sintesis dan karakterisasi poly lactic acid (pla)
advertisement
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA 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 SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA ii SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA iii SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA 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 SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA 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 SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA 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 0.5940 ; 65907.1972 g / mol, and 42.89 ° C. Keywords: PLA, viscosity, molecular weight, melting point vi SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA 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 SKRIPSI vii SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA 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. SKRIPSI viii SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA 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 SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA 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......................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................... 4 1.3 Batasan Masalah ...................................................................................... 4 1.4 Tujuan ...................................................................................................... 4 1.5 Manfaat .................................................................................................... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Asam Laktat ............................................................................................. 6 x SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA 2.1.1. Aplikasi dan penggunaan Asam laktat ......................................... 6 2.1.2. Karakteristik Asam Laktat ............................................................ 9 2.1.3. Proses Produksi Asam Laktat...................................................... 11 2.2. Laktida ................................................................................................... 14 2.3. Poly Lactic Acid (PLA) ......................................................................... 18 2.4. Pembukaan cincin laktida ...................................................................... 28 2.5. Viskositas dan Massa molekul .............................................................. 30 2.6. Differential Scanning Calorimetry (DSC)............................................ 34 2.7. Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier(FTIR) ....................... 36 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian................................................................ 38 3.2. Bahan dan Alat Penelitian ..................................................................... 38 3.2.1. Bahan Penelitian ........................................................................ 38 3.2.2. Alat Penelitian ........................................................................... 38 3.3. Prosedur Penelitian ................................................................................ 39 3.4. Diagram alir penelitian .......................................................................... 42 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Viskositas Intrinsik PLA ....................................................................... 45 4.2. Berat Molekul PLA................................................................................ 51 4.3. Titik Leleh PLA ..................................................................................... 54 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ............................................................................................ 68 5.2. Saran ...................................................................................................... 68 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 69 xi SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA Daftar Tabel Tabel 2.1. Sifat fisik Asam laktat .......................................................................... 11 Tabel 2.2. Sifat fisik laktida .................................................................................. 15 Tabel 2.3. Sifat fisik dan mekanika PLA ............................................................. 23 Tabel 4.1. Waktu Alir Etil Asetat.......................................................................... 46 Tabel 4.2. Waktu Alir PLA pada suhu 100oC ....................................................... 47 Tabel 4.3. Viskositas (𝛈) PLA pada suhu 100oC ..................................................... 48 Tabel 4.4. Viskositas intrinsik (𝛈) PLA dengan variasi suhu .................................. 50 Tabel 4.5. Berat molekul PLA pada berbagai variasi suhu polimerisasi ............. 52 Tabel 4.6: Hasil Termogram differential scanning calorimetry (DSC) PLA ...... 58 Tabel 4.7: Hasil spektrum FTIR L-asam laktat, laktida dan PLA......................... 66 xii SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA Daftar Gambar Gambar 2.1. Dua jenis isomer optikal asam laktat .............................................. 10 Gambar 2.2. Tiga struktur diastereoisomer dari D-laktida dan L-laktida atau DL-laktida ............................................ 14 Gambar 2.3. Skema dari pembuatan Laktida ........................................................ 16 Gambar 2.4. Struktur kimia PLA .......................................................................... 18 Gambar 2.5. Sifat Kristal dan titik leleh struktur PLA hasil polimerisasi monomer bentuk D-,L-,Atau DL-laktat ................. 25 Gambar 2.6. Struktur PLA hasil D-,L-,Atau DL-laktida ....................................... 26 Gambar 2.7. Mekanisme inisiasi dan propagasi (pembukaan cincin laktida) ......... 29 Gambar 2.8. Mekanisme pemasukan koordinasi dari Stannous Oktoat.................. 30 Gambar 2.9. Skematik Kurva DSC untuk Polimer .................................................. 36 Gambar 4.1 : Kurva viskositas reduksi terhadap konsentrasi PLA ......................... 49 Gambar 4.2 : Kurva viskositas reduksi terhadap konsentrasi PLA ......................... 50 Gambar 4.3 : Kurva berat molekul PLA terhadap variasi suhu. ............................. 53 Gambar 4.4 : Termogram PLA suhu polimerisasi 100oC ....................................... 55 Gambar 4.5 : Termogram PLA suhu polimerisasi 120oC ....................................... 55 Gambar 4.6 : Termogram PLA suhu polimerisasi 140oC ....................................... 56 xiii SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P. ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA Gambar 4.7 : Termogram PLA suhu polimerisasi 160oC ....................................... 56 Gambar 4.8 : Termogram PLA suhu polimerisasi 180oC ....................................... 57 Gambar 4.9 : Termogram PLA suhu polimerisasi 200oC ....................................... 57 Gambar 4.10: Kurva hubungan antara titik leleh hasil PLA dengan perlakuan berbagai variasi suhu ............................................................................................... 58 Gambar 4.11 : Hasil spektrum FTIR Asam Laktat ................................................ 60 Gambar 4.12 : Hasil spektrum FTIR Laktida........................................................ 60 Gambar 4.13 : Hasil spektrum FTIR PLA suhu 100oC .......................................... 61 Gambar 4.14 : Hasil spektrum FTIR PLA suhu 120oC .......................................... 61 Gambar 4.15 : Hasil spektrum FTIR PLA suhu 140oC .......................................... 62 Gambar 4.16 : Hasil spektrum FTIR PLA suhu 160oC .......................................... 62 Gambar 4.17 : Hasil spektrum FTIR PLA suhu 180oC .......................................... 63 Gambar 4.18 : Hasil spektrum FTIR PLA suhu 200oC .......................................... 63 Gambar 4.19: Kurva hubungan antara berat molekul dan titik leleh ..................... 67 xiv SKRIPSI SINTESIS DAN KARAKTERISASI ADYSTYA DEVINA P.
