Polipropilena
Polipropilena atau polipropena (PP) adalah sebuah polimer termo-plastik yang dibuat oleh industri kimia dan digunakan dalam berbagai aplikasi, diantaranya pengemasan, tekstil (contohnya tali, pakaian dalam termal, dan karpet), alat tulis, berbagai tipe wadah terpakaikan ulang serta bagian plastik, perlengkapan labolatorium, pengeras suara, komponen otomotif, dan uang kertas polimer. Polimer adisi yang terbuat dari propilena monomer, permukaannya tidak rata serta memiliki sifat resistan yang tidak biasa terhadap kebanyakan pelarut kimia, basa dan asam. Polipropena biasanya didaur-ulang, dan simbol daur ulangnya adalah nomor "5": .
Pengolahan lelehnya polipropilena bisa dicapai melalui ekstrusi dan pencetakan. Metode ekstrusi (peleleran) yang umum menyertakan produksi serat pintal ikat (spun bond) dan tiup (hembus) leleh untuk membentuk gulungan yang panjang untuk nantinya diubah menjadi berbagai macam produk yang berguna seperti masker muka, penyaring, popok dan lap.
Teknik pembentukan yang paling umum adalah pencetakan suntik, yang digunakan untuk berbagai bagian seperti cangkir, alat pemotong, botol kecil, topi, wadah, perabotan, dan suku cadang otomotif seperti baterai. Teknik pencetakan tiup dan injection-stretch blow molding juga digunakan, yang melibatkan ekstrusi dan pencetakan.
Ada banyak penerapan penggunaan akhir untuk PP karena dalam proses pembuatannya bisa di-tailor grade dengan aditif serta sifat molekul yang spesifik. Sebagai misal, berbagai aditif antistatik bisa ditambahkan untuk memperkuat resistensi permukaan PP terhadap debu dan pasir. Kebanyakan teknik penyelesaikan fisik, seperti pemesinan, bisa pula digunakan pada PP. Perawatan permukaan bisa diterapkan ke berbagai bagian PP untuk meningkatkan adhesi (rekatan) cat dan tinta cetak.
Polipropilena dapat mengalami degradasi rantai saat terkena radiasi ultraungu dari sinar matahari. Jadi untuk penggunaan propilena di luar ruangan, bahan aditif yang menyerap ultraungu harus digunakan. Jelaga (celak) juga menyediakan perlindungan dari serangan UV. Polimer bisa dioksidasi pada suhu yang tinggi, merupakan permasalahan yang umum dalam operasi pencetakan. Antioksidan normalnya ditambahkan untuk mencegah degradasi atau oksidasi polimer.
Biosida amonium kuartener serta olaamida yang bocor dari plastik polipropilena ditemukan memengaruhi hasil eksperimen. Karena polipropilena digunakan sebagai wadah penyimpan makanan seperti yoghurt, permasalahan ini sedang dipelajari.
Kebanyakan polipropilena komersial merupakan isotaktik dan memiliki kristalinitas tingkat menengah di antara polietilena berdensitas rendah dengan polietilena berdensitas tinggi; modulus Youngnya juga menengah. Melalui penggabungan partikel karet, PP bisa dibuat menjadi liat serta fleksibel, bahkan di suhu yang rendah. Hal ini membolehkan polipropilena digunakan sebagai pengganti berbagai plastik teknik, seperti ABS. Polipropilena memiliki permukaan yang tak rata, seringkali lebih kaku daripada beberapa plastik yang lain, lumayan ekonomis, dan bisa dibuat translusen (bening) saat tak berwarna tetapi tidak setransparan polistirena, akrilik maupun plastik tertentu lainnya. Bisa bula dibuat buram dan/atau berwarna-warni melalui penggunaan pigmen, Polipropilena memiliki resistensi yang sangat bagus terhadap kelelahan (bahan).
Polipropilena memiliki titik lebur ~160 °C (320 °F), sebagaimana yang ditentukan Differential Scanning Calorimetry (DSC).
MFR (Melt Flow Rate) maupun MFI (Melt Flow Index) merupakan suatu indikasi berat molekulnya PP serta menentukan seberapa mudahnya bahan mentah yang meleleh akan mengalir saat pengolahan berlangsung. MFR PP yang lebih tinggi akan mengisi cetakan plastik dengan lebih mudah selama berlangsungnya proses produksi pencetakan suntik maupun tiup. Tapi ketika arus leleh (melt flow) meningkat, maka beberapa sifat fisik, seperti kuat dampak, akan menurun.
