4. Hasil dan Pembahasan

Transkripsi

1 4. Hasil dan Pembahasan 4.1. Sintesis Polistiren (PS) Pada proses sintesis ini, benzoil peroksida berperan sebagai suatu inisiator pada proses polimerisasi, sedangkan stiren berperan sebagai monomer yang akan dipolimerisasi menjadi polistiren. Sebelum melakukan proses polimerisasi ini, terlebih dahulu ditentukan derajat polimerisasi (DPn) dari polisrtien yang akan disintesis. DPn merupakan suatu besaran yang menunjukkan banyaknya jumlah unit ulang pada tiap rantai polimer. DPn ini juga menunjukkan besarnya perbandingan jumlah mol monomer stiren dengan jumlah mol inisiator benzoil peroksida (BPO). Pada sintesis polistiren ini, derajat polimerisasi dibuat pada DPn=500, sehingga jumlah benzoil peroksida dan stiren yang dibutuhkan dapat dihitung, yaitu sekitar 0,13 gram benzoil peroksida dan 30 ml stiren. Pada percobaan, jumlah benzoil peroksida yang digunakan adalah 0,1316 gram, sehingga DPn teoritis dari polistiren yang seharusnya diperoleh adalah sebesar 483 sesuai dengan perhitungan (Lampiran A). Pada percobaan ini telah diperoleh hasil polistiren berupa padatan berbentuk menyerupai gel dan berwarna putih bening. Setelah dilakukan proses pemurnian, didapatkan suatu padatan berbentuk serabut putih yang merupakan polistiren. Proses pemurnian dilakukan dengan melarutkan PS hasil polimeriasi dengan menggunakan kloroform, kemudian larutan tersebut diteteskan ke dalam metanol sehingga terbentuk endapan. Hal ini disebabkan karena stiren larut dalam kloroform maupun metanol, sedangkan polistiren (PS) hanya larut dalam kloroform saja. Pada proses pemurnian ini dihasilkan PS murni berupa endapan berbentuk serabut putih (Gambar 4. 1) dengan massa 26,3542 gram. Serabut putih ini lalu digerus dengan menggunakan mortar menjadi serbuk putih sehingga akan mempermudah proses yang akan dilakukan selanjutnya. Dengan menghitung massa polistiren secara teoritis berdasarkan DPn yang digunakan pada polimerisasi, maka dapat diketahui besar rendemen dari proses sintesis polistiren. Massa polistiren berdasarkan perhitungan seharusnya 27,29 gram (Lampiran B), sehingga pada sintesis polistiren ini diperoleh rendemen sebesar 96,57%. Rendemen yang tidak 32

2 mencapai 100% ini dapat disebabkan karena proses sintesis polistiren belum selesai. Kemungkinan tidak semua stiren yang ada terpolimerisasi menjadi polistiren. Kurangnya rendemen ini dapat juga disebabkan pada proses pemurnian polistiren, terutama pada saat dilakukan penyaringan. Gambar 4. 1 Polistiren hasil sintesis Analisis Gugus Fungsi Polistiren (PS) Analisis gugus fungsi bertujuan untuk mengidentifikasi gugus fungsi yang ada dalam polimer. Analisis secara kualitatif dapat dilakukan dengan membandingkan puncak-puncak serapan yang ada pada spektrum inframerah dengan tabel korelasi. Polistiren memiliki puncak serapan karakteristik yaitu puncak serapan ulur =C-H aromatik pada daerah bilangan gelombang cm -1, puncak serapan ulur cincin benzen pada cm -1, dan puncak serapan ulur benzen monosubsitusi pada daerah cm -1. Analisis gugus fungsi polistiren hasil sintesis diambil dari trayek panjang gelombang 450 hingga 4500 cm -1. Dari spektrum FTIR polistiren hasil sintesis dapat diketahui bahwa pada sampel polistiren hasil sintesis terdapat gugus CH aromatik pada 3026,31; 3059,10; 3080,32 cm -1, gugus CH alkana pada 2848,86 dan 2922,16 cm -1 serta pada 1371,39 dan 1448,54 cm -1, gugus C=C aromatik pada 1490,97 dan 1600,92 cm -1, serta gugus benzen monosubstitusi pada 698,23 dan 754,17 cm -1 seperti yang ditampilkan dalam gambar Gambar

