Pengaruh Konsentrasi Maleat Anhidrida Terhadap Derajat Grafting Maleat Anhidrida Pada Polipropilena Terdegradasi Dengan Inisiator Benzoil Peroksida

PENGARUH KONSENTRASI MALEAT ANHIDRIDA TERHADAP

DERAJAT GRAFTING MALEAT ANHIDRIDA PADA

POLIPROPILENA TERDEGRADASI DENGAN

INISIATOR BENZOIL PEROKSIDA

SKRIPSI

RENI SILVIA NASUTION 060802019

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

PENGARUH KONSENTRASI MALEAT ANHIDRIDA TERHADAP

DERAJAT GRAFTING MALEAT ANHIDRIDA PADA

POLIPROPILENA TERDEGRADASI DENGAN

INISIATOR BENZOIL PEROKSIDA

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

RENI SILVIA NASUTION 060802019

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH KONSENTRASI MALEAT

ANHIDRIDA TERHADAP DERAJAT GRAFTING MALEAT ANHIDRIDA PADA

POLIPROPILENA TERDEGRADASI DENGAN INISIATOR BENZOIL PEROKSIDA

Kategori : SKRIPSI

Nama : RENI SILVIA NASUTION

Nomor Induk Mahasiswa : 060802019

Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA

UTARA

Disetujui di Medan, Juni 2010 Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Drs. Amir Hamzah Siregar, Msi Drs. Darwin Yunus Nasution, MS

NIP 131945358 NIP 195508101981031001

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

DR. Rumondang Bulan, MS NIP 195408301985032001

PERNYATAAN

PENGARUH KONSENTRASI MALEAT ANHIDRIDA TERHADAP DERAJAT GRAFTING MALEAT ANHIDRIDA PADA POLIPROPILENA

TERDEGRADASI DENGAN INISIATOR BENZOIL PEROKSIDA

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2010

RENI SILVIA NASUTION NIM. 060802019

PENGHARGAAN

Bismillahirrahmanirrahim

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas rahmad dan karunianya, serta shalawat dan salam kepada Rasulullah Muhammad SAW, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian hingga selesainya penulisan skripsi ini sesuai waktu yang direncanakan.

Pada kesempatan ini penulis ingin memberikan penghargaan serta ucapan terima kasih yang tulus kepada ayahanda Drs. M.Syam Nst dan ibunda Dra. Yugia Muis serta abang dan kakak Indah Pertiwi, Reza Fahlevi dan adik ku Lisa Utari atas kasih sayang, motivasi dan bantuan moril dan material yang tak terhingga kepada penulis selama ini.

Keberhasilan dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini juga tidak luput dari segala bantuan berbagai pihak. Pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tulus kepada :

1. Bapak Drs. Darwin Yunus Nasution, MS selaku dosen pembimbing I dan Bapak Drs. Amir Hamzah Siregar, Msi selaku dosen pembimbing II yang telah banyak meluangkan waktunya dan memberikan pemikiran serta petunjuk dan saran selama penulis melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini sehingga dapat selesai.

2. Ibu DR. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Drs. Firman Sebayang, MS selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU yang telah mensyahkan skripsi ini

3. Bapak dan ibu dosen serta staf administrasi Departemen Kimia FMIPA USU yang telah membimbing dan memberikan disiplin ilmu selama penulis menjalani studi. 4. Bapak DR. Tamrin, Msi selaku dosem wali yang telah memberikan

nasehat-nasehat selama penulis melaksanakan studi jurusan.

5. Analis laboratorium kimia fisika dan kimia polimer Almh Kak Mas, kak Ijah dan Bang Edi

6. Sahabat terbaik Amy, Unie dan Uwi terima kasih atas segalanya

7. Kepada seluruh asisten kimia fisika dan kimia polimer kak Rina, kak Rahma,kak Mega, bang Misbah, Nia, Ai, Mail, Fika, Ulan, Desti, dan Tisna

8. Teman-teman stambuk 2006 khususnya Gulit terima kasih telah banyak membantu, Maria dan Eko yang telah berjuang bersama-sama, dan semua anak 06 yang tidak penulis sebutkan satu persatu terima kasih atas doa dan bantuannya, sukses selalu.

Akhirnya penulis menyadari kekurangan materi yang disajikan dalam skripsi ini, disebabkan keterbatasan literature dan pengetahuan yang dimiliki penulis. Untuk itu mengharapkan masukan dan saran yang membangun. Selanjutnya penulis mempersembahkan skripsi ini kepada para pembaca semoga kiranya bermanfaat bagi penelitian selanjutnya.

Medan, Juni 2010

Penulis

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh konsentrasi maleat anhidrida (MA) terhadap derajat grafting maleat anhidrida pada polipropilena terdegradasi (PPd) dengan inisiator benzoil peroksida (BPO). Reaksi grafting dilakukan dengan teknik pengolahan reaktif dalam internal mixer pada suhu 165oC dengan variasi komposisi (b/b) PP : MA : BPO, 97:1:2, 95:3:2, 92:6:2, 89:9:2, dan 86:12:2 . selanjutnya dilakukan penentuan derajat grafting dengan metode titrasi dan analisa spectra FTIR untuk menentukan adanya grafting maleat anhidrida pada rantai polipropilena. Hasil penelitian menunjukan bahwa proses grafting maleat anhidrida pada polipropilena dapat terjadi dan perbandingan berat campuran PP:MA:BPO (95:3:2) merupakan derajat grafting tertinggi maleat anhidrida.

THE EFFECT OF MALEIC ANHYDRIDE CONCENTRATION ON THE GRAFTING DEGREE IN POLYPROPYLENE WITH

INISIATOR BENZOYL PEROXIDE ABSTRACT

A research has been conducted on effect of maleic anhydride concentration on the grafting degree in degradated of polypropylene with inisiator benzoyl peroxide. Grafting reaction was done by reactive process technique in internal mixer at 165oC with variation of composition in the weigh ratio of PP:MA:BPO is 97:1:2, 95:3:2, 92:6:2, 89:9:2, and 86:12:2 . the quantity of grafted MA onto PP molecules was determined by titration method and the modified polymer samples were characterissed by Fourier Transform Infrared (FTIR) analysis. The result of study indicates that process grafting maleic anhydride on polypropylene can be done and the ratio of compound weight PP:MA:BPO (95:3:2) is the maximum grafting degree of maleic anhydride.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel x

Daftar Gambar xi

Daftar Singkatan xii

Bab 1 Pendahuluan 1

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Permasalahan 2

1.3. Pembatasan Masalah 3

1.4. Tujuan Penelitian 3

1.5. Manfaat Penelitian 3

1.6. Lokasi Penelitian 4

1.7. Metodologi Penelitian 4

Bab 2 Tinjauan Pustaka

2.1. Polimer 6

2.2. Polipropilena 7

2.2.1. Struktur Polipropilena 8

2.2.2. Kegunaan Polipropilena 9

2.3. Proses Degradasi Polimer 10

2.4. Benzoil Peroksida 10

2.6. Metode Grafting 14

2.7. Proses Grafting 15

2.8. Analisa Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) 17

2.9. Analisis Termal Diffrensial (DTA) 19

Bab 3 Metode Penelitian

3.1. Alat-alat 21

3.2. Bahan-bahan 22

3.3. Prosedur Penelitian 22

3.3.1. Proses Degradasi Polipropilena dengan Benzoil Peroksida 22 3.3.2. Proses Grafting Maleat Anhidrida (MA) kedalam Polipropilena

