Poliakrilonitril (PAN) CAS No.: 25014-41-9
Poliakrilonitril (PAN, CAS 25014-41-9)PAN adalah bubuk semikristalin berwarna putih hingga putih kekuningan dengan rumus (C₃H₃N)ₙ, yang terkenal karena tidak larut dalam air dan sebagian besar pelarut organik kecuali pelarut aprotik yang sangat polar seperti DMF dan DMSO. Titik lelehnya yang tinggi (≈317°C) dan suhu dekomposisinya sangat berdekatan sehingga terdegradasi sebelum meleleh dalam kondisi normal. Kepentingan komersial utama PAN adalah sebagai prekursor untuk lebih dari 90% produksi serat karbon global melalui pirolisis dan karbonisasi terkontrol; dalam bentuk serat (akrilik), ia berfungsi sebagai pengganti wol dalam tekstil karena teksturnya yang lembut dan ketahanan terhadap sinar matahari yang sangat baik, dan juga digunakan dalam membran ultrafiltrasi dan sebagai komponen kopolimer dalam plastik ABS.
1. Ikhtisar
Poliakrilonitril adalah polimer semikristalin yang dibuat melalui polimerisasi radikal bebas dari monomer akrilonitril. Polimer ini berupa bubuk atau serat berwarna putih hingga putih kekuningan dengan sifat mekanik, stabilitas termal, dan ketahanan kimia yang sangat baik. PAN paling dikenal sebagai prekursor utama untuk produksi serat karbon (>90% serat karbon terbuat dari PAN). Polimer ini juga banyak digunakan dalam tekstil, membran, dan plastik teknik.
2. Fitur Utama
Bahan Baku Serat Karbon – Menghasilkan serat karbon berkekuatan tinggi dan modulus tinggi setelah perlakuan panas.
Stabilitas Termal Tinggi – Stabil hingga ~300°C sebelum siklisasi dan karbonisasi.
Ketahanan Kimia yang Sangat Baik – Tahan terhadap pelarut organik, minyak, dan asam/basa encer.
Kekuatan Mekanik yang Baik – Kekuatan tarik dan modulus yang tinggi dalam bentuk serat.
Ketahanan UV – Tahan terhadap degradasi akibat paparan sinar matahari.
Ketahanan Api – Padam sendiri karena kandungan nitrogen yang tinggi (~26%).
3. Spesifikasi Utama Beserta Penjelasannya
| Parameter | Nilai Khas | Penjelasan |
|---|---|---|
| Penampilan | Bubuk putih atau serat stapel | Perubahan warna menunjukkan adanya degradasi atau kotoran. |
| Berat Molekul (Mw) | 50.000 – 150.000 g/mol | Nilai Mw yang lebih tinggi menghasilkan serat yang lebih kuat tetapi lebih sulit untuk dipintal. |
| Viskositas Intrinsik (IV) | 1,0 – 2,5 dL/g | Mengukur panjang rantai polimer; memengaruhi kemampuan untuk dipintal. |
| Taktik | Ataktik (sebagian besar) | Memengaruhi kristalinitas dan sifat mekanik. |
| Suhu Transisi Kaca (Tg) | ~85 – 105°C | Suhu di mana polimer menjadi kenyal seperti karet. |
| Titik lebur | 317°C (terurai) | Terurai sebelum meleleh – tidak memiliki titik leleh yang sebenarnya. |
| Kepadatan | 1,18 – 1,20 g/cm³ | Memengaruhi proses pengolahan dan berat produk akhir. |
| Monomer Sisa | ≤ 100 – 500 ppm | Akrilonitril yang tidak bereaksi (beracun) – sangat penting untuk keselamatan. |
| Kadar Air | ≤ 0,5% | Kadar air yang rendah mencegah pembentukan gelembung selama proses pengolahan. |
| Kandungan Abu | ≤ 0,1 – 0,5% | Kadar abu rendah sangat penting untuk kualitas bahan baku serat karbon. |
4. Aplikasi
| Area Aplikasi | Kegunaan Khusus |
|---|---|
| Produksi Serat Karbon (>90% penggunaan PAN) | Industri kedirgantaraan, otomotif, peralatan olahraga, bilah turbin angin, bejana tekan. PAN dikarbonisasi untuk menghasilkan serat karbon berkekuatan tinggi. |
| Serat Tekstil (Serat Akrilik) | Sweater, selimut, karpet, kain luar ruangan, bulu palsu (dijual dengan nama "akrilik" atau "Orlon") . |
| Membran & Filtrasi | Membran ultrafiltrasi dan nanofiltrasi untuk pengolahan air, dialisis. |
| Plastik Rekayasa | Kopolimer ABS (akrilonitril-butadiena-stirena) dan SAN (stirena-akrilonitril) tahan panas tinggi. |
| Prekursor untuk Material Lainnya | Komposit karbon-karbon, serat karbon aktif, grafit. |
| Bahan Pengikat & Pelapis | Bahan pengikat untuk baterai (lapisan anoda), lapisan pelindung. |
PAN vs Akrilik vs Modakrilik:
| Bahan | Komposisi | Penggunaan Utama |
|---|---|---|
| Homopolimer PAN | 100% akrilonitril | Prekursor serat karbon, serat berkinerja tinggi |
| Serat Akrilik | ≥85% akrilonitril + komonomer | Tekstil (sweater, selimut) – kemampuan pewarnaan yang lebih baik. |
| Modakrilik | 35–85% akrilonitril + vinilidena klorida | Kain tahan api (wig, pakaian tidur anak-anak) |
5. Perbandingan Nilai
| Nilai | Berat Molekul | Membentuk | Penggunaan Khas |
|---|---|---|---|
| Serat Karbon Tingkat Awal | Tinggi (Mw >100.000) | Benang tarik (filamen kontinu) | Serat karbon untuk industri kedirgantaraan/otomotif |
| Kelas Tekstil (Akrilik) | Sedang (Mw 60.000–90.000) | Serat pokok | Sweater, selimut, karpet |
| Kelas Membran | Sedang (Mw 50.000–80.000) | Bubuk | Membran penyaringan air |
| Plastik Rekayasa Kelas (SAN/ABS) | Rendah-Menengah (Mw 40.000–70.000) | Pelet/granul | Pencampuran dengan stirena dan butadiena |
| Kelas Penelitian | Variabel | Bubuk | Penelitian dan pengembangan, studi modifikasi polimer |
6. Panduan Pembelian
Pilih Kelas berdasarkan Aplikasi:
Produksi serat karbon → Mw tinggi, kadar abu rendah (<0,1%), IV konsisten, bentuk serat kontinu.
