BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Polimer merupakan salah satu bahan yang mempunyai peranan penting
dalam kehidupan manusia. Pemakaian polimer semakin meningkat seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Sebagian besar materi yang digunakan manusia berbahan dasar polimer, baik itu polimer alam maupun polimer buatan. Alkyd resin merupakan produk polimer yang banyak digunakan dalam industri cat, coating, dan pembentukan film. Hal ini dikarenakan keunggulan sifatsifatnya sebagai surface coating yang meliputi fleksibilitas, kekuatan dan durabilitas, serta sifat adhesi yang baik. Alkyd resin diperoleh melalui reaksi poliesterifikasi atau polimerisasi kondensasi yang menggabungkan dua jenis gugus utama yaitu gugus karboksil dan hidroksil. Berdasarkan pertimbangan untuk menjaga kestabilan ekologi, maka industri coating mulai terdorong untuk menghasilkan produk yang ramah lingkungan. Hal ini terkait dengan emisi komponen solven organik volatil pada coating yang berpotensi hazard bagi kesehatan manusia, serta memberikan kontribusi terhadap pemanasan global maupun penipisan lapisan ozon. Selain itu masalah daur ulang pada pembuangan limbah dari resin yang bersifat tahan lama sehingga sulit terurai di lingkungan (Ikhuoria, et al., 2007). Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian untuk memodifikasi alkyd resin agar lebih ramah lingkungan.
1
Penggunaan minyak untuk memproduksi alkyd resin memberikan efek yang baik pada hasil akhir dari alkyd resin sesuai dengan pemanfaatannya, selain itu bersifat lebih mudah untuk terdegradasi di lingkungan. Alkyd yang diimodifikasi dengan minyak alam atau sintetis (trigliserida) disebut oil modified polyester atau alkyd termodifikasi minyak. Oil modified polyester merupakan bahan pelapis yang penting. Minyak akan mempercepat proses pengeringan ketika melebar atau melapis sebagai suatu film karena teroksidasi oleh udara (Stevens, 2001). Oleh karena itu banyak penelitian yang menggunakan minyak nabati dalam memodifikasi alkyd resin seperti minyak kedelai, minyak biji bunga matahari, minyak biji karet, minyak biji tembakau, minyak dedak padi, minyak jagung, minyak safflower, minyak biji rami, minyak biji kapuk, dan lain-lain. Pada penelitian ini digunakan bahan alam minyak biji karet untuk modifikasi alkyd resin. Minyak biji karet merupakan jenis minyak kering (drying oil). Hal ini dapat dilihat dari bilangan iod minyak biji karet yang tinggi yaitu 139,09 g iod/100 g sampel yang menunjukkan bahwa minyak biji karet banyak memiliki ikatan rangkap (kandungan asam lemak tak jenuhnya tinggi). Sifat yang diberikan dengan modifikasi dengan minyak biji karet ini sesuai dengan karakteristik produk alkyd resin yang diharapkan akan diaplikasikan sebagai coating. Terkait efek positif terhadap emisi solven ke lingkungan, Aigbodion, et. al. (2002) telah meneliti bahwa alkyd resin termodifikasi minyak biji karet mempunyai komponen solven organik volatil yang lebih rendah (1-1,5%) dibanding alkyd resin sintetis (sekitar 10%). Selain itu biji karet merupakan bahan baku terbarukan yang
tersedia cukup melimpah di alam. Sehingga dengan
2
penelitian ini dapat memanfaatkan limbah biji karet yang selama ini biasanya hanya dibuang saja, menjadi lebih bernilai guna. Penelitian ini mengarah pada kinetika reaksi, yaitu dengan menganalisis konsentrasi gliserol bebas dan konsentrasi gugus hidroksil sisa dari proses sintesis alkyd resin antara minyak biji karet, gliserol, dan asam adipat. Selain itu, pada penelitian ini juga akan dipelajari karakterisasi produk alkyd resin yang dihasilkan, yaitu meliputi penetapan bilangan asam, analisis gugus fungsi dengan FTIR, dan penetapan viskositas. Penelitian ini belum pernah dilakukan sebelumnya karena penelitian-penelitian yang telah dilakukan pada umumnya mengarah hanya pada karakteristik dari alkyd resin.
1.2
Keaslian Penelitian Penelitian-penelitian yang memodifikasi alkyd
resin dengan minyak
alam sebelumnya telah banyak dilakukan. Momodu et. al. (2011) meneliti tentang sintesis alkyd resin dari gliserol dan phthalic anhydride termodifikasi minyak biji walnut dengan proses dua tahap dan mengevaluasi karakteristiknya untuk formulasi surface coating. Aigbodion dan Okieimen (2001) telah melakukan studi kinetika pada sintesis alkyd resin yang dimodifikasi dengan minyak biji locustbean Afrika. Hlaing dan Oo (2008) meneliti pembuatan alkyd resin dari castor oil dengan proses dua tahap menggunakan katalis NaOH dan menguji karakteristiknya. Sedangkan Atimuttigul, et al. (2006) meneliti beberapa minyak untuk membuat alkyd dengan tipe short oil.