Terdegradasi (PPd) 23

3.3.3. Proses Pemurnian PP-g-MA 23

3.3.4. Penentuan Derajat Grafting dengan Metode Titrasi 24 3.3.5. Pembuatan Larutan KOH 0.05 N dalam Metanol 24

3.3.6. Uji Spektroskopi FTIR 24

3.3.7. Uji Penentuan Titik Leleh 24

3.4. Bagan Penelitian 25

3.4.1. Proses Degradasi Polipropilena 25

3.4.2. Proses Grafting Maleat Anhidrida (MA) pada Polipropilena

Terdegradasi (PPd) 25

3.4.3. Proses Pemurnian PP-g-MA 26

3.4.4. Menghitung Derajat Grafting dengan Metode Titrasi 27

3.4.5. Proses Analisis dengan FTIR 27

3.4.6. Uji Penentuan Titik Leleh 28

Bab 4 Hasil dan Pembahasan

4.1. Hasil Pencampuran Polimer 29

4.2. Perhitungan 30

4.3.1. Pengaruh Konsentrasi Maleat Anhidrida Terhadap Derajat

Grafting 31

4.3.2. Analisa FTIR dari PP-g-MA dengan Derajat Grafting

Maksimum 32

4.3.3. Analisa DTA dari PP-g-MA dengan Derajat Grafting

Maksimum 34

Bab 5 Kesimpulan dan Saran

5.1. Kesimpulan 35

5.2. Saran 35

Daftar Pustaka 36

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1 Data Hasil Pencampuran Polimer 29

Tabel 4.2 Perbandingan Konsentrasi Maleat Anhidrida Terhadap Derajat

Grafting 31

Tabel 4.3.1 Bilangan Gelombang Polipropilena 32

Tabel 4.3.2 Bilangan Gelombang PP-g-MA sebelum Pemurnian dengan Derajat

Grafting Maksimum 33

Tabel 4.3.3 Bilangan Gelombang PP-g-MA setelah Pemurnian dengan Derajat

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.2 Struktur Propilena 7

Gambar 2.2.1 Struktur Polipropilena 9

Gambar 2.4 Pembentukan Radikal pada Benzoil Peroksida 11 Gambar 2.5 Proses Pembentukan Maleat Anhidrida 13 Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Derajat Grafting dengan Konsentrasi MA 30

DAFTAR SINGKATAN

PP = Polipropilena

PPd = Polipropilena terdegradasi MA = Maleat anhidrida

BPO = Benzoil peroksida

g = grafting

FTIR = Fourier Transform Infrared Spectroscopy DTA = Differential Thermal Analysis

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh konsentrasi maleat anhidrida (MA) terhadap derajat grafting maleat anhidrida pada polipropilena terdegradasi (PPd) dengan inisiator benzoil peroksida (BPO). Reaksi grafting dilakukan dengan teknik pengolahan reaktif dalam internal mixer pada suhu 165oC dengan variasi komposisi (b/b) PP : MA : BPO, 97:1:2, 95:3:2, 92:6:2, 89:9:2, dan 86:12:2 . selanjutnya dilakukan penentuan derajat grafting dengan metode titrasi dan analisa spectra FTIR untuk menentukan adanya grafting maleat anhidrida pada rantai polipropilena. Hasil penelitian menunjukan bahwa proses grafting maleat anhidrida pada polipropilena dapat terjadi dan perbandingan berat campuran PP:MA:BPO (95:3:2) merupakan derajat grafting tertinggi maleat anhidrida.

THE EFFECT OF MALEIC ANHYDRIDE CONCENTRATION ON THE GRAFTING DEGREE IN POLYPROPYLENE WITH

INISIATOR BENZOYL PEROXIDE ABSTRACT

A research has been conducted on effect of maleic anhydride concentration on the grafting degree in degradated of polypropylene with inisiator benzoyl peroxide. Grafting reaction was done by reactive process technique in internal mixer at 165oC with variation of composition in the weigh ratio of PP:MA:BPO is 97:1:2, 95:3:2, 92:6:2, 89:9:2, and 86:12:2 . the quantity of grafted MA onto PP molecules was determined by titration method and the modified polymer samples were characterissed by Fourier Transform Infrared (FTIR) analysis. The result of study indicates that process grafting maleic anhydride on polypropylene can be done and the ratio of compound weight PP:MA:BPO (95:3:2) is the maximum grafting degree of maleic anhydride.

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Polipropilena merupakan polimer termoplastik yang penting dan luas penggunaannya disamping polietilena dan polivinil klorida. Perkembangan berbagai variasi dan luasnya jenis penggunaannya, maka memungkinkan untuk memanipulasi dengan berbagai aditif untuk mendapatkan bahan polimer yang dapat dipakai untuk berbagai keperluan lainnya.

Perbedaan sifat kepolaran dari polipropilena dengan bahan tambahan atau aditif yang digunakan menghasilkan kombinasi material yang tidak bereaksi secara kimia. Untuk itu dilakukan modifikasi terhadap polipropilena untuk dapat menghasilkan kombinasi material yang memiliki sifat yang lebih baik karena dapat bereaksi secara kimia.

Degradasi polipropilena dengan menggunakan benzoil peroksida menyebabkan terjadinya pemutusan ikatan rantai panjang polipropilena, Afriando (2009) telah melakukan penelitian terhadap degradasi polipropilena yang menyebabkan menurunnya berat molekul dan titik leleh dari polipropilena. Penentuan berat molekul dapat diketahui melalui nilai viskositas instrinsik, metode DTA untuk mengetahui titik lelehnya dan FTIR untuk melihat gugus fungsinya.

Pada tahun 1996 E.P. Collar telah melakukan fungsionalisasi terhadap polipropilena oleh monomer-monomer polar yang merupakan suatu cara yang efektif untuk meningkatkan kepolaran dari polipropilena tersebut, dengan cara menggrafting maleat anhidrida pada polipropilena. Dan kenyataannya berbagai jenis dari

polimer-polimer yang tergrafting telah digunakan secara luas untuk memperbaiki adhesi permukaan antara komponen pada campuran polimer. Modifikasi dari polipropilena juga digunakan secara luas untuk meningkatkan penggunaan dari bahan-bahan mekanik dari komposit yang berbahan dasar polipropilena dan juga meningkatkan kekuatan dari komposit tersebut.

Pada tahun 1996 M. Sclavons telah melakukan penelitian terhadap penentuan derajat grafting maleat anhidrida pada polipropilena yang tergrafting dengan maleat anhidrida komersil dengan metode titrasi dimana PP-g-MA dilarutkan dalam toulena sampai larut kemudian ditambahkan 200 μl air untuk membuka cincin anhidrida sehingga menghasilkan gugus karboksilat yang dapat ditentukan dengan titrasi alkali dan fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) untuk melihat gugus fungsi maleat anhidrida yang tergrafting pada polipropilena dimana pada PP-g-MA terdapat perubahan gugus fungsi.

Oleh karena itu, penulis berkeinginan meningkatkan kepolaran dari polipropilena dimana polipropilena terlebih dahulu didegradasi dengan benzoil peroksida (BPO) sehingga didapatkan polipropilena yang memiliki berat molekul lebih rendah sehingga proses grafting lebih mudah terjadi, selanjutnya polipropilena yang terdegradasi dapat digrafting dengan maleat anhidrida (MA). Diharapkan pada aplikasi selanjutnya dapat dijadikan sebagai bahan coupling agent dalam pembuatan komposit dengan serat alam.

1.2. Permasalahan

Yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini adalah :

1. Apakah terjadi grafting maleat anhidrida kedalam polipropilena terdegradasi 2. Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi maleat anhidrida terhadap derajat

grafting PP-g-MA.

