PENGARUH SURFAKTAN TERHADAP PEMBENTUKAN KOMPOSIT POLISTIREN/SILIKA.

(1)

PENGARUH SURFAKTAN TERHADAP PEMBENTUKAN

KOMPOSIT POLISTIREN/SILIKA

Yeni Stiadi, Rahmayeni dan Sartika Sari Jurusan Kimia FMIPA Universitas Andalas

Emai I : ye ni s tiadi@fmipa. unand. ic.

id

ABSTRAK

Komposit polistiren/silika dibuat dengan menggunakan

polistiren

(EPS dan GPPS) dan tetraetil orto

silikat

(TEOS) sebagai prekursor melalui proses sol gel, Surfaktan yang digunakan

adalah triton

X-100, tween dan span 60. TEOS dicampur dengan surfaktan

dalam

suatu wadah kemudian dimasukan

ke

dalam larutan

polistiren

berpelarut

toluen.

Sementara

itu

dibuat

campuran

etanol

dengan

NH3

25

%. Campuran

ini

kernudian didispersikan ke dalam wadah yang berisi

TEOS,

surfaktan, polistiren dan toluen

lalu

diaduk dan

disentrifus.

Endapan yang terbentuk dicuci,

dikeringkan

untuk

selanjutnya dikarakterisasi dengan

FTIR dan

SEN4. Spektrum

FTIR dari

komposit memperlihatkan munculnya puncak

pada

1.102

cm'l

y-ang

merupakan regangan asimetris

dari

ikatan

siloksan

Si-O-Si,

puncak

3.433

cm-r

merupakan

pita

regangan

kelompok

hidroksil dalam

Si-OH

dan

air.

Analisis

mikrostruktur

komposit

dengan

SEM

memperlihatkan

bahwa

komposit

polistiren/silika yang dibuat dengan menggunakan surfaktan

triton X-100

memiliki

bentuk

partikel yang bulat

dengan ukuran

lebih

homogen dibanding

dengan menggunakan surfaktan yang lain.

Key lvords:

Komposit polistirenlsilika, soi gel. surfaktan

1.

{'ENDAHULUAN

Sintesis komposit polimer organiVanorganik telah menar"ik perhatian karena partikel

ini

memiliki

sifat gabLrngan antara material anorganik dan polimer dasar. Berbagai

materiai

koloid

anorganik

telah

digunakan

dalam

pembuatan

komposit

(2)

Partikel komposit sub mikron yang dibuat dari polimer organik dan silika mempunyai

aplikasi dalam

katalisis, pendukung

bioaktif,

cat,

tempat

pengiriman

obat,

semikonduktor,

kromatografi,

optik,

material pengisi, tempat

kemasan

produk-produk hasil industri, sebagai sumber pembentukkan silika meso porous dan banyak lagi kegunaan lainnya. (Antonietti,

M.,2000,

Honda,

F.,2002,Xu, X.,2001).

Berbagai metoda

telah

dikembangkan

untuk

pembuatan komposit polimer organik/silika antara

lain

deposisi lapisan demi lapisan, polimerisasi

dari

monomer organik dengan permukaan yang dimodifikasi silana dan partikel lateks yang

diikuti

dengan polikondensasi si-alkoksida, polimerisasi

dari

monomer organik

dengan adanya

partikel silika,

penggabungan

partikel koloidal silika

pada

partikel

lateks dengan metoda penyemprotan

kering

atau ikatan kovalen dan polimerisasi emulsi bebas sabun menggunakan

koloid

silika. Tissot dan kawan-kawan melaporkan pada deposisi lapisan silika pada partikel late... polistiren digunakan coupling agent untuk menggabungkan

kulit

dan

inti

material. (Caruso, F

,

1998, Pastoriza-Santos, I., 2001, Tissot, L, 2001).

Salah satu langkah

maju

telah dibuktikan dalam sintesis komposit polimer organik/anorganik yaitu dalam pembuatan

komposit

polistiren/silika dengan proses

sol

gel.

