Sintesis Poliuretan Melalui Polimerisasi Difenil Metana 4,4 Diisosianat (MDI) Dengan Poliol Hasil Hidroksilasi Minyak Buah Alpukat
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini, kebutuhan poliuretan di dunia, termasuk Indonesia,
mengalami peningkatan yang sangat pesat. Hal ini karena poliuretan
digunakan sebagai bahan pembuatan elastomer, perekat, busa, cat,dan lainlain. Umumnya poliuretan dibuat dari poliol yang bersumber dari minyak
bumi (Narine dkk, 2007). Namun minyak bumi merupakan bahan yang tidak
dapat diperbaharui dan terbatas, sehingga mendorong semua pihak untuk
mencari bahan baku alternatif untuk pembuatan poliol (Azmi, 2014).
Minyak nabati merupakan salah satu bahan baku alternatif yang dapat
digunakan untuk pembuatan poliol yang dimanfaatkan untuk pembuatan
poliuretan. Dibandingkan dengan poliol yang bersumber dari minyak bumi
(petrokimia), poliol yang bersumber dari minyak nabati memiliki kelebihan
tersendiri yaitu kelimpahannya yang banyak dan dapat diperbaharui.Indonesia
mempunyai sumber nabati yang melimpah.Beberapa macam sumber nabati di
Indonesia yang dapat menghasilkan minyak seperti, minyak kelapa sawit,
minyak kedelai, minyak bunga matahari, minyak zaitun, minyak jagung,
minyak kanola dan minyak kacang (Azmi, 2014). Minyak-minyak nabati
tersebut apabila dijadikan sebagai bahan penghasil poliol untuk pembuatan
poliuretan akan menimbulkan persaingan dengan kebutuhannya sebagai bahan
pangan, maka diperlukan sumber nabati yang lain yang dapat digunakan
sebagai bahan baku pembuatan poliol yaitu pemanfaatan buah alpukat (Persea
Americana Mill).
Buah alpukat termasuk dalam jenis tanaman tropis dan sub tropis
dimana pertumbuhannya tersebar hampir diseluruh provinsi di Indonesia.
Adanya produksi alpukat yang terus meningkat perlu penanganan yang baik
Universitas Sumatera Utara
agar buah dapat dimanfaatkan Sifat buah alpukat yang tidak tahan lama dan
mudah rusak bila disimpan terlalu lama (Moehd, 2003). Buah alpukat
menghasilkan minyak yang kaya akan kandungan asam oleat, antioksidan, dan
fitosterol (Requejo et al, 2003). Kelebihan-kelebihan tersebut membuat harga
minyak alpukat relatif mahal.Adanya ketersediaan alpukat yang besar dan
sifatnya yang mudah rusak memungkinkan ada pengolahan atau pemanfaatan
buah alpukat yang terbuang atau yang rusak.
Dalam hubungan ini pada industri oleokimia pengadaan poliol dengan
bahan dasar minyak nabati yang kaya asam lemak tidak jenuh seperti
oleat,linoleat dan linolenat telah dikembangkan melalui epoksidasi ikatan
rangkap terhadap asam lemak tidak jenuh tersebut sebagai bahan baku
poliuretan (Maznee dkk, 2001).
Komposisi asam lemak pada minyak alpukat yang mendominasi yaitu
asam oleat yaitu berkisar 57,44%.
Poliuretan merupakan suatu jenis polimer yang memiliki unit rantai
organik yang dihubungkan oleh rantai uretan. Poliuretan dibentuk melalui
reaksi antara monomer yang mengandung paling sedikit dua gugus fungsional
isosianat dengan monomer lain yang mengandung paling sedikit dua gugus
alkohol (Chattopadhyay et al, 2007).
Poliuretan merupakan suatu jenis polimer yang murah, mudah
dibentuk, dan dapat disintesis.Oleh karena itu poliuretan memiliki potensi
besar untuk dapat diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.Dalam
aplikasinya, poliuretan banyak digunakan untuk membuat busa (foam), bahan
elastomer (karet/plastik), lem, pelapis (coating), dan lain-lain (Chattopadhyay
et al, 2007).
