SINTESIS POLIURETAN DARI ASAM LEMAKTEREPOKSIDASI MINYAK JAGUNG MELALUI PROSES HIDROKSILASI
DI PUSAT PENELITIAN KELAPA SAWIT MEDAN
TUGAS AKHIR
RAHELLA AZMI 112401056
PROGRAM STUDI D3 KIMIA DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUANALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2014
SINTESIS POLIURETAN DARI ASAM LEMAKTEREPOKSIDASI MINYAK JAGUNG MELALUI PROSES HIDROKSILASI
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya
RAHELLA AZMI 112401056
PROGRAM STUDI D3 KIMIA DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUANALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2014
PERSETUJUAN
Judul : SINTESIS POLIURETAN DARI ASAM LEMAK
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : RAHELLA AZMI
NomorIndukMahasiswa : 112401056
Program Studi : D3 KIMIA INDUSTRI
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
(FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di Medan, Juni 2014
Diketahui oleh :
Departemen Matematika FMIPA USU Pembimbing, Ketua,
Dr.Rumondang Bulan, MS Eddiyanto, Ph.D
NIP : 195408301985032001 NIP : 196704251994031012
PERNYATAAN
SINTESIS POLIURETAN DARI ASAM LEMAK TEREPOKSIDASI MINYAK JAGUNG MELALUI PROSES HIDROKSILASI
Saya mengakui bahwa karya ilmiah ini adalah hasil kerja saya sendiri beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2014
PENGHARGAAN
Bismillahirrahmanirrahim,
Allhamdulillahi-rabbil'allamin, puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah serta karunia-NYA kepada kita semua, serta shalawat beriring salam kita sampaikan kepada junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah Yang Berjudul “SINTESIS POLIURETAN DENGAN ASAM LEMAK TEREPOKSIDASI MINYAK JAGUNG
MELALUI PROSES HIDROKSILASI DI PUSAT PENELITIAN KELAPA
SAWITMEDAN”.
Selama penulisan karya ilmiah ini penulis banyak mendapatkan dorongan, bantuan dan petunjuk dari semua pihak, maka pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terimah kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Eddiyanto,Ph.D selaku dosen pembimbing yang telah berbaik hati membimbing saya sampai tugas akhir ini selesai dikerjakan
2. Ibu Rumondang Bulan.M.S, selaku ketua Departemen Kimia.
3. Ibu Dra. Emma Zaidar,M.Si, selaku dosen ketua program Studi D-3 Kimia. 4. Seluruh Dosen dan Staf Program D-3 Kimia.
5. Kedua Orang Tua penulis, Ayahanda Syahbuddin dan Ibunda Zumiaty, Lili Fatma Sari selaku adikyang penulis sayangi yang telah memberikan dukungan moril dan materil, serta dukungan doa yang telah menguatkan penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
6. Bapak Dr.Eka Nuryanto selaku pembimbing lapangan di PPKS Medan, serta seluruh jajaran peneliti dan teknisi laboratorium OK PPKS Medan.
7. Penulis juga berterima kasih kepadaAdryan Handika, Irma, Rufina, Widya Mustika Sari, Rika Hariaty teman terbaik penulis yang telah memberi motivasi lebih agar penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini.
8. Buat rekan-rekan Mahasiswa Kimia Industri khusunya stambuk 2011.
ABSTRAK
POLYURETHANE SYNTHESIS OF CORN OIL FATTY ACID EPOXIDIZEDWITHHYDROXYLATION PROCESS
IN PALM OIL RESEARCH CENTER MEDAN
ABSTRACT
DAFTAR ISI
Daftar Tabel viii
Daftar Gambar ix
Daftar Singkatan x
Daftar Lampiran xi
Bab 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Perumusan Masalah 2
1.3. Tujuan 3
1.4. Manfaat 3
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1. Sejarah Poliuretan 4
2.2. Minyak Jagung 6
2.3. Poliuretan 7
2.4. Reaksi Epoksidasi 9
2.5. Hidroksilasi 10
2.5. Spektrofotometer FT-IR 11
Bab 3. Metode Percobaan
3.1. Alat-alat 13
3.2. Bahan-bahan 13
3.3. Prosedur
3.3.1.Proses Epoksidasi 13
3.3.2.Pembuatan poliol dengan proses Hidroksilasi 14
3.3.3.Pembuatan poliuretan 15
3.3.4.Penentuan Bilangan Iodin 15
3.3.5.Penentuan Bilangan Oksiran 16
3.3.6.Penentuan Bilangan Hidroksil 16
Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1. Data Hasil Pengamatan 18
4.2. Perhitungan 20
4.3. Reaksi 22
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan 26