3. Apakah terjadi perubahan titik leleh dari polipropilena setelah reaksi grafting

1.3. Pembatasan Permasalahan

1. Dalam penelitian ini digunakan perbandingan polipropilena : benzoil peroksida yaitu 95% : 5%

2. Dalam penelitian ini digunakan perbandingan polipropilena terdegradasi (PPd): maleat anhidrida (MA) : benzoil peroksida (BPO) yaitu :

(97%:1%:2%),(95%:3%:2%),(92%:6%:2%),(89%:9%:2%),(86%:12%:2%)

3. Waktu yang digunakan dalam setiap penambahan benzoil peroksida (BPO) adalah 5 menit

4. Karakterisasi dilakukan dengan uji FTIR , DTAdan penentuan derajat grafting

1.4. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan :

1. Untuk mengetahui apakah reaksi grafting antara maleat anhidrida dengan polipropilena dapat terjadi

2. Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi maleat anhidrida terhadap derajat grafting 3. Untuk mengetahui perubahan titik leleh dari polipropilena sebelum dan sesudah reaksi

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun hasil penelitian ini diharapkan memberikan informasi reaksi grafting antara polipropilena terdegradasi dengan maleat anhidrida dan inisiator benzoil peroksida. Selanjutnya polipropilena yang telah dimodifikasi dapat digunakan sebagai senyawa penghubung (coupling agent) dalam pembuatan komposit polipropilena dengan serat alam.

1.6. Lokasi Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Uji DTA dilakukan di Laboratorium PTKI Medan dan Uji FTIR dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Universitas Gajah Mada Yogyakarta.

1.7. Metodologi Penelitian

Penelitian ini bersifat eksperimen laboratorium, yaitu untuk memodifikasi struktur polimer polipropilena dilakukan beberapa tahap yaitu:

1. Proses degradasi polipropilena dengan inisiator benzoil peroksida dengan waktu penambahan inisiator benzoil peroksida selama 5 menit yang dilakukan dalam internal mixer pada suhu 170oC

2. Proses grafting maleat anhidrida kedalam polipropilena terdegradasi dengan perbandingan polipropilena terdegradasi (PPd): maleat anhidrida (MA) : benzoil peroksida (BPO) yaitu

(97%;1%:2%),(95%:3%:2%),(92%:6%:2%),(89%:9%:2%), dan (86%:12%:2%) dengan penambahan inisiator benzoil peroksida selama 5 menit yang dilakukan dalam internal mixer pada suhu 165oC.

3. Proses Pemurnian PP-g-MA dengan cara merefluks PP-g-MA dengan 100 ml xylene sampai larut, setelah larut ditambahkan 40 ml aseton dan disaring.

Endapannya dicuci dengan metanol berulang-ulang, kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 120oC selama 6 jam.

4. Proses penghitungan derajat grafting dengan metode titrasi dengan cara endapan yang telah murni direfluks kembali dengan 100 ml xylene sampai larut. Setelah larut ditambahkan 1 tetes air dan refluks kembali selama 15 menit. Kemudian ditambahkan 3 tetes indikator fenolftalein dan dititrasi dengan KOH 0.05 N dalam keadaan panas. Dihentikan titrasi saat terjadi perubahan warna menjadi merah rose.

5. Proses penentuan gugus fungsi dengan metode FTIR pada PP-g-MA dengan derajat grafting tertinggi

6. Proses penentuan titik leleh dengan metode DTA pada PP-g-MA dengan derajat grafting tertinggi

Variabel-variabel yang digunakan adalah :

Variabel bebas : Konsentrasi polipropilena terdegradasi dan maleat anhidrida dalam campuran PPd:MA:BPO

Variabel terikat : 1. Derajat grafting maleat anhidrida pada polipropilena 2. Suhu titik lebur PP-g-MA

3. Gugus Fungsi maleat anhidrida pada polipropilena Variabel tetap :

1. Benzoil peroksida (BPO) 2%

2. Waktu penambahan benzoil peroksida (BPO) selama 5 menit

3. Suhu internal mixer untuk proses degradasi 170oC 4. Suhu internal mixer pada saat proses grafting 165oC

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Polimer

Dewasa ini, polimer merupakan salah satu ‘bahan teknik’ yang penting untuk keperluan konstruksi atau suku cadang, disamping bahan konvensional lainnya seperti logam dan keramik. Sebagai ‘polimer komoditas’, yaitu bahan polimer yang digunakan pada pembuatan barang keperluan konsumen, misalnya untuk peralatan rumah tangga, mainan, alat kantor, dan sebagainya, volume kebutuhannya semakin meningkat. Selain daripada itu, bahan polimer telah dimodifikasi secara fisiko-kimiawi menjadi bahan khusus dengan karakteristik tertentu seperti untuk pembuatan peralatan kesehatan dan komponen elektronika. Bahan polimer khusus termodifikasi ini, yang walaupun volume produksinya kecil, harganya dapat mencapai puluhan kali harga polimer komoditas. Karena latar belakang kebutuhan diatas, industri bahan polimer kini telah berkembang pesat mencapai pertumbuhan sampai 7% per tahun. Sampai tahun 1980-an industri tersebut telah memperkenalkan berbagai bahan polimer teknik, yang pada berbagai penggunaannya, bahan polimer tersebut telah menggantikan peranan bahan-bahan lain. Sebagai salah satu contoh, dalam dunia industri pipa distribusi air dan gas, bahan baja, besi, tembaga dan keramik telah digantikan oleh polipropilena dan polivinil klorida yang lebih murah dan mudah diperoleh (Wirjosentono, 1998).

Kata polimer pertama kali digunakan oleh kimiawan Swedia Berzelius pada tahun 1833. Sepanjang abad 19 para ilmuwan bekerja dengan makromolekul tanpa memiliki suatu pengertian yang jelas mengenai strukturnya. Sebenarnya, beberapa polimer alam yang termodifikasi telah dikomersilkan. Sebagai contoh, selulosa nitrat dipasarkan dibawah nama-nama ”Celluloid” dan ”guncotton”(Stevens,2001).

Dr.W.H. Carothers, seorang ahli kimia Amerika Serikat, mengelompokan polimerisasi (proses pembentukan polimer tinggi) menjadi dua golongan, yakni polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.

Polimerisasi adisi melibatkan reaksi rantai. Penyebab reaksi rantai dapat berupa radikal bebas (partikel reaktif yang mengandung elektron tak berpasangan) atau ion. Radikal bebas biasanya terbentuk dari penguraian zat nisbi tidak mantap, yang disebut pemicu. Pemicu ini memicu reaksi rantai pada pembentukan polimer, dan polimerisasi ini berlangsung sangat cepat, sering dalam waktu hanya beberapa detik. Polimerisasi adisi terjadi khusus pada senyawa yang mempunyai ikatan rangkap, seperti misalnya etena dan turunan-turunannya.

Polimerisasi kondensasi terjadi reaksi antara dua molekul bergugus fungsi banyak (molekul yang mengandung dua gugus fungsi atau lebih yang dapat bereaksi) dan memberikan satu molekul besar bergugus fungsi banyak pula, dan diikuti oleh penyingkiran molekul kecil, seperti misalnya air (Cowd, 1991).

2.2. Polipropilena

Polimer didefinisikan sebagai suatu molekul yang besar yang terdiri atas susunan ulang unit kimia yang kecil dan sederhana yang disebut monomer. Monomer polipropilena (CH2=CHCH3) diperoleh dari hasil samping pemurnian minyak bumi. Polipropilena

(CH2-CHCH3)n merupakan suatu jenis polimer termoplastik yang mempunyai sifat

melunak dan meleleh jika dipanaskan (Billmeyer, 1971)

Polipropilena merupakan polimer hidrokarbon yang termasuk kedalam polimer termoplastik yang dapat diolah pada suhu tinggi. Struktur molekul propilena dapat dilihat pada gambar 2.2. berikut :

C=C

Gambar 2.2. Struktur Propilena CH3

H H

Karena keteraturan ruang polimer ini, rantai dapat dikemas lebih terjejal sehingga menghasilkan plastik yang kuat dan tahan panas. Pada suhu ruang, beberapa sifat, seperti daya regang dan kekakuan, sama dengan sifat polietena bermassa jenis tinggi, tetapi sifat itu berubah pada suhu yang lebih tinggi. Sifat kelarutan poli(propena) sama dengan sifat kelarutan yang dimiliki poli(etena), yakni tak larut pada suhu ruang (Cowd, M.A., 1991).

Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang ringan, densitas 0,90-0,92, memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hidrogen tersier. Penggunaan bahan pengisi dan penguat memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagai bahan polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan (stress-cracking) walaupun pada temperatur tinggi. Kerapuhan polipropilena di bawah 0oC dapat dihilangkan dengan penggunaan bahan pengisi (Gachter, 1990).

2.2.1. Struktur Polipropilena

Dalam struktur polimer atom-atom karbon terikat secara tetrahedral dengan sudut antara ikatan C-C 109,5oC dan membentuk rantai zigzag planar. Untuk polipropilena struktur zigzag planar tiga dimensi dapat terjadi dalam tiga cara yang berbeda-beda tergantung pada posisi gugus metil satu sama lain. Ini menghasilkan struktur isotaktik, sindiotaktik atau ataktik. Ketiga struktur polipropilena tersebut pada pokoknya secara kimia berbeda satu sama lainnya. Pada polipropilena isotaktik semua gugus metil (CH3) terletak pada

sisi yang sama dari rantai utama karbonnya, pada sindiotaktik gugus metil terletak arah berlawanan selang-seling, sedangkan yang ataktik gugus metilnya acak seperti gambar dibawah ini (Hartomo, A.J., 1995).

(a) (b) (c)

Gambar 2.2.1. Polipropilena (a) isotaktik (b) sindiotaktik (c) ataktik

2.2.2. Kegunaan Polipropilena

Polipropilena atau polipropilen (PP) adalah sebuah polimer termoplastik yang dibuat oleh industri kimia dan digunakan dalam berbagai aplikasi, diantaranya pengemasan, tekstil (contohnya tali, pakaian, dan karpet), alat tulis, berbagai tipe wadah yang dapat dipakai berulang-ulang serta bagian plastik, perlengkapan laboratorium, pengeras suara,

komponen otomotif, dan uang kertas polimer (http://en.wikipedia.org.wiki.Polypropylene).

Produk poli(propena) lebih tahan terhadap goresan daripada produk poli(etena) yang bersesuaian. Poli(propena) digunakan untuk bagian dalam mesin pencuci, komponen mobil, kursi, tangkai pegangan, kotak, keranjang, pipa,isolator listrik, kemasan (berupa lembaran tipis) makanan dan barang (Cowd, M.A., 1991).

2.3.Proses Degradasi Polimer

Degradasi polimer pada dasarnya berkaitan dengan terjadinya perubahan sifat karena ikatan rantai utama makromolekul. Pada polimer linier, reaksi tersebut mengurangi masa molekul atau panjang rantainya. Sesuai dengan penyebabnya, kerusakan atau degradasi polimer ada beberapa macam. Kerusakan termal (panas), fotodegradasi (cahaya), radiasi (energi tinggi), kimia, biologi (biodegradasi) dan mekanis. Dalam artian peningkatan berat ukuran molekul ikat silang dapat dianggap lawan degradasi (Allen, 1983).

Pada kerusakkan termal (termokimia) ada peluang aditif, katalis atau pengotor, turut bereaksi meskipun dari segi istilah seakan-akan tidak ada senyawa lain yang tidak terlibat. Fotodegradasi polimer lazim melibatkan kromofor yang menyerap daerah UV di bawah 400 nanometer. Radiasi energi tinggi misalnya sinar X, gamma, atau partikel, tidak khas serapan. Segenap bagian molekul dapat kena dampak, apabila didukung oleh faktor oksigen, aditif, kristalin, atau pelarut tertentu. Degradasi mekanis dapat terjadi saat pemprosesan maupun ketika produk digunakan oleh gaya geser, dampak benturan dan sebagainya (http://id.wikipedia.org/wiki/maleat anhidrida).

2.4.Benzoil Peroksida

Di antara berbagai jenis inisiator, peroksida (ROOR) dan hidroperoksida (ROOH) merupakan jenis yang paling banyak dipakai. Mereka tidak stabil terhadap panas dan terurai menjadi radikal-radikal pada suatu suhu dan laju yang bergantung pada strukturnya. Peroksida yang paling umum dipakai adalah benzoil peroksida yang mengalami homolisis termal untuk membentuk radikal-radikal benzoiloksi.

Benzoil peroksida (waktu paruhnya 30 menit pada 100oC) mempunyai keuntungan yaitu radikal benzoiloksi yang cukup stabil sehingga cenderung bereaksi dengan molekul-molekul monomer yang lebih reaktif sebelum mengeliminasi karbon dioksida, dengan demikian mengurangi pemborosan inisiator (Stevens,M.P.,2001).

Polimerisasi radikal bebas merupakan macam polimerisasi adisi yang paling umum dan terpenting. Biasanya radikal bebas dibentuk melalui penguraian zat nirmantap

dengan menggunakan bahang atau cahaya. Radikal bebas ini menjadi pemicu pada polimerisasi (Cowd,M.P.,1991).

Gambar 2.4. Pembentukan Radikal pada Benzoil Peroksida

Salah satu metode polimerisasi yang digunakan adalah polimerisasi inisiasi yang mana radikal bebas dimasukkan kedalam sistem dengan tanpa adanya peningkatan kedudukan reaksi. Radikal dapat dimasukan pada tingkatan bebas atau komponen yang terdekomposisi selama reaksi polimerisasi berlangsung.

Dekomposisi dari inisiator pada radikal bebas menggunakan energi yang lebih rendah dari formasi mereka sendiri dengan aktivasi langsung molekul monomernya. Namun demikian adisi dari inisiator dengan sangat cepat meningkatkan kedudukan dari langkah pertama (formasi pusat aktif) dan mempengaruhi secara keseluruhan dari reaksi polimerisasi.

Interaksi dari monomer dengan radikal bebas yang dimasukkan kedalam sistem atau hasil dekomposisi dari inisiator adalah merupakan langkah utama dalam pembentukan ikatan propagasi. Dengan demikian radikal bebas atau komponen secara umum yang dimasukkan kedalam bahan polimer digunakan pada reaksi polimerisasi.

O O O O C C O C O• 2

Jika radikal bebas dimasukkan kedalam sistem polimerisasi dimulai dengan tahap propagasi dan melewati tahap inisiasi.

Polimerisasi dengan kehadiran suatu komponen yang terdekomposisi menjadi radikal bebas dibawah kondisi reaksi mengalami tiga tahap, namun pada tahap pertama (formasi pusat aktif) membutuhkan energi bebas yang rendah. Proses reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut :

(R) 2 2R (radikal bebas)

R. + A1 R A1.

R A1. + A1 R A2.

……… propagasi

R Am-1 + A1 R Am.

R Am R An (m≤ n) terminasi

Dimana (R)2 adalah inisiator, dimana terdekomposisi kedalam radikal bebas

(Strepikheyev, 1971).

2.5.Maleat Anhidrida

Maleat anhidrat adalah senyawa vinil tidak jenuh yang merupakan bahan mentah dalam sintesa resin poliester, bahan aditif dan minyak pelumas.

Plastisiser dan kopolimer maleat anhidrida mempunyai sifat kimia yang khas yaitu adanya ikatan gugus karboksil di dalamnya. Umumnya senyawanya dengan dua karbon ikatan rangkap mempunyai sifat yang karakteristik.

