PENYIAPAN DAN PENCIRIAN CAMPURAN METIL ESTER
JARAK PAGAR EPOKSIDA DENGAN POLIPROPILENA
TRIA SARY
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
TRIA SARY. Penyiapan dan Pencirian Campuran Jarak Pagar Epoksida dengan Polipropilena. Dibimbing oleh AHMAD SJAHRIZA dan PURWANTININGSIH SUGITA
Epoksidasi metil ester jarak pagar (MEJP) menghasilkan metil ester jarak pagar epoksida (MEJPE), yang dapat dimanfaatkan sebagai pemlastis dalam industri plastik. Penambahan MEJPE pada polipropilena (PP) mengubah sifat bahan resin sintetik tersebut, sehingga diperoleh polimer dengan derajat kekerasan dan kelunakan yang berbeda dari setiap ragam perlakuan yang berbeda
Campuran PP dengan MEJPE disiapkan dengan nisbah PP terhadap MEJPE 100:1 dan 300:1 pada suhu pencampuran 165 dan 175 ºC dan pada waktu pencampuran 10 dan 20 menit. Hasil yang diperoleh diuji sifat mekaniknya (kuat tarik, elastisitas, dan elongasi). Data yang diperoleh dianalisis menggunakan perangkat lunakModde 5. Selain itu, MEJP dan MEJPE dianalisis dengan spektrofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR).
Berdasarkan hasil analisis dengan Modde 5, kondisi optimum untuk kuat tarik, elastisitas dan elongasi diperoleh pada suhu 165ºC, waktu pencampuran 10 menit dengan bobot molekul PP 60.000. Kondisi optimum nisbah PP dengan pemlastis untuk kuat tarik 300:1 dan 100:1 untuk elastisitas dan elongasi. Dengan membandingkan spektrum FTIR MEJP dengan MEJPE terlihat bahwa serapan vibrasi ulur gugus C=C hanya dimiliki oleh spektrum MEJP, yang membuktikan keberhasilan sintesis epoksida. Keberhasilan ini juga didukung oleh peningkatan bilangan oksirana dan penurunan bilangan iodin dari MEJP menjadi MEJPE
ABSTRACT
TRIA SARY. Preparation and Characterisation of Epoxidized Jatropha Blended with Polypropylene. Supervised by AHMAD SJAHRIZA and PURWANTININGSIH SUGITA.
Epoxidaton of jatropha methyl ester (JME) produces epoxidized jatropha methyl ester (EJME) which can be utilized as plasticizer in plastic industries. Addition of EJME into polypropylene (PP) modified the properties of the synthetic resin materials so that polymer with different hardness degrees were obtained from each treatment variation.
Mixture of PP with EJME were prepared with ratios of polymer to EJME 100:1 and 300:1 at 165 and 175ºC for 10 and 20 minutes. The products were tested for their mechanical properties (tensile strength, elasticity, and elongation). The data obtained were analyzed by Modde 5 software. JME and EJME were also analyzed by Fourier transformed infrared spectrophotometer (FTIR).
PENYIAPAN DAN PENCIRIAN CAMPURAN METIL ESTER
JARAK PAGAR EPOKSIDA DENGAN POLIPROPILENA
TRIA SARY
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul : Penyiapan dan Pencirian Campuran Metil Ester Jarak Pagar Epoksida dengan Polipropilena
Nama : Tria Sary NIM : G44202043
Menyetujui:
Pembimbing I, Pembimbing II,
Drs. Ahmad Sjahriza
NIP 131 842 413
Dr. Purwantiningsih Sugita, MS
NIP 131 779 513
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
PRAKATA
Puji syukur penulis haturkan ke hadirat Allah SWT atas segala kemudahan, bimbingan, dan perlindungan-Nya selama penulis menjalani penelitian hingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh pemlastis terhadap polipropilena. Pemlastis ini merupakan produk epoksidasi minyak jarak (biodesel) yang diharapkan dapat mensubstitusi pemlastis yang selama ini berasal dari minyak bumi. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan April 2006 sampai maret 2007 di Laboratorium Kimia Organik, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Drs. Ahmad Sjahriza (Pembimbing I) dan Ibu Dr. Purwantiningsih Sugita, MS (Pembimbing II) atas bimbingan, dorongan, dan kesempatan yang diberikan untuk melaksanakan penelitian pada bidang yang baru namun sangat menarik bagi penulis. Terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS (Penguji) dan Dr. dr. Irma H Suparto, MS (Penguji), Kak Budi Arifin, S.Si yang banyak memberi saran dan arahan, juga kepada Bapak Sabur, Ibu Yeni, atas bantuan dan segala kemudahan yang diberikan kepada penulis saat penulis membutuhkan alat dan bahan penelitian. Kepada para staf dan laboran di Laboratorium Kimia Organik dan Laboratorium Kimia Fisik terima kasih atas bantuan selama penelitian dilaksanakan.
Penghargaan tertinggi penulis persembahkan untuk mama (alm) dan semua keluarga di Tasikmalaya, syukron katsiro atas doa dan kasih sayangnya. Tidak lupa penulis berterima kasih kepada rekan penelitian (Tedi, Joko, Away, Ade), Obie Farobie. S.Si, Miranti, Fifi, Ogin, Anna, Tesar, Budhi, dan teman- teman Kimia 39, teman-teman di APIPB, Mexindo 10 crew atas persahabatan, perhatian, ilmu, semangat yang diberikan, dan kebersamaan yang indah.
Semoga karya ilmiah ini berguna dan bermanfaat.
Bogor, Maret 2007
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tasikmalaya pada tanggal 26 Oktober 1983 sebagai anak ketiga dari empat bersaudara dari pasangan H.U Rachmat dan Hj.Entin Sudartini (alm).
DAFTAR
ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR LAMPIRAN... ix
PENDAHULUAN ... 1
TINJAUAN PUSTAKA Jarak Pagar (Jatropha curcas L)... 1
Polipropilena (PP)... 2
Pemlastis... 2
Epoksidasi... 2
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat ... 3
Metode Penelitian ... 3
HASIL DAN PEMBAHASAN Síntesis Metil Ester Jarak Pagar Terepoksidasi (MEJPE) ... 4
Pencampuran dan Pencirian PP dengan Pemlastis (MEJPE)... 5
Kuat Tarik, Elastisitas, dan Elongasi ... 6
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ... 10
Saran ... 10
DAFTAR PUSTAKA ... 10
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Kandungan asam lemak pada minyak jarak pagar ... 2
2 Sifat fisikokimia minyak jarak pagar ... 2
3 Nilai bilangan iodin, oksirana, dan peroksida MEJP dan MEJPE... 4
4 Hasil analisis gugus fungsi dengan FTIR ... 5
5 Hasil uji tarik ... 6
6 Nilai R2 dan Q2 dari kuat tarik, elastisitas, dan elongasi ... 6
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1 Tumbuhan jarak pagar (Jatropha curcas L)...12 Salah satu struktur minyak dari biji jarak pagar ... ..2
3 Perangkat alat sintesis epoksidasi MEJP ... ..4
4 Mekanisme reaksi epoksidasi olefin dengan menggunakan asam perkarboksilat... ..4
5 Gabungan spektrum FTIR MEJP dengan MEJPE... ..5
6 Kurva koefisien persamaan PP, MEJP terepoksidasi dan interaksi keduanya dengan sifat fisik yang diukur, yaitu elongasi, kuat tarik, elastisitas, dan ketebalan...6
7 Hubungan kadar poliproppilena dengan suhu untuk kuat tarik pada PP BM 30.000 waktu pencampuran 10 menit dan 20 menit... ...7
8 Hubungan kadar poliproppilena dengan suhu untuk kuat tarik pada PP BM 60.000 waktu pencampuran 10 menit dan 20 menit ...7
9 Hubungan kadar poliproppilena dengan suhu untuk elastisitas pada PP BM 30.000 waktu pencampuran 10 menit dan 20 menit... ...8
10 Hubungan kadar poliproppilena dengan suhu untuk elastisitas pada PP BM 60.000 waktu pencampuran 10 menit dan 20 menit ...8
11 Hubungan kadar poliproppilena dengan suhu untuk elongasi pada PP BM 30.000 waktu pencampuran 10 menit dan 20 menit ...9
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Diagram alir prosedur penelitian………..