5.2. Saran 27
Daftar Pustaka 28
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel Judul Halaman
2.1. Komposisi Minyak Jagung 7
4.1. Bilangan Iodine 18
2.3. Bilangan Oksiran 18
4.1. Bilangan Hidroksil 19
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar Judul Halaman
2.1. Rumus Bangun Asam Palmitat dan Asam Palmitat 7 2.2. Pembentukan Uretan dari Senyawa Isosianat Dengan
Alkohol 9
2.3. Reaksi Pembentukan Monomer Poliuretan 9
4.1. Reaksi Pembentukan Poliol 23
4.2. Reaksi Pembentukan Poliuretan 24
DAFTAR SINGKATAN
FT-IR = Fourier Transform Infrared RIM = Reaction Injection Molding
TDI = Toluen Diisosianat MDI = Metilen Diisosianat PU = Poliurethane
IPA = Isopropanol
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lamp Judul Halaman
1. Pembuatan Reagen dan Standarisasi 30
2. Gelombang Spektrum FT-IR Hasil Penelitian 32
ABSTRAK
POLYURETHANE SYNTHESIS OF CORN OIL FATTY ACID EPOXIDIZEDWITHHYDROXYLATION PROCESS
IN PALM OIL RESEARCH CENTER MEDAN
ABSTRACT
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada saat ini, kebutuhan poliuretan di dunia, termasuk Indonesia, mengalami peningkatan
yang sangat pesat. Hal ini disebabkan karena poliuretan tersebut digunakan sebagai bahan
pembuatan elastomer, perekat, dan lain-lain. Sebagian besar poliuretan dibuat dari poliol
yang bersumber dari minyak bumi. Namun minyak bumi merupakan bahan yang tidak dapat
diperbaharui dan terbatas. Sehingga mendorong semua pihak untuk mencari bahan baku
alternatif untuk pembuatan poliol. Minyak nabati merupakan salah satu bahan baku alternatif
yang dapat digunakan untuk pembuatan poliol yang akhirnya akan digunakan pada produksi
poliuretan. Dibandingkan dengan poliol berbahan baku minyak bumi (petrokimia), poliol
berbahan baku minyak nabati memiliki kelebihan tersendiri karena kelimpahannya dan dapat
diperbaharui. Indonesia mempunyai sumber daya nabati yang melimpah. Beberapa macam
sumber nabati di Indonesia yang dapat menghasilkan minyak nabati seperti, minyak kedelai,
minyak bunga matahari, minyak zaitun, minyak jagung, minyak kanola dan minyak kacang.
Maka dari itu sumber nabati yang dapat dijadikan bahan baku pembuatan poliol yaitu Minyak
jagung.Provinsi penghasil jagung di Indonesia yaitu Jawa Timur, Jawa Tengah, Lampung,
Sulawesi Selatan, Sumatera Utara, Jawa Barat, sisa lainnya (NTT, NTB, Jambi dan
Gorontalo) dengan rata-rata produksi jagung nasional 16 jt ton per tahun. Dengan demikian
minyak jagung dapat dijadikan bahan baku alternatif pembuatan poliol poliuretan.Biji jagung
menghasilkan minyakyang potensial dikembangkan untuk pembuatanpoliuretan di Indonesia.
Kelebihan minyak jagung sebagaibahan baku poliuretan adalah kandungan asam lemak bebas
di dalam minyak jagung yang dapat ditransformasi menjadi poliol. Agar penggunaan minyak
pembuatan poliuretan berjalan baik, maka dibutuhkan fungsi hidroksil. Gugus hidroksil dapat
dengan mengganti bagian tidak jenuh melalui reaksi epoksidasi diikuti pembuatan cicin yang
dapat disempurnakan dengan penambahan alkohol, amino alkohol atau asam.
Molekul-molekul minyak nabati yang mengandung ikatan rangkap secara kimia ditransformasi
membentuk gugus hidroksil pada tekanan atmosfer melalui reaksi epoksidasi, minyak nabati
direaksikan dengan peroksida untuk membentuk minyak nabati yang terepoksidasi.
Selanjutnya, minyak nabati yang terepoksidasi dilakukan hidroksilasi untuk membentuk
poliol berbasis minyak nabati.Setelah itu, poliol yang dihasilkan direaksikan dengan
isosianat lalu menghasilkan poliuretan. Jenis senyawa diisosianat yang digunakan adalah
toluen diisosianat (TDI).
1.2 Permasalahan
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, maka sebagai permasalahan dalam
penelitian ini adalah bagaimana menghasilkan poliuretan dari asam lemak terepoksidasi
minyak jagung melalui proses hidroksilasi.
1.3 Tujuan
Untuk mengetahui apakah minyak jagung dapat dijadikan alternatif minyak nabati untuk
pembuatan poliol sebagai bahan baku poliuretan.