3 100 %T C-H alkana dan C-H aromatik C=C aromatik Monosubstitusi benzena Polistiren /cm Gambar 4. 2 Spektrum infra merah polistiren hasil sintesis. Tabel 4. 1 Puncak serapan spektrum IR polistiren hasil sintesis. No Bilangan gelombang ( cm -1 ) Jenis vibrasi , 3059, dan 3080 Ulur =C-H aromatik dan 2922; 1371 dan 1448 Ulur C-H alkana dan 1600 Ulur C=C aromatik dan 697 Ulur monosubsitusi benzena Analisis Berat Molekul Polistiren Analisis berat molekul polimer yang diperoleh berdasarkan percobaan menggunakan viskometer Ostwald, menunjukkan hasil akhir berupa berat molekul polistiren hasil sintesis adalah sebesar ,53 gram/mol. Hasil tersebut didapatkan dengan pengolahan data waktu alir polistiren dengan berbagai nilai konsentrasi dan juga waktu alir dari pelarut murninya yaitu toluen. Hasil perhitungan ini menggunakan tetapan Mark-Houwink yang khas untuk sistem polimer-pelarut tertentu. Perhitungan berat molekul polistiren ini dapat dilihat pada Lampiran E. 34

4 Perhitungan berat molekul polistiren yang dilakukan dengan menggunakan DPn yang bernilai 483 yang dapat dilihat pada Lampiran A, menghasilkan nilai berat molekul polistiren sebesar gram/mol. Perbedaan nilai berat molekul berdasarkan kedua perhitungan ini disebabkan karena berat molekul polistiren yang diperoleh dengan Viskometer Ostwald merupakan M v polistiren yaitu berat molekul rata-rata volume, sedangkan berat molekul yang diperoleh dengan perhitungan DPn merupakan M n polistiren yaitu berat molekul ratarata jumlah. Pada umumnya besar nilai M n lebih kecil daripada M v [Radiman, 2004], sehingga hasil dari perhitungan berat molekul polistiren ini sesuai dengan literatur, karena M n nilainya lebih kecil daripada nilai M v polistiren Sintesis Polistiren Tersulfonasi (PSS) Preparasi Larutan Asetil Sulfat Pada proses sulfonasi polistiren, hal yang pertama kali harus dilakukan adalah mensintesis agen pensulfonasi polistiren terlebih dahulu, yaitu asetil sulfat. Pada sintesis asetil sulfat, digunakan diklorometana yang berfungsi sebagai pelarut, sedangkan anhidrida asetat berfungsi untuk menghindari terbentuknya air pada saat reaksi karena sifatnya yang higroskopis dan juga sebagai sumber gugus asetil pada asetil sulfat. Gas N 2 yang dialirkan bertujuan agar kondisi atmosfer yang terjadi pada proses sintesis asetil sulfat ini berada dalam keadaan inert, tidak terkandung oksigen dan gas lainnya yang dapat mengganggu proses sintesis ini. Pada saat ditambahkan asam sulfat, suhu larutan dijaga pada 0 0 C agar tidak terjadi bumping dan juga untuk mencegah terjadinya penguapan diklorometana. Asam sulfat pada sintesis ini berfungsi sebagai sumber gugus sulfat, sehingga hasil sintesisnya yang berupa asetil sulfat dapat digunakan sebagai agen sulfonasi. Saat ditambahkan asam sulfat, terjadi reaksi eksoterm yang menyebabkan larutan menjadi agak panas, kemudian mendingin kembali. Larutan asetil sulfat ini harus segera dipakai untuk proses sulfonasi karena sifat dari asetil sulfat ini mudah teroksidasi sehingga menyebabkan proses sulfonasi polistiren tidak berjalan sempurna. Larutan asetil sulfat yang diperoleh berwarna kuning bening Sintesis dan Pemurnian Polistiren Tersulfonasi Pada proses sintesis polistiren tersulfonasi, diklorometana berfungsi sebagai pelarut. Larutan asetil sulfat dalam labu leher tiga dipanaskan pada suhu 40 0 C dan diaduk agar campuran larutan yang diperoleh homogen. Setelah itu, larutan polistiren dalam diklorometana 35

