Evaluasi Kandungan Monomer Stirena Dlm Plastik Kemas Makanan
LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA RADIASI · PDF fileLAPORAN PRAKTIKUM KIMIA RADIASI ... Polimerisasi...
Click here to load reader
-
Upload
nguyenkhanh -
Category
Documents
-
view
231 -
download
0
Transcript of LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA RADIASI · PDF fileLAPORAN PRAKTIKUM KIMIA RADIASI ... Polimerisasi...
1 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA RADIASI
“KOPOLIMERISASI BLOK”
ABSTRAK
Polimerisasi adalah reaksi penggabungan monomer-monomer menjadi rantai polimer yang panjang
dan berulang. Kopolimer adalah suatu polimer yang mengandung dua unit atau lebih monomer yang secara
kimia berbeda. Telah dilakukan percobaan kopolimerisasi blok secara radiasi menggunakan mesin berkas
elektron 350 keV/10mA dengan kecepatan konveyor 0,9cm/detik, lama waktu iradiasi kira-kira 13 detik.
Dalam percobaan ini dilakukan pencangkokan polimer yang berupa LLDPE dan HDPE menggunakan
monomer akrilamida. Sampel LLDPE dan HDPE yang telah diberi monomer akrilamida tersebut diiradiasi
dengan dosis sebesar 39,9 kGy. Kopolimer hasil iradiasi kemudian dicuci menggunakan air panas untuk
menghilangkan sisa-sisa homopolimer yang terbentuk dan monomer yang tidak bereaksi. Kopolimer hasil
pencangkokan yang terbentuk kemudian dianalisis secara kuantitatif dengan menghitung besarnya DOG
(degree of grafting) atau derajat pencangkokan. Dari hasil perhitungan diperoleh DOG LLDPE adalah
sebesar 52,5% dan DOG HDPE adalah sebesar 5%. Hasil tersebut menunjukkan bahwa derajat
pencangkokan pada LLDPE lebih besar daripada HDPE yang dikarenakan rendahnya kandungan kristal
dalam LLDPE.
TATA KERJA
Alat
Peralatan dan fasilitas yang digunakan dalam percobaan ini diantaranya adalah : Mesin Berkas Elektron
350 keV/10mA, kecepatan konveyor 0,9 cm/detik. Spektrofotometer dengan perangkat lunak Genesys CTA
Reader, mikroskop, berbagai piranti gelas, wadah cuplikan dari kaca berbentuk baki, neraca analitik,
spatula, sarung tangan, pinset dan microwave.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain : plastik LLDPE, plastik HDPE, monomer
akrilamida, aquadest, air panas, dan aseton.
Cara Kerja
1. Preparasi Sampel
Ditimbang 30,0053 gram monomer akrilamida kemudian dilarutkan ke dalam 100 ml aquadest. Plastik
LLDPE dan plastik HDPE dipotong dengan ukuran masing-masing 1 cm x 1 cm. Kemudian plastik
LLDPE dan plastik HDPE dicuci dengan alkohol lalu dikeringkan dan ditimbang berat keringnya.
Masing-masing diletakkan di atas cawan petridish dan ditambahkan 5 ml larutan monomer akrilamida
ke dalamnya.
2 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
2. Iradiasi Sampel
Larutan sampel disiapkan ke dalam wadah kaca dan diberi label. Sampel diirradiasi dengan dosis
irradiasi sebesar 39,9 kGy dan tegangan 300 kV, arus disesuaikan dosis yang diinginkan dan kecepatan
konveyor 0,9 cm/detik. Waktu irradiasi cuplikan kira-kira 13 detik. Film CTA yang telah diirradiasi
didiamkan dalam suhu kamar selama 2 jam, kemudian diukur rapat optiknya menggunakan
spektrofotometer CTA reader. Rapat optik CTA itu sebanding dengan dosis serap.
3. Pencucian dan Pengeringan Sampel
Sampel yang telah diirradiasi dicuci menggunakan air panas lalu dikeringkan. Kemudian ditimbang
berat keringnya setelah pencangkokan.
Gambar 1. Skema Percobaan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pencangkokan Kopolimer Secara Iradiasi
Kopolimer adalah suatu polimer yang mengandung dua unit atau lebih monomer yang secara kimia
berbeda. Jika dua makromolekul Ax dan By berikatan dan ikatannya terjadi pada ujung salah satu
makromolekul, maka struktur ini disebut sebagai kopolimer blok. Dalam percobaan ini dilakukan
pencangkokan polimer yang berupa LLDPE dan HDPE menggunakan monomer akrilamida.