Ada tiga tipe umumnya PP: homopolimer, random copolymer dan impact copolymer atau kopolimer blok. Comonomer yang digunakan adalah etena. Karet etena-propilena yang ditambahkan ke homopolimer PP meningkatkan kuat dampak suhu rendahnya. Monomer etena berpolimer acak yang ditambahkan ke homopolimer PP menurunkan kristalinitas polimer dan membuat polimer lebih tembus pandang.
Konsep yang penting untuk memahami hubungan antara struktur polipropilena dengan sifat-sifatnya adalah taktisitas. Orientasi relatifnya setiap gugus metil (CH dalam gambar sebelah kiri) yang dibandingkan dengan gugus metil di berbagai monomer yang berdekatan punya efek yang kuat pada kemampuan polimer yang sudah jadi untuk membentuk kristal, sebab tiap gugus metil memakan tempat serta membatasi pelenturan/pelentukan tulang punggung (backbone bending).
Seperti kebanyakan polimer vinil yang lain, polipropilena yang berguna tak bisa dihasilkan oleh polimerisasi radikal dikarenakan lebih tingginya reaktivitas hidrogen alilik (yang mengarah ke dimerisasi) selama polimerisasi. Bahan yang dihasilkan dari proses itu akan memiliki gugus metil yang tersusun acak, yang disebut PP "ataktik". Kurangnya benah jangkau panjang mencegah apapun kristalinitas di dalam bahan seperti itu, menghasilkan sebuah bahan amorf berkekuatan sangat kecil.
Katalis Ziegler-Natta mampu membatasi berbagai monomer mendatang ke sebuah orientasi yang spesifik, hanya menambahkan monomer-monomer itu ke rantai polimer jika mereka menghadap ke arah yang benar. Polipropilena yang paling tersedia secara komersil dibuat dengan katalis Ziegler-Natta, yang menghasilkan polipropilena yang pada umumnya isotaktik (lantai sebelah atas dalam gambar di atas). Dengan gugus metil konsisten di satu sisi, molekul seperti itu cenderung melingkar ke dalam bentuk heliks; heliks-heliks ini lalu berjajar bersebelahan untuk membentuk kristal yang memberikan sifat-sifat yang dinginkan dari sebuah polipropilena komersial.
Katalis Kaminsky yang terekayasa dengan lebih presisi menawarkan tingkat kendali yang lebih besar. Didasarkan pada molekul metalosena, katalis ini menggunakan gugus organik untuk mengendalikan monomer yang ditambahkan, sehingga pilihan katalis yang lebih tepat mampu menghasilkan polipropilena yang isotaktik, sindiotaktik, atau ataktik, atau bahkan kombinasi dari ketiga sifat tersebut. Selain kontrol kualitatif tadi, katalis Kaminsky membolehkan kontrol kuantitatif yang lebih baik, dengan jauh lebih baiknya rasio taktisitas yang diinginkan daripada teknik Ziegler-Natta sebelumnya. Katalis ini menghasilkan pula distribusi berat molekul yang lebih sempit daripada katalis Ziegler-Natta yang tradisional, yang mampu meningkatkan berbagai sifat lebih jauh lagi.
Untuk menghasilkan polipropilena yang elastis, katalis yang menghasilkan polipropilena isotaktik bisa dibuat, tetapi dengan gugus organik yang memengaruhi taktisitas yang ditahan di tempat oleh sebuah ikatan yang relatif lemah. Setelah katalis menghasilkan polimer pendek yang mampu berkristalisasi, cahaya dengan frekuensi yang tepat digunakan untuk memecahkan ikatan yang lemah ini, serta menghilangkan selektivitas katalis sehingga panjang rantai yang tersisa adalah ataktik. Hasilnya adalah bahan yang pada umumnya amorf dengan kristal-kristal kecil tersisip di dalamnya.Karena salah satu ujung dari tiap rantai berada di dalam sebuah kristal sedang sebagian besar panjangnya berada dalam bentuk amorf dan lunak, maka wilayah kristalin punya kegunaan yang sama dengan vulkanisasi.
