Prarancangan pabrik Styrene Butadiene Rubber (SBR)

Standar

SBR merupakan salah satu jenis polimer sintetik yang dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan karet yang tidak dapat dicukupi oleh karet alam. Kebutuhan karet alam maupun karet sintetik terus meningkat sejalan dengan meningkatnya standar taraf hidup manusia. Menurut International Rubber Study Group (IRSG), dalam studi Eco-Project (2005), diperkirakan akan terjadi kekurangan pasokan karet alam dalam dua dekade ke depan. Hal ini menjadi kekuatiran pihak konsumen, terutama pabrik-pabrik ban seperti Bridgestone, Goodyear, dan Michelin. Keadaan ini harus dijadikan momentum bagi Indonesia untuk mengembangkan industri pengganti karet alam yaitu karet sintetik.

SBR sebagai salah satu jenis polimer yang paling banyak digunakan di dunia saat ini. SBR yang dibuat dari campuran 1,3 butadiene dan styrene banyak digunakan untuk pembuatan ban kenderaan, tetapi penggunaan yang intensif dari produk ini terjadi di dalam pabrikasi berbagai macam produk. Hampir 60% SBR yang dihasilkan di USA digunakan dalam industri ban mobil dan bahan perekat, disamping itu juga banyak digunakan sebagai bahan pelapis, pembungkus makanan, mainan anak-anak, perpipaan, sabuk ( belt), sepatu, dan lain-lain.

Karet sintetik

Karet sintetik adalah jenis karet buatan (tiruan) yang dibuat dari bahan polimer yang memiliki sifat sebagai elastomer. Elastomer adalah suatu material dengan sifat mekanis yang dapat mengalami deformasi elastis akibat tegangan dan dapat kembali ke bentuk semula tanpa mengalami deformasi permanen. Dalam berbagai aplikasi industri karet sintetik dijadikan sebagai pengganti karet alam. Keunggulan karet sintetik dibandingkan karet alam adalah lebih tahan terhadap abrasi dan oksidasi.

Karet sintetik diperoleh dari hasil poli merisasi berbagai jenis monomer, antara
lain isoprene (2-methyl-1,3-butadiene), 1,3-butadiene, chloroprene (2-chloro-1,3-butadiene) dan isobutylene (methylpropene). Lebih lanjut monomer-monomer tersebut dapat dikombinasikan dalam berbagai komposisi untuk memperoleh sifat fisik, mekanis dan kimia yang diinginkan (wikipedia.org, 2007). Salah satu jenis karet sintetik yang paling banyak digunakan saat ini adalah styrene butadiene rubber (SBR) yang merupakan kopolimer elastomerik yang terdiri dari styrene dan butadiene . Selain SBR terdapat beberapa jenis ka ret sintetik lain yang dikenal saat ini antara lain :

  • Nitrile rubbers (NBR) yang merupakan kopolimer dari butadiene dan acrylonitrile.
  • Neoprene (polychloroprene) yang merupakan hasil polimerisasi emulsi dari chloroprene.
  • Butyl rubber yang dibuat dari isobutilen dan isoprene
  • Silikon rubber yang merupakan campuran polimer inorganik-organik yaitu silikon copper dengan senyawa organik halida (misalnya CH3Cl atau C6H5Cl)
  • Thiokol adalah produk polimerisasi kondensasi dari alkaline polysulfide dengan senyawa organik dihalida (Shreve, 1985)

Styrene

Styrene adalah suatu hidrokarbon yang memiliki rumus molekul C6H5CH=CH2
yang merupakan salah satu monomer yang paling penting diproduksi oleh industri kimia saat ini. Styrene merupakan bahan dasar utama dalam industri plastik. Styrene telah diproduksi di Amer ika Serikat sejak tahun 1938. Produksi terus meningkat pada dekade 1978 dan 1988 sebesar 4,8% dengan kapasitas produksi lebih dari 8 juta pound. Metode konvensional yang digunakan untuk menghasilkan styrene adalah dengan proses alkilasi benzene dengan ethylene untuk menghasilkan ethylbenzene, kemudian diikuti dengan proses dehidrogenasi ethylbenzene menjadi styrene. Reaksinya adalah sebagai berikut :

Pada umumnya styrene digunakan sebagai bahan baku pada industri plastik dan resin. Beberapa produk yang paling penting dari industri yang menggunakan bahan baku styrene antara lain polystyrene, styrene butadiene latex (SBL), styrene-acrylonitrile copolymer (SAN), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), dan SBR.