3
Penelitian tentang alkyd resin yang termodifikasi minyak biji karet telah dilakukan oleh peneliti-peneliti sebelumnya. Namun penelitian-penelitian tersebut pada umumnya meninjau pada sintesis alkyd resin dan karakterisasinya saja. Aigbodion dan Okieimen (1997) meneliti tentang penentuan berat molekul dari alkyd-minyak biji karet. Aigbodion, et al. (2002) meneliti modifikasi minyak biji karet dengan maleic anhydride dan membandingkan karakteristiknya dengan alkyd resin turunannya. Ikhuoria, et al. (2004) meneliti peningkatan kualitas alkyd resin yang menggunakan bahan baku metil ester dari minyak biji karet yang disintesis dengan gliserol dan phthalic anhydride. Produk alkyd resin dari metil ester-minyak biji karet memberikan hasil karakterisitik yang lebih baik dibandingkan produk dari bahan baku minyak biji karet mentah. Ikhuoria, et al. (2011) meneliti tentang sintesis dan karakterisasi styrenated alkyd-minyak biji karet. Prosesnya adalah post-polimerisasi alkyd-minyak biji karet dengan monomer styrene. Karakteristik produk berupa styrenated alkyd-minyak biji karet dibandingkan dengan karakteristik alkyd-minyak biji karet. Umeobika, et al. (2013) meneliti tentang efek variasi panjang minyak terhadap sifat fisika-kimia, drying time, dan chemical resistance dari alkyd resin termodifikasi minyak biji karet. Penelitian
dengan
studi
kinetika
pada
pembuatan
alkyd
resin
termodifikasi minyak telah dilakukan oleh Heriyanto dan Jayanuddin, dimana keduanya menggunakan bahan baku minyak jagung. Heriyanto (2009) meneliti kinetika reaksi poliesterifikasi anhidrida ftalat dengan gliserol termodifikasi minyak jagung dengan variabel suhu reaksi dan perbandingan mol reaktan. Reaksi
4
alkoholisis dan poliesterifikasi dijalankan secara batch pada suhu 220°C - 260°C dengan asumsi sistem ideal (reaktivitas tetap). Sementara Jayanudin (2009) meneliti kinetika reaksi poliesterifikasi maleic anhydride dengan gliserol termodifikasi minyak jagung dengan variabel yang sama, untuk suhu alkoholisis 220°C - 260°C dan suhu poliesterifikasi 160°C - 200°C. Sementara penelitian tentang studi kinetika alkyd-minyak biji karet telah dilakukan oleh Aigbodion dan Okieimen (1996), namun hanya meninjau kinetika reaksi poliesterifikasinya saja tanpa mempelajari kinetika reaksi alkoholisis. Bahan bakunya adalah minyak biji karet, gliserol, dan phthalic anhydride, dengan variasi suhu poliesterifikasi 230°C - 250°C. Dari penelitian tersebut diperoleh konstanta kecepatan poliesterifikasi sebesar 10-1 g (mg KOH)-1 min-1. Penelusuran literatur yang telah dilakukan menunjukkan belum adanya penelitian mengenai kinetika pada reaksi pembuatan alkyd resin dari gliserol dan asam adipat yang termodifikasi oleh minyak biji karet tanpa menggunakan katalis, yang akan dilakukan pada penelitian ini. Kebaruan dalam penelitian ini adalah model yang diajukan sebagai pendekatan dalam perhitungan kinetika, yaitu memperhitungkan asam lemak bebas pada tahap alkoholisis. Pada penelitianpenelitian kinetika alkyd resin termodifikasi minyak sebelumnya, perhitungan kinetika alkoholisis dilakukan dengan asumsi reaksi asam lemak bebas diabaikan. Selain itu pada penelitian ini juga dilakukan karakterisasi terhadap produk alkyd resin yang dihasilkan.
5
1.3
Manfaat Penelitian Penelitian yang akan dilakukan diharapkan dapat memberikan informasi
mengenai proses pembuatan alkyd resin termodifikasi minyak biji karet dengan mengetahui fenomena kinetika reaksi yang terjadi. Kinetika reaksi diperlukan dalam perancangan peralatan, terutama dalam hal perancangan reaktor, guna menghasilkan reaksi yang baik pada skala keteknikan. Selain itu dapat memberikan informasi
tentang karakteristik dan manfaat produk alkyd resin
tersebut.
1.4
Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mempelajari kinetika reaksi sintesis alkyd resin dari gliserol dan asam adipat yang termodifikasi minyak biji karet. Variabel yang diteliti adalah suhu dan perbandingan ekivalen reaktan. 2. Mengetahui karakteristik produk alkyd resin yang terbentuk.
6
