BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Pada penelitian ini telah disintesis tiga cairan ionik

Transkripsi

1 BAB IV HASIL DA PEMBAHASA Pada penelitian ini telah disintesis tiga cairan ionik berbasis garam benzotriazolium yaitu 1,3-metil oktadesil-1,2,3-benzotriazolium bromida 1, 1,3- metil heksadesil-1,2,3-benzotriazolium bromida 2, dan 1,3-metil oktil-1,2,3- benzotriazolium bromida 3 yang selanjutnya akan digunakan sebagai pemodifikasi bentonit. Senyawa 1 memiliki wujud padat berwarna coklat. Tekstur yang dimiliki senyawa ini yaitu seperti pasta namun lebih kental. Senyawa 2 memiliki wujud padat berwarna kuning kecoklatan. Tekstur yang dimiliki senyawa kedua ini yaitu lembek seperti lemak, sedangkan senyawa 3 memiliki wujud cair berwarna kuning kecoklatan. Tekstur yang dimiliki senyawa ketiga ini yaitu cair seperti minyak. Dalam penelitian ini juga dihasilkan bentonit termodifikasi kation benzotriazolium. Bentonit termodifikasi dibuat dengan cara memasukkan garam melalui proses interkalasi. Hasil analisis struktur menggunakan metode spektroskopi infra merah (FTIR) terhadap organobentonit ini menunjukkan adanya kesesuaian dengan yang diharapkan. Uji sifat fisikokimia menggunakan metode Thermogravimetry/Differential Thermal Analysis (TG/DTA), hasilnya diperoleh kestabilan termal yang tinggi. Uji jarak antar lapisan bentonit dilakukan dengan metode XRD, hasilnya menunjukkan bahwa bentonit termodifikasi kation benzotriazolium mengalami perubahan jarak antar lapisan. Adanya kestabilan termal dan perubahan jarak tersebut merupakan indikator keberhasilan dari 36

2 37 penelitian ini. Bentonit termodifikasi kation benzotriazolium yang dihasilkan antara lain 1,3-metil oktadesil-1,2,3- benzotriazolium-monmorillonit (MOD- Bzt/MMT) 1,3- metil heksadesil -1,2,3- benzotriazolium-monmorillonit (MHD- Bzt/MMT) dan 1,3-metil oktil-1,2,3- benzotriazolium-monmorillonit (MO- Bzt/MMT). Proses sintesis bentonit termodifikasi tersebut diawali dengan proses pencucian bentonit. 4.1 Pencucian Bentonit Sebelum dilakukan modifikasi bentonit dengan kation benzotriazolium yaitu 1,3 metil oktadesil 1,2,3-benzotriazolium bromida,1,3-metil oktil 1,2,3- benzotriazolium bromida, dan 1,3-metil heksadesil 1,2,3-benzotriazolium bromida maka, bentonit alam terlebih dahulu di lakukan pencucian (dimurnikan). Pada proses pencucian ini dapat diidentifikasi adanya swelling pada bentonit. Hasilnya menunjukkan bahwa bentonit tersebut dapat mengembang (swelling) pada proses pencucian dengan aquades. Tujuan dari proses pencucian ini yaitu untuk mengurangi zat pengotor atau ion-ion pengotor yang terdapat dalam bentonit. Penghilangan air dalam bentonit dilakukan melalui pengeringan sehingga dihasilkan bentonit murni yang sudah bebas dari zat pengotor. Bentonit bebas pengotor digunakan untuk pembuatan a-bentonit. 4.2 Pembuatan a- Bentonit Bentonit yang telah dicuci, kemudian ditingkatkan sifat swellingnya dengan penambahan natrium karbonat. Dalam penelitian ini sumber ion a + yang berasal dari natrium karbonat berfungsi untuk meningkatkan sifat swelling. Dari