1.4 Manfaat
Melalui hasil penelitian ini diharapkan salah satu cara meningkatkan pemanfaatan minyak
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sejarah Poliuretan
Usaha menciptakan polimer poliuretan pertama kali dirintis oleh Otto Bayer dan
rekan-rekannya pada tahun 1973 di labolatorium I.G. Farben di Leverkusen, Jerman. Mereka
menggunakan prinsip polimerisasi adisi untuk menghasilkan poliuretan dari diisosianat cair
dan polieter cair atau diol poliester seperti menunjuk ke berbagai kesempatan spesial,
khususnya saat dibandingkan dengan berbagai plastik yang dihasilkan dari olefin, atau
dengan polikondensasi. Awalnya, usaha difokuskan pada produksi serat dan busa yang
fleksibel. Kendati pengembangan terintangi oleh Perang Dunia II (saat itu PU digunakan
dalam skala terbatas sebagai pelapisan pesawat), poliisosianat telah menjadi tersedia secara
komersial sebelum tahun 1952. Produksi komersialnya busa poliuretan yang fleksibel dimulai
pada 1954, didasarkan pada toluena diisosianat (TDI) dan poliol poliester. Penemuan busa ini
(yang awalnya dijuluki keju Swissimitasi oleh beberapa penemu) adalah berkat jasa air yang
tak sengaja dicampurkan ke dalam campuran reaksi. Bahan-bahan ini digunakan pula untuk
memproduksi busa kaku, karet gom, dan elastomer. Serat linear diproduksi dari
heksametilena diisosianat (HDI) dan 1,4-butanadiol (BDO).Poliol polieter yang tersedia
secara komersial untuk pertama kalinya, poli(tetrametilena eter) glikol, diperkenalkan oleh
DuPont pada 1956 dengan mempolimerisasikan tetrahidrofuran. Glikol polialkilena yang tak
begitu mahal diperkenalkan BASF dan Dow Chemical setahun selanjutnya, 1957. Poliol
polieter menawarkan sejumlah keuntungan teknis dan komersial seperti biaya yang rendah,
penanganan yang mudah, dan stabilitas hidrolitik yang lebih baik dan poliol poliester bisa
digantikan dengan cepat dalam pembuatan barang-barang dari poliuretan. Pada 1960lebih
dari 45.000 ton busa poliuretan yang fleksibel diproduksi. Seiring dengan perkembangan
metilena difenil diisosianat (MDI) menjadi bukti dan penggunaan busa kaku poliuretan
sebagai bahan isolator berkinerja tinggi. Busa kaku yang didasarkan pada MDI polimerik
menawarkan karakteristik pembakaran dan stabilitas suhu yang lebih baik daripada busa kaku
berbasis TDI.
Dalam 1967 diperkenalkan busa kaku poliisosianurat yang termodifikasi uretana,
menawarkan sifat yang tak mudah terbakar serta stabilitas termal yang jauh lebih baik kepada
berbagai produk isolator berdensitas rendah. Selain itu, dalam era 1960-an diperkenalkan
pula sejumlah komponen pengaman bagian dalam otomotif seperti panel pintu dan instrumen
yang dihasilkan dengan kulit termoplastik isian penguat dengan busa semi-kaku Pada
1969,Bayer AG memamerkan sebuah mobil yang semua komponennya dari plastik di
Dusseldorf, Jerman. Komponen-komponen mobil itu dibuat dengan menggunakan sebuah
proses baru bernama RIM (Reaction Injection Molding). Teknologi RIM menggunakan
tumbukan bertekanan tinggi dari komponen cair yang dilanjutkan dengan mengalirkan
campuran reaksi dengancepat ke dalam rongga cetak. Bagian-bagian berukuran besar, seperti
panel bodi dan fasia otomotif, bisa dicetak dengan cara tersebut. Polyurethane RIM lambat
laun berkembang menjadi berbagai macam produk serta proses. Penggunaan teknologi
trimerisasi dan pemuai rantai diamina memberikan poli(uretana urea), poli(uretana
isosianurat), dan poliurea RIM. Penambahan bahan pengisi, seperti kaca berigi (milled glass),
mika, dan serat mineral olahan menghasilkan RRIM (reinforced RIM atau RIM yang
diperkuat) yang memberikan berbagai peningkatan dalam modulus lendut (kekakuan) dan
stabilitas termal. Modulus lendut semakin ditingkatkan dengan memasukkan glas mat
praletak ke dalam rongga cetak RIM, yang juga dikenal sebagai SRIM, atau struktural RIM.
Elastomer poliuretan yang sangat terisi maupun yang tak terisi kini digunakan dalam
2.2. Minyak Jagung
Indonesia merupakan salah satu negarapenghasilminyak jagung, karena itu selain sebagai
bahan pangan perlu juga dicari alternatif pemanfaatan lainnya dengan usaha mengubah
minyak nabati menjadi produk lain yang nilai ekonomisnya lebih tinggi. Komponen utama
minyak jagung adalah Asam lemak meliputi asam lemak jenuh (palmitat danstearat) serta
asam lemak tidak jenuh, yaitu oleat (omega 9) dan linoleat(omega-6). Pada minyak jagung
terkandung linolenat (omega-3). Jumlah asam lemak jenuh dalam minyak jagung sekitar 13
persen. Golongan asam lemak jenuh menyusun trigliserida minyak jagung adalah asam
palmitat dan asam stearat. Asam palmitat mempunyai atom c sebanyak 16 persen titik cair
62,9oC dan besarnya kurang lebih sekitar 10 persen dari berat minyak. Asam stearat
mempunyai jumlah atom c sebanyak 18 dengan titik cair 69,6oC dan jumlahnya sekitar 3
persen dari berat minyak. Rumus bangun asam palmitat dan asam stearat adalah sebagai
berikut (gambar 2.1)
H C (CH2)13 C C
Gambar 2.1 (a) asam palmitat (b) asam stearat H C (CH2)15 C C
Minyak jagung juga memiliki asam lemak tidak jenuh sebagai penyusunnya yaitu asam oleat
dan asam linolenat . asam oleat mempunyai titik cair sekitar 16,3oC dan dalam minyak jagung
jumlahnya kurang lebih 30 persen dari berat minyak. Asam linolenat mempunyai titik cair
sekitar -5oC dan jumlah asam linoleat dalam minyak jagung sekitar 56 persen dari berat
minyak. (tabel 2.1) komosisi minyak jagung (ketaren,1986)
Komponen Jumlah (%)
1. Total Gliserida 98,6
2. Bahan tidak tersabunkan:
Total 1,26 - 1,63
Siosterol 0,92 – 1,08
3. Asam lemak (persen dari total asam)
a. Asam lemak jenuh 13
Sumber : ketaren (1986)
2.3 Poliuretan
Poliuretan merupakan bahan polimer yang mempunyai ciri khas adanya gugus fungsi uretan
(-NHCOO-) dalam rantai utama polimer. Gugus fungsi uretan dihasilkan dari reaksi antara
senyawa yang mengandung gugus hidroksil (-OH) dengan senyawa yang mengandung gugus
isosianat (-NCO-). Poliuretan merupakan polimer termoset yang terbentuk dari reaksi antara
senyawa diisosianat dengan senyawa polifungsi yang mengandung sejumlah gugus fungsi
hidroksil (poliol). Sumber poliol yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak jagung.
