Makalah Hidrokarbon dan Minyak Bumi

A. HIDROKARBON

Dalam bidang kimia, hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang terdiri dari unsur atom karbon (C) dan atom hidrogen (H). Seluruh hidrokarbon memiliki rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Istilah tersebut digunakan juga sebagai pengertian dari hidrokarbon alifatik.
Sebagai contoh, metana (gas rawa) adalah hidrokarbon dengan satu atom karbon dan empat atom hidrogen: CH₄. Etana adalah hidrokarbon (lebih terperinci, sebuah alkana) yang terdiri dari dua atom karbon bersatu dengan sebuah ikatan tunggal, masing-masing mengikat tiga atom karbon: C₂H₆. Propana memiliki tiga atom C (C₃H₈) dan seterusnya (C_nH_2·n+2).

Tipe-tipe Hidrokarbon

Klasifikasi hidrokarbon yang dikelompokkan oleh tatanama organik adalah:

1.         Hidrokarbon jenuh/tersaturasi (alkana) adalah hidrokarbon yang paling sederhana. Hidrokarbon ini seluruhnya terdiri dari ikatan tunggal dan terikat dengan hidrogen. Rumus umum untuk hidrokarbon tersaturasi adalah C_nH_2n+2. Hidrokarbon jenuh merupakan komposisi utama pada bahan bakar fosil dan ditemukan dalam bentuk rantai lurus maupun bercabang. Hidrokarbon dengan rumus molekul sama tapi rumus strukturnya berbeda dinamakan isomer struktur.

2.       Hidrokarbon tak jenuh/tak tersaturasi adalah hidrokarbon yang memiliki satu atau lebih ikatan rangkap, baik rangkap dua maupun rangkap tiga. Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap dua disebut dengan alkena, dengan rumus umum C_nH_2n. Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga disebut alkuna, dengan rumus umum C_nH_2n-2.

3.       Sikloalkana adalah hidrokarbon yang mengandung satu atau lebih cincin karbon. Rumus umum untuk hidrokarbon jenuh dengan 1 cincin adalah C_nH_2n.

4.       Hidrokarbon aromatik, juga dikenal dengan arena, adalah hidrokarbon yang paling tidak mempunyai satu cincin aromatik.

Hidrokarbon dapat berbentuk gas (contohnya metana dan propana), cairan (contohnya heksana dan benzena), lilin atau padatan dengan titik didih rendah (contohnya paraffin wax dan naftalena) atau polimer (contohnya polietilena, polipropilena dan polistirena).

Sampai saat ini telah dikenal lebih dari 2 juta senyawa hidrokarbon. Untuk mempermudah mempelajari senyawa hidrokarbon yang begitu banyak, para ahli mengolongkan hidrokarbon berdasarkan susunan atom-atom karbon dalam molekulnya.

Berdasarkan susunan atom karbon dalam molekulnya, senyawa karbon terbagi dalam 2 golongan besar, yaitu senyawa alifatik dan senyawa siklik. Senyawa hidrokarbon alifatik adalah senyawa karbon yang rantai C nya terbuka dan rantai C itu memungkinkan bercabang. Berdasarkan jumlah ikatannya, senyawa hidrokarbon alifatik terbagi menjadi senyawa alifatik jenuh dan tidak jenuh.

- Senyawa alifatik jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya hanya berisi ikatan-ikatan tunggal saja. Golongan ini dinamakan alkana.

Contoh senyawa hidrokarbon alifatik jenuh:

- Senyawa alifatik tak jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya terdapat ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Jika memiliki rangkap dua dinamakan alkena dan memiliki rangkap tiga dinamakan alkuna. Contoh senyawa hidrokarbon alifatik tak jenuh:

- Senyawa hidrokarbon siklik adalah senyawa karbon yang rantai C nya melingkar dan lingkaran itu mungkin juga mengikat rantai samping. Golongan ini terbagi lagi menjadi senyawa alisiklik dan aromatik.

· senyawa alisiklik yaitu senyawa karbon alifatik yang membentuk rantai tertutup.

· Senyawa aromatik yaitu senyawa karbon yang terdiri dari 6 atom C yang membentuk rantai benzena.

