SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLY LACTIC ACID (PLA) BERDASARKAN VARIASI SUHU SKRIPSI

Transkripsi

1 SINTESIS DAN KARAKTERISASI POLY LACTIC ACID (PLA) BERDASARKAN VARIASI SUHU SKRIPSI ADYSTYA DEVINA PRAHASANTI PROGRAM STUDI S-1 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2015 i

2 ii

3 iii

4 PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seijin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai dengan kebiasaan ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga iv

5 ABSTRAK Poliasam laktat (PLA) merupakan polimer yang dapat diuraikan secara hayati sehingga penggunaannya sebagai plastik dapat mengurangi efek buruk dari plastik. PLA dibuat dengan katalis timah(ii) oktoat (Sn(Oct)2) pada konsentrasi tertentu. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu polimerisasi terhadap karakteristik PLA yang meliputi viskositas, massa molekul, dan titik leleh. Pada penelitian ini metode yang digunakan yaitu Viskositas PLA diukur menggunakan viskometer Ostwald sehingga didapatkan viskositas intrinsik yang dapat dihubungkan melalui persamaan Mark-Houwink-Sakurada untuk mendapatkan massa molekul PLA. Titik leleh PLA dianalisis dengan Diffrensial Scanning Calorimetry (DSC). Hasil penelitian menunjukkan bahwa suhu polimerisasi L-asam laktat berpengaruh terhadap viskositas, massa molekul dan titik leleh PLA. Viskositas, massa molekul dan titik leleh PLA meningkat seiring dengan suhu polimerisasi yang semakin besar hingga mencapai suhu polimerisasi optimum yaitu 180 C, kemudian terjadi penurunan pada suhu polimerisasi 200 C. Viskositas, massa molekul dan titik leleh pada suhu optimum berturut-turut didapatkan sebesar 0,5940;65907,1972g/mol, dan 42,89 C. Kata Kunci: PLA, viskositas, massa molekul, titik leleh. v

6 Adystya Devina Prahasanti 2015, Thesis, under guidance Drs. Siswanto,M.Si. and Jan Ady S.Si M.Si physics. Physics Department, Faculty of Science and Technology, Airlangga University. ABSTRACT Polylactic acid (PLA) is a polymer that can be degraded biologically so its application as plastic reduce the bad effect of plastic. PLA were synthesized with using stannous(ii) octoate (Sn(Oct)2) catalyst at some concentration. The purpose of the research is to determine the effect of polymerization temperature on the characteristics of the PLA, including viscosity, molecular weight and melting point. This research method used is PLA viscosity was measured using Ostwald viscometer, so the intrinsic viscosity which obtained could be connected with the Mark-Houwink-Sakurada equation to obtain the molecular weight of PLA. The melting point of PLA were analyzed with Differential Scanning Calorimetry (DSC). The result showed that polymerization temperature of L-lactic acid influence to viscosity, molecular weight, and melting point of PLA. Viscosity, molecular weight and melting point of PLA increased by increasing polymerization temperature until reach the optimum polymerization temperature 180 C, then appear decreasing polymerization temperature at 200 C. Viscosity, molecular weight and melting point at the optimum temperature obtained respectively ; g / mol, and C. Keywords: PLA, viscosity, molecular weight, melting point vi

7 KATA PENGANTAR Alhamdulillahirobbil alamin. Puji dan syukur penulis haturkan kepada Allah SWT atas izin-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul Sintesis dan Karakterisasi Poly Lactic Acid (PLA) Berdasarkan Variasi Suhu dapat terselesaikan dengan baik. Skripsi ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana S1 di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga. Penulisan skripsi ini tidak lepas dari bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Maka dalam kesempatan ini penyusun ingin menyampaikan terima kasih kepada kedua orang tua dan keluarga besar yang selalu memberi doa dan dukungan, dan kepada Drs. Siswanto, M.Si selaku pembimbing I dan Jan Ady, S.Si, M.Si selaku pembimbing II yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan proposal rancangan skripsi serta pihak-pihak lain yang senantiasa memberi masukan dan dukungan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih atas segala bantuan yang diberikan oleh berbagai pihak sehingga penulisan skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak yang membaca. Surabaya, 31 Januari 2015 Penulis Adystya Devina Prahasanti vii

8 UCAPAN TERIMA KASIH Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat, karunia, dan hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan baik. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini tak lepas dari bantuan dan dukungan dari banyak pihak. Penulis menyampaikan terimakasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : 1. Puji dan syukur penulis haturkan kepada Allah SWT atas izin-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi 2. Kedua orang tua tercinta, Ayah tersayang Kasiadi dan mama tercinta Tutik Suhartini; serta adik tersayang Tresia Aulia Vidyanti serta nenek tercinta mbah Karmi yang selalu mendoakan, memberi kasih sayang, motivasi, suntikan dana dan perhatian setiap saat, serta Keluarga besar di Ponorogo dan jombang yang tak lupa mengikatkan akan pentingnya do a 3. Bapak Drs. Siswanto, M.Si dan bapak Jan Ady, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing I dan II yang senantiasa mencurahkan segenap ilmu, waktu, dan tenaga untuk memberikan bimbingan, arahan, masukan yang sangat berharga. 4. Dr. Prihartini Widiyanti, drg., M.kes dan bapak Drs. Bambang Suprijanto, M.Si selaku dosen penguji I dan II atas segala saran dan masukan untuk perbaikan penulisan skripsi ini. 5. Dosen-dosen Program Studi S1 Fisika yang telah memberikan dukungan dan semangat selama penulisan skripsi ini. viii

