ANALISIS RESmU MONOMER DALAM KOPOLIMER KA-St DANKA- MMA DENGAN KROMA TOGRAFI GAS

(1)

Aplikasi /sotop don Radiasi, /996

ANALISIS RESmU MONOMER DALAM KOPOLIMER KA-St

DANKA-MMA DENGAN KROMA TOGRAFI GAS

Herwinarni., Marga Utama., Made Sumarti., daD Riswiyanto"'. . Pusat Aplikasi lsotop dan Radiasi, BATAN

.. FMIPA VI

ABSTRAK

ANALISIS RESIDU MONOMER DALAM KOPOLIMER KA-St DAN KA-MMA DENGAN

KRO-MA TOGRAFI GAS. Telah dilakukan analisis residu monomer stiren dan metilmetakrilat (MKRO-MA) dari kopolimer tempel karet alam stiren (KA-St) daD kopolimer tempel karet alam MMA (KA-MMA). Konsentrasi monomer stiren atau MMA yang di-pelajari adalah 50, 75, dan 100 psk (perseratus karet). Dosis iradiasi 10 kGy untuk kopolimerisasi'tempel KA-St dan 5 kGy untuk kopolimerisasi tempel KA-MMA dengan laju dosis I kay/jam. Analisis residu stiren dan MMA dilakukan dengan alat kromatografi gas Shimadzu 14-A menggunakan kolom kapiler CBPIO-S50-o.50, detektor FID (Flame Ionization Detector). Hasilnya menunjukkan bahwa kadar monomer stiren yang tidak terpolimerisasi naik dari 69,7 ppm menjadi 193,6 ppm pada penambahan monomer stiren dari 50 psk menjadi 100 psk untuk kopolimer tempel KA-St yang berasal dari lateks kebun, _sedangkan kadar monomer yang tersisa untuk kopolimer tempel KA-St yang berasal dari lateks iradiasi naik dari 42,3 ppm menjadi 127,9 ppm. Selain itu, untuk penambahan monomer MMA sebanyak 50 psk tidak terdeteksi adanya. monomer MMA y!'"g tersisa, bahkan penambahan monomer MMA'dari 75 psk menjadi 100 psk. sisa monomer yang tidal( mengalami pem-bentukan polimerisasi, menunjukkan sedikit kenaikan dari 27 ppm menjadi 30 ppm untuk kopolimer: tempel KA-MMA yang berasaI dari laooks kebun. Vntuk kopolimer tempel KA-MMA yang berasal dari lateks iradiasi pada penambahan monomer MMA dari 50 psk sampai 100 psk. kadar monomer yang tersisa naik dari 13 ppm menjadi 147 ppm.

ABSTRACT

ANALYSIS OF MONOMER RESIDUE IN NR-St AND NR-MMA COPOLYMERS BY USING GAS

CHRO-MA TOGRAPHY. The analysis of styrene and MMA residue in NR-St and NR-MMA copolymers bas been carried out. The

concentration of styrene or MMA was 50, 75, and 100 phr (perhundred rubber). The irradiation doses of

graft,.copolymeriza-tion NR-St and NR-MMA were 10 kGyand 5 kGy, respectively with dose rate of I kGy/h. Determination of styrene and

MMA residue was done by using GC Shimadzu 14-A with capillary column cap 10-S50-o,50 andd~ctor FID. The result

shows that with increasing of styrene concentration for natural latex from 50 phr to '100 phr, the amount of residue were increasing from 69.7 ppm to 193.6 ppm, and the amount of residue for irradiated latex were increasing trom 42.3 ppm to 127.9 ppm. On the otherhand, by adding MMA 50 phr, no residue was detected, but by the addition of MMA into natural latex from 75 phr to 100 phr, the residue of monomer were increasing from 27 ppm to 30 ppm. For NR-MMA copolymers from irradiated latex, by adding MMA 50 phr to 100 phr the residue of MMA monomers were increasing trom 13 ppm to 147 ppm.

PENDAHULUAN

Produk karet yang dapat didaur ulang dibuat dari karet alam yang dikopolimerisasi radiasi dengan monomer stiren atau MMA dan bersifat elastomer termoplastik, dan merupakan suatu produk karet altematif yang berwawasan lingkungan karena tidak toksid terhadap mahluk bidup (I, 2,3).