5 dimasukkan ke dalam labu leher tiga yang berisi larutan asetil sulfat dengan tetap dialiri gas N 2 agar kondisi atmosfir tetap inert. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Gambar 4. 3 Reaksi sintesis polistiren tersulfonasi. Setelah suhu dipertahankan tetap 40 0 C selama 20 menit, diperoleh larutan berwarna kuning kecoklatan. Penambahan 2-propanol pada proses sintesis tersebut berfungsi untuk menghentikan reaksi sulfonasi. Hasil polistiren tersulfonasi yang diperoleh berupa padatan putih kecoklatan dalam larutan kuning bening. Setelah disaring dan dimurnikan, polistiren tersulfonasi yang diperoleh berupa padatan putih (Gambar 4. 4) dengan massa 2,0177 gram. Gambar 4. 4 Polistiren tersulfonasi hasil sintesis. Berdasarkan perhitungan massa teoritis polistiren tersulfonasi yang seharusnya diperoleh dibandingkan dengan massa polistiren tersulfonasi hasil sintesis yang dapat dilihat pada Lampiran B. Rendemen yang diperoleh dari sintesis polistiren tersulfonasi adalah 94,73%. Rendemen yang tidak mencapai nilai 100% ini dapat disebabkan karena adanya pengurangan massa yang terjadi pada saat proses pemurnian polistiren tersulfonasi ini terutama pada saat proses penyaringan. 36

6 Analisis Penentuan Derajat Sulfonasi Derajat sulfonasi menunjukkan seberapa banyak gugus polistiren yang tersulfonasi oleh asetil sulfat. Derajat sulfonasi ini dapat ditentukan dengan melarutkan polistiren tersulfonasi dengan pelarut metanol, sedangkan polistiren sendiri tidak larut dalam metanol. Dengan demikian, banyaknya gugus polistiren yang tersulfonasi dapat diketahui melalui titrasi dengan menggunakan NaOH dalam metanol, dimana gugus Na + dapat menggantikan gugus H + pada ~SO 3 H, sesuai dengan reaksi berikut : SO 3 H SO 3 Na + NaOH + H 2 O HC CH 2 n HC CH 2 n Dengan penambahan indikator phenolpthalein, maka saat semua gugus H + telah tergantikan oleh gugus Na +, maka terjadi perubahan warna larutan menjadi pink keunguan. Sebelumnya, larutan NaOH yang digunakan sebagai titran distandardisasi terlebih dahulu dengan menggunakan asam oksalat, sehingga diketahui konsentrasi NaOH yang sebenarnya. Berdasarkan perhitungan yang dilakukan pada Lampiran C, besarnya derajat sulfonasi dari polistiren yang disulfonasi selama 20 menit ini adalah sebesar 8.48%. Hasil tersebut menunjukkan bahwa dalam polistiren tersulfonasi yang disintesis pada percobaan ini terdapat unit ulang dari polistiren yang salah satu atom H pada cincin aromatiknya tergantikan oleh gugus -SO 3 H sebanyak 8,48 % dari 100% unit ulang polistiren Analisis Gugus Fungsi Polistiren Tersulfonasi Dari hasil spektrum FTIR polistiren tersulfonasi (PSS) hasil sintesis dapat diketahui bahwa pada sampel PSS terdapat gugus O-H dari ~SO 3 H ataupun dari H 2 O akibat dari sifat PSS yang higroskopis, seperti yang ditunjukkan pada spektrum FTIR pada Gambar Pada gambar tersebut terdapat puncak serapan yang melebar pada 3412,08 cm -1, terdapat pula gugus CH alkana pada 2924,09 cm -1, gugus C=C aromatik pada 1448,54; 1321,24; 1284,59 dan 1226,73 cm -1, dan yang paling signifikan timbul adalah terlihatnya gugus SO 3 yang sebabkan oleh adanya penyerangan anion sulfonat pada cincin fenil pada 1178,51 dan 1068,56 cm -1. Gugus SO 3 H tersebut membuktikan bahwa polistiren telah berhasil mengalami reaksi sulfonasi dengan menggunakan asetil sulfat. Hal ini disebabkan karena pada polistiren 37

