Kelarutan : tidak larut dalam air.

d) Viscositas : < 10 cp pada 20 0C

Ø Struktur rantai PVC

Ø Mekanisme Reaksi Polimerisasi

Reaksi polimerisasi pembentukan resin PVC menggunakan inisiator Di-(2 Ethyhexyl) Peroxy Dicarbonat. Adapun mekanisme reaksi pembentukan Poly Vinyl Chlorida yaitu :

a) Inisiasi

Inisiasi polimerisasi rantai radikal bebas melibatkan dua reaksi pembentukan radikal Di-(2Ethyl hexyl) Peroxy Dicarbonate dan adisi Radikal Vinyl Chlorida.

Reaksi yaitu :

C₂H₅-O-O- C2H5-C2H5-O

C₃H₇- CH- CH₂- OC–O–O–CO- CH₂- CH- C₃H₇- 2C₃H₇ CH CH₂ OC–O*

(Di – (2 ethylhexyl) Peroxy dicarbonate) (radikal inisiasi)

C₂H₅ O C₂H₅ O H

C₃H₇CH CH₂ OC–O* +CH₂ = CHCl –C₃H₇ CH CH₂ OC–O–CH₂ C–

(radikal inisiasi) (VCM) (radikal VCM) Cl

b) Propagasi

Merupakan proses penggabungan radikal Vinyl Chlorida Monomer ke Vinyl Chlorida lainnya yang diikuti oleh adisi berantai radikal-radikal membentuk polimer. Reaksi :

C₂H₅ O H

–C₃H₇ CH CH₂ OC–O–CH₂ C– + CH₂ = CHCl

(radical VCM) Cl (VCM)

C₂H₅ O H

C₃H₇ CH CH₂ OC– O – CH₂ – CHCl – CH₂ C*

(rantai PVC dengan radikal VCM)

C₂H₅ O H

C₃H₇ CH CH₂ OC–O–CH₂–CHCl – CHC* + n CH₂ = CHCl

(rantai PVC dengan radikal VCM) (VCM)

c) Terminasi

Reaksi polimerisasi tersebut akan dihentikan setelah didapatkan senyawa polimer dengan panjang rantai yang diinginkan dengan menambah terminator methyl phenol yang akan bereaksi dengan molekul radikal bebas monomer sehingga VCM tidak reaktif lagi.

Reaksi : OH

CH3

C3H7CHCH2OC – O – CH2 – CHCl – {CH2–CHCl}788CH2Cl +

( perpanjangan rantai PVC dengan radikal VCM) (methyl phenol)

C3H7 CH CH2 OC –O–CH2 CHCl {CH2 CHCl}788 CH2 CHCl CH3

(Terminasi rantai PVC dengan Methyl phenol)

Ø Aplikasi

Sifat PVC yang menarik membuatnya cocok untuk berbagai macam penggunaan. PVC tahan secara biologi dan kimia, membuatnya menjadi plastik yang dipilih sebagai bahan pembuat pipa pembuangan dalam rumah tangga dan pipa lainnya di mana korosi menjadi pembatas pipa logam.

Dengan tambahan berbagai bahan anti tekanan dan stabilizer, PVC menjadi bahan yang populer sebaga bingkai jendela dan pintu. Dengan penambahan plasticizer, PVC menjadi cukup elastis untuk digunakan sebagai insulator kabel.

1. Pakaian

PVC telah digunakan secara luas pada bahan pakaian, yaitu membuat bahan serupa kulit. PVC lebih murah dari karet, kulit, atau lateks sehingga digunakan secara luas. PVC juga waterproof sehingga dijadikan bahan pembuatan jaket, mantel, dan tas.

2. Kabel listrik

PVC yang digunakan sebagai insulasi kabel listrik harus memakai plasticizer agar lebih elastis. Namun jika terpapar api, kabel yang tertutup PVC akan menghasilkan asap HCl dan menjadi bahan yang berbahaya bagi kesehatan. Aplikasi di mana asap adalah bahaya utama (terutama di terowongan), PVC LSOH (low smoke, zero halogen) adalah bahan insulasi yang pada umumnya dipilih.

3. Perpipaan

Secara kasar, setengah produksi resin PVC dunia dijadikan pipa untuk berbagai keperluan perkotaan dan industri. Sifatnya yang ringan, kekuatan tinggi, dan reaktivitas rendah, menjadikannya cocok untuk berbagai keperluan. Pipa PVC juga bisa dicampur dengan berbagai larutan semen atau disatukan dengan pipa HDPE oleh panas,menciptakan sambungan permanen yang tahan kebocoran.

Ø Dampak penggunaan Polyvinyl Chloride

Jenis PVC (Polyvinyl Chloride) yaitu jenis plastik yang paling sulit didaur ulang, PVC mengandung DEHA di( 2-ethylhexyl) adipate suatu bahan pelembut yang ditambahkan pada jenis plastik ini agar tidak bersifat kaku dan rapuh sering digunakan dalam industri pegepakan dan pemprosesan makanan. Berdasarkan hasil uji pada hewan, DEHA dapat merusakkan sistem peranakan dan menghasilkan janin yang cacat, selain mengakibatkan kanker hati.

Polyvinyl Chloride masuk dalam tubuh manusia melalui pernafasan yang menimbulkan iritasi, dimana tanda dan gejala seperti: iritasi pada hidung, dermatitis, konjungtivitis. Reaksi yang terjadi antara PVC dengan makanan yang dikemas dengan plastik ini berpotensi berbahaya untuk ginjal, hati dan berat badan. Tanda dan gejala dari keracunan ini berupa pigmentasi pada kulit dan benjolan-benjolan, gangguan pada perut, serta tangan dan kaki lemas. Sedangkan pada wanita hamil, mengakibatkan kematian bayi dalam kandungan serta bayi lahir cacat. Pembakaran PVC akan mengeluarkan DEHA yang dapat mengganggu keseimbangan hormon estrogen manusia. Selain itu juga dapat mengakibatkan kerusakan kromosom dan menyebabkan bayi-bayi lahir dalam kondisi cacat.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim¹. 2010. segala-hal-tentang-pembuatan-pvc-poli

http://orangerangerz.blogspot.com/2010/01/segala-hal-tentang-pembuatan-pvc-poli.htm.

Diakses tanggal 04 Januari 2011

Anonim². 2010. Polivinil_klorida.

http://id.wikipedia.org/wiki/Polivinil_klorida

Diakses tanggal 04 Januari 2011