Ciri-ciri umum 

Karena struktur molekulnya berbeda, maka rumus empiris antara hidrokarbon pun juga berbeda: jumlah hidrokarbon yang diikat pada alkena dan alkuna pasti lebih sedikit karena atom karbonnya berikatan rangkap.

Kemampuan hidrokarbon untuk berikatan dengan dirinya sendiri disebut dengan katenasi, dan menyebabkan hidrokarbon bisa membentuk senyawa-senyawa yang lebih kompleks, seperti sikloheksana atau arena seperti benzena. Kemampuan ini didapat karena karakteristik ikatan di antara atom karbon bersifat non-polar.

Sesuai dengan teori ikatan valensi, atom karbon harus memenuhi aturan "4-hidrogen" yang menyatakan jumlah atom maksimum yang dapat berikatan dengan karbon, karena karbon mempunyai 4 elektron valensi. Dilihat dari elektron valensi ini, maka karbon mempunyai 4 elektron yang bisa membentuk ikatan kovalen atau ikatan dativ.

Hidrokarbon bersifat hidrofobik dan termasuk dalam lipid.

Beberapa hidrokarbon tersedia melimpah di tata surya. Danau berisi metana dan etana cair telah ditemukan pada Titan, satelit alam terbesar Saturnus, seperti dinyatakan oleh Misi Cassini-Huygens.

Hidrokarbon Sederhana dan Variasinya

Penggunaan

Hidrokarbon adalah salah satu sumber energi paling penting di bumi. Penggunaan yang utama adalah sebagai sumber bahan bakar. Dalam bentuk padat, hidrokarbon adalah salah satu komposisi pembentuk aspal.
Hidrokarbon dulu juga pernah digunakan untuk pembuatan klorofluorokarbon, zat yang digunakan sebagai propelan pada semprotan nyamuk. Saat ini klorofluorokarbon tidak lagi digunakan karena memiliki efek buruk terhadap lapisan ozon.
Metana dan etana berbentuk gas dalam suhu ruangan dan tidak mudah dicairkan dengan tekanan begitu saja. Propana lebih mudah untuk dicairkan, dan biasanya dijual di tabung-tabung dalam bentuk cair. Butana sangat mudah dicairkan, sehingga lebih aman dan sering digunakan untuk pemantik rokok. Pentana berbentuk cairan bening pada suhu ruangan, biasanya digunakan di industri sebagai pelarut wax dan gemuk. Heksana biasanya juga digunakan sebagai pelarut kimia dan termasuk dalam komposisi bensin.
Heksana, heptana, oktana, nonana, dekana, termasuk dengan alkena dan beberapa sikloalkana merupakan komponen penting pada bensin, nafta, bahan bakar jet, dan pelarut industri. Dengan bertambahnya atom karbon, maka hidrokarbon yang berbentuk linear akan memiliki sifat viskositas dan titik didih lebih tinggi, dengan warna lebih gelap.

Pembakaran hidrokarbon

Saat ini, hidrokarbon merupakan sumber energi listrik dan panas utama dunia karena energi yang dihasilkannya ketika dibakar. Energi hidrokarbon ini biasanya sering langsung digunakan sebagai pemanas di rumah-rumah, dalam bentuk minyak maupun gas alam. Hidrokarbon dibakar dan panasnya digunakan untuk menguapkan air, yang nanti uapnya disebarkan ke seluruh ruangan. Prinsip yang hampir sama digunakan di pembangkit-pembangkit listrik.

Ciri-ciri umum dari hidrokarbon adalah menghasilkan uap, karbon dioksida, dan panas selama pembakaran, dan oksigen diperlukan agar reaksi pembakaran dapat berlangsung. Berikut ini adalah contoh reaksi pembakaran metana:

CH₄ + 2 O₂ → 2 H₂O + CO₂ + Energi

Jika udara miskin gas oksigen, maka akan terbentuk gas karbon monoksida (CO) dan air:

2 CH₄ + 3 O₂ → 2CO + 4H₂O

Contoh lainnya, reaksi pembakaran propana:

C₃H₈ + 5 O₂ → 4 H₂O + 3 CO₂ + Energi

C_nH_2n+2 + (3n+1)/2 O₂ → (n+1) H₂O + n CO₂ + Energi

Reaksi pembakaran hidrokarbon termasuk reaksi kimia eksotermik.

