POLISTIRENA

1. Pendahuluan

Polystyrene ( IUPAC Poly (1-phenylethane-1 ,2-diyl)), disingkat berikut ISO Standard PS, adalah sebuah aromatik polimer yang dibuat dariaromatik monomerstyrene, cairan hidrokarbon yang secara komersial diproduksi dari minyak bumi oleh di industri kimia . Polistirena adalah salah satu dari banyak digunakan sebagian besar jenis plastik .

Polistirena adalah termoplastik substansi, yang di padat (kaca) menyatakan pada suhu kamar, tapi arus jika dipanaskan di atas dengan suhu transisi gelas (untuk pencetakan atau ekstrusi), dan menjadi padat kembali bila didinginkan. polistiren murni padat adalah plastik, berwarna keras dengan fleksibilitas yang terbatas. Hal ini dapat dilemparkan ke dalam cetakan dengan detail halus. Polystyrene bisa transparan atau dapat dibuat untuk mengambil berbagai warna.

2. Struktur dan sifat Polistirena

Susunan kimiawi dari polistiren adalah hidrokarbon rantai panjang dengan setiap karbon lain yang terhubung ke kelompok fenil (nama yang diberikan kepada cincin aromatik benzena , ketika terikat untuk substituen karbon kompleks). rumus kimia's Polystyrene adalah (C ₈ H _{8) n,}itu berisi unsur-unsur kimia karbon dan hidrogen . Karena itu adalah hidrokarbon aromatik , ia membakar dengan nyala kuning oranye, memberi dari jelaga , sebagai lawan aromatik hidrokarbon non-polimer seperti polyethylene , yang terbakar dengan nyala kuning muda (sering dengan semburat biru) dan tidak ada jelaga. Lengkap oksidasi polistiren hanya menghasilkan karbon dioksida dan uap air . Karena inertness kimia, plastik yang digunakan untuk membuat wadah untuk bahan kimia, pelarut, dan makanan.

Polimer ini penambahan hasil stirena ketika vinyl benzene (styrene) monomer (yang mengandung ikatan rangkap antara atom karbon) melampirkan untuk membentuk rantai polystyrene (dengan masing-masing karbon terpasang dengan ikatan tunggal dengan dua karbon lain dan kelompok fenil).

Polistiren umumnya fleksibel dan bisa datang dalam bentuk padatan moldable atau cairan kental. Gaya tarik pada plastik terutama disebabkan oleh van der Waals pendek berkisar atraksi antara rantai. Karena molekul hidrokarbon rantai panjang yang terdiri dari ribuan atom, gaya menarik total antara molekul-molekul besar. Namun, ketika polimer dipanaskan (atau, sama, cacat pada kecepatan tinggi, karena kombinasi dari sifat insulasi viskoelastik dan panas), rantai dapat mengambil tingkat yang lebih tinggi konformasi dan slide terakhir satu sama lain. Ini antarmolekul kelemahan (versus tinggi intramolekul kekuatan karena tulang punggung hidrokarbon) memungkinkan rantai polistiren untuk meluncur sepanjang satu sama lain, rendering sistem curah fleksibel dan elastis. Kemampuan sistem yang akan mudah cacat di atas temperatur transisi kaca memungkinkan polystyrene (dan polimer termoplastik pada umumnya) untuk dengan mudah melunak dan dicetak dengan penambahan panas.

A-D model 3 akan menunjukkan bahwa masing-masing dari kiral karbon tulang punggung terletak di pusat tetrahedron , dengan 4 perusahaan obligasi menunjuk ke simpul. Ucapkan-CC-obligasi diputar sehingga rantai tulang punggung terletak sepenuhnya di bidang diagram. Dari skema datar, tidak jelas yang mana dari fenil (benzena) kelompok yang miring ke arah kami dari bidang diagram, dan mana yang miring pergi. Para isomer mana semua dari mereka berada di sisi yang sama disebut polystyrene isotaktik, yang tidak diproduksi secara komersial.

polystyrene ataktik Biasa memiliki kelompok-kelompok fenil besar secara acak didistribusikan di kedua sisi rantai. Ini posisi acak mencegah rantai dari yang pernah menyelaraskan dengan keteraturan yang memadai untuk mencapai setiap kristalinitas , sehingga plastik memiliki sangat rendah titik lebur , yakni, T _m adalah jauh lebih rendah daripada T _RT. Tapi metalosena - katalis polimerisasi dapat menghasilkan polistiren sindiotaktik memerintahkan dengan kelompok fenil di sisi bergantian. Formulir ini sangat kristal dengan _m T 270 ° C (518 ° F). Extruded polystyrene adalah sekuat unalloyed aluminium , namun jauh lebih fleksibel dan lebih ringan (1,05 g / cm ³ vs 2,70 g / cm ³ untuk aluminium).