7 yang tidak disulfonasi, spektrum FTIRnya tidak menunjukkan adanya puncak serapan pada bilangan gelombang 1178 dan 1068 cm -1, sedangkan pada spektrum PSS timbul puncak serapan pada bilangan gelombang tersebut. Selain adanya gugus benzen monosubstitusi pada bilangan gelombang 696,30 cm -1, juga terdapat gugus benzena 1,4-disubstitusi atau substitusi pada posisi para pada 885,33 cm -1. Puncak serapan inilah yang menunjukkan bahwa anion ~SO 3 H manyerang gugus aromatik polistiren pada posisi para. Penyerangan pada posisi ini disebabkan karena struktur dari polistiren yang cenderung meruah sehingga mempersulit masuknya gugus ~SO 3 H tersebut untuk masuk pada posisi orto dan meta. Disamping puncak serapan yang disebutkan sebelumnya, pada spektrum serapan polistiren tersulfonasi hasil sintesis juga muncul bilangan gelombang yang menunjukkan gugus lain seperti gugus C-Cl dari diklorometana pada 2300 cm -1, dan gugus C=O dari anhidrida pada 1631,78 cm -1. Munculnya puncak-puncak serapan tersebut dapat disebabkan karena reagen sulfonasi dan pelarut masih ada dalam polistiren tersulfonasi. 100 %T vibrasi ulur O-H Benzena tersubstitusi 1,4 (posisi para) Monosubstitusi benzena vibrasi SO 3H PSS 20 menit /cm Gambar 4. 5 Spektrum infra merah PSS hasil sintesis. 38

8 Tabel 4. 2 Puncak serapan spektrum IR PSS hasil sintesis. No Bilangan gelombang ( cm -1 ) Jenis vibrasi Ulur O-H, ikatan hidrogen dan 1068 Ulur SO 3 H Ulur C-H benzena tersubstitusi para Ulur monosubstitusi benzena Analisis Berat Molekul Polistiren Analisis berat molekul polimer yang diperoleh berdasarkan percobaan menggunakan viskometer Ostwald, menunjukkan hasil akhir berupa berat molekul polistiren tersulfonasi hasil sintesis sebesar ,68 gram/mol. Hasil tersebut didapatkan dengan pengolahan data waktu alir polistiren tersulfonasi dengan berbagai nilai konsentrasi dan juga waktu alir dari pelarut murninya yaitu toluen. Hasil perhitungan ini menggunakan tetapan Mark-Houwink yang khas untuk sistem polimer-pelarut tertentu. Perhitungan berat molekul polistiren ini dapat dilihat pada Lampiran E. Berat molekul polistiren tersulfonasi yang lebih kecil nilainya dibandingkan berat molekul polistiren menunjukkan adanya pemutusan rantai utama polistiren pada saat reaksi sulfonasi berlangsung akibat proses pemanasan, sehingga berat molekul rata-rata volume akan berkurang nilainya Isolasi Lignin Lignin diisolasi dari lindi hitam dengan cara lindi hitam diencerkan dengan aqua dm, kemudian diberi tambahan H 2 SO 4 10 % hingga dicapai ph = 2. Metode pengendapan lignin ini dilakukan berdasarkan pada perbedaan kelarutan lignin dengan senyawa pengotornya pada derajat keasaman yang berbeda. Proses ini dapat terjadi karena adanya gugus OHfenolat pada lignin yang akan mengalami protonasi saat suasana asam, sehingga lignin menjadi tidak larut dalam air, dan dapat dipisahkan melalui proses penyaringan. Pengendapan dilakukan pada suhu 60 0 C karena pada suhu ini merupakan suhu yang optimal dipakai untuk mempercepat terjadinya proses protonasi gugus hidroksi fenolat sehingga akan terjadi pengendapan lignin secara optimal. Lignin yang dihasilkan dari isolasi 200 ml lindi hitam adalah sebanyak 2,7470 gram (Gambar 4. 6). 39