B. MINYAK BUMI

Minyak bumi  atau dalam bahasa Inggrisnya disebut  Petroleum, menurut bahasa Latin terdiri dari dua penggalan kata yaitu Petrus yang artinya karang dan Oleum yang artinya minyak.  Oleh karena itu kimia minyak bumi (petroleum) merupakan  ilmu yang mempelajari tentang kelanjutan dari tumbuhan setelah dipendam atau dikubur selama jutaan tahun.  Senyawa yang terkandung dalam petroleum mempunyai variasi yang besar dari senyawa dengan kerapatan rendah (gas) sampai senyawa dengan kerapatan tinggi (padatan).   

1. Asal Minyak Bumi

      Minyak bumi atau petroleum dijuluki juga sebagai emas hitam, yaitu cairan yang kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, dan  berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi.  Minyak bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, dimana sebagian besar terdiri dari seri alkana tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya.

  Asal minyak bumi adalah mahluk hidup (tumbuhan, hewan) yang terkubur selama jutaan tahun dengan melalui proses penguburan, proses diagenesis kemudian proses lebih lanjut pada masa katagenesis dan tidak dapat dimanfaatkan lagi pada masa metagenesis.

Tahapan penguburan bahan alam mengalami tiga masa perubahan kimiawi yaitu:

a.      Diagenesis

Masa ini merupakan zona tak matang dan terjadi perengkahan tak mencolok (10%), yang dibagi dalam tiga bagian yaitu :

1)     Diagenesis dini, yaitu peralihan dari senyawa yang stabil saat di permukaan bumi, menjadi senyawa yang stabil pada kedalaman ribuan meter dengan suhu sekitar 40-42^oC. Pada masa ini terjadi pembentukan kerogen (fase dari petroleum yang tidak dapat larut dalam pelarut organik dan anorganik).

2)     Diagenesis pertengahan, terjadi proses aromatisasi (senyawa rantai panjang membentuk senyawa aromatik, lingkar dan mempunyai ikatan rangkap dengan elektron terdelokalisasi).

3)     Diagenesis akhir,  adalah proses yang terjadi pengkhelatan logam oleh senyawa organik yang terbentuk pada masa sebelumnya.

Pembentukan minyak bumi terjadi pada diagenesis akhir dan dapat dikenal berdasar hasil eksplorasi.

b.            Katagenesis

Katagenesis adalah zona minyak dan gas basah.  Pada masa ini terjadi perengkahan mencolok, dimana terjadi perubahan senyawa kimia yang diakibatkan oleh suhu dan kedalaman pendaman (penguburan) sehingga menyebabkan penguraian termal kerogen.

c.         Metagenesis

Pada tahap ini  terjadi masa perusakan termal dari karakter senyawa (cairan) menjadi residu (padatan), sehingga mengakibatkan senyawa organik menjadi senyawa yang kekurangan hidrogen, dan material tak bernilai atau menjadi material bernilai dari senyawa karbon (grafit, intan).

2. Jenis Minyak Bumi

Komposisi kimia dari minyak bumi dipisahkan dengan cara destilasi yang didasari oleh perbedaan titik didih, kemudian setelah diolah lagi lebih lanjut akan diperoleh minyak tanah, bensin, lilin dan lain-lain.  Meskipun demikian pemisahan tidak dapat memberikan senyawa tunggal, melainkan kumpulan senyawa dengan isomernya.

Minyak bumi terdiri dari hidrokarbon, senyawa hydrogen dan karbon.  Empat alkana teringan, yaitu : CH₄ (metana), C₂H₆ (etana), C₃H₈ (propane), dan C₄H₁₀ (butana) semuanya adalah gas yang mendidih pada suhu -161.6^oC, -88.6^oC, -42^oC, dan -0.5^oC, berturut-turut (-258.9^o, 127.5^o, -43.6^o, dan +31.1^o F).

