PENENTUAN HARGA KONST ANT A MARK-HOUWINK POLIIMIDA …

7
Prosiding Pertemuan /Imiah Sains Materi /997 /SSN /4/0-2897 PENENTUAN HARGA KONST ANT A MARK-HOUWINK POLIIMIDA DENGAN METODE KALIBRASI KROMA TOGRAFI GEL 1 Herwinarni S2,JadigiaGinting3, Sudirman' '" ABSTRAK PENENTUAN HARGA KONSTANTA MARK-HOUWINK POLIIMIDA DENGAN METODE KALIBRASI KROMATOGRAFI GEL. Telah dilakukan penelitian untuk menentukan distribusi berat molekul derivatifpoliimida seperti maleimida, bismaleimida, tetrahidroptalimida dan bistetrahidroptalimida dengan metode kurva kalibrasi Gel Permeation Chromalhography (GPC) dan Viskometer Ostwald. Disribusi berat molekul mengikuti persamaan Mark-Houwink Tl = K Mva, dimana k dan IX adalah tetapan khusus untuk polimer yang larut dalam konsentrasi pelarut tertentu, pada saat temperatur tertentu pula, dan mempunyai hubungan erat dengan viskositas intrinsik (Tl). Harga K.6 = K" dimana 6 adalah faktor koreksi yang terjadi karena perubahan viskositas intrinsik dan Inassa molekul hidrodinamik/nisbi (MJ.Hasil polimerisasi komposit suhu tinggi akan mengalami perubahan berat molekul. Berat molekul rata-rata hidrodinamika komposit (MJ sebanding dengan berat molekul polistirena standar yang digunakan. Berat molekul rata- rata viskositas (Mv) polistirena standar berkisar antara 180 sampai dengan 3500 dalam pelarut kloroform pada temperatur 35°C didapatkan harga IX = 0,2417 dan K = 0,04543 untuk harga faktor koreksi polistirena, 6 = 1,0 II Berat molekul rata-rata derivatif poliimid sebelum di sintesis untuk maleimida = 186,6, bismaleimida = 350,6, tetrahidroptalimida = 239,1 dan bistetrahidroptalimida = 454, larut dalam pelarut kloroform pada temperatur 35"C mempunyai harga IX = 0,708, K = 0,001418 dan faktor koreksi 6 = 0,87. Setelah mengalami perlakuan panas, terjadi reaksi polimerisasi, berat molekul rata-rata maleimida (MA) adalah 303, bismaleimida (Mu)=656, tetrahidroptalimida (Mc)=408 dan bistetrahidroptalimida (MD)=892. Derajat polimerisasi (n), untuk maleimida nA=I,62, bismaleimida nu=I,87,tetrahidroptalimida Mc=I,70 dan bistetrahidroptalimida MD=I,96. Polistirena standar yang digunakan sebagai kalibrasi standar mempunyai harga 6 = I, polistirena tersebut bersifat monodispers, sedang pol iimida bersifat pol idispers karena 6 = 0,87 < I. ABSTRACT DETERMINATION OF MARK-HOUWINK CONSTANTS FOR THE POLYIMIDE WITH GEL CHROMATOGRAPHY CALIBRATION METHOD. A research for determination molecular weight distribution of the polyimide derivation such as mal imide, bismalimide, tetrahydropthalymide and bistetrahydropthalymide with Gel Permeation Chromatography cali- bration curve method and viscometer Ostwald has been carried out. Molecular weight distribution related to the Mark-Houwink equation 11 = K Mv" where as k and a are particular solvent-polymer system has close relation with intrinsic viscosities (11). The K value is influenced by corection factor (8) due to intrinsic viscosities (11) and the hydrodynamic average molecular weight (Mx). The results of high temperature composed polymerisation will be changed molecular weight distribution. The average molecular weight composite proportional of viscosity average molecular weight polystirene standart is used. The viscosity average molecular weight of polystirene standart are arround 180 up to 3500 in the chloroform solvent at the temperature 35"C is having a = 0,2417 and K = 0,04543 for the 8 corection facktor is 1,0 II. The average molecular weight of composite before polymerization is 186,6 for mal imide, 350,6 for bismalimide, 239, I for tetrahydroptalimide and 454 for bis-tetrahydroptalimide in chloroform solvent at the temperature 35"C , a = 0,708 and K = 0,001418 where as corection factor (8)= 0,87. Therefore the average molecular weight of composite high temperature, after heating process will occur polymerization reaction, the molecular weight of mal imide (MA) become increas 303, molecular weight of bismalimide (Mo) become 656, molecular weight of tetrahydroptalimide (Mc) become 408 and molecular weight of bistetrahydroptalimide (MD) become 892. The degree of polymer is at ion (n) of mal imide (nA), bismalimide (no), tetrahydroptalymide (nc) and bis-tetrahydroptalymide (nD) are (nA)=I,62, (no)=I,87, (nc)=I,70 and (nD)=I,96 respectively. The standart ofpolystirene is used to have 8 = I characterize monodispersities, while polyimide have 8 = 0,87 characterize polydispersities, because 8 < I. KEY WORD Mark Houwink Constata, Poliimida. Gel Chromatography Gel (GPC) PENDAHULUAN maupun mekanik (2). Sebagai penguat dapat digunakan serat karbon, serat gelas clan serat kevlar, clan jenis matriksnya dapat berupa logam, keramik atau polimer. Salah satu komposit yang sedang dikembangkan adalah poliimida dengan spesifikasi sebagai berikut: stabilitas tinggi, stabil pacta temperatur -190°C sampai dengan 600°C, mempunyai daya tahan yang baik terhadap api, radiasi dan bahan kimia, sehingga dapat memberikan kontribusi yang baik terhadap kualitas komposit (3,4). Komposit merupakan salah satu bahan alternatif yang sangat berguna untuk menjawab tuntutan perkembangan zaman, karena mempunyai beberapa keunggulan seperti ringan tahan korosi, sifat fisik dan mekanik yang kuat dan mempunyai koefisien muai yang rendah serta biaya proses lebih murah (1). Struktur komposit terdiri dari 2 bagian penyusun utama yaitu penguatJserat dan matriks, keduanya dikombinasikanbaik melalui proses kimia -~~-- 1 Dipresentasikan pada Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1997 2 Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi -BA TAN ) Pusat Penelitian Sains Materi -BATAN 186

