SIFAT MEKANIS POLIPADUAN POLISTIRENA-PATI MENGGUNAKAN ZAT PEMLASTIS EPOKSIDA MINYAK JARAK PAGAR NURHAFIDZ FELANI

SIFAT MEKANIS POLIPADUAN POLISTIRENA-PATI

MENGGUNAKAN ZAT PEMLASTIS EPOKSIDA

MINYAK JARAK PAGAR

NURHAFIDZ FELANI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

ABSTRAK

NURHAFIDZ FELANI. Sifat Mekanis Polipaduan Polistirena-Pati Menggunakan

Zat Pemlastis Epoksida Minyak Jarak Pagar. Dibimbing oleh TETTY KEMALA

dan AHMAD SJAHRIZA.

Polipaduan merupakan pencampuran secara fisik dua polimer atau lebih

yang berbeda sifat dengan salah satu tujuannya mendapatkan polimer yang dapat

terdegradasi dan memiliki sifat mekanik yang baik. Pati merupakan polimer yang

mudah terdegradasi di alam, sedangkan polistirena merupakan polimer sintetik

yang sangat sukar terdegradasi. Polipaduan polistirena-pati akan menghasilkan

polimer yang mudah terdegradasi, namun sifat mekanik polipaduan turun. Untuk

peningkatan sifat mekanik polipaduan diperlukan suatu zat yang dapat

memlastisasi polipaduan, yaitu epoksida minyak jarak. Pencampuran polipaduan

polistirena-pati dilakukan dengan beragam komposisi dan zat pemlastis epoksida

minyak jarak pagar ditambahkan dengan konsentrasi 0,0; 2,5; 5,0; 7,5; dan 10,0%.

Bobot jenis polipaduan semakin turun seiring dengan penambahan zat pemlastis

epoksida minyak jarak pagar. Penurunan bobot jenis ini menunjukkan bahwa

epoksida minyak jarak pagar dapat digunakan sebagai pemlastis. Hasil analisis

sifat mekanik memperlihatkan bahwa penambahan epoksida minyak jarak pagar

dapat meningkatkan perpanjangan (elongasi) dan menurunkan kekuatan tarik

bahan, sedangkan hasil analisis termal dengan differential scanning calorymetry

(DSC) menunjukkan suhu transisi kaca polipaduan yang semula 95,37 ºC turun

menjadi 91,79 ºC.

ABSTRACT

NURHAFIDZ FELANI. Mechanical Strength of Polystyrene-Starch Polyblend

Using Jatropha Oil Epoxide Plasticizers. Supervised by TETTY KEMALA and

AHMAD SJAHRIZA.

Polyblend is a physical mix between two or more polymers resulting in

different properties to get degradable polymer and better mechanical properties.

Starch is degradable polymer, but polystyrene is synthetic polymer which is

difficult to degrade. Polyblend polystyrene-starch will make the polymer easily to

degrade but low mechanical properties. To increase the mechanical properties of

polyblend, the plasticizers is needed. The plasticizers in this experiment was

epoxide of jathropha oil. The polyblend of polystyrene-starch was prepared with

various compositions, i.e. 0; 2.5; 5.0; 7.5; and 10.0%. The density of the

polyblend decreased with the addition of the plasticizers. The reduction of density

shown that jathropha oil epoxides can be used as plasticizers. The mechanical

properties showed that the additions of plasticizer could increase the elongation

and reduce the tensile strength. Thermal analysis using differential scanning

calorymetry showed that glass transition temperature decreased from 95.37 ºC to

91.79 ºC.

SIFAT MEKANIS POLIPADUAN POLISTIRENA-PATI

MENGGUNAKAN ZAT PEMLASTIS EPOKSIDA

MINYAK JARAK PAGAR

NURHAFIDZ FELANI

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

: Sifat Mekanis Polipaduan Polistirena-Pati Menggunakan Zat Pemlastis

Epoksida Minyak Jarak Pagar

Nama

: Nurhafidz Felani

NRP

: G44053654

Menyetujui

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Tetty Kemala, S.Si, M.Si

Drs. Ahmad Sjahriza

NIP. 19710407 199903 2 001

NIP. 19620406 198903 1 002

Mengetahui:

Ketua Departemen,

Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS

NIP. 19501227 197603 2 002

iv

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa

memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

karya ilmiah ini sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada

Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut

Pertanian Bogor. Shalawat dan salam disampaikan kepada Nabi Muhammad

SAW beserta keluarga, sahabat, dan pengikutnya yang tetap berada di jalan-Nya

hingga akhir zaman.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Tetty Kemala dan Bapak

Achmad Sjahriza selaku pembimbing atas segala saran, kritik, dorongan, dan

bimbingannya selama penelitian dan dalam penyusunan karya ilmiah ini. Penulis

juga mengucapkan terima kasih kepada staf laboran kimia anorganik, kimia

organik, kimia analitik, dan kimia fisik atas fasilitas, bantuan, serta masukan yang

diberikan.

Ucapan terima kasih tak terhingga kepada Ayah, Ibu, Ade, dan juga Ikam

atas nasihat, semangat, bantuan materi, dan doanya. Selain itu penulis

mengucapkan terima kasih kepada teman-teman seperjuangan penelitian, yaitu

Yogie, Fajar, Maya, Ghina, Rita, Nana, Uvie, mba Jehan, dan kak Ivan atas saran,

kritik dan semangat selama penelitian dan semua pihak yang tidak dapat penulis

ucapkan satu persatu yang telah membantu dalam penyelesaian karya ilmiah ini.

Semoga tulisan ini bermanfaat dan dapat menambah wawasan ilmu

pengetahuan bagi penulis khususnya dan pembaca umumnya

Bogor, Januari 2010

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tangerang pada tanggal 1 Agustus 1987 dari ayah M.

Jaelani HT, S. Ag dan ibu Nurlenih. Penulis merupakan anak pertama dari tiga

bersaudara.

Tahun 2005 penulis lulus dari SMU Budi Mulia Ciledug dan pada tahun

yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa

Baru (SPMB). Penulis memilih Program Studi Kimia, Departemen Kimia,

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

Selama mengikuti perkuliahan penulis aktif di organisasi Ikatan Mahasiswa

Kimia (Imasika) dan beberapa kali menjadi panitia acara yang diadakan oleh

Imasika. Penulis menjadi asisten praktikum Kimia Anorganik tahun ajaran

2008/2009 dan praktikum Kimia Tingkat Persiapan Bersama (TPB) tahun ajaran

2009/2010. Pada bulan Juli-Agustus 2008 penulis berkesempatan melaksanakan

kegiatan Praktik Lapangan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi

Minyak dan Gas Bumi (PPPTMGB “Lemigas”).