Rantai karbon dengan C_5-7 semuanya ringan, dan mudah menguap, nafta jernih. Senyawaan tersebut digunakan sebagai pelarut, cairan pencuci kering (dry clean), dan produk cepat-kering lainnya. Rantai dari C₆H₁₄ sampai C₁₂H₂₆ dicampur bersama dan digunakan untuk bensin. Minyak tanah terbuat dari rantai C₁₀ sampai C₁₅, diikuti oleh minyak diesel (C₁₀ hingga C₂₀) dan bahan bakar minyak yang digunakan dalam mesin kapal. Senyawaan dari minyak bumi ini semuanya dalam bentuk cair dalam suhu ruangan. Minyak pelumas dan gemuk setengah-padat (termasuk Vaselin) berada di antara C₁₆ sampai ke C₂₀.  Sedangkan rantai di atas C₂₀ berwujud padat, dimulai dari "lilin, kemudian tar, dan bitumen aspal.

Titik pendidihan dalam tekanan atmosfer dari fraksi distilasi minyak bumi (^oC) adalah sebagai berikut.

	-	Minyak eter: 40 - 70 oC (digunakan sebagai pelarut)
	-	Minyak ringan: 60 - 100 oC (bahan bakar mobil)
	-	Minyak berat: 100 - 150 oC (bahan bakar mobil)
	-	Minyak tanah ringan: 120 - 150 oC (pelarut dan bahan bakar untuk rumah tangga)
	-	Kerosene: 150 - 300 oC (bahan bakar mesin jet)
	-	Minyak gas: 250 - 350 oC minyak diesel/pemanas)
	-	Minyak pelumas > 300 oC (minyak mesin)
	-	Sisanya: ter, aspal, bahan bakar residu

Sekarang yang menjadi pertanyaan adalah ‘Apakah  ada perbedaan antara gas yang di dalam tabung dan gas di dalam pipa?’. Jawaban pertanyaan ini adalah gas LPG (LPG singkatan dari gas dan bertekanan  atau liquid pressure gas) lebih murni dari pada gas dalam pipa. Harga gas LPG lebih mahal, hal ini menunjukkan bahwa proses gas LPG yang melibatkan pembuatan gas-gas metana, etana, dan propana dari hasil perengkahan (cracking) tidak mudah yaitu dengan cara memasukkan gas dalam tabung yang harus dikontrol tekanannya sehingga mencair dan volume cairan lebih kecil dari volume gas. Tekanan tabung harus dijaga dan dipertahankan.

3. Zat Kimia dari Minyak Bumi

Proses perengkahan, pengubahan, alkilasi, atau polimerisasi merupakan tahap awal dari pemanfaatan senyawa (zat kimia) yang berasal dari minyak bumi. Minyak bumi mengandung banyak senyawa kimia dan hasil isolasi senyawa ini dapat dimanfaatkan oleh industri. Bahan kimia ini disebut sebagai bahan petrokimia. Pemanfaatan industri umumnya didasari oleh reaksi-reaksi polimerisasi (perpanjangan rantai), reaksi perengkahan (perpendekan rantai), reaksi pengubahan (paduan dengan senyawa lain), maupun pembentukan senyawa pendek dari senyawa panjang minyak bumi (pembentukan gas, alkilasi, perpendekan rantai atom karbon). Perpendekan rantai minyak bumi menghasilkan senyawa yang ekonomis dan bermanfaat.

Senyawa kimia lain dari tumbuhan atau hewan pembentuk minyak bumi adalah alkaloid, terpena, steroid, asam amino, dan lipid.  Senyawa-senyawa ini terkubur bersama tumbuhan dan hewan. Senyawa kimia yang terkubur dan pada saat pengeboran minyak masih dapat dikenali dari strukturnya, maka senyawa ini dianggap dapat menjadi pengungkap sejarah pembentukan minyak bumi yang dikenal sebagai biomarker atau penanda hayati (contoh: porfirin dari klorofil, sekobikadinana dari isoprena atau terpena, skualena, sterana, bahkan steroid, dan kolesterol).