Menurut CHYAGRIT (4), kemungkinan dengan ditambahkan monomer MMA atau stiren pada kopolimer-isasi radiasi lateks karet alam akan terjadi reaksi ikatan silang melalui 2I'3ftine:pada ikatan rangkap poliisopren dengan monomer atau polimer sebagai jembatannya, sebingga dapat menaikkan sifat fisik dan mekanik.

Dalam peoelitiao tahuo ~ang lalu dicoba penen-tuan kadar stiren daD MMA dengan kromatografi gas,

dengan menggunakan kolom SE-30, hasilnya menunjuk-kan bahwa tidak terdeteksi' adanya residu stiren, karena kepekaan alat di atas 150 ppm, sedang residu MMAjuga tidak terdeteksi karena kepekaan alat di atas 200 ppm (5). Menurut GLORIA dkk. (6); residu stiren maupun MMA yang tertinggal dapat menyebabkan gangguan kesehatan, karena stiren dapat menyebabkan iritasi pada beberapa organ tubuh seperti kulit, mata, daD menekan su8Onan sistem saraf pada konsentrasi 375 ppm. MMA juga dapat menyebabkan iritasi mata, Wdung, kulit, dan selaput lendir pada konsentrasi 200-250 'ppm.

Diharapkan, bahwa lateks karet alam yang divul-kanisasi dengan MMA atau stiren, tidak atau sedikit me-ngandung residu yang beracun. Pada penelitian ini akan

ditentukankadarmonomeryang tidakterpolimerisasipada

(2)

Aplika:ri [:ratap don Radia:ri, 1996

BAHAN DAN METODE

Bahan. Kopolimer lateks karet alam stiren dan MMA, dibuat dengan teknik kopolimerisasi radiasi pada dosis 10 kGy untuk kopolimer KA-St, dan 5 kGy untuk kopolimer KA-MMA dengan kadar monomer masing-masing 50, 75, .daD100 psk. Pelarut metanol, n-propanol, tolueD, daD aseton adalah proanalisis, digunakan untuk menentukan sisa stiren dan MMA.

Alat. Iradiator lateks milik PAIR, BATAN daD laju dosis yang digunakan dalam penelitian ini adalah 5 kGy/jam. Peralatan gelas yaitu tabu ukur, beker glass, pi-pet, dan botol vial untuk memisahkan sisa stiren dan MMA pada kopolimer karet alam elastomer termoplastik.

Kro-matografi gas Shimadzu model 14-A, kolom yang

digunakam bentuk kapiler cap 10-S50-O.50,dengan gas pengemban hidrogen ("2)' detektor Flame Ionization Detector (FID). Kondisi alat tersebut seperti pada Tabel 1.

Metode. Dua betas contoh kopolimer karet alam stiren daD.MMA masing-masing sebanyak 5 gram, di-ekstIaksi dengan aseton selama 24 jam. Filtratnya dipisah-kan untuk ditentudipisah-kan residu stiren daD MMA, dengan standar dalam untuk stiren adalah toluen dan untuk MMA adalah n-propanol.

Kurva Regresi Larutan Standar Stiren atau MMA. Dibuat tarutao standar stiren dan MMA dalam pelarut metanol dalam berbagai konsentrasi untuk stiren, yaitu 10, 25, 50, 100, 150, dan 200 ppm serta konsentrasi MMA, yaitu 25, 50, 100, daD 150 ppm. Kemudian, ke dalam masing-masing tabu ukur 10 ml tarutao standar stiren dipipet sebanyak 9,9 mI lalu ditambahkan 0,1 mI larutan toluen sebagai standar dalam, sedanglarutan stan-dar MMA sebanyak 9,8 ml dan ditambahkan 0,2 ml larutao n-propanol sebagai standar dalam. Masing-masing larutan standar disuntikkan ke dalam alat kromatografi gas dengan kondisi masing-masing larutan standar stiren atau MMA seperti pada Tabel 1. Kemudian, dibuat kurva kali-brasi perbandingan area stirenlarea toluen terhadap kon-sentrasi stiren daD untuk area MMNarea n-propanol terhadap konsentrasi MMA.