Proses

ini

telah

digunakan

dalam

pembuatan

partikel

komposit

polistiren/silika

dengan metoda monodispersi

satu

tahap. Proses

sol

gel

efektif

digunakan pada berbagai

teknologi

modern seperti pembuatan

nallopaitikel

yang cukup menarik dipelajari dan banyak penelitian telah diiakukan

yaitu

nanoparrikei polistiren-ZnO. Lapisan

ZnO

berpori atau bulatan-bulatan berongga terbentuk saat

komponen

organik dihilangkan

kemudian

ZnO

akan

terserap

pada

permukaan

polimer,

Hal

yang

sama

juga

terjadi

pada pembuatan

komposit

polistiredsilika.

(3)

Di

dalam proses pembuatan komposit polistiren/silika digunakan surfaktan sebagai pengstabil emulsi campuran polistiren dan silika. _{Surfaktan merupakan bahan} untuk menambah kemampuan kestabilan suatu

zat

agar tetap terdipersi. Surfaktan adalah suatu senyawa yang mengandung gugus

hidrofilik

_dan

lipofilik

_{sehingga dapat} digunakan sebagai penghubung dua antar muka yang berbeda. Dalam pembentukan komposit pistiren

silika,

surfaktan berindak sebagai penghubung antar muka antara

polimer polistiren

dengan

silika

sehingga akan membentuk komposit dengan inti

(polistriren) dan

kulit

(silika). (Jeongwoo L,20A6)

'

Untuk

melihat

bagaimana

peranan surfaktan terhadap

_pembentukkan komposit polistiren/silika maka telah dilakukan penelitian _{tentang pengaruh surfaktan} terhadap pembentukkan

komposit polistiren/silika

dengan proses

sol

gel.

Dalam penelitian

ini

digunakan tiga

jenis

surfaktan yaitu triton

X-100,

tween, dan span 60 yang merllpakan surfaktan nonionik, sedangkan polistiren _{yang digunakan}_EpS_dan GPPS.

2.

METODE DAN BAHAN

Bahan

yang

digunakan dalam penelitian

ini

adalah

poiimer

polistiren

EpS

(Expandable polystyre;re). polistiren GPPS (General purpose polystyren), surfakran

(triton X-100,

span-60 dan tw'een), toluen, tetra etoksi

orlo

silana (TEOS), etanol 98 %. amoninm hidoksida. sudan

III

dan aquabicies.

Metode

Tetra

etoksi orto

silana

(TEos)

sebanyak

2

mL

dicampurkan

ke

dalam

0,3

mL

(4)

polistiren-toluen. Sementara

itu

dibuat campuran larutan etanol dengan NH3

25

% yang perbandingan volume 5

:

l.

Campuran larutan etanol dan NHaOH didispersikan ke dalam polistiren, toluen, _{TEOS dan surfaktan, kemudian}_distirer_selama

24

_jam. Campuran larutan yang telah distirer, disentrifus selama 10 menit dengan kecepatan 6.000

rpm.

Endapan yang terbentuk

dari hasil

sentrifus

dicuci

dengan etanol dan aquabides dengan perbandingan volume I :1. Bubuk yang didapat dari hasil pencucian sebagian dikarakterisasi dengan FTIR, sebagian lainnya dikalsinasi pada suhu 5000C

selama 5

jam.

Hasil kalsinasi yang berupa bubuk putih dikarakterisasi dengan, FT1R, dan SEM.

3.

HASIL DAN DISKUSI

Pada Gambar

1.

dapat

dilihat

spektrum

FTIR dari

polistiren

dan

komposit

polistiren/silika. _{Dalam spektrum}polistiren (a) terlihat munculnya pita serapan pada bilangan gelombang 1.451, 1.497, 1.600, 2.919 d,an 3.022

cr,.-'.

untuk

komposit

polistiren/silika dengan surfaktan

triton x-100

sebelum kalsinasi

(b)

yang

memperlihatkan

pita

serapan pada 1.102

cm-r

yang _{merupakan regangan}_asimelis

dari

ikatan siloksan

si*o-si,

pada

pita

sekitar 1.390

cm-'

yang

menunjukan [image:4.595.17.585.27.787.2]

keberadaan residu _{tidak terhidrolisis dari}_SiOCH2CH:,_pita

ini

_tidak_diinginkan_pada pengukuran

FT-IR polistiren

setelah dikalsinasi karena

masih

terdapat senyawa-senyawa organik yang belum menglrap. Pita serapan

FTIR

pad,a956 dan 3.433 cm-l merupakan regangan

kelompok hidroksil dalam

Si-OH

dan ikatan

-_OH akibat kontaminasi udara saat pengukuran. Puncak-puncak silika juga terlihat pada spektrum dari partikel setelah dikalsinasi

(c)

dimana

pita

serapan polistiren telah hilang dan puncak pada 1.634 cm-l adalah air yang terserap.

