STUDI POLIMERISASI ESTER DARI ASAM LEMAK SAWIT DISTILAT (ALSD) MENGGUNAKAN INISIATOR BENZOIL PEROKSIDA 0,4% Fitra Annisa*, Zuchra Helwani, Bahruddin Laboratorium Teknologi Bahan Alam dan Mineral Fakultas Teknik, Universitas Riau Kampus Binawidya Jl. HR. Soebrantas Km 12,5 Pekanbaru 28293 *
[email protected] / 085278671971 ABSTRACT Palm Fatty Acid Distillate (PFAD) is a byproduct from palm oil processing industry that used as raw material for synthesis polyester based vegetable oil. The purpose of the research is to study polymerization reaction of ester from PFAD using inisiator benzoyl peroxide 0,4%. There are three step reaction in this research that was esterification, polymerization, and polyesterification. The esterification stage was done at temperature 70oC, reaction time 2 hours, reactant ratio 1:8 (ALSD : metanol), and concentration catalyst H2SO4 1% (w/w) ALSD. Polymerization stage was done at variation of temperature 120, 130, and 140oC and variation reaction time 3, 4, and 5 hours using initiator benzoyl peroxide 0,4% (w/w) methyl ester. Polyesterification stage was done at temperature 175-200oC, reaction time 4 hours, and ratio reactant 1:1 (polymerized methyl ester : ethylene glikol). Product was analyzed by using FT-IR, GC-MS, and viscosity. The result of FT-IR showed that vinyl group was presence who indicated double bonding was presence and polymerization was not occur. The result of GC-MS showed there had no change of molecular weight. And product with temperature 130oC and reaction time 5 hours has higher viscosity value. Keyword : benzoyl peroxide, esterification, PFAD, polymerization
I.
PENDAHULUAN
Kelapa sawit merupakan salah satu komoditas ekonomi paling penting di Indonesia, khususnya di Provinsi Riau. Indonesia merupakan salah satu penghasil crude palm oil (CPO) terbesar di dunia. Perkebunan kelapa sawit, yang cara pengelolaannya terdiri atas perkebunan rakyat, perkebunan negara atau Badan Umum Milik Negara (BUMN), dan perkebunan swasta pada tahun 2012 mempunyai luas 9,07 juta hektar. Total produksinya mencapai 23,52 juta ton CPO atau produksi rata-rata dari setiap hektar perkebunan sawit adalah 2,59 ton. Luas lahan kelapa sawit diasumsikan terus bertambah 6,7% per tahun hingga mencapai 29,26 juta hektar di tahun 2030 dengan produksi rata-rata 3,5 ton CPO per hektar JOM FTEKNIK Volume 2 No. 2 Oktober 2015
[BPPT, 2013]. Seiring dengan peningkatan produksi sawit maka produksi CPO juga akan meningkat. Konsumsi minyak sawit di dalam negeri hanya digunakan sebagai bahan baku industri minyak goreng, margarin, sabun, serta industri oleokimia yang memproduksi asam lemak sawit, metil ester, dan fatty alkohol Pengolahan pada industri minyak goreng terdapat proses refining yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas minyak goreng yang dihasilkan. Pada tahap ini, selain dihasilkan produk utama berupa minyak goreng, juga dihasilkan produk samping. Produk samping dari industri ini yaitu Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) atau Palm Fatty Acid Ditillate (PFAD) sebesar ±5% dari pengolahan CPO, atau setara dengan 850.000 ton ALSD/tahun ketika produksi CPO Indonesia mencapai 1
