Poliakrilonitril (PAN) No. CAS: 25014-41-9
Poliakrilonitril (PAN, CAS 25014-41-9)adalah bubuk semikristalin putih hingga putih pudar dengan rumus (C₃H₃N)ₙ, terkenal karena tidak larut dalam air dan sebagian besar pelarut organik kecuali pelarut aprotik polar tinggi 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 sinar matahari yang sangat baik, dan juga digunakan dalam membran ultrafiltrasi serta sebagai komponen kopolimer dalam plastik ABS.
1. Ikhtisar
Poliakrilonitril adalah polimer semikristalin yang dibuat melalui polimerisasi radikal bebas dari monomer akrilonitril. Ini berupa bubuk atau serat berwarna putih hingga putih pudar dengan sifat mekanik yang sangat baik, stabilitas termal, dan ketahanan kimia. PAN paling dikenal sebagai prekursor utama untuk produksi serat karbon (>90% serat karbon terbuat dari PAN). Ini juga banyak digunakan dalam tekstil, membran, dan plastik teknik.
2. Fitur Utama
Prekursor 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 tinggi dalam bentuk serat.
Ketahanan UV – Tahan terhadap degradasi akibat paparan sinar matahari.
Ketahanan Api – Padam sendiri karena kandungan nitrogen tinggi (~26%).
3. Spesifikasi Utama dengan Penjelasan
| Parameter | Nilai Khas | Penjelasan |
|---|---|---|
| Penampilan | Bubuk putih atau serat stapel | Perubahan warna menunjukkan degradasi atau kotoran. |
| Berat Molekul (Mw) | 50.000 – 150.000 g/mol | Mw yang lebih tinggi menghasilkan serat yang lebih kuat tetapi lebih sulit dipintal. |
| Viskositas Intrinsik (IV) | 1,0 – 2,5 dL/g | Mengukur panjang rantai polimer; mempengaruhi kemampuan pintal. |
| Taktisitas | Ataktik (dominan) | Mempengaruhi kristalinitas dan sifat mekanik. |
| Suhu Transisi Kaca (Tg) | ~85 – 105°C | Suhu di mana polimer menjadi kenyal. |
| Titik lebur | 317°C (terurai) | Terurai sebelum meleleh – tidak ada titik leleh sejati. |
| Kepadatan | 1,18 – 1,20 g/cm³ | Mempengaruhi pemrosesan dan berat produk akhir. |
| Monomer Sisa | ≤ 100 – 500 ppm | Akrilonitril yang tidak bereaksi (beracun) – kritis untuk keselamatan. |
| Kadar air | ≤ 0,5% | Kelembaban rendah mencegah pembentukan gelembung selama pemrosesan. |
| Kadar Abu | ≤ 0,1 – 0,5% | Abu rendah sangat penting untuk kualitas prekursor serat karbon. |
4. Aplikasi
| Area Aplikasi | Penggunaan Khusus |
|---|---|
| Produksi Serat Karbon (>90% penggunaan PAN) | Dirgantara, otomotif, perlengkapan 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 sebagai "akrilik" atau "Orlon"). |
| Membran & Filtrasi | Membran ultrafiltrasi dan nanofiltrasi untuk pengolahan air, dialisis. |
| Plastik Teknik | Kopolimer ABS (akrilonitril-butadiena-stirena) dan SAN (stirena-akrilonitril) tahan panas tinggi. |
| Prekursor untuk Bahan Lain | Komposit karbon-karbon, serat karbon aktif, grafit. |
| Pengikat & Pelapis | 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) |
5. Perbandingan Kelas
| Nilai | Berat Molekul | Membentuk | Penggunaan Khas |
|---|---|---|---|
| Kelas Prekursor Serat Karbon | Tinggi (Mw >100.000) | Tow (filamen kontinu) | Serat karbon kedirgantaraan/otomotif |
| Kelas Tekstil (Akrilik) | Sedang (Mw 60.000–90.000) | Serat stapel | Sweater, selimut, karpet |
| Kelas Membran | Sedang (Mw 50.000–80.000) | Bubuk | Membran filtrasi air |
| Kelas Plastik Teknik (SAN/ABS) | Rendah-Sedang (Mw 40.000–70.000) | Pelet/granul | Pencampuran dengan stirena dan butadiena |
| Kelas Penelitian | Variabel | Bubuk | R&D, studi modifikasi polimer |
6. Panduan Pembelian
Pilih Kelas berdasarkan Aplikasi:
Produksi serat karbon → Mw tinggi, kadar abu rendah (<0,1%), IV konsisten, bentuk tow kontinu.