Gambar

2.

memperlihatkan spektmm

FTIR dari

komposit polistiren/silika

(5)

ini

puncak-puncak

silika

juga

terlihat

_pada

partikel komposit

_{setelah dikalsinasi}

seperti yang diuraikan pada Gambar 1., sedangkan puncak pada 1.634 cm-l adalah air yang terserap.

(b)

(c) ,: l

:

,!

iz rD

.,:

inq i(i a?l

(at

3000 2000 1500

1000 450 c*-l [image:5.595.11.586.29.822.2]

Gambar 1. Spektrum FTIR a) polistiren b) PS/silika _{dengan surfaktan}_triton

X

i 00 sebelum dikalsinasi, c) PS/silika _{dengan surfaktan}_triton

X

₁₀₀ sesudah dikalsinasi.

Gambar spektrum

ini

memperlihatkan

pita

serapan

yang

tidak

jauh

berbeda satu dengan yang lain. Serapan polistiren dan zat _{organik lainnya telah hiiang}_dan_puncak

1'ang tidak diinginkan dari residu terhidrolisis SiOCHzCH3,

juga

ticlak muncr-rl pada spektrunr tersebut. _{Pita serapan3.464 dan3.436}_cm-'_{merupakan regangan}_kelompok

hidroksil dalam

si*oH.

Pita

serapan pad.a 1.102

clan

1.103

"m-,

menunjukkan

regangan asimetris dari ikatan siloksan

Si-O-Si.

Pita serapan pada puncak 1639 dan 1.636

cm-l

merupakan air yang terserap.

(6)

berbentuk bulatan (spherik)

dengan

memperlihatkan adanya penumpukan.

ukuran yang

lebih

homogen

dan

tidak

{c)

[image:6.595.11.588.25.783.2]

450 cm'

Gambar

2.

Spektrum

FT-IR

untuk

polistiren dengan surfaktan

_setelah

dikalsinasi: a) triton X-100, b) span 60, c) tween.

Bentuk partikel _{komposit yang lebih}_homogen

ini

_{disebabkan karena surfaktan}

yang

digunakan

berat molekulnya lebih ringan,

_rantainya

lebih

_pendek_dengan struktur yang

tidak

banyak cabang.

Hal

ini

memudahkan interaksi antara polistiren dengan

silika

sehingga

ketika

dikalsinasi

silika

akan menempel pada permukaan polistiren dengan baik saat zat organik yang terdapat pada komposit

hilalg

sewaktu dipanaskan. Surfaktan berfungsi sebagai jembatan _{penghubung antara}_poiistiren_yang bersifat

hidrofob

dengan

silika

yang bersifat

hidrofil.

_{Semakin panjang}_rantai_akan mempengaruhi pembentukan bulatan partikel komposit.

Gambar

4.

adalah

foto

SEM komposit polistiren/silika yang dibuat

_dari

prekusor EPS dan surfaktan tween setelah dikalsinasi pada shu 5000C. Terlihat disini partikel berbentuk bulatan tetapi sedikit kurang homogen

jika

dibandingkan dengan

komposit

yang dibuat

dengan

_menggunakan

surfaktan

triton

X-100.

Hal

_ini

(7)

disebabkan _{surfaktan tween mempunyai}_rantai_yang_lebih_{panjang dibanding} triton x- I 00 sehingga berpengaruh terhadap pembentukan _komposit.

[image:7.595.11.588.15.801.2]

a\ _b)

Gambar

3.

Foto

SEM

komposit

surfaktan triton

X-100 20000 kali

yang pada

dibuat

dengan prekusor

EpS

dan perbesaran

a)

10000

kali

dan b)

Garnbar 4.

