Rumus Molekul Polyetilena

Kelompok 6Aditya Dwi W N21030114130130Randy Dwi P21030114140127Ryan Primaldi21030114120098Aribella Samudra P21030114130189Imam Rosyidin21030114120093Argino Yunanda21030114130208Andre Prayoga21030114120003Lukman Bayu P21030114120095Alfan Nuroini21030112130113

Rumus Molekul PolyetilenaPolietilena adalahpolimeryang terdiri dari rantai panjangmonomer etilena

Molekul etena C2H4adalah CH2=CH2. Duagrup CH2bersatu dengan ikatan ganda. Polietilena dibentuk melalui proses polimerisasi dari etena.

Rumus Bangun Polyetilena

Sifat fisik dan kimia polyethyleneSifat fisikPolietitena (PE) merupakan polimer termoplastik yang terdiri dari rantai hidrokarbon yang panjang.

Untuk komersial umum menengah dan high-density polyethylene titik leleh biasanya di kisaran 120-180 C (248-356 F).

Titik leleh untuk rata-rata, komersial, low-density polyethylene biasanya 105-115 C (221-239 F).Sifat fisik dari polietilen yaitu Termoplastik. Termoplastik Merupakan jenis plastik yang bisa didaur-ulang/dicetak lagi dengan proses pemanasan ulang.

Sifat kimiaPolietilen 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 70C, tetapi tidak ada pelarut yang dapat melarutkan polietilen secara sempurna pada suhu biasa.

Bersifat non polar, sehingga..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 300C, kemudian terurai karena termal jika melampaui suhu tersebut. Tetapi jika dipanaskan dengan disertai adanya oksigen akan teroksidasi walaupun baru 50C. Lemah terhadap sinar UVBahan 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.sifat fisik & kimia lainyaTahan terhadap oksidan lemah dan agen reduktor. Saat Polyethylene terbakar perlahan dengan api biru memiliki warna kuning dan mengeluarkan bau parafin.Kebanyakan nilai LDPE, MDPE, HDPE dan memiliki resistensi kimia yang sangat baik, yang berarti bahwa itu tidak mudah bereaksi dengan asam kuat atau basa kuat.Polyethylene (selain cross-linked polyethylene) biasanya dapat dilarutkan pada suhu yang tinggi di hidrokarbon aromatik seperti toluena atau xilena, atau dalam pelarut diklorinasi seperti trikloroetan atau triklorobenzena. Sampel kristal tidak larut pada temperatur kamar karena sifat kristalinitas mereka.

Klasifikasi PolyethyleneUHMWPE(Ultra High Molecular Weight Polyethylene)ULMWPE(Ultra Low Molecular Weight Polyethylene)HMWPE(High Molecular Weight Polyethylene) HDPE(High Density Polyethylene)HDXLPE( High Density Cross-linked Polyethylene)Polyethylene cross-linked (Cross-linked Polyethylene) atau PEX atau XLPE MDPE(Medium DensityPolyethylene)LDPE(Low DensityPolyethylene)LLDPE(Linear low density Polyethylene)VLDPE (Very low density Polyethylene)Mekanisme Pembentukan PolietenaPolietena merupakan plastik yang dibuat secara sintesis dari monomer etena (C2H4) menurut reaksi adisi berikut :

Ethylene adalah hidrokarbon dengan rumusC2H4atauH2C=CH2dan merupakam gas yang mudah terbakar. Ethylene ini adalah alkena sederhana (hidrokarbon dengan ikatan rangkap karbon-karbon), dan hidrokarbon tak jenuh yang paling sederhana setelah asetilena (C2H2).Penggunaan Ethylene dalam hasil akhir sangat beragam Beberapa contoh bahan kimia utama dan polimer yang dihasilkan dari etilena termasuk polietilena densitas rendah, polietilena densitas linier rendah dan polietilena densitas tinggi (LDPE, LLDPE dan HDPE), ethylene dichloride (EDC), vinil klorida (VCM), polyvinyl chloride (PVC) dan yang kopolimer, alfa-olefin (AO), etilen oksida (EO) digunakan terutama untuk membuat mono etilena glikol (MEG) untuk digunakan dalam produksi poliester dan antibeku, vinil asetat (MVA), etil alkohol (etanol), ethylene monomer diena propylene (EPDM), co-monomer untuk polypropylene, Ethylbenzene (EB), stirena (SM), polystyrene (PS) dan kopolimernya.

