## Pengaruh Asam Itakonat terhadap Properti Polimer Perekat Akrilik Berbasis Air
[Effect of Itaconic Acid on the Properties of Acrylic Water Base Adhesive Polymer]
Rony Pasonang Sihombing * , Agustinus Ngatin
Department of Chemical Engineering, Politeknik Negeri Bandung
Abstract. Acrylic-based polymer adhesive is a type of adhesive that can be used for pressure sensitive adhesive (PSA). Itaconic acid (IA) is a type of acid with 2 (two) OH groups which can form hydrogen bonds. The acrylic base can be used purely from its class. In some cases, however, the acrylic base can be used together with another base. Therefore acrylic-based adhesive with variable addition of itaconic acid was introduced in this study. In this application, the holding power property is one of the important parameters of a PSA. Therefore, holding power is the main parameter in this study. This research includes the preparation of tools and materials, mixing the main raw  materials  of  acrylic  monomer  and  itaconic  acid  with  the  types  of  surfactants  and  water,  and  product characterization. The polymerization process is carried out at a pressure of 1 atm with a temperature of 75°C - 80°C accompanied by stirring with a rotation rate of ± 500 rpm. The characterization of this research resulted in a PSA product with a holding power of 2 kg for 30 seconds to 620 minutes. While the resulting peel strength is 1.12 kgf / inc to 0.76 kgf / inc.
Keywords : itaconic acid, acrylic PSA, holding power
Abstrak. Polimer perekat berbasis akrilik merupakan jenis perekat yang dapat digunakan untuk pressure sensitive adhesive  (PSA).  Asam  Itakonat  (IA)  merupakan  jenis  asam  dengan  2  (dua)  ikatan  OH  yang  dapat  membentuk ikatan hidrogen. Basis akrilik dapat digunakan secara murni dari kelasnya. Namun pada beberapa kasus, basis akrilik dapat digunakan bersama dengan basis lain. Untuk itu perekat berbasis akrilik dengan variabel penambahan asam itakonat diperkenalkan pada penelitian ini. Dalam aplikasinya, properti kekuatan tarik merupakan salah satu parameter penting pada sebuah PSA. Oleh karenanya, kekuatan tarik menjadi parameter utama dalam penelitian ini. Penelitian ini meliputi tahap persiapan alat dan bahan, pencampuran bahan baku utama monomer akrilik dan asam  itakonat  bersama  jenis  surfaktan  serta  air,  dan  karakterisasi  produk.  Proses  polimerisasi  dilakukan  pada tekanan 1 atm dengan temperatur 75°C - 80°C disertai pengadukan dengan laju putaran ±500 rpm. Karakterisasi dari penelitian akhir ini menghasilkan produk PSA dengan kekuatan gaya gantung beban 2 kg selama 30 detik hingga 620 menit, sedangkan kekuatan tarik yang dihasilkan sebesar 1,12 kgf/inc hingga 0,76 kgf/inc.
Kata kunci : asam itakonat, PSA akrilik, holding power.
Diterima:  26 April  2021, Disetujui: 12 Juli 2021
Sitasi:  Sihombing,  R  P.,  dan  Ngatin,  A.  (2021).  Pengaruh  Asam  Itakonat  terhadap  Properti  Polimer  Perekat  Akrilik  Berbasis  Air.
KOVALEN: Jurnal Riset Kimia , 7(2): 98-102.

## LATAR BELAKANG
Beberapa  cara  dapat  dilakukan  untuk melakukan  penyatuan  dua  substrat  yang berbeda.  Salah  satunya  adalah  dengan
menggunakan  jenis  perekat.  Di  Indonesia, terutama  dalam  dunia  industri,  perekat  yang masih banyak berkembang merupakan perekat berbasis pelarut organik. Jenis perekat ini tidak aman  bagi  lingkungan  dan  juga  kesehatan (Cho et al ., 2016).
https://bestjournal.untad.ac.id/index.php/kovalen
*  Corresponding author E-mail : rony.pasonang.sihombing@polban.ac.id