±17 juta ton/tahun pada tahun 2013 [Badan Pusat Statistik, 2013]. Meskipun ALSD merupakan hasil samping, namun masih berpotensi untuk dimanfaatkan tanpa harus mengganggu ketersediaan pangan, sehingga pemanfaatan hasil samping proses minyak sawit semakin luas. Salah satunya yaitu ALSD dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku proses polimerisasi pembuatan poliester dari monomer ester. Polimerisasi merupakan reaksi penggabungan monomermonomer menjadi suatu molekul polimer. Reaksi polimerisasi dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu polimerisasi adisi dan kondensasi. Dalam penelitian ini reaksi polimerisasi yang terjadi adalah polimerisasi adisi. Reaksi adisi membutuhkan inisiator yang akan membentuk pusat aktif tumbuhnya polimer, dan pada penelitian ini digunakan inisiator benzoil peroksida. Polimerisasi adisi menggunakan radikal bebas dari inisiator benzoil peroksida untuk memicu terjadinya reaksi polimerisasi. Polimerisasi dengan menggunakan radikal bebas, sangat dipengaruhi oleh suhu, nilai pH, konsentrasi monomer dan media polimerisasi [Handayani, 2010]. Poliester adalah suatu kategori polimer yang mengandung gugus fungsional ester dalam rantai utamanya. Poliester merupakan resin yang paling banyak digunakan sebagai matriks pada fiber glass untuk badan kapal, mobil, tendon air dan sebagainya [Sukatik, 2012]. Poliester digunakan pula secara luas sebagai penghalus (finish) pada produk kayu berkualitas tinggi seperti gitar, piano, dan bagian dalam kendaraan/perahu pesiar. Kegunaan lain dari poliester adalah untuk membuat botol, film, tarpaulin, kano, tampilan kristal cair, hologram, penyaring, serat dan sebagainya [Tanjung dkk, 2013]. Poliester saat ini umumnya disintesis dari senyawa hidrokarbon yang tidak dapat diperbaharui. Saat ini, minyak nabati diharapkan dapat diterapkan sebagai bahan baku alternatif polimer berbasis minyak. Polimer-polimer ini mempunyai banyak JOM FTEKNIK Volume 2 No. 2 Oktober 2015
kelebihan dibandingkan dengan polimer yang dibuat berbasis monomer minyak bumi yaitu sifatnya yang biodegradable [Tanjung dkk, 2013]. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari proses polimerisasi ester dari ALSD menggunakan inisiator benzoil peroksida 0,4%. II. 2.1
METODE PENELITIAN Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) dari PT. Wilmar Bioenergi, metanol sebagai reaktan, asam sulfat MERCK 1% (b/b) ALSD sebagai katalis reaksi esterifikasi, benzoil peroksida MERCK 0,4% (b/b) metil ester sebagai inisiator reaksi polimerisasi, etilen glikol MERCK sebagai reaktan poliesterifikasi. 2.2 Prosedur Penelitian Reaksi Esterifikasi Pada tahap awal percobaan dilakukan proses esterefikasi dengan mereaksikan ALSD dengan metanol dalam reaktor selama 2 jam dengan rasio 1:8 pada suhu 70oC menggunakan katalis asam sulfat sebanyak 1% (w/w) ALSD dengan kecepatan pengadukan 150 rpm. Produk yang diharapkan dari reaksi esterefikasi ini yaitu metil ester. Reaksi Polimerisasi Selanjutnya dilakukan reaksi polimerisasi metil ester dengan menggunakan inisiator benzoil peroksida dengan konsentrasi 0,4% (w/w) metil ester dengan variasi suhu 120oC, 130oC, dan 140oC dan variasi waktu 3 jam, 4 jam, dan 5 jam dengan kecepatan pengadukan 150 rpm Reaksi Poliesterifikasi Tahap terakhir yaitu reaksi poliesterifikasi dengan penambahan etilen glikol dengan perbandingan 1:1 ke dalam reaktor pada temperatur 175-200o C dan waktu reaksi 4 jam.