Dari beberapa hasil penelitian sebelumnya bahwa reaksi epoksidasi yang
diikuti hidrolisis terhadap asam lemak tak jenuh dapat menghasilkan senyawa
poliol turunan asam lemak. Ginting (2010) telah mensintesis senyawa
poliuretan dari minyak kemiri melalui reaksi epoksidasi terhadap ikatan
rangkap dari asam lemak tidak jenuh yang diikuti hidrolisis dan alkoksilasi
dengan gliserol sebagai sumber poliolnya, yang selanjutnya dipolimerisasi
Universitas Sumatera Utara
dengan toluena diisosianat (TDI) dan dapat dihasilkan berbagai bentuk
poliuretan yakni dari bentuk padatan yang lunak seperti busa hingga bentuk
padatan yang keras. Azmi (2014) telah mensintesis senyawa poliuretan
melalui reaksi hidroksilasi dari minyak jagung sebagai sumber poliolnya dan
dipolimerisasi dengan toluena diisosianat (TDI) dan dihasilkan poliuretan
yang bersifat kaku (rigid).Sangeetha et al (2016) telah mensintesis senyawa
poliuretan dari minyak jarak melalui reaksi antara gugus hidroksil dari
trigliserida dengan metilen difenil diisosianat (MDI) yang menghasilkan
senyawa poliuretan yang berbentuk padatan kaku (rigid).
Dalam hubungan ini peneliti tertarik untuk melakukan epoksidasi yang diikuti
hidrolisis terhadap minyak alpukat yang komposisi utamanya adalah asam
lemak tidak jenuh yang mengandung ikatan rangkap untuk diubah menjadi
sumber poliol.Selanjutnya senyawa poliol tersebut direaksikan dengan metilen
difenil diisosianat (MDI) untuk menghasilkan poliuretan.Poliuretan yang
terbentuk dianalisis menggunakan spektroskopi FT-IR, densitas dan
kandungan gel secara gravimetri.
1.2
Permasalahan
1.Apakah senyawa poliol hasil hidroksilasi dari minyak alpukat jika
direaksikan denganDifenil Metana 4,4 Diisosianat (MDI) dapat menghasilkan
polimer poliuretan ?
2. Bagaimanakah karakteristik poliuretan yang dihasilkan dari reaksi antara
poliol minyak alpukat denganDifenil Metana 4,4 Diisosianat (MDI) pada
rasio pencampuran 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 dan 5:5 (v/v) ?
1.3
Pembatasan Masalah
1. Polimerisasi pembuatan poliuretan yang dilakukan dalam sistem terbuka
pada pemanasan 45˚C diikuti dengan pengadukan.
Universitas Sumatera Utara
2. Pengamatan yang dilakukan, bentuk poliuretan yang terbentuk secara
visual, analisis spektrum FT-IR dan kandungan gel dari poliuretan yang
terbentuk dari hasil polimerisasi poliol hasil hidroksilasi minyak alpukat
dengan Difenil Metana 4,4 Diisosianat (MDI).
1.4
Tujuan Penelitian
1. Untuk melakukan sintesis senyawa poliol melalui epoksidasi minyak
alpukat yang dilanjutkan hidrolisis sebagai bahan dasar dalam pembuatan
poliuretan.
2. Untuk mengetahui karakteristik poliuretan yang terbentuk dari reaksi antara
poliol minyak alpukat dengan Difenil Metana 4,4 Diisosianat (MDI) pada
rasio pencampuran 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 dan 5:5 (v/v).
1.5
Manfaat Penelitian
Memberikan informasi baru dimana poliol yang dihasilkan dari hidroksilasi
minyak alpukat yang bersumber dari pemanfaatan buah alpukat rusak dapat
digunakan sebagai bahan baku pembuatan poliuretan dan dapat menghasilkan
senyawa poliuretan yang bervariasi.
1.6
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia OrganikFMIPA-USUMedan.
Analisis bilangan iodin dan komposisi asam lemak dilakukan di salah satu
perusahaan swasta di kota Medan. FT-IR dilakukan di Universitas Gadjah
Mada.
Universitas Sumatera Utara
1.7
Metodologi Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimen laboratorium dimana pada tahap pertama
dilakukan ekstraksi terhadap buah alpukat kemudian minyak yang diperoleh
dilakukan proses degumming dan bleaching. kemudian minyak alpukat
tersebut diepoksidasi dengan menggunakan asam performiat diikuti hidrolisa
sehingga diperoleh poliol minyak alpukat. Tahap selanjutnya poliol minyak
alpukat direaksikan dengan Difenil Metana 4,4 Diisosianat (MDI) yang akan
menghasilkan poliuretan. Poliuretan yang terbentuk dianalisis menggunakan
spektroskopi FT-IR, densitas dan uji kandungan gel secara gravimetri.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini, kebutuhan poliuretan di dunia, termasuk Indonesia,
mengalami peningkatan yang sangat pesat. Hal ini karena poliuretan
digunakan sebagai bahan pembuatan elastomer, perekat, busa, cat,dan lainlain. Umumnya poliuretan dibuat dari poliol yang bersumber dari minyak
bumi (Narine dkk, 2007). Namun minyak bumi merupakan bahan yang tidak
dapat diperbaharui dan terbatas, sehingga mendorong semua pihak untuk
mencari bahan baku alternatif untuk pembuatan poliol (Azmi, 2014).