9 Gambar 4. 6 Lignin hasil isolasi Analisis Gugus Fungsi Lignin Hasil Isolasi Dari hasil spektrum FTIR lignin hasil isolasi (Gambar 4. 6) amati adanya ikatan hidrogen dari gugus OH pada lignin, yang ditunjukkan dengan adanya puncak serapan yang melebar pada bilangan gelombang 3390,86 cm -1, gugus CH pada cincin aromatik pada 3003,17 cm -1, gugus CH dari alkana pada 2931,80 serta 1423,47;1330,88 cm -1, gugus OH dari COOH pada 2850,79 cm -1, gugus C=O pada 1707,00 cm -1, gugus C=C alkena non simetris pada 1654,92 dan 1600,92 cm -1, gugus C=C aromatik pada 1510,26 dan 1460,11 cm -1, dan gugus C-O pada 1215,15; 1120,64 dan 1031,92 cm %T CH alkana Vibrasi ulur OH C=C alkena non simetris dan C=O C=C aromatik vibrasi C-O Lignin Gambar 4. 7 Spektrum infra merah lignin hasil isolasi /cm 40

10 Tabel 4. 3 Puncak serapan spektrum IR lignin hasil isolasi. No Bilangan gelombang ( cm -1 ) Jenis vibrasi Ulur O-H, ikatan hidrogen Ulur C-H alkana dan 1654 Ulur C=C alkena non simetris dan 1423 Ulur C=C aromatik , 1120 dan 1031 Ulur C-O Spektrum infra merah lignin hasil isolasi jika dibandingkan dengan spektrum lignin standar [Morais et al, 1999] terlihat bahwa spektrum yang dihasilkan hampir sama. Akan tetapi ada puncak serapan gugus ~SO 3 H pada bilangan gelombang 1031, 92 cm -1. Bila dibandingkan dengan spektrum lignosulfonat dari produk komersial (Gambar 4. 8), terlihat bahwa gugusgugus yang terdapat pada lignin hasil sintesis hampir sama dengan gugus-gugus yang terdapat pada lignosulfonat hasil produksi pabrik. 100 %T CH alkana C=C aromatik Vibrasi ulur OH C=C alkena non simetris dan C=O vibrasi C-O Lignin tersulfonasi /cm Gambar 4. 8 Spektrum infra merah lignosulfonat dari produk komersial. 41

11 4.4. Modifikasi PSS dengan Lignin Modifikasi PSS dengan menggunakan lignin dilakukan dalam pelarut DMF. Komposisi membran poliblend dalam pelarutnya sebesar 15% w/w PSS dan komposisi lignin yang ditambahkan bervariasi yaitu 1%, 5%, 7% dan 10% w/w lignin dalam pelarut DMF. Cara perhitungan yang digunakan untuk menentukan massa dari PSS dan lignin adalah sebagai berikut: x % lignin = 100% x + y + w DMF y % PSS = 100% x + y + w DMF Dimana x = massa lignin y = massa PSS = massa DMF = massa jenis x volum DMF w DMF Perhitungan tersebut dilakukan dengan memasukkan nilai % sampel yang diinginkan ke dalam kedua persamaan tersebut, sehingga dengan menggunakan persamaan metematika dapat diperoleh massa PSS dan lignin yang dibutuhkan untuk membuat komposisi membran poliblend tersebut. Komposisi PSS dan lignin tersebut kemudian dicampurkan dengan menggunakan pelarut DMF dan diaduk hingga homogen. Setelah larutan menjadi homogen, pelarut DMF kemudian diuapkan dengan tujuan agar membran yang akan disintesis hanya terdiri dari PSS dan lignin saja. Setelah semua pelarut menguap, diperoleh padatan berbentuk gel, kemudian dipress untuk dibuat membran (Gambar 4. 9). (a) (b) (c) (d) Gambar 4. 9 Membran poliblend PSS : Lignin. Komposisi PSS:lignin: (a). 15% : 1%, (b) 15% : 5%, (c) 15% : 7%, (d) 15% : 10%. 42