2
Gambar 1 Rangkaian Alat Untuk mengetahui sudah terjadinya reaksi polimerisasi di analisa dengan menggunakan FT-IR (Fourier Transform Infra Red) untuk mengetahui karakteristik molekular struktur gugus fungsinya, GCMS (Gas Cromatography and Mass Spectrometry) untuk mengetahui komposisinya, dan uji viskositas. III. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Analisa Reaksi Esterifikasi Esterifikasi merupakan tahap awal proses antara Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) dan metanol dengan rasio mol 1 : 8. Esterifikasi dilangsungkan dengan menggunakan katalis asam sulfat (H2SO4) 1% berat ALSD pada suhu 70oC selama 2 jam. Pada tahap esterifikasi akan dihasilkan produk yaitu metil ester yang selanjutnya akan direaksikan pada tahap polimerisasi dengan penambahan inisiator benzoil peroksida dan dengan variasi suhu dan waktu polimerisasi. Metil ester yang diperoleh dari reaksi esterifikasi berwarna kuning, transparan, dan encer Metil ester di analisa dengan menggunakan FT-IR untuk mengetahui struktur gugus fungsinya dan untuk mengetahui sudah terbentuknya ester JOM FTEKNIK Volume 2 No. 2 Oktober 2015
Hasil uji FT-IR metil ester dapat dilihat pada Gambar 2. Penerapan spektroskopi infra merah dalam penelitian ini menekankan aspek kualitatif, karena berupa penentuan struktur dengan cara mengamati dan membandingkan frekuensi-frekuensi yang khas dari gugus fungsi spektra FT-IR yang didapat. Hasil spektra FT-IR senyawa yang dihasilkan bersifat khas, artinya senyawa yang berbeda memiliki spektrum yang berbeda pula. Gugus fungsi yang akan dianalisa pada FT-IR adalah gugus fungsi ester. Suatu senyawa ester dicirikan dengan adanya serapan ulur C=O, C-O dan OH yang khas. Terbentuknya ester ditandai dengan terbentuknya puncak vibrasi pada panjang gelombang antara 1750-1730 cm-1 dengan intensitas kuat [Pavia, 2009]. Pada Gambar 2, puncak vibrasi ester terbentuk pada panjang gelombang 1742, 76 cm-1 dengan intensitas kuat. Terbentuknya ester juga dapat dilihat dari adanya gugus C-O pada panjang gelombang sekitar 1300-1000 cm-1 [Pavia, 2009]. Pada produk, gugus C-O terlihat pada panjang gelombang 1197,85 cm-1, 1171,81 cm-1, dan 1116,83 cm-1. 3
120
%T
100
1197,85 1171,81 1116,83
C-O
719,48 671,26 646,18 642,32 636,54 621,11
1464,03 1456,32 1447,64 1436,07 1418,71
2853,81 2833,55
3336,03 3325,42 3308,06
C=O
2924,21
20
1742,76
40
1362,77
1717,68
60
1244,14
1318,40
80
1025,21
602,78
607,60
O-H 0
-20 4500 metil ester
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500 1/cm
Gambar 2 Spektrum FTIR Metil Ester Bukti lain telah terbentuknya ester adalah melemahnya spektra karakteristik dari gugus OH ikatan hidrogen yang membentuk pita yang melebar pada bilangan gelombang sekitar 3400-3200 cm-1 [Pavia, 2009]. Pada Gambar 2 terlihat bahwa melemahnya karakteristik dari gugus OH membentuk pita yang melebar pada panjang gelombang 3336,03 cm-1, 3325,42 cm-1, dan 3308,06 cm-1. Berdasarkan Dwifirman [2014], kemurnian metil ester yang didapat yaitu sebesar 88,42%. 3.2
Analisa Reaksi Polimerisasi Pada tahap polimerisasi, metil ester yang terbentuk selanjutnya direaksikan dengan benzoil peroksida 0,4% berat metil ester. Titik leleh benzoil peroksida yaitu 103-106oC dan benzoil peroksida tidak stabil secara termal sehingga akan mengalami dekomposisi pada suhu tertentu. Reaksi polimerisasi ester dengan melibatkan benzoil peroksida merupakan reaksi polimerisasi adisi dimana benzoil peroksida berfungsi sebagai inisiator untuk menginisiasi molekul monomer yaitu ester menjadi polimer. Polimerisasi adisi ini JOM FTEKNIK Volume 2 No. 2 Oktober 2015
terjadi dalam tiga tahap, yaitu inisiasi, propagasi, dan terminasi. Produk dari reaksi polimerisasi yaitu metil ester terpolimerisasi selanjutnya direaksikan dengan etilen glikol dengan rasio 1:1 pada tahap poliesterifikasi pada suhu 175-200oC selama 4 jam. Penambahan etilen glikol pada reaksi polimerisasi adalah salah satu usaha meminimalisir kadar air yang terbentuk [Manurung dkk, 2013]. Selain itu, penambahan etilen glikol juga berfungsi sebagai pemanjangan rantai polimer [Budi dkk, 2009]. Dengan bertambah panjangnya rantai polimer maka berat molekul juga semakin bertambah besar sehingga produk akhir polimer dapat terbentuk. Produk hasil polimerisasi yang dihasilkan selanjutnya diidentifikasi dengan menggunakan uji FT-IR untuk melihat gugus fungsi dan untuk mengetahui sudah terjadinya reaksi polimerisasi dan uji GCMS untuk mengetahui berat molekul produk dan komposisi metil ester yang tersisa. Hasil uji FT-IR produk dapat dilihat pada Gambar 3, 4, dan 5.
