sintesis monomer uretan dari minyak jarak pagar …lib.unnes.ac.id/26943/1/4311412054.pdf ·...
TRANSCRIPT
i
SINTESIS MONOMER URETAN
DARI MINYAK JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.)
SEBAGAI BAHAN BAKU
POLIURETAN NON-ISOSIANAT
Skripsi
disusun sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia
oleh
Samsul Bhakri
4311412054
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2016
ii
PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN
Saya menyatakan bahwa skripsi ini bebas dari plagiat dan apabila di
kemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam skripsi ini, maka saya bersedia
menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan. Pendapat atau
temuan orang lain yang terdapat dalam skripsi ini dikutip atau dirujuk berdasarkan
kode etik ilmiah.
Semarang, 16 Desember 2016
Samsul Bhakri
4311412054
iii
PENGESAHAN
Skripsi yang berjudul
Sintesis Monomer Uretan Dari Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)
Sebagai Bahan Baku Poliuretan Non-Isosianat
disusun oleh
Samsul Bhakri
4311412054
telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada
tanggal 16 Desember 2016.
Panitia:
Ketua Sekretaris Penguji
Prof. Dr. Zaenuri, S.E, M.Si, Akt. Dr. Nanik Wijayati, M.Si
NIP. 196412231988031001 NIP. 196910231996032002
Ketua Penguji
Dr. Nanik Wijayati, M.Si
NIP. 196910231996032002
Anggota Penguji/ Anggota Penguji/
Pembimbing I Pembimbing II
Prof. Dr. Edy Cahyono, M.Si Harjono, S.Pd, M.Si
NIP. 196412051990021001 NIP.197711162005011001
iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
1. Sebaik-baiknya manusia ialah yang bermanfaat untuk manusia lainnya.
2. Jangan takut jika tidak bisa bekerja, takutlah jika hanya bisa bekerja.
PERSEMBAHAN
Skripsi ini saya persembahkan kepada:
1. Kedua orang tua dan keluarga yang selalu
mendoakan, memberikan semangat, bimbingan,
dan kasih sayangnya.
2. Keluarga besar Kimia Unnes
3. Keluarga besar Kimia Polimer LIPI
4. Teman-teman Kimia 2012
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan karunia dan
rahmat-Nya kepada Penulis sehingga Penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang
berjudul “Sintesis Monomer Uretan dari Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)
Sebagai Bahan Baku Poliuretan Non-Isosianat”. Skripsi ini disusun sebagai syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Sains program studi Kimia.
Penulis telah banyak mengalami rintangan dari awal hingga akhir dalam
menyusun skripsi ini. Skripsi ini tentunya dapat tersusun dengan baik karena
mendapat banyak masukan, dukungan, dan do’a dari semua pihak. Untuk itu,
penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada:
1. Rektor Universitas Negeri Semarang.
2. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri
Semarang.
3. Ketua Jurusan Kimia dan Ketua Program Studi Kimia, Universitas Negeri
Semarang.
4. Bapak Prof. Dr. Edy Cahyono, M.Si, Bapak M. Ghozali, M.T., dan Bapak
Harjono, S.Pd, M.Si selaku Dosen Pembimbing yang selalu memberikan do’a,
ilmu, bimbingan, arahan, dukungan dan semangat dengan penuh tabah
sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.
5. Ibu Dr. Nanik wijayati, M.Si selaku Dosen Penguji yang telah memberikan
ilmu, masukan, dan arahan sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.
vi
6. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Semarang
yang telah memberikan ilmu dan bimbingan kepada penulis selama menempuh
studi.
7. Kepala Laboratorium, teknisi, laboran Laboratorium Kimia Polimer LIPI, Ibu
Meli, Ibu Evi, Ibu Yeni, Kak Ika, Kak Herlan, dan keluraga besar Kimia LIPI.
8. Sahabat-sahabat penulis Firman, Ridha, Luthfi, Izhar, Emil, Bambang,
Balinda, Rini, Maya, Ledy, Natalia, Dewangga, Tibi, Carolina, Ria, Ikshan F,
Fajar, Deden, dan Hana yang selalu setia memberi semangat, motivasi, dan
membantu penulis.
9. Teman-teman mahasiswa Kimia angkatan 2012 yang selalu membantu penulis,
10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Akhirnya penulis berharap skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan
kemajuan ilmu kimia di Indonesia.
Semarang, 16 Desember 2016
Penulis
vii
ABSTRAK
Bhakri, Samsul. 2016. Sintesis Monomer Uretan dari Minyak Jarak Pagar
(Jatropha curcas L.) Sebagai Bahan Baku Poliuretan Non-Isosianat. Skripsi,
Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Negeri Semarang. Pembimbing Prof. Dr. Edy Cahyono, M.Si dan Pembimbing
Pendamping Harjono, S.Pd, M.Si.
Kata kunci: minyak jarak pagar, non-isosianat, monomer uretan, bilangan hidroksil
Studi sintesis monomer uretan dari minyak jarak pagar (Jatropha curcas L.)
sebagai bahan baku poliuretan non-isosianat telah dilakukan dengan memvariasi
beberapa parameter diantaranya perbandingan rasio mol reaktan, waktu reaksi, dan
katalis. Minyak jarak pagar dengan bilangan iod 84,46 g I2/100 g ini teridentifikasi
sangat berpotensi sebagai bahan baku sintesis poliuretan non-isosianat. Terdapat
tiga tahap untuk mendapatkan produk monomer uretan yaitu epoksidasi, siklisasi,
dan aminolisis. Proses epoksidasi dilakukan secara in-situ dengan mereaksikan JCO
dengan asam peroksiasetat. Proses siklisasi dilakukan dengan mereaksikan EJCO
dengan CO2 dalam 6% TBAB selama 48 jam. Proses aminolisis dilakukan dengan
mereaksikan CJCO dengan APTES dalam 6,6% LiCl. Hasil penelitian
menunjukkan, kondisi optimum dalam sintesis EJCO ialah direaksikan selama 5
jam, 0% katalis H2SO4, dan rasio mol asam asetat : JCO adalah 4 : 1. Sintesis CJCO
optimum dengan penambahan 6% TBAB selama 48 jam. Sintesis UJCO optimum
dilakukan selama 3 jam dengan nilai bilangan hidroksil sebesar 234,06 mg /g
sampel.
viii
ABSTRACT
Bhakri, Samsul. 2016. Synthesis of Urethane from Jatropha Oil as a Raw Material
of Polyurethane Non-Isocyanate. Mini thesis, Chemistry Department Faculty of
Mathematics and Natural Sciences Semarang State University. Supervisor Prof.
Dr. Edy Cahyono, M.Si. Secondary Supervisor Harjono, S.Pd, M.Si.
Keywords: jatropha oil, non-isocyanate, urethane monomer, hydroxyl value
Study on the synthesis of urethane from jatropha oil as a raw material
of polyurethane non-isocyanate has been carried out by varying several parameters,
which were mole ratio of reactant, stirring time, and catalyst. The jatropha oil with
iodine value 84.46 g I2/100 g was identified as a potential raw material for
polyurethane based non-isocyanate reactions. Three steps to obtain a urethane
monomer are epoxidation, cyclization, and aminolysis. Epoxidation in-situ JCO
with peroxyacetic acid. Cyclization is reacting EJCO with CO2 in 6% of TBAB for
48 hours. Aminolysis involves reacting CJCO with APTES in 6.6% LiCl. The
results showed, EJCO optimum conditions are reacted for 5 hours, 0% H2SO4
catalyst, and the mole ratio of acetic acid: JCO is 4: 1. CJCO optimum synthesis by
adding 6% TBAB for 48 hours. UJCO optimum synthesis performed for 3 hours
with a hydroxyl value of 234.06 mg /g sample.
