1 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA RADIASI

“KOPOLIMERISASI BLOK”

ABSTRAK

Polimerisasi adalah reaksi penggabungan monomer-monomer menjadi rantai polimer yang panjang

dan berulang. Kopolimer adalah suatu polimer yang mengandung dua unit atau lebih monomer yang secara

kimia berbeda. Telah dilakukan percobaan kopolimerisasi blok secara radiasi menggunakan mesin berkas

elektron 350 keV/10mA dengan kecepatan konveyor 0,9cm/detik, lama waktu iradiasi kira-kira 13 detik.

Dalam percobaan ini dilakukan pencangkokan polimer yang berupa LLDPE dan HDPE menggunakan

monomer akrilamida. Sampel LLDPE dan HDPE yang telah diberi monomer akrilamida tersebut diiradiasi

dengan dosis sebesar 39,9 kGy. Kopolimer hasil iradiasi kemudian dicuci menggunakan air panas untuk

menghilangkan sisa-sisa homopolimer yang terbentuk dan monomer yang tidak bereaksi. Kopolimer hasil

pencangkokan yang terbentuk kemudian dianalisis secara kuantitatif dengan menghitung besarnya DOG

(degree of grafting) atau derajat pencangkokan. Dari hasil perhitungan diperoleh DOG LLDPE adalah

sebesar 52,5% dan DOG HDPE adalah sebesar 5%. Hasil tersebut menunjukkan bahwa derajat

pencangkokan pada LLDPE lebih besar daripada HDPE yang dikarenakan rendahnya kandungan kristal

dalam LLDPE.

TATA KERJA

Alat

Peralatan dan fasilitas yang digunakan dalam percobaan ini diantaranya adalah : Mesin Berkas Elektron

350 keV/10mA, kecepatan konveyor 0,9 cm/detik. Spektrofotometer dengan perangkat lunak Genesys CTA

Reader, mikroskop, berbagai piranti gelas, wadah cuplikan dari kaca berbentuk baki, neraca analitik,

spatula, sarung tangan, pinset dan microwave.

Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain : plastik LLDPE, plastik HDPE, monomer

akrilamida, aquadest, air panas, dan aseton.

Cara Kerja

1. Preparasi Sampel

Ditimbang 30,0053 gram monomer akrilamida kemudian dilarutkan ke dalam 100 ml aquadest. Plastik

LLDPE dan plastik HDPE dipotong dengan ukuran masing-masing 1 cm x 1 cm. Kemudian plastik

LLDPE dan plastik HDPE dicuci dengan alkohol lalu dikeringkan dan ditimbang berat keringnya.

Masing-masing diletakkan di atas cawan petridish dan ditambahkan 5 ml larutan monomer akrilamida

ke dalamnya.

2 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215

2. Iradiasi Sampel

Larutan sampel disiapkan ke dalam wadah kaca dan diberi label. Sampel diirradiasi dengan dosis

irradiasi sebesar 39,9 kGy dan tegangan 300 kV, arus disesuaikan dosis yang diinginkan dan kecepatan

konveyor 0,9 cm/detik. Waktu irradiasi cuplikan kira-kira 13 detik. Film CTA yang telah diirradiasi

didiamkan dalam suhu kamar selama 2 jam, kemudian diukur rapat optiknya menggunakan

spektrofotometer CTA reader. Rapat optik CTA itu sebanding dengan dosis serap.

3. Pencucian dan Pengeringan Sampel

Sampel yang telah diirradiasi dicuci menggunakan air panas lalu dikeringkan. Kemudian ditimbang

berat keringnya setelah pencangkokan.

Gambar 1. Skema Percobaan

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pencangkokan Kopolimer Secara Iradiasi

Kopolimer adalah suatu polimer yang mengandung dua unit atau lebih monomer yang secara kimia

berbeda. Jika dua makromolekul Ax dan By berikatan dan ikatannya terjadi pada ujung salah satu

makromolekul, maka struktur ini disebut sebagai kopolimer blok. Dalam percobaan ini dilakukan

pencangkokan polimer yang berupa LLDPE dan HDPE menggunakan monomer akrilamida.