Pembentukan Polietena berdasarkan Reaksi Polimerasi (Inisiasi, Propagasi, dan Terminasi)

Inisiasi

Peroksida organik mengalami reaksi inisiasi dimana akan terbentuk molekul karbon dioksida dan radikal organik (R*).

Propagasi

Pada tahap ini R* akan berikatan dengan molekul etena sehingga terbentuk molekul radikal hingga proses terminasi.Terminasi

Reaksi terminasi menandai berakhirnya proses propagasi dimana akan terjadi molekul radikal berikatan dengan molekul radikal lainnya

Penggunaan Katalis pada Proses PolimerisasiPenggunaan katalis ini untuk mengatur reaksi yang terjadi agar ikatan antar karbonnya semakin dekat. Katalis yang biasa digunakan adalah titanium (III) klorida atau biasa disebut katalis Ziegler-Natta.Mekanisme katalis Ziegler-NattaKatalis menginisiasi untuk berikatan dengan etena dan menyisakan 1 sisi reaktif.

2. Satu sisi reaktif berikatan dengan sisi reaktif lainnya pada etena sehingga terbentuk alpha-agnostic pi-conplex.

3. Katalis mengikatkan dirinya pada etena lainnya untuk membentuk keadaan transisi sehingga akan terbentuk ikatan antar etena.

4. Ikatan antar etena ini akan diteruskan ke rantai polietena dan menyisakan katalis yang mengikat rantai polietena dan satu sisi yang reaktif.

Alur Produksi PolietenaProduksi Polietena menggunakan sistem polimerisasi tekanan tinggi dan rendah dengan reaktor jenis :

BatchPlug Flow Fluidized Bed

Polimerisasi Tekanan TinggiPolimerisasi tekanan tinggi merupakan proses yang menggunakan oksigen, peroksida atau pengoksidasi kuat lainnya untuk menginisasi reaksi pada tekanan 60-350 MPa. Pada tahap ini dihasilkan Low Density Polyethlyene (LDPE) dengan densitas 0,919-0,940 g/cm3 Polimerisasi Tekanan RendahPolimerisasi tekanan rendah menggunakan katalis yang beragam seperti titanium halida dan alkil alumunium untuk memproduksi High Density Polyethlyene (HDPE) dengan densitas 0,941-0,970 g/cm3 . Reaktor pada proses ini bekerja pada tekanan 0,1-20 Mpa dan suhu 50-300 o CPada alur produksi polietena, etena yang digunakan harus memiliki kemurnian 99,9% dan bebas dari olefin, asetilena dan diena. Pada tahap kompresi awal, etena akan dikompres dengan tekanan sedang dan karena tekanan yang dibutuhkan cukup besar, biasanya dibagi menjadi beberapa tahap kompresi etena. Selanjutnya fluida tekanan tinggi akan dipompa ke dalam reaktor melalui long-jacketed tube/stirred autoclave dan pompa tekanan tinggi akan menambahkan katalis radikal bebas seperti organoperoksida kedalam reaktor.

Bahan Baku yang Digunakan dalam Pembuatan Polyethylene

Bahan Baku Utama LLDPE plant menggunakan bahan baku utama yaitu ethylene.Rumus bangun: C2H4Wujud: gas (38,118 atm; 31,4 0C)Kenampakan: tidak berwarnaBerat molekul: 28,054 gr/grmolSpecific grafivity: 0,57 Titik didih: -103,68 0CTitik leleh: -169,105 0CKemurnian: 99,9% mol

Bahan Baku Penunjang 1.Comonomer Comonomer yang digunakan pada LLPDE plant yaitu 1-butene. 2. Nitrogen3. Hidrogen

Lokasi Strategis Pembangunan Pabrik Polyethilene

Dekat dengan sumber bahan mentahnyaDekat dengan pusat pemasaran produkDi daerah yang sarana transportasinya memadaiFasilitas berupa air, bahan bakar, listrik memadaiTersedia cukup banyak tenaga kerja yang berkualitas dan memiliki skill yang tinggi

