Kopolimerisasi Cangkok Gugus Reaktif Asam Adipat Dan Polistirena Dengan Inisiator Benzoil Peroksida
Kopolimerisasi Cangkok Gugus Reaktif Asam Adipat dan Polistirena (Supri)
KOPOLIMERISASI CANGKOK GUGUS REAKTIF ASAM ADIPAT DAN POLISTIRENA DENGAN INISIATOR BENZOIL PEROKSIDA
Supri Jurusan Kimia FMIPA Universitas Sumatera Utara Jl. Bioteknologi No. 1 Kampus USU Medan 20155
Abstrak
Salah satu untuk memodifikasi molekul polimer dapat dilakukan dengan cara pencangkokan. Telah dilakukan suatu penelitian pencangkokan gugus reaktif asam adipat (AA) pada polistirena (PS) dengan inisiator benzoil peroksida (BPO). Proses pencangkokan dimulai terbentuknya radikal polistirena dan memvariasikan jumlah asam adipat 0.1 –0.6 gram. Hasil yang diperoleh dari identifikasi FTIR menunjukkan adanya pita tajam pada panjang gelombang 1737,24 cm-1 yaitu gugus CO dari ester, dan didukung pada panjang gelombang 1965,23 cm-1 yaitu gugus CO (karbonil). Pengukuran dengan Differential Thermal Analysis (DTA) memberikan suhu transisi gelas (Tg) sebesar 90,920C dan suhu dekomposisi sebesar 169,890C. Kekuatan tarik dari kopolimerisasi PS dan AA bertambah besar dengan naiknya jumlah dari asam adipat.
Kata kunci : Polimer, asam adipat, polistirena, benzoil peroksida, FTIR, DTA.
PENDAHULUAN
Sintesis polimer melalui reaksi polimerisasi bertujuan untuk menciptakan polimer baru dengan struktur rantai tertentu, sehingga menghasilkan bahan polimer dengan karakteristik tertentu sesuai dengan yang diinginkan. Untuk menyatakan hubungan antara struktur dan sifat mekanis serta membakukan mutu bahan polimer diperlukan teknik analisis dan karakterisasi yang cermat dan teliti (Wirjosentono, B., 1994).
Polistirena merupakan salah satu termoplastik sintetik yang dihasilkan dalam jumlah yang banyak dari radikal bebas rantai polimer stirena. Kopolimer dari stirena dihasilkan secara komersil menggunakan senyawa peroksida sebagai bahan pemicu
untuk membentuk radikal bebas (Wirjosentono, B., 1995).
Berdasarkan peneliti terdahulu mengungkapkan bahwa dapat dilakukan pencangkokan antara gugus metil metakrilat (MMA) dengan polipropilena, proses
pencangkokan dilakukan dengan bantuan inisiator BPO (Seymour.B.W., 1975). Proses pencangkokan dimulai dengan terbentuknya radikal dari polistirena dan kemudian gugus COOH dari asam adipat akan menempel pada gugus stirena yang terlebih dahulu dibuat radikal. Hasil dari pencangkokan akan dikarakterisasi dengan Spektrofotometer infra merah, kekuatan tarik kopolimer cangkok diukur dengan Tensile tester, dan sifat termalnya ditentukan dengan Differential Thermal Analysis (DTA).
1
Jurnal Sains Kimia Vol. 7, No.1, 2003: 1-3
BAHAN DAN METODA Sintesis Kopolimerisasi PS dan AA
Sebanyak 2,5 g PS, 0,1 g BPO dan 0,1 g AA dimasukkan dalam labu alas dan direfluks selama 3 jam dengan pelarut toluena pada temperatur konstan 1100C. Hasil kopolimerisasi dituangkan pada cawan petri dan dibiarkan pada suhu kamar dengan udara terbuka. Hasil dari kopolimerisasi ini akan dikarakterisasi dengan FTIR dan DTA.
Pembuatan Spesimen kopolimerisasi
Sampel yang diperoleh diletakkan diantara kedua plat aluminium yang berukuran 15 x 15 cm dan terlebih dahulu dilapisi dengan aluminium foil. Plat tersebut diletakkan diantara pemanas mesin cetak tekan (hydraulic press) pada suhu konstan 1100C dengan tekanan 100 KN. Setelah beberapa menit plat aluminium tersebut diambil dari pencetak tekan dan didinginkan denagn air dingin. Spesimen tersebut dipotong-poton dengan ukuran ASTM untuk pengukuran kekutan tarik.
fungsi dari komponen awal. Kami
memperkirakan
bahwa
proses
pencangkokannya dimulai dari pembentukan
radikal dari PS.