Berdasarkan proses iradiasi, ada dua metode pencangkokan secara iradiasi, yaitu iradiasi polimer

dan monomer secara bersamaan (simultan) dan iradiasi secara bertahap (pre-radiation grafting). Teknik

iradiasi simultan baik dilakukan apabila monomer tidak lebih reaktif daripada polimernya, sehingga dapat

dihindarkan terjadinya homopolimerisasi. Pada teknik iradiasi cara bertahap (pre-radiation grafting),

polimer induk diiradiasi terlebih dahulu dalam kondisi vakum atau dalam udara, kemudian ditambahkan

larutan monomer yang ingin dicangkokkan. Selanjutnya, dilakukan pemanasan pada kondisi bebas oksigen.

Oksigen yang mempunyai orbital kosong akan bertindak sebagai penangkap (scavenger) radikal.

Mekanisme reaksi rantai pembentukan polimer dalam proses kopolimerisasi dapat dibagi menjadi

tiga tahap utama: yaitu inisiasi, propagasi, dan terminasi (Chapiro, 1962, Djojosubroto,1978, dan Fogler

1992): Diperkirakan reaksi yang akan terjadi pada polietilena dalam penelitian ini dapat dilihat pada

Persamaan (1) sampai Persamaan (3).

3 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215

Inisiasi

Propagasi

Terminasi

Polietilena

Polietilena (disingkat PE) adalah termoplastik yang digunakan secara luas oleh konsumen produk

sebagai kantong plastik. Sekitar 60 juta ton plastik ini diproduksi setiap tahunnya. Polietilena adalah

polimer yang terdiri dari rantai panjang monomer etilena (IUPAC: etena). Di industri polimer, polietilena

ditulis dengan singkatan PE, perlakuan yang sama yang dilakukan oleh Polistirena (PS) dan Polipropilena

(PP).

Molekul etena C2H4 adalah CH2=CH2. Dua grup CH2 bersatu dengan ikatan ganda. Polietilena

dibentuk melalui proses polimerisasi dari etena. Polietilena bisa diproduksi melalu proses polimerisasi

radikal, polimerisasi adisi anionik, polimerisasi ion koordinasi, atau polimerisasi adisi kationik. Setiap

metode menghasilkan tipe polietilena yang berbeda. Polietilena terdiri dari berbagai jenis berdasarkan

kepadatan dan percabangan molekul. Sifat mekanis dari polietilena bergantung pada tipe percabangan,

struktur kristal, dan berat molekulnya.

Gambar 2. Struktur Polietilena

4 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215

HDPE dan LLDPE

Polimer yang digunakan dalam percobaan ini adalah polietilena linier dengan kerapatan rendah

(LDPE) dan polietilena dengan kerapatan tinggi (HDPE). Polietilena bersifat nonpolar sehingga larut

dalam pelarut polar seperti air. Struktur kristal polimer ini sama dengan struktur normal hidrokarbon

parafin (Chapiro, 1962).

Gambar 3. Struktur HDPE dan LDPE

Polietilena yang banyak mengandung rantai cabang disebut LDPE (low density polyethylene), sedang yang

bersifat linier disebut high density polyethylene (HDPE). HDPE lebih kuat, tetapi lebih mahal dari LDPE.

Monomer etilena dapat dikopolimerisasi dengan suatu komonomer cabang alkil menghasilkan kopolimer

dengan cabang-cabang hidrokarbon pendek yang sering disebut linear low-density polyethylene (LLDPE)

(sumber: http://www.pslc.ws).

Linear low density polyethylene (LLDPE) adalah substansial linier polimer (polyethylene), dengan

sejumlah besar cabang pendek, biasanya dibuat oleh kopolimerisasi dari etilena dengan lagi-rantai olefin.

Linear low density polyethylene berbeda secara struktural dari low density polyethylene konvensional

karena tidak adanya percabangan rantai panjang. Secara umum, LLDPE diproduksi pada suhu rendah dan

tekanan oleh kopolimerisasi etilena dan alpha olefin lebih tinggi seperti buten , hexene , atau octene. Proses

kopolimerisasi menghasilkan polimer LLDPE yang memiliki distribusi berat molekul yang lebih sempit

daripada LDPE konvensional dan dalam kombinasi dengan struktur linier, sifat reologi berbeda nyata.

5 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215

Analisis Kuantitatif

Setelah sampel LLDPE dan HDPE selesai diiradiasi, kemudian dicuci menggunakan air panas.

Tujuan pencucian menggunakan air panas ini adalah untuk menghilangkan sisa-sisa homopolimer yang

berupa poliakrilamida dan monomer akrilamida yang tidak bereaksi. Hasil pencangkokan tersebut

kemudian dikeringkan dan ditimbang.

