Aplikasi /sotop don Radiasi, /996

ANALISIS RESmU MONOMER DALAM KOPOLIMER KA-St DANKA-MMA DENGAN KROMA TOGRAFI GAS

Herwinarni., Marga Utama., Made Sumarti., daDRiswiyanto"'.

. Pusat Aplikasi lsotop dan Radiasi, BATAN.. FMIPA VI

ABSTRAK

ANALISIS RESIDU MONOMER DALAM KOPOLIMER KA-St DAN KA-MMA DENGAN KRO-MA TOGRAFI GAS. Telah dilakukan analisis residu monomer stiren dan metilmetakrilat (MMA) dari kopolimer tempel karetalam stiren (KA-St) daD kopolimer tempel karet alam MMA (KA-MMA). Konsentrasi monomer stiren atau MMA yang di-pelajari adalah 50, 75, dan 100 psk (perseratus karet). Dosis iradiasi 10 kGy untuk kopolimerisasi'tempel KA-St dan 5 kGyuntuk kopolimerisasi tempel KA-MMA dengan laju dosis I kay/jam. Analisis residu stiren dan MMA dilakukan dengan alatkromatografi gas Shimadzu 14-A menggunakan kolom kapiler CBPIO-S50-o.50, detektor FID (Flame Ionization Detector).Hasilnya menunjukkan bahwa kadar monomer stiren yang tidak terpolimerisasi naik dari 69,7 ppm menjadi 193,6 ppm padapenambahan monomer stiren dari 50 psk menjadi 100 psk untuk kopolimer tempel KA-St yang berasal dari lateks kebun,_sedangkan kadar monomer yang tersisa untuk kopolimer tempel KA-St yang berasal dari lateks iradiasi naik dari 42,3 ppmmenjadi 127,9 ppm. Selain itu, untuk penambahan monomer MMA sebanyak 50 psk tidak terdeteksi adanya. monomer MMAy!'"g tersisa, bahkan penambahan monomer MMA'dari 75 psk menjadi 100 psk. sisa monomer yang tidal( mengalami pem-bentukan polimerisasi, menunjukkan sedikit kenaikan dari 27 ppm menjadi 30 ppm untuk kopolimer: tempel KA-MMA yangberasaI dari laooks kebun. Vntuk kopolimer tempel KA-MMA yang berasal dari lateks iradiasi pada penambahan monomerMMA dari 50 psk sampai 100 psk. kadar monomer yang tersisa naik dari 13 ppm menjadi 147 ppm.

ABSTRACT

ANALYSIS OF MONOMER RESIDUE IN NR-St AND NR-MMA COPOLYMERS BY USING GAS CHRO-

MA TOGRAPHY. The analysis of styrene and MMA residue in NR-St and NR-MMA copolymers bas been carried out. Theconcentration of styrene or MMA was 50, 75, and 100 phr (perhundred rubber). The irradiation doses of graft,.copolymeriza-tion NR-St and NR-MMA were 10 kGyand 5 kGy, respectively with dose rate of I kGy/h. Determination of styrene andMMA residue was done by using GC Shimadzu 14-A with capillary column cap 10-S50-o,50 andd~ctor FID. The resultshows that with increasing of styrene concentration for natural latex from 50 phr to '100 phr, the amount of residue wereincreasing from 69.7 ppm to 193.6 ppm, and the amount of residue for irradiated latex were increasing trom 42.3 ppm to127.9 ppm. On the otherhand, by adding MMA 50 phr, no residue was detected, but by the addition of MMA into naturallatex from 75 phr to 100 phr, the residue of monomer were increasing from 27 ppm to 30 ppm. For NR-MMA copolymersfrom irradiated latex, by adding MMA 50 phr to 100 phr the residue of MMA monomers were increasing trom 13 ppm to 147ppm.

PENDAHULUAN

Produk karet yang dapat didaur ulang dibuat darikaret alam yang dikopolimerisasi radiasi dengan monomerstiren atau MMA dan bersifat elastomer termoplastik, danmerupakan suatu produk karet altematif yang berwawasanlingkungan karena tidak toksid terhadap mahluk bidup (I,2,3).