## Sihombing & Ngatin
Pelaku dunia industri perekat di Indonesia mengalami  peningkatan  dari  tahun  ke  tahun. Hal  ini  menyebabkan  tingkat  penyerapan tenaga  kerja  yang  juga  semakin  meningkat setiap  tahun.  Berdasarkan  data  Kemenperin, dapat dilihat pada Tabel 1 bahwa peningkatan kebutuhan  perekat  di  Indonesia  semakin meningkat (Kemenperin, 2014
dalam Sihombing & Ngatin, 2019).
Tabel 1 .  Perkembangan Jumlah Tenaga Kerja
dan Jumlah Pelaku Industri Perekat di Indonesia Tahun/ keterangan Jumlah tenaga kerja ( orang) Jumlah industri (unit) 2008 4000 40 2009 4100 41 2010 4300 47 2011 5900 47 2012 6300 48 2013 6700 49 Polimer
perekat berbasis akrilik merupakan salah satu jenis perekat yang dapat digunakan  untuk  kelas  perekat  yang  disebut Pressure  Sensitive  Adhesive (PSA).  Kelas  ini banyak  digunakan  pada  aplikasi  sehari-hari seperti  lakban/  isolasi,  label,  kertas  catatan, dan  masih  banyak  lagi  (Yuan et  al .,  2017).
Kelebihan  dari  PSA  ini  adalah  material  ini hanya  membutuhkan  sedikit  tekanan  untuk penggunaannya (Creton, 2003) dan juga dapat digunakan  dengan  monomer  jenis  lain  untuk menghasilkan karakter yang lebih baik. Secara umum  biasanya  asam  akrilat  digunakan sebagai  monomer  dalam  pembuatan  perekat akrilik.  Pada  penelitian  ini,  asam  itakonat  (IA) digunakan  untuk  menggantikan  asam  akrilat pada  pembuatan  perekat  akrilik    dengan pertimbangan adanya  2 (dua) ikatan OH  yang akan  dapat  membentuk  ikatan  hidrogen
dengan substrat   (Creton,  2003; Handayani et al ., 2013).
Monomer  asam  akrilik  adalah  senyawa kimia  dengan  rumus  kimia CH 2 =CHCOOH . Monomer  ini  merupakan  turunan  ester  yang digunakan untuk manufaktur polimer superabsorban,  plastik,  karet  buatan,  fplastik, perekat  (Sun et  al .,  2017).  Struktur  senyawa molekul asam akrilik terdapat pada Gambar 1.
OH O
Gambar 1. Senyawa monomer asam akrilik
Monomer  asam  itakonat  merupakan padatan putih yang larut dalam air, etanol dan aseton. Senyawa ini memiliki dua gugus fungsi OH  yang  dapat  digunakan  untuk  membentuk ikatan  hidrogen  yang  akan  menghasilkan karakter  baru  dari  sebuah  polimer.  Struktur senyawa  ini  dapat  dilihat  pada  Gambar  2 (Teleky & Vodnar, 2019).
OH O O HO CH 2
Gambar 2. Struktur dasar asam itakonat
Pembuatan  perekat  akrilik  melibatkan keberadaan  radikal  bebas  untuk  membantu konversi  monomer  menjadi  polimer.  Sumber radikal  bebas  pada  polimerisasi  emulsi  yakni berupa inisiator. Inisiator menginisiasi pembentukan polimer pada reaksi polimerisasi adisi monomer-monomer (Putri, 2008). Inisiator berkaitan  dengan  jumlah  radikal  bebas  yang terbentuk.  Oleh  karena  itu,  inisiator  memiliki peranan  penting  untuk  membentuk  radikal bebas  (Sunardi et  al .,  2013).  Pada  penelitian

## Sihombing & Ngatin
ini,  digunakan  Inisiator  Amonium  Persulfate (APS) sebagai perantara oksidasi yang sangat kuat. APS bersifat inisiator radikal juga sebagai katalis yang sangat kuat. Penambahan inisiator APS  akan  menghasilkan  radikal  bebas  pada gugus  fungsional,  khususnya  dari  material anorganik  yang  digunakan  dan  membentuk radikal yang sangat reaktif sehingga monomer dapat  bergabung  menjadi  polimer.    Sifat-sifat amonium persulfat tersaji pada Tabel 4 (Sentra Informasi Keracunan Nasional, 2011)
Produk  yang  dihasilkan  dar  ipenelitian  ini adalah  sebuah  perekat  akrilik.  Perekat  akrilik merupakan senyawa polimer termoplastik yang memilki  sifat  tahan  panas,  daya  regang  tinggi serta  larut  dalam  pelarut  organik.  Industri perekat akrilik banyak digunakan pada aplikasi PSA. Biasanya perekat jenis ini dibuat dengan monomer Butil Akrilat (BA), 2-Etil Heksil Akrilat (2-EHA), asam, Metil Metakrilat (MMA).

## METODE PENELITIAN

## Bahan dan Peralatan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini antara  lain aquades, surfaktan, monomer （ 2- EHA, BA, IA ） dan aditif. Sedangkan alat yang digunakan  antara  lain  reaktor,  thermometer, pengaduk, corong tetes, buret, kondensor dan water bath.

