SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLISTIRENA DENGAN BENZOIL PEROKSIDA SEBAGAI INISIATOR
Tesis Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh
RINA MELATI NIM : 20506059
PROGRAM STUDI KIMIA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
ABSTRAK SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLISTIRENA DENGAN MENGGUNAKAN BENZOIL PEROKSIDA SEBAGAI INISIATOR Oleh
RINA MELATI NIM : 20506059 Polistirena (PS) adalah salah satu jenis polimer sintetik yang banyak digunakan karena keunggulan sifat-sifatnya. Pada penelitian ini telah dapat disintesis polistirena melalui reaksi polimerisasi stirena dengan menggunakan inisiator benzoil perosida pada suhu 85oC. Melalui analisis gugus fungsinya dengan FTIR polimerisasi stirena telah didapatkan polistirena . Hasil penelitian menunjukkan bahwa rendemen PS dengan waktu polimerisasi 20 jam lebih besar dibanding PS yang dihasilkan dengan waktu polimerisasinya 5 jam, dan hasil ini sesuai dengan data massa molekul relatif yang diukur dengan viskometer Ostwald. Akan tetapi rendemen polistirena yang dihasilkan dengan waktu polimerisasi 5 jam, DPn 100 lebih besar dibanding dengan DPn 500. Polistirena yang dihasilkan dengan waktu lebih panjang dan dengan derajat polimerisasi lebih besar cenderung menghasilkan polimer dengan rendemen dan panjang rantai lebih tinggi. Hasil ini telah sesuai dengan hasil analisis berat molekul dengan menggunakan viskosmeter. Struktur dan karakteristik polistirena hasil polimerisasi dengan menggunakan benzoil peroksida sebagai inisiator sangat bergantung pada derajat polimerisasi (DPn),.
Kata kunci : Polistirena, stirena, benzoil peroksida, polimerisasi
i
ABSTRACT POLYSTYRENE SYNTHESIS AND CHARACTERISTICS WITH BENZOYL PEROXIDE AS CATALYST
By
RINA MELATI NIM : 20506059
Polystyrene (PS) is one of synthetic polymers which was used in various applications. In this work, polystyrene was synthetized by polymerization of styrene in the presence of benzoyl peroxide (BPO) inisiator at 85oC. Polystyrene was approved by analysis of functional groups with FTIR. Polymerization carried out for 20 hour gave yield than that obtained in polymerization for 5 hour. This result was supported by analysis of molecular weight data which was measured using Ostwald viskometer. However, the yield of polymerization time of 5 hours and DPn of 100 was higher than that of polystyrene synthetized with DPn 500. Polystyrene obtained by polymerization with longer polymerization time and higher polymerization degree (DPn) tends to produce polymers with higher yield and longer chain. These results were supported by molecular weight analysis using viscometer. Structure and characteristic of polystyrene prepared by polymerization of styrene monomer in the presence of benzoyl peroxide as inisiator were very influenced by degree of polymerization Keyword : polystyrene, styrene, benzoyl peroxide, polymerization
ii
SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLISTIRENA DENGAN BENZOIL PEROKSIDA SEBAGAI KATALIS
Oleh
RINA MELATI NIM 20506059
Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung
Menyetujui Pembimbing Tanggal …………………………………….
( Dr. I MADE ARCANA ) NIP.131801348
iii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis Megister yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana Institut Teknologi Bandung.
iv
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari suatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain.
Kupersembahkan untuk Ubakku (Alm) M. Urip. H. Tolib, umakku Siti Asinah, suamiku S. Alfaris dan anakku Adilah Refa
v
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan petunjukNya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan tesis ini pada Program Magister Pengajaran di Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung. Dengan selesainya tesis ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada pembimbing yaitu Bapak Dr. I. Made Arcana atas segala bantuan dan kesabarannya dalam membimbing penulis selama proses pelaksanaan penelitian hingga tesis ini selesai.
Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada : 1. Departemen Agama atas program beasiswa terhadap guru-guru di lingkungan Departemen Agama. 2. Pengelola Program Magister Pengajaran Program Studi Kimia beserta seluruh staf pengajar, semoga ilmu yang telah penulis dapatkan dapat penulis ajarkan ke anak didik penulis. 3. Ketua Program Studi Kimia ITB atas kesempatan dan izin penggunaan fasilitas selama mengikuti Program Magister Pengajaran Kimia. 4. Kepala Laboratorium Kimia Fisik Material, Kepala Laboratorium Kimia Analitik Program Studi Kimia ITB, Direktur LP3FT LIPI Bandung yang telah memberikan izin untuk menggunakan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini. 5. Suamiku S. Alfaris, MAg dan anakku Adilah Refa atas motivasi yang selalu diberikan. 6. Rekan-rekan Program Magister Pengajaran Kimia ITB angkatan 2006 atas semua bantuan dan dorongan yang telah diberikan. 7. Semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu atas segala bantuannya.
vi
Penulis hanya mampu berdoa semoga segala bimbingan dan bantuan baik moril maupun materil yang berasal dari berbagai pihak tersebut dapat dicatat dan dibalas oleh Allah SWT. sebagai amal saleh. Amin.
Penulis menyadari dalam penyusunan tesis ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan, ini semua karena keterbatasan kemapuan dan pengetahuan yang penulis miliki.
Harapan penulis, mudah-mudahan tesis ini dapat menjadi bahan informasi dan bermanfaat bagi semua pihak.