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i
PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ............................................................ ii
PENGESAHAN ................................................................................................... iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ....................................................................... iv
KATA PENGANTAR .......................................................................................... v
ABSTRAK .......................................................................................................... vii
ABSTRACT ....................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ........................................................................................................ ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiv
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................... 4
1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................... 4
1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................. 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) ............................................... 5
2.2 Epoksidasi ............................................................................................... 9
2.3 Siklik Karbonat .................................................................................... 12
2.4 Poliuretan ............................................................................................. 16
2.5 Karakterisasi Monomer Uretan ............................................................ 23
2.6 Penelitian Terkait ................................................................................. 24
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Lokasi Penelitian ................................................................................... 26
3.2 Variabel Penelitian ................................................................................ 26
3.3 Alat dan Bahan ...................................................................................... 27
3.4 Prosedur Penelitian ............................................................................... 28
x
3.5 Rancangan Penelitian ............................................................................ 29
3.6 Analisis Data dan Karakterisasi ............................................................ 30
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sintesis Epoksi Jatropha curcas L. (EJCO) ......................................... 32
4.1.1 Pengaruh Variasi Jumlah Katalis ............................................ 34
4.1.2 Pengaruh Variasi Rasio Mol Asam Asetat .............................. 36
4.1.3 Pengaruh Variasi Waktu Reaksi .............................................. 37
4.2 Sintesis Siklik Karbonat Jatropha curcas L. (CJCO) .......................... 39
4.2.1 Pengaruh Variasi Jumlah Katalis ............................................ 41
4.2.2 Pengaruh Variasi Waktu Reaksi .............................................. 43
4.3 Sintesis Monomer Uretan Jatropha curcas L. (UJCO) ....................... 45
4.3.1 Pengaruh Variasi Waktu Reaksi .............................................. 47
4.4 Karakterisasi dengan FTIR ................................................................... 49
BAB V. PENUTUP ............................................................................................ 52
5.1 Simpulan ............................................................................................... 52
5.2 Saran .................................................................................................... 53
DAFTAR PUSTAKA ...... .................................................................................. 54
LAMPIRAN ...... ................................................................................................. 60
xi
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1. Komposisi asam lemak dari minyak jarak pagar ........................................... 7
2.2. Sifat fisik-kimia dari minyak jarak pagar ...................................................... 8
3.1. Rancangan penelitian sintesis EJCO ........................................................... 29
3.2. Rancangan penelitian sintesis CJCO ........................................................... 30
3.3. Rancangan penelitian sintesis UJCO .......................................................... 30
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1.1. Skema ilustrasi sintesis poliuretan non-isosianat .......................................... 2
2.1. Buah jarak pagar yang berisi biji dengan kandungan minyak ...................... 5
2.2. Struktur molekul trigliserida minyak jarak pagar .......................................... 8
2.3. Mekanisme reaksi epoksidasi dengan asam perkarboksilat .......................... 9
2.4. Sintesis siklik karbonat melalui fosfogenasi ............................................... 13
2.5. Sintesis siklik karbonat melalui substitusi CO2 .......................................... 14
2.6. Sintesis siklik karbonat melalui halohidrin ................................................. 14
2.7. Sintesis siklik karbonat melalui halogenasi karbonat ................................. 14
2.8. Sintesis siklik karbonat melalui substitusi alkohol propargil ...................... 15
2.9. Reaksi sintesis siklik karbonat dengan substitusi CO2 ................................ 15
2.10. Dekomposisi TBAB pada temperatur 150-190oC ..................................... 16
2.11. Reaksi sintesis poliuretan dengan isosianat .............................................. 17
2.12. Reaksi sintesis poliuretan dengan teknik One shot process ...................... 18
2.13. Reaksi sintesis poliuretan dengan teknik Prepolymer process ................. 18
2.14. Reaksi siklik karbonat dan amina ............................................................. 19
2.15. Mekanisme reaksi siklik karbonat dan amina ........................................... 19
2.16. Mekanisme reaksi sintesis monomer uretan ............................................. 21
2.17. Skema spectrometer IR yang sederhana ................................................... 23
4.1. Reaksi sintesis EJCO ................................................................................... 33
4.2. Pengaruh jumlah katalis terhadap bilangan iod dan oksiran EJCO ............ 34
4.3. Reaksi hidrolisis (atas) dan asilasi (bawah) ................................................ 35
4.4. Pengaruh rasio mol asam asetat terhadap bilangan iod dan oksiran EJCO.. 36
4.5. Pengaruh waktu reaksi terhadap bilangan iod dalam sintesis EJCO............ 38
4.6. Pengaruh waktu reaksi terhadap bilangan oksiran dalam sintesis EJCO .... 39
4.7. Reaksi pembentukan asam peroksiasetat ................................................... 39
4.8. Reaksi sintesis CJCO .................................................................................. 40
4.9. Pengaruh jumlah katalis terhadap bilangan oksiran dalam CJCO ............... 41
4.10. Mekanisme reaksi sintesis siklik karbonat dengan substitusi CO2 ........... 42
4.11. Pengaruh jumlah katalis terhadap bilangan hidroksil dalam CJCO ........... 43
4.12. Pengaruh waktu reaksi terhadap bilangan oksiran dan hidroksil CJCO .... 44
xiii
4.13. Struktur molekul 3-Aminopropyltriethoxysilane........................................ 45
4.14. Reaksi sintesis UJCO ................................................................................. 46
4.15. Pengaruh waktu reaksi terhadap bilangan hidroksil dalam UJCO ............. 47
4.16. Mekanisme reaksi sintesis monomer uretan .............................................. 48
4.17. Perbandingan spektrum IR (a) JCO; (b) EJCO; (c) CJCO; (d) UJCO ....... 50
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Skema kerja penelitian ................................................................................... 60
2. Dokumentasi penelitian ................................................................................... 63
3. Perhitungan hasil analisis bilangan iod .......................................................... 65
4. Perhitungan hasil analisis bilangan oksiran ................................................... 69
5. Perhitungan hasil analisis bilangan hidroksil ................................................. 73
6. Hasil karakterisasi FTIR ................................................................................ 76
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring meningkatnya kebutuhan dalam penggunaan poliuretan di dunia,
termasuk Indonesia, produksi poliuretan ini tiada hentinya. Pemakaian poliuretan
di Indonesia sebagai bahan pendukung industri masih sangat bergantung pada
impor, walaupun beberapa industri sudah mulai mencoba memproduksi poliuretan
di dalam negeri (Gultom, 2015). Hal ini dilatarbelakangi karena banyaknya
kegunaan dari poliuretan seperti sebagai bahan pembuatan elastomer, perekat, busa,
cat, dan sebagainya. Dalam industri cat, poliuretan merupakan salah satu jenis cat
yang memiliki banyak kelebihan dibanding jenis cat lainnya. Cat berbahan
poliuretan ini memiliki daya tahan terhadap cuaca, daya kilap yang tinggi, tingkat
kekerasan yang cukup baik, dan daya rekat yang baik pada berbagai jenis bahan
(Suhendra et al., 2013).
Poliuretan merupakan bahan polimer yang mengandung gugus fungsi
uretan (-NHCOO-) dalam rantai utamanya (Rohaeti et al., 2003). Gugus fungsi
uretan dihasilkan dari reaksi antara senyawa yang mengandung gugus hidroksil
(-OH) dengan senyawa yang mengandung gugus isosianat (-NCO-)
(Rohaeti & Senam, 2010). Disisi lain, penggunaan isosianat yang merupakan
senyawa kimia beracun dapat menyebabkan pencemaran lingkungan. Selain itu,
paparan isosianat berdampak negatif pada kesehatan seperti iritasi kulit dan asma
dalam jangka panjang (Lee & Deng, 2015).
2
Lee & Deng (2015) telah berhasil mensintesis poliuretan non-isosianat
melewati proses reaksi antara minyak kedelai berkarbonasi dengan coupling agent,
3-Aminopropyltriethoxysilane, untuk membentuk monomer uretan, dan lignin
untuk menghasilkan poliuretan berkelanjutan (Gambar 1.1). Keberhasilannya dapat
berkontribusi sebagai pengganti sintesis poliuretan konvensional sehingga dapat
menghindari penggunaan senyawa beracun. Berdasarkan sifat-sifat yang diperoleh
dalam penelitiannya, poliuretan dari lignin dan minyak kedelai yang disintesis
melalui reaksi non-isosianat dapat diaplikasikan sebagai pelapis, perekat, lukisan,
elastomer, dan sebagainya.
Selama ini, penelitian mengenai biji jarak pagar yang banyak dilakukan
adalah kegunaannya sebagai bahan baku dalam sintesis biodiesel dan pelumas
Epoksida minyak
kedelai Monomer uretan
Poliuretan
Gambar 1.1. Skema ilustrasi sintesis poliuretan non-isosianat
(Lee & Deng, 2015)
Siklik karbonat minyak
kedelai
APTES
3
(Sudradjat et al., 2010). Sintesis poliuretan menggunakan minyak jarak pagar pun
sudah dilakukan oleh Harjono et al. (2012) dan Saalah et al. (2015), akan tetapi
masih disintesis dengan mereaksikan poliol dengan isosianat. Peluang pemanfaatan
minyak jarak pagar sebagai bahan sintesis poliuretan cukup besar sebab minyak
jarak pagar bukan untuk konsumsi pangan. Minyak jarak pagar dapat memberikan
efek keracunan jika dikonsumsi karena adanya senyawa phorbol esters dan curcin
yang relatif tahan terhadap pengaruh pemanasan (Harimurti & Sumangat, 2011),
sehingga pemanfaatannya sebagai prekursor polimer tidak akan mengganggu
penyediaan kebutuhan pangan nasional (Ahkamulloh et al., 2013).