……132 Prosedur bilangan iodin ... 14
3 Prosedur bilangan oksirana………... 14
4 Data bilangan peroksida MEJP dan MEJPE... 15
5 Data bilangan iodin MEJP dan MEJPE ... 16
6 Data bilangan oksirana MEJP dan MEJPE ... 17
7 Gambar tiga dimensi dari hasil Modde 5.0 ... 18
8 Spektrum serapan FTIR MEJP ... 24
9 Spektrum serapan FTIR MEJPE ... 25
10 Data kuat tarik, elastisitas, dan elongasi ... 26
PENDAHULUAN
Masyarakat banyak menggunakan plastik dalam kehidupan sehari-hari. Sebagai contoh alat-alat rumah tangga, bahan bangunan, alat medis, dan bahan kemasan, semuanya berbahan plastik. Sifatnya yang ringan, mudah didapat, dan murah menjadi daya tarik masyarakat untuk memilih alat berbahan plastik. Plastik tersusun dari polimer atau resin, yang merupakan komponen terbesar, dan zat aditif. Pemlastis merupakan zat aditif yang sering digunakan dalam plastik. Pemlastis menjadikan plastik lebih lentur dan tahan lama sesuai dengan sifat yang dikehendaki. Pemlastis menguasai 65% dari 7.5 juta ton pasar zat aditif di seluruh dunia yang setara dengan nilai US$7.6 miliar (Cavanaugh 1995).
Jenis pemlastis yang umum digunakan adalah kelompok ftalat, yaitu dibutil ftalat (DBP), dimetoksietil ftalat (DMP), di-2-etilheksil ftalat (DEHP), dan dioktil ftalat (DOP) yang kesemuanya merupakan pemlastis berbahan dasar minyak bumi (petrokimia). Pemlastis dapat menguap atau lepas ke lingkungan sehingga plastik menjadi rapuh. Pemlastis ini sukar terurai di lingkungan, toksik, dan dapat menjadi salah satu polutan yang paling berlimpah di lingkungan. Bahkan beberapa senyawa ftalat diklasifikasikan sebagai bahan kimia yang toksik oleh EPA’s Toxic Release Inventory
(Cavanaugh 1995).
Oleh karena itu, telah dikembangkan sintesis pemlastis berbahan baku minyak nabati. Beberapa keunggulan pemlastis ini dibandingkan dengan pemlastis berbahan minyak bumi ialah mudah terurai ke lingkungan, tidak berifat toksik, dan produk yang dihasilkan tidak mudah rapuh karena tidak mudah menguap.
Menurut Chou & Lee 1997, Supriyadi 1997, dan Hazimah et al. 2000, industri pemlastis berbahan baku minyak nabati menggunakan minyak bunga matahari, minyak beras, minyak kedelai, dan
menhaden oil. Selain bahan-bahan tersebut, jarak pagar juga merupakan sumber minyak nabati yang dapat digunakan sebagai pemlastis, karena bijinya mengandung banyak yang sifat fisik dan kimianya mirip dengan minyak kedelai yang selama ini menjadi bahan utama pemlastis minyak nabati.
Pemlastis dapat membuat polimer menjadi lebih lentur dan mudah dimodifikasi sesuai dengan sifat yang dikehendaki. Salah
satu polimer yang membutuhkan pemlastis adalah polipropilena (PP). Polipropilena banyak digunakan sebagai pengemas, kantong plastik, alat-alat rumah tangga, bangunan dan konstruksi, alat-alat listrik, komputer, alat-alat kedokteran, dan lain-lain (Anonim 2005). Polipropilena membutuhkan pemlastis agar memiliki derajat kekerasan dan kelunakan tertentu sesuai dengan keperluan.
Penelitian ini bertujuan mengoptimumkan pencampuran PP dengan pemlastis yang berasal dari metil ester jarak pagar terepoksidasi (MEJPE). Parameter yang dioptimalisasi meliputi variasi nisbah PP dengan MEJPE, suhu, dan bobot molekul polimer. Pengujian yang dilakukan terhadap produk meliputi uji mekanik, dan analisis gugus fungsi. Uji mekanik yang dilakukan ialah kekuatan tarik (tensile strength), elastisitas dan elongasi polimer, sementara uji gugus fungsi dianalisis dengan spektrofotometer inframerah trasformasi fourier (FTIR).
TINJAUAN PUSTAKA
Jarak Pagar
Jarak pagar merupakan tumbuhan yang diklasifikasikan ke dalam divisi Spermatopyta, subdivisi Angiospermae, kelas Dicotiledonae, bangsa Euphorbiales, suku Euphorbiceae, marga Jatropha, dan spesies Jatropha curcas L. Buah tanaman jarak pagar berupaberbentuk bulat dengan diameter 2-4 cm (Gambar 1).
Seperti kebanyakan spesies Jatropha
lainnya, jarak pagar juga menggugurkan daunnya pada musim kemarau. Karena itu, tanaman ini dapat beradaptasi dengan baik dalam kondisi gersang sekalipun. Percabangan tanaman jarak yang semakin banyak akan menghasilkan biji yang semakin banyak pula. Percabangan yang banyak dapat diperoleh dengan cara pemangkasan (Sujatmaka 1991).
PENYIAPAN DAN PENCIRIAN CAMPURAN METIL ESTER
JARAK PAGAR EPOKSIDA DENGAN POLIPROPILENA
TRIA SARY
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
TRIA SARY. Penyiapan dan Pencirian Campuran Jarak Pagar Epoksida dengan Polipropilena. Dibimbing oleh AHMAD SJAHRIZA dan PURWANTININGSIH SUGITA
Epoksidasi metil ester jarak pagar (MEJP) menghasilkan metil ester jarak pagar epoksida (MEJPE), yang dapat dimanfaatkan sebagai pemlastis dalam industri plastik. Penambahan MEJPE pada polipropilena (PP) mengubah sifat bahan resin sintetik tersebut, sehingga diperoleh polimer dengan derajat kekerasan dan kelunakan yang berbeda dari setiap ragam perlakuan yang berbeda
Campuran PP dengan MEJPE disiapkan dengan nisbah PP terhadap MEJPE 100:1 dan 300:1 pada suhu pencampuran 165 dan 175 ºC dan pada waktu pencampuran 10 dan 20 menit. Hasil yang diperoleh diuji sifat mekaniknya (kuat tarik, elastisitas, dan elongasi). Data yang diperoleh dianalisis menggunakan perangkat lunakModde 5. Selain itu, MEJP dan MEJPE dianalisis dengan spektrofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR).
Berdasarkan hasil analisis dengan Modde 5, kondisi optimum untuk kuat tarik, elastisitas dan elongasi diperoleh pada suhu 165ºC, waktu pencampuran 10 menit dengan bobot molekul PP 60.000. Kondisi optimum nisbah PP dengan pemlastis untuk kuat tarik 300:1 dan 100:1 untuk elastisitas dan elongasi. Dengan membandingkan spektrum FTIR MEJP dengan MEJPE terlihat bahwa serapan vibrasi ulur gugus C=C hanya dimiliki oleh spektrum MEJP, yang membuktikan keberhasilan sintesis epoksida. Keberhasilan ini juga didukung oleh peningkatan bilangan oksirana dan penurunan bilangan iodin dari MEJP menjadi MEJPE
ABSTRACT
TRIA SARY. Preparation and Characterisation of Epoxidized Jatropha Blended with Polypropylene. Supervised by AHMAD SJAHRIZA and PURWANTININGSIH SUGITA.
Epoxidaton of jatropha methyl ester (JME) produces epoxidized jatropha methyl ester (EJME) which can be utilized as plasticizer in plastic industries. Addition of EJME into polypropylene (PP) modified the properties of the synthetic resin materials so that polymer with different hardness degrees were obtained from each treatment variation.
Mixture of PP with EJME were prepared with ratios of polymer to EJME 100:1 and 300:1 at 165 and 175ºC for 10 and 20 minutes. The products were tested for their mechanical properties (tensile strength, elasticity, and elongation). The data obtained were analyzed by Modde 5 software. JME and EJME were also analyzed by Fourier transformed infrared spectrophotometer (FTIR).
PENYIAPAN DAN PENCIRIAN CAMPURAN METIL ESTER
JARAK PAGAR EPOKSIDA DENGAN POLIPROPILENA
TRIA SARY
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul : Penyiapan dan Pencirian Campuran Metil Ester Jarak Pagar Epoksida dengan Polipropilena
Nama : Tria Sary NIM : G44202043
Menyetujui:
Pembimbing I, Pembimbing II,
Drs. Ahmad Sjahriza
NIP 131 842 413
Dr. Purwantiningsih Sugita, MS
NIP 131 779 513
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
PRAKATA
Puji syukur penulis haturkan ke hadirat Allah SWT atas segala kemudahan, bimbingan, dan perlindungan-Nya selama penulis menjalani penelitian hingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh pemlastis terhadap polipropilena. Pemlastis ini merupakan produk epoksidasi minyak jarak (biodesel) yang diharapkan dapat mensubstitusi pemlastis yang selama ini berasal dari minyak bumi. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan April 2006 sampai maret 2007 di Laboratorium Kimia Organik, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB.