## Prosedur Penelitian

## Proses Polimerisasi
Proses  polimerisasi  akan  dilakukan  di dalam  reaktor  dengan  kondisi  dialirkan  gas nitrogen  (inert).  Kecepatan  pengadukan  akan dilakukan di angka 50 – 500 rpm (opsional) dan akan  menggunakan  pemanasan  dari  water bath.
Dimulai  dari  pembuatan  pre-emulsi  yang terdiri dari air, surfaktan dan monomer 2-EHA, BA  dan  IA.  Kemudian  pre  emulsi  dimasukkan
secara  bertahap  bersamaan  dengan  larutan APS  ke  dalan  reaktor.  Suhu  dijaga  pada rentang  75⁰C  -  80⁰C  hingga  akhir  feeding. Setelah feeding selesai, pengadukan dibiarkan selama  waktu tertentu  untuk  stabilitas  produk, kemudian  suhu  diturunkan  ke  dalam  suhu ruang  dan  produk  dapat  diambil  (Athawale  & Kulkarni, 2009).

## Skema Polimerisasi
Reaktor  dilengkapi  dengan  kodensor, feeding  system ,  kontrol  suhu  dan  pengaduk.
Hal  ini  dapat  dilihat  pada  skema  yang diilustrasikan pada Gambar 3.
Gambar 3. Kondisi operasi polimerisasi
Keterangan:
1)  Pengaduk 2)  Buret 3)  Droping funel 4)  Termometer 5)  Kondensor
6)  Reaktor
7)  Water bath

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian  dilakukan  dengan  membuat beberapa  sampel  melalui  sintesis  polimerisasi PSA  akrilik  dalam  beberapa  konsentrasi  IA. Hasil  pengujian holding  power dan peel strength ditampilkan  pada  Gambar  4  dan Gambar 5.
Gambar 4. Pengaruh  IA  terhadap properti holding power
Gambar 5. Pengaruh  IA  terhadap properti

## peel strength
Pada  Gambar  4  dapat  dilihat  bahwa semakin banyak jumlah IA, semakin tinggi nilai holding power . Uji holding power merupakan uji kekuatan  tarik  (geser)  pada  PSA.  Semakin tinggi  nilai  uji holding  power ,  semakin  rekat ikatannya.  Hal  ini  dikarenakan  karena  adanya dua  gugus  OH  pada  struktur  IA  yang menyebabkan lebih banyaknya ikatan hidrogen (da Cruz et al ., 2017). Hal ini berdampak pada kekuatan  tariknya.  Hasil  uji  ini  menunjukkan fenomena peningkatan hingga lebih dari 200% jika  dibandingkan  penelitian  sejenis  yang menggunakan asam akrilat (Ghim & Kim, 2016)
Pada  Gambar  5  dapat  dilihat  bahwa semakin banyak jumlah IA, semakin kecil nilai peel  strength .  Nilai peel  strength ini  mewakili nilai  kupasan  dimana  material  akan  ditarik dengan sudut 180º. Nilai yang dihasilkan untuk holding  power dan peel  strength pada  PSA
biasanya berbanding terbalik. Hal ini dikarenakan  pada  PSA,  angka  nilai peel strength diharapkan  sekecil  mungkin  (Yuan et al ., 2017).
Berdasarkan  Gambar  4  dan  Gambar  5, PSA  hasil  penelitian  didapatkan  hasil  standar deviasi  yang  relatif  kecil.  Hal  ini  dikarenakan karena ikatan alil yang ada pada IA. Ikatan alil atom hidrogen akan dapat bergerak menyebabkan monomer transfer dan
terbentuknya radikal IA  yang  dapat menyusun molekul secara intramolekuler untuk membentuk radikal alil yang stabil (Bednarz et al .,  2017).  Hal  ini  dapat  dilihat  pada  skema ilustrasi Gambar 6.
HO C O CH CH 2 CH 3 OH C O HO C CH 2 * CH 3 OH C O O CH 2
Gambar 6. Skema  ilustrasi  ikatan  alil  pada asam itakonat

## KESIMPULAN
Sintesis polimer PSA akrilik telah berhasil dibuat  dengan  polimerisasi  air  -  surfaktan  - monomer menggunakan APS sebagai inisiatornya.  Penambahan  IA  berpengaruh pada karakter holding power dan peel strength PSA. Peningkatan jumlah IA  berdampak pada peningkatan nilai holding power dan berdampak pada penurunan nilai peel strength. Untuk  proses  aplikasi,  diharapkan dapat  memanfaatkan  hasil  penelitian  ini  untuk mengatur  fenomena  nilai  uji  yang  diinginkan sesuai penggunaan.
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 0 2 4 6 holding pow er (min) jumlah IA (%wt) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 2 4 6 pe e l s tren gth (k gf/ in c ) jumlah IA (%wt)

