Upload
andryanto86
View
78
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Penjelasan antioxidant plastik
Citation preview
ADITIF DALAM PLASTIK
Bahan Aditif dalam Material Polimer
- Sebagian besar material plastik tidak dapat digunakan langsung tanpa tambahan bahan
kimia lain yang disebut aditif. Dengan tambahan berbagai macam aditif, sifat-sifat
material polimer, baik sifat mekanik-fisik maupun sifat kimianya dapat diperbaiki,
sehingga material polimer dapat berfungsi secara optimal.
- Penambahan aditif ke dalam material plastik bertujuan untuk meningkatkan kemudahan
pemrosesan dan memperbaiki sifat-sifat polimer seperti: ketahanan terhadap panas,
oksigen, sinar UV maupun bahan kimia, ketahanan terhadap impact, tensile strength,
ketahanan abrasi, dll.
Klasifikasi Aditif
- Modifiers
Impact Modifiers, Nucletion Agents, Plasticizers, Foaming Agent, Crosslinking Agents
- Property Improvement Agents
Antioxidants, Heat-, Light Stabilizers, Antistatics, Flame Retardants
- Processing Agents
Mould release agents, anti blocking agents, slip agent
Bahan Aditif dalam Material Polimer
- Antioxidants :mencegah reaksi oksidasi polimer
- UV – Stabilizers : melindungi polimer dari degradasi yang disebabkan oleh radiasi sinar
UV
- Plasticizer : memperbaiki sifat alir polimer sehingga mempermudah pemrosesan
- Fillers : memperbaiki sifat mekanik polimer
- Antistatic Agent : mengurangi sifat surface electrical charges dari polimer, mencegah
me-nempelnya debu pada permukaan polimer
- Blowing Agent : memberikan efek expanding pada material sehingga polimer memiliki
kerapatan yang lebih kecil
- Lubricant : mencegah menempelnya polimer pada cetakan dan bagian-bagian mesin
yang lain, mengurangi gaya gesek (friction) antar molekul polimer
- Nucleating Agent : mengontrol pertumbuhan spherulites dalam polimer semi-kristalin.
NA me-mungkinkan pertumbuhan sphrellites kecil tapi banyak, dari pada satu sphrellite
yang berukuran besar.
- Flame Retardant : mencegah terbakarnya material
Gambaran umum Konsumsi Aditif dalam Poliolefin (Dunia, 1998 )
Sumber: TownsendTarnell – specialschem. On Line
Gambaran umum Konsumsi Aditif dalam PVC (Dunia, 1998 )
Sumber: TownsendTarnell – specialschem. On Line
Antioxidant
- Seperti bahan kimia organik yang lain, polimer, baik alam maupun sintetis, dapat
bereaksi dengan oksigen.
- Sifat sensitifitas terhadap oksigen untuk setiap polimer berbeda satu sama lain. PP lebih
mudah teroksidasi, bahkan pada suhu kamar, dibandingkan dengan PS atau PMMA yang
relatif stabil pada suhu kamar, bahkan pada suhu pemrosesan.
Terjadinya reaksi Oksidasi:
- Saat pemrosesan resin
- Saat penyimpanan resin
- Saat produk barang plastik digunakan
Peristiwa Degradasi Polimer
Setelah polimerisasi polimer mengalami berbagai tahapan proses sebelum menjadi produk akhir:
pelletizing, componding, ekstrusi & pencetakan à potensi terdegradasi karena shear, panas dan
oksigen (reaksi oksidasi)
Efek Reaksi Oksidasi
- Menurunkan berat molekul polimer à akibat chain scission
- Meningkatkan berat molekul (menjadi keras dan getas) akibat reaksi rekombinasi
Kedua reaksi tersebut dapat terjadi secara simultant
Akibat Oksidasi Polimer:
- Berkurang/hilangnya kekuatan mekanik
- Permukaan menjadi kasar (timbul crack)
- Perubahan warna
- Perubahan Melt Flow
Prinsip Pencegahan Reaksi Oksidasi
- Memodifikasi Struktur Polimer
- Penggunaan Antioksidant, light stabilizer dll
Fungsi utama antioksidant:
Mencegah/memperlambat terjadinya oksidasi material polimer baik oleh udara maupun oleh
oksidator lain.