Styrene Butadiene Rubber (SBR)

Jenis kopolimer styrene dan butadiene yang mengandung lebih dari 50% butadiene dikenal sebagai styrene butadiene rubber (SBR). Perbandingan monomer umumnya sekitar 70-75% butadiene dan 25-30% styrene . SBR dihasilkan dari proses polimerisasi, umumnya adalah polimerisasi emulsi baik secara hot polymerization dengan temperatur reaksi 50 oC dan konversi 75% maupun cold polymerization dengan temperatur reaksi sekitar 5 oC dan konversi sebesar 60%. (Shreve, 1985).

Struktur molekul SBR dapat dilihat pada Gambar 2.1.

SBR merupakan senyawa polimer non polar dan tahan terhadap beberapa jenis pelarut polar seperti asam encer, namun jenis karet sintetik tersebut akan menggelembung (swelling) jika berkontak dengan gasoline, minyak ataupun lemak. Dengan keterbatasan tersebut, maka SBR tidak dapat diaplikasikan pada jenis industri yang membutuhkan ketahanan terhadap swelling akibat kontak dengan pelarut hidrokarbon.

Penggunaan SBR yang paling dominan adalah pada industri automotif, khususnya ban kenderaan yang mencapai 76% dari konsumsi keseluruhan. Namun disamping itu SBR juga dapat digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan perabotan rumah tangga, sol dan tumit sepatu, penutup wadah makanan, conveyor belts, spons, bahan perekat dan dempul, barang automotif, alas (bantalan) pedal rem dan kopling, sabuk, mainan dari karet, kabel isolasi, jacket, pengemas dan lain-lain.

Proses polimerisasi yang umum digunakan untuk memproduksi SBR (Styrene Butadiene Rubber) yaitu :

  1. Solution polymerization (polimerisasi larutan)
  2. Emulsion polymerization (polimerisasi emulsi)

1 Polimerisasi larutan (Solution polymerization )

Polimerisasi ini melibatkan monomer dan inisiator yang direaksikan secara bersamaan di dalam medium pelarut yang sesuai. Penambahan pelarut inert dapat mengurangi kecenderungan autoacceleration pada adisi radikal bebas seperti yang terjadi pada polimerisasi curah (bulk polymerization). Pengencer inert meningkatkan kapasitas panas campuran reaksi tanpa memberikan kontribusi pada pembangkitan panas, dan juga mengurangi viskositas massa reaksi pada konversi tertentu. Selain itu panas polimerisasi dapat dihilangkan secara mudah dan efisien dengan merefluks pelarut tersebut menggunakan jaket-jaket pendingin atau dengan alat pemindah panas eksternal, atau kombinasi dari berbagai cara tersebut, sehingga bahaya akibat reaksi yang berlebihan dapat dihindari. Bila produk yang diinginkan merupakan suatu polimer kristalin, reaksi dapat dilaksanakan pada temperatur yang cukup rendah sehingga polimer langsung mengendap saat terbentuk menghasilkan slurry, bukan suatu larutan homogen. Recovery pelarut dan monomer yang tidak bereaksi dilakukan pada proses stripping menggunakan air panas dan kukus (steam), menyisakan slurry polimer yang kemudian dikeringkan sehingga berbentuk “remah-remah” atau disebut crumb rubber . Bila bahan berupa karet, remah-remah tersebut dipadatkan lalu digulung, sedangkan bahan plastiknya biasanya dicetak dalam bentuk pelet.