3 38 penelitian sebelumnya diketahui bahwa natrium karbonat dapat meningkatkan sifat swelling yang lebih baik dibanding natrium hidroksida. Jumlah natrium karbonat optimum yang dipergunakan akan menghasilkan bentonit dengan kualitas paling baik. Penambahan larutan ammonium klorida dan larutan asam klorida juga dapat meningkatkan sifat swelling dari bentonit tersebut (phayao sithinamsuwan, 1990). Untuk anion yang ikut masuk pada bentonit saat proses pembuatan a-bentonit, dapat dihilangkan melalui pencucian dengan menggunakan pelarut aquades. Pencucian dihentikan ketika filtrat yang ditambahkan dengan pereaksi AgO 3 tidak lagi membentuk endapan putih. Gambar 4.1 merupakan hasil perbandingan antara bentonit alam dengan abentonit (2) (1) Gambar 4.1 Bentonit (1) Bentonit Alam dan (2) a-bentonit Dari perbandingan warna bentonit yang dihasilkan, natrium bentonit memiliki kecerahan warna yang lebih tinggi yaitu coklat muda sedangkan bentonit alam berwarna krem.

4 Sintesis Cairan Ionik Berbasis Garam Benzotriazolium Metilasi 1H-Benzotriazol Tahap awal untuk mensintesis cairan ionik berbasis benzotriazolium adalah melalui proses metilasi 1H-benzotriazol untuk memperoleh 1-metil benzotriazol. Pada proses metilasi ini, pereaksi yang digunakan yaitu dimetilsulfat dengan menggunakan katalis natrium hidroksida dalam pelarut aquades. Penggunaan katalis natrium hidroksida yaitu untuk mempercepat reaksi yang pada akhirnya akan dilepaskan kembali dalam bentuk semula. Proses reaksi ini akan dilakukan dengan pengadukan selama 24 jam dengan menggunakan Magnetic Stirrer. Tujuan diaduk selama 24 jam yaitu agar reaksinya berlangsung secara sempurna. Berikut ini adalah gambar reaksi sintesis 1-Metil Benzotriazolium H O O S + O O H 3 C CH 3 aoh CH 3 + CH 3 1H-benzotriazol Dimetilsulfat 1-metil-benzotriazol 2-metil-benzotriazol Gambar 4.2 Reaksi Sintesis 1-Metil Benzotriazolium Setelah proses pengadukan selama 24 jam, campuran yang dihasilkan tersebut kemudian ditambahkan dengan HCl. Kemudian campuran tersebut diekstrak dengan menggunakan etil asetat. Sehingga dihasilkan dua lapisan. Lapisan atas yang terbentuk berwarna coklat dan lapisan bawah merupakan larutan berwarna putih. Lapisan atas diperkirakan merupakan 1-metil-benzotriazol sedangkan lapisan bawah diperkirakan merupakan 2-metil-benzotriazol dalam etil asetat. Hasil dari proses metilasi dapat ditunjukkan pada gambar 4.3

5 40 Gambar 4.3 Hasil proses metilasi 1H-benzotriazol lapisan bawah yang dihasilkan diperkirakan merupakan campuran pengotor dalam air. Proses ekstraksi ini dilakukan beberapa kali dengan menambahan sejumlah pelarut etil asetat hingga diperoleh zat yang diinginkan dari hasil ekstrak sudah terbentuk seluruhnya. Lapisan atas yang merupakan fasa organik dari proses ekstrasi kemudian ditambahkan dengan magnesium sulfat anhidrat. Fungsi penambahan magnesium sulfat anhidrat yaitu untuk menghilangkan air. Hal ini dilihat dari tidak terbentuknya gumpalan magnesium sulfat. Larutan yang dihasilkan kemudian diuapkan untuk menghilangkan etil asetat dengan menggunakan rotary evaporator vacuum pada suhu sekitar C selama kurang lebih dari lima jam sampai etil asetat menguap seluruhnya. Hasil yang diperoleh dari proses evaporasi ini yang merupakan campuran 1-metil-benzotriazol dan 2-metil-benzotriazol serta sedikit pengotor kemudian didinginkan. Cara mendinginkannya yaitu dengan cara dimasukkan dalam freezer sehingga terbentuk padatan 1-metil-benzotriazol yang berwarna putih kecokelatan. Campuran yang dihasilkan kemudian disaring dalam keadaan dingin secara cepat dengan menggunakan corong buchner, untuk memisahkan kristal 1-metil-benzotriazol. Hal ini dilakukan pada suhu kamar,