Properties
Kepadatan	1,05 g / cm 3
Kepadatan EPS	16-640 kg / m 3 [4]
Konstanta dielektrik	2.4-2.7
Listrik konduktivitas (s)	10 -16 S / m
Thermal konduktivitas (k)	0,08 W / (m ° K)
Young's modulus (E)	3000-3600 MPa
Kekuatan tarik (t)	46-60 MPa
Perpanjangan putus	3-4%
Notch test	2-5 kJ / m 2
Suhu transisi gelas	95 ° C
Melting point [5]	240 ° C
Vicat B	90 ° C [6]
Koefisien ekspansi linear (a)	8 × 10 -5 / K
Panas spesifik (c)	1,3 kJ / (kg K ·)
Penyerapan air (ASTM)	0.03-0.1
Penguraian	tahun X, masih membusuk

D.3. Pembuatan Polistirena

Polystyrene terbentuk dengan suatu reaksi polimerisasi adisi terhadap molekul stirena sebagai monomer dengan melibatkan partikel cis 1-4 polibutadiena, melalui suatu mekanisme yang disebut grafting. Grafting adalah mekanisme dimana rantai polistirena terikat secara kimia terhadap rangka polibutadiena. Polimer yang dihasilkan berwujud padatan yang berwarna putih dan bersifat thermoplastik.

Reaksi :

Tahap penyiapan bahan baku

a. Stirena

Stirena monomer sebagai bahan baku utama disimpan dalam bentuk cair dalam tangki penyimpan (T-01) pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm, dialirkan ke dalam mixer 1 (M-01) untuk dicampur dengan arus recycle dengan menggunakan pompa sentrifugal P-01 dan selanjutnya dialirkan ke mixer 2 (M-02) yang sebelumnya dipanaskan terlebih dahulu oleh pemanas HE-01.

b. Etil Benzena

Etil Benzena sebagai pelarut disimpan dalam bentuk cair dalam tangki penyimpan (T-02) pada suhu 30oC dan tekanan 1 atm, dialirkan ke mixer 1(M-01) dengan menggunakan pompa sentrifugal P-02 dan selanjutnya bersama stirena dan arus recycle dialirkan ke mixer 2 (M-02) yang sebelumnya dipanaskan terlebih dahulu oleh pemanas HE-01.

c. Cis 1-4 polibutadiena

Cis 1-4 polibutadiena yang disimpan dalam bentuk padat dalam gudang (G-01) pada suhu 30oC dan 1 atm, diangkut dengan menggunakan bucket elevator BE-01 menuju Hammer mill HM-01 untuk direduksi ukurannya dari 2,5 cm menjadi 10 μm, kemudian polibutadiena yang tidak memenuhi syarat dan yang melebihi ukuran dipisahkan di screner SC-01. Polibutadiena yang memenuhi syarat dikirim ke mixer 2 (M-02) dengan

menggunakan belt conveyor BC-01, sedangkan yang melebihi ukuran akan menjadi limbah. Di mixer 2 (M-02) yang dilengkapi dengan pengaduk, polibutadiena dicampur dengan bahan baku lainnya. Supaya polibutadiena terlarut sempurna, maka mixer 2 (M-02) dioperasikan pada suhu 105oC dan tekanan 1 atm dengan waktu tinggal 4,5 jam. (US Patent,1983)

2. Tahap Reaksi

Campuran stirena monomer, Etil Benzena, Polibutadiena dan inisiator Benzoil Peroksida dimasukkan ke dalam reaktor (R-01) yang berupa tangki berpengaduk. Reaksi yang terjadi adalah reaksi eksotermis sehingga diperlukan pendingin dengan menggunakan jaket pendingin. Sebagai pendingin digunakan air yang masuk pada suhu 30oC dan keluar pada suhu 45oC. Kondisi operasi dalam reaktor dipertahankan pada suhu 137oC dan tekanan 1 atm selama 7,6 jam untuk mencapai konversi sebesar 85% (US Patent,1976).