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR LAMPIRAN ... viii

PENDAHULUAN ... 1

TINJAUAN PUSTAKA

Polistirena ... 1

Pati ... 1

Poliasamlaktat ... 2

Polipaduan ... 2

Pemlastis ... 2

Uji Tarik ... 3

Analisis Termal ... 3

BAHAN DAN RUANG LINGKUP KERJA

Bahan dan Alat ... 4

Ruang Lingkup Kerja ... 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Polipaduan ... 5

Zat Pemlastis ... 6

Analisis Bobot jenis ... 6

Analisis Uji Tarik ... 7

Analisis Termal dengan DSC ... 8

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan ... 9

Saran ... 9

DAFTAR PUSTAKA ... 9

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1

Reaksi polimerisasi stirena ... 1

2

Struktur amilosa ... 2

3

Struktur amilopektin ... 2

4

Struktur poliasamlaktat ... 2

5

Efek pemlastis pada polimer ... 3

6

Kurva DSC ... 3

7

Film polipaduan polistirena-pati ... 5

8

Reaksi epoksidasi minyak jarak pagar ... 6

9

Bobot jenis polipaduan pada berbagai komposisi zat pemlastis ... 7

10 Kekuatan tarik polipaduan ... 8

11 Perpanjangan polipaduan ... 8

12 Kurva suhu transisi kaca pada polipaduan tanpa pemlastis ... 8

13 Kurva suhu transisi kaca pada polipaduan dengan pemlastis ... 8

DAFTAR TABEL

Halaman

1

Komposisi polipaduan ... 4

2

Efek zat pemlastis alami terhadap bobot jenis polipaduan ... 7

3

Data kekuatan tarik dan perpanjangan dengan berbagai konsentrasi

epoksida minyak jarak pagar ... 7

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1

Diagram alir penelitian ... 12

2

Rumus penentuan bilangan oksirana ... 13

3

Data bilangan oksirana epoksida minyak jarak pagar ... 14

4

Data pengukuran bobot jenis ... 15

PENDAHULUAN

Bahan plastik yang paling banyak beredar di pasaran saat ini merupakan polimer sintetik, salah satunya adalah polistirena. Bahan plastik yang dibuat dari polistirena memiliki kualitas yang baik, murah, dan mudah dibuat, tetapi sulit terdegradasi di lingkungan (Singh dan Sharma 2007). Akibatnya limbah dari bahan-bahan plastik terus bertambah setiap saat dan merusak lingkungan. Permasalahan ini mendorong banyaknya penelitian tentang bahan plastik yang dapat terdegradasi atau biasa disebut dengan plastik biodegradabel.

Salah satu cara pembuatan plastik biodegradabel adalah dengan mencampurkan polistirena dengan polimer lain yang bersifat degradabel seperti pati. Bhatnagar dan Hanna (1996), Sutiani (1997), dan Nurhidayati (2007) melakukan penelitian dengan

mencampurkan polistirena-pati dan

memberikan hasil bahwa polipaduan polistirena-pati menghasilkan campuran yang dapat terdegradasi di lingkungan, tetapi sifat-sifat mekanik produk yang dihasilkan kurang memuaskan, yaitu film yang dihasilkan sangat rapuh. Selain itu, polipaduan polistirena-pati yang dihasilkan tidak kompatibel. Hal ini disebabkan pati bersifat polar, sedangkan polistirena cenderung bersifat non-polar.

Siregar (2009) melakukan pencampuran polistirena-pati dengan menambahkan suatu bahan kompatibel, yaitu poliasamlaktat. Poliasamlaktat mengandung gugus karboksil yang dapat berinteraksi dengan polistirena dan gugus hidroksil yang berinteraksi dengan pati. Penelitian yang dilakukan Siregar (2009) memberikan hasil bahwa poliasamlaktat dapat meningkatkan kompatibilitas dari campuran polistirena-pati, namun polipaduan yang dihasilkan memiliki sifat mekanik yang rapuh. Oleh karena itu, perlu adanya penambahan zat yang dapat mengurangi sifat rapuh dari polipaduan polistirena-pati, yaitu yang dapat memlastisasi polipaduan.

Kemala (1998) menyatakan bahwa polipaduan polistirena-pati dapat terplastisasi dengan senyawa dibutilftalat (DBP). DBP dapat membuat polipaduan polistirena-pati menjadi keras dan liat, tetapi senyawa DBP merupakan senyawa toksik sehingga berbahaya bagi lingkungan. Masalah ini dapat diatasi dengan mengembangkan zat pemlastis alami yang mudah terurai, tidak bersifat toksik, dan dapat meningkatkan sifat mekanik dari polimer. Senyawa yang dapat digunakan sebagai zat pemlastis alami di antaranya ester asam adipat, ester asam azelat, sitrat,

epoksida, glikol, asam glutarat, dan oleat (Wypych 2004)

Berdasarkan hal tersebut, penelitian ini mengembangkan polipaduan polisitirena-pati dengan penambahan zat pemlastis alami, yaitu epoksida minyak jarak pagar. Penggunaan zat pemlastis alami ini diharapkan dapat meningkatkan sifat-sifat mekanik polipaduan polistirena-pati yang dihasilkan menjadi keras dan liat tanpa bersifat toksik. Pencirian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah uji tarik, penentuan bobot jenis dengan metode piknometri, dan analisis termal dengan

Differential Scanning Calorimetry (DSC).

TINJAUAN PUSTAKA

Polistirena

Polistirena adalah polimer yang tersusun dari monomer stirena, sebuah hidrokarbon cair yang dibuat secara komersial dari minyak bumi. Polistirena pertama kali dibuat pada 1839 oleh Eduard Simon, seorang apoteker Jerman. Polistirena dapat meningkatkan kekuatan regang pada bahan lain yang ditambahkannya. Selain itu, keunggulan lain Polistirena antara lain kuat, tahan lama, mudah dibentuk, dan murah. Keunggulan ini membuat Polistirena sering digunakan sebagai bahan plastik, pemaketan cakram kompak, dan banyak objek lainnya (Qian 1991). Gambar 1 menunjukkan reaksi polimerisasi polistirena.

Gambar 1 Reaksi polimerisasi stirena. Polistirena bersifat termoplastik, secara visual terlihat jernih dan transparan (Davis 2004). Polistirena dapat melunak pada suhu sekitar 100 ºC. Sifat-sifat kimia polistirena adalah tahan terhadap alkali, garam, alkohol, glikol, dan air. Polistirena dapat larut dalam hidrokarbon aromatik, organohalogen, ester, eter, dan yang lainnya. Suhu transisi kaca polistirena 90-100 ºC dan suhu lelehnya 240 ºC.

Pati

Pati adalah karbohidrat kompleks yang berwujud putih dan tidak berbau. Pati memiliki rumus molekul (C6H10O5)n dan dapat terdegradasi secara mudah di alam serta bersifat dapat diperbarui. Pati komersial

memiliki kelembaban sekitar 10 terikat kuat sebagai hidrat sekitar 8

berat pati. Kandungan air di dalam pati dapat dihilangkan secara sempurna den menggunakan pemanasan hampa udara pada suhu 80 ºC selama 24 jam (Bikiaris 1996). Pati terdiri atas dua komponen, yaitu amilosa dan amilopektin.