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Drs. Ahmad Sjahriza (Pembimbing I) dan Ibu Dr. Purwantiningsih Sugita, MS (Pembimbing II) atas bimbingan, dorongan, dan kesempatan yang diberikan untuk melaksanakan penelitian pada bidang yang baru namun sangat menarik bagi penulis. Terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS (Penguji) dan Dr. dr. Irma H Suparto, MS (Penguji), Kak Budi Arifin, S.Si yang banyak memberi saran dan arahan, juga kepada Bapak Sabur, Ibu Yeni, atas bantuan dan segala kemudahan yang diberikan kepada penulis saat penulis membutuhkan alat dan bahan penelitian. Kepada para staf dan laboran di Laboratorium Kimia Organik dan Laboratorium Kimia Fisik terima kasih atas bantuan selama penelitian dilaksanakan.
Penghargaan tertinggi penulis persembahkan untuk mama (alm) dan semua keluarga di Tasikmalaya, syukron katsiro atas doa dan kasih sayangnya. Tidak lupa penulis berterima kasih kepada rekan penelitian (Tedi, Joko, Away, Ade), Obie Farobie. S.Si, Miranti, Fifi, Ogin, Anna, Tesar, Budhi, dan teman- teman Kimia 39, teman-teman di APIPB, Mexindo 10 crew atas persahabatan, perhatian, ilmu, semangat yang diberikan, dan kebersamaan yang indah.
Semoga karya ilmiah ini berguna dan bermanfaat.
Bogor, Maret 2007
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tasikmalaya pada tanggal 26 Oktober 1983 sebagai anak ketiga dari empat bersaudara dari pasangan H.U Rachmat dan Hj.Entin Sudartini (alm).
DAFTAR
ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR LAMPIRAN... ix
PENDAHULUAN ... 1
TINJAUAN PUSTAKA Jarak Pagar (Jatropha curcas L)... 1
Polipropilena (PP)... 2
Pemlastis... 2
Epoksidasi... 2
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat ... 3
Metode Penelitian ... 3
HASIL DAN PEMBAHASAN Síntesis Metil Ester Jarak Pagar Terepoksidasi (MEJPE) ... 4
Pencampuran dan Pencirian PP dengan Pemlastis (MEJPE)... 5
Kuat Tarik, Elastisitas, dan Elongasi ... 6
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ... 10
Saran ... 10
DAFTAR PUSTAKA ... 10
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Kandungan asam lemak pada minyak jarak pagar ... 2
2 Sifat fisikokimia minyak jarak pagar ... 2
3 Nilai bilangan iodin, oksirana, dan peroksida MEJP dan MEJPE... 4
4 Hasil analisis gugus fungsi dengan FTIR ... 5
5 Hasil uji tarik ... 6
6 Nilai R2 dan Q2 dari kuat tarik, elastisitas, dan elongasi ... 6
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1 Tumbuhan jarak pagar (Jatropha curcas L)...12 Salah satu struktur minyak dari biji jarak pagar ... ..2
3 Perangkat alat sintesis epoksidasi MEJP ... ..4
4 Mekanisme reaksi epoksidasi olefin dengan menggunakan asam perkarboksilat... ..4
5 Gabungan spektrum FTIR MEJP dengan MEJPE... ..5
6 Kurva koefisien persamaan PP, MEJP terepoksidasi dan interaksi keduanya dengan sifat fisik yang diukur, yaitu elongasi, kuat tarik, elastisitas, dan ketebalan...6
7 Hubungan kadar poliproppilena dengan suhu untuk kuat tarik pada PP BM 30.000 waktu pencampuran 10 menit dan 20 menit... ...7
8 Hubungan kadar poliproppilena dengan suhu untuk kuat tarik pada PP BM 60.000 waktu pencampuran 10 menit dan 20 menit ...7
9 Hubungan kadar poliproppilena dengan suhu untuk elastisitas pada PP BM 30.000 waktu pencampuran 10 menit dan 20 menit... ...8
10 Hubungan kadar poliproppilena dengan suhu untuk elastisitas pada PP BM 60.000 waktu pencampuran 10 menit dan 20 menit ...8
11 Hubungan kadar poliproppilena dengan suhu untuk elongasi pada PP BM 30.000 waktu pencampuran 10 menit dan 20 menit ...9
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Diagram alir prosedur penelitian………..
……132 Prosedur bilangan iodin ... 14
3 Prosedur bilangan oksirana………... 14
4 Data bilangan peroksida MEJP dan MEJPE... 15
5 Data bilangan iodin MEJP dan MEJPE ... 16
6 Data bilangan oksirana MEJP dan MEJPE ... 17
7 Gambar tiga dimensi dari hasil Modde 5.0 ... 18
8 Spektrum serapan FTIR MEJP ... 24
9 Spektrum serapan FTIR MEJPE ... 25
10 Data kuat tarik, elastisitas, dan elongasi ... 26
PENDAHULUAN
Masyarakat banyak menggunakan plastik dalam kehidupan sehari-hari. Sebagai contoh alat-alat rumah tangga, bahan bangunan, alat medis, dan bahan kemasan, semuanya berbahan plastik. Sifatnya yang ringan, mudah didapat, dan murah menjadi daya tarik masyarakat untuk memilih alat berbahan plastik. Plastik tersusun dari polimer atau resin, yang merupakan komponen terbesar, dan zat aditif. Pemlastis merupakan zat aditif yang sering digunakan dalam plastik. Pemlastis menjadikan plastik lebih lentur dan tahan lama sesuai dengan sifat yang dikehendaki. Pemlastis menguasai 65% dari 7.5 juta ton pasar zat aditif di seluruh dunia yang setara dengan nilai US$7.6 miliar (Cavanaugh 1995).
Jenis pemlastis yang umum digunakan adalah kelompok ftalat, yaitu dibutil ftalat (DBP), dimetoksietil ftalat (DMP), di-2-etilheksil ftalat (DEHP), dan dioktil ftalat (DOP) yang kesemuanya merupakan pemlastis berbahan dasar minyak bumi (petrokimia). Pemlastis dapat menguap atau lepas ke lingkungan sehingga plastik menjadi rapuh. Pemlastis ini sukar terurai di lingkungan, toksik, dan dapat menjadi salah satu polutan yang paling berlimpah di lingkungan. Bahkan beberapa senyawa ftalat diklasifikasikan sebagai bahan kimia yang toksik oleh EPA’s Toxic Release Inventory
(Cavanaugh 1995).
Oleh karena itu, telah dikembangkan sintesis pemlastis berbahan baku minyak nabati. Beberapa keunggulan pemlastis ini dibandingkan dengan pemlastis berbahan minyak bumi ialah mudah terurai ke lingkungan, tidak berifat toksik, dan produk yang dihasilkan tidak mudah rapuh karena tidak mudah menguap.
Menurut Chou & Lee 1997, Supriyadi 1997, dan Hazimah et al. 2000, industri pemlastis berbahan baku minyak nabati menggunakan minyak bunga matahari, minyak beras, minyak kedelai, dan
menhaden oil. Selain bahan-bahan tersebut, jarak pagar juga merupakan sumber minyak nabati yang dapat digunakan sebagai pemlastis, karena bijinya mengandung banyak yang sifat fisik dan kimianya mirip dengan minyak kedelai yang selama ini menjadi bahan utama pemlastis minyak nabati.
Pemlastis dapat membuat polimer menjadi lebih lentur dan mudah dimodifikasi sesuai dengan sifat yang dikehendaki. Salah
satu polimer yang membutuhkan pemlastis adalah polipropilena (PP). Polipropilena banyak digunakan sebagai pengemas, kantong plastik, alat-alat rumah tangga, bangunan dan konstruksi, alat-alat listrik, komputer, alat-alat kedokteran, dan lain-lain (Anonim 2005). Polipropilena membutuhkan pemlastis agar memiliki derajat kekerasan dan kelunakan tertentu sesuai dengan keperluan.
Penelitian ini bertujuan mengoptimumkan pencampuran PP dengan pemlastis yang berasal dari metil ester jarak pagar terepoksidasi (MEJPE). Parameter yang dioptimalisasi meliputi variasi nisbah PP dengan MEJPE, suhu, dan bobot molekul polimer. Pengujian yang dilakukan terhadap produk meliputi uji mekanik, dan analisis gugus fungsi. Uji mekanik yang dilakukan ialah kekuatan tarik (tensile strength), elastisitas dan elongasi polimer, sementara uji gugus fungsi dianalisis dengan spektrofotometer inframerah trasformasi fourier (FTIR).
TINJAUAN PUSTAKA
Jarak Pagar
Jarak pagar merupakan tumbuhan yang diklasifikasikan ke dalam divisi Spermatopyta, subdivisi Angiospermae, kelas Dicotiledonae, bangsa Euphorbiales, suku Euphorbiceae, marga Jatropha, dan spesies Jatropha curcas L. Buah tanaman jarak pagar berupaberbentuk bulat dengan diameter 2-4 cm (Gambar 1).