Katalis yang digunakan1. Katalis M-1

Katalis M-1 terdiri dari metal aktif Titanium yang di-support dengan silikadan aluminium. Berdiameter 700-900m. Penggunaan : untuk memproduksi LLDPE. 2. Katalis S-2 Katalis S-2 terdiri dari chrome aktif yang di-support dengan silika danaluminium. Berdiameter 500-600m. Penggunaan : untuk memproduksi HDPE, tipe blow molding, film, pipa geomembran.3. Katalis F-3 Katalis F-3 merupakan katalis yang tergolong katalis chrome. Berdiameter 500-600m.Penggunaan : untuk memproduksi HDPE. (Repository.usu.ac.id)Tinjau ke TermodinamikaBerdasarkan keadaan operasi pada pabrik bahwa:

(sumber:SDK Process, PT Chandra Asri)

Energy ikatC-H : 415 kJ/molC=C: 611 kJ/molH-H: 436 kJ/molH= energy ikat reaktan energy ikat produk= {[611 + (4x415) + 436] [611 +(4x415)]n}= 2707 (2271)n = -(-2707+(2271)n)

Karena polietilen merupakan polimer maka n>1. Bila n=2 maka nilai H= -1838kJ/mol. Nilai H negative sehingga eksotermis. Sehingga untuk nilai n>1 berapapun itu, nilai H akan selalu negative.

G=Gproduk - GReaktanG=209,2 kJ/mol - (68, 2 kJ/mol+0 kJ/mol)G=-144 kJ/molMaka, G= - RT ln k- 141 kJ/mol = - (8,314) (298) ln k0,0569= ln kMaka, K = 1,05

Berdasarkan perhitungan, nilai K diatas 1, maka reaksi polimerisasi etilen merupakan reaksi searah (irreversible).

Suhu (K)Konversi Termodinamika2780,51522790,51512800,51512810,5152820,51492830,5149284,420,5148Dari data diatas didapat hubungan suhu vs konversi termodinamika seperti terlihat dalam grafik sebagai berikut :

.

Teknik Pembuatan Plastik Polietilena

Polietilena adalah bahan termoplastik yang digunakan secara luas oleh konsumen sebagai produk kantung plastik. Polietilena adalah polimer yang terdiri dari rantai panjang monomer. Di industri polietilena disingkat dengan PE molekul etana C2H4 adalah CH2 = CH2. Dua grup CH2 bersatu dengan ikatan ganda. Polietilena dibentuk melalui proses polimerisasi dari etena. Bisa diproduksi melalui proses polimerisasi radikal, adisi ionik, adisi anionik, adisi kationik dan ion koordinasi. Setiap metode menghasilkan PE yang berbeda. Berikut teknik-teknik pembuatan plastik polietilen :

Pencetakan secara injeksi Prinsip pencetakan secara injeksi terdiri tahap pelunakan bahan plastik dalam silinder panas, dan kemudian diinjeksikan ke dalam cetakan yang lebih dingin, sehingga plastik mengerasb. Pencetakan Secara Hembusan Teknik dasar dari pencetakan secara hembusan ada.lah seperi pada pembuatan gelas. c. Thermofing Proses thermofing adalah membentuk wadah dengan cetakan pada saat plastik panas dan dalam keadaan lunak. d. Cetakan Fase Padat Berbeda dengan teknik pencetakan yang telah diterangkan sebelumnya yang memerlukan energi panas dua kali yaitu saat pencetakan lembaran palstik dan saat membentuk wadah, maka proses cetakan fase pada hanya sekali memerlukan energi panas. Cara ini banyak digunakan untuk pencetakan plastik secara komersial.

