Melacak Sejarah Polimera Klorinasi: Kenaikan PVC, Neoprene, dan PVDC
Pada tahun 1920-an dan awal 1930-an, evolusi cepat polimer sintetis memerintahkan kelas material baru yang berakar pada kimia klorin. Bukti awal sintesis PVC “sintesis” berkaitan ke pertengahan 1830-an, ketika Justus von Liebig dan muridnya, Henri Victor Regnault, pertama kali menghasilkan vinyl chloride—monomer yang nantinya menjadi tulang punggung PVC. Meskipun tidak ada ahli kimia yang bermaksud menciptakan polimer, pengamatan Regnault pada tahun 1838 tentang bubuk putih yang terbentuk dalam wadah yang mengandung vinyl chloride menandai kelahiran tidak sengaja PVC. Material itu “ditemukan” lagi pada tahun 1872, menekankan sifat sulit ditemukannya.
Upaya komersial untuk mengeksploitasi PVC di awal abad ke-20 terhenti karena stabilitas termal yang buruk. Waldo Semon dari B.F. Goodrich memecahkan masalah ini dengan menciptakan plasticizer yang menurunkan suhu pemanas PVC, membuka jendela yang sempit tetapi viable untuk pemrosesan cairan. Dengan memvariasi jenis dan jumlah plasticizer, produsen dapat menyesuaikan PVC dari kaku hingga fleksibel, memberikan polimer kemampuan serbaguna yang luar biasa.
Pada tahun 1930, direktur penelitian DuPont, Elmer Bolton, beralih ke kimia asetilena, mengonversi vinyl acetylene menjadi chloroprene—monomer Neoprene—dengan bereaksi dengan hidroklorida. Pada tahun 1931, DuPont telah memperoleh paten dari Dr. Julius Nieuwland dari Notre Dame dan memolimerisasi chloroprene, menghasilkan karet sintetis pertama yang benar-benar. Properti Neoprene juga dapat disesuaikan dengan plasticizer, memanfaatkan kimia yang sama yang telah merevolusi PVC.
Dua tahun kemudian, pekerja lab di Dow Chemical secara tidak sengaja menemukan polyvinylidene chloride (PVDC). Secara kimia mirip dengan PVC tetapi dengan konten klorin yang lebih tinggi, PVDC menawarkan properti barier, kimia, dan retarder api yang superior. Ralph Wiley pertama kali mencatat resistensi PVDC terhadap agen pembersih saat bekerja pada perkloroetilena. Mengenali potensinya sebagai pelapis penahan kelembaban, Wiley mengarahkan perusahaan ke aplikasi film. Setelah enam tahun perbaikan—termasuk penghapusan pewarna hijau dan bau tidak menyenangkan—PVDC diadopsi pada tahun 1942 sebagai film pelindung untuk peralatan militer. Meskipun presiden Dow, Willard Dow, mempertimbangkan untuk meninggalkan PVDC pada tahun 1943, paten Wiley memanaskan perusahaan untuk melanjutkan, yang mengarah pada penciptaan film bubble Saran ikonik. Saran menjadi pembungkus utama untuk peralatan militer, dan pasca-perang, produk panganan makanan dari perusahaan kecil akhirnya membawa merek itu kembali ke bawah naungan Dow pada tahun 1948.
Setelah PVC, Neoprene, dan PVDC, chlorinated polyethylene (CPE) muncul. Tidak seperti yang lainnya, CPE diproduksi dengan menglorinasi polietilen yang telah polimerisasi, mengganti atom hidrogen dengan klorin di sepanjang tulang punggung. Tergantung pada polietilen dasar (LDPE vs. HDPE) dan konten klorin, CPE dapat berperilaku sebagai termoplastik, elastomer termoplastik, atau polimer kaku. Paten tahun 1939 oleh Eric Fawcett—yang juga membantu menciptakan polietilen—menempatkan landasan untuk polyolefin klorinasi, termasuk polipropilena klorinasi. Ketika PVC diklorinasi setelah polimerisasi, PVC itu sendiri menjadi chlorinated PVC (CPVC), meningkatkan suhu transisi kaca dari ~80 °C ke 110 °C dan meningkatkan resistensi panas.
Klorin memberikan beberapa atribut yang diinginkan di seluruh material ini: properti barier yang luar biasa (misalnya, barier oksigen Saran melebihi LDPE dengan lebih dari 3.000 kali), resistensi kimia yang tinggi, dan retarder api inherent. Misalnya, Neoprene dapat menyaring 99,9 persen partikel yang lebih besar dari 0,1 µm—melebihi ukuran coronavirus rata-rata (≈0,125 µm). Namun, klorin juga memperkenalkan tantangan: jendela pemrosesan yang sempit, hasil samping korosif yang memerlukan perlengkapan pelindung, dan masalah lingkungan seperti pembentukan dioxin saat PVC dibakar.
Pada tahun 2004, S.C. Johnson mengubah komposisi Saran Wrap dari PVDC ke polietilen untuk mengurangi dampak lingkungan. Material baru lebih ringan, lebih murah, dan lebih mudah diproduksi tetapi tidak memiliki adhesi self-cling dan properti barier yang superior dari PVDC asli. Pengawasan regulasi sekarang meluas ke retarder api halogenasi, namun Neoprene tetap digunakan secara luas—dari sleeve laptop hingga pakaian gaya tinggi—mengilustrasikan persepsi publik yang kompleks tentang plastik.
Meskipun kontroversi, polimer yang mengandung klorin telah bertahan selama hampir satu abad. PVC tetap menjadi polimer yang paling banyak dikonsumsi ketiga di dunia, terutama karena properti yang diberikan klorin. Saat industri terus mengeksplorasi alternatif, polimer fluorinasi akan menjadi fokus berikutnya.
TENTANG PENULIS: Michael Sepe adalah konsultan material dan pemrosesan independen yang bermarkas di Sedona, Ariz., dengan klien di seluruh Amerika Utara, Eropa, dan Asia. Dengan pengalaman lebih dari 45 tahun dalam industri plastik, ia menasihati tentang seleksi material, manufacturability, optimasi proses, troubleshooting, dan analisis kegagalan. Kontak: (928) 203‑0408 • mike@thematerialanalyst.com