Amilosa merupakan polimer rantai linear yang dibentuk dari kesatuan glukosa dengan ikatan α-1,4-glikosida. Amilosa larut dalam air pada suhu 80 ºC. Dalam larutan, rantai amilosa membentuk heliks (spiral) karena adanya ikatan konfigurasi pada setiap unit glukosa. Bentuk cincin ini dengan enam unit

atom karbon menyebabkan amilosa

membentuk kompleks dengan bermac macam molekul kecil yang dapat masuk ke dalam lingkarannya. Amilosa

kristalin karena memiliki keteraturan molekul yang lebih tinggi dibandingkan amilopektin. Gambar 2 menunjukkan struktur amilosa

Gambar 2 Struktur a

Amilopektin merupakan polimer rantai bercabang yang dibentuk dari kesatuan glukosa dengan ikatan α-1,4

1,6-glikosida (Davis 2004).

amorf akibat adanya percabangan dan tidak larut dalam air. Kandungan amilopektin pada pati jauh lebih besar dibandingkan amilosa, yaitu 70-85%. Struktur amilopektin dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3 Struktur amilopektin

Poliasamlaktat (PLA)

Poliasamlaktat merupakan poliester termoplastik yang didapat dari bahan baku terbarui seperti pati dan selulosa. Poliasamlaktat tersusun atas monomer asam laktat. Struktur poliasamlaktat ditunjukkan pada Gambar 4. Poliasamlaktat

beberapa kegunaan, yaitu untuk keperluan pengemasan, pembuatan kosmetik, dan industri medis (bahan penyalut obat, memiliki kelembaban sekitar 10-17% dan terikat kuat sebagai hidrat sekitar 8-11% dari berat pati. Kandungan air di dalam pati dapat dihilangkan secara sempurna dengan menggunakan pemanasan hampa udara pada suhu 80 ºC selama 24 jam (Bikiaris 1996). Pati terdiri atas dua komponen, yaitu amilosa Amilosa merupakan polimer rantai linear yang dibentuk dari kesatuan glukosa dengan Amilosa larut dalam Dalam larutan, rantai amilosa membentuk heliks (spiral) karena adanya ikatan konfigurasi pada setiap unit glukosa. Bentuk cincin ini dengan enam unit

atom karbon menyebabkan amilosa

membentuk kompleks dengan bermacam-macam molekul kecil yang dapat masuk ke

Amilosa Bersifat kristalin karena memiliki keteraturan molekul yang lebih tinggi dibandingkan amilopektin. Gambar 2 menunjukkan struktur amilosa

Gambar 2 Struktur amilosa.

merupakan polimer rantai bercabang yang dibentuk dari kesatuan 1,4-glikosida dan

Amilosa bersifat amorf akibat adanya percabangan dan tidak larut dalam air. Kandungan amilopektin pada sar dibandingkan amilosa, Struktur amilopektin dapat

milopektin.

Poliasamlaktat (PLA)

merupakan poliester termoplastik yang didapat dari bahan baku terbarui seperti pati dan selulosa. tersusun atas monomer asam Struktur poliasamlaktat ditunjukkan Poliasamlaktat memiliki beberapa kegunaan, yaitu untuk keperluan pengemasan, pembuatan kosmetik, dan ahan penyalut obat,

implantasi tulang, dan untuk benang operasi) (Narayanan et al. 2004). Poliasamlaktat bersifat biodegradable dan biokompatibel, yaitu dapat terdegradasi dalam tubuh tanpa

menimbulkan efek yang berbahaya.

Poliasamlaktat mempunyai suhu tr 50-64 ºC dan suhu leleh sekitar 130

Poliasamlaktat tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik seperti kloroform dan diklorometana (Bastioli 2005)

CH ₃

O HC C

O

Gambar 4 Struktur poliasamlaktat

Polipaduan

Pencampuran polimer terbagi menjadi dua jenis, yaitu kopolimer dan polipaduan.

Pencampuran ini bertujuan untuk

mendapatkan polimer dengan karakteristik kombinasi dari polimer induknya. Kopolimer adalah pencampuran dua atau lebih polimer secara kimia yang membentuk ikatan kovalen antarkomponen. Polipaduan merupakan polimer yang terbentuk dari pencampuran secara fisik diantara dua atau lebih polimer yang memiliki struktur berbeda dan tidak

membentuk ikatan-ikatan kovalen

antarkomponen (Rabek 1980).

Pembuatan polipaduan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu metode pelelehan dan pelarutan. Metode pelelehan dilakukan dengan mencampurkan dua atau lebih polimer secara langsung yang diaduk secara mekanik pada suhu tertentu. Metode pelarutan dilakukan dengan mencampurkan dua atau lebih polimer pada medium pelarut yang sesuai 2004).

Suatu polipaduan yang baik harus membentuk senyawa yang homogen dan transparan. Kehomogenan polipaduan ditentukan dari nilai kompatibilitas yang menggambarkan kekuatan interak

rantai-rantai polimer sehingga membentuk campuran yang homogen atau mendekati homogen. Nilai kompatibilitas polipaduan dapat diamati dari suhu transisi kaca polipaduan mempunyai suhu transisi kaca tunggal dan suhu tersebut berada di antara kedua polimer induknya, maka polipaduan tersebut kompatibel (Long 2009).

Pemlastis

Pemlastis merupakan molekul kecil yang ditambahkan ke dalam polimer dalam jumlah yang sedikit untuk memlastisasi polimer, dengan tujuan membantu dalam pemrosesan

2

implantasi tulang, dan untuk benang operasi) oliasamlaktat biokompatibel, yaitu dapat terdegradasi dalam tubuh tanpa

menimbulkan efek yang berbahaya.

suhu transisi kaca leleh sekitar 130-215 ºC. tidak larut dalam air, tetapi rti kloroform (Bastioli 2005).

n oliasamlaktat.

Pencampuran polimer terbagi menjadi dua jenis, yaitu kopolimer dan polipaduan.

Pencampuran ini bertujuan untuk

mendapatkan polimer dengan karakteristik kombinasi dari polimer induknya. Kopolimer adalah pencampuran dua atau lebih polimer membentuk ikatan kovalen Polipaduan merupakan polimer yang terbentuk dari pencampuran secara fisik diantara dua atau lebih polimer yang memiliki struktur berbeda dan tidak

ikatan kovalen

atan polipaduan dapat dilakukan metode pelelehan dan pelarutan. Metode pelelehan dilakukan dengan mencampurkan dua atau lebih polimer secara langsung yang diaduk secara mekanik pada . Metode pelarutan dilakukan ncampurkan dua atau lebih polimer pada medium pelarut yang sesuai (Davis Suatu polipaduan yang baik harus membentuk senyawa yang homogen dan transparan. Kehomogenan polipaduan ditentukan dari nilai kompatibilitas yang menggambarkan kekuatan interaksi antara rantai polimer sehingga membentuk campuran yang homogen atau mendekati homogen. Nilai kompatibilitas polipaduan suhu transisi kaca. Bila suhu transisi kaca berada di antara kedua polimer induknya, maka polipaduan

).

Pemlastis merupakan molekul kecil yang ditambahkan ke dalam polimer dalam jumlah yang sedikit untuk memlastisasi polimer, dengan tujuan membantu dalam pemrosesan

3

dan untuk memodifikasi produk akhir. Pemlastis akan mengurangi kekakuan, kekerasan, dan kerapuhan sehingga akan didapatkan polimer yang lebih elastis. Pemlastis polimer yang sering digunakan adalah ester ftalat, ester fosfat, senyawa epoksi, ester asam lemak, senyawa turunan glikol, sulfonamida, hidrokarbon, dan turunan hidrokarbon (Wypych 2004).