Poliuretan dapat disintesis dengan densitas bervariasi mulai dari 6 kg/m3 hingga 1220 kg/m3
serta kekakuan yang bervariasi pula mulai dari elastomer yang sangat fleksibel hingga plastik
kaku dan rigid. Dengan demikian produk poliuretan dapat berupa elastomer termoplastik
linier yang lunak sampai busa termoset yang keras. Bervariasinya densitas dan kekakuan
poliuretan, sehingga produk poliuretan dapat dijumpai pada berbagai bidang kehidupan. Di
bidang otomotif, poliuretan dapat dijumpai sebagai komponen kendaraan yang meliputi
bagian eksterior dan interior misalnya bumper, panel-panel body, dan tempat duduk (Woods,
1987). Di bidang kedokteran, poliuretan digunakan sebagai bahan pelindung muka, kantung
Selain itu, poliuretan telah digunakan pula untuk furniture, bangunan dan konstruksi,
insulasi tank dan pipa, pabrik pelapis, alat-alat olahraga, serta sebagai bahan pembungkus.
Selama ini poliol diproduksi dari produk turunan minyak bumi yaitu etilen oksida dan
propilen oksida. Mengingat minyak bumi merupakan bahan baku yang tidak terbarukan dan
cadangannya semakin berkurang, serta makin meningkatnya permintaan poliol maka sebagai
alternatif pengganti minyak bumi, dipilih minyak nabati. Minyak nabati berasal dari sumber
yang dapat diperbaharui. Molekul minyak nabati dapat ditransformasi secara kimia untuk
menghasilkan gugus hidroksil dengan reaksi epoksidasi dan hidroksilasi(Faleh,2001). Berikut
pembentukan uretan dari senyawa isosianat dengan alkohol (gambar 2.2) :
R N C O + R'OH R NH C
O
OR'
isocyanate alcohol carbamate
(urethane)
Gambar 2.2 Reaksi pembentukan uretan dari senyawa diisosianat dengan alkohol
Reaksi yang melibatkan monomer-monomer pada pembentukan poliuretan yaitu gugus sianat
2.4. Reaksi Epoksidasi
Epoksida minyak dan asam lemak nabati merupakan produk komersial utamanya
digunakan sebagai stabilizerpolivinil klorid (PVC) dan polimer-polimer yang lain, dan bahan
intermediet pada pembuatan biolubricant dan deterjen serta sebagai proses awal pembuatan
poliol bahan dasar poliuretan. Epoksidasi asam lemak adalah reaksi antara ikatan rangkap
karbon-karbon yang terdapat di dalam asam lemak tidak jenuh dengan oksigen aktif. Proses
ini menghasilkan penambahan atom oksigen sehingga merubah ikatan rangkap tersebut
menjadi cincin epoksi (oksiran).
Metoda epoksidasi bervariasi tergantung pada keadaan reaktan dan katalis yang
digunakan. Untuk memproduksi epoksida dari tipe molekul yang memiliki ikatan rangkap,
metoda yang dapat digunakan diantaranya: (a) epoksidasi dengan asam perkarboksilat yang
dapat memakai katalis asam atau enzim(b) epoksidasi dengan peroksid organik dan anorganik
yang menggunakan katalis logam transisi (c) epoksidasi dengan halohidrin dikatalis oleh
asam hipohalous (HOX) dan garamnya serta (d) epoksidasi dengan oksigen molekuler. Dari
empat metoda diatas, epoksidasi dengan asam perkarboksilat banyak dikembangkan untuk
dihasilkan proses yang bersih dan efisien.Penggunaan katalis asam sulfat pada reaksi
epoksidasi telah dikaji oleh beberapa peneliti karena biayanya yang murah dancukup efektif .
Namun demikian penggunaan katalis asam sulfat ini memiliki kekurangan diantaranya mudah
terjadinya degradasi cincin oksiran. Beberapa usaha yang bisa dilakukan untuk menghambat
terjadinya degradasi cincin oksiran diantaranya adalah penambahan sejumlah pelarut dan
pengaturan jumlah katalis yang digunakan.
