SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOPOLIMER MELALUI KOPOLIMERISASI ANTARA STIREN DAN POLI(3-HIDROKSIBUTIRAT)

Transkripsi

1 SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOPOLIMER MELALUI KOPOLIMERISASI ANTARA STIREN DAN POLI(3-HIDROKSIBUTIRAT) SKRIPSI Erythrina Stavila NIM Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung 2008

2 SINTESIS DAN KARAKTERISASI KOPOLIMER MELALUI KOPOLIMERISASI ANTARA STIREN DAN POLI(3-HIDROKSIBUTIRAT) (Synthesis of Copolymers from Styrene Monomer and Poly(3- Hydroxybutyrate) and Their Characterizations) SKRIPSI Erythrina Stavila NIM Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung 2008

3 Abstract Synthetic polymer such as polystyrene is already manufactured, mostly for packaging materials. Unlike biopolymer, synthetic polymer can not be decomposed by microorganisms. Copolymer of synthetic polymer and biopolymer are promissing solution for solving plastic waste problems. In this research, we tried to modify of non-biodegradable polymer such as polystyrene with a biodegradable polymer such as poly(3-hydroxybutyrate) to produce block copolymer. The copolymers were prepared by copolymerization of styrene monomer and poly(3-hydroxybutyrate) in the presence of benzoil peroxyde as an initiator. The structureproperties relationship of the synthesized copolymer films were studied by GPC (Gel Permeation Chromatography), FTIR (Fourier Transmission Infrared), DTA/TGA (Differential Thermal Analysis/Thermo Gravimetric Analysis), tensile testing and XRD (Xray Diffraction). FTIR spectra of the copolymer showed combination characteristic functional group from polystyrene and poly(3-hydroxybutyrate). The mechanical properties of the copolymer tended to decrease with the increasing of the polyhydroxybutyrate composition in the copolymer, but the degree of crystallinity tended to increase. ii

4 Abstrak Polimer sintetik misalnya polistiren telah banyak diproduksi, umumnya digunakan untuk material pembungkus. Tidak seperti polimer alam, polimer sintetik ini tidak dapat didekomposisi oleh mikroorganisme yang ada di lingkungan sehingga menimbulkan permasalahan bagi lingkungan. Pembuatan kopolimer dari polimer sintetik dengan polimer alam merupakan salah satu cara untuk mengatasi masalah tersebut. Pada penelitian kali ini, kopolimer blok telah dibuat melalui kopolimerisasi antara monomer stirena dan poli(3- hidroksibutirat) dengan menggunakan benzoil peroksida sebagai inisiator. Hubungan antara struktur dan sifat-sifat kopolimer hasil sintesis dianalisis menggunakan GPC (Gel Permeation Chromatography), FTIR (Fourier Transmission Infrared), DTA/TGA (Differential Thermal Analysis/Thermo Gravimetric Analysis), uji tarik dan XRD (X-ray Diffraction). Hasil analisis gugus fungsi menunjukkan adanya gugus fungsi karakteristik dari polistiren dan polihidroksibutirat pada kopolimer. Tensile strength kopolimer cenderung menurun dengan meningkatnya komposisi polihidroksibutirat dalam kopolimer, dan sebaliknya kristalinitasnya cenderung meningkat. iii

5 Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung Menerangkan bahwa Skripsi dari : Nama : Erythrina Stavila NIM : telah disetujui sebagai persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Kimia Pada tanggal Pembimbing Dr. I Made Arcana NIP: iv

6 dan Kami perintahkan kepada manusia berbuat baik kepada kedua orang tuanya dimana ibunya telah mengandung dalam keadaan lemah yang bertambah-tambah dan menyapihnya dalam 2 tahun, bersyukurlah kepada-ku dan kepada kedua orang tuamu (QS Luqman: 14) Kupersembahkan karya ini untuk kedua orang tua yang sangat kusayangi dan untuk kakak juga adik-adikku tercinta yang selalu ada untuk menghiburku Selamat Ulang Tahun Ma... v

7 Ucapan Terimakasih Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, shalawat serta salam tak lupa dipanjatkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW. Alhamdulillah berkat rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan pekerjaan Tugas Akhir dan penulisan skripsi dengan judul Sintesis dan Karakterisasi Kopolimer melalui Kopolimerisasi Stiren dan Poli(3-Hidroksibutirat). Selama penyelesaian tugas akhir dan penulisan skripsi ini, penulis telah banyak menerima bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. I Made Arcana selaku pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak membantu dalam penyelesaian tugas akhir dan penulisan skripsi ini. 2. Mama dan Bapak yang selalu ada untuk memberikan semangat kepada penulis untuk terus maju. 3. Dr. Bunbun Bundjali selaku dosen penguji saat Seminar TA. 4. Dr. Indra Noviandri selaku pembimbing saat Seminar Unit Bidang. 5. Dr. Rukman Hertadi yang telah menjadi dosen wali penulis selama 3 tahun. 6. Kepada Dr. Samitha Djayanti dan Dr. Fida Madayanti yang telah membantu penulis mendapatkan beasiswa dari Toyota Astra dan DIKTI. 7. Adik-adikku; Sabrita, Roby dan Vera yang selalu mengajak nonton film saat ada ujian. 8. Teh Flori dan keponakanku Rubi yang selalu menghibur saat penulis jenuh ataupun penat. 9. Kepada teman-temanku; Enny, Ratih, Iis, Nurhani, Veli yang selalu menemani penulis saat kerja di Lab hingga larut malam, terima kasih telah mengajarkan penulis arti persahabatan. 10. Seluruh staf pengajar Program Studi Kimia ITB. 11. Seluruh staf karyawan Program Studi Kimia ITB terutama Bu Entin, Pak Wahyo, Pak Mudi, Pak Wandi, Pak Handi dan Pak Dede. 12. Kepada Enny yang selalu menyediakan kos-annya untuk penulis repotkan. 13. Kepada Nganti Tresna, teman se-lab, se-perjuangan, terima kasih telah berbagi rasa senang dan sedih. 14. Kepada Daniel yang selalu bersedia mengantar penulis untuk membeli nitrogen cair dan vi

