4 Hasil dan Pembahasan

Transkripsi

1 4 Hasil dan Pembahasan 4.1 Sintesis Distanoksan Sintesis distanoksan dilakukan dengan mencampurkan dibutiltimah(ii)oksida dan dibutiltimah(ii)klorida (Gambar 3.2). Sebelum dilakukan rekristalisasi, persen rendemen distanoksan hasil sintesis sebesar 80,39%. Sedangkan setelah rekristalisasi, diperoleh persen rendemen yang cukup kecil, yaitu 31,04%. Hal ini disebabkan karena sebagian dari distanoksan tidak larut dalam n-heksan pada saat rekristalisasi meskipun telah dilakukan pemanasan. Bagian yang tidak larut ini kemudian dipisahkan dan tidak digunakan dalam proses selanjutnya. Karakterisasi terhadap distanoksan hasil sintesis dilakukan dengan uji titik leleh dan analisis gugus fungsi menggunakan spektrum infra merah. Dari hasil uji titik leleh, diperoleh titik leleh distanoksan sebesar C. Berdasarkan literatur, titik leleh distanoksan berada pada C. 15 Hal ini berarti titik leleh distanoksan hasil sintesis sesuai dengan titik leleh distanoksan berdasarkan literatur. Spektrum infra merah distanoksan (Gambar 4.1) menunjukkan beberapa gugus karakteristik dari distanoksan. 16 Serapan tajam pada 3448,72 cm -1 diperkirakan karena adanya gugus OH pada garam anorganik. Serapan ini diperkirakan berasal dari R-Sn-O dan R-Sn-Cl dari kompleks distannoksan. Sedangkan puncak serapan pada 2856, ,87 cm -1 dihasilkan oleh vibrasi ulur gugus C-H dari butil. Puncak serapan pada 1458,18 cm -1 dan cm -1 dihasilkan oleh bending dan rocking C-H dari butil. Dari analisis tersebut, dapat dipastikan bahwa distanoksan telah berhasil disintesis dengan baik.

2 105 %T Distanoksan /cm Gambar 4. 1 Spektrum infra merah distanoksan 4.2 Sintesis PVL dan Kopolimer Sebelum sintesis PVL, terlebih dahulu dilakukan pemansan katalis distanoksan pada suhu 80 0 C selama 3 jam. Hal ini dilakukan dengan tujuan untuk meningkatkan keaktifan dari katalis distanoksan. Sintesis PVL dilakukan dalam reaktor polimerisasi dalam kondisi vakum pada suhu C selama 4 jam. Tujuan dilakukan dalam kondisi vakum adalah untuk menghindari kehadiran oksigen atau uap air yang dapat mengganggu reaksi polimerisasi. Kehadiran oksigen dapat menghambat aktivitas dari katalis dan memungkinkan terjadinya proses autooksidasi. Hal ini dapat menghambat terbentuknya polimer sehingga polimerisasi berjalan tidak sempurna. Sintesis PVL telah dilakukan dengan perbandingan mol monomer terhadap mol katalis (DPn) sebesar 500. Persen rendemen dari PVL hasil sintesis diperoleh sebesar 73,86%. Pengurangan massa bisa terjadi pada saat pemurnian polimer atau bisa juga disebabkan karena proses polimerisasi yang tidak sempurna. 24