Minyak nabati merupakan salah satu bahan baku alternatif yang dapat
digunakan untuk pembuatan poliol yang dimanfaatkan untuk pembuatan
poliuretan. Dibandingkan dengan poliol yang bersumber dari minyak bumi
(petrokimia), poliol yang bersumber dari minyak nabati memiliki kelebihan
tersendiri yaitu kelimpahannya yang banyak dan dapat diperbaharui.Indonesia
mempunyai sumber nabati yang melimpah.Beberapa macam sumber nabati di
Indonesia yang dapat menghasilkan minyak seperti, minyak kelapa sawit,
minyak kedelai, minyak bunga matahari, minyak zaitun, minyak jagung,
minyak kanola dan minyak kacang (Azmi, 2014). Minyak-minyak nabati
tersebut apabila dijadikan sebagai bahan penghasil poliol untuk pembuatan
poliuretan akan menimbulkan persaingan dengan kebutuhannya sebagai bahan
pangan, maka diperlukan sumber nabati yang lain yang dapat digunakan
sebagai bahan baku pembuatan poliol yaitu pemanfaatan buah alpukat (Persea
Americana Mill).
Buah alpukat termasuk dalam jenis tanaman tropis dan sub tropis
dimana pertumbuhannya tersebar hampir diseluruh provinsi di Indonesia.
Adanya produksi alpukat yang terus meningkat perlu penanganan yang baik
Universitas Sumatera Utara
agar buah dapat dimanfaatkan Sifat buah alpukat yang tidak tahan lama dan
mudah rusak bila disimpan terlalu lama (Moehd, 2003). Buah alpukat
menghasilkan minyak yang kaya akan kandungan asam oleat, antioksidan, dan
fitosterol (Requejo et al, 2003). Kelebihan-kelebihan tersebut membuat harga
minyak alpukat relatif mahal.Adanya ketersediaan alpukat yang besar dan
sifatnya yang mudah rusak memungkinkan ada pengolahan atau pemanfaatan
buah alpukat yang terbuang atau yang rusak.
Dalam hubungan ini pada industri oleokimia pengadaan poliol dengan
bahan dasar minyak nabati yang kaya asam lemak tidak jenuh seperti
oleat,linoleat dan linolenat telah dikembangkan melalui epoksidasi ikatan
rangkap terhadap asam lemak tidak jenuh tersebut sebagai bahan baku
poliuretan (Maznee dkk, 2001).
Komposisi asam lemak pada minyak alpukat yang mendominasi yaitu
asam oleat yaitu berkisar 57,44%.
Poliuretan merupakan suatu jenis polimer yang memiliki unit rantai
organik yang dihubungkan oleh rantai uretan. Poliuretan dibentuk melalui
reaksi antara monomer yang mengandung paling sedikit dua gugus fungsional
isosianat dengan monomer lain yang mengandung paling sedikit dua gugus
alkohol (Chattopadhyay et al, 2007).
Poliuretan merupakan suatu jenis polimer yang murah, mudah
dibentuk, dan dapat disintesis.Oleh karena itu poliuretan memiliki potensi
besar untuk dapat diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.Dalam
aplikasinya, poliuretan banyak digunakan untuk membuat busa (foam), bahan
elastomer (karet/plastik), lem, pelapis (coating), dan lain-lain (Chattopadhyay
et al, 2007).