Minyak dari biji jarak pagar merupakan sumber minyak terbarukan
(Miskah et al., 2009). Minyak jarak pagar memiliki kandungan asam lemak yang
mirip dengan minyak kedelai (Sudradjat et al., 2010). Asam lemak yang dominan
pada minyak jarak pagar adalah asam oleat (C18H34O2) dan linoleat (C18H32O2)
yang merupakan asam lemak tidak jenuh (Soerawidjaja, 2005 dalam Yanto &
Septiana, 2012).
Pada penelitian ini, dikembangkan sintesis monomer uretan dari
minyak jarak pagar (JCO) yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan
poliuretan non-isosianat. JCO diepoksidasi in-situ dengan asam peroksiasetat
menjadi epoksi minyak jarak pagar (EJCO). EJCO yang dikonversi menjadi siklik
karbonat minyak jarak pagar (CJCO) direaksikan dengan amina primer yaitu
3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES) untuk membentuk monomer uretan
minyak jarak pagar (UJCO).
4
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan hal-hal yang telah dipaparkan, maka rumusan masalah dalam
penelitian ini adalah:
1. Berapa penambahan % katalis H2SO4, rasio mol asam asetat, dan waktu optimum
dalam sintesis EJCO dari JCO?
2. Berapa penambahan % katalis TBAB (b/b) dan waktu optimum dalam sintesis
CJCO dari EJCO?
3. Berapa waktu optimum dalam sintesis UJCO dari CJCO?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah:
1. Mengetahui penambahan % katalis H2SO4, rasio mol asam asetat, dan waktu
optimum dalam sintesis EJCO dari JCO.
2. Mengetahui penambahan % katalis TBAB (b/b) dan waktu optimum dalam sintesis
CJCO dari EJCO.
3. Mengetahui waktu optimum dalam sintesis UJCO dari CJCO.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang ingin dicapai dari hasil penelitian ini adalah:
1. Memberikan informasi mengenai penambahan % katalis H2SO4, rasio mol asam
asetat, dan waktu optimum dalam sintesis EJCO dari JCO.
2. Memberikan informasi mengenai penambahan % katalis TBAB (b/b) dan waktu
optimum dalam sintesis CJCO dari EJCO.
3. Memberikan informasi mengenai waktu optimum dalam sintesis UJCO dari CJCO.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)
2.1.1 Klasifikasi dan Morfologi Tanaman Jarak Pagar
Tanaman jarak pagar sudah dikenal di tingkat masyarakat luas. Beberapa
nama lokal diberikan untuk tanaman ini, seperti jarak Cina (Jawa), nawaih (NAD),
jarak kosta (Sunda), paku kare (Timor), peleng kaliki (Bugis), kalelkie paghar
(Madura), jarak pager (Bali), jarak pagar (Nusa Tenggara), kumannema (Alor),
kadoto (Maluku), dan sebagainya (Hasnam, 2006). Menurut Syakir (2010),
klasifikasi tanaman jarak pagar adalah sebagai berikut:
Divisi : Spermatophyta
Sub Divisi : Angiospermae
Kelas : Dicotyledonae
Ordo : Euphorbiales
Famili : Euphorbiaceae
Genus : Jatropha
Spesies : Jatropha curcas L.
Gambar 2.1. Buah jarak pagar yang berisi biji dengan kandungan minyak
(Santoso & Nurrachman, 2010)
6
Genus Jatropha terdiri atas 175 spesis dan yang ada di Indonesia ada lima
spesis, yaitu J. curcas, J. gossypiifolia, J. integerrima, J. multifidi, dan
J. Podagrica. Spesies jarak pagar terdiri atas dua kelompok yaitu kelompok diploid
dan tetraploid. Di Indonesia, umumnya jarak pagar termasuk kelompok diploid
(Syakir, 2010).
Jarak pagar memiliki daun tunggal, berwarna hijau muda sampai hijau tua,
permukaan bawah lebih pucat daripada bagian atasnya. Bentuk daun agak menjari
dengan jumlah lekukan berkisar 5-7 dengan panjang 6-15 cm yang tersusun secara
berselang-seling. Daunnya dilengkapi tangkai daun dengan panjang antara 4-15 cm
(Henning, 2000). Batang mempunyai struktur kayu bentuk silindris dengan
percabangan tidak teratur (Dawary & Pramanick, 2006). Sistem perakaran jarak
pagar sangat dipengaruhi oleh kondisi lahan. Pada lahan yang ideal sistem
perakaran jarak pagar yang berasal dari hasil stek tidak berbeda dengan dari biji.
Bunganya tersusun atas rangkaian sekitar 100 bunga atau lebih dengan bunga betina
5-10%. Bunga terdiri atas 5 sepala dan 5 petala berwarna hijau kekuningan atau
coklat kekuningan. Bunga jantan mempunyai 10 tangkai sari dengan kepala sari
melintang. Bunga betina lebih besar dari bunga jantan (Syakir, 2010).
Menurut Hartati (2007) bunga jarak pagar bermacam-macam bergantung
genotype dan lingkungan diantaranya bunga protandri, protogini, dan hermaprodit.
Biji jarak pagar termasuk biji ortodoks sehingga harus disimpan pada kadar air
5-7%. Kadar minyak yang tinggi, menyebabkan biji jarak tidak dapat disimpan
dalam waktu yang lama. Biji jarak akan berkecambah jika kelembapan cukup dalam
tempo 7-10 hari.
7
Kulit biji akan pecah, kemudian bakal akar tunggang terbentuk bersama
empat akar samping. Sesudah itu, daun pertama terbentuk dengan pola membentuk
cabang dan selanjutnya terbentuk bibit tanaman jarak pagar (Perkebunan, 2007).
2.1.2 Komposisi Kimia Minyak Jarak Pagar
Minyak jarak pagar dihasilkan dengan mengekstrak biji keringnya secara
mekanis atau kimiawi. Ekstraksi mekanis dengan pengempaan (pressing) baik
secara batch atau kontinu yang biasanya lebih mudah dan murah karena tidak
membutuhkan teknologi proses yang rumit dan mahal. Kandungan minyak jarak
pagar dalam bijinya 30-40% (basis kering) dan daging bijinya (kernel) 40-50%
(basis kering) (Harimurti & Sumangat, 2011). Menurut Akbar et al. (2009),
komponen terbesar minyak jarak pagar adalah trigliserida dengan kandungan asam
lemak tidak jenuh sebesar 77,5% yang didominasi oleh asam lemak oleat (44,7%)
dan linoleat (32,8%) seperti ditunjukkan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Komposisi asam lemak dari minyak jarak pagar
Asam Lemak Komposisi (% Berat)
Asam Palmitat (C16:0) 14,2
Asam Stearat (C18:0) 7,0
Asam Oleat (C18:1) 44,7
Asam Linoleat (C18:2) 32,8
Asam Palmitoleat (C16:1) 0,7
Asam Arakhidat (C20:0) 0,2
Asam Linolenat (C18:3) 0,2
(Akbar et al., 2009)
Asam palmitoleat, oleat, linoleat, dan linolenat termasuk asam lemak tidak
jenuh, yaitu rantai hidrokarbonnya tidak dijenuhi oleh hidrogen dan mempunyai
satu ikatan rangkap atau lebih. Asam lemak ini berasal dari lemak nabati dan lemak
hewani (Suhardjo & Clara, 2007).
8
2.1.3 Sifat Fisik dan Kimia Minyak Jarak Pagar
Minyak jarak pagar merupakan cairan kuning bening, berbau khas, tidak
berasa, dan tidak menjadi keruh meskipun disimpan dalam jangka waktu yang
lama. Asam-asam penyusun minyak terdiri atas 22,7% asam lemak jenuh dan
77,3% asam lemak tak jenuh. Adapun sifat fisik-kimia dari minyak jarak pagar
ditunjukkan pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Sifat fisik-kimia dari minyak jarak pagar
Sifat Nilai
Densitas 15°C 0,918
Viskositas pada 40°C (cSt) 35,4
Viskositas pada 100°C (cSt) 7,9
Index viskositas 205
Titik Nyala (°C) 186
Bilangan iod (mg I2/g) 92
Bilangan oksiran (%) 0
(Sammaiah et al., 2014)
2.1.4 Potensi Tanaman dan Minyak Jarak Pagar
Rijssenbeek (2006) menyatakan dalam Fact Foundation, beberapa potensi
dari tanaman dan minyak jarak pagar sebagai berikut:
1. Pengendali erosi, daerah tropis sangat memanfaatkan tanaman
Jatropha curcas L. yang dapat memberikan perlindungan dari erosi air, selain
itu tanaman ini sangat mudah dalam pemeliharaanya dan mudah diperbanyak
dengan sistem stek.
