PENGARUH PENAMBAHAN PEMLASTIS (Nur Syarifah Sukarno )7
PENGARUH
PENAMBAHAN
(DIBUTYLPHTHALATE)
PEMLASTIS
TERHADAP
DBP
KONDUKTIVITAS
MEMBRAN SELULOSA ASETAT-LITHIUM THE EFFECT OF DIBUTYLPHTHALATE PLASTICIZER FOR CELLULOSE ACETATE LITHIUM-MEMBRANE CONDUCTIVITY Nur Syarifah Sukarno, Endang W Laksono, dan Marfuatun Jurusan Pendidikan Kimia, FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta e-mail:
[email protected] Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemlastis dibutylphthalate terhadap konduktivitas membran elektrolit selulosa asetat dengan lithium. Subjek penelitian ini adalah selulosa asetat dari daun pandan laut, dan objeknya adalah konduktivitas. Selulosa hasil isolasi daun pandan laut diasetilasi menggunakan asam asetat anhidrida, asam asetat glasial, dan katalis H2SO4. Membran elektrolit selulosa asetat-lithium dibuat dengan metode casting larutan polimer. Konduktivitas ditentukan menggunakan Elkahfi 100. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konduktivitas membran selulosa asetat-lithium optimum pada konsentrasi DBP 25% yaitu sebesar 2,42x10 -2 S cm-1. Kata kunci: daun pandan laut, DBP, membran elektrolit selulosa asetat, selulosa asetat. Abstract The aims of this research were to know the effect of DBP plasticizer to conductivity of cellulose acetate lithium membrane. The subject of this research was cellulose acetate from pandan laut leaves, and the object was conductivity of cellulose acetate lithium membrane. Cellulose was obtained by isolation of pandan laut leaves and it was acetylized using acetic acid anhydride, acetic acid glasial, and H2SO4 as catalyst. Cellulose acetate lithium membrane was prepared by polymer solution-cast. Conductivity of lithium membrane was measured by Elkahfi 100.The results show that the addition of DBP plasticizer influenced to conductivity.The highest of cellulose acetate lithium membrane conductivity at DBP 25% which 2.42x10-2 S cm-1. Key word: cellulose acetate, cellulose acetate electrolyte membrane, DBP, pandan laut leaves.
8 Jurnal Kimia Dasar Volume 6 No 2 Tahun 2017
baik, serta mempunyai daya tarik
PENDAHULUAN Saat ini, penggunaan peralatanperalatan
elektronik
yang cukup tinggi karena sifatnya
semakin
yang biodegradable sehingga ramah
meningkat. Dengan adanya kebutuhan
lingkungan (Emma S., Tony S., dan
peralatan elektronik yang semakin
Robin H., 2004). Selulosa asetat
meningkat,
diperoleh dari sintesis selulosa yang
maka
penggunaan
kebutuhan
bateraipun
meningkat.
Penelitian
juga
di
bidang
berasal dari bahan alam, salah satunya adalah
daun
pandan
laut
energi menekankan pada penggunaan
(Pandanustectorius). Daun pandan
energi secara efisien salah satunya
mengandung selulosa sebesar 37,3%
yaitu baterai ion-lithium (Marfuatun,
(Sheltami, R.M., dkk, 2012).
2011).
Kelebihan
selulosa
asetat
Salah satu komponen baterai ion
sebagai material membran adalah
lithium berupa membran elektrolit.
sifatnya merejeksi garam yang tinggi,
Elektrolit polimer padat tersusun atas
kombinasi yang jarang ada pada
penggabungan
anorganik
material membran lainnya, mudah
seperti garam lithium dalam matriks
diproduksi, dan bahan mentahnya
polimer.
renewable.
bahan
Bahan-bahan
menunjukkan
ini
konduktivitas
ionic
Kekurangan
membran
selulosa asetat adalah sangat sensitive
lebih rendah dari cairan elektrolit,
terhadap pH dimana
namun kurang reaktif dengan lithium,
selulosa asetat dibatasi oleh pH 2-8,
sehingga
keamanan
dan hanya cocok dengan beberapa
baterai. Bahan-bahan tersebut dapat
pemlastis (Dwi I., I Nyoman A.W.,
digunakan
dan Heny Y.N., 2013).
separator,
meningkatkan
sebagai dan
atau
elektrolit, keduanya
Membran
elektrolit
membran
selulosa
(Sudaryanto, dkk, 2012). Salah satu
asetat harus mempunyai kestabilan
bahan polimer yang dapat digunakan
kimia dan konduktivitas tinggi, yaitu
adalah selulosa asetat.
> 10 -5 S/cm (Marfuatun, 2011).