Transcript of PENENTUAN HARGA KONST ANT A MARK-HOUWINK POLIIMIDA …

Page 1: PENENTUAN HARGA KONST ANT A MARK-HOUWINK POLIIMIDA …

Prosiding Pertemuan /Imiah Sains Materi /997 /SSN /4/0-2897

PENENTUAN HARGA KONST ANT A MARK-HOUWINK POLIIMIDADENGAN METODE KALIBRASI KROMA TOGRAFI GEL 1

Herwinarni S2,Jadigia Ginting3, Sudirman' '"

ABSTRAKPENENTUAN HARGA KONSTANTA MARK-HOUWINK POLIIMIDA DENGAN METODE KALIBRASI

KROMATOGRAFI GEL. Telah dilakukan penelitian untuk menentukan distribusi berat molekul derivatifpoliimida seperti maleimida,bismaleimida, tetrahidroptalimida dan bistetrahidroptalimida dengan metode kurva kalibrasi Gel Permeation Chromalhography (GPC)dan Viskometer Ostwald. Disribusi berat molekul mengikuti persamaan Mark-Houwink Tl = K Mva, dimana k dan IX adalah tetapankhusus untuk polimer yang larut dalam konsentrasi pelarut tertentu, pada saat temperatur tertentu pula, dan mempunyai hubungan eratdengan viskositas intrinsik (Tl). Harga K.6 = K" dimana 6 adalah faktor koreksi yang terjadi karena perubahan viskositas intrinsik dan

Inassa molekul hidrodinamik/nisbi (MJ.Hasil polimerisasi komposit suhu tinggi akan mengalami perubahan berat molekul. Beratmolekul rata-rata hidrodinamika komposit (MJ sebanding dengan berat molekul polistirena standar yang digunakan. Berat molekul rata-rata viskositas (Mv) polistirena standar berkisar antara 180 sampai dengan 3500 dalam pelarut kloroform pada temperatur 35°Cdidapatkan harga IX = 0,2417 dan K = 0,04543 untuk harga faktor koreksi polistirena, 6 = 1,0 II Berat molekul rata-rata derivatif poliimidsebelum di sintesis untuk maleimida = 186,6, bismaleimida = 350,6, tetrahidroptalimida = 239,1 dan bistetrahidroptalimida = 454, larutdalam pelarut kloroform pada temperatur 35"C mempunyai harga IX = 0,708, K = 0,001418 dan faktor koreksi 6 = 0,87. Setelah

mengalami perlakuan panas, terjadi reaksi polimerisasi, berat molekul rata-rata maleimida (MA) adalah 303, bismaleimida (Mu)=656,tetrahidroptalimida (Mc)=408 dan bistetrahidroptalimida (MD)=892. Derajat polimerisasi (n), untuk maleimida nA=I,62, bismaleimidanu=I,87,tetrahidroptalimida Mc=I,70 dan bistetrahidroptalimida MD=I,96. Polistirena standar yang digunakan sebagai kalibrasi standarmempunyai harga 6 = I, polistirena terse but bersifat monodispers, sedang pol iimida bersifat pol idispers karena 6 = 0,87 < I.