Seperti kebanyakan spesies Jatropha
lainnya, jarak pagar juga menggugurkan daunnya pada musim kemarau. Karena itu, tanaman ini dapat beradaptasi dengan baik dalam kondisi gersang sekalipun. Percabangan tanaman jarak yang semakin banyak akan menghasilkan biji yang semakin banyak pula. Percabangan yang banyak dapat diperoleh dengan cara pemangkasan (Sujatmaka 1991).
Menurut Manurung 2005, minyak jarak pagar mengandung trigliserida dengan rantai asam lemak linear dengan atau tanpa ikatan ganda (Gambar 2). Gubitz et al. 1998, diacu dalam Manurung 2005, melaporkan bahwa kandungan asam lemak pada minyak jarak pagar berupa asam miristat, palmitat, stearat, arakidonat, beheniat, palmitoleat, oleat, linoleat, dan linoleat (Tabel 1). Ciri-ciri fisikokimia minyak jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 2.
H2C
HC
H2C
O C O O C C O O O (CH2)18
(CH2)7CH
(CH2)7CH
CH(CH2)7CH3
CHCH2CH CH(CH2)4CH3 CH3
Gambar 2 Salah satu struktur minyak dari biji jarak pagar (Manurung 2005).
Tabel 1 Kandungan asam lemak pada minyak jarak pagar
Jenis asam lemak Komposisi (%) Asam Linoleat 46.1 Asam Oleat 29.9 Asam Palmitat 11.9 Asam Stearat 5.2 Asam Linolenat 4.7 Sumber: Haas & Mittelbach (2000)
Tabel 2 Sifat fisikokimia minyak jarak pagar
Sifat Minyak Nilai Asam lemak bebas
(% asam oleat)
19
Bilangan penyabunan
192 mg KOH
Bilangan iodin 89 gram I2
Densitas 0.911 gram/mL
Sumber: Heyne (1987)
Polipropilena
Polipropilena (PP) merupakan polimer sintetik dari monomer propilena (CH3
-CH=CH2) dengan massa jenis 0.90–
0.91g/cm3. Titik lelehnya terletak pada suhu 165–175 ºC, dan titik transisi kaca (Tg)
sebesar -18 ºC. PP mempunyai kekuatan tarik, lentur, dan kekakuan yang cukup tinggi. PP mempunyai tiga bentuk taktisitas,
yaitu isotaktik, sindiotaktik, dan ataktik (Seymour & Carraher, 1992).
Polipropilena yang ada di pasaran sekitar 90–95% adalah isotaktik. PP dapat ditambah suatu zat aditif, diantaranya pemlastis untuk memperbaiki sifat PP. Zat aditif harus ditambahkan pemakaiannya sesedikit mungkin dan harus tetap stabil, tidak berbau dan berasa, serta tidak merusak sifat-sifat polimer.
Pemlastis
Pemlastis merupakan zat aditif yang lazimnya digunakan pada plastik dan campuran beton untuk meningkatkan kelunakan dan kelenturan dari bahan tersebut. Prinsip kerja pemlastis yaitu mengisi ruang antar rantai polimer sehingga dapat menurunkan suhu transisi kaca (Tg) dan membuat polimer plastik
menjadi lebih lembut.
Terdapat beberapa jenis pemlastis. Pemlastis dari jenis ftalat digunakan pada keadaan yang tahan terhadap air dan minyak. Beberapa pemlastis fltalat yang umum antaralain: bis(2-etilheksil)ftalat (DEHP); diisononil ftalat (DINP); bis(n-butil)ftalat (DnBP, DBP); butil benzil ftalat (BBzP); diisodesil ftalat (DIDP); di-n-oktil ftalat (DOP); dietil ftalat (DEP); diisobutil ftalat (DIBP); dan di-n-heksil ftalat. Pemlastis jenis adipat, digunakan pada suhu rendah dan tahan terhadap sinar ultraviolet, contohnya bis(2-etilheksil)adipat (DOA); dimetil adipat (DMAD); monometil adipat (MMAD) ; dioktil adipat (DOA). Pemlastis jenis trimelitat, digunakan untuk interior mobil karena pada suhu tinggi, pemlastis ini tidak mudah menguap. Yang termasuk kelompok pemlastis ini ialah trimetil trimelitat (TMTM); tri-(2-etilheksil) trimelitat (TEHTM-MG); tri-(n -oktil,n-desil) trimelitat (ATM); tri-(heptil,nonil) trimelitat (LTM); n-oktil trimelitat (OTM) (Anonim, 2005).
glikol) diheptanoat (4G7). Ada juga pemlastis jenis polimer (Anonim, 2005).
Epoksidasi
Epoksidasi merupakan reaksi antara asam peroksi organik dengan senyawa yang berikatan rangkap untuk membentuk senyawa oksirana (Wood & Termini, 1958). Kirk & Othmer 1965 mengatakan bahwa epoksidasi adalah reaksi pengubahan senyawa takjenuh menjadi eter siklik. King 1949 mengatakan bahwa senyawa epoksi atau oksirana merupakan produk autoksidasi asam-asam lemak takjenuh atau minyak mengerak (drying oil). Ketegangan cincin dalam molekul membuatnya lebih reaktif dibandingkan dengan eter lainnya. Reaksi epoksidasi merupakan reaksi yang penting dalam sintesis bahan organik, karena epoksida yang terbentuk merupakan zat antara yang dapat dikonversi menjadi beraneka ragam produk, yang salah satunya adalah pemlastis (Solomons 1980).
Epoksida adalah eter siklik dengan 3 buah cincin atomyang tidak dapat memiliki ikatan sp3 sehingga sudut antar intinya tidak mungkin sebesar 109º, sudut antar intinya hanya 60º. Menurut Rios (2003) ada 4 cara sintesis epoksida dari oleofin. Dua dari empat cara tersebut yaitu epoksidasi dengan asam perkarboksilat, dan epoksidasi dengan peroksida organik dan anorganik, merupakan sintesis epoksida yang paling bersih dan efisien (Rios. 2003)
Epoksidasi minyak nabati (EVO) secara ekstensif digunakan oleh industri, yang secara khusus digunakan sebagai alat pemlastis dalam pembuatan polivinilklorida (PVC). Cincin oksirana yang ada pada molekul mampu memberikan kestabilan termal dan cahaya terhadap polimer (Kirk and Othmer 1984, diacu dalam Campanela dan Baltanas 2005). Keuntungan dari EVO ialah mampu menurunkan biaya produksi dan memberikan mutu produk yang baik, dan yang paling penting EVO merupakan bahan baku yang terbarukan.
Epoksidasi minyak nabati dapat dilakukan dengan menggunakan perasam organik baik in situ, yaitu dengan mereaksikan asam karboksilat dengan hidrogen peroksida untuk membuat asam perkarboksilat, yang nantinya dapat mendermakan atom oksigen pada ikatan ganda pada rantai karbon asam lemak pada minyak (Campanela dan Baltanas 2005).
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah metil ester dari minyak jarak pagar dengan biji jarak pagar yang berasal dari Jember, H2SO4 pekat, metanol 10% (v/v),
HCl % (v/v), NaOH 0.5% (v/v), asam asetat glasial, toluena, H2O2 35%, Ca(OH)2, NaHCO3.
Alat-alat yang digunakan adalah alat FTIR, lempeng pemanas, oven, cetakan polimer, autopipet, neraca analitik, komputer dengan perangkat lunak Modde 5, dan alat-alat kaca.
Metode
Penelitian ini dilakukan dalam lima tahap yaitu (1) penelitian pendahulan yang meliputi penyiapan MEJP dan penentuan bilangan peroksida, bilangan iodin dan bilangan oksirannya (Jaya 2005), (2) sintesis pemlastis MEJPE dari MEJP dan penentuan bilangan peroksida, bilangan iodin dan bilangan oksirana dari MEJPE tersebut, (3) pencampuran dengan MEJPE dan optimalisasi pencampuran itu dari parameter suhu, waktu, jenis PP, dan nisbah antara pemlastis dan polimer. (4) pencirian sifat mekanik pencampuran yang meliputi kuat tarik, elastisitas, dan elongasi, serta uji FTIR terhadap MEJP dan MEJPE, (5) analisis hasil uji sifat mekanik dengan Modde 5 (Lampiran 1 dan 2).