6 41 dimana kristal 1-metil-benzotriazol akan dilarut kembali dalam 2-metilbenzotriazol yang berwujud cairan kemudian disaring. Residu yang diperoleh dari proses penyaringan tersebut kemudian di uji titik lelehnya menggunakan melting block sehingga didapatkan titik leleh untuk kristal tersebut adalah o C. ilai titik leleh ini memiliki rentang yang cukup besar. Hal ini dapat diperkirakan bahwa masih terdapatnya banyak pengotor dalam kristal yang dihasilkan. Kristal 1-metil-benzotriazol tersebut kemudian dimurnikan dengan cara rekristalisasi menggunakan n-heksan. Proses ini menggunakan pemanasan untuk meningkatkan kelarutan. Dalam keadaan panas, larutan tersebut didekantasi atau disaring dengan cepat. Hal ini untuk menghindari terbentuknya kristal pada kertas saring. Karena apabila kristal sudah terbentuk pada kertas saring maka diduga masih terdapat banyak pengotor. Filtrat yang dihasilkan berwarna putih. Kemudian filtrat tersebut dimasukan ke dalam freezer sehingga membentuk kristal 1-metil-benzotriazol berwarna putih. Hasil dari kristal tersebut dapat dilihat pada gambar 4.4 (1) (2) Gambar 4.4 Kristal 1-Metil-Benzotriazol (1) Sebelum dan (2) Setelah Proses Rekristalisasi Kristal 1-Metil-Benzotriazol yang dihasilkan dari proses rekristalisasi kemudian diuji kembali titik leleh dengan menggunakan melting block. ilai titik

7 42 leleh yang diperoleh sebesar o C, sedikit berbeda dengan nilai titik leleh dalam literatur yaitu berkisar pada C (Forsyth, et al., 2003) atau 64 C (Masahiro, et al., 1976). Selain diuji titik lelehnya, kristal 1-metil-benzotriazol dianalisis menggunakan metode spektroskopi infra merah (FTIR) untuk menentukan keberhasilan reaksi metilasi yang dilakukan. Dalam penentuan keberhasilan proses metilasi yang dilakukan, maka dibuat dua perbandingan antara spektra FTIR untuk kristal 1-metil-benzotriazol dengan spektra FTIR 1Hbenzotriazol yang ditunjukkan pada gambar % T 80 Regang = 60 Regang -H C = C Aromatis 40 Benzotriazol 1-Metil-Benzotriazol Regang C-H Tekuk -H keluar bidang Tekuk C-H (Cincin aromatis disubstitusi orto) Gambar 4.5 Perbandingan Spektra FTIR antara 1H-Benzotriazol dengan 1-Metil-Benzotriazol / cm Pada perbandingan kedua spektra tersebut terdapat beberapa persamaan puncak serapan yang menunjukkan struktur benzotriazol yaitu puncak-puncak serapan pada bilangan gelombang sekitar 740 cm -1, 1018 cm -1, 1161 cm -1, 1195 cm -1, 1265 cm -1, 1450 cm -1, 1496 cm -1, dan 1612 cm -1. Gugus benzen

8 43 teridentifikasi terdapat pada bilangan gelombang sekitar 3000 cm -1 yang menunjukkan vibrasi regang C-H, Serapan lain yang menunjukkan adanya gugus benzen adalah serapan di sekitar 1500 cm -1 yang merupakan serapan vibrasi C=C aromatis, sedangkan serapan kuat pada bilangan gelombang sekitar 752 cm-1 menunjukkan vibrasi tekuk C-H pada cincin disubstitusi-orto. Serapan vibrasi ulur = yang teridentifikasi pada bilangan gelombang sekitar 1612 cm -1. Keberhasilan reaksi metilasi ini dibuktikan dengan hilangnya serapan regang -H pada bilangan gelombang 3247 cm -1 serta serapan lebar pada bilangan gelombang 857 cm -1 yang merupakan serapan untuk vibrasi tekuk -H keluar bidang. Berdasarkan pada sifat fisik dari 1-metil-benzotriazol dan spektra FTIR yang dihasilkan, dapat disimpulkan bahwa senyawa tersebut telah berhasil disintesis Alkilasi-Kuartenerisasi 1-Metil-1,2,3-Benzotriazol Cairan ionik berbasis garam benzotriazolium dengan variasi tiga -alkil yaitu: 1,3- metil oktadesil -benzotriazolium bromida, 1,3- metil heksadesil 1,2,3- benzotriazolium bromida dan 1,3-metil oktil benzotriazolium bromida disintesis melalui reaksi alkilasi dan kuartenerisasi antara 1-metil benzotriazol dengan alkil halida. Jenis halida yang digunakan dalam penelitian ini adalah bromida (Br - ), dan jenis gugus alkil yang digunakan terdiri atas tiga macam yaitu oktil,oktadesil dan heksadesil. Reaksi alkilasi dan kuartenerisasi ini dilakukan melalui proses refluks selama ± 24 jam dengan menggunakan pelarut asetonitril. Suhu yang digunakan pada proses refluks ini yaitu o C untuk gugus oktil. sedangkan untuk gugus oktadesil dan heksadesil digunakan suhu yang lebih tinggi yaitu o C.