Reaksi kebanyakan katalis metalosena membutuhkan sebuah ko-katalis untuk pengaktifan. Salah satu ko-katalis yang paling umum digunakan untuk tujuan ini adalah Methylaluminoxane (MAO). Ko-katalis yang lain adalah Al(CH). Ada sejumlah katalis metalosena yang bisa digunakan untuk polimerisasi propilena. (Sejumlah katalis metalosena dipakai untuk proses industri, sedangkan yang lain tidak, dikarenakan harganya yang tinggi.). Salah satunya yang paling sederhana adalah CpMCl (M = Zr, Hf). Katalis yang berbeda bisa menghasilkan polimer dengan berat molekul serta sifat yang berbeda. Katalis metalosena sedang diteliti secara aktif.
Katalis metalosena bereaksi dulu dengan ko-katalis. Jika MAO adalah ko-katalisnya, langkah pertama adalah menggantikan satu atom Cl di katalis dengan satu gugus metil dari MAO. Gugus metil di MAO digantikan oleh Cl dari katalis. MAO lalu menghilangkan Cl lainnya dari katalis. Ini membuat katalis bermuatan positif dan rentan terhadap serangan dari propilena .
Begitu katalis diaktifkan, ikatan ganda di propena berkoordinasi dengan logamnya katalis. Gugus metil di katalis lalu bermigrasi ke propena, dan ikatan ganda terputus. Hal ini memulai polimerisasi. Begitu metil bermigrasi maka katalis bermuatan positif terbentuk kembali dan propena yang lain berkoordinasi dengan logam. Propena kedua berkoordinasi dan migrasi berlanjut serta sebuah rantai polimer tumbuh dari katalis metalosena.
Polipropilena pertama kali dipolimerisasikan oleh Dr. Karl Rehn di Hoechst AG, Jerman, pada 1951, yang tidak menyadari pentingnya penemuan itu. Ditemukan kembali pada 11 Maret 1954 oleh Giulio Natta, Polipropilena pada awalnya diyakini lebih murah daripada polietilena.
Karena polipropilena kebal dari lelah, kebanyakan living hinge (engsel fleksibel tipis yang terbuat dari plastik yang menghubungkan dua bagian dari plastik yang kaku), seperti yang ada di botol dengan tutup flip top, dibuat dari bahan ini.
Lembar propilena yang sangat tipis dipakai sebagai dielektrik dalam pulsa berdaya tinggi tertentu serta kondensator frekuensi radio yang kehilangan frekuensinya rendah.
Kebanyakan barang dari plastik untuk keperluan medis atau labolatorium bisa dibuat dari polipropilena karena mampu menahan panas di dalam autoklaf. Sifat tahan panas ini menyebabkannya digunakan sebagai bahan untuk membuat ketel (ceret) tingkat-konsumen. Wadah penyimpan makan yang terbuat darinya takkan meleleh di dalam mesin cuci piring dan selama proses pengisian panas industri berlangsung. Untuk alasan inilah, sebagian besar tong plastik untuk produk susu perahan terbuat dari propilena yang ditutupi dengan foil aluminium (keduanya merupakan bahan tahan-panas). Seusai produk didinginkan, tabung sering diberi tutup yang terbuat dari bahan yang kurang tahan panas, seperti polietilena berdensitas rendah (LDPE) atau polistirena. Wadah seperti ini merupakan contoh yang bagus mengenai perbedaan modulus, karena tampak jelas beda kekenyalan LDPE (lebih lunak, lebih mudah dilenturkan) dengan PP yang tebalnya sama. Jadi wadah penyimpan makanan dari polipropilena sering memiliki tutup yang terbuat dari LDPE yang lebih fleksible agar bisa tertutup rapat-rapat. Polipropilena juga bisa dibuat menjadi botol sekali pakai untuk menyimpat produk konsumen berbentuk cairan atau tepung, meksi HDPE dan polietilena tereftalatlah yang umum dipakai untuk membuat botol semacam itu. Ember plastik, baterai mobil, kontainer penyejuk, piring, dan kendi sering terbuat dari polipropilena atau HDPE, keduanya memiliki penampilan, rasa, serta sifat yang hampir sama pada suhu ambien.