Pembuatan Pemlastis MEJPE
Sebanyak 10 g MEJP dicampur dengan 0.84 g asam asetat glasial dan 2.5 g toluena sebagai pelarut. Campuran ini dipanaskan pada suhu 56 ºC (larutan 1). Sebanyak 5.78 g H2O2
35% dicampurkan dengan 0.055g katalis H2SO4
(pekat) (larutan 2). Larutan 2 ditambahkan tetes demi tetes dengan corong pisah pada larutan yang pertama (Gambar 3). Suhu dijaga konstan suhu 56ºC dengan terus diaduk kuat, dan direaksikan selama 24 jam. Larutan hasil pencampuran kemudian dinetralkan dengan NaHCO3 dan diukur pH-nya. Larutan hasil
Gambar 3 Alat sintesis epoksidasi MEJP.
Penyiapan Campuran PP dan MEJPE
Campuran PP dengan MEJPE disiapkan dengan variasi nisbah polimer terhadap MEJPE 100:1, dan 300:1, variasi suhu pencampuran (165 dan 175 ºC), dan serta variasi waktu pencampuran (10 dan 20 menit). Campuran yang diperoleh diuji sifat mekaniknya (uji tarik, elastisitas, dan elongasi). Hasil pengujian dioptimalisasi menggunakan perangkat lunakModde 5.
Pembuatan dan Pencirian Film PP
Larutan hasil pencampuran dicetak di atas Teflón bulat berdiameter 24 cm. Setelah itu diratakan dan didiamkan beberapa menit sampai campuran tersebut bisa lepas dari cetakan, kemudian campuran tersebut dianalisis sifat fisiknya meliputi uji tarik diantaranya kuat tarik, perpanjangan (elongasi), dan elastisitas. Kuat tarik dan elastisitas contoh dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
Kuat tarik =
cm Y X 3 . 0 × dengan
X = nilai yield (kg) Y = Tebal dumbbell (cm)
Ultimate tensile strength =
cm D C 3 . 0 × dengan
C = nilai tensile (kg) D = Tebal dumbbell (cm)
Elastisitas =
0 0
1 ) 100%
( P x P P − dengan
P0 = panjang dumbbell awal
P1 = panjang dumbbell akhir
HASIL DAN PEMBAHASAN
Síntesis Metil Ester Jarak Pagar Epoksida (Pemlastis)
Metil ester jarak pagar epoksida (MEJPE) terbentuk dari asam peroksiasetat, dengan asam lemak takjenuh dari jarak pagar dan H2SO4
sebagai katalis. Cincin epoksida pada MEJPE terbentuk karena asam peroksiasetat mendonorkan sebuah atom oksigen pada ikatan rangkap dari minyak jarak. Mekanisme reaksi pembentukan cincin epoksida diperlihatkan pada Gambar 4.
Gambar 4 Mekanisme reaksi epoksidasi alkena dengan asam perkarboksilat.
Terbentuknya cincin epoksida dari MEJP dapat ditelusuri dengan membandingkan bilangan iodin, bilangan oksirana, dan bilangan peroksida pada Tabel 3 (Lampiran 3) serta spektrum FTIR (Gambar 5) antara bahan awal (MEJP) dengan produk (MEJPE). Bilangan iodin MEJP adalah 98.6113 jauh lebih besar daripada MEJPE yang hanya 8.0410. Hal ini menunjukan bahwa ikatan rangkap MEJP telah teradisi oleh atom oksigen menjadi ikatan tunggal membentuk cincin oksirana.
Tabel 3 Nilai bilangan iodin oksirana, dan peroksida MEJP dan MEJPE Contoh MEJP MEJPE Bilangan iodin 98.6113 8.0410 Bilangan oksirana 0.0104 4.0223 Bilangan peroksida 7.3556 56.6384
Antara lain pH, H2O, H2O2, dan CH3COOH
(Campanella & Baltanas 2005).
Spektrum FTIR MEJP relatif sama dengan MEJPE (Gambar 5). Serapan-serapan yang terdapat dalam spektrum tersebut ditampilkan pada Tabel 4. Perbedaan hanya terdapat pada perubahan intensitas (% transmitan). Salah satunya pada panjang gelombang 1654.8 cm-1 yang merupakan serapan untuk vibrasi ulur gugus C=C. Serapan ini hanya ada pada spektrum FTIR untuk MEJP (Lampiran 7), dan tidak terlihat pada spektrum MEJPE (Lampiran 8). Hal ini menunjukan bahwa asam peroksiasetat telah mengadisi ikatan rangkap yang ada pada MEJP. Dengan kata lain proses epoksidasi telah terjadi.
Pencampuran PP dengan Pemlastis dan Pencirianya
Campuran MEJPE dengan PP dibuat dengan menggunakan empat varian, yaitu waktu pencampuran, suhu, jenis PP yang digunakan, dan nisbah PP terhadap MEJPE. Keempat parameter tersebut akan dilihat pengaruhnya terhadap kuat tarik, elongasi, dan elastisitas.
Pada Tabel 5 (data lengkapnya di Lampiran 9) terlihat perbedaan nilai kuat tarik, elastisitas, dan elongasi dari setiap variasi perlakuan. Hal ini membuktikan bahwa penambahan pemlastis sangat menpengaruhi kuat tarik, elastisitas dan elongasi. Untuk memperkuat hal tersebut keempat parameter (suhu, waktu, BM, dan nisbah PP : MEJPE) dianalisis lebih lanjut dengan Modde 5.
Bilangan gelombang MEJP (cm-1)
Bilangan gelombang
MEJPE (cm-1) Gugus fungsi
Bilangan gelombang menurut pustaka
(Syringe. 2004)
725.2, 914.2, 1245.9 729, 879.5, 1245,9 uluran C-O 750–840, 810–950, 1250
1361.7 1369.4 O-H tekuk 1330–1420
1600.8, 1654.8 1604.7 C=C Sp2 1620–1680
1743.5 1739.7 C=O karbonil 1540–1820
2854.5, 2923.9, 3008.7 2854.5, 2927.7 uluran C-H 2840–3000
Tabel 4 Hasil analisis gugus fungsi dengan FTIR
Tabel 5 Hasil uji tarik
Contoh
Kuat Tarik (kg/cm2)
Elastisitas (%)
Elongasi ((cm)
Blangko A 8.160548 60 1.6
A1 5.380994 60 1.6
A2 6.242736 50 1.5
A3 6.228435 68 1.68
A4 9.958825 92 1.92
Blangko B 13.10953 58 1.58
B1 13.27984 76 1.76
B2 13.26380 92 1.92
B3 7.027889 54 1.54
B4 7.586710 38 1.38
Keterangan:
A = PP dengan BM 30.000 B = PP dengan BM 60.000
Gambar 6 menunjukkan bahwa koefisien persamaan yang terbentuk terhadap sifat fisik produk yang diukur memberikan respons positif terhadap elongasi, kuat tarik, dan elastisitas terhadap jenis PP, penambahan MEJPE, dan interaksi dari keduanya. Bentuk yang searah dari grafik batang tersebut menunjukkan bahwa model statistik yang digunakan dalam penelitian ini sesuai dengan hasil yang diperoleh. Hal ini dapat dijelaskan dari kurva dua dimensi pada Gambar 7–12 (kurva tiga dimensinya pada Lampiran 6). Nilai R2 dan Q2 dari kuat tarik, elastisitas dan elongasi terlihat pada Tabel 6. Dari tabel tersebut dapat dilihat nilai R2 dari masing-masing respon kecil. Hal ini dapat disebabkan oleh ketebalan produk yang tidak sama atau pencampuran PP dan MEJPE yang kurang homogen.
Tabel 6 Nilai R2 dan Q2 dari kuat tarik,
elastisitas dan elongasi
Respon R2 Q2
Kuat tarik 0.351 0.198 Elastisitas 0.190 0.036
Elongasi 0.190 0.036
Keterangan:
R2 = Linieritas dari data ke model Q2 = Linieritas dari model ke data
Elongasi Kuat tarik Elastisitas
Gambar 6 Kurva koefisien persamaan PP, MEJP epoksida, dan interaksi keduanya dengan sifat fisik yang diukur yaitu elongasi, kuat tarik, elastisitas, dan ketebalan.
Kuat Tarik , Elastisitas, dan Elongasi
Nisbah PP-MEJPE berpengaruh sebaliknya terhadap kuat tarik. Seperti terlihat pada Gambar 7 dan 8, pada BM 30.000 dan 60.000 serta waktu pencampuran 10 menit dan 20 menit, kuat tarik produk dengan bertambahnya PP. Hal ini terjadi karena MEJPE dapat menurunkan gaya antar molekul yang menyebabkan polimer menjadi tidak padat sehingga kuat tarik PP akan menurun. Semakin banyak MEJPE yang diberikan maka kuat tariknya semakin kecil.