Analisis Kekuatan Tarik Kopolimer PS dan AA
Pengukuran kekuatan tarik bertujuan untuk melihat kekuatan sampel polimer, yang dapat memberikan informasi tertentu bahwa telah terjadi reaksi. Hasil pengukuran kekuatan tarik kopolimer PS dan AA dengan Tensile tester dapat dilihat pada tabel-1 .
Tabel –1 Hasil pengukuran kekuatan tarik kopolimer PS dan AA
Komposisi
Modulu
N o
A A (g)
PS(g )
Teganga n (Mpa)
Reganga n (%)
s Young’ s (Mpa)
1 0,1 2,5
2,45
2,44 100,4
2 0,1 2,5
0,52
2,92 17.80
3 0,3 2,5
3,55
7,20 49.30
4 0,4 2,5
5.47
9,96 54.91
5 0,5 2,5
5,87
15,12 38.82
6 0,6 2,5
6,95
41,76 16.64
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Kopolimerisasi PS dan AA dengan FTIR
Hasil dari analisis spektrum IR ditunjukkan pada gambar –1. Pada daerah 3000-2850 cm-1 menunjukkan puncak CH2 dan CH3 streching. Pada panjang gelomabng 1736,24 cm-1 menunjukkan adanya gugus CO dari ester dan didukung pada panjang gelombang 1695,23 cm-1 yaitu gugus CO dari ester terikat.
Pada daerah panjang gelombang 1541,55 cm-1 –1452,08 cm-1 menunjukkan adanya senyawa aromatik. Hal ini menguatkan peneliti bahwa kopolimerisasi telah terjadi ditandai dengan berubahnya gugus-gugus
Hasil pengukuran kekuatan tarik kopolimer ditunjukkan pada tabel-1 diatas bahwa untuk penambahan asam adipat 0,6 g memberikan kekuatan tariknya paling tinggi jika dibandingkan dengan penambahan 0,1 g asam adipat. Hal ini disebabkan bahwa semakin besar jumlah AA yang ditambahkan pada kopolimerisasi semakin mudah untuk bereaksi antarai gugus COOH dari AA terhadap radikal PS (Rabek, J.F., 1984).
Akan tetapi pada penambahan 0,2 g AA kekuatan tariknya menurun, hal ini disebabkan bahwa reaksi asam adipat pada penambahna tersebut belum sempurna dari gugus COOH dengan radikal polistirena. Penyebab lain adanya pemutusan polistrirena menjadi lebih pendek sehingga mobilitas PS
2
Kopolimerisasi Cangkok Gugus Reaktif Asam Adipat dan Polistirena (Supri)
untuk bereaksi menjadi berkurang, sehingga menyebabkab penurunan tegangan, reganan maupun modulus young’s.
Analisis Sifat Termal Kopolimer AA dan PS
Hasil identifikasi termogram kopolimer AA dan PS dengan DTA menunjukkan bahwa suhu transisi gelas (Tg) sebesar 90,920C dan suhu dekomposisi sebesar 169.890C. Hal ini diasumsikan bahwa kopolimer telah terjadi, dimana suhu transisi gelas dan suhu leleh masing-masing komponen sangat berbeda jika dibandingkan dengan hasil kopolimer. Hal ini didukung dengan terbentuknya satu puncak endoterm pada termogram DTA tersebut, memungkinkan hanya satu komponen yang terbentuk.
KESIMPULAN
Kopolimer cangkok dapat terjadi dari polistirena dan asam adipat dengan bantuan inisiator BPO. Semakin besar jumlah asam adipat yang ditambahkan,maka semakin mudah terbentuknya kopolimer. Sifat termal, tegangan, regangan dan Modulus Young’s kopolimer AA dan PS semakin besar.
DAFTAR PUSTAKA
Rabek, J.F., 1984, “Experimental Methods in polymers Chemistry”, Jhon Wiley and Sons, USA.
Seymour.B.W., 1975, “Modern Plastic technology”, Reston Publishing Company, USA.
Teguh Yulius, 1998, “Kopolimer Cangkok Gugus Hidrofilik Monomer Metakrilat”, Bandung.
Wirjosentono, B., 1994, “Kinetika Mekanisme Polimerisasi”, USU Press, Medan.