4
3325,42 3308,06 3291,67 3276,23
1739,87
120
80
2477,67
2923,25
15
2853,81
1734,08
75
3004,26
90
20
2873,09 2854,77
120
45
3336,03 3326,39 3308,06
4500 Poliester T120 t3jam
%T
105
(b)
60
30
-0
%T
4500 Poliester T120 t4jam
100
60
(c)
40
0
-20
4500 Poliester T120 t5jam
4000 3500
4000
3500
JOM FTEKNIK Volume 2 No. 2 Oktober 2015
3000
Terbentuknya ester ditandai dengan terbentuknya puncak vibrasi dengan intensitas kuat pada panjang gelombang 1750-1730 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus ester (C=O) [Pavia, 2009]. Pada Gambar 3 dapat dilihat produk pada suhu 3000
1083,08 1033,89 881,51 861,25 646,18 632,68 614,35 604,71 596,99 591,21 586,39 567,10 558,42 548,77 537,20 531,41 523,70 515,02 505,37 494,76 487,05 463,90 456,18 430,14 424,36 411,82 396,39 368,42 362,63 359,74 350,10
3000 2000
2500 2000
2500
2000
1500
1500 1000
1000
5
452,33
480,30
487,05
520,80
466,79 365,53
558,42 442,68
541,06
392,53 379,99 345,27
531,41 500,55 493,80 477,40
603,75 596,99 569,99 558,42
884,40
1246,07
721,41
464,86
1172,77 1122,62
-CH=CH2-
499,58
586,39
811,10
1000
696,33 685,72 676,08 648,11 635,57 627,86
922,98
C=O
569,03
862,22
1082,11 1043,53
30
721,41
883,44
1500
1246,07 1193,99 1172,77 1125,51
1418,71 1378,20 1354,09 1339,62 1318,40
688,62 651,97 627,86
923,94
1418,71 1378,20 1352,16 1316,47
1436,07
863,18
1717,68
1464,03 1456,32
45
618,21
2500
1464,03 1456,32 1436,07
1738,90 1733,12
O-H
1083,08 1039,68
3500
1717,68
-0
1738,90
(a)
1456,32 1436,07 1429,31 1418,71 1404,24 1394,59 1373,38 1367,59 1362,77 1354,09 1327,08 1249,93 1202,67 1127,44
4000
2732,29
15
2853,81
2922,28
812,07
3005,22
75
2924,21
60
3361,11
105
%T
90
500 1/cm
500 1/cm
o
500 1/cm
Gambar 3 Spektra FT-IR Produk pada Suhu 120 C dan Waktu a) 3 jam b) 4 jam c) 5 jam
120oC dan waktu 3 dan 4 jam terbentuk puncak vibrasi pada panjang gelombang 1738,90 cm-1 dengan intensitas kuat. Sedangkan pada suhu 120oC dan waktu 5 jam puncak vibrasi terbentuk pada panjang gelombang 1739,87 cm-1. Pada Gambar 4
dapat dilihat puncak vibrasi produk pada suhu 130oC dan waktu 3, 4, dan 5 jam terbentuk pada panjang gelombang 1738, 90 cm-1 dengan intensitas yang kuat. Pada Gambar 5 juga dapat terlihat puncak vibrasi
