SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLISTIRENA DENGAN BENZOIL PEROKSIDA SEBAGAI INISIATOR

Transkripsi

1 SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLISTIRENA DENGAN BENZOIL PEROKSIDA SEBAGAI INISIATOR Tesis Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh RINA MELATI NIM : PROGRAM STUDI KIMIA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2

3 ABSTRAK SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLISTIRENA DENGAN MENGGUNAKAN BENZOIL PEROKSIDA SEBAGAI INISIATOR Oleh RINA MELATI NIM : Polistirena (PS) adalah salah satu jenis polimer sintetik yang banyak digunakan karena keunggulan sifat-sifatnya. Pada penelitian ini telah dapat disintesis polistirena melalui reaksi polimerisasi stirena dengan menggunakan inisiator benzoil perosida pada suhu 85 o C. Melalui analisis gugus fungsinya dengan FTIR polimerisasi stirena telah didapatkan polistirena. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rendemen PS dengan waktu polimerisasi 20 jam lebih besar dibanding PS yang dihasilkan dengan waktu polimerisasinya 5 jam, dan hasil ini sesuai dengan data massa molekul relatif yang diukur dengan viskometer Ostwald. Akan tetapi rendemen polistirena yang dihasilkan dengan waktu polimerisasi 5 jam, DPn 100 lebih besar dibanding dengan DPn 500. Polistirena yang dihasilkan dengan waktu lebih panjang dan dengan derajat polimerisasi lebih besar cenderung menghasilkan polimer dengan rendemen dan panjang rantai lebih tinggi. Hasil ini telah sesuai dengan hasil analisis berat molekul dengan menggunakan viskosmeter. Struktur dan karakteristik polistirena hasil polimerisasi dengan menggunakan benzoil peroksida sebagai inisiator sangat bergantung pada derajat polimerisasi (DPn),. Kata kunci : Polistirena, stirena, benzoil peroksida, polimerisasi i

4 ABSTRACT POLYSTYRENE SYNTHESIS AND CHARACTERISTICS WITH BENZOYL PEROXIDE AS CATALYST By RINA MELATI NIM : Polystyrene (PS) is one of synthetic polymers which was used in various applications. In this work, polystyrene was synthetized by polymerization of styrene in the presence of benzoyl peroxide (BPO) inisiator at 85 o C. Polystyrene was approved by analysis of functional groups with FTIR. Polymerization carried out for 20 hour gave yield than that obtained in polymerization for 5 hour. This result was supported by analysis of molecular weight data which was measured using Ostwald viskometer. However, the yield of polymerization time of 5 hours and DPn of 100 was higher than that of polystyrene synthetized with DPn 500. Polystyrene obtained by polymerization with longer polymerization time and higher polymerization degree (DPn) tends to produce polymers with higher yield and longer chain. These results were supported by molecular weight analysis using viscometer. Structure and characteristic of polystyrene prepared by polymerization of styrene monomer in the presence of benzoyl peroxide as inisiator were very influenced by degree of polymerization Keyword : polystyrene, styrene, benzoyl peroxide, polymerization ii

5 SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLISTIRENA DENGAN BENZOIL PEROKSIDA SEBAGAI KATALIS Oleh RINA MELATI NIM Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung Menyetujui Pembimbing Tanggal. ( Dr. I MADE ARCANA ) NIP iii

6 PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis Megister yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana Institut Teknologi Bandung. iv

7 Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari suatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Kupersembahkan untuk Ubakku (Alm) M. Urip. H. Tolib, umakku Siti Asinah, suamiku S. Alfaris dan anakku Adilah Refa v

8 KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan petunjuknya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan tesis ini pada Program Magister Pengajaran di Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung. Dengan selesainya tesis ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada pembimbing yaitu Bapak Dr. I. Made Arcana atas segala bantuan dan kesabarannya dalam membimbing penulis selama proses pelaksanaan penelitian hingga tesis ini selesai. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada : 1. Departemen Agama atas program beasiswa terhadap guru-guru di lingkungan Departemen Agama. 2. Pengelola Program Magister Pengajaran Program Studi Kimia beserta seluruh staf pengajar, semoga ilmu yang telah penulis dapatkan dapat penulis ajarkan ke anak didik penulis. 3. Ketua Program Studi Kimia ITB atas kesempatan dan izin penggunaan fasilitas selama mengikuti Program Magister Pengajaran Kimia. 4. Kepala Laboratorium Kimia Fisik Material, Kepala Laboratorium Kimia Analitik Program Studi Kimia ITB, Direktur LP3FT LIPI Bandung yang telah memberikan izin untuk menggunakan fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini. 5. Suamiku S. Alfaris, MAg dan anakku Adilah Refa atas motivasi yang selalu diberikan. 6. Rekan-rekan Program Magister Pengajaran Kimia ITB angkatan 2006 atas semua bantuan dan dorongan yang telah diberikan. 7. Semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu atas segala bantuannya. vi