Pemlastis akan menurunkan suhu transisi kaca, merendahkan modulus elastisitas dan menurunkan viskositas leleh sehingga menyebabkan perubahan sifat dari keras dan rapuh menjadi lunak, liat, dan kuat (Sperling 2006). Sifat dari bahan pemlastis yang ideal untuk polimer yaitu pemlastis harus selektif

dalam memodifikasi atau membantu

pemrosesannya. Selain itu harus bersifat permanen terhadap polimer dan inert, memberikan sifat khusus yang sesuai dengan aplikasi bahan yang dihasilkan, dan juga memberikan kinerja yang baik untuk aplikasi (Sears 1982). Gambar 5 menunjukkan cara kerja pemlastis pada polimer.

Gambar 5 Efek pemlastis pada polimer.

Uji Tarik

Uji tarik adalah uji untuk mengetahui

kemampuan suatu pemlastis dapat

memlastisasi polimer. Uji ini dilakukan dengan cara mengukur secara kontinyu gaya yang diterapkan untuk menarik contoh hingga putus dengan laju penarik tetap. Data yang

diperoleh berupa kekuatan tarik dan perpanjangan bahan (Billmeyer 1984). Kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum bahan untuk menahan tegangan yang diberikan dengan laju penarikan tetap hingga contoh putus. Perpanjangan adalah pertambahan panjang contoh yang diakibatkan oleh tegangan yang diberikan (Seymour 1992).

Analisis Termal

Istilah analisis termal sering digunakan untuk mendeskripsikan teknik analisis percobaan yang meneliti sifat contoh berdasarkan fungsi dari suhu. DSC merupakan salah satu bagian dari analisis termal dengan mengukur perubahan sifat fisik dari suatu materi sebagai fungsi terhadap suhu sewaktu materi diberi perlakuan pada kondisi suhu yang terkontrol. Prinsip keja DSC ialah membandingkan suhu contoh dan suhu wadah pembanding pada sirkuit pemanas. Setelah itu energi panas diberikan kepada masing-masing wadah dalam jumlah yang terkontrol, sehingga dapat diasumsikan suhu pada keduanya sama. Ketika contoh mulai mengalami transisi termal, tenaga di kedua pemanas menyeimbangkan suhunya masing-masing dan perbedaan proporsi tenaganya direkam pada pencatat. Area di bawah kurva hasil merupakan hasil dari transisi kalor (Billmeyer 1984).

Kurva hasil analisis DSC dari suatu bahan polimer akan memberikan informasi suhu transisi kaca (Tg) adalah suhu pada saat polimer berubah dari keras menjadi liat. Suhu kristalisasi (Tc) adalah suhu pada saat polimer berbentuk Kristal. Suhu leleh (Tl) adalah suhu pada saat polimer berbentuk cairan (Hatakeyama dan Quinn 1999). Gambar 6 menunjukkan kurva yang didapatkan dari pengukuran DSC

4

a a I D D D x W W W W W W D _ − +      − − − − = _{[ ]} ) ( ) ( 3 0 2 1 0 1

BAHAN DAN RUANG LINGKUP

KERJA

Bahan dan Alat

Pada penelitian ini polimer yang dipakai polistirena Sigma Aldrich (Mw 192.000), poliasamlaktat Toyota (Mw 60.000), pati singkong Bratachem, pelarut diklorometana Bratachem, dan zat pemlastis yang digunakan adalah epoksida minyak jarak pagar dengan nilai bilangan oksirana 3,93%.

Alat-alat yang digunakan untuk membuat polipaduan adalah pengaduk magnet, piknometer, alat uji tarik Torsee PA-104-30, dan DSC7 Perkin Elmer.

Ruang Lingkup Kerja

Tahap percobaan yang dilakukan secara umum adalah persiapan contoh, pembuatan epoksida minyak jarak pagar, pembuatan polipaduan polistirena-pati dengan variasi komposisi, penambahan bahan kompatibel poliasamlaktat 20% dari bobot polipaduan (Siregar 2009) dan zat pemlastis alami dengan berbagai konsentrasi. Tahap terakhir adalah melakukan karakterisasi bobot jenis, uji kekuatan tarik, dan analisis termal dengan DSC. Diagram alir penelitian secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 1.

Persiapan Contoh

Sebelumnya pati dikeringkan dan ditentukan kadar airnya menggunakan metode oven pada suhu 80 ºC selama 24 jam sampai kadar airnya tetap (Bikiaris 1996). Polistirena, pati, poliasamlaktat, dan epoksida minyak jarak pagar ditimbang sesuai dengan komposisi yang diinginkan.

Pembuatan Epoksida Minyak Jarak Pagar

Minyak jarak pagar sebanyak 100 gram, 50 ml toluena, 5 gram Amberlite (yang telah diaktivasi), dan 15.00 g (0.25 mol) asam asetat glasial dimasukkan ke dalam labu leher tiga. Hidrogen peroksida (H2O2) 30% sebanyak 83.70 g (0.74 mol) ditambahkan secara bertetes-tetes dengan corong pisah. Larutan dipanaskan selama 6 jam sambil diaduk dengan pengaduk magnet.

Produk berupa minyak terepoksidasi selanjutnya ditambahkan etil asetat. Amberlit diperoleh kembali melalui penyaringan. Minyak selanjutnya dicuci dengan air panas secara berulang sampai dicapai pH netral.

Fase minyak dikeringkan dengan

menggunakan natrium sulfat anhidrat dan disaring, pelarut dihilangkan dengan penguap

putar. Suhu reaksi yang digunakan 80 ± 0.5°C. Parameter yang dianalisis ialah bilangan oksirana (Lampiran 2),

Pembuatan Polipaduan

Pembuatan polipaduan dilakukan dengan pelarutan polistirena dan pati pada berbagai komposisi dengan pelarut diklorometana menggunakan pengaduk magnet selama ±24 jam. Poliasamlaktat dengan proporsi 20% dari bobot total polipaduan ditambahkan ke larutan pati. Setelah itu, larutan dicampur dan diaduk beberapa saat. Epoksida minyak jarak pagar yang berfungsi sebagai pemlastis ditambahkan dengan kosentrasi berbeda. Komposisi polipaduan dapat dilihat pada Tabel 1. Polipaduan diaduk kembali selama 24 jam. Polipaduan yang terbentuk didiamkan selama 10 menit agar terbebas dari gelembung udara dan dicetak di atas pelat kaca dengan ukuran tertentu. Film dilepaskan dari pelat kaca dan dikeringkan.

Tabel 1 Komposisi polipaduan Komposisi Polipaduan (%) Pemlastis (%b/b) Polistirena Pati 80,00 20,00 0.00 78,75 18,75 2,50 77,50 17,50 5,00 76,25 16,25 7,50 75,00 15,00 10,00

Penentuan Bobot jenis

Piknometer kosong ditimbang beratnya, kemudian timbang berat piknometer yang telah ditambah aquades dan setelah itu ke dalam piknometer kosong dimasukkan contoh, kemudian beratnya ditimbang. Aquades ditambahkan ke dalam piknometer yang telah berisi contoh dan ditimbang beratnya. Untuk setiap penimbangan beratnya dicatat. Bobot jenis contoh ditentukan dengan menggunakan Persamaan 1.

…1 Keterangan :

D = bobot jenis contoh W0 = berat piknometer kosong W1 = berat piknometer + contoh

W2 = berat piknometer + contoh + aquades W3 = berat piknometer + aquades

Da = bobot jenis udara pada percobaan

Uji Tarik

Film yang telah dikeringkan dibuat menjadi dumbbell dengan ukuran

cm dan lebar 1 cm. Kemudian

dijepitkan pada alat uji tarik dan ditarik dengan kecepatan konstan dan beban maksimum 5 kgf. Data yang

dicetak diatas kertas. Untuk perhitungan besarnya kekuatan tarik dan perpanjangan dapat menggunakan Persamaan 2 dan Persamaan 3.