Gambar 2.2. Struktur molekul trigliserida minyak jarak pagar
9
2. Produksi sabun dan bahan bakar alternatif yang didapatkan dari minyak biji
jarak pagar.
3. Pengobatan yang didapat dari daun dan buah tanaman jarak pagar yang
berguna sebagai zat anti inflamasi (Jongschaap et al., 2007).
4. Pupuk organik yang didapat dari buah dan biji tanaman jarak pagar.
5. Insektisida yang didapat dari ekstrak biji tanaman jarak pagar
(Jongschaap et al., 2007).
2.2 Epoksidasi
Epoksidasi merupakan reaksi antara asam peroksi organik dan senyawa
yang berikatan rangkap (termasuk asam lemak tidak jenuh dalam minyak nabati)
untuk membentuk senyawa oksiran (epoksida) (Kinasih, 2013). Minyak nabati
biasanya digunakan sebagai material sintesis epoksi karena kandungan senyawa tak
jenuhnya seperti asam oleat, linoleat, dan linolenat (Goud et al., 2006). Epoksidasi
biasanya dilakukan dengan asam peroksi organik karena daya larut hidrogen
peroksida di dalam minyak sangat terbatas (Goud et al., 2010). Mekanisme reaksi
epoksidasi ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Mekanisme reaksi epoksidasi dengan asam perkarboksilat
(Nasution, 2009)
Senyawa tidak
jenuh Asam perkarboksilat Produk intermediet
epoksi Asam karboksilat
10
2.2.1 Metode Epoksidasi
Menurut Goud et al., (2006), beberapa metode yang dapat dilakukan untuk
menghasilkan senyawa epoksida pada dasarnya terdapat 4 metode yaitu:
1. Epoksidasi dengan asam perkarboksilat
Proses epoksidasi ini banyak digunakan di laboratorium dan industri yang
diproses dengan katalis bersifat asam seperti H3SO4, H2SO4, dan enzim. Akan
tetapi katalis yang sering digunakan adalah resin penukar ion
(Mungroo et al., 2008).
2. Epoksidasi dengan peroksida organik dan anorganik
Epoksidasi ini menggunakan transisi katalis logam. Katalis yang sering
digunakan adalah nitril hidrogen peroksida yang termasuk sebagai katalis
anorganik.
3. Epoksidasi dengan halohidrin
Epoksidasi ini menggunakan hypohalous acid (HOX) dan garam sebagai
reagen pada epoksidasi olefin dengan eloktron rangkap dua.
4. Epoksidasi dengan molekul oksigen
Epoksidasi ini menggunakan perak sebagai katalis untuk epoksidasi
heterogen. Akan tetapi, kekurangan dari metode ini adalah prosesnya sangat
lambat pada konversi ikatan ganda dan jika digunakan pada epoksidasi minyak
nabati tidak efektif sebab akan lebih mengarah pada degradasi minyak untuk
senyawa volatil seperti keton dan aldehid yang mempunyai rantai pendek
dicarboxylic acid.
11
2.2.2 Faktor Yang Memengaruhi
Epoksidasi dapat bereaksi secara optimal dalam kondisi tertentu. Menurut
Wibowo et al., (2013), proses epoksidasi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:
1. Katalis
Semakin besar konsentrasi katalis maka semakin banyak ikatan ganda yang
akan diubah menjadi epoksi. Namun, keberadaan katalis organik dapat pula
mendekomposisi gugus epoksi sehingga perlu adanya netralisasi atau pertukaran
ion dari katalis seperti dengan sulfonasi styrene dengan kopolimer divinilbenzene
(Milchert dan Smagowicz, 2008).
2. Temperatur
Pengaruh temperatur ini sangat penting dalam proses epoksidasi yang
berdampak pada besar tidaknya jumlah oksiran. Jika temperatur semakin tinggi
maka kecepatan reaksi konversi oksiran akan meningkat (Goud et al, 2006).
3. Kecepatan pengadukan
Pengaruh pada persentase bilangan oksiran. Semakin cepat proses
pengadukan maka semakin besar pula persentase bilangan oksirannya.
4. Konsentrasi reaktan.
Semakin besar konsentrasinya maka semakin besar pula bilangan oksiran
yang dihasilkan. Besarnya konsentrasi juga dapat membantu mempercepat
terjadinya tumbukan antar molekul-molekul.
Reaksi epoksidasi dapat berlangsung dengan baik melalui penggunaan
hidrogen peroksida (H2O2) yang berlebih. Pada mulanya, reaksi epoksidasi
berlangsung dengan pembentukan asam peroksiasetat atau asam peroksiformat
melalui reaksi antara hidrogen peroksida dan asam asetat atau asam format.
12
Asam peroksiasetat atau asam peroksiformat selanjutnya berfungsi sebagai donor
atom oksigen pada ikatan rangkap dalam minyak atau metil ester untuk membentuk
cincin oksiran. Selama berlangsungnya reaksi epoksidasi akan terbentuk beberapa
produk samping berupa air, asam format atau asam asetat yang berlebih, hidrogen
peroksida yang berlebih, dan minyak nabati yang tidak bereaksi. Reaksi samping
yang dihasilkan dari reaksi epoksidasi dapat menyebabkan pembukaan cincin
oksiran. Penyebab terbukanya cincin oksiran tersebut bersifat asam sehingga harus
dihilangkan dari reaksi (Kinasih, 2013). Netralisasi dapat dilakukan dengan
pencucian bertahap menggunakan larutan jenuh sodium karbonat (50oC), air hangat
(50oC), dan magnesium sulfat anhidrat (Perez et al., 2009).
2.3 Siklik Karbonat
Karbonat asam lemak sering kali dimanfaatkan sebagai bahan dari produksi
perindustrian seperti insektisida, herbisida, fungisida, pelumas, plasticizer, dan
obat-obatan. Lazimnya digunakan untuk produksi polimer termoset dan poliuretan
non-isosianat (Mazo & Rios, 2013). Sintesis siklik karbonat dapat dibantu dengan
penambahan katalis logam kompleks yaitu Titanium(IV) alkoxide, Schiff base
iron(III), dan imidazole-Schiff base iron(III) serta organo-katalis yaitu
N-heterocyclic carbenes (NHCs), organic salts, molten salts, and ionic liquids
(ILs), dan (poly)phenolic and polyalcohol. Katalis Titanium(IV) alkoxide seperti
tetra-n-butylammonium bromida (TBAB) adalah yang paling efisien dalam
sikloadisi CO2 pada berbagai senyawa epoksi (Al-Qaisi, 2016).
13
Sintesis siklik karbonat berbahan minyak nabati dapat dilakukan dengan
beberapa kondisi reaksi (Miloslavskiy et al., 2014), yaitu:
1. Proses direaksikan dengan gas karbon dioksida pada tekanan atmosfer.
Rendahnya volatilitas dari minyak nabati dan turunannya memungkinkan
dilakukannya sintesis siklik karbonat pada proses ini dengan temperatur
±200 oC. Namun, membutuhkan waktu yang cukup lama untuk mencapai nilai
konversi tinggi.
2. Proses direaksikan dengan gas karbon dioksida pada tekanan tinggi
(autoclave). Pada proses ini, waktu yang dibutuhkan untuk sintesis cukup
efektif dibanding metode pertama dan mendapat nilai viskositas yang lebih
rendah.
3. Proses direaksikan dengan supercritical gas karbon dioksida.
2.3.1 Metode Sintesis Siklik Karbonat
Menurut Guan et al., (2011), beberapa metode yang dapat dilakukan untuk
menghasilkan senyawa siklik karbonat pada dasarnya terdapat 4 metode yaitu:
1. Fosfogenasi
Metode dilakukan dengan melarutkan pada larutan inert, pelarut anhidrat
(seperti toluena), alifatik hidroksil dan senyawa aromatik dapat difosfogenasi
dengan piridin lebih untuk mendapat siklik karbonat.
Gambar 2.4. Sintesis siklik karbonat melalui fosfogenasi
14
2. Substitusi CO2
Sejumlah gas CO2 dialirkan pada senyawa epoksi melalui katalis seperti asam
Lewis transisi-logam komplek, organometal, dan metal halida.