Menurut CHYAGRIT (4), kemungkinan denganditambahkan monomer MMA atau stiren pada kopolimer-isasi radiasi lateks karet alam akan terjadi reaksi ikatansilang melalui 2I'3ftine:pada ikatan rangkap poliisoprendengan monomer atau polimer sebagai jembatannya,sebingga dapat menaikkan sifat fisik dan mekanik.

Dalam peoelitiao tahuo ~ang lalu dicoba penen-tuan kadar stiren daD MMA dengan kromatografi gas,

dengan menggunakan kolom SE-30, hasilnya menunjuk-kan bahwa tidak terdeteksi' adanya residu stiren, karenakepekaan alat di atas 150 ppm, sedang residu MMAjugatidak terdeteksi karena kepekaan alat di atas 200 ppm (5).Menurut GLORIA dkk. (6); residu stiren maupun MMAyang tertinggal dapat menyebabkan gangguan kesehatan,karena stiren dapat menyebabkan iritasi pada beberapaorgan tubuh seperti kulit, mata, daD menekan su8Onansistem saraf pada konsentrasi 375 ppm. MMA juga dapatmenyebabkan iritasi mata, Wdung,kulit, dan selaput lendirpada konsentrasi 200-250 'ppm.

Diharapkan, bahwa lateks karet alam yang divul-kanisasi dengan MMA atau stiren, tidak atau sedikit me-ngandung residu yang beracun. Pada penelitian ini akanditentukankadarmonomeryangtidakterpolimerisasipadalateks karet alam iradiasi.

Aplika:ri [:ratap don Radia:ri, 1996

BAHAN DAN METODE

Bahan. Kopolimer lateks karet alam stiren danMMA, dibuat dengan teknik kopolimerisasi radiasi padadosis 10 kGy untuk kopolimer KA-St, dan 5 kGy untukkopolimer KA-MMA dengan kadar monomer masing-masing 50, 75, .daD100 psk. Pelarut metanol, n-propanol,tolueD, daD aseton adalah proanalisis, digunakan untukmenentukan sisa stiren dan MMA.

Alat. Iradiator lateks milik PAIR, BATAN daDlaju dosis yang digunakan dalam penelitian ini adalah 5kGy/jam. Peralatan gelas yaitu tabu ukur, beker glass, pi-pet, dan botol vial untuk memisahkan sisa stiren dan MMApada kopolimer karet alam elastomer termoplastik. Kro-matografi gas Shimadzu model 14-A, kolom yangdigunakam bentuk kapiler cap 10-S50-O.50,dengan gaspengemban hidrogen ("2)' detektor Flame IonizationDetector (FID). Kondisi alat tersebut seperti pada Tabel 1.

Metode. Dua betas contoh kopolimer karet alamstiren daD.MMA masing-masing sebanyak 5 gram, di-ekstIaksi dengan aseton selama 24jam. Filtratnya dipisah-kan untuk ditentukan residu stiren daD MMA, denganstandar dalam untuk stiren adalah toluen dan untuk MMAadalah n-propanol.

Kurva Regresi Larutan Standar Stiren atauMMA. Dibuat tarutao standar stiren dan MMA dalampelarut metanol dalam berbagai konsentrasi untuk stiren,yaitu 10, 25, 50, 100, 150, dan 200 ppm serta konsentrasiMMA, yaitu 25, 50, 100, daD 150 ppm. Kemudian, kedalam masing-masing tabu ukur 10 ml tarutao standarstiren dipipet sebanyak 9,9 mI lalu ditambahkan 0,1 mIlarutan toluen sebagai standar dalam, sedanglarutan stan-dar MMA sebanyak 9,8 ml dan ditambahkan 0,2 mllarutao n-propanol sebagai standar dalam. Masing-masinglarutan standar disuntikkan ke dalam alat kromatografi gasdengan kondisi masing-masing larutan standar stiren atauMMA seperti pada Tabel 1. Kemudian, dibuat kurva kali-brasi perbandingan area stirenlarea toluen terhadap kon-sentrasi stiren daD untuk area MMNarea n-propanolterhadap konsentrasi MMA.

