SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOPOLIMER MELALUI KOPOLIMERISASI ANTARA STIREN DAN POLI(3-HIDROKSIBUTIRAT)

SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOPOLIMER MELALUI KOPOLIMERISASI ANTARA STIREN DAN POLI(3-HIDROKSIBUTIRAT)

SKRIPSI

Erythrina Stavila NIM 10504075

Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung 2008

SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOPOLIMER MELALUI KOPOLIMERISASI ANTARA STIREN DAN POLI(3-HIDROKSIBUTIRAT) (Synthesis of Copolymers from Styrene Monomer and Poly(3Hydroxybutyrate) and Their Characterizations) SKRIPSI

Erythrina Stavila NIM 10504075

Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung 2008

Abstract

Synthetic polymer such as polystyrene is already manufactured, mostly for packaging materials. Unlike biopolymer, synthetic polymer can not be decomposed by microorganisms. Copolymer of synthetic polymer and biopolymer are promissing solution for solving plastic waste problems. In this research, we tried to modify of non-biodegradable polymer such as polystyrene with a biodegradable polymer such as poly(3-hydroxybutyrate) to produce block copolymer. The copolymers were prepared by copolymerization of styrene monomer and poly(3-hydroxybutyrate) in the presence of benzoil peroxyde as an initiator. The structureproperties relationship of the synthesized copolymer films were studied by GPC (Gel Permeation Chromatography), FTIR (Fourier Transmission Infrared), DTA/TGA (Differential Thermal Analysis/Thermo Gravimetric Analysis), tensile testing and XRD (Xray Diffraction). FTIR spectra of the copolymer showed combination characteristic functional group from polystyrene and poly(3-hydroxybutyrate). The mechanical properties of the copolymer tended to decrease with the increasing of the polyhydroxybutyrate composition in the copolymer, but the degree of crystallinity tended to increase.

ii

Abstrak

Polimer sintetik misalnya polistiren telah banyak diproduksi, umumnya digunakan untuk material pembungkus. Tidak seperti polimer alam, polimer sintetik ini tidak dapat didekomposisi oleh mikroorganisme yang ada di lingkungan sehingga menimbulkan permasalahan bagi lingkungan. Pembuatan kopolimer dari polimer sintetik dengan polimer alam merupakan salah satu cara untuk mengatasi masalah tersebut. Pada penelitian kali ini, kopolimer blok telah dibuat melalui kopolimerisasi antara monomer stirena dan poli(3hidroksibutirat) dengan menggunakan benzoil peroksida sebagai inisiator. Hubungan antara struktur dan sifat-sifat kopolimer hasil sintesis dianalisis menggunakan GPC (Gel Permeation Chromatography), FTIR (Fourier Transmission Infrared), DTA/TGA (Differential Thermal Analysis/Thermo Gravimetric Analysis), uji tarik dan XRD (X-ray Diffraction). Hasil analisis gugus fungsi menunjukkan adanya gugus fungsi karakteristik dari polistiren dan polihidroksibutirat pada kopolimer. Tensile strength kopolimer cenderung menurun dengan meningkatnya komposisi polihidroksibutirat dalam kopolimer, dan sebaliknya kristalinitasnya cenderung meningkat.

iii

Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung

Menerangkan bahwa Skripsi dari : Nama : Erythrina Stavila NIM

: 10504075

telah disetujui sebagai persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Kimia

Pada tanggal ……………………

Pembimbing

Dr. I Made Arcana NIP: 131801348

iv

“dan Kami perintahkan kepada manusia berbuat baik kepada kedua orang tuanya dimana ibunya telah mengandung dalam keadaan lemah yang bertambah-tambah dan menyapihnya dalam 2 tahun, bersyukurlah kepada-Ku dan kepada kedua orang tuamu” (QS Luqman: 14)

Kupersembahkan karya ini untuk kedua orang tua yang sangat kusayangi dan untuk kakak juga adik-adikku tercinta yang selalu ada untuk menghiburku

Selamat Ulang Tahun Ma...