A

F

_maks

=

τ

Keterangan :

τ

= kekuatan tarik (kgf/mm Fmaks = tegangan maksimum (kgf) A = luas penampang lintang (mm

100

%

x

Lo

L

E

=

∆

Keterangan : %E = perpanjangan (%) ∆_{L = pertambahan panjang} L = panjang specimen mula

Analisis Termal dengan DSC

Contoh yang telah berbentuk film ditimbang antara 2,0 - 2,5 mg dan diletakkan pada tempat contoh alat DSC. Kondisi alat diatur dan dioperasikan pada

control atmosfer wadah contoh dan wadah pembanding menggunakan gas nitrogen dengan kecepatan pemanasan 20

Kurva yang dihasilkan dicetak di atas kertas.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Polipaduan

Proses pencampuran pati ke dalam polistirena menghasilkan campuran yang mempunyai kompatibilitas yang rendah karena perbedaan kepolaran antara polistirena dengan pati. Siregar (2009) mencampurkan suatu bahan yang dapat meningkatkan kompatibilitas dari polipaduan, yaitu poliasamlaktat. Polipaduan dibuat dengan metode pelarutan, yaitu semua bahan dasar (polistirena, pati, dan poliasamla dilarutkan ke dalam diklorometana, semua bahan larut zat pemlastis epoksida

udara pada suhu

Film yang telah dikeringkan dibuat dengan ukuran panjang 22 Kemudian dumbbell dijepitkan pada alat uji tarik dan ditarik dengan kecepatan konstan dan beban maksimum 5 kgf. Data yang dihasilkan . Untuk perhitungan besarnya kekuatan tarik dan perpanjangan dapat menggunakan Persamaan 2 dan

…2

kekuatan tarik (kgf/mm2₎ maksimum (kgf) luas penampang lintang (mm2)

%

100

…3

pertambahan panjang specimen (mm) panjang specimen mula-mula (mm)

Analisis Termal dengan DSC

yang telah berbentuk film 2,5 mg dan diletakkan alat DSC. Kondisi alat dioperasikan pada suhu 50-350 ºC, control atmosfer wadah contoh dan wadah pembanding menggunakan gas nitrogen dengan kecepatan pemanasan 20 ºC per menit. Kurva yang dihasilkan dicetak di atas kertas.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Polipaduan

Proses pencampuran pati ke dalam menghasilkan campuran yang mempunyai kompatibilitas yang rendah aran antara polistirena Siregar (2009) mencampurkan suatu bahan yang dapat meningkatkan kompatibilitas dari polipaduan, yaitu Polipaduan dibuat dengan semua bahan dasar (polistirena, pati, dan poliasamlaktat) larutkan ke dalam diklorometana, setelah semua bahan larut zat pemlastis epoksida

minyak jarak pagar ditambahkan ke dalam campuran.

Pati banyak terdapat dalam biji seperti jagung, terigu, gandum, beras atau dari umbi-umbian (kentang dan tapioka). Masing masing jenis pati dari berbagai sumber tersebut memiliki sifat yang berbeda (Kalambur dan Rizvi 2006).

memiliki kandungan amilosa sekitar 22 dengan asam lemak 2-4%, sedangkan pati tapioka memiliki kadar amilosa yang relatif rendah sekitar 16,5-22% dengan asam lemak dibawah 3%. Pati yang sering digunakan untuk pembuatan polipaduan adalah pat tapioka karena kadar amilosanya rendah (Charles 2005).

Pati memiliki kadar air yang besar, 8-11%. Kadar air pati yang digunakan 3,34%. Jika pati yang akan digunakan memiliki kadar air yang tinggi

pencampuran akan terganggu.

dikarenakan H2O yang terkandung dalam pati dapat berikatan secara fisik dengan polistirena, sehingga film yang terbentuk lebih rapuh. Gambar 7 menunjukkan penampakan secara visual film yang dihasilkan.

(a) (b)

(d) (e)

Gambar 7 Film polipaduan polistirena (a) 0,0% pemlastis; (b) 2,5% pemlastis; (c) 5,0% pemlastis; 7,5% pemlastis; (d) 10,0% pemlastis.

Variasi komposisi yang dilakukan dapat mempengaruhi sifat dari polipaduan, namun dalam penelitian ini tidak dilakukan karakterisasi lebih lanjut untuk melihat seberapa besar pengaruh variasi komposisi terhadap polipaduan yang dihasilkan. Hal ini disebabkan tujuan dari penelitian ini hanya melihat seberapa besar pengaruh penambahan

5

ditambahkan ke dalam Pati banyak terdapat dalam biji-bijian seperti jagung, terigu, gandum, beras atau dari pioka). Masing-dari berbagai sumber

sifat yang berbeda Pati jagung memiliki kandungan amilosa sekitar 22-88% 4%, sedangkan pati tapioka memiliki kadar amilosa yang relatif dengan asam lemak . Pati yang sering digunakan untuk pembuatan polipaduan adalah pati karena kadar amilosanya rendah memiliki kadar air yang besar, yaitu pati yang digunakan sebesar yang akan digunakan memiliki kadar air yang tinggi, proses pencampuran akan terganggu. Hal ini O yang terkandung dalam pati dapat berikatan secara fisik dengan polistirena, sehingga film yang terbentuk lebih Gambar 7 menunjukkan penampakan secara visual film yang dihasilkan.

(c)

Film polipaduan polistirena-pati : (a) 0,0% pemlastis; (b) 2,5% pemlastis; (c) 5,0% pemlastis; 7,5% pemlastis; (d) 10,0% Variasi komposisi yang dilakukan dapat mempengaruhi sifat dari polipaduan, namun dalam penelitian ini tidak dilakukan kterisasi lebih lanjut untuk melihat seberapa besar pengaruh variasi komposisi terhadap polipaduan yang dihasilkan. Hal ini disebabkan tujuan dari penelitian ini hanya melihat seberapa besar pengaruh penambahan

6

zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar terhadap polipaduan. Semakin besar konsentrasi pati di dalam polipaduan akan membuat polipaduan cenderung mengikuti sifat pati yang rapuh, sedangkan semakin sedikit pati yang dicampurkan membuat polipaduan lebih bersifat seperti polistirena, keras dan sulit terdegradasi.

Film yang dihasilkan memiliki warna putih transparan, permukaan yang halus, dan tidak terdapat bercak. Film dikatakan homogen jika tidak terlihat lagi perbedaan antara komponen-komponen penyusunnya, baik dalam bentuk, ukuran, maupun warna, karena komponen-komponen penyusunnya telah tercampur secara merata. Berdasarkan pengamatan secara fisik tersebut film bersifat homogen.

Zat Pemlastis

Wypych (2004) menjelaskan mekanisme kerja zat pemlastis dengan teori volume bebas. Teori ini menyatakan bahwa zat pemlastis akan membuat ruang-ruang kosong pada polimer semakin besar, dengan demikian volume bebas polimer menjadi semakin besar. Volume bebas yang besar ini membuat pergerakan molekul menjadi lebih leluasa, dengan kata lain derajat ketidakteraturan polimer meningkat. Dampak dari penambahan zat pemlastis ini akan membuat polimer yang bersifat kaku dan keras menjadi lebih lebih liat. Senyawa yang banyak digunakan untuk zat pemlastis selama ini berasal dari bahan sintetik yang berbahaya bagi lingkungan. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengembangan lebih jauh tentang zat pemlastis alami yang ramah lingkungan.