Pencegahan dilakukan selama penyimpanan, pemrosesan atau pada saat pemakaian.
Pemakaian antioxidant : s/d 2 %-berat.
Konsumsi Antioksidant pada Resin:
PP : 40%
PE : 25%
Turunan stiren : 15%
Engineering Resin : 10%
PVC : 5%
Resin lainnya : 5%
(sumber:Philip Towsend Associates, Inc., 1997)
Mekanisme Oksidasi Polimer (Autoxidation)
1. Chain Initiation (langkah pengaktifan):heat/ O2/ uv light/ mech. shear
R - R ® 2 R*
R - H ® R* (radikal alkil)
2. Chain Propagation:
R* + O2 ® R – O – O* (radikal peroxid)
R – O – O* + RH ® R – O – O – H + R*
hidro peroxid
3. Chain Branching:
ROOH ® R - O* + *O – H (dekomposisi hidro peroxid)
(radikal alkoxi) (radikal hidroxil)
2 ROOH ® RO* + R – O – O* + H2O
4. Chain Termination:
RO2* ® produk yang tidak aktif + O2
RO2* + R* ® ROOR
2 R* ® R – R
2 R* ® RH + Olefin
Siklus Oksidasi Polimer
Mekanisme Oksidasi PE
Mekanisme Oksidasi PP dengan keberadaan Oksigen
Klasifikasi Antioxidant
- Primary Antioxidant (Preventive AO)
Me-non-aktifkan radikal peroxid maupun radikal alkil yang terbentuk dalam tahap
pengaktifan dan tahap propagasi dengan membentuk radikal lain (misal: phenoxy) dan
produk samping yang stabil.
- Secondary Antioxidant (Chain Branching AO)
Menguraikan senyawa hidro peroxid dengan membentuk
senyawa yang lebih stabil.
- Metal Deactivators
Menangkap ion-ion logam yang terdapat dalam polimer dengan membentuk senyawa
kompleks (Chelats) yang stabil.
Untuk mendapatkan hasil yang optimal, penggunaan AO primer
harus dikombanasikan dengan penggunaan AO sekunder
Primary Antioxidant
Mekanisme reaksi primary AO dengan radikal:
Radikal alkil maupun radikal peroxid akan ditangkap oleh primer AO, bisa berupa senyawa H-
Donor atau alkyl radical scavenger. Reaksi lanjut dari radikal yang terbentuk secara struktur
kimia akan terhalang.
Contoh H-Donor : turunan phenol, secondary aromatic amines
Contoh Alkyl radical scavenger : hindered amines light stabilizer (HALS), hydroxyl amines,
turunan Benzofuranon.
Mekanisme Reaksi primer AO (H-Donor):
R-O-O* + R-H ® R-O-O-H + R* (k1)
(tahap yang menetapkan kecepatan autoxidation polimer)
R-O-O* + In-H ® R-O-O-H + In* (k2)
In* + R-H ® R-O-O-H + R* (k3)
efektif H-donor jika: k2 >> k1 ; k3 << k2
Secondary Antioxydant
Mekanisme reaksi secondary AO:
P(OR)3 + R1OOH ® OP(OR)3 + R1OH
R1-S-R2 + ROOH ® R1-SO-R2 + ROH
Menguraikan senyawa hidro peroxid yang terbentuk dalam tahap propagasi dan membentuk
produk yang non-radikal, non-reactive dan tahan terhadap panas.
Antioxidant sekunder yang banyak digunakan adalah senyawa aromatic phosphite, thioethers.
Metal Deactivator
- Ion-ion logam mangan, tembaga, besi, kobalt, dan nikel
dapat mengaktifkan/mempercepat terjadinya oksidasi pada
polimer.
- Senyawa tertentu, seperti diacylated hydrazine, dapat
membentuk senyawa kompleks yang sangat stabil dengan
ion-ion logam tersebut diatas.
Antioxidant penting dalam thermoplastic (dunia, 1997)
- Turunan phenol : 50 %
- Aromatic Phosphites : 33 %
- Thioethers : 8 %
- Others : 9 %
Ilustrasi: cara kerja H – Donor
Contoh: Phenolic Stabilizer
Ilustrasi: cara kerja Radical Scavenger