4. Proses Pembuatan dari Minyak Bumi 

          Minyak bumi dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar industri. Bahan dasar ini dipisahkan berdasar beberapa proses sebagai berikut.

a.      Reaksi Perengkahan (cracking)

Cracking adalah pemecahan senyawa organik rantai panjang menjadi dua atau lebih senyawa organik rantai  lebih pendek, terjadi secara alami maupun dari pemanasan langsung.

Proses cracking atau alkilasi penting untuk minyak bumi dalam mencari senyawa yang lebih dibutuhkan oleh konsumen, yaitu untuk mendapatkan bensin lebih banyak dari minyak pelumas.   Contoh cracking adalah minyak diesel (C₁₆-C₂₄) dan minyak pelumas (C₂₀-C₃₀) yang dipecah menjadi bensin (C₄-C₁₀) dan senyawa lain yang lebih banyak digunakan.

 b.     Reaksi pengubahan (reforming)

Reaksi pengubahan adalah reaksi dari bahan petroleum menjadi bahan dasar industri dengan pemanfaatan bahan yang murah menjadi material yang dibutuhkan sehingga bernilai ekonomis (murah). Proses ini diperoleh pada polimerisasi (pembentukan plastik).

c.      Reaksi alkilasi

Proses alkilasi dibagi  dua yaitu proses perpanjangan atom karbon rantai lurus dan proses pemutusan ikatan rantai karbon (dealkilasi). Proses ini dapat dikelompokkan dalam polimerisasi, bila perpanjangannya memiliki gugus fungsi yang sama. Dealkilasi dapat dimasukkan ke dalam kelompok perengkahan.

d.      Polimerisasi

Polimerisasi adalah proses pembentukan polimer. Polimer terdiri dari polimer alami dan polimer sintetik. Polimer adalah molekul besar yang terdiri atas pengulangan satuan kecil (monomer). Monomer adalah senyawa organik yang memiliki ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap ini terbuka membentuk ikatan dengan monomer lain sampai jumlah yang diinginkan (polimer sintetik). Polimer alam membentuk senyawa secara alami, contoh polimer alam yaitu lateks (dari pohon karet), karbohidrat (singkong jagung), protein, selulosa, resin. Sedangkan Contoh polimer sintetik adalah nilon, dakron, teflon.

Proses pembentukan polimer terdiri dari tiga tahap yaitu pembentukan radikal bebas (inisiasi), perpanjangan monomer (propagasi), dan terminasi (pemotongan atau penyetopan reaksi).  Pembentukan cabang dalam proses polimerisasi menyebabkan tiga bentuk struktur yaitu struktur beraturan (isotaktik), struktur tak beraturan (ataktik), campuran (sindiotaktik). Struktur polimer sangat berpengaruh terhadap sifat polimernya. 

 5. Sintesis Atau Pengubahan Zat Kimia dari Bahan Minyak Bumi

Minyak bumi merupakan bahan alam dengan berbagai jenis senyawa kimia, sehingga dapat digunakan dalam berbagai bahan baku industri. 

a.      Plastik (PE)

Plastik adalah bahan yang elastik, tahan panas, mudah dibentuk, lebih ringan dari kayu, dan tidak berkarat oleh adanya kelembapan. Plastik selain harganya murah, juga dapat digunakan sebagai isolator dan mudah diwarnai. Sedangkan kelemahan plastik adalah tidak dapat dihancurkan (degredasi). Contoh plastik adalah polietilena, polistirena, (Styron, Lustrex, Loalin), poliester (Mylar, Celanex, Ekonol), polipropilena (Poly- Pro, Pro-fax), polivinil asetat.

Polietilena atau PE  (Poly -Eth, Tygothene, Pentothene) adalah polimer dari etilena (CH₂ = CH₂) dan merupakan plastik putih mirip lilin, dapat dibuat dari resin sintetik dan digolongkan dalam termoplastik (plastik tahan panas). Polietilena mempunyai sifat daya tekan baik, tahan bahan kimia, kekuatan mekanik rendah, tahan kelembapan, kelenturan tinggi, hantaran  elektrik rendah. Berdasar kerapatannya PE dibagi dua yaitu PE dengan kerapatan rendah (digunakan sebagai pembungkus, alat rumah tangga dan isolator) dan yang berkerapatan tinggi (dimanfaatkan sebagai drum, pipa air, atau botol).