9 + 44 Penggunaan suhu yang lebih rendah dalam sintesis 1,3-metiloktil-benzotriazolium bromida ini dikarenakan pereaksi oktil bromida mempunyai sifat mudah rusak pada suhu tinggi. Proses reaksi alkilasi dan kuartenerisasi 1-Metil Benzotriazol dapat dilihat pada gambar 4.6 C n H 2n+1 + C n H 2n+2 Br X - CH 3 CH 3 Gambar 4.6 Reaksi Alkilasi dan Kuartenerisasi 1-Metil Benzotriazol Hasil yang diperoleh dari proses refluks ini berupa cairan kuning kecoklatan untuk larutan yang menggunakan oktilbromida, padatan berwarna kuning untuk heksadesil bromida sedangkan penggunaan oktadesil bromida berupa padatan cokelat. Warna dan wujud cairan ionik yang dihasilkan pada setiap proses sintesis cairan ionik ini sangat berbeda. Hal ini karena dipengaruhi oleh warna zat awal dengan suhu refluks yang berbeda pula. Larutan cairan ionik tersebut kemudian dihilangkan pelarutnya (asetonitril) dengan menggunakan rotary evaporator selama beberapa jam. Produk yang dihasilkan dalam tahap ini adalah cairan ionik [MOBzt]Br berupa cairan kuning kecoklatan, [MHDBzt]Br berupa padatan kuning kecokelatan dengan titik leleh 174 o C dan [MODBzt]Br berupa padatan cokelat dengan titik leleh 184 o C. Selain karena pengaruh warna zat awal yang digunakkan berbeda, warna yang timbul dari cairan ionik juga dipengaruhi oleh suhu reaksi serta kemurnian material awal. Karena diperkirakan tidak murni maka kemungkinan masih terdapat banyak pengotor. Pengotor juga dapat memberikan warna dalam cairan ionik, dimana pengotor yang dihasilkan

10 45 diperkirakan berupa senyawa Br 2 yang terbentuk dari senyawa alkil bromida karena pengaruh sinar matahari. serta pengotor lainnya yang bercampur dengan material awal. Cairan ionik yang memiliki kation halida biasanya mudah terurai oleh sinar matahari (Gordon, 2003). Sehingga ketiga jenis cairan ionik ini ditutup dengan alumunium foil agar terhindar dari cahaya matahari. Hasil dari cairan ionik yang diperoleh dapat dilihat pada gambar 4.7 (1) (2) (3) Gambar 4.7 Garam, (1).1,3 Metil Oktil 1,2,3-Benzotriazolium Bromida, (2). 1,3- Heksadesil Metil 1,2,3-Benzotriazolium Bromida, (3).1,3 Oktadesil Metil 1,2,3- Benzotriazolium Bromida Analisis Struktur cairan ionik garam Benzotriazolium Ketiga senyawa garam benzotriazolium yaitu 1,3- metil oktadesil - benzotriazolium bromida (MOD-Bzt)Br, 1,3- metil, heksadesil 1,2,3- benzotriazolium bromida (MHD-Bzt)Br dan 1,3-metil oktil benzotriazolium bromida (MO-Bzt)Br yang telah disintesis kemudian dikarakterisasi dengan analisis FTIR. Sedangkan untuk mengetahui titik dekomposisi garam benzotriazolium dilakukan analisis dengan metode Thermogravimetry/Differential Thermal Analysis (TG/DTA).