Mikrograf

SEM dengan prekusor EpS dan surfaktan

tween

pada pembesaran _a)10000 kali dan b) 20000 kaii

Gambar 5. menunjukkan

foto

SEM permukaan komposit yang dibuat dengan perkttsor _EPS_{dan surfaktan}_span_60._{Terlihat dari partikel}_sebagian

(8)

[image:8.595.13.583.11.805.2]

Gambar 6. memperlihatkan bentuk morfologi komposit pS/silika yang dibuat dengan dengan prekursor _GPPS_{dan surfaktan tween}_setelah_dikalsinasi_pada

suhu 5000C, terlihat _{adanya bongkahan-bongkahan dan bentuk}_partikelnya_tidak_bulat_atau

tidak

teratur.

Jika

dibandingkan dengan

komposit

PS/silika yang

dibuat

dengan prekursor EPS dan surfaktan tween, powder yang didapat tidak berupa bulatan, lebih halus tetapi ukuran partikel tidak homogen dan adanya tumpukan. perbedaan berat

molekul polistiren yang _{digunakan akan memberikan pengaruh terhadap komposit} yang dihasilkan. Komposit yang dibuat

dari

polistiren _{dengan berat}

molekul

_lebih ringan bentuknya lebih homogen dan teratur.

a)

Gambar 5. Mikrograf SEM dengan prekusor EpS dan surfaktan span-60 pada pembesaran a) 10.000 kali dan b) 20.000 kali

b)

Gambar 6.

Mikrograf

SEM dengan _{prekusor GppS}_{dan surfaktan tween} pembesaran a) 10.000 kali dan b) 20.000 kali

(9)

4,

KESIMPULAN

Dari

_{penelitian yang telah dilakukan}_dapat_disimpulkan_bahwa

komposit pS/silika

yang dibuat melalui

proses

sol gel

menggunakan _surfaktan_sebagai_penghubung. Spektrum

FTIR

dari komposit _{memperlihatkan munculnya puncak}_pada_1.102_cm-r

yang _{merupakan regangan}_{asimetris dari ikatan siloksan}

Si-O-Si,

puncak 3.433 cm-l merupakan

pita

regangan

kelompok

hidroksil

dalam

Si-OH

dan

air.

Analisis

mikrostruktur komposit dengan

SEM

memperlihatkan _{bahwa komposit}_polistiren/

silika

yang dibuat dengan menggunakan polistiren _{EPS dan surfaktan}

triton

X-l00

memiliki

bentuk

partikel yang

bulat

dengan

ukuran

lebih

homogen dibanding menggunakan surfaktan yang lain.

DAFTAR PUSTAKA

Antonietti,M.;

c

_,Goltner.;

H.p

_Hentze._{199g, 'phase}_Behavior_And_{polymerization} Of Lyotropic Phases.

II

_{A. Adv.}_Mater.,_10,_154.

caruso, F.: R.

A,

caruso.;

H,

Mohwald._l99g,.,preparation

of uniform

cd

_se/poly

electrolyte Multilayers on the Surface

of

Sio2 spheres,,.,

science,2g2,1.111.

Iskandar,

F.;

o'

K,

Mikrajuddin. 2001 "Fabrication

of

_{Silika/polystyrene}

Nano composite Microspheres by y-Ray Irradiation', . Nano

Let.,

l

.23r.

Honda,

F;,

H Honda.; M, koishi.; T.J, Matsuno. Cltromctogr.

r9g7,775,

_13.

Jeongwoo Lee, chang

Kook

Hong, Soonja

choe,

Sang Eun

Shim,

2006,., synthesis

of

PS/Si Composite Parlicle

by

Soap-Free Emulsion poll,me

ri|,atioi

_Using Positively Charged

Colloidal Silica",

_J.Colloicl

antl

_interfcrce_Science.,

,ll,

pp.008.

Pastoriza-Santos,

I.; B,

Scholer.;

F,

Caruso. 2001, ..Fligir

emitting Polymer Diodes

via

Anode Modification Monolayer". Adv. Eng.

Mater.,

ll,

I22.

-

Brightness _{Blue Light}

-Using

a

Self

-

Asembied

Shibata, S.;

T,

Taniguchi.;

T, yano.; A,

yasumori.;

M,

yamane, _{1994 ,,Structure}

of

Hybrid

Silica Gel Incorporated

with

Hydrophobro by MolecLrles,,.

I

_Sot-Gel.

Sci. Technol.,2,755.

Tissot,

I.;

c

,Novat.;

F,

Lefebvre.;

E,

Bougeat-Larni. 20a1, Macrontoleculelus,lT, s737.