Minyak jarak pagar merupakan salah satu alternatif zat pemlastis alami yang beberapa tahun belakangan banyak diminati. Sebelum digunakan sebagai zat pemlastis, minyak jarak pagar dirubah menjadi suatu senyawa epoksida. Minyak jarak pagar direaksikan dengan hidrogen peroksida (H2O2) dan asam asetat glasial (CH3COOH) untuk membuka ikatan rangkap yang ada membentuk cincin epoksida (Campanela dan Baltanas 2005). Reaksi pembentukan epoksida minyak jarak pagar ditunjukkan Gambar 8.

Banyaknya cincin epoksida yang terbentuk dapat dihitung dengan nilai bilangan oksirana (Lampiran 2). Semakin besar bilangan oksirana yang didapat, maka semakin banyak cincin epoksida yang terbentuk. Petrovic et al. (2001) menyatakan suatu senyawa epoksidasi yang baik memiliki bilangan oksirana 4,00%.

Bilangan oksirana epoksida minyak jarak pagar yang digunakan pada penelitian ini sebesar 3,93% (data lengkap nilai bilangan oksirana epoksida minyak jarak pagar dapat dilihat pada Lampiran 3). Besarnya bilangan oksirana sangat dipengaruhi oleh besarnya konsetrasi lemak tak jenuh yang ada pada minyak tersebut. Hal ini berkaitan dengan ketersediaan ikatan rangkap yang dapat digunakan untuk membentuk senyawa epoksida. Semakin tinggi konsentrasi asam lemak tak jenuh pada minyak maka akan semakin tinggi nilai bilangan oksirana yang diperoleh.

Gambar 8 Reaksi epoksidasi minyak jarak pagar.

Analisis Bobot jenis

Analisis bobot jenis dilakukan untuk melihat keteraturan molekul dalam menempati ruang. Jika suatu molekul memiliki tingkat keteraturan yang tinggi maka bobot jenis dari polimer tersebut akan meningkat. Oleh karena itu, penentuan bobot jenis polimer merupakan cara yang tepat untuk memprediksi sifat mekanik dari polimer. Penentuan bobot jenis polipaduan menggunakan metode piknometri, yaitu contoh harus dipotong dengan ukuran yang sama dan diukur menggunakan piknometer. Data yang didapatkan dari pengukuran dihitung dengan Persamaan 1. Hasil perhitungan data bobot jenis yang

diperoleh dapat dlihat pada Lampiran 4. Penambahan zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar akan menurunkan

polimer. Efek zat pemlastis terhadap jenis polipaduan dapat dilihat pada Tabe Tabel 2 Efek zat pemlastis terhadap

jenis polipaduan

Komposisi Bobot jenis

Zat pemlastis (%) 0,0 2,5 5,0 7,5 10,0

Berdasarkan data yang diperoleh

menunjukkan bahwa semakin besar

konsentrasi zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar yang ditambahkan, bobot jenis akan semakin berkurang. Hal ini disebabkan zat pemlastis yang ditambahkan akan

menembus jaringan kerja polim

menyebabkan jarak antarrantai akan semakin besar dan volume yang ditempati akan menjadi besar, dengan kata lain keteraturan molekul polimer berkurang, sehingga bobot jenis polipaduan akan turun. Hubungan antara komposisi zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar dengan penurunan bobot jenis polipaduan dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9 Bobot jenis

berbagai komposisi zat

pemlastis.

Besarnya bobot jenis polimer ditentukan dari sifat mekanik polimer tersebut, jika suatu polimer memiliki kekuatan tarik, kekerasan, dan kekakuan yang besar maka bobot jenis polimer tersebut juga besar. Bobot jenis polipaduan yang turun setelah penambahan epoksida minyak jarak pagar menandakan bahwa kekuatan tarik, kekerasan, dan kekakuan polimer menjadi

polimer yang dihasilkan lebih liat. Hasil analisis ini memberikan bukti awal bahwa diperoleh dapat dlihat pada Lampiran 4. enambahan zat pemlastis epoksida minyak menurunkan bobot jenis Efek zat pemlastis terhadap bobot polipaduan dapat dilihat pada Tabel 2.

2 Efek zat pemlastis terhadap bobot

Bobot jenis (g/cm3) 1,1379 1,1221 1,0125 0,9467 0,9073

Berdasarkan data yang diperoleh

menunjukkan bahwa semakin besar

konsentrasi zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar yang ditambahkan, bobot jenis akan semakin berkurang. Hal ini disebabkan zat pemlastis yang ditambahkan akan

menembus jaringan kerja polimer,

menyebabkan jarak antarrantai akan semakin besar dan volume yang ditempati akan menjadi besar, dengan kata lain keteraturan molekul polimer berkurang, sehingga bobot jenis polipaduan akan turun. Hubungan antara komposisi zat pemlastis epoksida minyak arak pagar dengan penurunan bobot jenis polipaduan dapat dilihat pada Gambar 9.

polipaduan pada

erbagai komposisi zat

Besarnya bobot jenis polimer ditentukan dari sifat mekanik polimer tersebut, jika suatu iki kekuatan tarik, kekerasan, dan kekakuan yang besar maka bobot jenis polimer tersebut juga besar. Bobot jenis polipaduan yang turun setelah penambahan epoksida minyak jarak pagar menandakan bahwa kekuatan tarik, kekerasan, dan kekakuan polimer menjadi turun, sehingga polimer yang dihasilkan lebih liat. Hasil analisis ini memberikan bukti awal bahwa

epoksida minyak jarak pagar dapat memlastisasi polipaduan polistirena

Analisis Uji Tarik

Uji tarik pada film bertujuan untuk melihat besarnya tegangan maksimum atau kekuatan tarik yang dapat ditahan polimer dan juga melihat besarnya perpanjangan bahan. Kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum bahan untuk menahan tegangan yang diberikan. Perpanjangan adalah pertambahan panjang tertentu pada bahan akibat t

yang diberikan. Uji kekuatan tarik ini dapat menunjukkan seberapa besar pengaruh zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar terhadap polipaduan. Berdasarkan teori semakin banyak konsentrasi pemlastis yang ditambahkan maka kekuatan tarik film akan menurun, sedangkan perpanjangan bahan akan bertambah. Data kekuatan tarik dan perpanjangan bahan pada berbagai komposisi zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 3 (Lampiran 5 menunjukkan data lengkap hasil analisis uji tarik).

Tabel 3 Data kekuatan tarik dan perpanjangan dengan berbagai konsentrasi zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar Zat pemlastis (%) Kekuatan tarik (kgf/mm2₎ Perpanjangan (mm) 0,00 0,326 0,00 0,25 0,144 5,00 0,50 0,130 5,50 0,75 0,118 6,00 1,00 0,119 6.00

Tabel 3 menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasi zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar yang ditambahkan berbagai variasi komposisi akan menurunkan kekuatan tarik polipaduan dan meningkatkan perpanjangan bahan. Data perpanjangan bahan menunjukkan bahwa polimer menjadi lebih liat. Hal ini disebabkan zat pemlastis adalah molekul kecil yang dapat menembus jaringan kerja polimer, sehingga jarak

semakin renggang dan memudah

pergerakan antarmolekul. Data kekuatan tarik menggambarkan informasi kekerasan pada bahan polimer. Polimer yang semula keras dan rapuh menjadi keras dan liat. Hal ini akan tampak nyata pada Gambar 10 dan Gambar menunjukkan hubungan antara zat

epoksida minyak jarak pagar dengan kekuatan tarik dan perpanjangan.