Hasil pencangkokan ditunjukkan oleh DOG (degree of grafting) atau derajat pencangkokan yang

didefinisikan sebagai massa monomer yang ditambahan ke matriks film. Derajat pencangkokan

dilambangkan dengan angka banding berat setelah pencangkokan dibagi berat sebelum pencangkokan atau

dalam persentasi dari pertambahan berat dibagi berat awal, ditunjukkan oleh persamaan di bawah ini.

DOG = mgrafted − m initial

m initial x 100 %

dengan mgrafted adalah berat setelah pencangkokan, dan minitial adalah berat sebelum pencangkokan dalam

gram.

Dari percobaan ini diperoleh hasil sebagai berikut :

Polimer Keterangan Berat

(gram) DOG (%)

LLDPE Sebelum Iradiasi

Setelah Iradiasi

0,0040

0,0061 52,5

HDPE Sebelum Iradiasi

Setelah Iradiasi

0,0020

0,0021 5

Dari hasil perhitungan di atas dapat diketahui bahwa derajat pencangkokan LLDPE lebih besar daripada

derajat pencangkokan HDPE. Hal tersebut dapat disebabkan karena perbedaan kristalinitas antara LLDPE

dan HDPE.

Perbedaan kristalinitas juga mempengaruhi proses induksi radiasi. Tetapi, menurut Walsby dkk.

(2001), pengaruh kristalinitas terhadap derajat pencangkokan suatu polimer sangat kompleks. Kristalinitas

yang tinggi dapat mengurangi daya difusi monomer, sedangkan kristalinitas yang rendah dapat membuat

radikal bergerak cepat dan lebih cepat pula memasuki tahap terminasi. Dalam hal ini, polimer HDPE

mempunyai bagian yang bersifat kristalin 85% sampai 95%, bagian kristalin pada LDPE berkisar 60-70%,

dan bagian kristalin pada LLDPE adalah 33-53% (http://www.pslc.ws/mactest/crystal.htm; Prasad, 1999;

dan Mandelkern dkk., 1999). Karena rendahnya kandungan kristal dalam LLDPE, dalam percobaan ini

derajat pencangkokan pada LLDPE cenderung lebih besar daripada HDPE.

KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan, dapat diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu:

6 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215

1. Kopolimer adalah suatu polimer yang mengandung dua unit atau lebih monomer yang secara kimia

berbeda.

2. Pencangkokan poliakrilamida ke dalam HDPE dan LLDPE dapat dilakukan dengan mengiradiasi

sampel LLDPE dan HDPE yang diberi monomer akrilamida menggunakan MBE milik PTAPB-

BATAN.

3. Derajat pencangkokan pada LLDPE lebih besar daripada HDPE karena rendahnya kandungan kristal

dalam LLDPE.

DAFTAR PUSTAKA

Christina P, Maria dan Kartini Megasari.2007.Dasar-Dasar Kimia Radiasi, Percobaan-Percobaan dan

Contoh Aplikasinya.Yogyakarta : STTN-BATAN.

Ginting Suka, Irwan.2010.Makara, Sains, Vol. 14, No. 1, April 2010 : 1-6 “Kopolimerisasi Cangkok (Graft

Copolymerization) N-Isopropilakrilamida pada Fim Selulosa yang Diinduksi oleh Sinar Ultraviolet

dan Karakterisasinya” (pdf).Bandar Lampung : Universitas Lampung.

Megasari, Kartini.2010.Presentasi Praktikum Polimerisasi.Yogyakarta : STTN-BATAN.

Tarwito.2010.Diktat Kuliah Kimia Radiasi.Yogyakarta : STTN-BATAN.

http://jurnal.sttn-batan.ac.id//wp-content/uploads/2009/04/06-Maria.pdf, diakses pada 21 Januari 2011

http://translate.google.co.id/translate?hl=id&langpair=en|id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_low-

density_polyethylene, diakses pada 21 Januari 2011

http://www.pslc.ws/macrogcss/pe.html, diakses pada 21 Januari 2011

http://www.britannica.com/EBchecked/topic-art/342189/267/Three-common-polymer-structures, diakses

pada 21 Januari 2011

Asisten,

Kartini Megasari, S.ST

Yogyakarta, 22 Januari 2011

Praktikan,

Dyah Kumala Sari