12 Analisis Gugus Fungsi Membran Poliblend PSS-lignin Hasil spektrum FTIR seluruh membran poliblend dengan komposisi yang lignin yang berbeda-beda menunjukkan spektrum yang serupa satu dengan yang lain, hanya saja besar intensitas serapannya agak berbeda (Lampiran D). Dari hasil spektrum infra merah pada Gambar dapat diketahui bahwa pada sampel membran poliblend terdapat ikatan hidrogen dari gugus OH pada lignin yang ditunjukkan dengan adanya puncak serapan yang melebar pada 3446,79 cm -1, gugus CH alkana pada 2926,01 serta 1448,54;1384,89 cm -1, gugus C=C alkena non simetrik pada 1658,78; 1639,49 dan 1602,85 cm -1, gugus C=C aromatik pada 1490,97; 1448,54 dan 1384,89 cm -1, gugus SO 3 H pada 1109,07 dan 1026,13 cm -1, dan gugus monosubstitusi benzena pada 754,17 dan 698,23cm %T CH alkana C=C cincin aromatik Vibrasi SO 3H Monosubstitusi benzena Vibrasi ulur O-H C=C alkena non 60 simetris PSS 15 lignin 7 Gambar Spektrum infra merah membran PSS-lignin /cm Tabel 4. 4 Puncak serapan spektrum IR membran PSS-lignin. No Bilangan gelombang ( cm -1 ) Jenis vibrasi Ulur OH Ulur C-H alkana , 1639 dan 1602 Ulur C=C alkena non simetris , 1448 dan 1384 Ulur C=C cincin aromatik dan 1026 Ulur SO 3 H Ulur benzena monosubsitusi 43

13 Puncak serapan yang muncul pada spektrum FTIR membran poliblend PSS-lignin tersebut menunjukkan bahwa baik PSS maupun lignin masing-masing memiliki puncak serapan yang muncul pada hasil FTIR tersebut. Secara keseluruhan, puncak serapan yang muncul pada spektrum FTIR dari polistiren tersulfonasi, lignin dan membran poliblend dapat dilihat pada Tabel 4.5 berikut: Tabel 4. 5 Hasil keseluruhan analisis FTIR. Bilangan gelombang (cm -1 ) PSS Lignin 15:1 15:5 15:7 15:10 Keterangan Ikatan hidrogen OH Ulur C-H alkana Ulur C=C cincin aromatic Ulur C-O SO 3 H pada benzenae Benzena monosubstituen Dari Tabel 4. 5 dapat dilihat bahwa poliblend yang dihasilkan memang mengandung gugus fungsi dari polistiren tersulfonasi dan gugus fungsi dari lignin. Hal ini disebabkan karena poliblend merupakan campuran dari polimer, dan interaksi yang terjadi adalah interaksi fisik. Hasil spektrum FTIR dari poliblend tersebut menunjukkan tidak muncul gugus fungsi baru sehingga dapat dinyatakan bahwa interaksi yang terjadi antara kedua polimer dalam poliblend adalah interaksi secara fisika Analisis Derajat Swelling Membran Poliblend Analisis derajat swelling dilakukan dengan merendam membran poliblend dalam aqua dm selama 24 jam. Setelah 24 jam, membran poliblend tersebut dikeringkan permukaannya dengan menggunakan kertas hisap yang dimaksudkan agar massa membran basah yang ditimbang tidak termasuk massa aqua dm yang ada pada bagian permukaan. Hal ini disebabkan karena derajat swelling hanya memperhitungkan aqua dm yang masuk di dalam membran, bukan pada bagian permukaan (Gambar 4. 11). Gambar Perendaman membran poliblend dalam aqua dm 44