Maleat anhidrida masih digunakan dalam penelitian polimer. Maleat anhidrida dapat dibuat dari asam maleat, seperti reaksi diberikut ini :

+

+ 2 CH3COOH

Gambar 2.5. Proses Pembentukan Maleat Anhidrida

maleat anhidrida dengan berat molekul 98,06, larut dalam air, meleleh pada temperatur 57-60oC, mendidih pada 202oC.

Maleat anhidrida adalah senyawa vinil tidak jenuh merupakan bahan mentah dalam sintesis resin poliester pelapisan permukaan karet, deterjen, bahan aditif dan minyak pelumas, plastisizer dan kopolimer. Maleat anhidrida mempunyai sifat kimia khas yaitu adanya ikatan etilenik dengan gugus karbonil didalamnya, ikatan ini berperan dalam reaksi adisi(Arifin, 1996).

Polimerisasi dari monomer dilakukan dengan pemasukan berbagai macam gugus fungsi oleh karena itu maleat anhidrida merupakan salah satu bahan yang mempunyai gugus yang bervariasi yaitu gugus yang dapat berikatan dengan bahan polimer dan bahan serat alam. (Strepikheyev, A., 1971)

H3C C

O C HC O HC C

H3C

OH C

OH

O Asetat anhidrida Asam maleat

HC HC O O O C C Maleat anhidrida Asam asetat

2.6.Metode Grafting

A. Mekanisme Radikal Bebas

Yaitu metode tertua dan terluas penggunaanya, karena relatif simpel. Ada 5 metode grafting dengan mekanisme radikal bebas yaitu :

1. Metode Kimia (chemical method)

Radikal bebas dilepaskan oleh inisiator seperti benzoil peroksida (BPO) atau azobisissobutironitril (AIBN)

3. Metode Fotografting

Kelompok khromoponik dipolimer menyerap radiasi elektromagnetik pada daerah visibel dan elektromagnetik. Hasilnya pemutusan ikatan dan kemudian pada dekomposisi radikal dimana menghasilkan inisiasi grafting

Contohnya metilmetakrilat tergrafting pada poly(metil-vinil-keton) 3. Metode Radiasigrafting

Pada metode ini kopolimer graft dimulai pada daerah radikal pada rantai polimer dengan energi radiasi yang tinggi pada daerah vakum atau medium lainnya.

4. Metode Plasma Grafting

Grafting plastik seperti fiber dengan pemberian sinar. Dengan suhu yang rendah merupakan sistem yang kompleks untuk elektron, atom, spesies ionisasi dan pelepasan atom dan molekul.

5. Metode Kimia Mekanik Grafting

Mekanisme yang bersifat reaktif dan ultrasonik menyebabkan polimer mengalami degradasi disebabkan oleh sebuah radikal bebas.

B. Mekanisme Ionik

Merupakan teknik yang baik untuk persiapan kopolimer graft. Metode ini dibagi dua yaitu :

1. Metode Anionik

Graft kopolimerisasi mengalami inisiasi oleh anion dengan reaksi basa dengan asam proton pada rantai utama polimer.

2. Metode Kationik

Reaksi inisiasi diantara alkil halida dan asam lewis merupakan contoh untuk kationik grafting.

C. Mekanisme Koordinasi

Stereospesifik inisiator memberikan stereo blok kopolimer mengandung rangkaian isotaktik dan heterotaktik.

D. Mekanisme Coupling

Polimer yang mengandung hidrogen yang aktif digunakan untuk sintesis kopolimer graft. Poli (etilen oksida) adalah grafting yang mudah kedalam nilon (Singh, R.P. 1992).

2.7. Proses Grafting

Fungsionalisasi terhadap polipropilena oleh monomer-monomer polar yang merupakan suatu cara yang efektif untuk meningkatkan kepolaran dari polipropilena tersebut, dengan cara menggrafting maleat anhidrida pada polipropilena. Dan kenyataannya berbagai jenis dari polimer-polimer yang tergrafting telah digunakan secara luas untuk memperbaiki adhesi permukaan antara komponen pada campuran polimer. Modifikasi dari polipropilena juga digunakan secara luas untuk meningkatkan penggunaan dari bahan-bahan mekanik dari komposit yang berbahan dasar polipropilena dan juga meningkatkan kekuatan dari komposit tersebut. (E.P.Collar, 1996)

Berikut reaksi grafting PP-g-MA : Dekomposisi Peroksida

O•

O O

temperatur

C O O C 2

O C C• CH3 + n H C CH3 H H C + n H C CH3 H n O O O C C H H H n

O O

C C H

O H

. CH3

Proses Degradasi

C• CH3 CH3 CH3 CH3 OH

O• + C•

O• C n

C +

H C H O n H C H H C n . C C n O H +

O O O

O H O H C H

Grafting menyebabkan sedikit berkurangnya kuat tensil dan pemanjangan putus. Hal ini karena kemungkinan adanya permutusasi rantai serentak dengan grafting (Hartomo, 1996).

Persen grafting dapat dihitung dengan menggunakan rumus dibawah ini 100 1 1 2 x W W W grafting

persen  

Dimana W1 adalah berat sebelum polimerisasi cangkok dan W2 berat setelah polimerisasi

cangkok.(Saihi, D. 2001)

2.8.Analisa Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)

Pada saat ini spektrofotometer infra merah sering digunakan untuk keperluan analisa kuantitatif, akan tetapi sering juga digunakan untuk analisa kualitatif dengan spektrofotometer ultra-lembayung dan sinar tampak. Penggunaan spektrofotometer infra

C C C• C CH3 C C • CH3 CH3 C

Ikat Silang (crosslinking) C CH3 CH3 C O O n n n

O O

+ H C H C H O

H CH3

+ H C H C C H O H • disproporsionasi O n n O O .• H H + H C CH3 H O H H H O O CH3 C H

merah dimaksudkan untuk analisa yang lebih banyak ditujukan untuk identifikasi senyawa organik (Silver Stein, 1986).

Pada tahun 1965, Coley dan Turky mendemonstrasikan teknik spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infrared spectroscopy). Pada dasarnya teknik ini sama dengan spektroskopi inframerah biasa, kecuali dilengkapi dengan cara perhitungan Fourier Transform dan pengolahan data untuk mendapatkan resolusi dan kepekaan yang lebih tinggi. Teknik ini dilakukan dengan penambahan peralatan interferometer yang telah lama ditemukan oleh Michelson pada akhir abad 19. Michelson telah mendapatkan informasi spectrum dari suatu berkas radiasi dengan mengamati interferogram yang diperoleh dari interferometer tersebut.

Penggunaan spektrometer FT-IR untuk analisa banyak diajukan untuk identifikasi suatu senyawa. Hal ini disebabkan spektrum FT-IR suatu senyawa (misalnya senyawa organik) bersifat khas, artinya senyawa yang berbeda akan mempunyai spektrum yang berbeda pula. Vibrasi ikatan kimia pada suatu molekul menyebabkan pita serapan hampir seluruhnya didaerah spectrum IR yakni 4000-400 cm-1.

Pada temperatur biasa molekul organik frekuensi vibrasinya dalam keadaan tetap. Masing-masing ikatan mempunyai vibrasi regangan (stretching) dan vibrasi tekuk (bending) yang dapat mengabsorbsi energi radiasi pada frekuensi itu. Yang dimaksud vibrasi regangan adalah terjadinya terus menerus perubahan jarak antara dua atom didalam suatu molekul. Vibrasi regangan ini ada dua macam, yaitu regangan simetris dan tak simetris. Yang dimaksud vibrasi tekuk adalah terjadinya perubahan sudut antara dua ikatan kimia. Ada empat macam vibrasi tekuk, yakni vibrasi tekuk dalam bidang (implane bending) yang dapat berupa vibrasi scissoring (deformasi) atau vibrasi rocking dan vibrasi keluar bidang (out of plane bending) yang dapat berupa wagning atau berupa twisting (Seymour, 1984).