Serat tekstil → Mw sedang, dimodifikasi dengan komonomer untuk kemampuan pewarnaan, bentuk serat stapel.
Produksi membran → Mw sedang, bentuk bubuk, residu monomer rendah.
Campuran ABS/SAN → Mw rendah, bentuk pelet, aliran leleh konsisten.
Parameter Kualitas Utama untuk Prekursor Serat Karbon:
Kadar abu – <0,1% (kotoran menyebabkan cacat pada serat karbon akhir).
Monomer sisa – <100 ppm (akrilonitril bersifat racun dan menyebabkan rongga).
Distribusi berat molekul – Distribusi sempit lebih disukai untuk sifat serat yang seragam.
Penyimpanan & Penanganan:
Simpan di tempat yang sejuk, kering, dan berventilasi baik, jauh dari sumber panas.
Hindari paparan sinar matahari dalam waktu lama (degradasi UV).
Bahaya monomer beracun – sisa akrilonitril bersifat karsinogen; pastikan ventilasi yang memadai.
Masa simpan: 12–24 bulan jika disimpan dengan benar.
Verifikasi Keamanan:
Minta CoA yang mengonfirmasi kadar monomer sisa dan kadar abu.
Pastikan pemasok menyediakan SDS dengan petunjuk penanganan residu akrilonitril.
7. FAQ
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) bersiklisasi dan membentuk polimer tangga, yang menjadi tulang punggung bagi serat karbon berkekuatan tinggi. Tidak ada polimer lain yang menyamai kombinasi biaya dan kinerja serat karbon PAN.
T: Apakah PAN sama dengan kain akrilik?
J: Tidak persis. 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?
J: Polimer itu sendiri bersifat inert dan tidak beracun. Namun, sisa monomer akrilonitril diduga sebagai karsinogen dan neurotoksin. PAN berkualitas tinggi untuk tekstil/serat karbon memiliki sisa monomer <100–500 ppm. Gunakan APD saat menangani bubuk (risiko inhalasi debu).
T: Apakah PAN meleleh?
A: Tidak. PAN terurai pada ~317°C sebelum mencapai titik leleh. Inilah sebabnya serat PAN tidak dapat dipintal dengan cara leleh; mereka harus dipintal dengan 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 Tunggu: Barang stok: 3–7 hari kerja; kelas khusus: 3–6 minggu.
Dokumentasi: CoA (Mw, IV, sisa monomer, abu, kelembaban), MSDS, TDS.
Sertifikasi: ISO 9001; kelas serat karbon mungkin memiliki sertifikasi kualitas kedirgantaraan (AS9100).
Pengiriman: Tidak diklasifikasikan sebagai barang berbahaya untuk transportasi (tingkat sisa monomer di bawah ambang batas berbahaya). Hindari pelepasan muatan statis saat menangani bubuk.
| Sifat Kimia Poliakrilonitril |
| Titik lebur | 317 °C |
| kepadatan | 1,184 g/mL pada 25 °C (lit.) |
| Tg | 125 |
| indeks bias | N
|
| suhu penyimpanan | Disegel dalam suhu kamar yang kering |
| kelarutan | DMF (Sedikit) |
| membentuk | Kuat |
| warna | Putih ke Putih Mati |
| Stabilitas: | Stabil. Tidak kompatibel dengan bahan pengoksidasi yang kuat. |
| Di ChI | InChI=1S/C3H3N/c1-2-3-4/h2H,1H2 |
| DiChiKey | NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N |
| SENYUM | C(#N)C=C |
| Sistem Pendaftaran Zat EPA | Poliakrilonitril (25014-41-9) |
| Informasi Keselamatan |
| Pernyataan Keamanan | 24/25 |
| WGK Jerman | 3 |
| RTECS | AT6977900 |
| TSCA | TSCA terdaftar |
| Kode HS | 39069090 |
| Kelas Penyimpanan | 11 - Padatan yang Mudah Terbakar |
| Data Zat Berbahaya | 25014-41-9(Data Zat Berbahaya) |
| Toksisitas | tikus,LC,hirupan,> 25gm/m3 (25000mg/m3),Gigiena Truda i Professional'nye Zabolevaniya. Kebersihan Tenaga Kerja dan Penyakit Akibat Kerja. Vol. 6(6), Hlm. 54, 1962. |