Selulosa beberapa
asetat
keunggulan
memiliki diantaranya
karakteristik fisik dan optik yang
Pemlastis yang dapat digunakan pada pembuatan
membran
elektrolit
selulosa asetat, salah satunya yaitu
PENGARUH PENAMBAHAN PEMLASTIS (Nur Syarifah Sukarno )9
dibutylphthalate (DBP). Penambahan
METODE PENELITIAN
DBP
Waktu dan Tempat Penelitian
akan mempengaruhi orientasi
dipole
polimer
dengan
Penelitian ini dilaksanakan di
kemampuannya yang menyelaraskan
Laboratorium Kimia FMIPA UNY
momen dipol.
yang dimulai pada tanggal 26 Januari
Penambahan DBP
meningkatkan konduktivitas ionik dan kestabilan mekanik dari elektrolit polimer
dengan
rekristalisasi
menghambat
rantai
polimer
dan
memberikan ion Li+ melakukan jalur di
permukaan
pemlastis
melalui
interaksi asam-basa Lewis diantara spesies
berbeda
dalam
elektrolit.
Pergerakan ion terhambat oleh adanya daerah
kristalin
dalam
elektrolit
polimer sementara memblokir jalan dari ion Li+. Daerah amorf terdapat
2016 sampai 27 September 2016. METODE PENELITIAN Alat dan Bahan yang digunakan Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah Elkahfi 100 dan spektrofotometer FTIR. Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah daun pandanus tectorius, asam asetat glasial, asam asetat anhidrida, katalis
asam
sulfat,
LiCl,
dan
pemlastis dibutylphthalate.
konduksi Li+ karena volume bebasnya
Prosedur Penelitian
lebih besar (Yasin, SM.M., Ibrahim,
Isolasi Selulosa Serbuk daun pandan laut yang
S., dan Johan, M.R., 2014). Membran elektrolit yang di-
sudah direndam selama 3 hari dengan
doping menggunakan garam lithium
penggantian air setiap 24 jam sekali,
menghasilkan
elektrolit
dilarutkan dengan NaOH 2 M dan
yang dapat menghantarkan listrik.
dilanjutkan NaOCl 0,5 %. Pencucian
Penelitian ini menggunakan pen-
serbuk daun pandan laut hingga
doping-an
netral.
membran
membran
elektrolit
selulosa asetat dengan garam LiCl. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemlastis DBP terhadap
konduktivitas
selulosa asetat-lithium.
membran
Pembuatan Selulosa Asetat Proses
pembuatan
selulosa
asetat dilakukan melalui 3 tahap. Tahap
pertama
adalah
swelling,
10 Jurnal Kimia Dasar Volume 6 No 2 Tahun 2017
dilakukan selama 1 jam.Tahap kedua
HASIL PENELITIAN DAN
adalah asetilasi dengan menambahkan
PEMBAHASAN
asam asetat anhidrid dan katalis
Isolasi Selulosa dan Sintesis
H2SO4 dan dilakukan pengadukan
Selulosa Asetat
selama 30 menit. Tahap terakhir
67%.
FTIR seperti yang ditunjukkan pada
diperoleh
endapan
50
berupa serbuk kemudian dilakukan
45
pencucian hingga netral. Pembuatan Membran Elektrolit Membran
elektrolit
polimer.
menggunakan
Pemlastis
variasi
35 30 25
selulosa
20 15
asetat dibuat dengan metode casting larutan
40
8 9 7 ,6 9
hingga
% T r a n s m it t a n c e
tetes
Gambar 1.
661646, 3, 885
Menambahkan akuades tetes demi
1 1 6 2 ,1 1 1 0 51 91 ,14 40 , 5 3
asetat
1 6 4 5 ,0 0 1 4 5 91 , 55 00 6 , 1 5 11 134 372 277 1,,97, 416 5
asam
hasil sintesis dikarakterisasi dengan
2 3 6 4 ,5 9
menambahkan
dengan
2 9 1 7 ,1 2
hidrolisis
4000
3500
3 4 2 6 ,5 4
adalah
Selulosa dan selulosa asetat
3000
2500
2000
1500
1000
500
Wavenumbers (cm-1)
DBP
(a)
konsentrasi 60
10%, 15%, 20%, 25%, dan 30%.
55 9 0 2 ,2 0
30 25
dilakukan dengan alat Elkahfi 100. 4000
3500
Alat ini menggunakan two probe untuk
mengukur
1 6 3 9 ,5 6 1 5 0 7 ,1 9 1 3 7 8 ,18 43 3 0 , 6 5 1 2 4 2 ,2 9 1 1 6 0 ,7 3 1 0 4 7 ,6 2
35
3000
1 7 5 1 ,8 0
Analisis konduktivitas membran
40 2 9 2 1 ,6 1
Membran Selulosa Asetat Lithium
45
3 4 5 9 ,5 6
Penentuan Konduktivitas
% T r a n s m it ta n c e
50
LiCl 35%.
2500
2000
1500
1000
500
Wavenumbers (cm-1)
resistivitas
(b) Spektrum
membran, hasilnya diubah menjadi
Gambar1.
konduktivitas dan diplotkan terhadap
Selulosa (b) Selulosa Asetat.
kuat arus yang dialirkan.