Lama waktu pencampuran juga memengaruhi kuat tarik produk. Kuat tarik produk pada BM 30.000 maupun 60.000 semakin kecil untuk waktu pencampuran yang lebih lama. Nilainya berturut-turut menurun dari 8.37–5.85 ke 7.69–5.45, dan dari 11.81–9.29 ke 11.13–8.89 (Gambar 8 (a)→(b) ketika pencampuran diperlama dari
10 menjadi 20 menit. Semakin lama proses pencampuran di suhu tinggi, kemungkinaan putusnya ikatan MEJPE dengan PP akan semakin besar.
Dengan membandingkan Gambar 7 dengan 8, juga diperoleh bahwa penggunaan PP dengan BM 60.000 menghasilkan kuat tarik produk yang lebih besar dibandingkan dengan produk yang mengunakan PP dengan bobot molekul 30.000. Hal ini terjadi karena semakin besar bobot molekul suatu polimer derajat kristalinitasnya juga, semakin meningkat, sehingga produk yang dihasilkan mempunyai lebih mampu menahan beban daripada produk yang bobot molekulnya lebih rendah pada saat uji tarik (Stuart 2003).
Gambar 7 Pengaruh Suhu dan Nisbah (PP: MEJPE) pada BM 30.000 terhadap kuat tarik dengan waktu pencampuran (a) 10 menit, (b) 20 menit.
(a)
(b)
Gambar 8 Pengaruh Suhu dan Nisbah (PP: MEJPE) pada BM 60.000 terhadap kuat tarik dengan waktu pencampuran (a) 10 menit, (b) 20 menit.
Pengaruh suhu dan nisbah PP–MEJPE terhadap elastisitas, yaitu persen penambahan panjang polimer sampai polimer putus diperlihatkan pada Gambar 9 dan 10. Semakin tinggi suhu pencampuran dan semakin rendah konsentrasi pemlastis, nilai elastisitas yang dihasilkan semakin kecil. Elastisitas menurun dari 72.9% ke 60.3% dan dari 61.7% ke 49.1% ketika digunakan PP dengan BM 30.000, apabila suhu pencampuran dinaikan dari 165–175ºC dan atau nisbah PP: MEJPE dinaikan 100:1 ke 300: 1 berturut-turut untuk waktu pencampuran 10 dan 20 menit. Sementara ketika BM PP yang digunakan 60.000, penurunannya berturut-turut dari 76.3 ke 65.1 % dan dari 65.2 ke 52.6 %. Penurunan elastisitas, ini disebabkan oleh meregangnya
ikatan PP dengan MEJP akibat suhu yang tinggi. Selain itu pemlastis yang berdifusi ke dalam polimer akan melemahkan interaksi polimer-polimer (gaya van der Walls), sehingga nilai Tg polimer menurun dan fleksibilitas, tingkat kelunakan, dan elongasi meningkat (Krouskopf & Godwin, 2003)
Waktu pencampuran juga sangat mempengaruhi nilai elastisitas produk. Hal ini berhubungan dengan faktor suhu. Semakin lama pencampuran, maka akan semakin besar juga peluang putusnya ikatan antara PP dan MEJPE.
Dengan membandingkan Gambar 9 dan 10, juga elastisitas produk pada BM 30.000 lebih kecil dibandingkan dengan BM 60.000. Hal ini terjadi karena besarnya bobot molekul memberikan ruang bebas yang semakin besar untuk pergerakan rantai polimer, sehingga
(a)
(b)
Gambar 9 Pengaruh Suhu dan Nisbah (PP: MEJPE) terhadap Elastisitas pada BM 30.000 dengan waktu pencampuran (a) 10 menit, (b) 20 menit.
(a) (b)
Gambar 10 Pengaruh Suhu dan Nisbah (PP: MEJPE) pada BM 60.000 terhadap elastisitaspolimer menjadi lebih lentur. Penambahan pemlastis pada polimer akan menyebabkan produk lebih lentur, karena pemlastis dapat masuk dalam ruang bebas polimer (Krouskopf & Godwin, 2003).
Elongasi adalah besarnya perpanjangan polimer pada saat polimer ditarik atau diberi gaya sampai polimer tersebut putus. Gambar 11 menunjukan kurva dua dimensi pengaruh suhu dan nisbah PP–MEJPE pada BM 30.000 untuk waktu pencampuran (a) 10 menit dan (b) 20 menit terhadap nilai kuat tarik. Dengan naiknya suhu pencampuran dari 165 ke 175 ºC, pada waktu pencampuran 10 menit, elongasi produk turun dari 1.729 ke 1.60 cm. Sedangkan pada waktu pencampuran 20 menit, elongasi produk turun dari 1.617 ke 1.49 cm. Penurunan juga terjadi untuk PP dengan BM 60.000 pada suhu pencampuran 165 ºC sebesar 77.1 kg/cm2, dan pada suhu
pencampuran 175 ºC turun menjadi 52.3 kg/cm2 untuk waktu pencampuran 10 menit. Sedangkan untuk waktu pencampuran 20 menitnya turun dari 1.652 – 1.521 cm. Penurunan elongasi ini dikarena suhu yang tinggi dapat merusak ikatan PP dengan MEJPE.
Dengan membandingkan Gambar 11 dan 12 dapat dilihat bahwa nisbah PP : MEJPE juga sangat mempengaruhi nilai elongasi. Elongasi produk pada nisbah PP dan MEJPE 100:1 lebih besar dibanding pada 300:1, hal ini terjadi baik pada BM 30.000 atau 60.000 dan pada waktu pencampuran 10 atau 20 menit. Semakin banyak MEJPE dalam PP maka elongasinyapun semakin tinggi. Hal ini terjadi karena pemlastis (MEJPE) dapat masuk kedalam polimer dan melemahkan interaksi polimeer dengan polimer, akibatnya nilai Tg turun, kelunakan dan elongasinya meningkat (Krouskopf & Godwin, 2003).
Gambar 11 Pengaruh Suhu dan Nisbah (PP: MEJPE) pada BM 30.000 terhadap elongasi dengan waktu pencampuran (a) 10 menit , (b) 20 menit.
(a)
(b)
(a) (b)
Gambar 12 Pengaruh Suhu dan Nisbah (PP: MEJPE) pada BM 60.000 terhadap elongasiLamanya waktu pencampuran juga sangat memengaruhi nilai elongasi produk. Semakin lama pencampuran, maka semakin lama sampel ada pada suhu tinggi, sehinggga, peluang putusnya ikatan antara PP dan MEJPE semakin besar.
Besarnya BM PP yang digunakan sangat mempengaruhi elongasi. Dengan membandingkan Gambar 11 dan 12 dapat dilihat bahwa elongasi produk pada PP 60.000 lebih besar dibandingkan dengan PP BM 30.000. Hal ini terjadi karena semakin besar BM maka semakin besar ruang bebas polimer, sehingga penambahan pemlastis membuat produk menjadi lentur, karena pemlastis masuk dan bergerak bebas di dalam ruang bebas polimer.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Waktu pencampuran, suhu, jenis PP yang digunakan, dan perbandingan campuran PP dengan MEJPE berpengaruh terhadap kuat tarik, elastisitas dan elongasi produk yang dihasilkan. Berdasarkan hasil yang dianalisis dengan MODDE 5, kondisi optimum untuk kuat tarik, elatisitas dan elongasi berada pada suhu 165ºC, waktu pencampuran 10 menit, dan BM PP yang digunakan 60.000. Kondisi optimum nisbah PP : MEJPE untuk kuat tarik 300:1, sedangkan untuk elastisitas dan elongasi pada nisbah 100:1.
Saran
Dilakukan analisis lebih lanjut terhadap produk, seperti penentuan transisi kaca, penentuan biodegradabel polimer, penentuan bobot molekul produk.
Disarankan juga untuk melihat pengaruh pencampuran polimer dengan pemlastis yang dikatalis selain dengan H2SO4
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2005. Polimer. [terhubung berkala]. http://en. Wikipedia. Org/wiki/ polymer. html [27 Maret 2006].
Campanella A, Baltanas MA. 2005. Degradation of the oxirane Ring of epoxidazed vegetable oils in liquid-liquid Systems: II. reactivity with solvated acetic and peracetic acids. Latin American Applied Research. 35:211-216.
Cavanaugh T. 1995. Plastics Additives’95. Chemical Marketing Reporter p. SR. 10. [terhubung berkala].
http://www.carbo-hydrate economy.org/library/admin/ uploadedfiles/Biochemical Plasticizers. html
[24 April 2006].
Chou TC, Lee V. 1997. Epoxidation of oleic acid in the present of benzaldehyde using cobalt (II) tetraphenylporpirin as catalyst.
Ind Eng Rs. 36:1485-1490.
Gan LH, Goh SH, Gan LM, Ooi, KS. 1992. Effect of epoxidation on thermal oxidative stabilities of fatty acid ester derived from palm olein, JAOAC, vol.72(4): 675, [terhubung berkala].