3. Halohidrin
Metode dilakukan dengan mereaksikan halohidrin dan tetrametilammonium
hidrogen karbonat dalam asetonitril pada kondisi ringan.
4. Halogenasi karbonat
Metode dilakukan dengan mengkonversi mono- atau alkil dihalogenasi
karbonat menjadi siklik karbonat hingga 82-90% pada 180-200 oC dengan atau
tanpa katalis.
Gambar 2.5. Sintesis siklik karbonat melalui substitusi CO2
Gambar 2.6. Sintesis siklik karbonat melalui halohidrin
Gambar 2.7. Sintesis siklik karbonat melalui halogenasi karbonat
15
5. Substitusi alkohol propargil
Metode dilakukan dengan bantuan aliran CO2 dalam katalis fosfin yang
dapat menghasilkan 98% α-metil siklo karbonat.
2.3.2 Sintesis Siklik Karbonat dengan Substitusi CO2
Suatu senyawa epoksida dalam sintesis poliuretan non-isosianat, dapat
dimanfaatkan sebagai starting material yang dikonversi menjadi senyawa siklik
karbonat. Lazimnya, senyawa epoksida dapat diaktifkan oleh interaksi antara atom
oksigen dengan asam lewis seperti katalis (TBAB) yang diikuti pembukaan cincin
epoksida karena adanya serangan nukleofilik. Keberadaan karbon dioksida pada
reaksi ini sebagai serangan elektrofilik pada atom oksigen sehingga cincin tertutup
kembali yang membentuk suatu senyawa siklik karbonat (Lee, 2014), reaksi
ditunjukkan pada Gambar 2.9.
Doll & Erhan (2005), TBAB merupakan katalis yang sering kali digunakan
dalam reaksi ini, namun dalam temperatur yang lebih tinggi (150-190 oC) maka
TBAB akan terdekomposisi menjadi beberapa produk seperti hidrogen bromida.
Reaksi ditunjukkan pada Gambar 2.10.
Gambar 2.8. Sintesis siklik karbonat melalui substitusi alkohol propargil
Gambar 2.9. Reaksi sintesis siklik karbonat dengan substitusi CO2
(Calo et al., 2002)
siklik karbonat
16
2.4 Poliuretan
Poliuretan adalah bahan polimer yang terdiri atas gabungan gugus uretan.
Poliuretan juga sering disebut poliisosianat, dimana gugus isosianat (-NCO)
bersifat sangat reaktif dan membentuk uretan dengan alkohol. Poliuretan dapat
mengalami ikatan hidrogen. Poliuretan memliki titik leleh yang rendah dan pada
awalnya jarang diperdagangkan (Lase, 2009).
Berdasarkan jenisnya, poliuretan dapat berupa termoplastik atau termoset
yang merupakan produk reaksi isosianat polifungsi dan alkohol polihidroksi atau
poliester tertentu (Hartomo, 1992 dalam Hasibuan, 2014). Bervariasinya densitas
dan kekakuan poliuretan, menyebabkan poliuretan dapat dimanfaatkan dalam
berbagai bidang kehidupan. Pada bidang kedokteran, poliuretan digunakan sebagai
bahan pelindung muka, kantung darah, dan bahan tabung. Di bidang otomotif,
poliuretan dapat dijumpai sebagai komponen kendaraan yang meliputi bagian
eksterior dan interior misalnya bumper, panel-panel body, dan tempat duduk. Selain
itu, poliuretan telah digunakan pula untuk furnitur, bangunan dan kontruksi,
insulasi tank dan pipa, pabrik pelapis, alat-alat olahraga, serta berbagai bahan
pembungkus (Rohaeti, 2005).
Gambar 2.10. Dekomposisi TBAB pada temperatur 150-190 oC
(Doll & Erhan, 2005)
17
2.4.1 Sintesis Poliuretan dengan Isosianat
Poliuretan dapat disintesis dari berbagai bahan baku yang mengandung
gugus hidroksil (-OH) baik mono maupun poli. Beberapa mono atau poli hidroksi
tersebut adalah polietilen glikol (PEG), asam laktat, sejumlah asam nukleat, fenol,
karbonimida, dan residu gula. Bahan dasar tersebut direaksikan dengan berbagai
jenis isosianat, antara lain tolulen diisosianat (TDI), metilendifenil diisosianat
(MDI), dan polimer isosianat (PMDI) (Marlina, 2009). Reaksi sintesis poliuretan
ditunjukkan pada Gambar 2.11.
Selama produksi poliuretan berlangsung, terdapat dua metode kontrol reaksi
yang dapat dilakukan yaitu komponen-komponen bereaksi secara bersamaan
(one shot process) atau berturut-turut dalam dua tahap (prepolymer process). Pada
metode one shot process (Gambar 2.12), beberapa faktor seperti perbedaan
reaktivitas dari isosianat dan gugus hidroksil dari poliol dan chain extender dapat
memengaruhi distribusi kekerasan pada rantai molekul atau bahkan menghasilkan
campuran dari chain extender diisosianat dan homopolimer diisosianat makrodiol.
ikatan uretan
diol diisosianat
Gambar 2.11. Reaksi sintesis poliuretan dengan isosianat
(Bouchemal et al., 2004)
18
Sebaliknya, pada metode prepolymer process (Gambar 2.13). Langkah
pertama pada metode ini dihasilkan melalui reaksi antara segmen oligomer yang
lunak dan diisosianat ekses yang diikuti perluasan rantai pendek diol (uretan atau
ester) atau diamine (urea, uretan urea, amida, dan ester-amida) untuk membentuk
segmen oligomer keras dan juga meningkatkan berat molekul dari seluruh polimer.
Metode ini lebih terkontrol sehingga menghasilkan rantai poliuretan linear, reaksi
samping lebih sedikit (Prisacariu et al., 2011).
Diol
Gambar 2.12. Reaksi sintesis poliuretan dengan teknik One shot process
(Hepburn, 1992 dalam Panwiriyarat, 2012)
Poliuretan
Diisosianat
Diol Diisosianat
Poliuretan
Gambar 2.13. Reaksi sintesis poliuretan dengan teknik Prepolymer process
(Hepburn, 1992 dalam Panwiriyarat, 2012)
19
2.4.2 Sintesis Poliuretan non-Isosianat
Sintesis poliuretan non-isosianat ini lebih ramah terhadap lingkungan.
Sudah ada beberapa metode yang dapat dilakukan untuk sintesis poliuretan non-
isosianat, diantaranya reaksi antara bis (kloroformat) dengan amina, adiponitril
karbonat dengan diol atau poliol, uretan difenol dengan fosgen, karbonat siklik
dengan amina, dan sebagainya. Lazimnya reaksi antara karbonat siklik dan amina
adalah yang sering digunakan untuk menghasilkan hidroksipoliuretan (Lee, 2014).
Reaksi antara siklik karbonat dan amina ditunjukkan pada Gambar 2.14.
Garipov et al. (2003) menjelaskan bahwa terdapat tiga tahapan dalam
mekanisme kinetika interaksi antara karbonat siklik dengan amina yang
ditunjukkan pada Gambar 2.15.
Siklik karbonat
Poliuretan
Amina
Gambar 2.14. Reaksi siklik karbonat dan amina (Rokicki & Piotrowska, 2002)
Gambar 2.15. Mekanisme reaksi siklik karbonat dan amina (Garipov et al., 2003)
20
Tahap pertama, adanya serangan nukleofilik dari amina pada karbonat
siklik. Amina menyerang gugus karbonil pada karbonat siklik yang mengakibatkan
terbentuknya tetrahedral intermediet (tengah). Tahap kedua, deprotonasi tetrahedral
intermediet yang ditandai adanya serangan dari amina lain sehingga ion hidrogen
hilang. Tahap ketiga, pembentukan produk akhir, ikatan karbon-oksigen rusak
akibat tarikan elektron yang kuat dari atom nitrogen. Ion alkil-oksigen yang baru,
bergabung dengan ion hidrogen menghasilkan pembentukan produk yang cepat
(Garipov et al., 2003).
Reaktivitas amina terhadap karbonat siklik dapat ditingkatkan dengan
penambahan pelarut protogenik. Saat pelarut tersebut direaksikan, tahap pertama
terjadi relatif lebih cepat karena adanya peningkatan positif. Selain kehadiran
substituen penarik elektron pada karbonat alkilen yang meningkatkan elektrofil dari
karbon karbonil, juga bisa meningkatkan reaktivitas reaksi. Reaksi juga dapat
terjadi secara efektif dengan penggunaan katalis trietilamina, piperazine,
tetrabutilamonium bromida, asam asetat glasial, dan asam metanasulfonat
(Diakoumakos & Kotzev, 2004).