3 Proses kopolimerisasi dilakukan pada reaktor polimerisasi yang sama dengan reaktor yang digunakan untuk sintesis PVL. Kopolimerisasi dilakukan dalam kondisi vakum, dengan cara penambahan monomer stiren dan inisiator BPO setelah terbentuk PVL terlebih dahulu dengan perbandingan komposisi bervariasi. Pada penelitian ini kopolimerisasi dilakukan dengan perbandingan mol stiren/katalis (DPn) sebesar 500 dan variasi komposisi antara polistiren dengan PVL. Perbandingan massa stiren/pvl yang digunakan pada kopolimerisasi adalah 9/1, 8/2, 7/3, dan 5/5. Persen rendemen kopolimer yang diperoleh tercantum pada Tabel 4.1. Tabel 4. 1 Nilai persen rendemen kopolimer No Kopolimer Stiren Distanoksan PVL (gram) (Stiren/PVL) (gram) (gram) % Rendemen 1 9/1 2,863 0,3186 0, ,57% 2 8/2 2,545 0,6365 0, ,42% 3 7/3 2,227 0,9545 0, ,35% 4 5/5 2,50 2, % Rendemen kopolimer cenderung menurun dengan meningkatnya PVL yang digunakan. Hasil ini dapat disebabkan berkurangnya massa PVL pada proses pemurnian. Pada proses pemurnian, PVL berupa serbuk padatan yang halus sehingga kemungkinan sebagian dari PVL lolos pada proses penyaringan. Hasil pengukuran berat molekul dengan menggunakan metode viskometri menunjukkan bahwa semakin banyak komposisi PVL dalam kopolimer, maka semakin besar nilai berat molekul kopolimer tersebut. Peningkatan nilai berat molekul menunjukkan bahwa kopolimerisasi telah terjadi. Tabel 4. 2 Nilai berat molekul polistiren dan kopolimer No Keterangan Berat molekul rata-rata viskositas (gram/mol) 1 Polistiren ,88 2 Kopolimer Stiren/PVL = 9/ ,70 3 Kopolimer Stiren/PVL = 8/ ,39 4 Kopolimer Stiren/PVL = 7/ ,70 25

4 4.3 Analisis Spektrum Infra Merah Analisis gugus fungsi melalui spektrum infra merah dilakukan untuk mengetahui gugus fungsi dan struktur kopolimer yang dihasilkan. Polistiren mempunyai tiga puncak karakteristik yaitu puncak serapan ulur =C-H aromatik pada daerah bilangan gelombang cm -1, puncak serapan ulur cincin benzen pada daerah bilangan gelombang cm -1 dan puncak serapan ulur benzen monosubstitusi pada daerah bilangan gelombang cm ,18 Sedangkan beberapa gugus karakteristik yang dimiliki PVL adalah gugus CO ester pada daerah bilangan gelombang cm -1 dan gugus CH alkana pada daerah bilangan gelombang cm Spektrum infra merah PVL (Gambar 4.2) menunjukkan adanya gugus fungsi karakteristik dari PVL, yaitu gugus CO ester pada daerah bilangan gelombang 1728,22 cm -1 dan gugus CH alkana pada daerah bilangan gelombang 2958,80 cm -1. Disamping itu, teramati juga puncak serapan gugus OH pada bilangan gelombang 3439,08 cm -1 yang menunjukkan adanya gugus OH ujung dari PVL. Dari hasil ini, dapat dipastikan bahwa PVL memang telah terbentuk. 90 %T PVL /cm Gambar 4. 2 Spektrum infra merah PVL 26

5 Pada spektrum infra merah dari kopolimer dengan komposisi stiren/pvl = 9/1 (Gambar 4.2), muncul beberapa gugus fungsi yang merupakan gabungan dari gugus fungsi karakteristik dari polistiren dan PVL. Puncak serapan =C-H aromatik muncul pada daerah bilangan gelombang 3026,31 cm -1 dan 3059,10 cm -1, puncak serapan ulur cincin benzen pada daerah bilangan gelombang 1600,92 cm -1, puncak serapan ulur benzen monosubstitusi pada daerah bilangan gelombang 698,23 cm -1 dan 754,17 cm -1, puncak serapan gugus CO ester pada daerah bilangan gelombang 1730,15 cm -1, dan puncak serapan gugus CH alkana pada daerah bilangan gelombang 2924,09 cm %T Kopolimer 9: /cm Gambar 4. 3 Spektrum infra merah kopolimer stiren/pvl = 9/1 Spektrum infra merah untuk kopolimer lainnya memperlihatkan puncak serapan karakteristik yang hampir sama, hanya berbeda intensitasnya (lampiran A). Nilai-nilai puncak serapan spektrum FTIR dari PVL dan kopolimer dapat terlihat pada Tabel 4.3. Dari tabel tersebut terlihat bahwa setiap kopolimer memberikan spektrum yang hampir sama pada puncak-puncak karakteristik dari polistiren dan PVL. Hal ini membuktikan bahwa kopolimer yang terbentuk memang mengandung polistiren dan PVL. 27