Serat tekstil → Berat molekul sedang, dimodifikasi dengan komonomer agar mudah diwarnai, bentuk serat stapel.
Produksi membran → Mw sedang, bentuk bubuk, monomer residu rendah.
Pencampuran ABS/SAN → Berat molekul rendah, bentuk pelet, aliran leleh yang konsisten.
Parameter Kualitas Utama untuk Bahan Baku Serat Karbon:
Kadar abu – <0,1% (kotoran menyebabkan cacat pada serat karbon akhir).
Monomer residu – <100 ppm (akrilonitril bersifat toksik dan menyebabkan rongga).
Distribusi berat molekul – Distribusi yang sempit lebih disukai untuk sifat serat yang seragam.
Penyimpanan & Penanganan:
Simpan di tempat yang sejuk, kering, dan berventilasi baik, jauhkan dari sumber panas.
Hindari paparan sinar matahari yang berkepanjangan (degradasi UV).
Bahaya monomer beracun – residu akrilonitril bersifat karsinogenik; pastikan ventilasi yang memadai.
Masa simpan: 12–24 bulan jika disimpan dengan benar.
Verifikasi Keamanan:
Mintalah Sertifikat Analisis (CoA) yang mengkonfirmasi kandungan monomer residu dan kadar abu.
Pastikan pemasok menyediakan SDS (Lembar Data Keselamatan) beserta petunjuk penanganan residu akrilonitril.
7. Pertanyaan Umum
T: Mengapa PAN digunakan untuk serat karbon?
A: PAN memiliki hasil karbon yang tinggi (~50–55% setelah karbonisasi) dan membentuk struktur grafit yang sempurna selama perlakuan panas. Gugus nitril (-C≡N) mengalami siklisasi dan membentuk polimer tangga, yang menjadi tulang punggung untuk serat karbon berkekuatan tinggi. Tidak ada polimer lain yang menandingi kombinasi biaya dan kinerja serat karbon PAN.
T: Apakah PAN sama dengan kain akrilik?
A: Tidak sepenuhnya benar. Kain "akrilik" mengandung ≥85% PAN ditambah komonomer untuk kemampuan pewarnaan dan fleksibilitas. Homopolimer PAN murni sulit diwarnai dan kurang fleksibel. Sebagian besar tekstil konsumen yang diberi label "akrilik" adalah kopolimer PAN.
T: Apakah PAN beracun?
A: Polimer itu sendiri bersifat inert dan tidak beracun. Namun, monomer akrilonitril residu diduga sebagai karsinogen dan neurotoksin. PAN berkualitas tinggi untuk tekstil/serat karbon memiliki monomer residu <100–500 ppm. Gunakan APD saat menangani bubuk (risiko menghirup debu).
T: Apakah PAN meleleh?
A: Tidak. PAN terurai pada suhu sekitar 317°C sebelum mencapai titik leleh. Inilah sebabnya mengapa serat PAN tidak dapat dipintal dengan metode leleh; serat tersebut harus dipintal dengan metode larutan menggunakan pelarut seperti DMF atau DMSO.
8. Pengiriman, Sertifikasi & Layanan
Kemasan:
Bubuk: kantong 25 kg (kertas multi-lapis dengan lapisan PE), kantong curah 500 kg.
Serat/Tow: Kotak kardus atau gulungan (biasanya 5–50 kg per unit).
Pelet: kantong 25 kg atau kantong curah 500 kg.
Waktu Pemrosesan: Barang stok: 3–7 hari kerja; Grade khusus: 3–6 minggu.
Dokumentasi: CoA (Mw, IV, monomer residu, abu, kadar air), MSDS, TDS.
Sertifikasi: ISO 9001; jenis serat karbon mungkin memiliki sertifikasi kualitas kedirgantaraan (AS9100).
Pengiriman: Tidak diklasifikasikan sebagai barang berbahaya untuk pengangkutan (kadar monomer residu di bawah ambang batas berbahaya). Hindari pelepasan muatan statis saat menangani bubuk.