11 Karakterisasi Struktur dari FTIR Cairan ionik yang dihasilkan kemudian dianalisis menggunakan metode spektroskopi infra merah (FTIR) untuk menentukan keberhasilan reaksi alkilasi dan kuartenerisasi yang dilakukan. Dalam penentuan keberhasilan proses alkilasi dan kuartenerisasi yang dilakukan, maka dibuat empat perbandingan antara spektra FTIR untuk kristal 1-metil-benzotriazol dengan spektra FTIR ketiga hasil garam yang telah disintesis yaitu : 1,3- metil oktadesil -benzotriazolium bromida, 1,3- metil heksadesil 1,2,3-benzotriazolium bromida dan 1,3-metil oktil benzotriazolium bromida. Hasil analisis dapat ditunjukkan pada gambar metil benzotrazol Tekuk Simetri Alkil Regang C-H Alkil Gambar 4.8 Perbandingan Spektra FTIR antara 1-Metil-Benzotriazol dengan ketiga Garam Benzotriazolium Hasil Sintesis Pada spektra FTIR untuk ketiga cairan ionik yaitu 1,3 metil oktil 1,2,3- benzotriazolium bromida 1, 1,3 metil heksadesil 1,2,3 benzotriazolium bromida 2

12 47 dan 1,3 metil oktadesil 1,2,3-benzotriazolium bromida 3 terdapat serapan pada bilangan gelombang 3411 cm -1 yang menunjukkan adanya gugus -H. Gugus -H ini diduga sebagai pengotor yang bersisa, karena pada sintesis garam benzotriazolium tidak dilakukan pemurnian. Dalam spektra FTIR garam 1, 2, dan 3 masih terdapat puncak-puncak serapan yang menunjukkan struktur benzotriazol yaitu puncak-puncak serapan pada bilangan gelombang sekitar 740, 1018, 1161, 1195, 1265, 1450, 1496, 1612 dan 3040 cm -1. Serapan pada bilangan gelombang sekitar 3040 menunjukkan vibrasi ulur C-H aromatis, sedangkan serapan vibrasi C=C aromatis terdapat pada bilangan gelombang sekitar 1500 cm -1. Serapan kuat di sekitar 740 cm -1 menunjukkan vibrasi tekuk C-H pada cincin disubstitusi-orto (Sastrohamidjojo, 1992). Getaran ulur = yang teridentifikasi pada bilangan gelombang sekitar 1612 cm -1. Keberhasilan reaksi alkilasi-kuartenerisasi ini dibuktikan dengan munculnya puncak serapan di sekitar bilangan gelombang cm -1, yang merupakan serapan regang C-H yang berasal dari gugus alkil dan pada bilangan gelombang sekitar 1350 cm -1 merupakan puncak serapan vibrasi tekuk alkil. Berdasarkan spektra analisis FTIR ini menujukkan bahwa ketiga cairan ionik telah berhasil disintesis. Untuk mengetahui kestabilan termal dari ketiga garam tersebut dilakukan analisis sifat termal Analisis Sifat Termal Sifat termal garam benzotriazolium hasil sintesis dipelajari menggunakan TG/DTA (Thermogravimetry/Differential Thermal Analysis). Uji sifat termal ini bertujuan untuk mengetahui titik dekomposisi garam benzotriazolium sehingga dapat diperoleh data kestabilan senyawa yang telah disintesis. Dari analisis

13 48 TG/DTA dapat diketahui suhu dekomposisi awal dan suhu dekomposisi maksimum. Gambar 4.9 Termogram TG/DTA Dari Cairan Ionik 1,3-Metil Oktil 1,2,3- Benzotriazolium Bromida Gambar 4.10 Termogram TG/DTA Dari Cairan Ionik 1,3- Metil Heksadesil 1,2,3- Benzotriazolium Bromida