v

Ucapan Terimakasih

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, shalawat serta salam tak lupa dipanjatkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW. Alhamdulillah berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan pekerjaan Tugas Akhir dan penulisan skripsi dengan judul “Sintesis dan Karakterisasi Kopolimer melalui Kopolimerisasi Stiren dan Poli(3-Hidroksibutirat)”. Selama penyelesaian tugas akhir dan penulisan skripsi ini, penulis telah banyak menerima bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. I Made Arcana selaku pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak membantu dalam penyelesaian tugas akhir dan penulisan skripsi ini. 2. Mama dan Bapak yang selalu ada untuk memberikan semangat kepada penulis untuk terus maju. 3. Dr. Bunbun Bundjali selaku dosen penguji saat Seminar TA. 4. Dr. Indra Noviandri selaku pembimbing saat Seminar Unit Bidang. 5. Dr. Rukman Hertadi yang telah menjadi dosen wali penulis selama 3 tahun. 6. Kepada Dr. Samitha Djayanti dan Dr. Fida Madayanti yang telah membantu penulis mendapatkan beasiswa dari Toyota Astra dan DIKTI. 7. Adik-adikku; Sabrita, Roby dan Vera yang selalu mengajak nonton film saat ada ujian. 8. Teh Flori dan keponakanku Rubi yang selalu menghibur saat penulis jenuh ataupun penat. 9. Kepada teman-temanku; Enny, Ratih, Iis, Nurhani, Veli yang selalu menemani penulis saat kerja di Lab hingga larut malam, terima kasih telah mengajarkan penulis arti persahabatan. 10. Seluruh staf pengajar Program Studi Kimia ITB. 11. Seluruh staf karyawan Program Studi Kimia ITB terutama Bu Entin, Pak Wahyo, Pak Mudi, Pak Wandi, Pak Handi dan Pak Dede. 12. Kepada Enny yang selalu menyediakan kos-annya untuk penulis repotkan. 13. Kepada Nganti Tresna, teman se-Lab, se-perjuangan, terima kasih telah berbagi rasa senang dan sedih. 14. Kepada Daniel yang selalu bersedia mengantar penulis untuk membeli nitrogen cair dan

vi

karakterisasi di LIPI dan PPGL. 15. Budi Haryono yang selalu meminjamkan buku dan memberi semangat kepada penulis 16. Kepada Edo, Septin, Edu, Belinda dan teman-teman Lab. Penelitian Biokimia yang selalu penulis repotkan saat belajar uji biodegradasi. 17. Kepada Sry Dewi yang telah mengajarkan penulis untuk dapat menggunakan Corel Draw. 18. Lelly, Luchana, Herlina, Mutiara, Adit, Fahri, Maulana, Howard, Pak Bambang Pilu Harto, Pak Laode, Pak Hadi, Pak Maskuri, Pa Eka, dan teman-teman 2005 di Lab Kimia Fisik yang telah menemani dan meramaikan suasana Lab. 19. Ka Randi, Lenggana, Teh Ristny, Ka Iqbal yang telah mengajarkan penulis bagaimana menggunakan Origin. 20. Teh Deti yang selalu rela berbagi kamar dan meminjamkan baju saat penulis tidak sempat pulang ke rumah. 21. Teman-teman di LabKom yang selalu menemani penulis saat penat dan chating. 22. Teman-teman satu gerbong yang selalu menghibur penulis jika sedang bosan, Sandi SI, Budi TG, Ikeu BI dan Pak Masinis. 23. Pihak-pihak yang tidak cukup saya sebutkan di sini yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir dan skripsi ini. Tidak ada manusia yang sempurna, segala kesempurnaan hanyalah milik-Nya. Untuk segala bentuk kekurangan, penulis memohon maaf dan meminta saran juga kritik yang dapat membuat karya tulis ini menjadi lebih baik. Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi pembaca, sekian dan terima kasih.

Bandung, Juni 2008

Penulis

vii

Daftar Isi

Abstract .................................................................................................................................... ii Abstrak ……………………………………………………………………………………….iii Ucapan Terimakasih ............................................................................................................... vi Daftar Isi ............................................................................................................................... viii Daftar Gambar ......................................................................................................................... x Daftar Tabel ............................................................................................................................ xi Daftar Lampiran..................................................................................................................... xii 1.

Pendahuluan................................................................................................................ 1

1.1

Latar Belakang ............................................................................................................ 1

1.2

Tujuan ......................................................................................................................... 2

1.3

Ruang Lingkup Penelitian........................................................................................... 2

2.

Tinjauan Pustaka......................................................................................................... 3

2.1

Polimer........................................................................................................................ 3

2.2

Polistiren ..................................................................................................................... 4

2.2.1

Struktur dan Morfologi Polistiren ............................................................................... 4

2.2.2

Sifat dan Aplikasi Polistiren ....................................................................................... 6

2.2.3

Sintesis Polistiren........................................................................................................ 6

2.3

Polihidroksibutirat (PHB) ........................................................................................... 7

2.3.1

Struktur dan Biosintesis PHB ..................................................................................... 8

2.3.2

Sifat dan Aplikasi PHB............................................................................................... 9

2.4

Benzoil Peroksida ....................................................................................................... 9

2.5

Kopolimer ................................................................................................................. 10

2.6

Karakterisasi Polimer................................................................................................ 11

2.6.1

Analisis Gugus Fungsi .............................................................................................. 12

2.6.2

Analisis Berat Molekul ............................................................................................. 12

2.6.3

Analisis Termal......................................................................................................... 13

2.6.4

Analisis Uji Mekanik ................................................................................................ 14

2.6.5

Analisis Kristalinitas................................................................................................. 15

3.