Identifikasi Residu Stiren atau MMA. HasH

ekstraksi stiren atau MMA dengan aseton dipisahkan darifiltratnya. Endapan tersebut berupa karet yang mengalami2I3ftin2 daD crosslinkin2. Filtratnya merupakan larutanmetanal bersama monomer stiren atau MMA yang berlebih,yaitu tidak mengalami polimerisasi, yang akan ditentukansisa kadar monomemya. Filtrat metanol-stiren dipipet 9,9mI ke dalam tabu ukur 10 mI, kemudian ditambahkan 0,1mllarutan toluen sebagai standar dalam, dan 9,8 mI fil-trat metanol-MMA ditambahkan 0,2 mllarutan n-propanolsebagai standar dalam. Selanjutkan, disuntikkan masing-masing filtrat sebanyak 0, I pi untuk filtrat metanol-stiren,sedang 0,5 pi untuk filtrat metanol-MMA ke dalam alatkromatografi gas. Kemudian, ditentukan perbandingan areastirenlarea toluen, dan area MMNarea n-propanol, laludiekstrapolasi harga tersebut pada masing-masing kurvaregresi, maka didapat konsentrasi sticen atau MMA dalamkopolimer tempel KA-St dan KA-MMA.

BASIL DAN PEMBABASAN

Analisis Residu Stiren pada Kopolimer TempelKA-St. Dengan mengetahui waktu retensi spektrum GCuntuk metanol, toluen, daD stiren, yaitu 3,2; 3,9; dan 4,8maka diperoleh kurva kalibrasi standar stiren seperti padaGambar 1. Gambar tersebut adalah kurva kalibrasi stan-dar stiren dalam pelarut metanol dengan larutan toluensebagai standar dalam. Terlihat pula bahwa perbandinganantara area stirenlarea toluen terhadap masing-masingkonsentrasi sliceD 10, 16, 25, 50, 100, 150, dan 200 ppmmerupakan garis torus dengan persamaan garis: y =0,00081 + 0,000049 x dengan koefisien regresi r = 0,99.Gambar 2 adalah basil spektrum GC sisa monomer stiren.Gambar tersebut dapat digunakan untuk mengetahui areastirenlarea toluen dalam kopolimer KA-St dengan berbagaikonsentrasi stiren.

Tabel 2 adalah basil perhitungan ekstrapolasi areastirenlarea toluen dari sampel kopolimer tempel KA-Stterhadap kurva regresi garis lorus dan akan diperoleh kon-sentrasi monomer stiren. HasH analisis menunjukkanbahwa dengan naiknya kadar monomer stiren dari 50 pskmenjadi 100 psk, sisa monomer stiren yang tidak ter-polimerisasi makin bertambah dari 69,7 ppm menjadi 193,6ppm, yang berasal dari lateks keboB, sedang yang berasaldari lateks iradiasi residu stiren juga bertambah dengannaiknya kadar monomer stiren dati 42,3 ppm menjadi127,9ppm. Terbukti pula bahwa sisa kadar monomer stirendari lateks iradiasi lebih rendah hila dibandingkan dengansisa kadar monomer stiren dari lateks kebun.

Analisis Residu MMA pada Kopolimer TempelKA-MMA. Dengan mengetahui waktu retensi masing-masing untuk metanol, n-propanol dan MMA, yaitu 3,12;3,9; daD 5,15 maka diperoleh kurva kalibrasi standarMMA, seperti terlihat pada Gambar 3. Pada gambar ter-lihat bahwa perbandingan area MMNarea n-propanol ter-hadap konsentrasi MMA, yaitu 10, 25, 50, 100, dan 150ppm, diperoleh kurva garis lorus dengan persamaan garis:y = 0,15098 + 0,00306 x, dan koefisien regresi r = 0,98.Untuk menghitungjumlah sisa monomer MMA yang tidakterpolimerisasi pada kopolimerisasi tempel KA-MMA da-pat dilihat pada Gambar 4. Pada gambar terlihat bahwabasil spektrum GC, sisa monomer MMA akan menghasil-kan perbandingan area MMNarea n-propanol kemudianbasil tersebut diekstrapolasi pada kurva regresi y = 0,15098+ 0,00306 x, hasilnya seperti tertern pada Tabel 3. Hasilanalisis pada Tabel 3 menunjukkan bahwa dengan naik-nya kadar monomer MMA dari 75 psk menjadi 100 psk,sisa monomer MMA yang tidak terpolimerisasi sekitar 27ppm sampai 30 ppm, sedang untuk kadar monomer 50 pskyang ditambahkan pada kopolimerisasi lateks kebun tidakterdeteksi adanya sisa MMA. Sisa monomer MMA yangberasal dari kopolimer tempel KA-MMA dari lateks iradi-asi naik secara tajam dari 13 ppm menjadi 147 ppm un-tuk penambahan monomer MMA dari 50 psk sampai 100psk. Pada percobaan terlihat bahwa kadar monomer yangtersisa pada kopolimer tempel KA-St lebih banyak diban-dingkan dengan kadar monomer yang tersisa pada ko-poJimer tempeJ KA-MMA. Hal ini disebabkan karenamonpmer MMA lebih mudah bereaksi dengan partikel