6 Tabel 4. 3 Data analisis spektrum infra merah PVL Bilangan gelombang (cm -1 ) Kopolimer Stiren/PVL 9/1 8/2 7/3 5/5 Keterangan 2958, , , , ,01 -C-H alkana 1728, , , , ,22 -CO ester , , , ,38 =C-H aromatic , , , ,92 Ulur cincin benzene - 754,17 754,17 752,24 748,38 Benzen monosubstitusi 4.4 Analisis Kristalinitas Analisis kristalinitas bertujuan untuk mengetahui besarnya derajat kristalinitas dari kopolimer. Besarnya derajat kristalinitas ini ditentukan dengan menggunakan alat difraksi sinar-x. Penentuan derajat kristalinitas dilakukan dengan cara membandingkan luas puncak-puncak fasa kristalin terhadap luas puncak total yang ada pada difraktogram. Gambar 4.4 menunjukkan difraktogram dari PVL dan kopolimernya pada berbagai komposisi. Difraktogram untuk masingmasing komposisi secara terpisah dapat dilihat pada Lampiran B. (a) (b) (c) (d) Gambar 4. 4 Difraktogram PVL dan kopolimer Keterangan: (a). Difraktogram PVL; (b). Difraktogram kopolimer 7/3; (c).difraktogram kopolimer 8/2; (d).difraktogram kopolimer 9/1. 28

7 Berdasarkan difraktogram tersebut, dapat dihitung besarnya derajat kristalinitas dari setiap sampel (Tabel 4.4). Dari analisis derajat kristalinitas yang diperoleh, terdapat suatu kecenderungan bahwa semakin banyak komposisi PVL dalam kopolimer, semakin besar derajat kristalinitasnya. Tabel 4. 4 Nilai derajat kristalinitas No Nama Sampel Derajat Kristalinitas (%) 1 Kopolimer Stiren/PVL = 9/1 38,780 2 Kopolimer Stiren/PVL = 8/2 42,328 3 Kopolimer Stiren/PVL = 7/3 48,460 4 PVL 64,525 Pada penelitian ini, PVL disintesis dengan menggunakan katalis distanoksan. Karakteristik dari katalis distanoksan adalah menghasilkan polimer rantai lurus. Suatu polimer rantai lurus memiliki keteraturan yang cukup tinggi dan interaksi antar rantai yang kuat, sehingga sifatnya cenderung kristalin. Oleh karena itu, PVL yang dihasilkan pada penelitian ini cenderung bersifat kristalin. Semakin besar komposisi PVL dalam kopolimer, maka semakin besar derajat kristalinitasnya. Pada saat sintesis kopolimer, digunakan benzoil peroksida sebagai inisiator sehingga reaksi kopolimerisasi yang terjadi adalah reaksi radikal bebas. Kecenderungan reaksi polimerisasi melalui cara radikal bebas adalah reaksinya tidak terkontrol sehingga rantai polimer yang terbentuk umumnya tidak teratur. Ketidakteraturan rantai menyebabkan polimer cenderung bersifat amorf. Hal ini terjadi pada blok polistiren yang terbentuk. Oleh karena itu, semakin tinggi jumlah polistiren dalam kopolimer akan menyebabkan turunnya derajat kristalinitas dari kopolimer tersebut. 4.5 Analisis Sifat Termal Analisis termal bertujuan untuk mengetahui seberapa jauh ketahanan suatu polimer terhadap pemanasan. Pada penelitian ini analisis termal dilakukan dengan alat TG/DTA. Dari termogram PVL (Gambar 4.5), pada kurva TG (warna biru) dan DTG (warna merah) terlihat adanya satu daerah dekomposisi yang terjadi pada rentang suhu 225,4-257,6 0 C. Sedangkan pada kurva 29