Bandung, Mei 2008
Penulis
vii
DAFTAR ISI
ABSTRAK
i
ABSTRACT
ii
PENGESAHAN
iii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS
v
PERSEMBAHAN
vi
KATA PENGANTAR
vi
DAFTAR ISI
viii
DAFTAR TABEL
xi
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR LAMPIRAN
xiii
Bab I Pendahuluan
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Masalah
2
1.3 Tujuan
2
1.4 Manfaat
3
1.5 Ruang lingkup penelitian
3
Bab II Tinjauan Pustaka
4
2.1 Polimer
4
2.1.1 Pengertian Polimer
4
2.1.2 Penggolongan Polimer
4
2.1.3 Polistirena
8
2.1.3.1
8
Struktur dan Sifat -sifat Polistirena
2.1.3.2 Kegunaan dan Dampak Negatif dari Polistirena
9
2.2
10
2.2.1
Polimerisasi Polimerisasi Kondensasi
10
viii
2.2.2
Polimerisasi Adisi
11
2.2.3
Polimerisasi stirena
12
2.2.3.1 Stirena
12
2.2.3.2 Benzoil peroksida (BPO)
12
2.2.4
Sintesis polistirena
13
2.2.5
Karakterisasi polistirena
15
2.2.4.1 Massa molekul relatif berdasarkan viskosmeter Ostwald
15
2.2.4.2 Spektrometri IR /FTIR (Fourier transform Infra Red)
17
2.2.4.3 Analisis termal
18
2.2.4.4 Difraksi sinar X
20
2.2.4.5 Analisis mekanik (Uji tarik)
21
Bab III Metodologi Penelitian
24
3.1 Sintesis polistirena
24
3.2 Alat dan bahan
25
3.2.1
Alat
25
3.2.2
Bahan
25
3.2.3
Cara kerja
25
3.3 Karakterisasi polistirena
26
3.3.1
Menentukan massa molekul relatif dengan viskosmeter Ostwald
26
3.3.2
Analisis gugus fungsi dengan FTIR
26
3.3.3
Analisis termal dengan TGA/DTA
27
3.3.4
Difraksi sinar X
27
3.3.5
Analisis mekanik (Uji tarik)
27
Bab IV Hasil dan Pembahasan
28
4.1 Sintesis Polistirena
28
4.2 Menentukan massa molekul relatif dengan viskometer Ostwald
30
4.3 Analisis FTIR
31 ix
4.4 Analisis termal dengan TG/DTA dan kristalinitas dengan XRD
33
4.5 Analisis mekanik (Uji tarik)
37
Bab V Kesimpulan dan saran
40
5.1 Kesimpulan
40
5.2 Saran
40
DAFTAR PUSTAKA
41
DAFTAR LAMPIRAN
42
x
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Rendemen polimerisasi stirena menggunakan inisiator benzoil peroksida pada berbagai kondisi
28
Tabel 4.2 Massa molekul relatif polistirena hasil sintesis pada berbagai kondisi 30 Tabel 4.3 Daerah serapan infra merah beberapa gugus fungsi
32
Tabel 4.4 Derajat kristalinitas polistirena hasil sintesis
35
Tabel 4.5 Sifat mekanik dari polistirena hasil sintesis pada berbagai kondisi
37
Tabel 6.1 : Data hasil perhitungan rendemen polistirena
44
Tabel 6.2 : Waktu alir pelarut
45
Tabel 6.3 : Waktu alir larutan polimer dalam berbagai konsentrasi
46
Tabel 6. 4 : Hasil perhitungan massa molekul relatif dengan viskosmeter Ostwald 47 Tabel 6.5 : Data hasil derajat kristalinitas
50
Tabel 6.6 : Data pengukuran uji tarik
52
Tabel 6.7 : Data hasil perhitungan uji tarik
52
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Penggunaan polistirena
2
Gambar 2.1
Penggambaran susunan polimer
6
Gambar 2.2
Penggambaran taktisitas polimer
7
Gambar 2.3 Polimer kristalin dan amorf
7
Gambar 2.4
Struktur polistirena
9
Gambar 2.5
Penggunaan polistirena
10
Gambar 2.6 Contoh polimerisasi kondensasi
11
Gambar 2.7 Struktur stirena
12
Gambar 2.8
Struktur benzoil peroksida
13
Gambar 2.9
Polimerisasi polistirena
15
Gambar 2.10 Viskometer ostwald
16
Gambar 2.11 Kurva TGA
19
Gambar 2.12 Kurva DTA
20
Gambar 3.1
24
Diagram alir
Gambar 4.1 Spektrum infra merah polistirena hasil sintesis
31
Gambar 4.2
33
Spektrum polistirena
Gambar 4.3 Kurva TG/DTA polistirena hasil sintesis
35
Gambar 4.4
Difragtogram sinar x polistirena hasil sintesis
36
Gambar 4.5
Spesimen uji mekanik
37
Gambar 6.2 Kurva kalibrasi polistirena
46
Gambar 6.2 Spektrum IR polistirena
49
Gambar 6.3 Film PS dengan casting larutan
51
Gambar 6.4 dumbell untuk uji tarik
51
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Perhitungan Rendemen polistirena
43
Lampiran 2 Menentukan Mr dengan viskositas Ostwald
44
Lampiran 3 Spektrum IR dari polistirena hasil sintesis
45
Lampiran 4 Perhitungan derajat kristalinitas dari polistirena hasil sintesis
47
Lampiran 5 Analisis mekanik uji tarik
48
xiii