Aplikasi Isotop don Radiasi, /996

karet di mana nilai-G MMA lebih tinggi bila dibanding-kan dengan nilai-G monomer stiren.

KESIMPULAN

Karet kopolimerisasi radiasi monomer stiren yangberasal dari lateks kebun, pada dosis iradiasi 10 kGy, lajudosis 5 kGy/jam, mengandung residu stiren antara 69,7ppm sampai dengan 193,6 ppm, sedang yang berasal darilateks iradiasi sekitar 42,3 ppm sampai dengan 127,9 ppmuntuk penambahan monomer stiren dari 50 psk menjadi100 psk.

Kopolimerisasi radiasi monomer MMA yangberasal dari lateks kebun, pada dosis iradiasi 5 kGy lajudosis 5kGy/jam mengandung residu MMA sekitar 30 ppm,namun yang berasal dari lateks iradiasi naik dari 13 ppmmenjadi 147 ppm untuk penambahan monomer MMA daTi50 psk sampai 100 psk.

DAFTAR PUSTAKA

1. GELLING, "Thermoplastic natural rubber performanceand application", PrOtoInternational Rubber Techno-logy Conference, Kualalumpur (1988) 212.

2. BUIKEMA. AL.. dkk., Biological monitoring, toxicitytesting, water, Water Res. 16 (1982) 239.

3. NENY, S., NURMAWATI, UTAMA, M., dan HAR-TOYO, Penggunaan toksisitas beberapa jenis termo-plastik elastomer karet alam, Laporan Teknik RUT 1-3, 1994 (belum dipublikasi).

4. HERWINARNI, S., RlSWIYANTO, MARSONGKO,daDUTAMA, M., "Penentuan kadar MMA, stiren dann-BA dalam karet alam iradiasi", Pecan Sains DasardaD Teknologi Nuklir dalam Pengembangan EnergiBaru (pert. daD Presentasi Ilmiah Penelitian DasarIlmu Pengetahuan daD Teknologi Nuklir), PPNY-BATAN, Yogyakarta (1994).

5. GLORIA, J., HATHWAY. NICK, H., PROCTOR.,JAMES, P. HUGES,. MICHEL F., and FISCHMAN.,Chemical hazards of the work place, Van Nostrand,New York (1991).

6. CHYAGRlT, S.U., MAKUUCHI, K., and ISHIGAKI,I,Radiation vulcanization mechanism of liquid iso-prene with 2-ethylhexylacrylate, JAERl-M, 100-228(1990).

Tabel 1. Kondisi kromatografi gas

Kondisi MMA

Suhu kolom (DC)Program kolom eC/men)Suhu injektor (DC)Suhu detektor (DC)Kecepatan gas H2(kglcm2)Volume injektor (fll)Limit deteksi (ppm)

SlifeR

140-1602160175

1,00,1to

70-12051401501,50.525

Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1996

Tabel 2. Kadar monomer stiren dalam kopolimer tempel KA-St

Kode

Lateks kebun

Ltks radiasi

Tabel 3. Kadar monomer MMA dalam kopolimer tempel KA-MMA

Kode

Lateks kebun

Lateks iradiasi

9

7

Y = 0,lS098+ 0,00306X ~1r = 0,98 / t

05

~

1 1

10 30 so 100 ISO 10 30 SO 100 150

konsentrasi stiren (pptl) konsentrasi r-t-1A (pptl)

Gambar 1. Kurva kalibrasi standar stiren Gambar 3. Kurva kalibrasi standar MMA

76

Monomer St Kadar St Keterangan(psk) (ppm)