7

epoksida minyak jarak pagar dapat memlastisasi polipaduan polistirena-pati.

Uji tarik pada film bertujuan untuk melihat maksimum atau kekuatan tarik yang dapat ditahan polimer dan juga melihat besarnya perpanjangan bahan. ekuatan tarik adalah kekuatan maksimum bahan untuk menahan tegangan yang erpanjangan adalah pertambahan panjang tertentu pada bahan akibat tegangan yang diberikan. Uji kekuatan tarik ini dapat menunjukkan seberapa besar pengaruh zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar terhadap polipaduan. Berdasarkan teori, semakin banyak konsentrasi pemlastis yang kekuatan tarik film akan perpanjangan bahan akan bertambah. Data kekuatan tarik dan perpanjangan bahan pada berbagai komposisi zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar (Lampiran 5 menunjukkan data lengkap hasil analisis uji Tabel 3 Data kekuatan tarik dan perpanjangan dengan berbagai konsentrasi zat pemlastis epoksida minyak jarak

Perpanjangan (%) 0,00 0,23 0,25 0,27 0,27

Tabel 3 menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasi zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar yang ditambahkan pada akan menurunkan meningkatkan perpanjangan bahan. Data perpanjangan bahan menunjukkan bahwa polimer menjadi lebih . Hal ini disebabkan zat pemlastis adalah molekul kecil yang dapat menembus jaringan ehingga jarak antarrantai

semakin renggang dan memudahkan

ata kekuatan tarik menggambarkan informasi kekerasan pada bahan polimer. Polimer yang semula keras dan rapuh menjadi keras dan liat. Hal ini akan dan Gambar 11 menunjukkan hubungan antara zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar dengan kekuatan

Kekerasan dan kekakuan polimer disebabkan bagian kristalin dari polimer tersebut lebih banyak dibandingkan bagian amorf. Daerah kristalin polimer menandakan keteraturan molekul dalam polimer tinggi sedangkan daerah amorf adalah daerah pada polimer dengan keteraturan molekulnya rendah dan jarak antarmolekul

Penambahan zat pemlastis ke dalam polipaduan akan mengurangi bagian kristalin sehingga bagian amorf dari polime bertambah yang menyebabkan polipaduan lebih liat.

Gambar 10 Kekuatan tarik polipaduan

Gambar 11 Perpanjangan polipaduan

Analisis Termal dengan DSC Differential Scanning Calor

digunakan untuk menentukan

kaca (Tg) dari polimer. Analisis ini bertujuan untuk mendeteksi efek termal yang menyertai perubahan kimia maupun perubahan fisika dari bahan yang dipanaskan dengan laju pemanasan konstan. Data yang dihasilkan dari analisis ini berupa suhu transisi kaca leleh, dan juga suhu dekomposisi

bersifat kompatibel jika suhu transisi kaca yang dihasilkan tunggal dan

berada di antara suhu transisi kaca induk. Polistirena memiliki Tg 90

memiliki Tg 223 ºC, dan poliasamlaktat memiliki Tg 50-64 ºC (Mark 1999).

Polipaduan yang diuji analisis termal menggunakan DSC pada penelitian ini adalah polipaduan tanpa pemlastis (0,0%) dan dengan Kekerasan dan kekakuan polimer disebabkan bagian kristalin dari polimer tersebut lebih banyak dibandingkan bagian amorf. Daerah kristalin polimer menandakan dalam polimer tinggi, aerah amorf adalah daerah pada keteraturan molekulnya antarmolekul lebih besar. Penambahan zat pemlastis ke dalam polipaduan akan mengurangi bagian kristalin sehingga bagian amorf dari polimer bertambah yang menyebabkan polipaduan

Kekuatan tarik polipaduan.

Perpanjangan polipaduan.

Analisis Termal dengan DSC ifferential Scanning Calorymetry biasa digunakan untuk menentukan suhu transisi ) dari polimer. Analisis ini bertujuan untuk mendeteksi efek termal yang menyertai perubahan kimia maupun perubahan fisika dari bahan yang dipanaskan dengan laju pemanasan konstan. Data yang dihasilkan dari suhu transisi kaca, suhu dekomposisi. Polipaduan suhu transisi kaca dan suhu tersebut suhu transisi kaca polimer induk. Polistirena memiliki Tg 90-100 ºC, pati C, dan poliasamlaktat C (Mark 1999).

Polipaduan yang diuji analisis termal menggunakan DSC pada penelitian ini adalah tanpa pemlastis (0,0%) dan dengan

penambahan pemlastis (5,0). Pada penelitian ini yang ditentukan hanya suhu transisi kaca karena suhu leleh dan suhu dekomposisi yang dihasilkan kurang jelas, sehingga sulit menentukannya secara tepat. Kurva DSC untuk penambahan zat pemlastis 0,0% menunjukkan suhu transisi kaca sebesar 95,37 ºC dan penambahan zat pemlasis 5,0% menunjukkan penurunan suhu transisi kaca menajdi 91,79 ºC, untuk melihat lebih jelas pengaruh penambahan epoksida minyak jarak pagar dapat dilihat pada Gambar 12 dan Gambar 13.

Gambar 12 Kurva suhu transisi kaca polipaduan tanpa pemlastis

Gambar 13 Kurva suhu transisi kaca polipaduan dengan pemlastis Kedua kurva tersebut menunjukkan polipaduan yang dihasilkan memiliki transisi kaca tunggal dan suhu tersebut berada di antara suhu polimer induk, hal ini menandakan bahwa polipaduan bersifat kompatibel. Penambahan zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar pada polipaduan akan menyebabkan antaraksi antar polimer menurun karena ruang bertambah besar, sehingga derajat

rantai polimer meningkat dan entropi pada sistem polimer meningkat. Kenaikan derajat

8

. Pada penelitian suhu transisi kaca, karena suhu leleh dan suhu dekomposisi yang dihasilkan kurang jelas, sehingga sulit menentukannya secara tepat. Kurva DSC untuk penambahan zat pemlastis 0,0% sebesar 95,37 ºC dan penambahan zat pemlasis 5,0% suhu transisi kaca menajdi 91,79 ºC, untuk melihat lebih jelas pengaruh penambahan epoksida minyak jarak pagar dapat dilihat pada Gambar 12 dan

suhu transisi kaca pada pemlastis.

transisi kaca pada pemlastis. Kedua kurva tersebut menunjukkan polipaduan yang dihasilkan memiliki suhu dan suhu tersebut berada di antara suhu polimer induk, hal ini menandakan bahwa polipaduan bersifat Penambahan zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar pada polipaduan kan menyebabkan antaraksi antarmolekul polimer menurun karena ruang antarrantai rtambah besar, sehingga derajat kebebasan rantai polimer meningkat dan entropi pada eningkat. Kenaikan derajat

9

ketidakteraturan ini akan membuat polimer mudah berubah dari keadaan kaku menjadi lebih liat sehingga suhu transisi kacanya turun.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Analisis bobot jenis menggunakan metode piknometri menunjukkan penurunan bobot jenis polimer setelah penambahan zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar. Sifat mekanik polipaduan meningkat dengan penambahan epoksida minyak jarak pagar, menyebabkan kekuatan tarik bahan menurun sedangkan perpanjangan bahan meningkat. Hal ini diperkuat dengan menurunnya suhu transisi kaca polimer yang semula 95,37 ºC menjadi 91,79 ºC.