Dari beberapa hasil penelitian sebelumnya bahwa reaksi epoksidasi yang
diikuti hidrolisis terhadap asam lemak tak jenuh dapat menghasilkan senyawa
poliol turunan asam lemak. Ginting (2010) telah mensintesis senyawa
poliuretan dari minyak kemiri melalui reaksi epoksidasi terhadap ikatan
rangkap dari asam lemak tidak jenuh yang diikuti hidrolisis dan alkoksilasi
dengan gliserol sebagai sumber poliolnya, yang selanjutnya dipolimerisasi
Universitas Sumatera Utara
dengan toluena diisosianat (TDI) dan dapat dihasilkan berbagai bentuk
poliuretan yakni dari bentuk padatan yang lunak seperti busa hingga bentuk
padatan yang keras. Azmi (2014) telah mensintesis senyawa poliuretan
melalui reaksi hidroksilasi dari minyak jagung sebagai sumber poliolnya dan
dipolimerisasi dengan toluena diisosianat (TDI) dan dihasilkan poliuretan
yang bersifat kaku (rigid).Sangeetha et al (2016) telah mensintesis senyawa
poliuretan dari minyak jarak melalui reaksi antara gugus hidroksil dari
trigliserida dengan metilen difenil diisosianat (MDI) yang menghasilkan
senyawa poliuretan yang berbentuk padatan kaku (rigid).
Dalam hubungan ini peneliti tertarik untuk melakukan epoksidasi yang diikuti
hidrolisis terhadap minyak alpukat yang komposisi utamanya adalah asam
lemak tidak jenuh yang mengandung ikatan rangkap untuk diubah menjadi
sumber poliol.Selanjutnya senyawa poliol tersebut direaksikan dengan metilen
difenil diisosianat (MDI) untuk menghasilkan poliuretan.Poliuretan yang
terbentuk dianalisis menggunakan spektroskopi FT-IR, densitas dan
kandungan gel secara gravimetri.
1.2
Permasalahan
1.Apakah senyawa poliol hasil hidroksilasi dari minyak alpukat jika
direaksikan denganDifenil Metana 4,4 Diisosianat (MDI) dapat menghasilkan
polimer poliuretan ?
2. Bagaimanakah karakteristik poliuretan yang dihasilkan dari reaksi antara
poliol minyak alpukat denganDifenil Metana 4,4 Diisosianat (MDI) pada
rasio pencampuran 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 dan 5:5 (v/v) ?
1.3
Pembatasan Masalah
1. Polimerisasi pembuatan poliuretan yang dilakukan dalam sistem terbuka
pada pemanasan 45˚C diikuti dengan pengadukan.
Universitas Sumatera Utara
2. Pengamatan yang dilakukan, bentuk poliuretan yang terbentuk secara
visual, analisis spektrum FT-IR dan kandungan gel dari poliuretan yang
terbentuk dari hasil polimerisasi poliol hasil hidroksilasi minyak alpukat
dengan Difenil Metana 4,4 Diisosianat (MDI).
1.4
Tujuan Penelitian
1. Untuk melakukan sintesis senyawa poliol melalui epoksidasi minyak
alpukat yang dilanjutkan hidrolisis sebagai bahan dasar dalam pembuatan
poliuretan.
2. Untuk mengetahui karakteristik poliuretan yang terbentuk dari reaksi antara
poliol minyak alpukat dengan Difenil Metana 4,4 Diisosianat (MDI) pada
rasio pencampuran 9:1, 8:2, 7:3, 6:4 dan 5:5 (v/v).
1.5
Manfaat Penelitian
Memberikan informasi baru dimana poliol yang dihasilkan dari hidroksilasi
minyak alpukat yang bersumber dari pemanfaatan buah alpukat rusak dapat
digunakan sebagai bahan baku pembuatan poliuretan dan dapat menghasilkan
senyawa poliuretan yang bervariasi.
1.6
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia OrganikFMIPA-USUMedan.
Analisis bilangan iodin dan komposisi asam lemak dilakukan di salah satu
perusahaan swasta di kota Medan. FT-IR dilakukan di Universitas Gadjah
Mada.
Universitas Sumatera Utara
1.7
Metodologi Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimen laboratorium dimana pada tahap pertama
dilakukan ekstraksi terhadap buah alpukat kemudian minyak yang diperoleh
dilakukan proses degumming dan bleaching. kemudian minyak alpukat
tersebut diepoksidasi dengan menggunakan asam performiat diikuti hidrolisa
sehingga diperoleh poliol minyak alpukat. Tahap selanjutnya poliol minyak
alpukat direaksikan dengan Difenil Metana 4,4 Diisosianat (MDI) yang akan
menghasilkan poliuretan. Poliuretan yang terbentuk dianalisis menggunakan
spektroskopi FT-IR, densitas dan uji kandungan gel secara gravimetri.
Universitas Sumatera Utara