2.5. Hidroksilasi
Proses hidroksilasi merupakan proses memasukkan gugus hidroksil kedalam minyak jagung
hidroksil dari pembukaan cincin oksiran. Contoh alkohol atau campuran alkohol yang bisa
digunakan dalam reaksi hidrokssilasi adalah golongan monoalkohol (alkohol tunggal), seperti
metanol, etanol, dan propanol. Perbandingan yang dipakai dalam sintesis ini adalah 1:8.
Poliuretan secara umum dibentuk dari reaksi antara dua atau lebih gugus fungsi hidroksil
dengan dua atau lebih gugus isosianat dan jenis reaksinya dinamakan juga reaksi poliaddisi
(Randal dan Lee, 2002).
2.6. Spektrofotometer FT-IR
FT-IR singkatan dari Fourier Transform InfraRed, metode yang disukai spektroskopi
inframerah. Dispektroskopi inframerah, radiasi IR dilewatkan melalui sampel. Beberapa
radiasi inframerahdiserap oleh sampel danbeberapa itu melewati(Ditransmisikan). Hasil dari
paket tersebutspektrum merupakan molekulpenyerapan dan transmisi,menciptakan sidik jari
molekulsampel. Seperti sidik jaritidak ada dua molekul yang unikstruktur menghasilkan
spektrum inframerah yang sama. Hal ini membuatspektroskopi inframerah berguna
untukbeberapa jenis analisis.Spektrum inframerah merupakan sidik jari dari sampel dengan
puncak serapan yangsesuai dengan frekuensi getaran antara ikatan atom yang membentuk
materi.Karena setiap bahan yang berbeda adalah kombinasi unik dari atom, tidak ada dua
senyawa menghasilkantepat spektrum inframerah yang sama. Oleh karena itu, spektroskopi
inframerah dapat menghasilkan identifikasi positif(Analisis kualitatif) dari setiap jenis materi
yang berbeda. Selain itu, ukuran puncak dalamspektrum merupakan indikasi langsung
dari jumlah yang hadir material. Dengan algoritma perangkat lunak modern,
inframerah adalah alat yang sangat baik untuk analisis kuantitatif. Dengan demikian, Fourier
Transform Infrared (FT-IR) teknik telah membawa signifikan praktiskeuntungan untuk
spektroskopi inframerah. Hal ini dimungkinkan perkembangan banyak sampel baruteknik
lebih tuateknologi. Hal ini telah membuat penggunaan analisis inframerah hampir tak
terbatas. (Madison, 2001)
METODE PENELITIAN
3.1. Alat dan Bahan
3.1.1. Alat-alat
Alat-alat yang digunakan untuk melakukan prosedur adalah Gelas Ukur 100mL,50mL,10mL
(Pyrex), Labu Leher Tiga 500mL (Pyrex), Pipet Tetes, Corong Pisah 250mL (Pyrex), Termometer (Ika), Hot plate, Magnetik Stirer, Beaker Glass 250mL (Pyrex), Rotarievaporator (Eyela), pH meter (Mettler Toledo), Labu Erlenmeyer 250mL (Pyrex), Botol Aquadest, Refluks, Kondensor, Statif dan Klem, Buret, Vacum, Aluminium Foil, untuk menganalisis
hasil sebelum dan sesudah sintersis dengan menggunakan Spektrofotometer FT-IR
3.1.2. Bahan-Bahan
Bahan yang digunakan pada saat penelitian adalah Minyak jagung, Asam Asetat 90%, H2SO4,
Hidrogen peroksida (H2O2) 30%, Minyak hasil epoksidasi, Metanol, Isopropanol (IPA),
H2SO4 (p) , Choloform, Larutan Wijs, Larutan KI 10%, KOH-Alkohol 0,5 N, Indikator
PP, Reagen Asetilasi, HBR, CH3CHOOH glasial 100%, indikator penta violet, KHP, Toluen
Diisosianat (TDI).
3.1.3.1. Proses Epoksidasi
Proses epoksidasi ini berlangsung dengan menggunakan minyak jagung sebanyak 50 mL
lalu dimasukkan kedalam labu leher tiga 500mL ditambahkan 60 mL asam asetat 90%, 30
mL H2O2 dan 2 mL H2SO4 dimasukkan bahan-bahan tersebut secara perlahan diaduk
dengan magnetik stirer pada suhu 60oC selama 4 jam setelah itu didinginkan produk dan
dipindahkan kedalam corong pisah untuk diambil fase minyak, kemudian minyak yang
diperoleh didestilasi untuk menghilangkan pelarutnya pada suhu 80 ± 0,5oC kemudian di
cek pHnya. Selanjutnya minyak dicuci dengan air panas sebanyak 2 kali selama 15 menit
untuk menghilangkan asam dan menetralkan pH. Minyak dan aquades dipisahkan dengan
corong pisah,Selanjutnya dianalisis bilangan oksiran dan bilangan iodine serta gugus
fungsi dengan FT-IR
3.1.3.2. Pembuatan poliol dengan proses Hidroksilasi (ifa et al, 2007)
Didalam proses ini digunakan perbandingan methanol dan isopropal dengan
perbandingan 1:8 kemudian dimasukkan kedalam labu leher tiga lalu ditambahkan
minyak hasil epoksidasi sebanyak 20 gram kedalam labu leher tiga secara pelahan-lahan
diaduk dengan menggunakan magnetik stirrer. Ketika campuran diaduk, ditambahkan 1
gram H2SO4 (p) dan dipertahankan suhu pada 50oC selama 2 jam, setelah 2 jam hasil
didinginkan sampai suhu kamar. Campuran kemudian dituangkan pada corong pisah.