2.4.2.1 Monomer Uretan
Monomer uretan merupakan gugus penyusun poliuretan. Dalam sintesis
poliuretan non-isosianat, biasanya monomer uretan diproduksi dari persenyawaan
siklik karbonat dan amina seperti 1,2-etilendimania, 1,4-butilendiamina, dan
1,6-heksametilendiamina dengan atau tanpa katalis. Mekanisme reaksinya
ditunjukkan pada Gambar 2.16.
21
Termasuk faktor yang dapat mempercepat reaksi antara siklik karbonat dan
amina adalah mengaktifkan salah satu monomernya dengan menambahkan asam
Lewis lemah yang dapat meningkatkan elektrofilik atau nukleofilik dari amina
seperti litium klorida (LiCl) yang mengaktifkan siklik karbonat tanpa mendeaktifasi
amina sehingga pada penambahan asam Lewis lemah yang tepat didapati produk
poliuretan yang tinggi (Lee, 2014).
2.4.2.2 Klasifikasi Poliuretan non-Isosianat
Menurut Guan et al. (2011), berdasarkan senyawa penyusun dan bahan
bakunya, Nonisocyanate Polyurethane (NIPU), terklasifikasi menjadi 4 bagian,
yaitu:
1. Linear NIPU
Jenis polihidroksiuretan ini memang tidak didapati dari poliadisi senyawa
diisosianat dan diol melainkan dengan mereaksikan bis-siklik karbonat dan
diamina seperti reiaksi antara eritritol dikarbonat dengan alifatik primer diamina
anhidrat dalam dimetilformamida pada temperatur kamar.
Monomer uretan
Gambar 2.16. Mekanisme reaksi sintesis monomer uretan
(Diakoumakos & Koizev, 2004)
22
2. Hybrid Nonisocyanate Polyurethane (HNIPU) Networks
Keberadaan HNIPU ini dapat menutupi kekurangan sifat mekanik atau
kimia dari linear NIPU. Berbeda dengan linear NIPU, HNIPU ini berbasis
oligomer epoxy siklo karbonat yang direaksikan dengan amina. Beberapa langkah
dalam sintesis HNIPU adalah (1) sintesis oligomer dari epoksi dan siklo karbonat;
(2) mereaksikan antara oligomer epoxy dengan diamina aromatik; (3) mereaksikan
antara amina primer dengan oligomer siklo karbonat; (4) terjadi reaksi antara resin
epoksi dengan amina.
3. Renewable Resources Based NIPU
Dengan meningkatkan keramah lingkungan, pemanfaatan sumber daya
terbarukan sangat diperlukan pada sintesis polimer seperti memanfaatkan epoksi
minyak kedelai yang dikonversi menjadi siklo karbonat minyak kedelai
dan direaksikan dengan 1,2-etilendiamina, 1,4-butilendiamina, serta
1,6-hexametildiamina.
4. Chemical Modified and Nanostructured NIPU
Reaksi antara uretan mengandung diol dan metakrilat anhidrat dapat
menghasilkan oligomer uretan akrilat yang disintesis dari etilen karbonat dengan
1,6-heksadiamina, 3-amino-1-propanol, atau 2,2-dimetil-1,3-propanadiamina.
Untuk menghasilkan material dengan performa yang lebih unggul, dapat melalui
nanopartikel SiO2 dengan siklo karbonat. Hasil yang berukuran nano ini mungkin
dapat dijadikan material komposit yang digunakan sebagai coating, adhesives, dan
sebagainya.
23
2.5 Karakterisasi Monomer Uretan
2.5.1 Identifikasi dengan Fourier Transform Infra Red (FTIR)
Infra red spektroskopi, salah satu metode untuk mengidentifikasi ikatan-
ikatan kimia dan gugus-gugus fungsi lainnya dengan mengukur eksitasi vibrasi dari
atom-atom di sekeliling ikatan yang menghubungkan atom-atom tersebut. Posisi
dari garis-garis absorbsi infra red bergantung pada tipe gugus fungsi yang
diperiksa, dan spektra infra red secara keseluruhan merupakan sidik jari yang unik
dari suatu molekul tertentu (Hutapea, 2008). Spektroskopi ini dapat diilustrasikan
secara sederhana yang ditunjukkan pada Gambar 2.17.
Setiap ikatan dari suatu molekul memperlihatkan hanya satu peak absorbs
Infra Red, padahal dalam kenyataannya sebuah interprestasi dari keseluruhan
spektrum infra red adalah lebih kompleks, karena molekul-molekul yang menyerap
Infra Red tidak hanya mengalami stretching, tetapi juga berbagai gerakan bending,
atau pun kombinasi keduanya. Intensitas absorsi Vibrasi Bending adalah yang
paling lemah, dan peaknya bertimpa dengan absorbsi lainnya (Vollhardt et al.,
1999).
Gambar 2.17. Skema Spektrometer Infra Red yang sederhana
(Vollhardt et al., 1999)
24
2.6 Penelitian Terkait
Javni et al. (2008) telah berhasil mensintesis poliuretan non-isosianat dari
epoxy minyak kedelai yang dikonversi menjadi siklo karbonat minyak kedelai
(CSBO). CSBO direaksikan dengan 1,2-etilendiamina, 1,6-heksametilendiamina,
dan 1,4-butilendiamina dalam pada 70oC selama 10 jam dan 100oC selama 3 jam.
Berdasarkan hasil dari analisis sifat mekaniknya, didapatkan nilai tensile strength
terbaik sebesar 6 MPa pada rasio mol CSBO : 1,2-etilendiamina adalah 1 : 1.
Penelitian sintesis poliuretan berbasis asam lemak pun telah dilakukan
oleh Boyer et al. (2010). Ia telah mereaksikan dengan beberapa langkah yaitu
(1) transesterifikasi asam oleat metil ester; (2) epoksidasi ikatan rangkapnya;
(3) karbonasi hasil dari proses epoksidasi; (4) mereaksikan siklik karbonat dengan
ethane-1,2-diamine (EDA) dan isophorone diamine (IPDA) pada 70oC dan
110oC. Hasil konversi poliuretan terbaik dari hasil reaksi Terminal Carbonat Fatty
Acid Diester (TCFAD) dengan IPDA pada 110oC selama 9 jam yang menghasilkan
nilai temperatur glass transition -13oC.
Harjono et al. (2012) telah melakukan sintesis poliuretan pula dengan
mereaksikan poliol minyak jarak pagar (JPO) dengan isosianat. JPO didapat dengan
epoksidasi jarak pagar terlebih dahulu yang kemudian dikonversi menjadi JPO
melalui reaksi pembukaan cincin dengan asam akrilat dalam persen katalis
trietilamina. Berdasarkan hasil dari analisis sifat reologinya, visual film poliuretan
dengan poliol L.OHV, H.OHV, dan komersial menunjukkan ketiganya memiliki
kualitas yang sama baiknya.
Lee & Deng (2015) telah melakukan sintesis poliuretan non-isosianat
berbahan epoxy minyak kedelai yang dikonversi menjadi minyak kedelai
25
berkarbonasi dan direaksikan dengan 3-Aminopropyltriethoxysilane, untuk
membentuk monomer uretan pada 70oC. Berdasarkan hasil analisis FTIR, monomer
uretan telah terbentuk sempurna pada 70oC selama 3 jam dengan persen katalis
LiCl.
52
BAB V
PENUTUP
5.1 Simpulan
Menjawab permasalahan hasil penelitian sintesis monomer uretan dari
minyak jarak pagar (Jatropha curcas L.) yang digunakan sebagai bahan baku
poliuretan non-isosianat, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Kondisi optimum untuk sintesis EJCO dari JCO adalah dengan penambahan
0% katalis H2SO4, rasio mol asam asetat dan JCO adalah 4 : 1, dan waktu reaksi
selama 5 jam.
2. Kondisi optimum untuk sintesis CJCO dari EJCO adalah dengan penambahan
6% TBAB dan waktu reaksi selama 48 jam.
3. Kondisi optimum untuk sintesis UJCO dari CJCO dilakukan dalam waktu
reaksi selama 3 jam.
4. EJCO memiliki bilangan oksiran 1,46% dan bilangan iod 59,02 g I2/100 g.
CJCO memiliki bilangan oksiran 0% dan bilangan hidroksil 179,9 mg/g
sampel. UJCO memiliki bilangan hidroksil 234,06 mg/g sampel.