3. Tahap Akhir

Produk yang keluar dari reaktor berbentuk slurry dengan menggunakan pompa sentrifugal P-05 dialirkan ke devolatilizer yang dioperasikan pada suhu 150oC dan tekanan vacuum 0,5 atm untuk memisahkan sisa pereaktan dengan produk High Impact Polystyrene berdasarkan titik didihnya. Sisa pereaktan yang berupa Stirena monomer, Etil Benzena dikondensasikan di kondensor (C-01) dan hasil kondensasi direcycle kembali sebagai bahan baku Produk High Impact Polystyrene yang telah terpisah dari sisa pereaktan dengan suhu 150oC didinginkan terlebih dahulu di cooler (C-02) sampai suhu 30oC. Kemudian dimasukkan ke Rotary Dryer (RD) untuk dikeringkan dengan efisiensi 72%. Selanjutnya dalam pellet mill (PM) strand dipotong menjadi bentuk pellet, kemudian HIP akan di teruskan ke screner (SC-02) untuk mendapatkan keseragaman ukuran dan selanjutnya HIP akan dimasukkan ke dalam unit pengantongan pada gudang (G–03).

D.4. Penggunaan Polistirena

Polistirena adalah kimia nonreactive dan karenanya, digunakan untuk membuat wadah untuk bahan kimia lain, pelarut dan bahkan makanan.Transformasi ikatan karbon-karbon ganda menjadi obligasi tunggal kurang reaktif dalam polistiren, adalah alasan utama untuk stabilitas kimia.Polystyrene adalah fleksibel dan bisa dibuat menjadi moldable padatan kental padat atau tebal. Hal ini terutama karena kekuatan Van der Waal's tarik-menarik, yang ada antara rantai hidrokarbon panjang. Namun, bila panas diterapkan, rantai dapat meluncur satu sama lain.Properti kelemahan antarmolekul bersama dengan kekuatan intramolekul, karena tulang punggung hidrokarbon yang kuat, memungkinkan polistiren untuk menjadi fleksibel dan elastis. Polystyrene dapat larut dalam pelarut yang mengandung aseton, seperti kebanyakan semprotan cat aerosol dan perekatcyanoacrylate. 

D.5. Polistirena dan Lingkungan

Buangan polystyrene tidak terurai selama ratusan tahun dan tahan terhadap fotolisis . Karena itu, sangat sedikit dari sampah dibuang di's modern saat ini, tempat pembuangan biodegrades sangat direkayasa. Karena degradasi material menciptakan berbahaya cair dan gas dengan-produk yang bisa mencemari air tanah dan udara,'s landfill saat ini didesain untuk meminimalkan kontak dengan udara dan air yang dibutuhkan untuk degradasi, sehingga praktis menghilangkan degradasi limbah. busa Polystyrene adalah komponen utama dari puing-puing plastik di laut, di mana ia menjadi racun bagi kehidupan laut. pukulan polystyrene berbusa di angin dan mengapung di atas air, dan melimpah di lingkungan luar. Pelapukan oleh angin, matahari, hujan, dan gelombang aksi polystyrene menurunkan dan dicurigai karsinogen, termasuk styrene monomer (SM), dimer styrene (SD) dan trimer styrene (ST).  Namun, stirena adalah alami, bahan organik terjadi di lingkungan kita dan sampai saat ini, tidak ada badan pengawas di mana saja di dunia telah diklasifikasikan stirena sebagai manusia yang dikenal karsinogen , walaupun beberapa lihat dalam berbagai konteks sebagai potensi manusia karsinogen atau mungkin.  Selanjutnya , stirena dengan cepat dipecah di udara, menguap dengan cepat di tanah dangkal dan air, dan apa yang masih dalam tanah dan air dapat lebih lanjut dipecah oleh bakteri dan mikroorganisme.  busa Polystyrene diproduksi menggunakan agen bertiup yang membentuk dan memperluas gelembung busa. Dalam polystyrene diperluas, ini biasanya hidrokarbon seperti pentana , yang dapat menimbulkan bahaya mudah terbakar di bidang manufaktur atau penyimpanan bahan baru dibuat, tetapi memiliki dampak lingkungan yang relatif ringan. Namun, polistiren diekstrusi biasanya dibuat denganhydrochlorofluorocarbons (HCFC) meniup agen yang memiliki efek pada penipisan ozon dan pemanasan global. potensi mereka penipisan ozon sangat berkurang relatif terhadap chlorofluorocarbon (CFC) yang sebelumnya digunakan, tetapi mereka potensi pemanasan global dapat berada di urutan 1000 atau lebih, berarti telah 1000 kali lebih besar berpengaruh pada pemanasan global daripada karbon dioksida.  Yang sedang berkata, peraturan pemanasan global harus memiliki dampak langsung minimal pada industri PS. Ada beberapa rumah kaca emisi gas yang dihasilkan oleh industri PS dibandingkan dengan industri lainnya seperti kilang minyak dan mobil.  Apapun, pada tanggal 21 September 2007, sekitar 200 negara sepakat untuk mempercepat penghapusan hydrochlorofluorocarbons seluruhnya pada tahun 2020 dalam pertemuan puncak PBB yang disponsori Montreal. Negara-negara berkembang diberikan hingga tahun 2030.  Pada akhirnya, hidrofluorokarbon (HFC) akan mengganti HCFC dengan dasarnya tidak ada perusakan ozon.