Formulasi bahan polimer komersil dengan kandungan aditif bervariasi seperti pemplastis, pengisi, pemantap dan antioksidasi, memberikan kekhasan pada spektrum inframerahnya. Analisis inframerah memberikan informasi tentang kandungan aditif, panjang rantai, dan struktur rantai polimer. Disamping itu, analisis IR dapat digunakan

untuk karakterisasi bahan polimer yang terdegradasi oksidatif dengan munculnya gugus karbonil dan pembentukan ikatan rangkap pada rantai polimer. Gugus lain yang menunjukan terjadinya degradasi oksidatif adalah gugus hidroksida dan karboksilat.

Umumnya pita serapan polimer pada spektrum inframerah adalah adanya ikatan C-H regangan pada daerah 2880 cm-1- 2900 cm-1 dan regangan dari gugus fungsi lain yang mendukung untuk analisis suatu material (Hummel, D.O.,1985).

Untuk memperoleh informasi struktur dari spektra inframerah lebih lanjut, kita harus terbiasa dengan frekuensi atau panjang gelombang dimana berbagai gugus fungsional menyerap. Sebagai pelengkap informasi tersebut, dipakai tabel, yang disebut tabel korelasi inframerah yang memuat informasi dimana berbagai gugus fungsional menyerap.(Sastrohamidjojo,H. 1992)

2.9.Analisis Termal Diferensial (DTA)

Cara analisis termal atas polimer penting, apalagi dengan makin canggih dan jitunya intrumentasi. Kegunaannya antara lain untuk mengetahui kestabilan termalnya, waktu hidup dan waktu simpan (keawetan) pada kondisi tertentu, fasa dan perubahan fasa didalamnya, juga informasi tentang pengaruh aditif yang dimasukkan ke dalam bahan polimer tersebut.

Ada berbagai cara simakan termal atas polimer, misalnya termogravimetri, thermal differensial (DTA), termomekanik dan banyak lagi.

Pada analisis termal diferensial (DTA), sampel diprogram suhu dengan laju terkontrol, suhu terus dipantau. DTA berguna untuk pengukuran derajat kekristalan, penyimakan struktur beda-morfologis berbagai ionomer polimer, pengukuran titik transisi gelas, kajian puncak ganda titik leleh polimer isotaktik, transisi-transisi orde satu kopolimer, annealing polimorf, pengaruh riwayat termal atas sifat, kajian stabilitas polimer, kinetika pirolisis, pengaruh panjang/jenis gugus samping atas titik leleh, pengaruh laju pemanasan atas titik leleh, juga untuk penyidikan berbagai jenis polimer komersil (Hartomo, A.J., 1995).

Diffrensial Thermal Analysis (DTA) adalah suatu cara untuk menentukan perubahan sifat-sifat khusus panas dari suatu bahan sampel dengan mengukur dan mencatat kedua-duanya, temperatur T(oC) dan dari bahan sampel dan perbedaan temperatur ΔT (oC) diantara dua sampel yang diukur dan satu bahan pembanding yang panasnya stabil, seperti α-alumina atau bubuk pengaman (seperti pada sekering), sementara pemanas berlangsung dengan kecepatan konstan pemanas (oven) dengan menghasilkan panas ideal. Cara ini selalu dilakukan dalam industri-industri. Dengan kata lain Diffrensial Thermal Analysis (DTA) adalah cara untuk mendeteksi dan mengukur bagian bahan yang tidak seimbang (tidak stabil) dalam temperatur dengan bahan pembanding bila terjadi reaksi endotermik (perubahan panas dalam) atau eksotermik (perubahan panas luar) dalam sampel pada proses pemanasan. (Warman, 1994)

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Alat

- Neraca analitis Mettler AE 200

- Internal mixer Heles CR-52

- Spatula

- Plastik

- Statif dan klem

- Fourier Transform Infrared Spectroscopy(FTIR) Shimadzu

- Botol akuades

- Gelas Beaker 250 ml

- Kertas saring whatman no.42 - Diffrential Thermal Analysis (DTA)

- Buret 25 ml

- Oven Memmert

- Labu takar 250 ml Pyrex

- Hot plate stirer - Gelas ukur 100 ml

- Pendingin Liebig

- Pompa vakum

3.2. Bahan

- Polipropilena Yuhwa,Ltd korea

- Benzoil Peroksida Merck

- Maleat Anhidrida

- Metanol p.a.Merck

- Xylena p.a.Merck

- Akuades

- Aseton p.a.Merck

- KOH 0,05 N

- Indikator fenolftalein 1%

3.3. Prosedur Penelitian

3.3.1. Proses Degradasi Polipropilena dengan Benzoil Peroksida

Ditimbang polipropilena dan benzoil peroksida dengan perbandingan (PP : BPO, b/b) yaitu 95% : 5% (dalam 50 gr; 47,5 PP: 2,5 BPO). Dimasukan polipropilena kedalam alat internal mixer yang telah diatur suhunya 170oC, dan diputar sampai melebur. Kemudian ditambahkan BPO dan biarkan bercampur selama 5 menit. Dimatikan alat lalu keluarkan hasilnya dan didinginkan. Hasilnya dicuci dengan etanol, kemudian disaring dan dikeringkan.

3.3.2. Proses Grafting Maleat Anhidrida (MA) kedalam Polipropilena terdegradasi (PPd)

Ditimbang dalam 20 gr, polipropilena terdegradasi (PPd), maleat anhidrat (MA), benzoil peroksida (BPO) masing-masing sesuai dengan perbandingan sebagai berikut :

Sampel PPd (%) MA (%) BPO (%)

1 97 1 2

2 95 3 2

3 92 6 2

4 89 9 2

5 86 12 2

Dimasukkan PPd dan MA kedalam alat internal mixer yang telah diatur suhunya 165oC, diputar sampai melebur. Kemudian ditambahkan BPO dan biarkan bercampur selama 5 menit. Dikeluarkan dan didinginkan hasilnya. Dilakukan prosedur yang sama untuk sampel berikutnya.

3.3.3.Pemurnian PP-g-MA

Ditimbang 2 g PP-g-MA. Ditambahkan 100 ml xylene dan direfluks sampai larut. Kemudian diendapkan dengan 40ml aseton. Disaring dengan kertas saring yang terhubung dengan pompa vakum. Endapannya dicuci dengan metanol berulang-ulang. Dikeringkan endapan dalam oven pada suhu 120oC selama 6 jam.

3.3.4. Penentuan Derajat Grafting dengan Metode Titrasi

Ditimbang endapan yang telah dikeringkan. Direfluks kembali dengan 100 ml xylene sampai larut. Kemudian ditambahkan 1 tetes air dan direfluks kembali selama 15 menit. Kemudian ditambahkan 3 tetes indikator fenofthalein 1% kemudian dititrasi dengan KOH 0,05N dalam keadaan panas. Titrasi dihentikan bila terjadi perubahan warna menjadi merah rose dan dicatat volume KOH 0,05N yang terpakai.

3.3.5.Pembuatan Larutan KOH 0,05N dalam Metanol

Ditimbang 0,7 g KOH dilarutkan dengan metanol didalam gelas Beaker. Kemudian diencerkan sampai garis batas pada labu takar 250 ml.

3.3.6. Uji Spektroskopi FTIR

Diuji polipropilena murni dan PP-g-MA dengan derajat grafting maksimum pada Fourier Transform Infrared Analysis (FTIR), dan hasilnya akan dilihat dalam bentuk spektra FTIR.