5. Monomer uretan non-isosianat dapat disintesis dari bahan baku minyak jarak
pagar. Hal ini dibuktikan dengan munculnya serapan pada 1732, 1562, dan
3348 cm-1 yang berturut-turut menunjukkan gugus fungsi C=O (karbonil
uretan), –NH, dan –OH pada hasil spektrum inframerah.
53
5.2 Saran
Saran yang dapat diberikan untuk meningkatkan perolehan penelitian ini
adalah:
1. Perlu dikaji kembali pada variasi katalis guna mendapat hasil yang lebih
optimum pada proses epoksidasi yang merupakan starting material dari
sintesis uretan non-isosianat.
2. Analisis ninhidrin pada UJCO yang digunakan untuk mengetahui keberadaan
amina pada UJCO yang didapat.
3. Karakterisasi GC-MS pada minyak jarak pagar guna mengetahui komponen
penyusun trigliseridanya.
54
DAFTAR PUSTAKA
Ahkamulloh, A., Murniati, E. & Surahman, M., 2013. Keragaman Pertumbuhan
dan Produksi Beberapa Aksesi Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) di Daerah
Pesisir Pantai. Bul. Agrohorti 1, 1. 34-44.
Aigbodion, A. I., Bakare, I. O., & Okieimen, F. E. 2001. Investigation of oxirane
ring opening reaction in epoxidized rubber seed oil. Journal-Oil
Technologists Association of India, 33(1), 16-19.
Akbar, E., Yaakob, Z., Kamarudin, S. K., Ismail, M., & Salimon, J. 2009.
Characteristic and composition of Jatropha curcas oil seed from Malaysia
and its potential as biodiesel feedstock feedstock. European journal of
scientific research, 29(3), 396-403.
Al-Qaisi, F. 2016. Cyclic Carbonates Synthesis via Catalytic Cycloaddition of
Carbon Dioxide and Epoxides using Sustainable Metal-based Catalysts
and Organocatalytic Systems. Disertasi.
Bouchemal, K. S. E. H. I. N., Briançon, S., Perrier, E., Fessi, H., Bonnet, I., &
Zydowicz, N. 2004. Synthesis and characterization of polyurethane and
poly (ether urethane) nanocapsules using a new technique of interfacial
polycondensation combined to spontaneous emulsification. International
Journal of Pharmaceutics, 269(1), 89-100.
Boyer, A., Cloutet, E., Tassaing, T., Gadenne, B., Alfos, C., & Cramail, H. 2010.
Solubility in CO2 and carbonation studies of epoxidized fatty acid
diesters: towards novel precursors for polyurethane synthesis.
Chemistry, 12(12), 2205-2213.
Calo, V., Nacci, A., Monopoli, A., & Fanizzi, A. 2002. Cyclic carbonate formation
from carbon dioxide and oxiranes in tetrabutylammonium halides as
solvents and catalysts. Organic Letters, 4(15), 2561-2563.
Dawary, A., & Pramanick, M. 2006. Jatropha a Biodiesel for The Future.
Everymen’s Science, 430-432.
Derawi, D., & Salimon, J. 2010. Optimization on epoxidation of palm olein by
using performic acid. Journal of Chemistry, 7(4), 1440-1448.
Diakoumakos, C. D., & Kotzev, D. L. 2004. Non‐Isocyanate‐Based Polyurethanes
Derived upon the Reaction of Amines with Cyclocarbonate Resins. In
Macromolecular Symposia (Vol. 216, No. 1, pp. 37-46). WILEY‐VCH
Verlag.
55
Dinda, S., Patwardhan, A. V., Goud, V. V., & Pradhan, N. C. 2008. Epoxidation of
cottonseed oil by aqueous hydrogen peroxide catalysed by liquid
inorganic acids. Bioresource Technology, 99(9), 3737-3744.
Doll, K. M., & Erhan, S. Z. 2005. The improved synthesis of carbonated soybean
oil using supercritical carbon dioxide at a reduced reaction time. Green
chemistry, 7(12), 849-854.
Elda, M., Selviany, N., & Fajrin, D. 2016. Pengaruh Temperatur Dan Waktu Pada
Pembuatan Plastisizer Dengan Reaksi Epoksidasi Minyak Limbah Ikan
Patin. Jurnal Teknik Kimia, 21(2).
Gan, L. H., Goh, S. H., & Ooi, K. S. 1992. Kinetic studies of epoxidation and
oxirane cleavage of palm olein methyl esters. Journal of the American
Oil Chemists' Society, 69(4), 347-351.
Garipov, R. M., Sysoev, V. A., Mikheev, V. V., Zagidullin, A. I., Deberdeev, R.
Y., Irzhak, V. I., & Berlin, A. A. 2003. Reactivity of cyclocarbonate
groups in modified epoxy–amine compositions. In Doklady Physical
Chemistry (Vol. 393, No. 1, pp. 289-292). MAIK Nauka/Interperiodica.
Goud, V. V., Dinda, S., Patwardhan, A. V., & Pradhan, N. C. 2010. Epoxidation of
Jatropha (Jatropha curcas) oil by peroxyacids. Asia‐Pacific Journal of
Chemical Engineering, 5(2), 346-354.
Goud, V. V., Patwardhan, A. V., & Pradhan, N. C. 2006. Studies on the epoxidation
of mahua oil (Madhumica indica) by hydrogen peroxide. Bioresource
technology, 97(12), 1365-1371.
Guan, J., Song, Y., Lin, Y., Yin, X., Zuo, M., Zhao, Y., & Zheng, Q. 2011. Progress
in study of non-isocyanate polyurethane. Industrial & Engineering
Chemistry Research, 50(11), 6517-6527.
Gultom, F. 2015. Preparasi dan Karakterisasi Foam Poliuretan Berbasis Poliol
Lateks Karet Alam. Agrium, 19(2).
Harimurti, N., & Sumangat, D. 2011. Pengolahan Biji Jarak Pagar (Jatropha
curcas L.) Menjadi Sumber Bahan Bakar Nabati dan Pemanfaatan
Produk Samping. Buletin Teknologi Pascapanen Pertanian, 7, 48-55.
Harjono, Sugita, P, & Mas’ud, Z. A. 2012. Synthesis and Application of Jatropha
Oil based Polyurethane as Paint Coating Material. Makara J Sci, 16, 134-
140.
Hartati, R. S., & Sudarmo, H. 2007. Jarak pagar, menyerbuk silang atau menyerbuk
sendiri. Infotek Jarak Pagar, 2(10), 37.
56
Hasibuan, N. E. 2014. Pemanfaatan Lignin Kayu Kelapa Sawit Untuk Pembuatan
Poliuretan Termoplastik Alam.
Hasnam. 2006. Variasi Jatropha. Info Teknologi Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)
Puslitbangbun.
Henning, R. 2000. A Guide to The Jatropha System and Its Dissemination in
Zambia, produced for GTZ-Support-Project Southern Province, Zambia.
The Jatropha Booklet
Hutapea, J.P., 2008. Degradasi Termal Polietilen dengan Variasi Konfigurasi
Rantai, Lama Waktu Degradasi, dan Input Gas Nitrogen.
Javni, I., Hong, D. P., & Petrović, Z. S. 2008. Soy‐based polyurethanes by
nonisocyanate route. Journal of Applied Polymer Science, 108(6),
3867-3875.
Jongschaap, R. E. E., Corré, W. J., Bindraban, P. S., & Brandenburg, W. A. 2007.
Claims and Facts on Jatropha curcas L. Plants Research International
B. V.
Kinasih, N. A. 2013. Perkembangan Riset Dan Penggunaan Minyak Nabati
Terepoksidasi Sebagai Bahan Pemlastis Karet Dan Plastik. Warta
Perkaretan, 32(1), 46-54.
Lase, E. 2009. Sintesis Poliuretan Melalui Polimerisas 4, 4-Difenilmetana
Diisosianat Dengan Senyawa Poliol Yang Diturunkan Dari Minyak
Jarak Pagar (Jatropa Curcas Linn).
Lee, A. 2014. Synthesis of polyurethane from one hundred percent sustainable
natural materials through non-isocyanate reactions. Thesis.
Lee, A., & Deng, Y. 2015. Green polyurethane from lignin and soybean oil through
non-isocyanate reactions. European Polymer Journal, 63, 67-73.
Maisonneuve, L., Lamarzelle, O., Rix, E., Grau, E., & Cramail, H. 2015.
Isocyanate-free routes to polyurethanes and poly (hydroxy urethane) s.
Chemical reviews, 115(22), 12407-12439.