Selanjutnya ditambahkan choloform untuk membentuk lapisan organik sambil dikocok
dan didiamkan beberapa jam sampai terbentuk dua lapisan. Lapisan atas adalah hasil
poliol (produk) yang berwarna kuning dan lapisan bawah adalah sisa reaktan yang jernih
(fasa organic) diambil fasa organik yang terletak pada bagian bawah. Dikeringkan larutan
untuk memperoleh larutan berwarna kuning yang merupakan poliol. Selanjutnya hasil
3.1.3.3. Pembuatan poliuretan
Dimasukkan 20 ml TDI kedalam Beaker gelas lalu ditambahkan 5 mLpoliol dari minyak
jarak pagar, campuran diaduk selama 20 menit pada suhu 40oChasil reaksi dihentikan dan
dibiarkanpada suhu kamar untuk dikarakterisasi dengan FTIR
3.1.3.4. Penentuan Bilangan Iodin
Analisis ini dilakukan terhadap minyak jagung sebelum dan sesudah epoksidasi.
Ditimbang sampel sebanyak ±0,25 gram kedalam gelas erlenmeyer yangbertutup lalu
ditambahkan 20 mL sikloheksana kemudian dikocok/diguncang untukmemastikan sampel
telah benar – benar larut. Di tambahkan 25 mL larutan Wijs kedalamnya kemudian di tutup
dan di kocok agar campuran telah benar-benarbercampur dan di simpan tabung tersebut
dalam ruang gelap selama ±30 menit.Diambil bahan tersebut dari tempat penyimpanan dan
ditambahkan 20 mL larutan KI10 % dan 150 mL air suling. Dititrasi dengan larutan Na2S2O3
0,1 N sampai warnakuning hampir hilang (kuning pucat). Ditambahkan 1-2 mL indikator
patikedalamnya dan dititrasi kembali sampai warna biru hilang. Dilakukan hal yang
samaterhadap larutan blanko dan di hitung dengan :
Bilangan Iodin = (B−S) × N × 12,69
Massa sampel (gram)
Keterangan :
B = Volume Blanko (mL)
S = Volume Sampel (mL)
N = Normalitas Na2S2O3
Analisis ini digunakan untuk manganalisis hasil sebelum dan sesudah epoksidasi.
Ditimbang 0,5 gram sampel kedalam erlenmeyer 100mL yang bertutup, kemudian
ditambahkan 10mL asam asetat glasial 100% kedalam erlenmeyer, ditambahkan indikator
penta violet 3 tetes. Setelah itu dititrasi dengan larutan HBr 0,1N sampai menjadi warna
hijau. Sebaiknya pada saat titrasi digunakan buret mikro dan atas buret ditutup dengan
menggunakan aluminium foil. Bilangan oksiran dapat dihitung dengan
BilanganOksiran = V × N × 1,60
beratsampel (gram)
Keterangan :
V = Volume Titrasi (mL)
N = Normalitas HBr (N)
3.1.3.6. Penentuan Bilangan Hidroksil
Analisis ini dilakukan terhadap minyak jarak dan polihidroksi yang diturunkan dari minyak
jagung
Ditimbang 1 gram sampel ke dalam labu dan di tambahkan 5 mL reagen asetilasi
(asam asetat an hidrida dalam pyridin) dan di refluks pada suhu 95-1000C
selama 1 jam. Setelah itu ditambahkan 10mL aquadest, dan diteruskan refluks selama 10
menit. Didinginkan pada suhu kamar (dibiarkan diatas hotplate), kemudian dibilas dengan
10mL butanol netral dan ditampung kedalam erlenmeyer setelah itu di bilas lagi
menggunakan 10mL butanol netral, diaduk dan ditambahkan 3 tetes indikator pp dan dititrasi
dengan koh-alkohol 0,5N sampai berwarna merah rose, dicatat volume KOH-Alkohol yang
ditimbang lagi sampel sebanyak 1 gram kedalam erlenmeyer bertutup + 10 mL
pyridin, kemudian ditambahkan 3 tetes indikator pp dan dititrasi dengan koh-alkohol 0,5N
sampai terjadi perubahan warna menjadi merah rose. Selanjutnya dicatat volume
KOH-Alkohol yang terpakai. Bilangan Hidroksil dapat dihitung dengan rumus :
Bilangan Hidroksil =� E +�A × D
C � − B�× N × 56,1
Keterangan :
A = Berat Sampel 1 (gram)
B = Volume Titrasi 1 (mL)
C = Berat Sampel 2 (gram)
D = Volume Tirasi 2 (mL)
E = Volume Titrasi Blanko(mL)
N = Normalitas KOH-Alkohol 0,5N
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data Hasil Pengamatan
Proses pembentukan poliuretan dilakukan dengan perbandingan polyol : TDI = 20:5 (mL).