Identifikasi Residu Stiren atau MMA. HasH ekstraksi stiren atau MMA dengan aseton dipisahkan dari filtratnya. Endapan tersebut berupa karet yang mengalami 2I3ftin2 daD crosslinkin2. Filtratnya merupakan larutan metanal bersama monomer stiren atau MMA yang berlebih, yaitu tidak mengalami polimerisasi, yang akan ditentukan sisa kadar monomemya. Filtrat metanol-stiren dipipet 9,9 mI ke dalam tabu ukur 10 mI, kemudian ditambahkan 0,1 mllarutan toluen sebagai standar dalam, dan 9,8 mI fil-trat metanol-MMA ditambahkan 0,2 mllarutan n-propanol sebagai standar dalam. Selanjutkan, disuntikkan masing-masing filtrat sebanyak 0, I pi untuk filtrat metanol-stiren, sedang 0,5 pi untuk filtrat metanol-MMA ke dalam alat kromatografi gas. Kemudian, ditentukan perbandingan area stirenlarea toluen, dan area MMNarea n-propanol, lalu diekstrapolasi harga tersebut pada masing-masing kurva regresi, maka didapat konsentrasi sticen atau MMA dalam kopolimer tempel KA-St dan KA-MMA.

BASIL DAN PEMBABASAN

Analisis Residu Stiren pada Kopolimer Tempel KA-St. Dengan mengetahui waktu retensi spektrum GC untuk metanol, toluen, daD stiren, yaitu 3,2; 3,9; dan 4,8 maka diperoleh kurva kalibrasi standar stiren seperti pada Gambar 1. Gambar tersebut adalah kurva kalibrasi stan-dar stiren dalam pelarut metanol dengan larutan toluen sebagai standar dalam. Terlihat pula bahwa perbandingan antara area stirenlarea toluen terhadap masing-masing konsentrasi sliceD 10, 16, 25, 50, 100, 150, dan 200 ppm

merupakan garis torus dengan persamaan garis: y

=

0,00081 + 0,000049 x dengan koefisien regresi r = 0,99. Gambar 2 adalah basil spektrum GC sisa monomer stiren. Gambar tersebut dapat digunakan untuk mengetahui area stirenlarea toluen dalam kopolimer KA-St dengan berbagai konsentrasi stiren.

Tabel 2 adalah basil perhitungan ekstrapolasi area stirenlarea toluen dari sampel kopolimer tempel KA-St terhadap kurva regresi garis lorus dan akan diperoleh kon-sentrasi monomer stiren. HasH analisis menunjukkan bahwa dengan naiknya kadar monomer stiren dari 50 psk menjadi 100 psk, sisa monomer stiren yang tidak ter-polimerisasi makin bertambah dari 69,7 ppm menjadi 193,6 ppm, yang berasal dari lateks keboB, sedang yang berasal dari lateks iradiasi residu stiren juga bertambah dengan naiknya kadar monomer stiren dati 42,3 ppm menjadi 127,9 ppm. Terbukti pula bahwa sisa kadar monomer stiren dari lateks iradiasi lebih rendah hila dibandingkan dengan sisa kadar monomer stiren dari lateks kebun.

Analisis Residu MMA pada Kopolimer Tempel KA-MMA. Dengan mengetahui waktu retensi masing-masing untuk metanol, n-propanol dan MMA, yaitu 3,12; 3,9; daD 5,15 maka diperoleh kurva kalibrasi standar MMA, seperti terlihat pada Gambar 3. Pada gambar lihat bahwa perbandingan area MMNarea n-propanol ter-hadap konsentrasi MMA, yaitu 10, 25, 50, 100, dan 150 ppm, diperoleh kurva garis lorus dengan persamaan garis: y = 0,15098 + 0,00306 x, dan koefisien regresi r = 0,98.

Untuk menghitungjumlah sisa monomer MMA yang tidak terpolimerisasi pada kopolimerisasi tempel KA-MMA da-pat dilihat pada Gambar 4. Pada gambar terlihat bahwa basil spektrum GC, sisa monomer MMA akan menghasil-kan perbandingan area MMNarea n-propanol kemudian basil tersebut diekstrapolasi pada kurva regresi y= 0,15098

+ 0,00306 x, hasilnya seperti tertern pada Tabel 3. Hasil analisis pada Tabel 3 menunjukkan bahwa dengan naik-nya kadar monomer MMA dari 75 psk menjadi 100 psk, sisa monomer MMA yang tidak terpolimerisasi sekitar 27 ppm sampai 30 ppm, sedang untuk kadar monomer 50 psk yang ditambahkan pada kopolimerisasi lateks kebun tidak terdeteksi adanya sisa MMA. Sisa monomer MMA yang berasal dari kopolimer tempel KA-MMA dari lateks iradi-asi naik secara tajam dari 13 ppm menjadi 147 ppm un-tuk penambahan monomer MMA dari 50 psk sampai 100 psk. Pada percobaan terlihat bahwa kadar monomer yang tersisa pada kopolimer tempel KA-St lebih banyak diban-dingkan dengan kadar monomer yang tersisa pada ko-poJimer tempeJ KA-MMA. Hal ini disebabkan karena monpmer MMA lebih mudah bereaksi dengan partikel