Adapun keunggulan polimerisasi larutan antara lain :

  • Pengendalian dan pemindahan panas lebih mudah,
  • Perancangan sistem reaktor akan lebih mudah, karena reaksi-reaksi yang terjadi mengikuti hubungan-hubungan kinetika yang lebih dikenal,
  • larutan polimer yang diinginkan untuk beberapa aplikasi tertentu, misalnya pernis, yang dapat langsung diperoleh dari reaktor.

Sedangkan kekurangan polimerisasi larutan antara lain :

  • Penggunaan pelarut akan menurunkan laju reaksi dan panjang rata-rata rantai, karena laju dan sekaligus panjang rata-ra ta rantai polimer sebanding dengan [M] (dalam adisi radikal bebas). Penurunan Xn juga akan terjadi jika pelarut berperan sebagai bahan pemindah rantai (chain-transfer agent),
  • Pelarut yang mahal, mudah terbakar, bahkan mungkin beracun, diperlukan dalam jumlah besar,
  • Pemisahan polimer dan recovery pelarut memerlukan teknologi ekstra,
  • Pemisahan sisa pelarut dan monomer mungkin akan sulit dilakukan,
  • Penggunaan pelarut inert dalam massa reaksi mengurangi yield per volum reaktor.

2 Polimerisasi Emulsi ( emulsion polymerization)

Beberapa tahun belakangan ini, polimerisasi emulsi pernah tergeser oleh jenis proses polimerisasi yang lain. Meskipun demikian, pengetahuan mengenai sisa monomer yang dalam jumlah sangat kecil sekalipun dapat menimbulkan efek efek yang secara fisiologis berbahaya, membuat orang kembali tertarik untuk menggunakan polimerisasi emulsi. Partikel-partikel lateks yang berukuran sangat kecil memberikan jalur difusi yang sangat pendek untuk menyingkirkan molekul-molekul kecil dari polimer dengan cara, misalnya, stripping menggunakan steam, memperkecil residu monomer yang tertinggal. Lateks kemudian dikoagulasi dengan menambahkan suatu asam, misalnya asam sulfat, yang akan mengubah sabun menjadi bentuk hidrogen yang tidak larut, atau dengan menambahkan garam elektrolit yang akan mencegah stabilizing double layers pada partikel, sehingga memungkinkan partikel tersebut dapat menggumpal oleh tarikan-tarikan elektrostatik. “Remah-remah” polimer yang terkoagulasi kemudian dicuci, dikeringkan dan dikemas atau diproses lebih lanjut.

Keunggulan polimerisasi emulsi adalah :

  • Pengendalian mudah, viskositas massa reaksi jauh lebih kecil dibandingkan dengan larutan dengan konsentrasi yang sebanding, air dapat menambah kapasitas panas dan massa reaksi dapat direfluks,
  • Dapat diperoleh laju polimerisasi dan panj ang rantai rata-rata rantai yang tinggi,
  • Produk lateks sering dapat langsung digunakan, juga dapat menjadi bahan pembantu untuk mendapatkan senyawa-senyawa yang seragam melalui master-hatching,
  • Ukuran partikel lateks yang kecil akan menurunkan jumlah residu monomer.

Kekurangan polimerisasi emulsi antara lain:

  • Sulit untuk memperoleh polimer yang murni. Permukaan partikel-partikel kecil yang sangat luas memberikan ruang yang sangat besar bagi zat-zat pengotor yang teradsorbsi, meliputi penarikan air oleh sisa sabun, yang dalam jumlah sangat  kecilpun dapat menimbulkan masalah,
  • Air dalam massa reaksi menurunkan yield per volume reaktor.

About buyunkch4n1490

semua yang akan dilakukan di iringi dengan niat yang tulus ikhlas tanpa mengharap sesuatu. saling berbagi apa yang dimiliki, mungkin kita sama-sama membutuhkannya

Komentar ditutup.