Setelah itu dilakukan analisa untuk seluruh bahan sebelum dan sesudah sintesis. Analisa yang
digunakan ialah Analisa bilangan iod, analisa bilangan oksiran oksigen, dan analisa bilangan
hidroksil. Hasil analisa tersebut dapat dilihat pada tabel sebagai berikut :
4.1.1. Data
Tabel 4.1 Bilangan Iodine
Sampel Berat rata-rata sampel (M)
Tabel 4.2 Bilangan Oksiran
Sampel Berat rata-rata sampel (M)
Tabel 4.3 Bilangan Hidroksil
Sampel A B C D E
Bilangan Hidroksil(mg
Minyak
Tabel 4.4. Bilangan gelombang spektrum FT-IR EMJ dan PMJ
Bilangan Gelombang (cm-1)
Jenis gugus Fungsi
EMJ PMJ
- 580,31 Bengkokan Keluar Dari =CH
722,59 815,09 Bengkokan Keluar Dari =CH
1162,29 1161,06 C-O Ester
1459,52 1464,22 Rentangan Metilen -CH2-
1741,62 1735,16 C=O Ester
2853,32 2854,68 Metilen -CH2-
2922,53 2924,31 Rentangan CH3 Alkana
- 3364,24 Gugus OH
Tabel 4.5 Bilangan gelombang spektrum FT-IR Poliuretan
Bilangan Gelombang (cm-1) Jenis gugus Fungsi
1015,82-1177,35 Serapan C - O Uretan
1381,92 Amida Sekunder
1449,48 Allofanat Poliuretan
1727,55 Uretan
3417,94 Amina
4.2. Perhitungan
4.2.1 Bilangan Iodine
= (10,2−9,3)×0,0999×12,69
4.2.2 Bilangan Oksiran
Minyak jagung =mL titrasi ×NHBr ×1,60
4.2.3 Bilangan Hidroksil
Minyak Jagung =�E +�A × D
C � − B�× N × 56,1)
= 56,7 +( 1,0008 ×0,075
= 34,6761
Poliol Minyak Jagung = �E +�A × D
C � − B�× N × 56,1)
= 56,7 +( 1,0058 ×3,70
1,0005 – 47,65) ×0,4497 × 56,1)
= 346,9731
4.3. Reaksi
Reaksi Pembentukan Poliol
HC
O
OH
+ H
2O2 HC
O
O-O-H
+ H2O
Hidrogen
Peroksida Peracid
H2C O C-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-CH3
Gambar 4.1 Reaksi pembentukan poliuretan
+
Gambar 4.2 Reaksi Pembentukan Poliuretan
4.4. Pembahasan
Dari (Tabel 4.1) dapat di simpulkan bahwa bilangan iodine minyak jagung sebesar 8,7162
dan bilangan iodine minyak hasil epoksidasi sebesar 6,9275 dan diikuti dengan Hasil analisa
bilangan oksiran minyak jagung (tabel 4.2) sebesar 0,1972 dan bilangan oksiran hasil
epoksidasi sebesar 0,110. Ini menunjukkan bahwa proses epoksidasi telah berlangsung
sempurna ditunjukkan dengan melihat penurunan bilangan iodine dan kenaikan bilangan
oksiran dari minyak sebelum dan sesudah epoksidasi. Bilangan oksiran minyak hasil
epoksidasi yang didapat sangat kecil hal ini dikarenakan minyak jagung mungkin tidak semua
ikatan rangkap minyak jagung terkonversi menjadi epoksida. Mungkin juga pengaruh
menunjukkan kenaikan bilangan hidroksi yang cukup signifikan dari 34,6761 menjadi
346,9731. Ini menunjukkan kalau poliol yang dihasilkan telah terbentuk sempurna.
Reaksi epoksidasi minyak jagung juga dapat dilihat dengan menggunakan
spektofotometri FTIR. Hasil yang didapat (tabel 4.3) menunjukkan dengan adanya
gugus-gugus fungsi dari minyak jagung terepoksidasi dijelaskansebagai berikut. Adanya serapan
C-O ester pada 1162,29 cm-1, serapan C=O esterpada 1741,62 cm-1 dan serapan pada 2853,32
cm-1 menunjukkan rentangan -CH2-(metilen) yang diperkuat dengan serapan pada 1459,52
cm-1, menunjukkan adanyatrigliserida yang mengikat asam lemak terepoksidasi(lampiran 2
minyak epoksidasi). Serapan pada daerah ~3000cm-1 (sebelah kanan) yaitu pada 2922,53 cm
-1
menunjukkan rentangan CH3alkanayang berada pada bagian ujung dari struktur
trigliserida.Pada bilangan spektrum FTIR poliol (lampiran 2 poliol)menunjukkan masih
terdapatnya bengkokan Keluar Dari =CH pada 815,09. Ini menunjukkan epoksida tidak
sepenuhnya menjadi poliol. Tetapikemunculan puncak pada daerah bilangan gelombang
3364,24 cm-1 yang merupakan serapan khas pada gugus –OH mengidentifikasikan
terbentuknya poliol. Dengan kata lain poliol yang telah terbentuk dapat dijadikan bahan
untuk membuat poliuretan dan direaksikan dengan senyawa Diisosianat, di sini penulis
memakai pereaksi TDI.