Plastik disamping mempunyai kelebihan dalam berbagai hal, ternyata limbahnya dapat menimbulkan masalah bagi lingkungan. Penyebabnya yaitu sifat plastik yang tidak dapat diuraikan dalam tanah. Untuk mengatasi masalah ini para pakar lingkungan dan ilmuwan dari berbagai disiplin ilmu telah melakukan berbagai penelitian dan tindakan, diantaranya yaitu dengan cara mendaur ulang limbah plastik, Namun cara ini tidak terlalu efektif karena hanya sekitar 4% yang dapat didaur ulang. sisanya menggunung di tempat penampungan sampah.  Sebagian besar plastik yang digunakan masyarakat merupakan jenis plastik polietilena.  Ada dua jenis polietilena, yaitu high density polyethylene (HDPE) dan low density polyethylene (LDPE). HDPE banyak digunakan sebagai botol plastik minuman, sedangkan LDPE untuk kantong plastik.

Pemanasan polietilena menggunakan metode pirolisis akan terbentuk suatu senyawa hidrokarbon cair. Senyawa ini mempunyai bentuk mirip lilin (wax). Banyaknya plastik yang terurai adalah sekitar 60%, suatu jumlah yang cukup banyak. Struktur kimia yang dimiliki senyawa hidrokarbon cair mirip lilin ini memungkinkannya untuk diolah menjadi minyak pelumas berkualitas tinggi. Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan bahwa minyak pelumas yang saat ini beredar di pasaran berasal dari pengolahan minyak bumi. Sifat kimia senyawa hidrokarbon cair dari hasil pemanasan limbah plastik mirip dengan senyawa hidrokarbon yang terkandung dalam minyak mentah sehingga dapat diolah menjadi minyak pelumas. Pengubahan hidrokarbon cair hasil pirolisis limbah plastik menjadi minyak pelumas menggunakan metode hidroisomerisasi. Minyak pelumas buatan ini diharapkan dapat digunakan untuk kendaraan bermotor dengan kualitas yang sama dengan minyak bumi hasil penyulingan minyak mentah, ramah lingkungan, sekaligus ekonomis.

b.      Cat

Cat adalah produk dari industri pelapis permukaan, bertujuan untuk menjaga keawetan bahan yang dilapisi (kayu, logam atau tembok) dan untuk estetika (keindahan).  Fungsi cat ini yaitu memberikan ikatan yang baik antara permukaan benda dan cat pelapis. Cat primer disediakan dalam kemasan yang lebih encer dari cat biasa dan dilarutkan dalam air atau minyak. Kemasan cat umumnya terdiri atas resin atau bahan pengikat (untuk mengikat pigmen warna di dalam cat, misal: minyak biji rami dan getah tumbuhan seperti gom arab, gom senegal), bahan pengisi (untuk memperbaiki sifat mekanis dan fisik cat agar tidak retak/terjadi goresan saat pengeringan, contohnya: bubuk kaca agar memantulkan cahaya matahari/lampu pada rambu lalu lintas), penstabil (digunakan sebagai penetral pengaruh sinar ultraviolet matahari),  pengering pelarut, dan pigmen.

Pigmen bersifat ganda yaitu untuk menampilkan keindahan dan memberikan sifat mekanik pada selaput yang terbentuk. Pigmen menghalangi penyebaran uap air dan sinar matahari langsung pada bahan yang dilapisi.  Warna yang dihasilkan pigmen bergantung pada banyaknya cahaya matahari yang diserap dan diserap dan dipantulkan.  Pigmen harus tidak toksik dan merupakan senyawa anorganik yang tak larut dalam pelarut organik sehingga mengendap di dasar wadah. Pigmen seperti zink, aluminium, dan stainless digolongkan dalam pigmen metalik, banyak digunakan untuk dekorasi. Krom dalam bentuk polikrometik dipakai sebagai cat lapis akhir pada kendaraan bermotor.

c.      Tekstil ( Nilon )