Gubitz GM, Mittelbatch M, Trabi M. 1999. Exploitation of the tropical oil seed plant
Jatropha curcas L. Bioresource Tech. 67: 73-82.
Haas MJ, Mittelbach M. 2000. Detoxification experiments with the seed oil from Jatropha curcas L. Indust Crops Prod 12:111-118.
Hazimah AH, Salimah A, Ahmad I. 2000. Epoxidation palm oil creates exciting avenues for palm-based industrilisation.
Forum Information Service ISSN 0218-5726.
Heyne K. 1987. Tumbuhan Berguna Indonesia. Jilid ke-2. Jakarta: Yayasan Sana Wana Jaya.
Jaya I, Sugita P, Sudrajat. 2005. Optimasi Sintesis Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) melalui Proses Esterifikasi-Transesterifikasi. [Skripsi]. Bogor. Departemen Kimia FMIPA IPB.
Juan et al. 2003. Antitumor effects of curcin from seeds of Jatropha curcas. Acta
parmacol. 6:1 [terhubung berkala].
http://www.chinaphar.com/1671-4083/24/241.pdf. [20 Mar 2006].
King G. 1949. Estimation of Epoxides. London: Macmillian.
Allen godwin, G loenard, Krauskopf. 2003 Mechanism of plasticization. 5.3 :174-175
Manurung R. 2005. Straight Jatropha oil: promissing green fuel. Jatr Oil 46:25. [terhubung berkala].
http://www.chem.ac.ad/jatropha/marung .pdf. [23 Mar 2005]
Rangrajan B, Harey A. 1995. Kinetic parameter of a two-phase Model for in-situ Epoxidation Soybean Oil, JAOA, vol.72(10).
Rios LA. 2003. Heterogeneously catalyzed reactions with vegetable oils: Epoxidation and nucleophilic epoxide ring-opening with alcohol [disertasi]. The Institute of Chemical Technology and Heterogenous Catalysis. University RWTH-Aachen.
Seymour RB, Carraher CH. 1992. Polymer Chemistry. Ed ke-3. New York: Marcell Dekker
Shriner RL et al. 2004. The Systematic Identification of Organic Compounds,
New York: Wiley
Sujatmaka. 1991. Prospek Pasar dan
Budidaya Jarak. Jakarta: Penebar
Swadaya.
Solomons TWG. 1980. Organic Chemistry.
Ed ke-2. New York: J Wiley.
Stuart barbara H, 2005. Polymer Analisis. New York: J Wiley.
Wood W, Termini J. 1958. Ion exchange resin catalyst stability in in-situ
Lampiran 1.Diagram alir prosedur penelitian
T : 56ºC t : 24 jam
Polar
Pengamatan:
1.Penentuan bilangan iodin, oksirana, peroksida
2.Analisis dengan FTIR
Analisis data dengan Modde 5.0 Preparasi campuran PP : MEJPE
• Variasi nisbah PP: MEJPE (100:1, 300:1)
• Variasi Suhu pencampuran (165ºC, 175 ºC)
• Variasi Waktu Pencampuran (10 dan 20 menit)
•
Variasi BM PP yang digunakan (30.000 dan 60.000)
Pengamatan:
Uji mekanik (Kuat tarik, elastisitas dan elongasi) 10 g MEJP
0,84 g CH3COOH
2,5 g Toluena Suhu T 560C
5,78 g H2O2 35% (dalam air)
H2SO4 (pekat) : 0.055
Netralisasi (Pengukuran pH)
Pemisahan
0,01 g Ca(OH)2
Lampiran 2 Prosedur penentuan sifat-sifat bahan baku
Bilangan Oksirana
Sampel sebanyak (0.3–0.5) g (± 0.0001 g) ditimbang, lalu dimasukkan ke dalam labu
Erlenmeyer 50 mL, kemudian dilarutkan dalam 10 mL asam asetat glasial. Setelah itu,
ditambahkan indikator kristal ungu sebanyak 5 tetes (maksimum 0.1 mL), lalu dititrasi
dengan larutan HBr 0.1 N sampai berwarna hijau kebiruan selama 30 detik.
contoh
bobot
60
1
oksirana
Bilangan
=
V
×
N
×
.
dengan:
V = volume HBr (mL)
N = normalitas HBr
Bilangan Iodin
Ditimbang ± 0.5 g contoh lemak/minyak ke dalam Erlenmeyer 250 mL lalu
ditambahkan 10 mL kloroform dan 25 mL larutan Hanus (IBr), kemudian didiamkan
selama 3 jam dalam ruang gelap. Setelah itu, ditambahkan 20 mL KI 10% dan
Erlenmeyer segera ditutup. Dikocok sebentar lalu dititrasi dengan larutan Na2S2O3 0.1
N. Setelah titrat berwarna kuning muda, ditambahkan 5 tetes indikator amilum 1% dan
dititrasi kembali sampai warna biru tepat hilang. Dikerjakan juga penetapan blangko.
Pembuatan larutan Hanus. Sebanyak 13.2 g iodium murni dilarutkan dalam 1 liter
asam asetat glasial sambil dipanaskan sehingga iodium melarut sempurna (lakukan
dengan hati-hati di ruang asam). Larutan tersebut dibiarkan sampai dingin. Setelah itu,
ditambahkan 3 ml brom sehingga larutan berwarna kelabu tua. Larutan disimpan dalam
botol berwarna gelap dan ditutup rapat. Bilangan iod dihitung sebagai berikut:
Bilangan iodin =
M
)
V
(V
T
12.69
×
×
3−
4Dengan:
T : Normalitas larutan standar Na2S2O3 0.1 N
V3 : Volume larutan Na2S2O3 0.1 N yang diperlukan untuk mentitrasi larutan blanko
(mL).
V4 : Volume larutan Na2S2O3 0.1 N yang diperlukan untuk mentitrasi larutan contoh
(mL).
Lampiran 3 Data bilangan peroksida MEJP dan MEJPE
Tabel 1Standarisasi Na2S2O3 0.1N
Volume Titran (ml) Bobot
KIO3 (g)
Vol Awal Vol Akhir Vol Terpakai Normalitas Na2S2O3
[image:34.595.115.395.278.368.2](N) 0.1814 0 49.8 49.8 0.1020 0.1895 0 52.1 52.1 0.1019 Rata-rata 0.1020
Tabel 2 Standarisasi Na2S2O3 0.01N
Volume Titran (ml) Bobot
KIO3 (g)
Vol Awal Vol Akhir Vol Terpakai Normalitas Na2S2O3
[image:34.595.115.426.410.506.2](N) 0.0181 3 34 31 0.0164 0.0195 0 33.1 33.1 0.0165 0.0202 0 34.2 34.2 0.0165 Rata-rata 0.0165
Tabel 3 Bilangan peroksida MEJP
Volume Titran Bobot
Sampel
Awal Akhir Terpakai
Normalitas Na2S2O3
(N) 5.00 0 2.3 2.3 7.5900 5.00 0 2.2 2.2 7.2600 5.03 0 2.2 2.2 7.2167
[image:34.595.115.377.541.636.2]Rata-rata 7.3556
Tabel 4 Standarisasi Na2S2O3 0.1 N untuk MEJPE
Volume titaran (ml)
gr KIO3 awal Akhir terpakai
Normalitas Na2S2O3
(N) 0.1822 0 50.5 50.5 0.101147
0.181 0 49.8 49.8 0.101893
[image:34.595.114.394.673.751.2]Rata-rata 0.10152
Tabel 5 Bilangan peroksida untuk MEJPE Volume Titran (ml)
gr KIO3 awal akhir terpakai
Normalitas Na2S2O3
Rata-rata 56.63842
Lampiran 4 Data bilangan iodin
Tabel 6 Standarisasi Na2S2O3 0.1N
Volume titran (ml) Bobot sampel (g)
Awal Akhir Terpakai N Na2S2O3 0.1824 0 50.1 50.1 0.1020 0.1912 0 52.4 52.4 0.1022 0.1933 0 52.8 52.8 0.1025 Rata-rata 0.1022