Meskipun ada kekhawatiran kurang tentang dampak kesehatan EPS sendiri, brominated flame digunakan dalam busa EPS yang paling (decaBDE atau hexabromocyclododecane yang paling umum digunakan) mungkin dapat membuat kesehatan dan risiko lingkungan yang menghasilkan beberapa kekhawatiran dengan EPA. Sejak awal 1990-an, berdasarkan busa packing-pati kacang tanah telah digunakan sebagai pengganti kacang kemasan PS. Berbusa asam polylactic (PLA), dipasarkan sebagai Biofoam, juga telah dikembangkan.

Pada tahun 2007, Eben Bayer, seorang mahasiswa di Rensselaer Polytechnic Institute , ditemukan an-ramah lingkungan untuk kemasan pengganti polystyrene menggunakan mineral perlit terikat dengan lignin yang mengandung limbah pertanian, rusak oleh jamur, yang disebutnya Ecocradle. 

Daur Ulang

Saat ini, mayoritas produk polistiren tidak didaur ulang. Expanded polystyrene memo dapat dengan mudah ditambahkan ke produk-produk seperti lembaran isolasi EPS dan lainnya EPS bahan untuk aplikasi konstruksi.Umumnya, produsen tidak dapat memperoleh memo cukup karena masalah koleksi tersebut. Bila tidak digunakan untuk membuat EPS lebih, memo busa dapat berubah menjadi gantungan pakaian, bangku taman, pot bunga, mainan, penggaris, stapler tubuh, pembibitan kontainer, bingkai foto, dan cetakan arsitektural dari PS daur ulang. 

Daur ulang EPS juga digunakan dalam usaha pengecoran logam banyak. Rastra terbuat dari EPS yang dikombinasikan dengan semen untuk digunakan sebagai amandemen isolasi dalam pembuatan fondasi beton. produsen Amerika telah menghasilkan terisolasi bentuk beton dibuat dengan daur ulang EPS 80% sekitar sejak tahun 1993. Namun, daur ulang plastik bukan loop tertutup, memproduksi plastik lebih; cangkir dan lainnya bahan kemasan daripada biasanya digunakan sebagai pengisi dalam lainnya, plastik atau item lain yang dapat sendiri tidak didaur ulang dan dibuang. Polistiren

insenerasi

Jika polistiren benar dibakar pada suhu tinggi, hanya bahan kimia yang dihasilkan adalah air, karbon dioksida, beberapa senyawa yang mudah menguap, dan jelaga karbon.  Menurut American Chemistry Council , ketika polistiren yang dibakar di fasilitas modern, volume akhir adalah 1 % dari volume awal, sebagian besar polistiren akan diubah menjadi karbon dioksida, uap air, dan panas. Karena jumlah panas yang dilepaskan, kadang-kadang digunakan sebagai sumber daya untuk uap atau pembangkit listrik .

Ketika polystyrene dibakar pada temperatur 800-900 ° C (kisaran khas dari insinerator modern), produk pembakaran terdiri dari "campuran kompleks dari hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH) dari benzenes alkil ke benzoperylene. Lebih dari 90 senyawa yang berbeda diidentifikasi dalam efluen pembakaran dari polistiren ". 