Kata tekstil berasal dari bahasa latin ‘texer’  yang berarti menenun.  Tekstil dibuat dari serat yang dipintal, ditenun, dirajut, dianyam atau dibuat jala benang. Serat dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu serat alami dan serat sintetik.  Serat alami (wol, sutera, katun, dan rami) pada umumnya pendek dengan panjang 1,3-20 cm. Serat alam berasal dari kapas akan menghasilkan kain yang lunak dan menyerap air sehingga baik untuk dibuat handuk, sprei, maupun pakaian. Serat rami dapat dibuat linen yang indah dan kuat sehingga dimanfaatkan untuk membuat taplak, sapu tangan dan serbet. Serat binatang (domba) dibentuk menjadi wol, sutera (kepompong ulat sutera) juga termasuk serat alami  Serat alam yang berasal dari mineral adalah asbestos, mempunyai sifat tahan terhadap api dan digunakan pada pembungkus kabel. 

Bahan baku serat sintetik adalah filamen yang bersambung/serat pendek, seragam dalam panjang, dan terpintal dalam benang. Poliester, nilon, akrilik, dan poliolefin merupakan contoh serat sintetik yang dibuat dari petrokimia. Perbedaan bahan tersebut terletak pada kekuatan tarik, elastisitas, kelembutan, daya serap terhadap air, ketahanan terhadap cahaya dan panas atau usia pemakaian. Bahan yang dihasilkan merupakan bahan yang kuat dan mudah disetrika. Serat sintetik yang terbuat  dari bubur kayu, sampah kapas atau petrokimia yaitu rayon, asetat dan triasetat.  Kain rayon menghasilkan bahan penghisap yang mudah kering, kain asetat tahan kerut dan tarikan, sedangkan triasetat merupakan bahan yang lebih tahan kusut.

Nilon adalah kelompok poliamida hasil polimerisasi heksametilena-diamina dan asam adipat. Nilon termasuk polimer paling ulet, kuat, dan kenyal, tidak rusak oleh minyak dan gemuk serta tak basah oleh air sehingga dapat dibentuk menjadi serat, sikat, lembaran, batang, pipa, maupun bahan penyalut.  Nilon terdiri dari Nilon 6, Nilon 6,6 dan Nilon 8.. Nilon 6,6 dibuat dari reaksi polimerisasi asam adipat dan heksametilena diamina. Asam adipat dibuat dari sikloheksana, dan petroleum mengandung sikloheksana.

Untuk produksi nilon besar-besaran sebagai bahan baku digunakan batu bara, minyak bumi, gas alam, maupun hasil pertanian. Nylon 66 (Huruf 6,6 atau 6 merupakan jumlah atom karbon pembentuk bahan) dibuat dari  bahan baku kaprolaktam.  

d.      PVC (Polivinil klorida)

Monomer dari PVC (poli vinil klorida) adalah etena yang satu atom hidrogen diganti (substitusi) dengan atom klorida. Vinil klorida dengan rumus kimia CH₂=CHCl disebut kloroetilena atau kloroetena adalah gas tak berwarna, yang mencair pada suhu 13,9^oC. PVC termasuk termoplastik yang paling banyak digunakan, bersifat kuat dan ulet. PVC dibagi dua yaitu PVC elastik dan PVC keras, atau kaku. Jenis PVC elastik dimanfaatkan untuk penutup lantai, bola mainan, sarung tangan, jas hujan.

 PVC keras dimanfaatkan sebagai pipa listrik atau pipa air, kartu kredit. Kedua jenis PVC memiliki sifat sama yaitu tahan cuaca dan isolator. PVC dimodifikasi dengan bahan lain untuk meningkatkan pemakaiannya. PVC/akrilik tahan api dan bahan kimia, sedangkan PVC/ABS (akrilonitril-butadiena-stirena) mudah diproses pada rentangan api dan kuat terhadap tegangan tinggi. ABS adalah suatu bahan yang kuat, kaku, dan murah. PVC di Indonesia dijual dengan beberapa merk, dari yang tebal sampai yang tipis. Pabrik pembuat PVC menyebut dengan istilah paralon. Membakar PVC bekas menimbulkan asap yang diduga dapat menyebabkan kanker hati. PVC terbakar perlahan-lahan.