produk pada suhu 140oC dan waktu 3, 4, dan 5 jam terbentuk pada panjang gelombang yang sama yaitu 1738,90 cm-1 dengan intensitas yang kuat
120
%T
105
90
3004,26
(a)
4000
3500
3000
2500
2000
2500
2000
509,23
1500
1000
423,39
443,65
363,60
503,44
546,84 540,09 530,45 518,87
601,82 585,42
401,21
574,81
696,33 673,19 636,54 626,89
1084,04 1038,71
608,57
2923,25 4500 Poliester T130 t3jam
-CH=CH2-
C=O
-0
120
883,44 861,25 720,44
2853,81
1738,90 1733,12
O-H 15
1121,65
30
1174,70
1464,03 1456,32
3336,03 3325,42 3308,06
1717,68
45
1447,64 1436,07 1418,71 1378,20 1352,16 1339,62 1318,40 1244,14
60
434,00
946,12 922,98
75
500 1/cm
%T
100
80
678,01
864,15 884,40
721,41
1120,69
447,50
548,77
1172,77
1084,04 1041,61
359,74
375,17
2923,25
20
1464,03 1456,32
1717,68 2853,81
1738,90 1733,12
40
1244,14
1436,07 1378,20 1352,16
3355,32 3336,99
(b) 60
-0
120
4500 Poliester T130 t4jam
4000
3500
4000
3500
3000
1500
1000
500 1/cm
%T
105
90
(c) 75
2853,81
2922,28
600,85 571,92
721,41
886,33
659,68 627,86
501,51
826,53 923,94
343,34
15
1124,55 1062,82
1738,90 1733,12
1174,70
30
1378,20 1351,19
1436,07 1418,71 1464,03 1456,32
1717,68
45
1246,07
3419,94 3384,25
964,45
60
-0
4500 Poliester T130 t5jam
3000
2500
2000
1500
1000
500 1/cm
o
Gambar 4 Spektra FT-IR Produk pada Suhu 130 C dan Waktu a) 3 jam b) 4 jam c) 5 jam Bukti lain telah terbentuk ester adalah melemahnya spektra karakteristik dari gugus OH ikatan hidrogen yang membentuk pita yang melebar pada JOM FTEKNIK Volume 2 No. 2 Oktober 2015
bilangan gelombang sekitar 3400 cm-1 3200 cm-1 karena reaksi poliesterifikasi [Tanjung dkk, 2013]. Pada Gambar 3 dapat dilihat bahwa melemahnya spektra 6
karakterisitik OH membentuk pita yang melebar dari produk pada suhu 120oC dan waktu 3, 4, dan 5 jam yaitu pada panjang gelombang 3361,11-3276,23 cm-1. Pada Gambar 4, produk pada suhu 130oC dan waktu 3, 4, dan 5 jam terbentuk pita yang
melebar pada panjang gelombang 3384,253308,06 cm-1 dan pada Gambar 5 poduk pada suhu 140oC dan waktu 3, 4, dan 5 jam pita yang melebar terbentuk pada panjang gelombang 3391,97-3356,93 cm-1.