6 0 4 ,5 7
Garam lithium yang digunakan adalah
FTIR
(a)
Senyawa selulosa pada spektra FTIR ditunjukkan dengan adanya serapan pada daerah 3426,54 cm-1
PENGARUH PENAMBAHAN PEMLASTIS (Nur Syarifah Sukarno )11
menandakan vibrasi regang –OH, daerah
serapan
1377,91
cm-1
menunjukkan adanya C-H tekuk, dan pada
daerah
cm-1
1059,40
menunjukkan adanya gugus C-O ulur. Hasil spektrum pada selulosa asetat diperoleh puncak serapan di daerah 1751,80 cm-1 menandakan -1
C=O ester dan di daerah 1242,29 cm menandakan daerah
C-O-C
3459,56
ester. cm
-1
Pada
Gambar 2. Grafik Hubungan Antara Konsentrasi DBP dengan Konduktivitas Membran Selulosa Asetat-Lithium
terjadi
penurunan serapan -OH. Hal ini
Kemampuan
suatu
bahan
menunjukkan terbentuknya senyawa
menghantarkan arus listrik dilihat dari
selulosa asetat dengan adanya puncak
nilai konduktivitasnya. Koduktivitas
yang tajam pada daerah 1751,80 cm-1
terjadi karena adanya pergerakan ion-
dan
ion di dalam bahan, sehingga suatu
terjadi
penurunan
intensitas
gugus –OH akibat tersubstitusi oleh
bahan dapat
gugus asetil.
listrik. Pada konsentrasi DBP 25%
Intensitas diperoleh
menghantarkan arus
dengan menghitung absorbansi dari
memungkinkan
gugus –OH selulosa selulosa asetat.
melakukan
Dengan rumus A=-log It/I0, diperoleh
mudah, sehingga konduktivitas yang
intensitas selulosa sebesar 0,237978
dicapai
dan selulosa asetat sebesar 0,234083.
optimum (Luzi L.N.K., Syakbaniah,
Harga konduktivitas membran selulosa konsentrasi
asetat
pada
pemlastis
pada Gambar 2.
berbagai ditunjukkan
ion-ion
untuk
pergerakan
menghasilkan
dengan
nilai
yang
dan Evi Y., 2015). SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Konduktivitas
membran
elektrolit selulosa asetat optimum diperoleh pada konsentrasi DBP 25% sebesar 2,42x10-2 S cm-1.
12 Jurnal Kimia Dasar Volume 6 No 2 Tahun 2017
Gliserol). Pillar of Physics. Vol.
Saran Perlunya
optimasi
kondisi
sintesis selulosa asetat dan pembuatan membran selulosa asetat-lithium.
Dwi I., I Nyoman A.W., dan Heny Y. N. (2013). Karakter Membran Asetat
Penambahan
Akibat
Zat
Aditif
Monosodium Glutamate (MSG). Jurnal Ilmu Dasar. Vol. 14(1): 33-37. Emma S., Tony S., dan Robin H. (2004). Optimum Asetat
Penentuan
Kondisi
Sintesis
Selulosa
dengan
Variabel
Kecepatan Pengadukan, Waktu Asetilasi dan Jumlah Pelarut. Prodising Teknik
Seminar Kimia
Brotohardjono.
Nasional Soebardjo Universitas
Pembangunan
Nasional
“Veteran” JawaTimur. Luzi L.N.K., Syakbaniah, dan Evi Y. (2015).
Optimalisasi
Konduktivitas Ionik dan Sifat Mekanik
Marfuatun.
(2011).
Membran
elektrolit untuk aplikasi baterai ion lithium. Prosiding Seminar
DAFTAR PUSTAKA
Selulosa
5: 41-48.
Bahan
Polimer
Elektrolit Padat Baterai Berbasis Kitosan dengan Penambahan Plasticizer (Etilen Glikol dan
Nasional Penelitian, Pendidikan dan
Penerapan
MIPA.
Yogyakarta. Hal: 183-188. Sheltami, R.M., Abdullah, I., Ahmad, I.,
Dufresne,
A.,
Kargarzadeh, Extraction
H. of
dan (2012).
Cellulose
Nanocrystals from Mengkuang Leaves (Pandanus tectorius). Jurnal Carbohydrate Polymers Vol. 88: 772-779. Sudaryanto, Evi Y., Arbi D., dan Heri J.
(2012).
Pengembangan
Elektrolit
Padat
Berbasis
Kitosan
untuk
Baterai
Kendaraan Listrik. Prosiding InSINas. Tangerang. Hal: 35-41. Yasin, S.M.M., Ibrahim, S., dan Johan, M.R. (2014). Effect of Zirconium Oxide Nanofiller and Dibutyl phthalate Plasticizer on Ionic Conductivity and Optical Properties of Solid Polymer Electrolyte. The Scientific World Journal.
Hal:
1-8.
PENGARUH PENAMBAHAN PEMLASTIS (Nur Syarifah Sukarno )13