14 49 Gambar 4.11 Termogram TG/DTA Dari Cairan Ionik 1,3- Metil Oktadesil 1,2,3- Benzotriazolium Bromida Data TG/DTA memperlihatkan kurva yang memberikan informasi kestabilan termal dari garam benzotriazolium yang disintesis. Pada Gambar 4.9; 4.10; dan 4.11 berturut-turut memperlihatkan kurva TG/DTA dari 1,3 Metil Oktil 1,2,3- Benzotriazolium Bromida, 1,3 Metil Heksadesil 1,2,3-Benzotriazolium Bromida, dan 1,3 Metil Oktadesil 1,2,3-Benzotriazolium Bromida. Tabel 4.1 ilai TG/DTA Senyawa Garam Benzotriazolium Hasil Sintesis Senyawa Titik Dekomposisi Garam ( o C) [MOBzt]Br) 235 [MHDBzt]Br) 313 [MODBzt]Br) 325 Tabel 4.1 memperlihatkan temperatur dekomposisi dari senyawa yang berhasil disintesis yaitu 1,3 metil oktil 1,2,3-benzotriazolium Bromida, 1,3 metil heksadesil 1,2,3-benzotriazolium Bromida, dan 1,3 metil oktadesil 1,2,3- benzotriazolium secara berturut-turut yaitu: 235 o C, 313 o C,dan 325 o C. Dari tabel tersebut terlihat bahwa senyawa yang memiliki temperatur yang tinggi

15 50 dimiliki oleh 1,3 metil oktadesil 1,2,3-benzotriazolium bromida. Terlihat senyawa tersebut mulai terdekomposisi pada suhu 325 o C. Kestabilan termal yang dimiliki oleh 1,3 metil oktadesil 1,2,3- benzotriazolium bromida sudah cukup tinggi untuk memodifikasi bentonit yang akan digunakan sebagai nanofiller pada pemrosesan nanokomposit polimersilikat. 4.4 Bentonit termodifikasi kation benzotriazolium Cairan ionik yang telah disintesis kemudian digunakan untuk pemodifikasi bentonit. Proses modifikasi ini diharapkan memperoleh organobentonit yang memiliki karakter fisikokimia (stabilitas termal) dan struktur mikro (jarak antar lapis) daerah interlayer yang semakin meningkat. Proses modifikasi bentonit dengan cairan ionik hasil sintesis dilakukan dengan mengadaptasi proses pembentukan organoclay yang dikembangkan oleh Wang, et al., (2003). Diawali dengan penimbangan masing-masing garam yang dibutuhkan sesuai dengan massa bentonit yang digunakan mengacu kepada nilai CEC (Cation Exchange Capacity) dari bentonit. Massa garam yang digunakan merupakan tiga kali nilai CEC dari bentonit. Garam yang telah ditimbang selanjutnya dilarutkan dengan etanol sampai larut. Apabila campuran telah homogen, kemudian dimasukkan kedalam larutan bentonit 1% w/t. Selanjutnya semua campuran dimasukkan kedalam labu dasar bulat kemudian dilakukan proses refluks selama 8 jam dengan temperatur o C. Setelah dilakukan proses refluks, campuran hasil refluks di saring dengan menggunakan corong buchner dengan menggunakan kertas saring.

16 51 Residu yang mengandung bentonit telah termodifikasi dengan garam dicuci dengan etanol hangat untuk menghilangkan ion halida. Untuk membuktikan telah hilangnya ion halida, dilakukan uji menggunakan larutan AgO 3. Setelah itu organobentonit dikeringkan pada suhu dan dihasilkan organobentonit yang sudah siap digunakan pada aplikasi pemrosesan nanokomposit polimer-silikat. Selanjutnya bentonit termodifikasi ini, dikarakterisasi menggunakan FTIR, TGA dan XRD untuk mengetahui struktur dan sifat fisikokimia Karakteristik Struktur dan Uji Sifat Fisikokimia Analisis Gugus Fungsi Analisis gugus fungsi dan sifat termal dari bentonit termodifikasi garam benzotriazolium sama halnya yang dilakukan pada kedua senyawa benzotriazolium. Tujuan dari karakterisasi ini yaitu untuk mengetahui keberhasilan dari modifikasi antara bentonit dengan kation benzotriazolium. Perbandingan spektra FTIR antara a-bentonit dengan ketiga organobentonit yaitu : 1,3 metil oktadesil 1,2,3-benzotriazolium-bentonit, 1,3 metil heksadesil 1,2,3-benzotriazolium-bentonit dan 1,3 metil oktil 1,2,3 benzotriazolium-bentonit dapat ditunjukkan pada gambar 4.12