8 DTA (warna hijau) terlihat adanya transisi pelelehan dari PVL pada suhu 60,1 0 C. Titik leleh ini sesuai dengan titik leleh PVL yang ada di literatur yaitu C. 13 Gambar 4. 5 Termogram PVL Termogram TG/DTA untuk masing-masing komposisi kopolimer dapat dilihat pada lampiran C. Semua data dari termogram-termogram tersebut dapat dirangkumkan dalam Tabel 4.5 berikut. Tabel 4. 5 Analisis TG/DTA No Nama Sampel Temperatur Temperatur % PS % PVL awal dekomposisi terdekomposisi terdekomposisi dekomposisi 1 PVL 159,7 238, ,4 2 Kopolimer 7/3 148,4 246,1 400,0 70,0 21,1 3 Kopolimer 8/2 171,9 306,8 404,2 80,2 18,6 4 Kopolimer 9/1 145,6 280,6 404,4 87,1 12,4 30

9 Dari Tabel 4.5 dapat terlihat bahwa pada kopolimer terjadi dua tahap dekomposisi. Dekomposisi yang pertama diperkirakan adalah dekomposisi PVL, karena suhu dekomposisi PVL lebih rendah daripada suhu dekomposisi polistiren. Dekomposisi tahap kedua merupakan dekomposisi polistiren. Jika dilihat dari nilai % massa polimer terdekomposisi, dapat terlihat adanya kesesuaian antara banyaknya komonomer yang terdekomposisi dengan komposisi monomer awal yang digunakan pada polimerisasi. Misalnya untuk kopolimer dengan komposisi stiren/pvl = 9/1, maka perbandingan massa polistiren terdekomposisi terhadap massa PVL terdekomposisi besarnya sama dengan 87,1 : 12,4. Selain itu, dari kurva DTA dapat terlihat adanya keteraturan transisi pelelehan PVL dalam kopolimer. Pada kopolimer dengan komposisi stiren/pvl = 9/1, puncak pelelehan PVL hampir tidak terlihat karena jumlah PVL dalam kopolimer sangat kecil. Kemudian pada kopolimer dengan komposisi stiren/pvl = 8/2, puncak pelelehan PVL mulai terlihat jelas yaitu pada suhu 60,1 0 C. Puncak pelelehan terlihat semakin jelas dan melebar pada kopolimer dengan komposisi stiren/pvl = 7/3, yaitu pada suhu 58,2 0 C. Dari termogram dapat dilihat bahwa semakin kecil komposisi PVL dalam kopolimer, puncak pelelehan PVL semakin sempit. Hal ini menunjukkan bahwa semakin kecil konsentrasi PVL dalam kopolimer maka pengaruhnya terhadap kopolimer akan semakin kecil. 4.6 Analisis Sifat Mekanik Tujuan dilakukannya analisis sifat mekanik adalah untuk mengetahui seberapa kuat kekuatan mekanik dari suatu polimer. Parameter yang menunjukkan kekuatan mekanik ini berupa kekuatan tarik (tensile strength), regangan (elongation at break), dan Modulus Elastisitas. Tabel 4.6 menggambarkan besarnya ketiga parameter kekuatan mekanik setiap kopolimer. Tabel 4. 6 Data analisis kekuatan mekanik Sampel σ (MPa) ε (%) E (MPa) Kopolimer 9/1 27,94 1, ,50 Kopolimer 8/2 20,87 1, ,74 Kopolimer 7/3 16,49 0, ,95 Kopolimer 5/5 0,00 0,575 0,00 31

10 Dari Tabel 4.6 dapat terlihat adanya suatu keteraturan, yaitu semakin banyak komposisi PVL dalam kopolimer maka semakin menurun sifat mekaniknya. Data ini didukung oleh analisis sifat termal (TGA) dan analisis kristalinitas. Menurunnya sifat mekanik kopolimer dengan meningkatnya komposisi PVL dapat disebabkan oleh karakter dari PVL yang cenderung kristalin dan mudah patah/brittle, akibatnya sifat mekanik kopolimer menurun dengan meningkatnya PVL dalam kopolimer. Pada kopolimer 5:5, besarnya kekuatan tarik (tensile strength) mencapai nilai nol. Hal ini dikarenakan film yang terbentuk sangat rapuh, dan karena gaya yang diperlukan sangat kecil, maka besarnya gaya tersebut tidak terbaca oleh alat dan bernilai nol. Data nilai kekuatan mekanik secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran D. 32