ABSTRACTDETERMINATION OF MARK-HOUWINK CONSTANTS FOR THE POLYIMIDE WITH GEL

CHROMATOGRAPHY CALIBRATION METHOD. A research for determination molecular weight distribution of the polyimidederivation such as mal imide, bismalimide, tetrahydropthalymide and bistetrahydropthalymide with Gel Permeation Chromatography cali-bration curve method and viscometer Ostwald has been carried out. Molecular weight distribution related to the Mark-Houwink equation11 = K Mv" where as k and a are particular solvent-polymer system has close relation with intrinsic viscosities (11). The K value is

influenced by corection factor (8) due to intrinsic viscosities (11) and the hydrodynamic average molecular weight (Mx). The results ofhigh temperature composed polymerisation will be changed molecular weight distribution. The average molecular weight compositeproportional of viscosity average molecular weight polystirene standart is used. The viscosity average molecular weight of polystirenestandart are arround 180 up to 3500 in the chloroform solvent at the temperature 35"C is having a = 0,2417 and K = 0,04543 for the 8

corection facktor is 1,0 II. The average molecular weight of composite before polymerization is 186,6 for mal imide, 350,6 forbismalimide, 239, I for tetrahydroptalimide and 454 for bis-tetrahydroptalimide in chloroform solvent at the temperature 35"C , a = 0,708and K = 0,001418 where as corection factor (8)= 0,87. Therefore the average molecular weight of composite high temperature, after

heating process will occur polymerization reaction, the molecular weight of mal imide (MA) become increas 303, molecular weight ofbismalimide (Mo) become 656, molecular weight of tetrahydroptalimide (Mc) become 408 and molecular weight ofbistetrahydroptalimide (MD) become 892. The degree of polymer is at ion (n) of mal imide (nA), bismalimide (no), tetrahydroptalymide (nc)and bis-tetrahydroptalymide (nD) are (nA)=I,62, (no)=I,87, (nc)=I,70 and (nD)=I,96 respectively. The standart ofpolystirene is used tohave 8 = I characterize monodispersities, while polyimide have 8 = 0,87 characterize polydispersities, because 8 < I.

KEY WORDMark Houwink Constata, Poliimida. Gel Chromatography Gel (GPC)

PENDAHULUAN maupun mekanik (2). Sebagai penguat dapatdigunakan serat karbon, serat gelas clan serat kevlar,clan jenis matriksnya dapat berupa logam, keramikatau polimer. Salah satu komposit yang sedangdikembangkan adalah poliimida dengan spesifikasisebagai berikut: stabilitas tinggi, stabil pactatemperatur -190°C sampai dengan 600°C,mempunyai daya tahan yang baik terhadap api,radiasi dan bahan kimia, sehingga dapat memberikankontribusi yang baik terhadap kualitas komposit

(3,4).

Komposit merupakan salah satu bahanalternatif yang sangat berguna untuk menjawabtuntutan perkembangan zaman, karena mempunyaibeberapa keunggulan seperti ringan tahan korosi,sifat fisik dan mekanik yang kuat dan mempunyaikoefisien muai yang rendah serta biaya proses lebihmurah (1).

Struktur komposit terdiri dari 2 bagianpenyusun utama yaitu penguatJserat dan matriks,keduanya dikombinasikanbaik melalui proses kimia

-~~--

1 Dipresentasikan pada Pertemuan Ilmiah Sains Materi 19972 Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi -BA TAN) Pusat Penelitian Sains Materi -BATAN

186

Page 2: PENENTUAN HARGA KONST ANT A MARK-HOUWINK POLIIMIDA …

Prosiding Pertemuan I/miah Sains Materi /997 /SSN /4/0-2897

Mv (P) (11) (pS)

Mv(Ps) (11)(p)

11 = K. MyuMenurut

Karena itu,

Kps I+aps (I)log + log Mv (PS)

Kp I +ap

log Mv(p) =

+ap

Hila K dan a daTi standar polistirena, polimerdiketahui dan berat molekul rata-rata viskositasstandar polistirena (Mv ) diketahui pula, maka beratmolekul rata-rata viskositas polimer/poliimida dapatdicari.