(3)

Aplikasi Isotop don Radiasi, /996 karet di mana nilai-G MMA lebih tinggi bila

dibanding-kan dengan nilai-G monomer stiren. KESIMPULAN

Karet kopolimerisasi radiasi monomer stiren yang berasal dari lateks kebun, pada dosis iradiasi 10 kGy, laju dosis 5 kGy/jam, mengandung residu stiren antara 69,7 ppm sampai dengan 193,6 ppm, sedang yang berasal dari lateks iradiasi sekitar 42,3 ppm sampai dengan 127,9 ppm untuk penambahan monomer stiren dari 50 psk menjadi

100 psk.

Kopolimerisasi radiasi monomer MMA yang

berasal dari lateks kebun, pada dosis iradiasi 5 kGy laju dosis 5kGy/jam mengandung residu MMA sekitar 30 ppm, namun yang berasal dari lateks iradiasi naik dari 13 ppm menjadi 147 ppm untuk penambahan monomer MMA daTi 50 psk sampai 100 psk.

DAFTAR PUSTAKA

1. GELLING, "Thermoplastic natural rubber performance and application", PrOtoInternational Rubber Techno-logy Conference, Kualalumpur (1988) 212.

2. BUIKEMA. AL.. dkk., Biological monitoring, toxicity testing, water, Water Res. 16 (1982) 239.

3. NENY, S., NURMAWATI, UTAMA, M., dan HAR-TOYO, Penggunaan toksisitas beberapa jenis termo-plastik elastomer karet alam, Laporan Teknik RUT 1-3, 1994 (belum dipublikasi).

4. HERWINARNI, S., RlSWIY ANTO, MARSONGKO, daDUTAMA, M., "Penentuan kadar MMA, stiren dan n-BA dalam karet alam iradiasi", Pecan Sains Dasar daD Teknologi Nuklir dalam Pengembangan Energi Baru (pert. daD Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan daD Teknologi Nuklir), PPNY-BATAN, Yogyakarta (1994).

5. GLORIA, J., HATHWAY. NICK, H., PROCTOR., JAMES, P. HUGES,. MICHEL F., and FISCHMAN., Chemical hazards of the work place, Van Nostrand, New York (1991).

6. CHYAGRlT, S.U., MAKUUCHI, K., and ISHIGAKI, I,Radiation vulcanization mechanism of liquid iso-prene with 2-ethylhexylacrylate, JAERl-M, 100-228 (1990).

Tabel 1. Kondisi kromatografi gas

Kondisi MMA

Suhu kolom (DC) Program kolom eC/men) Suhu injektor (DC) Suhu detektor (DC) Kecepatan gas H2 (kglcm2) Volume injektor (fll) Limit deteksi (ppm) SlifeR 140-160 2 160 175 1,0 0,1 to 70-120 5 140 150 1,5 0.5 25

(4)

Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1996

Tabel 2. Kadar monomer stiren dalam kopolimer tempel KA-St Kode

Lateks kebun

Ltks radiasi

Tabel 3. Kadar monomer MMA dalam kopolimer tempel KA-MMA

Kode Lateks kebun Lateks iradiasi 9 7 Y = 0,lS098+ 0,00306 X

~

1 r

= 0,98

/

t

0

5

~

1 1 10 30 so 100 ISO 10 30 SO 100 150

konsentrasi stiren (pptl) konsentrasi r-t-1A (pptl)

Gambar 1. Kurva kalibrasi standar stiren Gambar 3. Kurva kalibrasi standar MMA

76

Monomer St Kadar St Keterangan

(psk) (ppm) 50 69,7 Transmisi (min) 75 120,6 Metanol: 3,2 100 _193,6 _{Aseton: 3,5} Toluen: 4,0 50 42,3 Stiren :4,8 75 81,2 Standar stiren 100 _127,9 _{1000 ppm}

Monomer MMA Kadar MMA Keteranga

(psk) (ppm) 50 0 Transmisi (miD) 75 27 Metanol: 3,145 100 30 Aseton: 3,5 50 13 MMA: 5.15 75 40 Standar MMA: 100 147 _{1000 ppm} 9 8 -.-t

7 [

8

.-t r

= 0,99

a.