14 Besar derajat swelling yang diperoleh menyatakan seberapa banyak jumlah aqua dm yang dapat masuk atau terserap ke dalam membran poliblend. Sebagai perbandingan, digunakan Nafion sebagai referensi. Nafion menunjukkan nilai derajat swelling sebesar 23,67% pada suhu 60 0 C dan 31,45% pada suhu 80 0 C [Zhang, 2006]. Sedangkan berdasarkan hasil penelitian, nilai derajat swelling yang diperoleh untuk masing-masing membran poliblend berkisar antara 14-23%. Hasil tersebut menunjukkan bahwa membran poliblend yang disintesis memiliki derajat swelling yang mendekati derajat swelling dari Nafion. Komposisi membran poliblend PSS-lignin 15%:1% menunjukkan nilai yang paling optimum pada analisis ini. Derajat swelling masing-masing membran poliblend dapat dilihat pada Tabel Tabel 4. 6 Data analisis derajat swelling. Komposisi Poliblend Derajat swelling (%) PSS 15% : Lignin 1% 23,96 PSS 15% : Lignin 5% 14,69 PSS 15% : Lignin 7% 14,08 PSS 15% : Lignin 10% 14,61 Derajat swelling membran poliblend yang nilainya semakin menurun dengan bertambahnya jumlah lignin dalam poliblend menunjukkan bahwa semakin banyak komposisi lignin maka jumlah ikatan silang dalam poliblend juga akan semakin bertambah. Semakin banyak jumlah ikatan silang dalam poliblend akan menyebabkan derajat swelling menurun, karena ikatan silang tersebut dapat menghambat pelarut untuk masuk ke bagian dalam poliblend Analisis Termal Membran Poliblend Analisis termal membran poliblend PSS-lignin dengan berbagai komposisi dilakukan dengan menggunakan analisis DTA/TGA. Hasil analisis DTA/TGA tersebut berupa termogram. Dari termogram ini, dapat diketahui besarnya temperatur dekomposisi awal, temperatur dekomposisi akhir membran poliblend, serta besarnya pengurangan massa sampel yang terjadi pada suhu tertentu. Termogram yang diperoleh pada analisis ini tidak jauh berbeda antara termogram masing-masing membran poliblend, dan keseluruhan termogram tersebut dapat dilihat pada Lampiran F. Sedangkan salah satu termogram dari membran poliblend dapat dilihat pada Gambar Dari keseluruhan hasil termogram membran poliblend terlihat temperatur dekomposisi awal seluruh membran berkisar antara C, dan temperatur dekomposisi akhir seluruh membran berkisar antara C. Sedangkan massa sampel sisa pada tahap awal 45

15 dekomposisi berkisar antara 78 86%, dan massa sampel sisa pada temperatur dekomposisi akhir berkisar antara 5 16%. Temperatur dekomposisi dan massa sampel sisa secara lengkap dapat dilihat pada Tabel Gambar Termogram membran poliblend PSS-lignin. Tabel 4. 7 Data analisis termal DTA/TGA. Dekomposisi Akhir Massa akhir pada C (%) Komposisi Poliblend Dekomposisi Awal Suhu ( 0 C) Massa Sisa (%) Suhu ( 0 C) PSS 15% : Lignin 1% 237,2 78, ,5 PSS 15% : Lignin 5% 216,1 86,7 428,2 8,8 PSS 15% : Lignin 7% 214,1 81,6 426,4 5,1 PSS 15% : Lignin 10% 215,1 83,9 429,1 16 Berdasarkan hasil analisis termal ini terlihat bahwa membran poliblend hasil sintesis memiliki kekuatan termal yang tidak jauh berbeda antara membran satu dengan yang lainnya. Massa akhir sampel pada suhu dekomposisi akhir juga cenderung sama, walaupun membran poliblend dengan komposisi PSS 15%: Lignin10% memiliki persen massa yang lebih besar dibandingkan membran yang lainnya. Temperatur dekomposisi akhir membran poliblend PSS-lignin berkisar pada C, sedangkan temperatur dekomposisi akhir polistiren tersulfonasi (PSS) referensi [Smitha et al, 2003] berkisar pada nilai C. 46