3.3.7. Uji Penentuan Titik Leleh

Diuji polipropilena murni, dan PP-g-MA dengan derajat grafting maksimum pada alat DTA (Differensial Thermal Analysis) dan diukur titik leburnya.

3.4. Bagan Penelitian

3.4.1. Proses Degradasi Polipropilena

3.4.2. Proses Grafting MA pada PPd

Dimasukan kedalam internal mixer pada suhu 165oC dan diputar sampai melebur

Ditambahkan 0,4 g BPO dan diputar kembali selama 5 menit Dikeluarkan dan didinginkan

PP-g-MA 19,4 g PPd + 0,2 g MA

Dilakukan prosedur yang sama untuk sampel berikutnya 47,5 g Polipropilena

Dimasukan kedalam internal mixer pada suhu 170oC dan diputar sampai melebur

Ditambahkan 2,5 g BPO dan diaduk kembali selama 5 menit Dikeluarkan dan didinginkan

PPd

3.4.3. Pemurnian PP-g-MA

Direfluks dengan 100 ml xylene sampai larut

Ditambahkan 40 ml aseton

Disaring dengan kertas saring yang terhubung dengan pompa vakum

Larutan PP-g-MA 2 g PP-g-MA

Dikeringkan didalam oven pada suhu 120oC selama 6 jam

Endapan Basah Filtrat

Dicuci kembali dengan methanol berulang-ulang

Endapan Kering

Ditimbang

3.4.4. Menghitung Derajat Grafting dengan Metode Titrasi

3.4.5. Proses Analisis dengan FTIR

Endapan kering PP-g-MA setelah pemurnian dengan derajat grafting maksimum

Di uji dengan alat FTIR

Hasil

Dilakukan prosedur yang sama untuk PP-g-MA sebelum pemurnian dengan derajat grafting tertinggi dan polipropilena murni

Direfluks dengan 100 ml xylene sampai larut Endapan Kering

Ditambahkan 1 tetes air dan direfluks kembali selama 15 menit Setelah 15 menit ditambahkan 3 tetes indikator penofthalein Dititrasi dengan KOH 0,05N dalam keadaan panas

Dihentikan titrasi bila terjadi perubahan warna menjadi merah rose Dicatat volume KOH 0,05N dan dihitung derajat graftingnya

3.4.6. Uji Penentuan Titik Leleh Polipropilena Murni

Diuji dengan alat DTA

Dilakukan prosedur yang sama untuk PP-g-MA dengan derajat grafting tertinggi

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pencampuran Polimer

Pada penelitian ini dilakukan pencampuran dalam 20 g antara polipropilena terdegradasi (PPd), maleat anhidrida (MA),dan benzoil peroksida (BPO). Hasil pencampuran variasi komposisi campuran dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Data Hasil Pencampuran Polimer No. Sampel PPd

(%)

MA (%)

BPO (%)

Berat Endapan

(gram)

Volume KOH 0,05N

(ml)

Derajat Grafting

(%)

1 97 1 2 1,08 2,2 4,99

2 95 3 2 0,83 3,3 9,73

3 92 6 2 0,97 3,8 9,59

4 89 9 2 1,09 3,6 8,08

Grafik perbandingan derajat grafting dengan konsentrasi MA terlihat pada gambar 4.1 Derajat Grafting (% ) Vs Konsentrasi Maleat Anhidrida (MA% )

4.99 9.73 9.59 8.08 _7.55 0 2 4 6 8 10 12

0 2 4 6 8 10 12 14

[MA] (%) D e ra ja t G ra fti n g (% )

Gambar 4.1. Grafik perbandingan derajat grafting dengan konsentrasi MA

4.2. Perhitungan ) ( 1 , 56 g Endapan Berat x KOH N x KOH ml Asam Bilangan  % 1 , 56 2 98 x x Asam Bilangan Grafting Derajat 

Untuk sampel 1 diperoleh volume KOH = 2,2 ml dan berat endapan = 1,08 g, maka dari rumus diatas diperoleh :

71 , 5 08 , 1 1 , 56 05 , 0 2 , 2 

 x x

Asam Bilangan

% 4,99%

1 , 56 2 98 71 , 5   x x Grafting Derajat [MA] (%) Derajat Grafting (%) 1 4,99 3 9,73 6 9,59 9 8,08 12 7,55

Dengan cara yang sama untuk sampel PP-g-MA 2,3,4 dan 5 diperoleh hasil : Derajat grafting sampel 2 = 9,73 %

Derajat grafting sampel 3 = 9,59 % Derajat grafting sampel 4 = 8,08 % Derajar grafting sampel 5 = 7,55 %

4.3. Pembahasan

Reaksi radikal bebas dari monomer kedalam hidrokarbon (polyolefin) adalah jenis inisiasi melalui alkoksi radikal yang dibentuk dari dekomposisi peroksida. Pencangkokan maleat anhidrida kedalam polipropilena terjadi ketika polimer tersebut menjadi radikal oleh adanya suatu inisiator. Bentuk formasi pencangkokan maleat anhidrida kedalam polipropilena dapat berupa disproporsionasi dan cross-lingking. Semakin banyak jumlah maleat anhidrida tergrafting pada polipropilena maka semakin tinggi juga derajat graftingnya, dimana penghitungan derajat grafting dilakukan dengan titrasi.

4.3.1. Pengaruh Konsentrasi Maleat Anhidrida Terhadap Derajat Grafting

Pengaruh konsentrasi maleat anhidrida terhadap derajat grafting dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 4.2. Perbandingan Konsentrasi Maleat Anhidrida terhadap Derajat Grafting

Konsentrasi MA (%) Derajat Grafting (%)

1 4,99 3 9,73 6 9,59 9 8,08 12 7,55

Penentuan derajat grafting maleat anhidrida pada polipropilena dilakukan dengan cara titrasi. Dari hasil penelitian yang tertera pada tabel 4.3.1, persentase derajat grafting maksimum terjadi pada konsentrasi maleat anhidrida 3%. Dan persentase derajat grafting menurun ketika konsentrasi maleat anhidrida terus bertambah sampai 12%. Ini disebabkan karena terjadinya homopolimerisasi, yang menyebabkan monomer-monomer maleat anhidrida cenderung membentuk diri polimer sendiri dibandingkan menempel pada rantai polipropilena. Hasil ini didukung oleh Halomoan Harahap (2009) yang telah meneliti proses grafting maleat pada polietilena.

4.3.2. Analisa FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) dari PP-g-MA dengan Derajat Grafting Maksimum

Penerapan Spektroskopi inframerah pada penelitian dilakukan untuk mengetahui perbedaan gugus-gugus fungsi yang terdapat pada polipropilena murni dan polipropilena yang tergrafting maleat anhidrida . Dimana gugus-gugus fungsi tersebut mempunyai frekuensi yang khas.

Hasil dari spektrum FTIR dari polipropilena murni dengan polipropilena yang tergrafting maleat anhidrida sebelum dan sesudah pemurnian dapat dilihat pada lampiran 1.a, 1.b dan 1.c.