Metodologi Penelitian............................................................................................... 16

3.1

Alat dan bahan .......................................................................................................... 16

3.1.1

Alat ………………………………………………………………………………...16 viii

3.1.2

Bahan ........................................................................................................................ 16

3.2

Tahapan penelitian secara umum.............................................................................. 17

3.3

Sintesis Polistiren...................................................................................................... 18

3.4

Sintesis Kopolimer............................................................... ..................................... 18

3.5

Pembuatan Film Tipis ............................................................................................... 19

3.6

Karakterisasi PS dan Kopolimer PS-PHB ................................................................ 20

3.6.1


3.6.2


3.6.3

Analisis Termal......................................................................................................... 20

3.6.4

Analisis Uji Mekanik ................................................................................................ 20

3.6.5


4.

Hasil dan Pembahasan .............................................................................................. 22

4.1

Analisis Sintesis PS dan Kopolimer PS-PHB ........................................................... 22

4.2


4.3


4.4

Analisis Termal......................................................................................................... 28

4.5

Analisis Sifat Mekanik.............................................................................................. 31

4.6


5.

Kesimpulan dan Saran .............................................................................................. 34

5.1

Kesimpulan ............................................................................................................... 34

5.2

Saran ......................................................................................................................... 34

Daftar Pustaka........................................................................................................................ 35 Lampiran ................................................................................................................................ 37

ix

Daftar Gambar

Gambar 2.1 Struktur Polimer…………………………………………………………………4 Gambar 2.2 Taktisitas Polimer................................................................................................. 5 Gambar 2.3 Biosintesis Polihidroksibutirat ............................................................................. 8 Gambar 2.4 Jenis-jenis Kopolimer…...…............……....…………………………………...10 Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Secara Umum ..................................................................... 17 Gambar 3.2 Diagram Sintesis PS........................................................................................... 18 Gambar 3.3 Diagram Sintesis Kopolimer PS-PHB ............................................................... 19 Gambar 4.1 Spektrum FTIR PS ............................................................................................. 25 Gambar 4.2 Spektrum FTIR PHB.......................................................................................... 25 Gambar 4.3 Spektrum FTIR Kopolimer 9:1 .......................................................................... 26 Gambar 4.4 Termogram TG/DTA Kopolimer 9:1................................................................. 30 Gambar 4.5 Termogram TG/DTA Polistiren ......................................................................... 30 Gambar 4.6 Difraktogram XRD PS ....................................................................................... 32 Gambar 4.7 Gabungan Difraktogram XRD Sampel .............................................................. 33

x

Daftar Tabel

Tabel 4.1 Rendemen PS dan Kopolimer PS-PHB ................................................................. 22 Tabel 4.2 Data Hasil Analisis dengan FTIR .......................................................................... 27 Tabel 4.3 Data Hasil Analisis Berat Molekul ........................................................................ 28 Tabel 4.4 Hasil Analisis Persen Terdekomposisi................................................................... 29 Tabel 4.5 Hasil Analisis Suhu Degradasi PS dan PHB.......................................................... 29 Tabel 4.6 Range Suhu Degradasi........................................................................................... 31 Tabel 4.7 Hasil Analisis Uji Tarik ......................................................................................... 31 Tabel 4.8 Hasil Analisis Kristalinitas .................................................................................... 33

xi

Daftar Lampiran

Lampiran A. Data Massa dan Film Polimer...........................................................………….37 Lampiran B. Spektrum FTIR dari Kopolimer.....…………………………………….……..38 Lampiran C. Termogram TG/DTA dari Kopolimer...........…………..............….………….40 Lampiran D. Perhitungan Kristalinitas dan Difraktogram XRD....................……….………42 Lampiran E. Kromatogram GPC dan Pengolahan Data GPC........................……….………45 Lampiran F. Data Hasil Uji Tarik …………………………………….……….………....…50

xii

SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOPOLIMER MELALUI KOPOLIMERISASI ANTARA STIREN DAN POLI(3-HIDROKSIBUTIRAT)

Recommend Documents