17 52 Adanya CH 2 C-H aromatik C-H alifatik Gambar Perbandingan Spektra FTIR a-bentonit dengan Bentonit Termodifikasi Kation Benzotriazolium Analisis spektra FTIR dari bentonit termodifikasi kation benzotriazolium jika dibandingkan dengan spektra dari a-bentonit, menunjukkan adanya perbedaan puncak-puncak serapan pada bilangan gelombang tertentu. Pada gambar 4.12 dapat dilihat perbedaan bilangan gelombang dari a-bentonit dengan bentonit termodifikasi kation benzotriazolium. Dimana pada perbandingan spektra FTIR antara a-bentonit dengan ketiga bentonit termodifikasi kation benzotriazolium terdapat serapan pada bilangan gelombang 3411 cm-1 yang menunjukkan adanya H. Gugus H ini dapat diduga sebagai pengotor, karena pada sintesis garam benzotrazolium tidak dilakukan pemurnian. Pada spektra juga terdapat serapan pada bilangan gelombang sekitar 3040 yang menunjukkan vibrasi ulur C-H aromatis, sedangkan serapan vibrasi C=C aromatis terdapat pada bilangan gelombang sekitar 1500 cm -1. Serapan kuat di sekitar 740 cm -1 menunjukkan

18 53 vibrasi tekuk C-H pada cincin disubstitusi-orto. Sama halnya dengan hasil analisis FTIR terhadap garam benzotriazolium, keberhasilan terhadap organobentonit juga dibuktikan dengan munculnya puncak serapan di sekitar bilangan geombang cm -1 merupakan serapan regang C-H yang berasal dari gugus alkil dan pada bilangan gelombang sekitar 1350 cm -1 yang merupakan puncak serapan vibrasi tekuk alkil serta pada bilangan gelombang 748,3 cm -1 terdapat pita serapan yang berbeda dengan a-bentonit. Bilangan gelombang ini menandakan adanya gugus CH 2 yang berasal dari substituen alkil yang dimiliki oleh ketiga organobentonit. Dari data hasil analisis FTIR ini dapat disimpulkan bahwa bentonit telah termodifikasi oleh kation benzotriazolium, sehingga diperoleh tiga produk baru yaitu [MOBzt]-MMT, [MHDBzt]-MMT dan [MODBzt]-MMT. Untuk mengetahui kestabilan termal dari bentonit termodifikasi tersebut diuji dengan mengunakan TGA (Thermo Gravimetry Analysis) Analisis Sifat Termal Bentonit Termodifikasi kation benzotriazolium Masing-masing sifat kestabilan termal dari bentonit termodifikasi dapat dilihat dari gambar 4.13; 4.14 dan Kestabilan termal dari bentonit termodifikasi kation benzotriazolium yang cukup tinggi sangat diperlukan untuk pemrosesan nanokomposit polimer-silikat. Berdasarkan hasil analisis instrumentasi yang diperoleh, ada perbedaan yang signifikan setelah penambahan kation benzotriazolium ke dalam bentonit. Pada gambar 4.13 terlihat bahwa a-bentonit mengalami pelepasan sebanyak tiga kali. Hal tersebut memberikan informasi adanya pelepasan kandungan air dari

19 54 dalam bentonit. Dari data tersebut diperoleh informasi bahwa kandungan air yang ada di dalam bentonit tersebut mencapai 29,7%. Hal ini terjadi karena penyimpanan bentonit tersebut yang terbuka dan berinteraksi langsung dengan lingkungan. Sedangkan bentonit sendiri bersifat higroskopis dan hidrofilik. Akibatnya, air yang ada di lingkungan akan terserap ke dalamnya. Gambar 4.13 Termogram TG/DTA dari a-bentonit Berikut ini merupakan nilai TGA dari ketiga organobentonit yaitu: [MOBzt]-MMT, [MHDBzt]-MMT dan [MODBzt]-MMT Tabel 4.2 ilai TGA bentonit-garam benzotriazolium Senyawa Titik Dekomposisi Organobentonit ( 0 C) [MOBzt]-MMT 355 [MHDBzt]-MMT 367 [MODBzt]-MMT 362

20 55 Gambar 4.14 Termogram TG/DTA dari 1,3 Metil Oktil Benzotriazolium-MMT Gambar 4.15 Termogram TGA dari 1,3 Metil Heksadesil Benzotriazolium-MMT