120
%T
100
(a)
949,02 925,87
3419,94 3385,22 3356,28
80
-20 120
4500 Poliester T140 t3jam
4000
3500
3000
2500
2000
505,37 501,51
529,48 567,10
C=O
517,91
553,59 543,95
1171,81
1738,90 1733,12
2853,81 2922,28
0
721,41
1084,04 1041,61
-CH=CH2-
20
558,42
1137,09 1119,73
1244,14
1717,68
1464,03 1456,32 1436,07
40
884,40
1418,71 1378,20 1354,09
O-H
865,11
60
1500
1000
500 1/cm
%T
100
3419,94 3365,93
80
949,02 925,87
(b)
864,15 883,44 1084,04 1041,61
721,41
1136,12 1119,73 1171,81
1193,99
1244,14
1717,68 1738,90 1734,08
0
2853,81
2922,28
20
1464,03 1456,32 1436,07
40
1378,20 1354,09 1339,62
1418,71
60
-20 4500 Poliester T140 t4jam
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500 1/cm
140
%T
120
100
80
4500 Poliester T140 t5jam
4000
3500
3000
2000
1500
1000
508,26 502,48
721,41
697,30 672,22 647,15 630,75 518,87
965,41 1175,66
885,36
1245,10 1126,48
1738,90 1733,12 2500
1062,82
-0
2853,81
2923,25
20
923,94
1436,07 1417,74 1378,20 1351,19 1456,32
1716,72
40
825,57 814,00
(c) 3391,97 3383,29 3369,79
60
500 1/cm
o
Gambar 5 Spektra FT-IR Produk pada Suhu 140 C dan Waktu a) 3 jamb) 4 jam c) 5 jam JOM FTEKNIK Volume 2 No. 2 Oktober 2015
7
Terjadinya reaksi polimerisasi ditandai dengan tidak adanya pita serapan vinil (-CH=CH2-) pada pada bilangan gelombang 1040 cm-1 - 910 cm-1. Hal ini menandakan bahwa pada reaksi polimerisasi terjadi pemutusan ikatan rangkap [Tanjung dkk, 2013]. Sedangkan pada hasil uji produk masih terdapat pita serapan vinil pada panjang gelombang 922,98-1039,68 cm-1 kecuali produk pada
suhu 130oC dan waktu 4 jam sudah tidak terdapat pita serapan vinil lagi. Produk hasil polimerisasi yang terbentuk memiliki sifat fisik berwarna hitam dan kental. Produk juga diidentifikasi menggunakan GC-MS. Uji GC-MS terbatas hanya pada satu sampel saja yang memiliki viskositas terbesar yaitu sampel pada suhu 130oC dan waktu 5 jam. Hasil uji GC-MS poliester dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Kromatogram GC-MS Produk pada T = 130 oC dan t = 5 jam Dari kromatogram pada Gambar 6 dapat dilihat bahwa produk mengandung tiga belas komponen senyawa. Komponenkomponen tersebut dapat dilihat pada Tabel 2. Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa komponen terbesar adalah triethylene glycol sebesar 53,62% dan metil ester yang tersisa sebanyak 2,95%. Dan juga sebelum reaksi polimerisasi dan setelah reaksi polimerisasi berat molekul produk tetap, yaitu sebesar 270 yang dapat dilihat pada Gambar 7. Dengan tidak terjadinya perubahan berat molekul maka produk yang berupa
JOM FTEKNIK Volume 2 No. 2 Oktober 2015
poliester masih belum terbentuk. Hal ini diduga disebabkan karena kandungan ALSD yang didominasi oleh asam lemak jenuh yang berikatan tunggal yaitu asam palmitat. Asam lemak jenuh bersifat lebih stabil (tidak mudah bereaksi) daripada asam lemak jenuh (ikatan rangkap) yang menyebabkan reaksi tidak berjalan dengan sempurna sehingga ikatan rangkap belum terputus dan reaksi polimerisasi belum terjadi dilihat dari tidak adanya perubahan berat molekul.