Berdasarkan proses iradiasi, ada dua metode pencangkokan secara iradiasi, yaitu iradiasi polimer
dan monomer secara bersamaan (simultan) dan iradiasi secara bertahap (pre-radiation grafting). Teknik
iradiasi simultan baik dilakukan apabila monomer tidak lebih reaktif daripada polimernya, sehingga dapat
dihindarkan terjadinya homopolimerisasi. Pada teknik iradiasi cara bertahap (pre-radiation grafting),
polimer induk diiradiasi terlebih dahulu dalam kondisi vakum atau dalam udara, kemudian ditambahkan
larutan monomer yang ingin dicangkokkan. Selanjutnya, dilakukan pemanasan pada kondisi bebas oksigen.
Oksigen yang mempunyai orbital kosong akan bertindak sebagai penangkap (scavenger) radikal.
Mekanisme reaksi rantai pembentukan polimer dalam proses kopolimerisasi dapat dibagi menjadi
tiga tahap utama: yaitu inisiasi, propagasi, dan terminasi (Chapiro, 1962, Djojosubroto,1978, dan Fogler
1992): Diperkirakan reaksi yang akan terjadi pada polietilena dalam penelitian ini dapat dilihat pada
Persamaan (1) sampai Persamaan (3).
3 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
Inisiasi
Propagasi
Terminasi
Polietilena
Polietilena (disingkat PE) adalah termoplastik yang digunakan secara luas oleh konsumen produk
sebagai kantong plastik. Sekitar 60 juta ton plastik ini diproduksi setiap tahunnya. Polietilena adalah
polimer yang terdiri dari rantai panjang monomer etilena (IUPAC: etena). Di industri polimer, polietilena
ditulis dengan singkatan PE, perlakuan yang sama yang dilakukan oleh Polistirena (PS) dan Polipropilena
(PP).
Molekul etena C2H4 adalah CH2=CH2. Dua grup CH2 bersatu dengan ikatan ganda. Polietilena
dibentuk melalui proses polimerisasi dari etena. Polietilena bisa diproduksi melalu proses polimerisasi
radikal, polimerisasi adisi anionik, polimerisasi ion koordinasi, atau polimerisasi adisi kationik. Setiap
metode menghasilkan tipe polietilena yang berbeda. Polietilena terdiri dari berbagai jenis berdasarkan
kepadatan dan percabangan molekul. Sifat mekanis dari polietilena bergantung pada tipe percabangan,
struktur kristal, dan berat molekulnya.
Gambar 2. Struktur Polietilena
4 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
HDPE dan LLDPE
Polimer yang digunakan dalam percobaan ini adalah polietilena linier dengan kerapatan rendah
(LDPE) dan polietilena dengan kerapatan tinggi (HDPE). Polietilena bersifat nonpolar sehingga larut
dalam pelarut polar seperti air. Struktur kristal polimer ini sama dengan struktur normal hidrokarbon
parafin (Chapiro, 1962).
Gambar 3. Struktur HDPE dan LDPE
Polietilena yang banyak mengandung rantai cabang disebut LDPE (low density polyethylene), sedang yang
bersifat linier disebut high density polyethylene (HDPE). HDPE lebih kuat, tetapi lebih mahal dari LDPE.
Monomer etilena dapat dikopolimerisasi dengan suatu komonomer cabang alkil menghasilkan kopolimer
dengan cabang-cabang hidrokarbon pendek yang sering disebut linear low-density polyethylene (LLDPE)
(sumber: http://www.pslc.ws).
Linear low density polyethylene (LLDPE) adalah substansial linier polimer (polyethylene), dengan
sejumlah besar cabang pendek, biasanya dibuat oleh kopolimerisasi dari etilena dengan lagi-rantai olefin.
Linear low density polyethylene berbeda secara struktural dari low density polyethylene konvensional
karena tidak adanya percabangan rantai panjang. Secara umum, LLDPE diproduksi pada suhu rendah dan
tekanan oleh kopolimerisasi etilena dan alpha olefin lebih tinggi seperti buten , hexene , atau octene. Proses
kopolimerisasi menghasilkan polimer LLDPE yang memiliki distribusi berat molekul yang lebih sempit
daripada LDPE konvensional dan dalam kombinasi dengan struktur linier, sifat reologi berbeda nyata.
5 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
Analisis Kuantitatif
Setelah sampel LLDPE dan HDPE selesai diiradiasi, kemudian dicuci menggunakan air panas.