Penentuan Viskositas Intrinsik (11).Angka viskositas batas atau viskositas

intrinsik adalah 11sP/C, C adalah konsentrasi larutanpolimer, daD viskositas tereduksi atau angkaviskositas diberi lambang (11). Sebagai pendekatanbahwa viskositas tiap larutan hasil pengenceranberbanding lurus dengan waktu alirnya, persamaantersebut adalah sebagai berikut (5):

Sifat-sifat polimer terletak padakehomogenan molekul yang membangun sistem.Polimerl poliimida merupakan senyawa yang bersifatpolidispers yaitu senyawa yang mempunyai beratmolekul relatifheterogen (campuran polimer denganberbagai nilai berat molekul relatif), hal inidisebabkan adanya variasi statistik secara acak yangterjadi selama reaksi polimerisasi berlangsung,sehingga penentuan berat molekul relatif polimerhanya dapat memberikan harga rata-rata. Satu-satunya metode penentuan berat molekul relatifpolimer yang sekaligus dapat menghasilkan kurvadistribusi berat molekul adalah Gel Permeation

Chromatography (GPC).GPC merupakan metode pemisahan yang

didasarkan atas perbedaan ukuran molekul polimer.Teknik ini hanya membutuhkan persyaratan adanyapelarut yang dapat melarutkan polimer secarasempuma clan kompatibel terhadap bahan pengisikolom yang digunakan. Mula-mula molekul-molekulberukuran besar dapat terelusi sempuma lebihdahulu,kemudian molekul berukuran kecilterpenetrasi lebih lambat. Kromatogram GPCmenunjukkan volum retensi yang menggambarkanjumlah polimer yang terelusi.

Pada pengolahan data GPC diperlukansejumlah standar yang memenuhi persyaratan.Polistirena adalah standar yang memenuhipersyaratan, karena mempunyai indekspolidispersitas I = Mw/Mn sarna, dimana I antara 1,02

-1,2 clan berat molekul relatif antara (500 -2x 1 06).

llsp = t. -to / to (2)

TJsp = viskositas intrinsik spesifikto = waktu alir untuk pelarutt. = waktu alir untuk larutan polimerTEORI

Menurut persamaan HUGGYN clan KRAMER (6),bahwa untuk menentukan harga (11) adalah: l1sr/C =

11 + k112C, diperoleh kurva garis lurus l1sr/C terhadapc, bila konsentrasi c = 0, maka (11) diperoleh sebagai

titik potong ( 11,0 ), k tidak konstan karena hargakonsentrasi (c) berubah-ubah berkisar antara 0, I -

0,55 % dengan temperatur larutan tertentu sesuai tipeviskometer OSTWALD yang digunakan.

Pada umumnya diperoleh hubungan yanglinier antara log 11 dan vol urn retensi atau beratrnolekul rata-rata viskositas (Mv). Hal ini dikenalsebagai kurva kalibrasi universal, bila polirner yangdianalisa rnernpunyai struktur yang berbeda denganstandar, diperlukan perubahan kalibrasi.

Persamaan impiris Mark-Houwink:11 = K. MvQ

11 = viskositas intrinsik, dapat ditentukan

dengan viskometer tipe Ostwald.a&K = tetapan yang bergantung pada jenis

polimer dan pelarut yang digunakandalam pengukuran viskositas.

Mv = berat molekul rata-rata polimer

karena pengaruh viskositas.Hubungan antara berat molekul rata-rata viskositas(My) dengan viskositas intrinsik (11), dinyatakansebagai berikut:

Cars penentukan konstanta MARK HOUWINK( K daD a )

Penentukan konstante Mark Houwink K clana menggunakan metode kombinasi antarapengukuran viskositas intrinsik clan masing-masingberat molekul relatif derivat poliimida (Mx) darisintesa komposit suhu tinggi.