Wirjosentono, B., 1995, “Struktur dan Sifat Mekanis Polimer”, Edisi Pertama, Intan Dirja Lela, Medan.
3
KOPOLIMERISASI CANGKOK GUGUS REAKTIF ASAM ADIPAT DAN POLISTIRENA DENGAN INISIATOR BENZOIL PEROKSIDA
Supri Jurusan Kimia FMIPA Universitas Sumatera Utara Jl. Bioteknologi No. 1 Kampus USU Medan 20155
Abstrak
Salah satu untuk memodifikasi molekul polimer dapat dilakukan dengan cara pencangkokan. Telah dilakukan suatu penelitian pencangkokan gugus reaktif asam adipat (AA) pada polistirena (PS) dengan inisiator benzoil peroksida (BPO). Proses pencangkokan dimulai terbentuknya radikal polistirena dan memvariasikan jumlah asam adipat 0.1 –0.6 gram. Hasil yang diperoleh dari identifikasi FTIR menunjukkan adanya pita tajam pada panjang gelombang 1737,24 cm-1 yaitu gugus CO dari ester, dan didukung pada panjang gelombang 1965,23 cm-1 yaitu gugus CO (karbonil). Pengukuran dengan Differential Thermal Analysis (DTA) memberikan suhu transisi gelas (Tg) sebesar 90,920C dan suhu dekomposisi sebesar 169,890C. Kekuatan tarik dari kopolimerisasi PS dan AA bertambah besar dengan naiknya jumlah dari asam adipat.
Kata kunci : Polimer, asam adipat, polistirena, benzoil peroksida, FTIR, DTA.
PENDAHULUAN
Sintesis polimer melalui reaksi polimerisasi bertujuan untuk menciptakan polimer baru dengan struktur rantai tertentu, sehingga menghasilkan bahan polimer dengan karakteristik tertentu sesuai dengan yang diinginkan. Untuk menyatakan hubungan antara struktur dan sifat mekanis serta membakukan mutu bahan polimer diperlukan teknik analisis dan karakterisasi yang cermat dan teliti (Wirjosentono, B., 1994).
Polistirena merupakan salah satu termoplastik sintetik yang dihasilkan dalam jumlah yang banyak dari radikal bebas rantai polimer stirena. Kopolimer dari stirena dihasilkan secara komersil menggunakan senyawa peroksida sebagai bahan pemicu
untuk membentuk radikal bebas (Wirjosentono, B., 1995).
Berdasarkan peneliti terdahulu mengungkapkan bahwa dapat dilakukan pencangkokan antara gugus metil metakrilat (MMA) dengan polipropilena, proses
pencangkokan dilakukan dengan bantuan inisiator BPO (Seymour.B.W., 1975). Proses pencangkokan dimulai dengan terbentuknya radikal dari polistirena dan kemudian gugus COOH dari asam adipat akan menempel pada gugus stirena yang terlebih dahulu dibuat radikal. Hasil dari pencangkokan akan dikarakterisasi dengan Spektrofotometer infra merah, kekuatan tarik kopolimer cangkok diukur dengan Tensile tester, dan sifat termalnya ditentukan dengan Differential Thermal Analysis (DTA).
1
Jurnal Sains Kimia Vol. 7, No.1, 2003: 1-3
BAHAN DAN METODA Sintesis Kopolimerisasi PS dan AA
Sebanyak 2,5 g PS, 0,1 g BPO dan 0,1 g AA dimasukkan dalam labu alas dan direfluks selama 3 jam dengan pelarut toluena pada temperatur konstan 1100C. Hasil kopolimerisasi dituangkan pada cawan petri dan dibiarkan pada suhu kamar dengan udara terbuka. Hasil dari kopolimerisasi ini akan dikarakterisasi dengan FTIR dan DTA.
Pembuatan Spesimen kopolimerisasi
Sampel yang diperoleh diletakkan diantara kedua plat aluminium yang berukuran 15 x 15 cm dan terlebih dahulu dilapisi dengan aluminium foil. Plat tersebut diletakkan diantara pemanas mesin cetak tekan (hydraulic press) pada suhu konstan 1100C dengan tekanan 100 KN. Setelah beberapa menit plat aluminium tersebut diambil dari pencetak tekan dan didinginkan denagn air dingin. Spesimen tersebut dipotong-poton dengan ukuran ASTM untuk pengukuran kekutan tarik.
fungsi dari komponen awal. Kami
memperkirakan
bahwa
proses
pencangkokannya dimulai dari pembentukan
radikal dari PS.