21 56 Gambar 4.16 Termogram TGA dari 1,3 Metil Oktadesil Benzotriazolium-MMT Dari ketiga data TG/DTA diatas dapat diketahui bahwa bentonit termodifikasi kation benzotriazolium memiliki kestabilan termal yang cukup tinggi dengan rentang suhu C. Suhu yang diperlukan untuk pemrosesan nanokomposit polimer silikat umumnya o C. Berdasarkan data kestabilan termal pada analisis TG/DTA yang dimiliki bentonit termodifikasi kation benzotriazolium ini, dapat disimpulkan bahwa organobentonit berbasis garam benzotriazolium dapat diaplikasikan untuk pemrosesan nanokomposit polimersilikat. Analisis jarak antar bidang (d spacing) yang memungkinkan kation benzotriazolium tersubstitusi kedalam bentonit, dilakukan dengan metode XRD Analisis XRD dari Bentonit Termodifikasi Kation Benzotriazolium XRD dapat digunakan untuk mengetahui harga 2θ dan jarak antar bidang (d) dari a-bentonit dan bentonit termodifikasi kation benzotriazolium. Gambar

22 menunjukkan spektra XRD untuk a-bentonit dan bentonit termodifikasi kation benzotriazolium. Gambar 4.17 Difaktogram dari a-bentonit, dan Bentonit Termodifikasi Kation Benzotriazolium Berdasarkan difaktogram perbandingan antara a-bentonit dan bentonit termodifikasi kation benzotriazolium, menunjukkan perubahan yang signifikan terhadap bentonit yang termodifikasi kation benzotriazolium. Dari tabel 4.8, terlihat jarak antar bidang (d spacing) antara struktur a-bentonit dengan bentonit termodifikasi kation benzotriazolium terlihat meningkat. Dapat disimpulkan bahwa ketika bentonit termodifikasi kation benzotriazolium, terjadi pertukaran kation a + oleh kation benzotriazolium. Sehingga ikatan ion yang terjadi antara bentonit dengan kation benzotriazolium dapat memperlebar jarak antar bidang pada bentonit. Tabel 4.3 Jarak Antar Bidang (D Spacing) dari Data XRD Senyawa Jarak antar bidang (d spacing) (Angstrom) a-mmt 15,4 [MOBzt]-MMT 16.7 [MHDBzt]-MMT 15.7 [MOBzt]-MMT 16.3

23 58 Dari tabel di atas dapat terlihat bahwa panjang rantai alkil tidak selamanya dapat menambah jarak interlayer dari bentonit. Hal ini dapat dijelaskan melalui konformasi molekul ketiga garam. Konformasi dapat digunakan untuk menjelaskan kemungkinan molekul akan masuk pada struktur antar lapisan bentonit. Gambar 4.18, 4.19 dan 4.20 menunjukkan struktur kimia yang paling stabil berdasarkan analisis menggunakan software Chemdraw versi 9. Gambar 4.18 Simulasi Struktur Tiga Dimensi 3D Garam [MODBzt]Br Gambar 4.19 Simulasi Struktur Tiga Dimensi 3D Garam [MHDBzt]Br

24 59 Gambar 4.20 Simulasi Struktur Tiga Dimensi 3D Garam [MOBzt]Br Kemungkinan tempelan kation benzotriazolium khususnya garam 1,3-metil heksadesil 1,2,3-benzotriazolium pada bentonit ditunjukkan pada gambar 4.21.e. atau 4.22.f. dimana garam tersebut mengalami interaksi hidrofobik dengan permukaan bentonit sehingga d spacing yang dihasilkan mengalami peningkatan sebesar 0,3 Angstrom tidak jauh berbeda dengan a-bentonit. Gambar 4.18 Jenis-jenis penempelan surfaktan pada lapisan bentonit Dari hasil analisis XRD, bentonit termodifikasi kation benzotriazolium sangat bagus diaplikasikan untuk pemrosesan nanokomposit polimer-silikat, karena

25 60 terjadi pelebaran jarak antar bidang pada bentonit termodifikasi kation benzotriazolium dimana jarak yang diperoleh semakin membesar dibandingkan a-bentonit. Peningkatan d-spacing ini mengindikasikan masuknya molekul kation benzotriazolium. Pelebaran jarak antar bidang (penambahan d spacing) pada bentonit untuk ketiga organobentonit yang dihasilkan memiliki nilai d spacing yang bervariasi.