11 = KxMxalog 11 = log Kx+ cx log Mx

Diperoleh kurva garis lurus antara log Tl terhadap logMx. sehingga gradien a dapat dicari daD Kx sebagai

187

Page 3: PENENTUAN HARGA KONST ANT A MARK-HOUWINK POLIIMIDA …

/SSN /4/0-2897Prosiding Pertemuan /lmiah Sains Materi /997

titik potong bila Mx = 0, maka Kx adalah titik potong

(T],O)Menurut MAHABADl (7) bahwa K = Kx/o dimana

Kx > K. Harga 0 adalah faktor koreksi dimanapoliimida terdiri dari molekul-molekul yangheterogen, sehingga mempengaruhi viskositaslarutan.

Penentuan Harga Faktor Koreksi (0)Menurut GRUBISIC,REMMP daD BENOIT

(8), bahwa semua jenis polimer mempunyai volumeretensi (J), dapat ditentukan dengan GPC dimana

J=(fl).Mx.

Alat. GPC dengan spesifikasi seperti TabelI, clan Viskometer kapiler tipe Ostwald untukmenentukan viskositas intrinsik.

Metode. Proses dilakukan di PPSM-BA TAN Jakarta, sesuai metodologi SUDIRMANdkk.(9) Sampel yang diperoleh adalah derivatpoliimida dapat terlihat pada Gambar 1 clan Gambar2. Gambar 1 menunjukkan reaksi sintesis matrikorganik dengan gugus ujung maleik, Gambar 2menunjukkan reaksi sintesis matrik organik dengan

gugus ujung tetrahidroptalik.Penentuan viskositas intrinsik (Tl), K dan a

Polistirena standarDiambil polistirena sebagai standar untuk

menentukan berat molekul dengan konsentrasibervariasi dari CJ -Cs sesuai prosedur FLORY,kemudian dihubungkan dengan persamaan Huggynclan Kramer, untuk Tlsp = tJ-tr/to clan TlsP/c=Tl+kTl2c,

diperoleh kurva garis lurus,harga viskositas intrinsik(Tl) sebagai titik potong antara sumbu c=O clan sumbuTlsp/c.Harga konstante Mark-Houwink K clan apolistiren standar dapat ditentukan dengan Tl=K.Mya,dimana a diperoleh sebagai gradien log Tl terhadaplog My dan K sebagai titik potong sumbu Mvmendekati 0 dan sumbu Tl. Berat molekul rata-rataviskositas (My) polistirena sebagai standar berkisarantara 500 -3500.

(3)(Tl)Mx = }:;wl(Tl) M,= }:;wJ,

dimana J = (ll)Mx = KxMxa+1 = ~WIJ1My = (l1/Kyla dimana K=Kx/5

My =K-1/(a+l) (~WIJ1aI(a+l)yla

Mx =[(~w,J,)/K5]I/(a+l)(4)(5)

(EwIJ 1a/(a+l) )(a+l)& = (Ew.J1)a (6)

Penentuan viskositas intrinsik (11), konstanta K

daD a derivat poliimida.Prosedumya sarna dengan polistirena

standar. 11p (viskositas intrinsik poliimida) dapatdiketahui, kemudian dengan menggunakanpersamaan Mark-Houwink 11p=Kx.Mxa diperolehkurva garis lurns dengan a sebagai gradien log 11pterhadap log Mx. Konstanta Kx adalah sebagai titikpotong antara sumbu Mx mendekati 0 clan sumbu 11p.Untuk mencari K = Kx /8, perlu menentukan harga 8.

WI adalah fraksi berat, dinyatakan sebagai areamolekul besar dan molekul kecil yang terpisah olehwaktu retensi per jumlah total area yang diperolehdari kromatogram GPC.J I adalah volume retensi dalam GPC dinyatakankonsentrasi yang terpisah oleh waktu retensiKonstante Mark-Houwink K dapat diketahui hila 0dapat dihitung. Harga (0) polimer konstan, berartiharga K daD a dapat dikatakan konstanta yang tepatdaD akurat.

Pada penelitian ini akan ditentukan pengukuran beratmolekul basil sintesis matrik organik yaitu derivatpoliimida dengan menggunakan dua metode GPCdaD Osmometer Ostwald berdasarkan persamaanimpiris Mark-Houwink yang digunakan sebagaipendukung untuk mencari harga konstanta a dan K.Oleh karena pelarut yang dipakai untuk pelarutpoliimida bukan standar pelarut untuk kolom GPCdengan berat molekul > 103 , maka perlu mencaripelarut yang sesuai dengan rasa mobil kolom denganberat molekul rendah < 103 .

