DEGRADASI POLIMER DAN PENENTUAN IKATAN KEPALA –KEPALA POLIVINIL ALKOHOL

M.Wahyu Hidayat

G44080047

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2001

PENDAHULUAN

Polivinil alkohol diperoleh dari hidrolisis polimer vinil ester dengan menggunakan material awal berupa polivinil asetat. Hidrolisis terjadi pada suasana asam dan menghasilkan alkohol. Reaksi dapat digambarkan sebagai berikut

Gambar 1 Reaksi pembentukan polivinil Alkohol

Katalis basa pada proses pembentukan alkohol dari polivinil asetat mempercepat sehingga bisa dikatakan merupakan suatu aoutokatalis (Sandler 1998).

Degradasi merupakan suatu reaksi perubahan kimia atau peruraian suatu senyawa atau molekul menjadi senyawa atau molekul yang lebih sederhana secara bertahap. Misalnya, pengurangan panjang polimer makromolekul atau perubahan gula menjadi glukosa dan akhirnya membentuk alkohol. Degradasi polimer dasarnya berkaitan dengan terjadinya perubahan sifat karena ikatan rantai utama makromolekul. Pada polimer linear seperti polivinil alkohol (PVA) reaksi tersebut mengurangi massa molekul atau panjang rantainya. Sesuai dengan penyebabnya, kerusakan atau degradasi polimer ada beberapa macam. kerusakan termal (panas), fotodegradasi (cahaya), radiasi (energi tinggi), kimia, biologi (biodegradasi) dan mekanis. Dalam artian peningkatan berat ukuran molekul ikat silang dapat dianggap kebalikan dari degradasi (Stevens 2007).

Oksidasi polimer terhadap molekul oksigen ataupun oksidasi lain bisa disebabkan karena degradasi polimer. Ikatan kepala – kepala pada polivinil alkohol bisa ditentukan dari oksidasi 1,2- gugus diol menggunakan asam periodat.Tiap –tiap posisi rantai karbon rusak akibat proses oksidasi sehingga degradasi bisa terjadi diikuti dengan perhitungan menggunakan viskometer (Braun 2005). Reaksi pemutusan ikatan kepala – kepala yang terjadi pada polivinil alkohol dapat dilihat pada gambar dibawah :

Gambar 2 Reaksi pemutusan ikatan kepala-kepala polivinil alkohol (Chanda 2006).

Proses pemutusan ikatan kepala- kepala akan membentuk dua molekul sehingga berat molekul rata – rata nya akan berkurang. Percobaan ini dilakukan bertujuan menentukan komposisi ikatan kepala – kepala pada polivinil alkohol dengan

membandingkan masa molekul rata – rata polimer sebelum bereaksi dengan asam periodat dan setelah bereaksi dengan asam periodat. Berat molekul ditentukan dengan menentukan laju alirnya menggunaka viskometer.Masa molar molekul rata – rata dihitung mengunakan persamaan Mark- Houwink :

[η]=K Mv a dan Mv=K ¿ Mn

[η] = viskositas intrinsikK = koefisien viskositas (0.02)M = bobot molekul viskositasa = 0.76 pada suhu 25˚Ck*= 1.75

BAHAN DAN METODE

Alat dan Bahan

Alat yang dipakai pada praktikum ini yaitu neraca analitik , labu ukur 25 ml, gelas kimia, labu ukur 50 ml , viskometer, penghitung waktu (stop watch), gelas kimia 50 ml, hot plate,gelas ukur.

Bahan yang digunakan digunakan yaitu polimer polivinil asetat, asam periodat ( HIO4.2H2O), dan air destilasi (akuades).

Prosedur Percobaan

Polimer yang akan ditentukan komposisi ikatan kepala – kepala yaitu polivinil alkohol. Ditimbang polivinil alcohol sebanyak 0.7 gram kemudian dimasukkan ke dalam gelas piala dan dilarutkan menggunakan akuades. Larutan diaduk sambil dipanaskan di atas hot plate sampai polimer larut. Setelah larut polimer dimasukkan ke dalam labu takar 50 ml dan ditera menggunakan akuades.