Setelah poliol direaksikan dengan Toluen Diisosianat maka didapat hasil larutan
kuning kental dan dibiarkan pada suhu kamar terbentuk padatan keras. Ini menunjukkan
terbentuknya poliuretan. Poliuretan yang didapat selanjutnya diuji dengan spektrofotometri
FTIR dan hasilnya (tabel 4.5) menunjukkan bahwa bilangan gelombang 1449,48 ialah
serapan allofanat poliuretan dan pada bilangan gelombang 1015,82-1177,35 terjadi Serapan C
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari percobaan yang dilakukan didapat hasil bahwa minyak jagung dapat digunakan sebagai
poliol untuk menghasilkan poliuretan. Hal ini ditunjukkan dengan hasil analisa bilangan
iodine yaitu terjadi penurunan dari 8,7162 g Iod/100g sampel menjadi 6,9275 g Iod/100g
sampel dan bilangan oksirannya menunjukkan kenaikkan dari 11,01% menjadi 19,72% untuk
hasil epoksidasinya. Sedangkan untuk hasil poliol digunakan analisa hidroksil dengan
kenaikkan cukup signifikan dari 34,6761 mg KOH/g sampel menjadi 346,9731mg KOH/g
sampel. Dengan hasil yang ini dapat disimpulan poliuretan yang dihasilkan adalah poliuretan
yang bersifat kaku. Hasil sintesis poliuretan yang didapat (gambar 5.1).
5.2 Saran
1. Sebaiknya untuk penelitian selanjutnya usahakan suhu yang digunakan pada saat
epoksidasi dan hidroksilasi stabil sehingga poliol yang dihasilkan semakin bagus.
2. Sebaiknya untuk penelitian selanjutnya ditambahkan chain extender ethylene glycol
DAFTAR PUSTAKA
Cowd, M,A. 1991. Kimia Polimer. ITB. Bandung.
Hartomo, A. J. 1993. Dasar-Dasar Profesi Politeknik Pemrosesan Polimer Praktis. Ed. Ke 1. Penerbit Andi Offset Yogyakarta. 100.
Ketaren, S. 1986. Minyak dan Lemak. Penerbit UI-press. Jakarta.
Madison. 2001. Introduction to Fourier Transform Infrared Spectrometry. A Thermo nicolet corporation all rights. Worldwide.
Nicholson, J. W. 1997. Polyurethanes. dalam The Chemistry of Polymers. 2nded. The Royal Society of Chemistry. Cambridge.
Pigott, K.A. 1996. Urethan polymers. dalam Kirk-Othmer Encyclopedia of
ChemicalTechnology. A Wiley-Interscience Publication John Wiley & Sons.Inc.
Randall, D., and Lee, S. 2002. The polyurethane Book. John Wiley & Sons, LTD. Everberg Belgium.
Lampiran 1. Pembuatan Reagen dan Standarisasi
1. Analisa Bilangan Iodine
- Pembuatan indikator amilum
1 gram tepung amilum dilarutkan dengan 100mL aquadest panas, setelah itu
dihomogenkan lalu disaring panas-panas.
- Pembuatan KI 10%
Ditimbang kristal KI dan dihomogenkan dalam 100mL aquadest
- Pembuatan larutan Na2S2O4 . 5H2O
Sebanyak 25 gram Na2S2O4 . 5H2O kedalam labu ukur 1000mL. Diencerkan
dengan aquadest sampai garis batas.
2. Analisa Bilangan Oksiran
- Pembuatan HBR 0,1 N
Diukur HBR pekat 15 mL dan 100ml asam asetat glasial 100%. Dihomogenkan
lalu dimasukkan kedalam botol gelap
3. Analisa Bilangan Hidroksil
- Pembuatan reagen asetilasi (1:3)
Sebanyak 25mL asam asetat anhidrat dimasukkan kedalam labu takar 100mL lalu
diencerkan dengan 75ml pyridin sampai gars batas lalu dihomogenkan.
- Pembuatan KOH-Alkohol 0,5 N
Ditimbang KOH sebanyak 7,0125 gram kemudian dimasukkan kedalam labu ukur
250mL, diencerkan hinggan garis batas.
4. Standarisasi KOH-Alkohol 0,5 N
Sebanyak 0,5 gram asam oksalat dimasukkan kedalam labu erlenmeyer, lalu
ditambahkan 50mL aquadest, dan kocok hingga homogen. Ditambahkan 3 tetes
- Standarisasi Na2S2O4
Sebanyak 0,1 gram K2Cr2O2 (kalium dikromat) dimasukkan kedalam erlenmeyer
lalu ditambahkan 5mL HCl p.a, 15mL 15% dan 75mL aquadest lalu dikocok
hingga homogen. Kemudian dititrasi dengan Na2S2O4 yang telah dibuat sampai
kuning kecoklatan lalu ditambahkan 1mL amilum 1% dan dititrasi sampai
berwarna biru kehijauan.
- Standarisasi HBR
Sebanyak 0,1 gram KHP (Kalium Hidrogen Phalat) dimasukkan kedalam labu
erlenmeyer bertutup, lalu ditambahkan 10mL asam asetat glasial 100% dan 3 tetes
Lampiran 2. Gelombang Spektrum FT-IR Hasil Penelitian
Spektrum FT-IR Minyak jagung
Spektrum FT-IR Epoksi Minyak Jagung
S1pektrum FT-IR Poliol Minyak Jagung
Spektrum FT-IR Hasil Sintesis Poliuretan
Lampiran 3. Gambar Hasil Setiap Proses Sintesis Poliuretan
1. Minyak Hasil Epoksidasi
2. Poliol Minyak Jagung