Penentuan faktor koreksi (0)Tiap sampel derivat poliimida diambil 20

mgram dalam 100 ml pelarut kloroform padatemperatur 3SoC, kemudian diaduk hingga homogen.Injeksikan pada kondisi instrumen GPC seperti padaTabel 1, WI clan J I dapat diketahui. Berdasakanpersamaan MAHABADI, faktor koreksi (0) dapatdiketahui, clan untuk harga konstanta a diperolehdari basil perhitungan di atas.TATA KERJA

Bahan. Polistiren standar diketahui beratmolekul, an tara 180 sampai dengan 3500 buatanWaters, pelarut yang digunakan untuk GPC clanViskometer Ostwald adalah kloroform.

188

Page 4: PENENTUAN HARGA KONST ANT A MARK-HOUWINK POLIIMIDA …

Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi /997 /SSN /4/0-2897

DMF. 6o"C.4 jamAcOIO"Acelal Anhyd'"'-NaDAc

M.I:I..nI,Klrm

Bisn18leinNia

0010 + HJN-QCtb ~.;. 64fC.4 ja!!!-

Ace.. "'lhydrOJaT~1k p-Toh8i... NoOk

0

C:'C(-QCHJT"""',""",,,alinOl.

0

~~ + HJN-<Q)-CIiJ ~~ 6Ifc,4 jamL( Ace'" AnhydrMl,

0 p-TokJkI... NaOAc

M".,it anhklrkla

Gambar

MalcmOlo

I. Reaksi sintesa matrik organik dengangugus ujung maleik

Gambar 2, Reaksi sintesa matrik organik dengan gutertrahidroptalik

Tabel Kondisi operasi GPC Shimadzu C-R2A "'=0,2411

K,=O,046192Jenis Kondisi

6=1,012

K=O, 04!;~16

...E"U'0

PelarutKec. alir fasa gerakSuhu kolomDetektorRange DetektorStandar kalibrasi

0

.HSG dengan range beT3500Kloroform p.a.1,0 ml/det.35°CRefrakmeter Index Detec2Polistiren

2 3 4 !>

log "x -PS

6

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 3. Grafik hubungan antara log 111terhadap log Mx untuk polistirendalam kloroforrn pacta temperatur300 C. Mx / Mn = 1,00 yangdikonversikan untuk beratmolekul poliimida.

derivat poliimida antara 187 -466. Diperolehperubahan K = 0,004543, a tetap = 0,2417 clanfaktor koreksi 0=1,011. Hal ini menunjukkanpolistirena bersifat monodispers yang berartimolekul polistirena standar homogen. Hargakonstanta Mark-Houwink K clan a polistirenakonstan, sehingga basil pengukuran tersebut tepatclan akurat. Hal ini dapat terlihat pada Tabel 3.

Hubungan antara persamaan Mark-HouwinkdaD persamaan Duggyn daD Kramer.

Hasil yang didapatkan adalah viskositasintrinsik(Tl), seperti yang terlihat pada Gambar 3.Pada gambar terse but diperoleh Ups= 0,2417 clanKx=0,04651. Selanjutnya mencari harga faktor~oreksi (0) diperoleh dari kromatogram GPC, untuk0=1,012 harga konstante K=O,04596. Pada Tabel 2menunjukkan data (Tlps) sebagai polestiren standardari berat molekul 350 -3500, terjadi perubahanberat molekul poliimida untuk berat molekul yanglebih kecil dari 460.

Gambar 4 menunjukkan kurva kalibrasi datipolistirena standar setelah polistirena standar yangdigunakan disesuaikan dengan berat molekul relatif

189

0CGo + ~~./Q\ NH, QMF. 6cfc.4 iam

0 ~~ T.~,",1a. Mct~ NaOl\I:

Page 5: PENENTUAN HARGA KONST ANT A MARK-HOUWINK POLIIMIDA …

Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1997 /SSN /4/0-2897

dari harga K.. Harga konstante Mark Houwink K dana polistirena standar dapat dipergunakan untukkurva kalibrasi universal dengan GPC.