## Sihombing & Ngatin

## UCAPAN TERIMA KASIH
Kami  ucapkan  terima  kasih  kepada Politeknik Negeri Bandung atas dukungannya. Penelitian  ini  dibiayai  oleh  Politeknik  Negeri Bandung  melalui  Skema  Penelitian  Mandiri
Surat
Perjanjian nomor
105.126/PL1.R7/PG.00.03/2021

## DAFTAR PUSTAKA
Athawale,  V.  D.,  &  Kulkarni,  M.  A.  (2009).
Preparation
and properties of
urethane/acrylate composite by emulsion polymerization  technique. Progress  in Organic Coatings , 65 (3): 392 –400.
Bednarz,  S.,  Półćwiartek,  K.,  Wityk,  J., Strachota, B., Kredatusová, J., Beneš, H., Wesołowska-Piętak,  A.,  &  Kowalski,  G. (2017).  Polymerization-crosslinking  of renewable  itaconic  acid  in  water  and  in deep eutectic solvents. European Polymer Journal , 95 : 241 –254.
Cho, U. R., Oh, J. H., Kim, J. H., & Jung, H. J. (2016). A  Study  on  the  Synthesis  and Properties  of  Environmental  Friendly Pressure Sensitive
Adhesive for Manufacturing Electronic Products . 15 (1):
12 –16.
Creton, C. (2003). Pressure-sensitive adhesives:  An  introductory  course. MRS Bulletin , 28 (6): 434 –439.
da Cruz, J. C., Camporese Sérvulo, E. F., & de Castro, A. M. (2017). Microbial Production of Itaconic Acid. In Microbial Production of Food  Ingredients  and  Additives (Issue November). Elsevier Inc.
Ghim,  D.,  &  Kim,  J.  H.  (2016).  Effects  of composition and layer thickness of a butyl acrylate/acrylic  acid  copolymer  on  the adhesion  properties. Korean  Journal  of
Chemical Engineering , 33 (2): 707 –710.
Handayani,  F.  W.,  Muhtadi,  A.,  Farmasi,  F., Padjadjaran,  U.,  Dara,  T.,  Manis,  K.,  &
Aktif,  S.  (2013).  Penggunaan  Monomer
Asam Itakonat pada Molecularly Imprinted Polymer (MIP). Farmaka , 4 : 1 – 15.
Putri,    kurnia  syah.  (2008).  Studi  Optimasi Polimerisasi  Metil  Metaklirat  -  Pengaruh Variasi  Konsentrasi  Inisiator  Amonium Persulfat,  Monomer  Metil  Metaklirat  Dan Surfaktan. Skripsi . Universitas Indonesia, Depok.
Sentra  Informasi  Keracunan  Nasional.  (2011).
Amonium sulfat . 213.
Sihombing, R P. & Ngatin, A. 2019. Modifikasi Homopolimer  Poli  (Vinil  Asetat)  Dengan Variabel  Hidrofobisitas  Emulsifier  Untuk Aplikasi  Perkayuan. Jurnal  Fluida, 12(2): 72 - 77
Sun,  D.,  Yamada,  Y.,  Sato,  S.,  &  Ueda,  W. (2017). Glycerol as a potential renewable raw  material  for  acrylic  acid  production. Green Chemistry , 19 (14): 3186 –3213.
Sunardi, Irwan, A., Nurjannah, & Istikowati, W. T. (2013). Pengaruh Penambahan
Jumlah  Inisiator  Amonium  Persulfat (APS)  Terhadap  Karakteristik  Polimer Superabsorben Asam Akrilat Dan
Selulosa  Batang  Alang-Alang  (Imperata cylindrica). Posiding  Seminar  Nasional Penelitian,  Pendidikan  Dan  Penerapan MIPA  Fakultas  MIPA,  Universitas  Negeri Yogyakarta, ISBN : 978 – 979 -96880 – 7 - 1 , 18 May , 127 –132.
Teleky, B. E., & Vodnar, D. C. (2019). Biomass- derived  production  of  itaconic  acid  as  a building  block  in  specialty  polymers.
Polymers , 11 (6).
Yuan, Y., Zhang, Y., Fu, X., Kong, W., Liu, Z.,
Hu,  K.,  Jiang,  L.,  &  Lei,  J.  (2017). Molecular  design  for  silane-terminated polyurethane  applied  to  moisture-curable pressure-sensitive adhesive. In Journal of Applied Polymer Science, 134(37).