9 Penulis hanya mampu berdoa semoga segala bimbingan dan bantuan baik moril maupun materil yang berasal dari berbagai pihak tersebut dapat dicatat dan dibalas oleh Allah SWT. sebagai amal saleh. Amin. Penulis menyadari dalam penyusunan tesis ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan, ini semua karena keterbatasan kemapuan dan pengetahuan yang penulis miliki. Harapan penulis, mudah-mudahan tesis ini dapat menjadi bahan informasi dan bermanfaat bagi semua pihak. Bandung, Mei 2008 Penulis vii

10 DAFTAR ISI ABSTRAK ABSTRACT PENGESAHAN PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS PERSEMBAHAN KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN i ii iii v vi vi viii xi xii xiii Bab I Pendahuluan Latar Belakang Masalah Tujuan Manfaat Ruang lingkup penelitian 3 Bab II Tinjauan Pustaka Polimer Pengertian Polimer Penggolongan Polimer Polistirena Struktur dan Sifat -sifat Polistirena Kegunaan dan Dampak Negatif dari Polistirena Polimerisasi Polimerisasi Kondensasi 10 viii

11 2.2.2 Polimerisasi Adisi Polimerisasi stirena Stirena Benzoil peroksida (BPO) Sintesis polistirena Karakterisasi polistirena Massa molekul relatif berdasarkan viskosmeter Ostwald Spektrometri IR /FTIR (Fourier transform Infra Red) Analisis termal Difraksi sinar X Analisis mekanik (Uji tarik) 21 Bab III Metodologi Penelitian Sintesis polistirena Alat dan bahan Alat Bahan Cara kerja Karakterisasi polistirena Menentukan massa molekul relatif dengan viskosmeter Ostwald Analisis gugus fungsi dengan FTIR Analisis termal dengan TGA/DTA Difraksi sinar X Analisis mekanik (Uji tarik) 27 Bab IV Hasil dan Pembahasan Sintesis Polistirena Menentukan massa molekul relatif dengan viskometer Ostwald Analisis FTIR 31 ix

12 4.4 Analisis termal dengan TG/DTA dan kristalinitas dengan XRD Analisis mekanik (Uji tarik) 37 Bab V Kesimpulan dan saran Kesimpulan Saran 40 DAFTAR PUSTAKA 41 DAFTAR LAMPIRAN 42 x

13 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Rendemen polimerisasi stirena menggunakan inisiator benzoil peroksida pada berbagai kondisi 28 Tabel 4.2 Massa molekul relatif polistirena hasil sintesis pada berbagai kondisi 30 Tabel 4.3 Daerah serapan infra merah beberapa gugus fungsi 32 Tabel 4.4 Derajat kristalinitas polistirena hasil sintesis 35 Tabel 4.5 Sifat mekanik dari polistirena hasil sintesis pada berbagai kondisi 37 Tabel 6.1 : Data hasil perhitungan rendemen polistirena 44 Tabel 6.2 : Waktu alir pelarut 45 Tabel 6.3 : Waktu alir larutan polimer dalam berbagai konsentrasi 46 Tabel 6. 4 : Hasil perhitungan massa molekul relatif dengan viskosmeter Ostwald 47 Tabel 6.5 : Data hasil derajat kristalinitas 50 Tabel 6.6 : Data pengukuran uji tarik 52 Tabel 6.7 : Data hasil perhitungan uji tarik 52 xi

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Penggunaan polistirena 2 Gambar 2.1 Penggambaran susunan polimer 6 Gambar 2.2 Penggambaran taktisitas polimer 7 Gambar 2.3 Polimer kristalin dan amorf 7 Gambar 2.4 Struktur polistirena 9 Gambar 2.5 Penggunaan polistirena 10 Gambar 2.6 Contoh polimerisasi kondensasi 11 Gambar 2.7 Struktur stirena 12 Gambar 2.8 Struktur benzoil peroksida 13 Gambar 2.9 Polimerisasi polistirena 15 Gambar 2.10 Viskometer ostwald 16 Gambar 2.11 Kurva TGA 19 Gambar 2.12 Kurva DTA 20 Gambar 3.1 Diagram alir 24 Gambar 4.1 Spektrum infra merah polistirena hasil sintesis 31 Gambar 4.2 Spektrum polistirena 33 Gambar 4.3 Kurva TG/DTA polistirena hasil sintesis 35 Gambar 4.4 Difragtogram sinar x polistirena hasil sintesis 36 Gambar 4.5 Spesimen uji mekanik 37 Gambar 6.2 Kurva kalibrasi polistirena 46 Gambar 6.2 Spektrum IR polistirena 49 Gambar 6.3 Film PS dengan casting larutan 51 Gambar 6.4 dumbell untuk uji tarik 51 xii

15 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Perhitungan Rendemen polistirena 43 Lampiran 2 Menentukan Mr dengan viskositas Ostwald 44 Lampiran 3 Spektrum IR dari polistirena hasil sintesis 45 Lampiran 4 Perhitungan derajat kristalinitas dari polistirena hasil sintesis 47 Lampiran 5 Analisis mekanik uji tarik 48 xiii