Ketika dibakar tanpa oksigen yang cukup atau pada suhu rendah (seperti dalam api unggun atau perapian rumah tangga), polystyrene dapat menghasilkan hidrokarbon aromatik polisiklik , karbon hitam , dan karbon monoksida , serta monomer styrene.

Kesehatan dan bahaya kebakaran

Ada kekhawatiran tentang jejak keberadaan bahan kimia produksi polystyrene dalam produk akhir plastik, yang sebagian besar beracun jika tidak dihapus. Sebagai contoh benzena, yang digunakan untuk menghasilkan Ethylbenzene untuk stirena, adalah karsinogen diketahui.Selain itu, stirena unpolymerized mungkin menimbulkan risiko kesehatan.

Namun, Berdasarkan uji ilmiah selama lima dekade, instansi pemerintah keselamatan telah menentukan bahwa polistiren aman untuk digunakan dalam produk jasa makanan. Sebagai contoh, polystyrene memenuhi standar ketat dari Food and Drug Administration dan Komisi Eropa / Otoritas Keamanan Makanan Eropa untuk digunakan dalam kemasan untuk menyimpan dan menyajikan makanan. Hong Kong Pangan dan Lingkungan Dinas Kebersihan baru-baru ini ditinjau keselamatan melayani berbagai makanan dalam produk jasa makanan polistirena dan mencapai kesimpulan yang sama dengan FDA Amerika Serikat. 

Dan dari 1999 hingga 2002, sebuah kajian komprehensif dari berbagai risiko kesehatan yang potensial yang terkait dengan paparan stirena dilakukan oleh sebuah panel 12 anggota ahli internasional yang dipilih oleh Pusat Harvard untuk Risk Assessment. Para ilmuwan memiliki keahlian dalam toksikologi, epidemiologi, kedokteran, analisis risiko, farmakokinetik, dan penilaian eksposur.

Penelitian Harvard melaporkan bahwa stirena secara alami ada dalam makanan seperti stroberi, daging sapi, dan rempah-rempah, dan secara alami diproduksi dalam pengolahan makanan seperti anggur dan keju. Studi ini juga mengkaji semua data yang diterbitkan pada jumlah stirena berkontribusi pada makanan akibat migrasi kemasan makanan dan barang makanan sekali pakai kontak, dan menyimpulkan tidak ada penyebab untuk kekhawatiran untuk masyarakat umum dari paparan stirena dari makanan atau bahan styrenic digunakan dalam aplikasi kontak makanan, seperti kemasan polystyrene dan layanan wadah makanan. 

LD ₅₀ stirena adalah 3 mmol / kg yang ditentukan oleh Register sitotoksisitas Data ZEBET) 7.1, (Institut Kesehatan Nasional, Berlin, Jerman.

Ada, tentu saja, studi tentang kemasan plastik digunakan untuk kemasan makanan yang menemukan bahwa oligomer stirena bermigrasi ke dalam makanan. Sebagai contoh, sebuah penelitian di Jepang dilakukan pada liar-jenis dan-null AHR tikus menemukan bahwa trimer styrene, yang penulis terdeteksi dalam wadah plastik dimasak-dikemas makanan instan, dapat meningkatkan tingkat hormon tiroid. 

            Polistirena adalah diklasifikasikan menurut DIN4102 sebagai produk "B3", yang berarti sangat mudah terbakar atau "mudah dibakar."Akibatnya, meskipun itu adalah insulator yang efisien pada temperatur rendah, penggunaannya dilarang di setiap instalasi yang dipaparkan dalam konstruksi bangunan jika material tersebut tidak tahan api , misalnya, dengan hexabromocyclododecane. Itu harus tersembunyi di balik dinding kering lembaran logam, atau beton. bahan polystyrene plastik berbusa telah sengaja menyulut dan menyebabkan kebakaran besar dan kerugian, misalnya di Bandar Udara Internasional Düsseldorf , dengan terowongan Channel (dimana polystyrene berada di dalam sebuah railcar yang terbakar), dan Browns Ferry Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (mana api breached api retardant dan mencapai plastik berbusa bawah, di dalam firestop yang belum diuji dan disertifikasi sesuai dengan instalasi terakhir).

Selain bahaya kebakaran, polystyrene bisa dibubarkan oleh zat-zat yang mengandung aseton (seperti kebanyakan semprotan cat aerosol ), dan oleh cyanoacrylate lem.

Dirangkum dari berbagai SUMBER

Posted in: Unsur Kimia