Polipropilena merupakan sebuah polimer utama dalam barang-barang tak tertenun. Sekitar 50% digunakan dalam popok atau berbagai produk sanitasi yang dipakai untuk menyerap air (hidrofil), bukan yang secara alami menolak air (hidrofobik). Penggunaan tak tertenun lainnya yang menarik adalah saringan udara, gas, dan cair dimana serat bisa dibentuk menjadi lembaran atau jaring yang bisa dilipat untuk membentuk kartrij atau lapisan yang menyaring dalam batas-batas 0,5 sampai 30 mikron. Aplikasi ini bisa ditemukan di dalam rumah sebagai saringan air atau saringan tipe pengondisian udara. Wilayah permukaan tinggi serta polipropilena hidrofobik alami yang tak tertenun merupakan penyerap tumpahan minyak yang ideal dengan perintang apung yang biasanya diletakkan di dekat tumpahan minyak di sungai.
Polipropena juga umum digunakan sebagai polipropilena berorientasi dwi sumbu atau Biaxially Oriented polypropylene (BOPP). Lembaran BOPP ini digunakan untuk membuat berbagai macam bahan seperti clear bag (tas yang transparan). Saat polipropilena berorientasi dwisumbu, ia menjadi sejernih kristal dan berfungsi sebagai bahan pengemasan untuk berbagai produk artistik serta eceran.
Polipropilena yang berwarna-warni banyak dipakai dalam pembuatan permadani dan tatakan untuk digunakan di rumah.
Militer AS pernah menggunakan polipropilena atau 'polypro' untuk membuat lapisan dasar cuaca dingin seperti kaos lengan panjang atau celana dalam yang panjang. (Saat ini, poliester menggantikan polipropilena dalam berbagai aplikasi di militer AS.) Kaos dari polipropilena tidak mudah terbakar, tetapi bisa meleleh yang berakibat pada bekas terbakar pada bagian baju yang terkena apapun jenis ledakan atau api.
Tali yang terbuat dari polipropilena cukup ringan untuk mengapung di air.
Polipropilena digunakan pula sebagai pengganti polivinil klorida (PVC) sebagai insulasi untuk kabel listrik LSZH (Low Smoke Zero Halogen) dalam lingkungan ventilasi-rendah, terutama sekali terowongan. Ini karena PP mengeluarkan sedikit asap serta halogen yang tidak beracun, yang akan menghasilkan asam pada suhu tinggi.
Polipropilena juga dipakai dalam membran atap sebagai lapisan paling atas kebal airnya sistem kayu lapis tunggal yang bertentangan dengan sistem bit termodifikasi.
Penggunaan medis dari PP yang paling umum adalah sebagai bahan pembuat benang jahit untuk operasi yang diberi nama Prolene, yang dibuat oleh Ethicon Inc.
Polipropilena sangat umum digunakan untuk pencetakan plastik dimana ia disuntikkan ke dalam cetakan dalam keadaan meleleh, membentuk berbagai bentuk yang kompleks pada volume yang tinggi dan biaya yang relatif rendah. Hasilnya bisa berupa tutup botol, botol, dll.
Polipropilena yang diproduksi dalam bentuk lembaran telah digunakan secara meluas untuk produksi stationary folder, pengemasan, dan kotak penyimpanan. Warna yang beragam, durabilitas, serta sifat resistensi PP terhadap debu membuatnya ideal sebagai sampul pelindung untuk kertas serta berbagai bahan yang lain. Karakteristik tadi juga membuat PP digunakan dalam stiker kubus Rubik.
Polipropilena telah digunakan dalam operasi memperbaiki hernia untuk melindungi tubuh dari hernia baru di lokasi yang sama. Tambalan kecil dari PP yang diletakkan di lokasi hernia, di bawah kulit, tidak menyebabkan rasa saki dan jarang ditolak oleh tubuh.
Expanded Polypropylene (EPP) merupakan bentuk busanya polipropilena. Karena kekakuannya yang rendah, EPP tetap mempertahankan bentuknya sesudah mengalami benturan. EPP digunakan secara luas dalam miniatur pesawat dan kendaraan yang dikontrol radio lainnya. Dikarenakan kemampuannya menyerap benturan, EPP menjadi bahan yang ideal untuk pesawat RC bagi para pemula dan amatir.