Analisis Kekuatan Tarik Kopolimer PS dan AA
Pengukuran kekuatan tarik bertujuan untuk melihat kekuatan sampel polimer, yang dapat memberikan informasi tertentu bahwa telah terjadi reaksi. Hasil pengukuran kekuatan tarik kopolimer PS dan AA dengan Tensile tester dapat dilihat pada tabel-1 .
Tabel –1 Hasil pengukuran kekuatan tarik kopolimer PS dan AA
Komposisi
Modulu
N o
A A (g)
PS(g )
Teganga n (Mpa)
Reganga n (%)
s Young’ s (Mpa)
1 0,1 2,5
2,45
2,44 100,4
2 0,1 2,5
0,52
2,92 17.80
3 0,3 2,5
3,55
7,20 49.30
4 0,4 2,5
5.47
9,96 54.91
5 0,5 2,5
5,87
15,12 38.82
6 0,6 2,5
6,95
41,76 16.64
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Kopolimerisasi PS dan AA dengan FTIR
Hasil dari analisis spektrum IR ditunjukkan pada gambar –1. Pada daerah 3000-2850 cm-1 menunjukkan puncak CH2 dan CH3 streching. Pada panjang gelomabng 1736,24 cm-1 menunjukkan adanya gugus CO dari ester dan didukung pada panjang gelombang 1695,23 cm-1 yaitu gugus CO dari ester terikat.
Pada daerah panjang gelombang 1541,55 cm-1 –1452,08 cm-1 menunjukkan adanya senyawa aromatik. Hal ini menguatkan peneliti bahwa kopolimerisasi telah terjadi ditandai dengan berubahnya gugus-gugus
Hasil pengukuran kekuatan tarik kopolimer ditunjukkan pada tabel-1 diatas bahwa untuk penambahan asam adipat 0,6 g memberikan kekuatan tariknya paling tinggi jika dibandingkan dengan penambahan 0,1 g asam adipat. Hal ini disebabkan bahwa semakin besar jumlah AA yang ditambahkan pada kopolimerisasi semakin mudah untuk bereaksi antarai gugus COOH dari AA terhadap radikal PS (Rabek, J.F., 1984).
Akan tetapi pada penambahan 0,2 g AA kekuatan tariknya menurun, hal ini disebabkan bahwa reaksi asam adipat pada penambahna tersebut belum sempurna dari gugus COOH dengan radikal polistirena. Penyebab lain adanya pemutusan polistrirena menjadi lebih pendek sehingga mobilitas PS
2
Kopolimerisasi Cangkok Gugus Reaktif Asam Adipat dan Polistirena (Supri)
untuk bereaksi menjadi berkurang, sehingga menyebabkab penurunan tegangan, reganan maupun modulus young’s.
Analisis Sifat Termal Kopolimer AA dan PS
Hasil identifikasi termogram kopolimer AA dan PS dengan DTA menunjukkan bahwa suhu transisi gelas (Tg) sebesar 90,920C dan suhu dekomposisi sebesar 169.890C. Hal ini diasumsikan bahwa kopolimer telah terjadi, dimana suhu transisi gelas dan suhu leleh masing-masing komponen sangat berbeda jika dibandingkan dengan hasil kopolimer. Hal ini didukung dengan terbentuknya satu puncak endoterm pada termogram DTA tersebut, memungkinkan hanya satu komponen yang terbentuk.
KESIMPULAN
Kopolimer cangkok dapat terjadi dari polistirena dan asam adipat dengan bantuan inisiator BPO. Semakin besar jumlah asam adipat yang ditambahkan,maka semakin mudah terbentuknya kopolimer. Sifat termal, tegangan, regangan dan Modulus Young’s kopolimer AA dan PS semakin besar.
DAFTAR PUSTAKA
Rabek, J.F., 1984, “Experimental Methods in polymers Chemistry”, Jhon Wiley and Sons, USA.
Seymour.B.W., 1975, “Modern Plastic technology”, Reston Publishing Company, USA.
Teguh Yulius, 1998, “Kopolimer Cangkok Gugus Hidrofilik Monomer Metakrilat”, Bandung.
Wirjosentono, B., 1994, “Kinetika Mekanisme Polimerisasi”, USU Press, Medan.
Wirjosentono, B., 1995, “Struktur dan Sifat Mekanis Polimer”, Edisi Pertama, Intan Dirja Lela, Medan.
3