Marlina, M. 2009. Pemanfaatan Asam Lemak Bebas Teroksidasi dari Minyak Jarak
untuk Sintesis Membran Poliuretan. Jurnal Rekayasa Kimia &
Lingkungan, 6(2), pp-67.
Mazo, P., & Rios, L. 2013. Carbonation of Epoxidized Soybean Oil Improved by
the Addition of Water. Journal of the American Oil Chemists' Society,
90(5), 725-730.
57
Milchert, E., & Smagowicz, A. 2008. Epoxidation of the rapeseed oil with peracetic
and performic acid. Czasopismo Techniczne. Chemia, 105(2-Ch), 283-
291.
Milchert, E., & Smagowicz, A. 2009. The influence of reaction parameters on the
epoxidation of rapeseed oil with peracetic acid. Journal of the American
Oil Chemists' Society, 86(12), 1227-1233.
Miloslavskiy, D., Gotlib, E., Figovsky, O., & Pashin, D. 2014. Cyclic carbonates
based on vegetable oils. International Letters of Chemistry, Physics and
Astronomy, 8, 20.
Miskah, S., Wulandari, E.P. & Adam, I., 2009. Pengaruh Perlakuan Pendahuluan
Biji Jarak Pagar terhadap Persen Yield dan Mutu Minyak. Jurnal
Teknik Kimia, 16.
Mungroo, R., Pradhan, N. C., Goud, V. V., & Dalai, A. K. 2008. Epoxidation of
canola oil with hydrogen peroxide catalyzed by acidic ion exchange
resin. Journal of the American Oil Chemists' Society, 85(9), 887-896.
Nasution, S. 2009. Pembuatan Senyawa Epoksi Dari Metil Ester Asam Lemak
Sawit Destilat Menggunakan Katalis Amberlite. Tesis.
Ochiai, B., Inoue, S., & Endo, T. 2005. One‐pot non‐isocyanate synthesis of
polyurethanes from bisepoxide, carbon dioxide, and diamine. Journal
of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 43(24), 6613-6618.
Ochiai, B., Inoue, S., & Endo, T. 2005. Salt effect on polyaddition of bifunctional
cyclic carbonate and diamine. Journal of Polymer Science Part A:
Polymer Chemistry, 43(24), 6282-6286.
Okieimen, F. E., Bakare, O. I., & Okieimen, C. O. 2002. Studies on the epoxidation
of rubber seed oil. Industrial Crops and Products, 15(2), 139-144.
Pajogo, U. H., Djulin, A., Zakaria, A. K., Darwis, V., & Situmorang, J. 2006.
Prospek Pengembangan Sumber Energi Alternatif (Biofuel) Fokus pada
Jarak Pagar. Pusat Analisis Sosial Ekonomi dan Kebijakan Pertanian.
Badan Litbang Pertanian. Deptan, 27.
Panwiriyarat, W. 2012. Preparation and properties of bio-based polyurethane made
from natural rubber and poly (ε-caprolactone). Doctoral dissertation,
Le Mans.
Pérez, J. E., Haagenson, D. M., Pryor, S. W., Ulven, C. A., & Wiesenborn, D. P.
2009. Production and characterization of epoxidized canola oil.
Transactions of the ASABE, 52(4), 1289-1297.
Perkebunan, P. 2007. Teknik Budidaya Jarak Pagar (Jatropha curcas L).
58
Prisacariu, C., Scortanu, E., & Agapie, B. 2011. New insights into polyurethane
elastomers obtained by changing the polyaddition procedures. In
Proceedings of the World Congress on Engineering (Vol. 3, pp. 2178-
2183).
Rijssenbeek, W. 2006. Jatropha planting manual. Jatropha Handbook. First Draft.
FACT Foundation, 14.
Rios, L. A. 2003. Heterogeneously catalyzed reactions with vegetable oils:
epoxidation and nucleophilic epoxide ring-opening with alcohols.
Doctoral dissertation, Bibliothek der RWTH Aachen.
Rohaeti, E. 2005. Kajian tentang sintesis poliuretan dan karakterisasinya. In
Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan
MIPA.
Rohaeti, E. & Senam. 2010. Biodegradasi Poliuretan Hasil Sintesis dari Minyak
Kedelai, Polieksietilen Glikol, dan Metilen-4,4'-Difenisdiisosianat.
Jurnal Penelitian Saintek, 15(2).
Rohaeti, E., Surdia, N..M., Radiman, C.L. & Ratnaningsih, E., 2003. Pengaruh
Jenis Poliol terhadap Pembentukan Poliuretan dari Monomer PEG400
dan MDI. PROC. ITB Sains & Tek, 35 A(2). 97-109.
Rohmawati, Dini. 2013. Epoksidasi dan Peroksida. Prosiding Seminar Nasional
Kimia FMIPA UNY
Rokicki, G., & Parzuchowski, P. G. 2012. ROP of Cyclic Carbonates and ROP of
Macrocycles. Polymer Science: A Comprehensive Reference, 4, 247-
308.
Rokicki, G., & Piotrowska, A. 2002. A new route to polyurethanes from ethylene
carbonate, diamines and diols. Polymer, 43(10), 2927-2935.
Saalah, S. et al., 2015. Waterborne Polyurethane Dispersions Synthesized from
Jatropha Oil. Industrial Crops and Products, 194-200.
Sammaiah, A., Padmaja, K. V., & Narayna Prasad, R. B. 2014. Synthesis of epoxy
jatropha oil and its evaluation for lubricant properties. Journal of oleo
science, 63(6), 637-643.
Santoso, B. B., & Nurrachman. 2010. Potensi Jarak Pagar (Jatropha curcas L.)
Sebagai Komponen Agroforestry dalam Upaya Mitigasi Perubahan
Iklim. Prosiding Seminar Nasional Agroforestri II, (pp. 234-245).
Mataram.
59
Sardon, H., Irusta, L., Fernández-Berridi, M. J., Lansalot, M., & Bourgeat-Lami, E.
2010. Synthesis of room temperature self-curable waterborne hybrid
polyurethanes functionalized with (3-aminopropyl) triethoxysilane
(APTES). Polymer, 51(22), 5051-5057.
Sinaga, M. S. 2010. Pengaruh Katalis H2SO4 pada Reaksi Epoksidasi Metil Ester
PFAD (Palm Fatty Acid Distillate). Jurnal Teknologi Proses 6(1): 70-
74.
Sudradjat, R., I, Y.R. & Setiawan, D. 2010. Pembuatan Poliol dari Minyak Jarak
Pagar Sebagai Bahan Baku Poliuretan. Jurnal Penelitian Hasil Hutan,
28(3). 231-40.
Suhardjo, & Clara, M. K. 2007. Prinsip-prinsip Ilmu Gizi. Bogor: Lembaga
Sumberdaya Informasi-IPB.
Suhendra, D., Solehah, A., Asnawati, D. & Gunawan, E.R. 2013. Sintesis
Poliuretan dari Asam Lemak Teroksidasi Minyak Inti Buah Nyamplung
Melalui Proses Polimerisasi Menggunakan Toluen Diisosianat. Chem
Prog, 6.
Suryadarma, P., Jamaran, I., & Ghazali, M. G. 2004. Kinetika Dehidrasi Minyak
Jarak Dengan Katalis Campuran Natrium Bisulfat Dan Atapulgit.
Jurnal Teknologi Industri Pertanian, 14(2).
Syakir, M. 2015. Prospek dan Kendala Pengembangan Jarak Pagar (Jatropha curcas
L.) Sebagai Bahan Bakar Nabati di Indonesia. Perspektif, 9(2).
Tamami, B., Sohn, S., & Wilkes, G. L. 2004. Incorporation of carbon dioxide into
soybean oil and subsequent preparation and studies of nonisocyanate
polyurethane networks. Journal of Applied Polymer Science, 92(2),
883-891.
Vollhardt, K. P. C., Vollhardt, N. E. K. P. C., & Schore, N. E. 1999. Organic
chemistry: structure and function.
Wibowo, T. Y., Purnama, H., Puspita, K. D., & Widiana, N. 2013. Pengaruh Rasio
Mol Peroksida dan Persentase Katalis pada Epoksidasi Metil Oleat
dengan Katalis Padat. Simposium Nasional RAPI XII.
Yanto, Tri, & Septiana, T. 2012. Pemanfaatan Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas
L.) Sebagai Bahan Dasar Pelumas Grease. Jurnal Teknologi Pertanian
(13), 34-42.
Zhang, L., Luo, Y., Hou, Z., He, Z., & Eli, W. 2014. Synthesis of carbonated cotton
seed oil and its application as lubricating base oil. Journal of the
American Oil Chemists' Society, 91(1), 143-150.