Plastik vinil dibuat dari gas alam, atau minyak bumi. Vinil dapat dibuat lemas, kaku, maupun bening. Sebagai bahan yang tidak mudah pecah atau sobek, vinil tidak dirusak oleh asam, minyak atau air. Sejak tahun 1927 PVC merupakan bahan plastik vinil yang telah diproduksi secara komersial. Pada pertengahan tahun 1970 vinil diteliti sebagai salah satu pencemar udara penyebab penyakit serius, seperti kanker hati. Plastik vinil dimanfaatkan secara luas sebagai barang yang murah dan tahan lama yang fleksibel (lantai, isolasi, kopor, tirai kamar mandi, pakaian mirip kulit, atau selang air). Jenis vinil yang tegar digunakan untuk mainan dan pipa air. Penyalutan dengan vinil dilakukan agar tidak lembek atau lembab, dan kertas dokumen maupun kertas dinding  tidak terkena noda.

 e.      Perekat atau Adhesif

Perekat adalah bahan untuk menggabungkan dua benda pada permukaannya, contohnya semen, pelapisan tablet, lem, maupun getah. Mekanisme kerja perekat adalah perekatan mekanik atau fisika dan perekatan kimia.

Proses perekatan benda yaitu dengan memasukkan bahan perekat ke dalam pori-pori benda, sehingga terjadi penguncian secara mekanik. Pada perekatan kimia terjadi reaksi kimia (gaya tarik elektrik) antar molekul perekat dan permukaan benda. Umumnya perekatan terjadi secara bersamaan antara perekatan fisika dan kimia.

Perekat terdiri dari perekat yang mengering di udara, dilelehkan sebelum digunakan, dilakukan penekanan, atau yang aktif secara kimiawi. Benda yang direkatkan biasanya kertas, plastik, karet, kayu, logam, logam bukan logam, kaca, bahkan gigi. Plastik termoset memerlukan perekat untuk menggabungkan kedua bahan.

Powerglu adalah perekat yang bekerja berdasarkan reaksi polimerisasi pada saat pengeringan. Reaksi perekatan dibantu oleh uap air di udara/zat lain yang ditambahkan. Perekat untuk kayu dikenal sebagai perekat tahan-cuaca dan setengah tahan-cuaca. Perekat tahan cuaca umumnya memiliki kekuatan lebih besar dari kayunya. Bahan perekat jenis ini dibuat dari bahan polimer fenolik, epoksi, atau resorsinol. Perabot kayu yang tidak mengalami perubahan  suhu yang drastis dan tidak kena air terlalu sering dapat memanfaatkan perekat dari bahan tulang atau perekat vinil. Perekat kayu setengah tahan-cuaca terbuat dari perekat urea dan kasein.

 f.       Polistirena (PS).

Polistirena adalah polimer yang mengandung monomer stirena C₆H₅CH=CH₂.  Polimer ini termasuk golongan termoplastik, merupakan plastik jernih dan keras. Polistirena diproduksi dalam bentuk busa plastik dengan nama komersial styrofoam, atau sebagai bahan isolasi (listrik, panas), komponen perabot, bahan pengemas, mainan, maupun benda toilet. Stirena dibuat dengan cara pirolisis-dehidrogenasi dari etilbenzena.  Etilbenzena disintesis dari etilena dan benzena. Polimer ini bersifat tahan asam, basa, maupun garam. Penampilan PS lembut dan kecerahannya baik sehingga banyak digunakan untuk pipa, busa, pendingin, instrumen atau panel dalam otomotif.

Stirena dapat digunakan sebagai monomer karet sintetik. Jenis karet sintetik ini dikopolimerisasi dengan gugus lain yaitu SBR (stirena-butadiena), SCR (stirena-kloroprena), dan SIR (stirena-isoprena). Pemanfaatan polimer yang dapat menggantikan logam (sifat: konduktor, titik leleh yang tinggi, berpenampilan cantik dalam pewarnaan) dan kayu (tahan suhu dan tekanan)  makin diteliti. Polimer adalah bahan yang anti karat dan tidak mudah terbakar.

• Tweet
• Share
• Share
• Share
• Share