50 69,7 Transmisi (min)75 120,6 Metanol: 3,2

100 193,6 Aseton: 3,5Toluen: 4,0

50 42,3 Stiren :4,875 81,2 Standar stiren

100 127,9 1000 ppm

Monomer MMA Kadar MMA Keteranga(psk) (ppm)

50 0 Transmisi (miD)75 27 Metanol: 3,145100 30 Aseton: 3,5

50 13 MMA: 5.1575 40 Standar MMA:100 147 1000 ppm

9

8 - .-t

7 [8.-t

r = 0,99 a.13 6

Mru

ru..-lI I......... a ......... a.-I ..-Ifij >< 4 x

-y

ru!II 3

2

Aplikasi Isalop don Radiasi, J996

<'1UI...,

""r--N0 .

0)N<'1.M

M00 ."<I'

"<I'

0)Ltl0)."<I'

S33-lK

0)Ltl0)."<I'

S33-Li

N..n<'1<'1

M ,M 10<'1 ......

, 0M ."<I'

0)......0

"<I'

Mror-,.-.r

S43-lK

S43-li

Gambar 2. Spektrum kadar monomer stiren

S33-LK = 69,7 ppm

S43-LK= 120,6 ppmSSO-Li= 193,6 ppm

Sn-Li= 42,3 ppmS43-L81,2ppmSSO-Li= 127,9 ppm

101'"11'"10)

'0<'10

N10M.<'1

I/)N0o.

....

<'1Iero..so

SSD-lK

ro0).~

SSO-li

Aplilai:1i Isotop don Radiasi. 1996

r--\0~

.

1"1

onCO~.

.

MCONVI.

M

.f M\0(J\.

t"1

co0<'I.

VI

;().

M

"'='(J\.

M

13~lK

t"'-

~.

1"1

co0on.

1"1

~G-'co

M~

1"1VI~.

1"11"1(J\~

.

1"1

co<'I(J\.

1"1.nf"'-~

.!"I

c;:::)

.....

.

1"1

..n

N

J~1"1

.

VI

LnLn(J\;()'0

1"1<'1

.n MsO-lKM43-lK

\0~.1"1;().1"1

1"11"1(J\.1"1

.Ln 1"1CO~

~ !ofSO-Lit33- Li M43-Li

Gambar 4. Spektrum kadar monomer MMA

S33-LK=0 ppm S33-U= 13 ppmSO;LK = 27 ppm S43-U= 40 ppmSSo-LK= 30 ppm S.50.u= 217 ppm

78

Aplikasi Isotop don Radiasi. /996

RAHAYU CHOSDU

1. Prinsip penentuan dengan GLC untuk senyawa BMrendah daD hams stabil dalam bentuk gas. ApakahSticen stabil dalam bentuk gas, karena kalau tidak sta-bil dikawatirkan hilang sebelum sampai ke detektor?

2. Berapa recovery metode penentuan stiren dengan GLCapabila digunakan stiren mumi?

HER WIN ARNI

1. Stiren stabil dalam bentuk gas tidak mudah menguap,karena titik didihnya relatif tinggi.

2. Membtiat kalibrasi stiren murni pada beberapa konsen-trasi, yaitu 10, 15, 25, 50, 100, dan 150 ppm. Diinjek-sikan pada GC, diperoleh waktu retensi 4,8 meRit,kemudian diinjeksikan campuran stiren murni denganmetanol terjadi pergeseran fergesen waktu retensi 4,86memt, sehingga toleransi recovery sekitar 99,8%.

YANTI SABARINAH

Mengapa kurva kalibrasi MMA tidak melaluititik (0,0), karena pada saat konsentrasi MMA adalah 0 se-harusnya tidak ada respons?

DISKUSI

HERWINARNI

Untuk kurva kalibrasi MMA tidak melalui titik 0,karena konsentrasi MMA sebagai absis dimulai pada 10ppm. Kurva kalibrasi area MMAlarea IT-propanolterhadapkonsentrasi MMA, mendekati garis lurus dengan persa-maan garis: Y = 0,151 + 0,003x, harga regresi = 0,98

MER! SUHARTINI

Mengapa digunakan atau dipilih ekstraksi dinginuntuk mendapatkan homopolimer?

HER WIN ARNI

Homopolimer baik stiren maupun MMA lamtpada aseton tanpa pemanasan, sehingga cukup denganekstrak dingin selama 14 hari.