8
Tabel 2 Hasil Uji GC-MS Produk Komposisi
Jenis Asam Lemak
% Area
1,2-Ethanediol (CAS) Ethylene glycol
-
3,38
Diethylene glycol
-
20,75
Triethylene glycol
-
53,62
Asam lemak tak jenuh
0,84
Asam laurat (jenuh)
0,42
-
0,16
Hexadecanoic acid, methyl ester
Asam palmitat (jenuh)
1,69
11-Octadecanoic acid, methyl ester
Asam oleat (tak jenuh)
1,26
Hexadecanoic acid, 2-hydroxyethyl ester
Asam palmitat (jenuh)
1,39
9-Octadecanoic acid (Z)-, 2-hydroxyethyl ester
Asam oleat (tak jenuh)
4,55
Octadecanoic acid, 2-hydroxyethyl ester
Asam stearat (jenuh)
0,73
Hexadecanoic acid, 1,2-ethanedyl ester
Asam palmitat (jenuh)
6,20
9-Octadecanoic acid (Z)-, 2-hydroxyethyl ester
Asam oleat (tak jenuh)
5,00
5-Hydroxy-2-Decenoic acid lactone Dodecanoic acid, methyl ester Methyl tetradecanoate
Komponen produk hasil polimerisasi ini dapat diketahui dengan membandingkan spektrum MS sampel dengan spektrum MS standar dengan pola fragmentasi yang paling mirip. Pola fragmentasi yang paling
mendekati yaitu spektrum MS produk dengan komponen terbesar yaitu hexadecanoic acid, methyl ester yang dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7 Spektrum MS Standar Hexadecanoic Acid, Methyl Ester Poliester dengan berat molekul tinggi yaitu antara 10.000-30.000 g/mol dan poliester dengan berat molekul rendah yaitu
antara 500-7000 g/mol [Tanjung dkk, 2013].
3.3
reaksi maka kontak antar zat semakin besar sehingga akan menghasilkan konversi dan berat molekul yang tinggi [Tanjung dkk, 2013]. Namun jika kesetimbangan reaksi sudah tercapai maka dengan bertambahnya
Pengaruh Suhu dan Waktu pada Proses Polimerisasi Parameter reaksi seperti suhu dan waktu reaksi sangat berpengaruh terhadap pembentukan produk. Semakin lama waktu JOM FTEKNIK Volume 2 No. 2 Oktober 2015
9
waktu reaksi tidak akan menguntungkan karena tidak akan memperbesar hasil. Begitu juga dengan suhu reaksi, semakin tinggi suhu maka reaksi terjadi semakin cepat sehingga meningkatkan viskositas dan berat molekul. Viskositas produk diukur
dengan menggunakan viskometer Ostwald. Alat ini bekerja berdasarakan friction yang ditimbulkan polimer terhadap luas area pipa tabung yang digunakan. Pengaruh suhu dan waktu polimerisasi terhadap viskositas produk dapat dilihat pada Gambar 8.
0.045
Viskositas (kg/m.s)
0.04 0.035 0.03 0.025
Waktu 3 Jam
0.02
Waktu 4 Jam
0.015
Waktu 5 Jam
0.01 0.005 0 115
120
125
130
135
140
145
Suhu (°C)
Gambar 8 Pengaruh Suhu Reaksi Terhadap Viskositas Produk pada Variasi Waktu Reaksi Pada Gambar 8 diatas, dapat dilihat viskositas meningkat dengan meningkatnya suhu reaksi dan mengalami penurunan setelah mencapai suhu optimum. Viskositas pada suhu 120oC dan waktu 3, 4, dan 5 jam berturut-turut yaitu 16,082, 12,774, dan 9,953 cp. Pada suhu 130oC viskositas pada waktu 3, 4, dan 5 jam yaitu 20,057, 14,438, dan 40,049 cp. Dan pada suhu 140oC viskositas pada waktu 3, 4, dan 5 jam yaitu 10,944, 10,61, dan 32,254 cp. Peningkatan nilai viskositas menunjukkan bahwa telah terjadi penggabungan rantai baik melalui reaksi kondensasi maupun reaksi adisi yaitu ALSD akan bergabung dengan metanol menjadi ester dan masing-masing ester saling bergabung karena penambahan inisiator dan mengakibatkan meningkatnya harga viskositas. Viskositas produk mengalami o penurunan pada suhu 140 C, hal ini kemungkinan disebabkan karena pada suhu JOM FTEKNIK Volume 2 No. 2 Oktober 2015