Larutan asam periodat dibuat dengan melarutkan asam periodat sebanyak 0.5 gram menggunakan akuades dan ditera pada labu takar 25 ml. Setelah itu di siapkan tiga buah gelas piala dan diberi label 0,1, dan 2. Gelas piala 0 berisi 10 ml asam periodat dan 10 ml akuades, gelas piala 1 berisi 10 ml larutan polimer dan 10 ml akuades, gelas piala 2 berisi 10 ml larutan polimer dan 10 ml larutan asam periodat. Gelas piala 2 di diamkan selama 15 menit. Kemudian dari setiap larutan yang baru dibuat ditentukan laju alirnya menggunakan viscometer sebanyak tiga kali ulangan dan setiap pengukuran laju alir larutan yang digunakan sebanyak 10 ml. Setelah itu dihitung nilai viskositas intrinsiknya.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan komposisi ikatan kepala- kepala dalam suatu polimer polivinil alkohol dilakukan dengan cara mendegradasi polimernya menggunakan asam periodat (HIO4). Asam periodat akan mengoksidasi ikatan karbon – karbon akan menghasilkan pemutusan ikatan kepala – kepala polimer dan membentuk dua molekul yang menyebabkan berat molekul rata –ratanya menurun. Komposisi ikatan kepala – kepalanya di hitung dari perbandingan polimer sebelum dan setelah bereaksi dengan HIO4.

Larutan blangko dibuat pada percobaan ini yaitu sebagai larutan 0 yang hanya berisi asam periodat dan akuades sedangkan larutan 1 berisi polimer polivinil alkohol dengan pengenceran akuades memiliki konsentrasi 7.05 × 10 -3 g/ml dalam satuan bobot/ volume. Sedangkan pada larutan 2 merupakan gabungan dari polimer dan asam periodat dan bukan merupakan suatu pengenceran sehingga konsentrasinya sama dengan konsentrasi polimer sebelum dilakukan pengenceran yaitu 0.0141 g/ml b/v. Kemudian diukur masing – masing laju alirnya secara triplo dan ditentukan viskositas intrinsik dan masa molar rata –ratanya sehingga diperoleh nilai Mn larutan 1 dan 2. Nilai pengukuran laju alir dan nilai Mn yang di dapat dapat dilihat pada Tabel 1 di bawah.

Tabel 1 Penentuan bobot molekul rata-rata dan menentukan Mn larutan polimer

Larutan Waktu Alir Mn

1 2 30 9.62 9.62 9.60 -

1 11.70 11.71 11.72 7893.9711

2 10.44 10.40 10.41 948.8610

Larutan 0 tidak memiliki nilai Mn karena larutan 0 merupakan larutan blangko yang hanya berisi asam periodat dan akuades. Sebelum dilakukan penghitungan laju alir pada larutan 2 yang berisi polimer dan asam periodat dilakukan ingkubasi selama 15 menit agar asam periodat mengoksidasi polimernya dapat sempurna sehingga polimer terdegradasi dan akan putus pada ikatan kepala-kepalanya. Pemanasan pada larutan 1 yaitu larutan yang berisi polivinil alkohol berfungsi agar polimer cepat larut, karena faktor lain yang membantu pendegradasian PVA yaitu air panas karena polimerisasi PVA merupakan polimerisasi yang kebanyakan struktur rantainya berbentuk ataktik,

yaitu rantai yang memiliki cabang yang tidak teratur dan bersifat acak (Pielichowski 2005).

