Menelusuri Sejarah Bahan Polimer:Bagian 6

Materi tersebut ditemukan kembali pada tahun 1933 oleh Eric Fawcett dan Reginald Gibson, bekerja di ICI di Inggris. Mereka bereksperimen dengan menempatkan berbagai gas di bawah tekanan tinggi. Ketika mereka menempatkan campuran gas etilen dan benzaldehida di bawah tekanan besar, mereka menghasilkan zat putih seperti lilin yang sekarang kita kenal sebagai polietilen densitas rendah. Reaksi pada awalnya sulit untuk direproduksi, dan baru dua tahun kemudian ahli kimia ICI lainnya, Michael Perrin, mengembangkan kontrol yang membuat reaksi cukup andal untuk mengarah pada komersialisasi pada tahun 1939, lebih dari 40 tahun setelah polimer pertama kali dibuat. .

Polietilen densitas tinggi tidak disintesis sampai pengenalan katalis baru pada awal 1950-an. Pada tahun 1951, J. Paul Hogan dan Robert Banks, bekerja di Phillips Petroleum, mengembangkan sistem berbasis kromium oksida. Paten diajukan pada tahun 1953 dan prosesnya dikomersialkan pada tahun 1957. Sistem ini masih disebut sebagai katalis Phillips. Pada tahun 1953 Karl Ziegler memperkenalkan sistem yang menggunakan halida dari titanium yang dikombinasikan dengan senyawa organoaluminium, dan pada waktu yang hampir bersamaan seorang ahli kimia Italia, Giulio Natta, membuat modifikasi pada kimia Ziegler. Kedua sistem ini memungkinkan pengurangan suhu dan tekanan yang diperlukan untuk membuat LDPE bercabang tinggi dan menghasilkan polimer linier yang secara signifikan lebih kuat, lebih kaku, dan lebih tahan panas daripada LDPE.

Perkembangan ini menggambarkan contoh lain dari beberapa kelompok yang bekerja secara independen pada masalah yang sama dan mengembangkan solusi pada waktu yang hampir bersamaan. Dan seperti kasus-kasus sebelumnya yang telah kita bahas, hasil yang tak terhindarkan adalah pertarungan hukum tentang siapa yang pertama dan berhak memiliki paten. Dalam kasus ini, dibutuhkan waktu hingga 1983 untuk menyelesaikan kasus yang menguntungkan para ilmuwan di Phillips. Namun, karena Ziegler dan Natta mempublikasikan temuan mereka di jurnal ilmiah terlebih dahulu, mereka dianugerahi Hadiah Nobel untuk karya mereka dua dekade sebelumnya pada tahun 1963.

Katalis baru juga memungkinkan produksi versi komersial yang berguna dari anggota keempat dari keluarga komoditas, polipropilena. Polypropylene sebenarnya telah diproduksi oleh Fawcett dan Gibson pada pertengahan 1930-an. Setelah eksperimen sukses mereka dengan polietilen, mereka secara alami memperluas pekerjaan mereka untuk memasukkan gas lain dari kimia serupa. Tetapi hasil mereka dengan polypropylene mengecewakan. Daripada menghasilkan bahan yang padat pada suhu kamar dan menunjukkan sifat mekanik yang berguna, reaksi menghasilkan massa lengket yang hanya berguna sebagai perekat. Fawcett dan Gibson telah menghasilkan apa yang kemudian dikenal sebagai polipropilena ataktik.

Tidak seperti polietilen, di mana semua gugus gantung yang melekat pada tulang punggung karbon adalah atom hidrogen, setiap unit propilena dalam tulang punggung polipropilena mengandung tiga atom hidrogen dan gugus metil yang jauh lebih besar, seperti yang diilustrasikan di sini. Dalam polipropilena ataktik, gugus metil dapat muncul di salah satu dari empat kemungkinan posisi dalam unit berulang, mencegah bahan mengkristal. Katalis baru menciptakan struktur di mana gugus metil terletak di posisi yang sama di setiap unit berulang.

Keteraturan struktural ini menghasilkan bahan yang mampu mengkristal, dan paten mengacu pada polipropilena kristal. Bentuk kristal dari polipropilena ini memiliki kekuatan, kekakuan, dan titik leleh yang bahkan lebih tinggi daripada HDPE, dan dengan satu perkembangan pesat ini, dua bahan yang menyumbang lebih dari 50% produksi polimer tahunan dunia telah dibuat. Menariknya, istri Giulio Natta, Rosita Beati, seorang non-kimiawan, yang menciptakan istilah atactic, isotactic, dan syndiotactic untuk menggambarkan struktur berbeda yang dapat dibuat saat mempolimerisasi polipropilena. Hari ini kita menggunakan istilah ini untuk merujuk secara umum pada struktur isomer yang dapat dibentuk ketika polimer diproduksi menggunakan berbagai jenis katalis.

Sangat menarik untuk dicatat bahwa penemuan keempat bahan ini, serta penyempurnaan yang mengarah pada komersialisasinya, adalah kebetulan. Kita akan melihat saat kita mengikuti cerita ini bahwa ini juga terjadi pada banyak bahan lain yang kita gunakan hari ini. Namun bersamaan dengan semua aktivitas ini, perkembangan kimia yang dimulai Hyatt pada tahun 1850-an terus berlanjut, dan akan menghasilkan perkembangan penting lainnya.

Perkembangan ini tidak akan menghasilkan volume tinggi yang kita kaitkan dengan empat polimer komoditas besar, tetapi mereka akan memecahkan beberapa masalah mendesak dan mereka akan memanfaatkan kimia yang hari ini kita sebut sebagai biopolimer, membawa kita lingkaran penuh dengan upaya saat ini. untuk menciptakan ekonomi yang berkelanjutan. Perkembangan ini akan menjadi topik angsuran kami berikutnya.

TENTANG PENULIS:Michael Sepe adalah konsultan bahan dan pemrosesan independen yang berbasis di Sedona, Arizona, dengan klien di seluruh Amerika Utara, Eropa, dan Asia. Dia memiliki lebih dari 45 tahun pengalaman di industri plastik dan membantu klien dengan pemilihan material, merancang untuk manufakturabilitas, optimasi proses, pemecahan masalah, dan analisis kegagalan. Hubungi:(928) 203-0408 •[email protected]