Tabel2. Data viskositas intrinsik (11) dan beratmolekul Polistirena standar dalarn kloroformpada temperatur 3SoC, MwfMn = 1,06

Penentuan harga K, a daD () pada

poliimida.Mp Mp, (1l)ps(ml/g) K(ml/g) a=O,2417 0=1,012

0,189

0,202

0,2599

0,277

0,330

Pada Gambar 5 menunjukkan sebelumterjadi sintesis komposit, harga konstanta Kx derivatpoliimida = 0,001234 , a=0,708 daD faktor koreksi

dari basil pengukuran dengan GPC, 5=0,87. Hargakonstanta Mark-Houwink K=0,001418. Untuk harga5<1 menunjukkan bahwa derifat poliimida bersifatpolidespers, berarti molekul-molekul poliimidaadalah heterogen. Harga distribusi berat molekulpoliimida yaitu Mn<Mw<My<Mz dapat ditentukandengan GPC, distribusi berat molekul perlu diketahui

0,04595 Kx=46,49xIO"

0,04595

0,04597

0,04596

0,04596 K= 45,95 x 10"

356 350

466 460

1300 1300

1700 1700

3500 3500-

Mp adalah bel1lt molekul derivat poliimida

Mps adalah bel1lt molekul polistirena standar dari Shodex Shimadzu

TIps adalah viskositas intrinsik polistirena standar

Tabel3. Hubungan antara viskositas intrinsik (Tl) danberat molekul Polistirena standar dalamkloroform pada temperatur 35°C MwiMn = 1,06

Mps Tl (mt/g) K (ml/g) a=O,2417 8=1,011

186 0,1625 0,04543

356 0,1900 0,04543

241 0,1730 0,04543

466 0,2029 0,04543

13000,2600 0,04542

untuk menentukan sifat-sifat daripada derivatpoliimida. Berat molekul relatif derivat poliimida,untuk berat molekul relatif maleimida, bismaleimida,tetrahidroptalimida dan bistetrahidroptalimida adalah186,7,350,6,239,1 dan 454 sebelum proses sintesiskomposit suhu tinggi. Sesudah proses polimerisasiterjadi berat molekul relatif derivat poliimidaberubah menjadi 305, 660, 410, dan 895. Hal inidapat dilihat pada Tabel 4. Pada tabel tersebutdidapatkan harga derajat polimerisasi (n) rata-rata1,6 -1,9. Harga konstanta K, a poliimida konstan,dapat digunakan untuk pengukuran berat molekuluniversal poliimida yaitu (MR. Mw, My dan MJ dapatdihitung serentak keluar daTi kromatogram GPC.

Gambar 6 menunjukkan basil sintesiskomposit suhu tinggi sesuai derivat poliimida yangdihasilkan, untuk a=0,708, Kp=0,001418 dan faktorkoreksi 8=0,868 , harga Kx=O,OO 1231, sehinggaterjadi pergeseran 8 relatif kecil. Tabel 5

190

Page 6: PENENTUAN HARGA KONST ANT A MARK-HOUWINK POLIIMIDA …

Prosiding Pertemuan Jlmiah Sains Materi 1997 /SSN 1410-2897

menunjukkan berat molekul yang diperoleh darirumus molekul derifat poliimida. Harga <'> yaitu0,868, Kx=0,00123 I clan K=0,001418 sehinggagugus matrik organik tersebut bersifat polidispers,karena harga <'> kurang dari I, maka distribusi beratmolekul menjadi melebar.

dan a baik untuk polistiren standar maupun polimerharus konstan, sehingga sampel derifat poliimidatersebut terpisah dengan tepat dan sempuma.

Tabel 4. Data berat molekul derivat poliimida terhadapviskositas intrinsik poliimida dalam pelarutkloroform pada temperatur 35°C

MpO Mp Tlp(ml/g) k(ml/g) n a=0,708 8=0,87

186,6305 0,081 0,001418 1,63

187 303 0,05756 0,081 0,001419

358 656 0,09116 0,140 0,001417

241 408 0,069 0,100 0,001418

466 892 0,11 0,174 0,001418350,6 660 0,14 0,001418 1,88

K=14,18xIO-4Kx=12,3Io40,100 0,001418 ,72239,1 410

454 895 0,174 0,001418 1,97

--Mp. adalah berat molekul derivat poliimida,sesudah

sintesisIIp. adalah viskositas intrinsik derivat poliimida hasil

sintesis, diukur dengan viskosimeter OstwaldMpo adalah berat molekul relatif derivat poliimida yang

diperoleh berdasarkan rumus molekulnyallpo adalah viskositas intrinsik derifat poliimida sebelum

sintesis.Hubungan antara Mw/Mn terhadap 0 dapat

dilihat pada Gambar 7. Pada gambar tersebutmenunjukkan bahwa untuk sistem pelarut-polimertertentu, 0<1 polimer tersebut bersifat polidespers.Harga 0 polistiren standar mempunyai distribusibimodel, trimodel atau distribusi berat molekul yanglebar bemilai sarna. 0 adalah fungsi dari Mw/Mn,seperti terlihat pada Tabel 6. Tabel tersebutmenunjukkan contoh data dari viskositas intrinsikclan berat molekul nisbi polistiren standar dalamTHF (tetrahidrofuran) pada temperatur 3SoC. Darigrafik percobaan terse~ut- terlihat bahwa 5> I,