13

₆

M

_I ruru..-l_I ... a_.-I ... a ..-I fij >< ₄

x

-y

ru !II 3

2

(5)

Aplikasi Isalop don Radiasi, J 996 <'1 UI ..., ""r--N 0

_.

0) N <'1

_.

M M 0 0

_.

"<I' "<I' 0) Ltl 0)

_.

"<I' S33-lK 0) Ltl 0)

_.

"<I' S33-Li N ..n <'1 <'1 M , M 10 <'1 ... , 0

M .

"<I' 0) ... 0 "<I' M ro r-,

_.

-.r S43-lK S43-li

Gambar2. Spektrum kadar monomer stiren S33-LK= 69,7 ppm S43-LK= 120,6 ppm SSO-Li= 193,6 ppm Sn-Li= 42,3 ppm S43-L81,2ppm SSO-Li= 127,9 ppm 10 1'"1 1'"10) '0 <'10 N 10 M

_.

<'1 I/) N 0 o. .... <'1 Ie ro ..so SSD-lK ro 0)

_.

~ SSO-li

(6)

Aplilai:1i Isotop don Radiasi. 1996 r--\0 ~ . 1"1 on CO ~. . M CO N VI . M .fM \0 (J\ . t"1 co 0 <'I . VI ;() . M "'=' (J\ . M

13~lK

t"'-~ . 1"1 co 0 on . 1"1 ~ G-'co M~ 1"1 VI ~ . 1"1 1"1 (J\ ~ . 1"1 co <'I (J\ . 1"1 .n f"'-~ .!"I c;:::) ... . 1"1 ..n N

J~

1"1 . VI Ln Ln (J\;() '0 1"1<'1

.n MsO-lK

M43-lK

\0 ~

.

1"1

;()

_.

1"1 1"1 1"1 (J\

_.

1"1

.

Ln

1"1CO ~ ~ !ofSO-Li

t33- Li

M43-Li

Gambar 4. Spektrum kadar monomer MMA

S33-LK

=

0 ppm S33-U

=

13 ppm SO;LK

=

27 ppm S43-U

=

40 ppm

SSo-LK

=

30 ppm S.50.u= 217 ppm

(7)

Aplikasi Isotop don Radiasi. /996

RAHAYU CHOSDU

1. Prinsip penentuan dengan GLC untuk senyawa BM rendah daD hams stabil dalam bentuk gas. Apakah Sticen stabil dalam bentuk gas, karena kalau tidak sta-bil dikawatirkan hilang sebelum sampai ke detektor? 2. Berapa recovery metode penentuan stiren dengan GLC

apabila digunakan stiren mumi?

HER WIN ARNI

1. Stiren stabil dalam bentuk gas tidak mudah menguap, karena titik didihnya relatif tinggi.

2. Membtiat kalibrasi stiren murni pada beberapa konsen-trasi, yaitu 10, 15, 25, 50, 100, dan 150 ppm. Diinjek-sikan pada GC, diperoleh waktu retensi 4,8 meRit, kemudian diinjeksikan campuran stiren murni dengan metanol terjadi pergeseran fergesen waktu retensi 4,86 memt, sehingga toleransi recovery sekitar 99,8%.

YANTI SABARINAH

Mengapa kurva kalibrasi MMA tidak melalui titik (0,0), karena pada saat konsentrasi MMA adalah 0 se-harusnya tidak ada respons?

DISKUSI

HERWINARNI

Untuk kurva kalibrasi MMA tidak melalui titik 0, karena konsentrasi MMA sebagai absis dimulai pada 10 ppm. Kurva kalibrasi area MMAlarea IT-propanolterhadap konsentrasi MMA, mendekati garis lurus dengan

persa-maan garis: Y

=

0,151 + 0,003x, harga regresi = 0,98

MER! SUHARTINI

Mengapa digunakan atau dipilih ekstraksi dingin untuk mendapatkan homopolimer?

HER WIN ARNI

Homopolimer baik stiren maupun MMA lamt pada aseton tanpa pemanasan, sehingga cukup dengan ekstrak dingin selama 14 hari.