Saran

Polipaduan polistirena-pati yang dibuat harus dengan komposisi yang tetap, perlu adanya variasi zat pemlastis alami yang digunakan, dan kandungan pati yang digunakan dipisahkan terlebih dahulu antara amilosa dan amilopektin.

DAFTAR PUSTAKA

Bastioli C. 2005. Handbook of Biodegradable

Polymers. Shawbury: Rapra Technology. Bhatnagar S, Hanna MA. 1996. Starch-based

plastic foams from various starch sources.

Cereal Chem. 75: 601-604.

Bikiaris D, Prinos, Panayiotou C. 1996. Effect of EAA and Starch on the Termooxidative

Degradation of LDPE. Polymer

Degradation and Stability 59: 1-9.

Billmeyer FW. 1984. Textbook of Polymer

Science. Ed ke-3. New York: J wiley.

Campanela A, Baltanas MA. 2005.

Degradation of the oxirane ring of epoxidazed vegetable oils in liquid-liquid system: II Reactivity with Solvated Acetic and Peracetic Acid. Latin America Applied

Research 35: 211-216.

Charles AL et al. 2005. Influence of amylopectin Structure and Amylose Content on the Gelling Properties of Five Cultivars of Cassava Starch. Agricultural and Food Chemistry 53: 2717-2725. Davis FJ. 2004. Polymer Chemistry. New

York: Oxford University.

Hatakeyama T, Quinn FX. 1999. Thermal

Analysis: Fundamental and Applications to Polymer Sciences. Ed ke-2. Chichester : J Wiley.

Kalambur S, Rizvi SSH. 2006. An overview a starch-based plastic blends from reactive extrusion. Plastic Films & Sheeting 22: 39-58.

Kemala T. 1998. Pengaruh Zat Pemlastis dibutil ftalat pada Polyblend Polistirena-Pati. [tesis]. Bandung: Program Pasca Sarjana, Institut Teknologi Bandung. Long Y. 2009. Biodegradable Polymer Blends

and Composites from Renewable Resources. New Jersey: J Wiley.

Mark JE. 1999. Polymer Data Handbook. New York: Oxford University.

Narayanan N, Roychoudhury PK, Srivastava A. 2004. L (+) lactic acid fermentation and its product polymerization. Electronic

Journal of Biotechnology 7 (2): 167-179. Nurhidayati. 2007. Sintesis Polyblend antara

Polistiren dengan Pati Tapioka dan Karakterisasinya. [skripsi]. Bandung:

Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung

Qian JW, Rudin A. 1991. Melt Spinning of Shear Modified Plasticized Polistirena.

Journal of Applied Polymer Science 42 :973-977.

Rabek JF. 1980. Experimental Methods of

Polymer Chemistry. New York: J Wiley. Sears JK, Darby JR. 1982. The Technology of

Plasticizer. New York: J Wiley.

Singh B, Sharma N. 2007. Optimized synthesis and characterization of polystyrene graft copolymers and preliminary assessment of their biodegradability and application in water pollution alleviation technologies. Polymer

Degradation and Stability 92: 876-885. Seymour RB. 1992. Polymer Chemistry an

Introduction. Ed ke-3. New York: Mercel Dekker.

Siregar BA. 2009. Karakterisasi dan Biodegradasi Polipaduan (Styrofoam-Pati) dengan Poliasamlaktat sebagai Bahan Biokompatibel. [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

10

Sperling LH. 2006. Introduction to Physical

Polymer Chemistry. Ed ke-4. New Jersey: J Wileys.

Sutiani A. 1997. Biodegradasi Poliblend Polistirena-Pati. [Tesis]. Bandung: Departemen Kimia FMIPA ITB.

Wypych G. 2004. Handbook of Plasticizers. New York: William Andrews.

12

13

Lampiran 2 Rumus penentuan bilangan oksirana

Sampel sebanyak 0.3-0.5 gram (± 0.0001 gram) 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. Bilangan oksirana dihitung dengan:

Bilangan Oksirana (% b/b) =

contoh(g) Bobot 1,60 x N x V

Keterangan :

BO = Bilangan oksirana

V = Volume HBr (ml)

N = Normalitas HBr

14

Lampiran 3 Data bilangan oksirana epoksida minyak jarak pagar

Ulangan

Bobot MJP

(g)

Volume HBr

(ml)

Bilanga Oksirana

(%)

1

0.3636

8.90

3.92

2

0.3432

8.40

3.92

3

0.3408

8.40

3.94

Rerata

3.93

15

Lampiran 4 Data pengukuran bobot jenis

Suhu pada saat percobaan 27

ºC

W

0

= 14,1663 gram

D

l

= 1,0000 g/cm

3

D

a

= 0,00125 g/cm

3

Komposisi

W

1

(g)

W

2

(g)

W

3

(g)

D

(g/cm

3

)

(%)

0,0

14,1902

19,4001

19,3972

1,1379

2,5

14,1819

19,3989

19,3975

1,1221

5,0

14,1825

19,3974

19,3970

1,0125

7,5

14,1947

19,3956

19,3969

0,9467

10,0

14,1839

19,3954

19,3976

0,9073

Contoh perhitungan :

3 1 2 0 3 0 1

/

1379

,

1

00125

,

0

]

00125

,

0

000

,

1

[

)

1902

,

14

4001

,

19

(

)

1663

,

14

3972

,

19

(

1663

,

14

1902

,

14

]

[

)

(

)

(

cm

g

D

D

D

D

D

W

W

W

W

W

W

D

_{I a a}

=

+

−













−

−

−

−

=

+

−













−

−

−

−

=

16

Lampiran 5 Data uji tarik

Kode Tebal Elongasi Elongasi Tegangan kekuatan tarik Rerata (%) (mm) (mm) (%) (kgf) (kgf/mm2) (kgf/mm2) P1 (0,0%) 0,6 0,0 0,00 1,95 0,325 0,326 0,6 0,0 0,00 1,95 0,325 0,6 0,0 0,00 1,96 0,327 P2 (2,5%) 0,6 5,0 0,23 0,88 0,147 0,144 0,6 5,0 0,23 0,87 0,145 0,5 5,0 0,23 0,70 0,140 P3 (5,0%) 0.6 5,5 0,25 0,78 0,130 0,130 0,6 5,5 0,25 0,78 0,130 0,6 5,5 0,25 0,78 0,130 P4 (7,5%) 0,6 6,0 0,27 0,71 0,118 0,118 0,6 6,0 0,27 0,71 0,118 0,6 6,0 0,27 0,71 0,118 P5 (10,0%) 0,5 6,0 0,27 0,60 0,120 0,119 0,6 6,0 0,27 0,71 0,118 0,6 6,0 0,27 0,71 0,118