Nilai Mn ( Masa molar rata-rata jumlah ) larutan1 dilihat dari tabel didapat sebesar 7893.9711 , dan pada larutan 2 sebesar 948.8610. Ikatan kepala – kepala diperoleh dari perbandingan nilai Mn larutan 1 dan 2, yang merupakan perbandingan larutan polimer yang belum bereaksi dengan asam periodat dan larutan polimer yang telah bereaksi dengan asam periodat yaitu Mn 1 / Mn 2 didapat sebesar 8.3194 . Angka tersebut menunjukan polivinil alkohol yang digunakan percobaan ini memiliki ikatan kepala – kepala kurang lebih 8 ikatan. Semakin banyak ikatan kepala- kepala pada suatu polimer akan semakin rendah berat molekul rata –ratanya karena pada saat terdegradasi ikatan kepala –kepala akan membentuk menjadi 2 molekul.

SIMPULAN

Penentuan komposisi ikatan kepala - kepala dalam suatu polimer polivinil alkohol dilakukan dengan cara mendegradasi polimernya menggunakan asam periodat (HIO4) yang akan mengoksidasi ikatan karbon – karbon akan menghasilkan pemutusan ikatan kepala – kepala polimer dan membentuk dua molekul yang menyebabkan berat molekul rata –ratanya menurun. Semakin banyak ikatan kepala – kepala yang dimilikinya maka berat molekul rata –ratanya menurun. Ikatan kepala – kepala diperoleh dari perbandingan nilai Mn larutan 1 dan 2, yang merupakan perbandingan larutan polimer yang belum bereaksi dengan asam periodat dan larutan polimer yang telah bereaksi dengan asam periodat didapat sebesar 8.3194 . Dengan demikina polivinil alkohol pada percobaan ini kurang lebih memiliki 8 ikatan kepala – kepala.

DAFTAR PUSTAKA

Braun D, Cherdron H, Rehahn M, Ritter H, Voit B.2005. Polymer Synthesis:Theory and PracticeFundamentals, Methods, Experiments 4thEd. New York: Springer.

Chanda M.2006. Introduction to Polymer Science and Chemistry : A Problem Solving Approach.USA : CRC Press, Taylor and Francis Group.

Standler SR, Karo W, Bonesteel J, Pearce EM. 1998. Polymer Synthesis and Charactherization a Laboratory Manual. USA : Academic Press.

Stevens , Malcolm P. 2007. Kimia Polimer. Jakarta : PT Pradnya Paramita

Pielichowsky K & Njuguna J.2005. Thermal

Degradation of Polymeric Materials. Shawbury : Rapra Technology Limited.

LAMPIRAN

Bobot asam periodat yang ditimbang = 0.5000 g

Bobot polimer ( polivinil alkohol ) yang di timbang 0.7017 g

Konsentrasi polimer ( Cp) = 0.7017 g

50 ml = 0.0141 g/ml b/v

Konsentrasi larutan 1 = C1.V1= Cp.Vp

C1. 20 ml = 0.0141 g/ml . 10 ml

C1 = 7.05 × 10 -3 g/ml b/v

Konsentrasi larutan 2 = bukan pengenceran = 0.7017 g

50 ml = 0.0141 g/ml b/v

Tabel 2 Penentuan bobot molekul rata-rata dan menentukan Mn larutan polimer

Larutan Waktu Alir t (rata-rata) [ η ] Mv Mn1 2 3

0 9.62 9.62 9.60 9.61 - - -1 11.70 11.71 11.72 11.71 28.0339 13814.4495 7893.97112 10.44 10.40 10.41 10.40 5.6029 1660.5067 948.8610

Contoh Perhitungan: Pengukuran waktu alir larutan 1 :

Rerata Toluena = t 1+t 2+t 3

3=9.62 s+9.62 s+9.60 s

3=9.61 s

[ η ]1= ln( t 1

t 0)

C 1=

ln( 11.719.61

)

7.05 ×10−3=28.0339

[ η] = k Mva

Mva = [η]k

= 28.0339

0.02 = 1401.695

Mv = 0.76√1401.695 = 13814.4495 Mv = K*. Mn

13814.4495 = 1.75 . MnMn = 7893.9711

Jumlah ikatan kepala – kepala = Mn1Mn2

=7893.9711948.8610

= 8.3194