Tujuan pencucian menggunakan air panas ini adalah untuk menghilangkan sisa-sisa homopolimer yang
berupa poliakrilamida dan monomer akrilamida yang tidak bereaksi. Hasil pencangkokan tersebut
kemudian dikeringkan dan ditimbang.
Hasil pencangkokan ditunjukkan oleh DOG (degree of grafting) atau derajat pencangkokan yang
didefinisikan sebagai massa monomer yang ditambahan ke matriks film. Derajat pencangkokan
dilambangkan dengan angka banding berat setelah pencangkokan dibagi berat sebelum pencangkokan atau
dalam persentasi dari pertambahan berat dibagi berat awal, ditunjukkan oleh persamaan di bawah ini.
DOG = mgrafted − m initial
m initial x 100 %
dengan mgrafted adalah berat setelah pencangkokan, dan minitial adalah berat sebelum pencangkokan dalam
gram.
Dari percobaan ini diperoleh hasil sebagai berikut :
Polimer Keterangan Berat
(gram) DOG (%)
LLDPE Sebelum Iradiasi
Setelah Iradiasi
0,0040
0,0061 52,5
HDPE Sebelum Iradiasi
Setelah Iradiasi
0,0020
0,0021 5
Dari hasil perhitungan di atas dapat diketahui bahwa derajat pencangkokan LLDPE lebih besar daripada
derajat pencangkokan HDPE. Hal tersebut dapat disebabkan karena perbedaan kristalinitas antara LLDPE
dan HDPE.
Perbedaan kristalinitas juga mempengaruhi proses induksi radiasi. Tetapi, menurut Walsby dkk.
(2001), pengaruh kristalinitas terhadap derajat pencangkokan suatu polimer sangat kompleks. Kristalinitas
yang tinggi dapat mengurangi daya difusi monomer, sedangkan kristalinitas yang rendah dapat membuat
radikal bergerak cepat dan lebih cepat pula memasuki tahap terminasi. Dalam hal ini, polimer HDPE
mempunyai bagian yang bersifat kristalin 85% sampai 95%, bagian kristalin pada LDPE berkisar 60-70%,
dan bagian kristalin pada LLDPE adalah 33-53% (http://www.pslc.ws/mactest/crystal.htm; Prasad, 1999;
dan Mandelkern dkk., 1999). Karena rendahnya kandungan kristal dalam LLDPE, dalam percobaan ini
derajat pencangkokan pada LLDPE cenderung lebih besar daripada HDPE.
KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan, dapat diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu:
6 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
1. Kopolimer adalah suatu polimer yang mengandung dua unit atau lebih monomer yang secara kimia
berbeda.
2. Pencangkokan poliakrilamida ke dalam HDPE dan LLDPE dapat dilakukan dengan mengiradiasi
sampel LLDPE dan HDPE yang diberi monomer akrilamida menggunakan MBE milik PTAPB-
BATAN.
3. Derajat pencangkokan pada LLDPE lebih besar daripada HDPE karena rendahnya kandungan kristal
dalam LLDPE.
DAFTAR PUSTAKA
Christina P, Maria dan Kartini Megasari.2007.Dasar-Dasar Kimia Radiasi, Percobaan-Percobaan dan
Contoh Aplikasinya.Yogyakarta : STTN-BATAN.
Ginting Suka, Irwan.2010.Makara, Sains, Vol. 14, No. 1, April 2010 : 1-6 “Kopolimerisasi Cangkok (Graft
Copolymerization) N-Isopropilakrilamida pada Fim Selulosa yang Diinduksi oleh Sinar Ultraviolet
dan Karakterisasinya” (pdf).Bandar Lampung : Universitas Lampung.
Megasari, Kartini.2010.Presentasi Praktikum Polimerisasi.Yogyakarta : STTN-BATAN.
Tarwito.2010.Diktat Kuliah Kimia Radiasi.Yogyakarta : STTN-BATAN.
http://jurnal.sttn-batan.ac.id//wp-content/uploads/2009/04/06-Maria.pdf, diakses pada 21 Januari 2011
http://translate.google.co.id/translate?hl=id&langpair=en|id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_low-
density_polyethylene, diakses pada 21 Januari 2011
http://www.pslc.ws/macrogcss/pe.html, diakses pada 21 Januari 2011
http://www.britannica.com/EBchecked/topic-art/342189/267/Three-common-polymer-structures, diakses
pada 21 Januari 2011
Asisten,
Kartini Megasari, S.ST
Yogyakarta, 22 Januari 2011
Praktikan,
Dyah Kumala Sari