16 Hasil ini menunjukkan bahwa dengan adanya lignin kestabilan termal dari polistiren tersulfonasi pada membran menjadi meningkat. Hal ini disebabkan karena struktur dari lignin yang memiliki banyak ikatan hidrogen di dalamnya, dapat meningkatkan kestabilan termal membran poliblend Analisis Kekuatan Mekanik Membran Poliblend Analisis kekuatan mekanik pada penelitian ini berupa besaran/parameter, yaitu stress at break yang diperoleh dari nilai F/A (dalam satuan Kgf/mm 2 ), % elongation at break (dalam %), serta stress per strain at break (dalam satuan % Kgf/mm 2 ). Besarnya analisis kekuatan mekanik tersebut dapat dilihat pada Lampiran G. Hasil analisis menunjukkan bahwa baik stress at break maupun % elongation at break dengan nilai tertinggi diperoleh pada membran poliblend dengan komposisi PSS 15% : Lignin 5%, sedangkan hasil stress per strain at break maksimal diperoleh pada membran poliblend dengan komposisi PSS 15% : Lignin 7%. Hasil analisis kekuatan mekanik membran poliblend PSS-lignin dapat dilihat pada Tabel Tabel 4. 8 Data analisis kekuatan mekanik. Hasil Uji Tarik Komposisi Poliblend stress per strain % elongation stress (kgf/mm2) (kgf/mm2) PSS 15% : Lignin 1% 0,6456 0,1283 5,0303 PSS 15% : Lignin 5% 1,1401 0,1867 6,1075 PSS 15% : Lignin 7% 1,0604 0,1100 9,6401 PSS 15% : Lignin 10% 0,5325 0,0883 6,0280 Jumlah lignin yang semakin banyak membuat kekuatan mekanik membran semakin tinggi akibat ikatan silang yang terdapat dalam lignin tersebut. Namun, saat jumlah lignin semakin banyak, gugus ~SO 3 H yang terkandung dalam membran tersebut juga semakin banyak, sehingga dapat membuat struktur membran menjadi rapuh sehingga nilai stress per strain pada membran poliblend PSS 15% : Lignin10% menjadi berkurang Analisis Konduktivitas Membran Poliblend Analisis konduktivitas membran dilakukan untuk mengetahui kemampuan membran dalam mengantarkan proton. Hasil akhir yang diperoleh pada analisis ini adalah berupa nilai hantaran jenis membran. Berdasarkan hasil penelitian memperlihatkan bahwa membran poliblend yang memiliki nilai hantaran jenis paling baik dari seluruh membran adalah membran poliblend dengan komposisi PSS 15% : Lignin 7%. 47

17 Nilai konduktivitas membran poliblend PSS-lignin yang diperoleh berkisar antara 1,44 x10-6 hingga 3,38 x 10-6 S cm -1 (Tabel 4. 9). Jika dibandingkan dengan Nafion sebagai referensi, yang memiliki hantaran jenis sebesar 8,05 x 10-3 S cm -1 [Zhang et al., 2005], maka hasil hantaran jenis membran poliblend ini sangat rendah. Akan tetapi pada saat hantaran jenis Nafion diukur dengan menggunakan metode pengukuran dan alat yang sama, ternyata nilai hantaran jenis Nafion adalah sebesar 7x10-5 Scm -1. Hasil perhitungan ini menunjukkan bahwa membran poliblend hasil sintesis memiliki hantaran jenis 1/10 kali dari hantaran jenis membran referensi Nafion (R). Hantaran jenis yang nilainya 1/10 kali membran referensi ini menunjukkan bahwa membran poliblend hasil sintesis sudah cukup baik untuk dapat diaplikasikan sebagai sel bahan bakar. Tabel 4. 9 Data analisis konduktivitas. Komposisi Poliblend Hantaran Jenis (Scm -1 ) PSS 15% : Lignin 1% 1,44267E-06 PSS 15% : Lignin 5% 1,56225E-06 PSS 15% : Lignin 7% 3,37908E-06 PSS 15% : Lignin 10% 2,85316E Analisis IEC Membran Poliblend Analisis IEC atau Ion Exchange Capacity menunjukkan seberapa besar kemampuan atau kapasitas membran untuk mempertukarkan ion, dalam hal ini adalah kemampuannya untuk menghantarkan proton. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai IEC optimal diperoleh pada membran poliblend dengan komposisi PSS 15% : Lignin 7%. Besarnya nilai IEC dari masing-masing membran poliblend dapat dilihat pada Tabel Tabel Data analisis IEC. Komposisi Poliblend IEC (meq./g) PSS 15% : Lignin 1% 1,98 PSS 15% : Lignin 5% 1,04 PSS 15% : Lignin 7% 2,06 PSS 15% : Lignin 10% 1,52 Hasil IEC membran poliblend hasil sintesis ternyata jauh melebihi nilai IEC Nafion sebagai membran referensi, yaitu sebesar 0,909 meq/g [Zhang et al., 2005]. Hasil ini menunjukkan bahwa membran poliblend hasil sintesis memiliki kemampuan penukar ion yang menjanjikan saat diaplikasikan pada sel bahan bakar. 48