9 6. Teman seperjuangan Yuli Putri A.H. sebagai partner kerja dalam suka maupun duka senantiasa selalu memberikan dukungan, semangat dan perhatian selama ini. 7. Dian Afriansyah sebagai teman dekat yang selalu memberikan dukungan, nasehat, semangat dan perhatian setiap saat. 8. Teman - teman Fisika, khususnya Lailatul Badriyah, Bandiyah S.A., Nomita R., Rizky A.S., Pradianti Andrica, Hilyati N., Intan P., Mas Dianto, Sofwah, Norienna yang selalu memberikan dukungan, semangat dan perhatian setiap saat. 9. Mbak-mbak serta mas-mas laboran di ITS, UNESA maupun UM yang senantiasa sabar menanggapi tiap pertanyaan dan membantu mencarikan solusi untuk penyelesaian masalah dalam pelaksanaan penelitian. 10. Seluruh angkatan 2009, Fisika/Teknobiomedik/OSI atas bantuan dan do anya. Seluruh senior (2008), serta junior (2010, 2011, 2012 ) HIMAFI yang telah membantu baik di laboratorium maupun do anya. 11. Seluruh staf dan karyawan FST UNAIR yang telah memberikan banyak didikan serta pengalaman dalam menjalani kehidupan. 12. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu saya haturkan banyak terima kasih sehingga penulisan skripsi ini selesai tepat waktu. ix

10 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR JUDUL...i LEMBAR PENGESAHAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii PEDOMAN SKRIPSI...iv ABSTRAK... v ABSTRCT...vi KATA PENGANTAR... vii UCAPAN TERIMA KASIH... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Manfaat... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Asam Laktat... 6 x

11 Aplikasi dan penggunaan Asam laktat Karakteristik Asam Laktat Proses Produksi Asam Laktat Laktida Poly Lactic Acid (PLA) Pembukaan cincin laktida Viskositas dan Massa molekul Differential Scanning Calorimetry (DSC) Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier(FTIR) BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Bahan dan Alat Penelitian Bahan Penelitian Alat Penelitian Prosedur Penelitian Diagram alir penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Viskositas Intrinsik PLA Berat Molekul PLA Titik Leleh PLA BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA xi

12 Daftar Tabel Tabel 2.1. Sifat fisik Asam laktat Tabel 2.2. Sifat fisik laktida Tabel 2.3. Sifat fisik dan mekanika PLA Tabel 4.1. Waktu Alir Etil Asetat Tabel 4.2. Waktu Alir PLA pada suhu 100 o C Tabel 4.3. Viskositas (η) PLA pada suhu 100 o C Tabel 4.4. Viskositas intrinsik (η) PLA dengan variasi suhu Tabel 4.5. Berat molekul PLA pada berbagai variasi suhu polimerisasi Tabel 4.6: Hasil Termogram differential scanning calorimetry (DSC) PLA Tabel 4.7: Hasil spektrum FTIR L-asam laktat, laktida dan PLA xii

13 Daftar Gambar Gambar 2.1. Dua jenis isomer optikal asam laktat Gambar 2.2. Tiga struktur diastereoisomer dari D-laktida dan L-laktida atau DL-laktida Gambar 2.3. Skema dari pembuatan Laktida Gambar 2.4. Struktur kimia PLA Gambar 2.5. Sifat Kristal dan titik leleh struktur PLA hasil polimerisasi monomer bentuk D-,L-,Atau DL-laktat Gambar 2.6. Struktur PLA hasil D-,L-,Atau DL-laktida Gambar 2.7. Mekanisme inisiasi dan propagasi (pembukaan cincin laktida) Gambar 2.8. Mekanisme pemasukan koordinasi dari Stannous Oktoat Gambar 2.9. Skematik Kurva DSC untuk Polimer Gambar 4.1 : Kurva viskositas reduksi terhadap konsentrasi PLA Gambar 4.2 : Kurva viskositas reduksi terhadap konsentrasi PLA Gambar 4.3 : Kurva berat molekul PLA terhadap variasi suhu Gambar 4.4 : Termogram PLA suhu polimerisasi 100 o C Gambar 4.5 : Termogram PLA suhu polimerisasi 120 o C Gambar 4.6 : Termogram PLA suhu polimerisasi 140 o C xiii

14 Gambar 4.7 : Termogram PLA suhu polimerisasi 160 o C Gambar 4.8 : Termogram PLA suhu polimerisasi 180 o C Gambar 4.9 : Termogram PLA suhu polimerisasi 200 o C Gambar 4.10: Kurva hubungan antara titik leleh hasil PLA dengan perlakuan berbagai variasi suhu Gambar 4.11 : Hasil spektrum FTIR Asam Laktat Gambar 4.12 : Hasil spektrum FTIR Laktida Gambar 4.13 : Hasil spektrum FTIR PLA suhu 100 o C Gambar 4.14 : Hasil spektrum FTIR PLA suhu 120 o C Gambar 4.15 : Hasil spektrum FTIR PLA suhu 140 o C Gambar 4.16 : Hasil spektrum FTIR PLA suhu 160 o C Gambar 4.17 : Hasil spektrum FTIR PLA suhu 180 o C Gambar 4.18 : Hasil spektrum FTIR PLA suhu 200 o C Gambar 4.19: Kurva hubungan antara berat molekul dan titik leleh xiv