Bilangan gelombang FTIR polipropilena murni dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 4.3.1. Bilangan Gelombang Polipropilena

Sampel Bil. Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi

Polipropilena

2862,36 CH3

2839,22 CH2

Bilangan gelombang FTIR dari PP-g-MA sebelum pemurnian dengan derajat grafting maksimum dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 4.3.2. Bilangan Gelombang PP-g-MA sebelum pemurnian dengan derajat grafting maksimum

Sampel Bil. Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi

PP-g-MA (sebelum pemurnian)

2839,22 CH3

2723,49 CH2

1604,77 C=C 1712,79 C=O 1165,00 C-O Bilangan gelombang FTIR dari PP-g-MA setelah pemurnian dengan derajat grafting

maksimum dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 4.3.3. Bilangan Gelombang PP-g-MA setelah pemurnian dengan derajat grafting maksimum

Sampel Bil. Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi

PP-g-MA (setelah pemurnian)

2924,09 CH3

2954,95 CH 1720,50 C=O 1165,00 C-O

Dari tabel 4.3.2 dan 4.3.3 hasil spektra FTIR menunjukan telah terjadi interaksi antara Polipropilena (PP), maleat anhidrida (MA) dan benzoil peroksida (BPO). Hal ini ditunjukan dengan munculnya puncak serapan yang khas pada bilangan gelombang 1712,79 cm-1 untuk gugus karbonil dari maleat anhidrida pada PP-g-MA sebelum pemurnian dan 1720,50 cm-1 setelah pemurnian dan didukung dengan adanya gugus alkoksi pada bilangan gelombang 1165,00 cm-1. Dan pada hasil spektra FTIR dari PP-g-MA setelah pemurnian tidak ditemukannya gugus C=C, ini menunjukan bahwa setelah pemurnian polipropilena yang tidak tergrafting telah larut pada proses pemurnian.

4.3.3. Analisa DTA (Diffrensial Thermal Analysis) dari PP-g-MA dengan Derajat

Grafting Maksimum

Penerapan analisis thermal diffrensial pada penelitian ini untuk mengetahui perubahan sifat-sifat khusus panas dari suatu bahan sampel, dengan mengukur perbedaan temperatur diantara sampel dengan suatu bahan pembanding yang stabil terhadap perubahan panas. Dimana pada penelitian ini sampel yang digunakan adalah polipropilena murni, PP-g-MA sebelum dan sesudah pemurnian dengan derajat grafting maksimum dan bahan pembanding yang digunakan adalah Al2O3.

Dari termogram DTA yang dapat dilihat pada lampiran 2.a, 2.b dan 2.c dapat dilihat perubahan titik lebur pada polipropilena murni dengan PP-g-MA sebelum dan sesudah pemurnian dengan derajat grafting maksimum, dimana pada polipropilena murni titik lelehnya yaitu 165oC dengan temperatur terdekomposisi sebesar 350oC dan pada PP-g-MA baik sebelum ataupun sesudah pemurnian dengan derajat grafting maksimum titik lelehnya menurun menjadi 150oC dengan temperatur terdekomposisi sebesar 400oC

Perubahan titik leleh dari polipropilena murni dan PP-g-MA sebelum dan sesudah pemurnian dengan derajat grafting maksimum diduga karena adanya proses degradasi yang menyebabkan terputusnya rantai polimer dari polipropilena.

Pengukuran titik leleh pada PP-g-MA, diharapkan dapat menjadi acuan untuk pemilihan bahan aditif atau bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan komposit, sehingga interval suhu yang diperoleh diantara keduanya tidak terlalu jauh.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Reaksi grafting antara maleat anhidrida dengan polipropilena dapat terjadi yang dibuktikan dengan adanya serapan yang khas pada spektra FTIR dari setiap bahan campuran

2. Derajat grafting maksimum dihasilkan dari konsentrasi maleat anhidrida sebesar 3% pada polipropilena

3. Perubahan titik leleh dari polipropilena murni dan PP-g-MA sebelum dan sesudah pemurnian dengan derajat grafting tertinggi dibuktikan dengan analisa DTA, dimana titik leleh dari polipropilena murni yaitu sebesar 165oC dan titik leleh dari PP-g-MA sebelum dan sesudah pemurnian sebesar 150oC

5.2. Saran

Diharapkan pada peneliti selanjutnya dapat melakukan penelitian dengan menggunakan inisiator lainnya dan variasi konsentrasi inisiator.

DAFTARPUSTAKA

Afriando.2009.Pengaruh Konsentrasi Benzoil Peroksida Pada Degradasi Thermal Poilipropilena. Skripsi. Medan : USU.

Allen, N.S. 1983. Degradation and Stabilisation Of Polyolefins. London : Applied Science Publishers

Arifin, 1996. Sintesis Kopolimer Stirena Maleat Anhidrida dan Karakterisasinya. Tesis PPS Kimia. Bandung : Institut Teknologi Bandung Press.

Billmeyer, F.W. 1962. Textbook Of Polymer Science. Second Edition. New York : John

Wiley and Sons

Collar, E.P.1997. Chemical Modification of Polypropylenes by Maleic Anhydride Influence of Stereospecificity and Process Conditions. Spain :Departemento de Fisica e Ingenierta de Polimeros

Cowd, M.A. 1991. Kimia Polimer. Bandung : Penerbit ITB

Gachter,M., 1990. Plastic Additives Handbook. Third Edition. Munich: Hanser Publisher. Dalam High Density Polyethylene (HDPE) Dengan inisiator Benzoil Peroksida . Skripsi. Medan : USU

Hartomo, A.J., 1995. Penuntun Analisis Polimer Aktual. Yogyakarta : Penerbit Andi Hartomo, A.J., 1996. Polimer Mutakhir. Yogyakarta : Penerbit Andi

http://id.wikipedia.org/wiki/maleat anhidrida. Diakses Februari 2010 http://en.wikipedia.org.wiki.Polypropylene. Diakses Februari 2010

Hummel, D.O.,1985. Infrared Spectra Polymer in the Medium and long Wavelength Region. London : John Wiley and Sons

Sastrohamidjojo,H.1992. Spektroskopi Inframerah. Yogyakarta : Penerbit Liberty

Saihi, D. 2001. Graft Copolymerization of a Mixture of Perfluorooctyl-2 Ethanol Acrylic and Stearyl Methacrylate Onto Polyester Fibers Using Benzoyl Peroxide as Initiator. France : Ecole Nationale Superieure des Arts et Industries de Strasbourg.

Sclavons,M., 1996. The Anhudride Content of Some Commercial PP-g-MA:FTIR and Titration. Belgium ;John Wiley and Sons.

Singh, R.P. 1992. Surface Grafting Onto Polypropylene A Survey of Recent Developments. India : National Chemical Laboratory.

Stein, S., 1986. Penyelidikan Spektrometrik Senyawa Organik. Edisi keempat. Jakarta

: Erlangga.

Seymour, 1984. Structure-Property Relationship in Polymer. New York : Plenum Press. Steven, M.P. 2001. Kimia Polimer. Jakarta : PT. Pradnya Paramita.

Strepikheyev, A., 1971. A First Course in Polymer Chemistry. Moscow : MIR Publishers Warman, 1994. Penuntun Praktikum Termal Analisis. Medan : PTKI

Wirjosentono, B. 1998. Struktur dan Sifat Mekanis Polimer. Medan : Intan Dirja Lela Press

Lampiran 1

Lampiran 1.b. Spektrum FTIR dari PP-g-MA sebelum pemurnian dengan derajat grafting tertinggi

Lampiran 1.c. Spektrum FTIR dari PP-g-MA sesudah pemurnian dengan derajat grafting tertinggi

Lampiran 2

Lampiran 2.b.Termogram DTA dari PP-g-MA sebelum dimurnikan dengan derajat

Lampiran 2.c. Termogram DTA dari PP-g-MA setelah dimurnikan dengan derajat

Lampiran 1.b. Spektrum FTIR dari PP-g-MA sebelum pemurnian dengan derajat grafting tertinggi

Lampiran 1.c. Spektrum FTIR dari PP-g-MA sesudah pemurnian dengan derajat grafting tertinggi

Lampiran 2

Lampiran 2.b.Termogram DTA dari PP-g-MA sebelum dimurnikan dengan derajat

Lampiran 2.c. Termogram DTA dari PP-g-MA setelah dimurnikan dengan derajat