e. Cetak Kompresi Teknik ini merupakan metode tertua dalam pencetakan plastik, dan saat ini masih digunakan untuk mencetak plastik termoset. Hasil cetak kompresi dapat berupa tutup botol, jerigen dan lain-lain. Caranya adalah sebagai berikut :resin dalam bentuk serbuk yang telah ditimbang diletakkan di dalam rongga cetakan terbuka yang telah dipanaskankemudian cetakan ditutup dan ditekan dengan pres hidraulikserbuk resin akan meleleh dan mengisi cetakansetelah wadah atau tutup plastik dicetak kemudian dikeluarkanMANFAAT POLYETHYLENE1.LDPE memiliki aplikasi yang cukup luas, terutama sebagai wadah pembungkus. Produk lainnya dari LDPE meliputi wadah makanan dan wadah di laboratorium, permukaan anti korosi, bagian yang membutuhkan fleksibilitas, kantong plastik, dan bagian elektronik. Selain itu juga dipergunakan untuk membuat kertas tahan air, kain tanpa tenunan, pelapis, pembebas cetakan, permolisan, dan lain-lain.2.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.3.HDPE sangat tahan terhadap bahan kimia sehingga memiliki aplikasi yang luas, siantaranya: kemasan detergen, kemasan susu, tanki bahan bakar, kayu plastik, meja lipat, kursi lipat, kantong plastik, system perpipaan transfer panas bumi, system perpipaan gas alam, pipa air, dan pembungkus kabel.4.MDPE biasa digunakan pada pipa gas.5.LLDPE diproduksi untuk berbagai macam barang, antara lain:a.Film : plastik, plastik pembungkus baju, plastik karungb.Kabel : pembungkus kabel tegangan rendahc.Injection : kursi plastik, ember, gelas dan piring plastikSumber: Putra, 2010Diagram Alir Proses Pembuatan Produk PolyethyleneUmpan berupa C2H4, C4H8, H2, dan N2 dialirkan menuju ke mix point untuk selanjutnya dialirkan ke reaktor fluidized bed. Pada N2, alirannya dibagi menjadi 2 produk yaitu nitrogen bertekanan tinggi (NBT) dan nitrogen bertekanan rendah (NBR). NBT digunakan sebagai carrier gas pada reaktor fluidized bed yang beroperasi pada 85 0C dan 12 bar sedangkan NBR digunakan sebagai purger gas untuk Product Purge Bin.Umpan yang dialirkan pada fluidized bed akan mengalami reaksi polimerisasi yang akan menghasilkan resin LLDPE dengan tingkat konversi 10% setiap pass-nya. Umpan yang tidak terkonversi disesuaikan kembali tekanannya agar sesuai dengan tekanan operasi yang dibutuhkan untuk fluidisasi dalam fluidized bed. Setelah itu, untuk mempertahankan suhu operasi di dalam reaktor dipergunakan cycle gas cooler. Untuk menurunkan energi aktivasi reaksi, maka ditambahkan katalis TiCl3 dan co-katalis Al(C2H5)3 (TEAL). Setelah terbentuk produk berupa resin LLDPE (500 900 m), maka secara periodic dialirkan ke product chamber, lalu diumpankan ke product blow tank secara gravitasi.Kemudian, produk dari blow tank dibawa ke product purge bin yang beroperasi pada 100 oC dan 1 atm. Pada purge bin, impuritas yang terbawa akan disingkirkan dengan N2 yang dialirkan pada cone I dan katalis serta co-katalis dideaktivasi dengan hidrolisis menggunakan steam yang dialirkan pada cone II, menurut reaksi:2TiCl3 + 4H2O 2TiO2 + 6HCl + H2Al(C2H5)3 + 3H2O Al(OH)3 + 3C2H6Setelah itu, resin LLDPE dialirkan ke mixer yang bersuhu 160 oC. Dengan suhu ini resin LLDPE akan meleleh. Lelehan ini akan dialirkan ke pelletizer. Pada pelletizer, lelehan ini akan dibentuk menjadi pellet LLDPE, lalu disalurkan ke gudang produk. Impuritis yang berupa gas akan ter-purging keluar dari purge bin melalui filter. Gas yang lolos melalui filter akan dialirkan ke scrubber yang beroperasi pada 100 oC dan 1 atm. Pada scrubber akan terjadi pelarutan HCl yang terdapat di dalam gas. Ouput dari scrubber berupa larutan HCl akan ditampung di tangki HCl. Ouput dari scrubber yang lainnya akan dialirkan ke flash drum yang beroperasi pada 40 oC dan 85 bar. Untuk selanjutnya, senyawa yang terkondensasi di flash drum akan dipergunakan sebagai fuel boiler pada unit utilitas.Sumber: Putra, 2010

Diagram Alir Pembuatan Polyethylene Jenis LLDPE (Putra, 2010)