140oC telah terjadi reaksi perengkahan yang mengakibatkan rantai karbon menjadi lebih pendek sehingga menyebabkan rendahnya harga viskositas [Handayani dkk, 2010]. Viskositas tertinggi terdapat pada suhu 130oC dengan waktu reaksi 5 jam yaitu sebesar 40,049 cp. Sedangkan viskositas terendah terdapat pada suhu 120 dengan waktu 5 jam yaitu sebesar 9,953 cp. IV. KESIMPULAN Hasil polimerisasi diperoleh produk berwarna gelap dan kental yang memiliki viskositas antara 9,953-449 cp. Hasil uji FT-IR semua produk memperlihatkan masih terdapat pita serapan vinil (CH2=CH2), kecuali produk pada suhu reaksi 130oC dan waktu 4 jam. Hasil uji GC-MS memperlihatkan tidak terjadi perubahan berat molekul antara reaksi sebelum polimerisasi dan sesudah 10
polimerisasi. Selain ester, senyawasenyawa lain yang terdapat pada hasil uji GC-MS yaitu ethylene glycol, methyl tetradecanoate, dan decenoic acid. IV.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada teman-teman sekelompok dalam penelitian ini, Direktorat Pendidikan Tinggi (DIKTI) Departemen Pendidikan Nasional yang telah membiayai kegiatan penelitian dalam program PKM-P tahun 2013-2014, dan Laboratorium TBAM (Teknologi Bahan Alam dan Mineral) Universitas Riau. DAFTAR PUSTAKA Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. 2013. Outlook Energy Indonesia 2013 “Pengembangan Energi dalam Mendukung Sistem Transportasi dan Industri Pengolahan Mineral”. Jakarta. Badan Pusat Statistik. 2013. Produksi Perkebunan Besar menurut Jenis Tanaman, Indonesia, 1995 - 2012. Http://www. bps.go.id /tab_sub /view.php?kat=3&tabel=1& daftar=1&id_subyek=54& notab=2, diakses pada 9 November 2014, Pkl 14.30. Budi, F. S., Anggoro, D. D., Suprihanto, A. .2009. Optimasi Proses Polimerisasi Diphenyl Methane Diisocynate dengan Polyalkohol Minyak Goreng Bekas menjadi Busa Polyurethane. FT UNDIP Dwifirman, W. 2014. Studi Polimerisasi Ester dari Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) Menggunakan Inisiator Benzoil Peroksida 0,1%.
JOM FTEKNIK Volume 2 No. 2 Oktober 2015
Skripsi Teknik Kimia Universitas Riau. Dwisatria, Y. 2012. Sintesis Polimer CoreShell Stirena-Butil Akrilat : Pengaruh Jenis Inisiator dan Pengikat Silang Glisidil Metakrilat terhadap Ukuran dan Distribusi Ukuran Partikel. Skripsi Universitas Indonesia. Handayani, A.S., Sidik M., M. Nasikin, M. Sudibandriyo. 2006. Reaksi Esterifikasi Asam Oleat dan Gliserol Menggunakan Katalis Asam. Jurnal Sains Materi Indonesia : Hal. 102-105. Manurung, R., Ahmad R.T, Ida A. 2013. Effect of Concentration of Catalyst (BF3-Diethyl Etherate) on Synthesis of Polyester from Palm Fatty Acid Distillate (PFAD). International Journal of Science and Engineering (IJSE). Department of Chemical Engineering, University of Sumatera Utara, Indonesia. Pavia, D.L., Gary M.L., George S.K., James R.V. 2009. Introduction To Spectroscopy 4th Ed. USA. PrePress PMG Sukatik. 2012. Laleks Polystyrena Graft Maleat Anhidrida dan Lateks Polyester Tak Jenuh Yukalac 157 BQTN-EX dengan Lateks Pekat Karet Alam sebagai Perekat Material Jalan (Soil Stabilizer). Disertasi Universitas Sumatera Utara.Tanjung, A.R., Renita M., Ida A. 2013. Pengaruh Waktu Polimerisasi Pada Proses Pembuatan Poliester Dari Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD). Medan: Universitas Sumatera Utara.
11