Tabel 7 Bilangan iodin MEJP
Volume titran (ml) Bobot Sampel
Awal Akhir Terpakai Bil iodin Blanko 1 49.6 48.6 0
[image:35.595.115.418.437.537.2]0.52 0.3 8.6 8.3 102.7480 0.55 13 27.8 14.8 82.2513 0.51 27.8 36.9 9.1 102.7860 Rata-rata 95.9284
Tabel 8 Bilangan iodin MEJPE
Volume titran (ml) Bobot Sampel
Awal Akhir Terpakai Bil Iodin Blanko 1 49.6 48.6 0
Lampiran 5 Data bilangan oksirana
Tabel 9 Standarisasi HBr 0.1N
Volume titran (ml) Bobot Potasium ftalat
(g) Awal Akhir Terpakai N HBr
0.4074 17.50 37.40 19.90 0.1003 0.4065 20.00 39.80 19.80 0.1005 0.4074 14.70 34.50 19.90 0.1003 Rata-rata 0.1004
Tabel 7 Bilangan oksirana MEJP
Volume titran (ml) Bobot Sampel
Awal Akhir Terpakai
bil Oksirana
[image:36.595.112.427.423.512.2]0.4179 0.3 8.6 8.3 0.0179 0.4125 13 27.8 14.8 0.0125 0.4186 27.8 36.9 9.1 0.0186 Rata-rata 0.0104
Tabel 8 Bilangan oksirana MEJPE
Volume titran (ml) Bobot Sampel
Awal Akhir Terpakai
Bil Oksirana
0.4212 27.30 38.00 10.70 4.0808 0.4387 20.20 31.20 11.00 4.0279 0.4302 16.70 27.30 10.60 3.9581
Lampiran 6 Gambar tiga dimensi dari hasil Modde 5.0
Hubungan antara nisbah PP: MEJPE dan suhu terhadap elastisitas untuk waktu pencampuran 10 menit dan BM PP yang digunakan 30.000
Lanjutan lampiran 6
Hubungan antara nisbah PP: MEJPE dan suhu terhadap elongasi untuk waktu pencampuran 10 menit dan BM PP yang digunakan 30.000
Lanjutan lampiran 6
Hubungan antara nisbah PP: MEJPE dan suhu terhadap kuat tarik untuk waktu pencampuran 20 menit dan BM PP yang digunakan 30.000
Lanjutan lampiran 6
Hubungan antara nisbah PP: MEJPE dan suhu terhadap elastisitas untuk waktu pencampuran 10 menit dan BM PP yang digunakan 60.000
Lanjutan lampiran 6
Hubungan antara nisbah PP: MEJPE dan suhu terhadap elongasi untuk waktu pencampuran 10 menit dan BM PP yang digunakan 60.000
Lanjutan lampiran 6
Hubungan antara nisbah PP: MEJPE dan suhu terhadap kuat tarik untuk waktu pencampuran 20 menit dan BM PP yang digunakan 60.000
Lampiran 9 Data Uji tarik
Sampel Ulangan Ketebalan (mm)
Kuat Tarik
Elongation (cm) Elastisitas (%)
Kanan Tengah Kiri Rata-rata (cm)
Lebar
(cm) kg kg/cm2 Rata-rata Rata-rata
Rata-rata
Blanko A 1 1.26 1.28 1.29 0.127666667 0.3 0.3 7.832898 1.5 50
2 1.59 1.56 1.54 0.156333333 0.3 0.35 7.462687 2 100 3 1.21 1.17 1.14 0.117333333 0.3 0.27 7.670455 1.5 50 4 1.33 1.35 1.36 0.134666667 0.3 0.3 7.425743 1.5 50 5 1.19 1.21 1.25 0.121666667 0.3 0.38 10.41096 1.5 50
Rata-rata 8.160548 1.6 60
Blanko B 1 1.49 1.47 1.49 0.148333333 0.3 0.55 12.35955 1.7 70
2 1 1 1.1 0.103333333 0.3 0.4 12.90323 1.5 50
3 1.09 1.2 1.21 0.116666667 0.3 0.45 12.85714 1.5 50
4 1.31 1.31 1.31 0.131 0.3 0.55 13.99491 1.7 70
5 1.11 1.12 1.12 0.111666667 0.3 0.45 13.43284 1.5 50
Rata-rata 13.10953 1.58 58
165ºC [1:100] 10" A 1 1.8 1.78 1.77 0.178333333 0.3 0.175 3.271028 1.5 50
2 1.9 1.9 1.92 0.190666667 0.3 0.2 3.496503 1.7 70
3 1.85 1.57 1.53 0.165 0.3 0.3 6.060606 1.7 70
4 1.24 1.27 1.29 0.126666667 0.3 0.26 6.842105 1.5 50 5 1.02 1.03 1.06 0.103666667 0.3 0.225 7.234727 1.6 60
Rata-rata 5.380994 1.6 60
165ºC [1:100] 20" B 1 1.52 1.56 1.6 0.156 0.3 0.6 12.82051 1.8 80 2 1.17 1.15 1.15 0.115666667 0.3 0.5 14.40922 1.8 80
3 1.21 1.2 1.16 0.119 0.3 0.45 12.60504 1.8 80
4 1.23 1.19 1.15 0.119 0.3 0.45 12.60504 1.6 60
5 1.28 1.31 1.35 0.131333333 0.3 0.55 13.95939 1.8 80
Lanjutan Lampiran 9
Sampel Ulangan Ketebalan (mm)
Kuat Tarik
Elongation (cm)
Elastisitas (%)
Kanan Tengah Kiri Rata-rata (cm)
Lebar
(cm) kg kg/cm2 Rata-rata Rata-rata
Rata-rata 165ºC [1:300] 10" B 1 1.23 1.15 1.11 0.116333333 0.3 0.4 11.46132 2 100
2 1.28 1.27 1.26 0.127 0.3 0.4 10.49869 2 100
3 1.15 1.19 1.22 0.118666667 0.3 0.65 18.25843 2 100
4 0.96 0.98 1.05 0.099666667 0.3 0.4 13.37793 1.8 80
5 1.29 1.33 1.31 0.131 0.3 0.5 12.72265 1.8 80
Rata-rata 13.2638 1.92 92
165ºC [1:300] 20" A 1 1.75 1.75 1.76 0.175333333 0.3 0.2 3.802281 1.5 50
2 1.18 1.22 1.21 0.120333333 0.3 0.3 8.310249 1.5 50
3 1.75 1.76 1.79 0.176666667 0.3 0.2 3.773585 1.5 50
4 1.98 2.02 2.05 0.201666667 0.3 0.45 7.438017 1.5 50
5 1.7 1.69 1.68 0.169 0.3 0.4 7.889546 1.5 50
Rata-rata 6.242736 1.5 50
175ºC[1:100] 10" B 1 1.55 1.55 1.55 0.155 0.3 0.32 6.88172 1.5 50
2 1.51 1.51 1.49 0.150333333 0.3 0.3 6.651885 1.5 50
3 1.56 1.56 1.56 0.156 0.3 0.35 7.478632 1.7 70
4 1.5 1.49 1.48 0.149 0.3 0.35 7.829978 1.5 50
5 1.33 1.33 1.31 0.132333333 0.3 0.25 6.297229 1.5 50
Rata-rata 7.027889 1.54 54
175ºC[1:100] 20" A 1 1.1 1.1 1.1 0.11 0.3 0.22 6.666667 1.8 80
2 1.22 1.225 1.225 0.122333333 0.3 0.25 6.811989 1.8 80
3 1.37 1.375 1.38 0.1375 0.3 0.27 6.545455 1.8 80
4 1.69 1.65 1.76 0.17 0.3 0.35 6.862745 1.5 50
5 3.06 3.14 3.2 0.313333333 0.3 0.4 4.255319 1.5 50
Lanjutan Lampiran 9
Sampel Ulangan Ketebalan (mm)
Kuat Tarik
Elongation (cm) Elastisitas (%)
Kanan Tengah Kiri Rata-rata (cm)
Lebar
(cm) kg kg/cm2 Rata-rata Rata-rata
Rata-rata 175ºC [1:300] 10" A 1 1.21 1.24 1.27 0.124 0.3 0.4 10.75269 2 100
2 1.13 1.18 1.9 0.140333333 0.3 0.4 9.501188 2 100
3 2.02 1.99 1.98 0.199666667 0.3 0.65 10.85142 2 100
4 1.25 1.32 1.4 0.132333333 0.3 0.4 10.07557 1.8 80
5 1.98 1.925 1.9 0.1935 0.3 0.5 8.613264 1.8 80
Rata-rata 9.958825 1.92 92
175ºC [1:300] 20" B 1 1.84 1.84 1.82 0.183333333 0.3 0.22 4 1.2 20
2 1.97 1.96 1.96 0.196333333 0.3 0.3 5.093379 1.5 50
3 1.05 1.05 1.06 0.105333333 0.3 0.3 9.493671 1.5 50
4 1.15 1.14 1.14 0.114333333 0.3 0.34 9.912536 1.5 50
5 1.03 1.06 1.09 0.106 0.3 0.3 9.433962 1.2 20
Rata-rata 7.58671 1.38 38
Keterangan:
A
= PP dengan bobot molekul 30.000
B
= PP dengan bobot molekul 60.000
10
″
= Waktu pencampuran 10 menit
20
″
= Waktu pencampuran 20 menit