K=14,18xIO-4 Kx=12,34xIO-4

n adalah derajat polimirisasi poliimidaMpo adalah berat molekul relatif poliimida

terkoreksi sebelum sintesisMp ada!ah berat mo!eku! re!atif poliimida

terkoreksi sesudah sintesisllP ada!ah viskositas intrinsik po!iimida basil

sintesis, terkoreksi

Bila dalam percobaan penentuan Viskositasintrinsik dengan teknik viskometer tidak tepat, makaharga polidispersitas polimer akan bervariasi.Demikian juga polistiren standar yang digunakanharga Mw/Mn bervariasi antara 1,12 -2,3 makapolistirena standar tersebut tidak mumi (campuran).Bila menghitung harga a bervariasi lebih dari 5 %,maka harga " polimer juga bervariasi. Hasilpenelitian untuk harga konstante Mark-Houwink K

191

Page 7: PENENTUAN HARGA KONST ANT A MARK-HOUWINK POLIIMIDA …

Prosiding Pertemuan IImiah Sains Materi /997 /SSN /4/0-2897

persamaan untuk Polymer", Vol,3, No.2,4, (1991),[5] COWD, M.,A., Kimia polimer, "Penentuan

Molekul Nisbi", Penerbit [TB, Bandung,(1991 ),41-44.

[6] HUGGYN, M., L., "Determination OfIntrinsic Viscosity", Journal App. Plym.Sci., (1942), 2716.

[7] MAHABADI,H.,K., Method for GPCCalibration and The Evaluation of MarkHouwink Constants, J. of Appl. Polym. Sci.,Vol. 30,(1985) 1535-1544.

[8] GRUBISIC, Z., REMPP,F., and BENOIT,.lPolym.Sci., B,5,(1967), 753

[9] SUDIRMAN et aI, "Sintesa danKarakteristik Poliimida Gugus UjungMaleik", Jaringan Kerjasama KimiaAnalitik, Indonesia, YOgYakarta, (1997).

[lO] FLORY,P.,J., Principle of PolymerChemistry, Cornell University Press,Ith,(1953),313.

5=( ~WI Mia) (a+I)/( ~WI M\(a+I»)a

\,06\,28\,752,26\,06\,15

110,2173,43

140,25233,27

37,47353,27

0,540,380,5360,720,261,19

2,0102,1922,4342,5872,0212,086

K=2,198 x 10-4

KESIMPULAN

Harga K=0,04543 dan a=0,2417 polistirenstandar dengan berat molekul antara 180 sampaidengan 3500 dalam pelarut kloroform padatemperatur 35°C. Harga .) rata-rata mendekati 1.

Harga K=0,001418 dan a=0,708 derivatpolimida konstan dalam pelarut kloroform padatemperatur 35°C. Berat molekul maleimida yangterbentuk dari sintesis matrik organik adalah 305,bismaleimida adalah 660, tetrahidroptalimida adalah410 dan bistetrahidroptalimida adalah 895. Harga .)

rata-rata 0,87..) mempunyai harga bebas, tidak dibatasi

untuk berat molekul berapa saja, dan bersifat

polidispers.Harga derajat polimerisasi (n) masing-

masing maleimida 1,63, bismaleimida 1,88,tetrahidroptalimida 1,72 dan bistetrahidroptalimida

1,97.

DAFTARPUSTAKA

[1]

[2]

[3]

SUDIRMAN et aI, "Analisis TermalPolimerisasi Poliimida Sebagai MatriksPolimer Bahan Komposit, Jurnal

Nusantara Kimia, Yogyakarta, (1996).GINTING,JADIGIA, "Sintesa KompositSuhu Tinggi Menggunakan Matriks OrganikTermoplastik- Termosei., RUT-IV, KMRT-DRN, Jakarta.ZWEBEN CARL, "Polymer MatrixComposite", Material Science Monographs26, Elsevier Science Publisher, (1985).GREINER, M.,F., LOUST ALOT &PHILIPPE GRANIER. "High Performance[4]

192