8 karakterisasi di LIPI dan PPGL. 15. Budi Haryono yang selalu meminjamkan buku dan memberi semangat kepada penulis 16. Kepada Edo, Septin, Edu, Belinda dan teman-teman Lab. Penelitian Biokimia yang selalu penulis repotkan saat belajar uji biodegradasi. 17. Kepada Sry Dewi yang telah mengajarkan penulis untuk dapat menggunakan Corel Draw. 18. Lelly, Luchana, Herlina, Mutiara, Adit, Fahri, Maulana, Howard, Pak Bambang Pilu Harto, Pak Laode, Pak Hadi, Pak Maskuri, Pa Eka, dan teman-teman 2005 di Lab Kimia Fisik yang telah menemani dan meramaikan suasana Lab. 19. Ka Randi, Lenggana, Teh Ristny, Ka Iqbal yang telah mengajarkan penulis bagaimana menggunakan Origin. 20. Teh Deti yang selalu rela berbagi kamar dan meminjamkan baju saat penulis tidak sempat pulang ke rumah. 21. Teman-teman di LabKom yang selalu menemani penulis saat penat dan chating. 22. Teman-teman satu gerbong yang selalu menghibur penulis jika sedang bosan, Sandi SI, Budi TG, Ikeu BI dan Pak Masinis. 23. Pihak-pihak yang tidak cukup saya sebutkan di sini yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir dan skripsi ini. Tidak ada manusia yang sempurna, segala kesempurnaan hanyalah milik-nya. Untuk segala bentuk kekurangan, penulis memohon maaf dan meminta saran juga kritik yang dapat membuat karya tulis ini menjadi lebih baik. Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi pembaca, sekian dan terima kasih. Bandung, Juni 2008 Penulis vii

9 Daftar Isi Abstract... ii Abstrak.iii Ucapan Terimakasih... vi Daftar Isi... viii Daftar Gambar... x Daftar Tabel... xi Daftar Lampiran... xii 1. Pendahuluan Latar Belakang Tujuan Ruang Lingkup Penelitian Tinjauan Pustaka Polimer Polistiren Struktur dan Morfologi Polistiren Sifat dan Aplikasi Polistiren Sintesis Polistiren Polihidroksibutirat (PHB) Struktur dan Biosintesis PHB Sifat dan Aplikasi PHB Benzoil Peroksida Kopolimer Karakterisasi Polimer Analisis Gugus Fungsi Analisis Berat Molekul Analisis Termal Analisis Uji Mekanik Analisis Kristalinitas Metodologi Penelitian Alat dan bahan Alat...16 viii

10 3.1.2 Bahan Tahapan penelitian secara umum Sintesis Polistiren Sintesis Kopolimer Pembuatan Film Tipis Karakterisasi PS dan Kopolimer PS-PHB Analisis Gugus Fungsi Analisis Berat Molekul Analisis Termal Analisis Uji Mekanik Analisis Kristalinitas Hasil dan Pembahasan Analisis Sintesis PS dan Kopolimer PS-PHB Analisis Gugus Fungsi Analisis Berat Molekul Analisis Termal Analisis Sifat Mekanik Analisis Kristalinitas Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran Daftar Pustaka Lampiran ix

11 Daftar Gambar Gambar 2.1 Struktur Polimer 4 Gambar 2.2 Taktisitas Polimer... 5 Gambar 2.3 Biosintesis Polihidroksibutirat... 8 Gambar 2.4 Jenis-jenis Kopolimer Gambar 3.1 Tahapan Penelitian Secara Umum Gambar 3.2 Diagram Sintesis PS Gambar 3.3 Diagram Sintesis Kopolimer PS-PHB Gambar 4.1 Spektrum FTIR PS Gambar 4.2 Spektrum FTIR PHB Gambar 4.3 Spektrum FTIR Kopolimer 9: Gambar 4.4 Termogram TG/DTA Kopolimer 9: Gambar 4.5 Termogram TG/DTA Polistiren Gambar 4.6 Difraktogram XRD PS Gambar 4.7 Gabungan Difraktogram XRD Sampel x

12 Daftar Tabel Tabel 4.1 Rendemen PS dan Kopolimer PS-PHB Tabel 4.2 Data Hasil Analisis dengan FTIR Tabel 4.3 Data Hasil Analisis Berat Molekul Tabel 4.4 Hasil Analisis Persen Terdekomposisi Tabel 4.5 Hasil Analisis Suhu Degradasi PS dan PHB Tabel 4.6 Range Suhu Degradasi Tabel 4.7 Hasil Analisis Uji Tarik Tabel 4.8 Hasil Analisis Kristalinitas xi

13 Daftar Lampiran Lampiran A. Data Massa dan Film Polimer Lampiran B. Spektrum FTIR dari Kopolimer Lampiran C. Termogram TG/DTA dari Kopolimer Lampiran D. Perhitungan Kristalinitas dan Difraktogram XRD Lampiran E. Kromatogram GPC dan Pengolahan Data GPC Lampiran F. Data Hasil Uji Tarik xii