## STUDI AWAL POLIMERISASI OPAL STIRENA-BUTILAKRILAT BERUKURAN SERAGAM SECARA NANOTEKNOLOGI
Evi Oktavia 1 , Nurudin Budiman 2 , Emil Budianto 3
1 Balai Besar Pulp dan Kertas, Bandung
2 PT Clariant, Tangerang
3 Universitas Indonesia, Depok

## A NANOTECHNOLOGY PRELIMINARY STUDY OF OPALINE POLYMERISATION OF MONODISPERSE STYRENE-BUTYL ACRYLATE

## ABSTRACT
A  preliminary  study  of  starved  feed  stepwise  emulsion  polymerization  was  conducted  on  two monomers, which have a large refractive index difference between the hard monomer styrene and the soft  monomer  butyl  acrylate.  Monomer  glycidyl  methacrylate  used  as  cross  linker  agent.  These monomers  are  selected to obtain  monodisperse polymer  colloids for the  preparation of  elastomeric polymer opaline film.  The  films showed opaline color  shades due  to  selective  reflection of the light wavelength  corresponding  to  the  lattice  spacing.  Surfactant  and  initiator  were  maintained  at  low concentrations in order to obtain polymer colloids of nanometer size i.e. 200 – 300 nm in diameter. These  polymer  colloids  in  range  sizes  of  particles  were  cast  dried.  They  showed  the  opalescence colors.  The  effect  of  concentration  surfactant  sodium  lauryl  sulfate  and  concentration  of  initiator ammonium  persulfate  was  investigated to  obtain  theoretically  solid  content.  The polymers prepared with this method were monodispersed at less than 5 %

## Keywords: Emulsion polymerization, cross link, polymer colloid opals, particle size, monodisperse

## INTISARI
Studi  awal  polimerisasi  emulsi  dilakukan  terhadap  dua  monomer  dengan  perbedaan  indeks refraksi yang cukup tinggi, antara monomer keras stirena dan monomer lunak butil akrilat. Monomer glisidil  metakrilat  digunakan  sebagai  pengikat  silang.  Polimer  koloid  yang  dihasilkan  mempunyai distribusi ukuran partikel seragam, untuk menghasilkan polimer elastomerik berwarna opal. Warna disebabkan  oleh  hamburan  selektif  panjang  gelombang  sinar  yang  dilewatkan  sebanding  dengan jarak  kisi  kristal  koloid.  Konsentrasi  surfaktan  dan  inisiator  dijaga  rendah  untuk  menghasilkan partikel  berukuran  nanometer  yaitu  200  –  300  nm.  Polimer  dalam  wujud  kering  berwarna  opal. Pengaruh  surfaktan  natrium  lauril  sulfat,  dan  inisiator  amonium  persulfat  diamati  untuk mendapatkan  kandungan  padatan  teoritis.  Polimer  mempunyai  distribusi  ukuran  partikel  yang seragam, yaitu dibawah 0,05.
Kata kunci: Polimerisasi emulsi, ikatan silang, polimer koloid warna opal, ukuran partikel, distribusi seragam

## PENDAHULUAN
Nanoteknologi  berkaitan  dengan  ukuran yang  sangat  kecil.  Suatu  material  berukuran nanometer  dan  mempunyai  sifat-sifat  yang berbeda dengan  ukuran  mikro.  Nanoteknologi juga  berarti  penggunaan  material  yang  lebih
sedikit.  Di  dalam  industri  pulp  dan  kertas  di dunia,  nanoteknologi  mulai  dikembangkan,  di antaranya  pelapisan  nano  berupa  lapisan  polimer tipis,  penyusunan  sendiri  lapis  demi  lapis, flokulasi dalam sistem retensi.
Dalam industri kertas, pigmen salut digunakan  sebagai  estetika  dan  kemampuan
cetak.  Umumnya  zat  warna  dan  pigmen merupakan  bahan  kimia  yang  mengandung ikatan rangkap terkonjugasi, yang mengabsorbsi  radiasi  pada  daerah  sinar tampak.  Alternatif  untuk  menghasilkan  warna adalah  refleksi  selektif.  Warna  dihasilkan berdasarkan  sudut refraksi, dan bukan berdasarkan  struktur  alami  suatu  material. (Egen,  M et.al ,  2004).  Berdasarkan  efek  ini, untuk  memperoleh  warna  yang  semakin  kuat, maka  modulasi  periodik  dari  indeks  refraksi perlu  diperhatikan.  Model  yang  paling  sesuai untuk  refleksi  cahaya  yang  sangat  kuat  dapat diamati  pada  batuan  opal  alami.  (Egen,  M et.al, 2004)
Beberapa usaha dilakukan untuk mengimitasi  refleksi  cahaya  batuan  opal,  di antaranya  sedimentasi  SiO 2 (Rupaner,  R., et. Al. ,  2002)  dan  kristalisasi  polimer  (Albrecht, T.,2001  ;  Yablonovitch,  1987)  sebagai pewarna.  Usaha  ini  dilakukan  terhadap material  yang  mempunyai  jarak  pita  fotonik. Yablonovitch (1987) dan John (1987) memprediksi  bahwa  kristal  dengan  kisi  pada skala  panjang  gelombang  cahaya  modulasi refraktifitas  yang  periodik  akan  menunjukkan jarak  pita  fotonik.  Cahaya dengan  jarak  ( gap ) ini tidak dapat  mengalami  propagasi  di dalam kristal fotonik, sehingga cahaya dari luar akan direfleksikan. Sedangkan cahaya internal yang diemisikan  oleh  flouresensi  pada  cacat  kisi kristal  akan  mengalami  lokalisasi.  Sifat  optik ini  bergantung    pada    perbedaan  indeks refraksi yang besar antara partikel bola dengan matriksnya  (Ruhl,  2004).  partikel  bola  dan matriksnya  ini  dianalogikan  sebagai  inti-kulit (inti-kulit ) dalam  sistem  polimer  lateks. Polimer  lateks  biasa  digunakan  sebagai  bahan salut  maupun  pengikat  pada  industri  kertas. Lateks berupa campuran partikel bola polimer berukuran nanometer dan air sebagai matriksnya juga merupakan nanomaterial yang ramah lingkungan.
Polimer  lateks  merupakan  material  yang menjanjikan  untuk  kreasi  efek  warna  opal sebagai bahan salut kertas. Beberapa penelitian telah  dilakukan  terhadap  polimer  yang merefleksikan  warna  pada  daerah  sinar tampak,  diantaranya  yaitu  polimerisasi  tanpa menggunakan  surfaktan  terhadap  stirena    dan turunan  metakrilat  (Egen, et.  al .,2002;  Egen, et.al. ,2004) Egen et  al,  2004 melakukan polimerisasi  sistem  tidak  kontinu  ( batch) terhadap  metil  metakrilat  terflorinasi.  Ruhl et al .  2001  –  2004    melakukan  riset  terhadap polimerisasi inti-kulit semikontinu yang diawali  oleh  pembentukan  benih  partikel
( seeding) .  Polimerisasi  inti  dari  monomer  keras dilapisi oleh kulit dari monomer lunak. Perbedaan indeks refraksi antara inti dan kulit cukup tinggi. Karenanya,  pada  ukuran  partikel  yang  sesuai, film  kering  yang  dihasilkan  akan  merefleksikan warna pada daerah sinar tampak.
Penelitian  ini merupakan studi awal polimerisasi  opal  dari  monomer  stirena dan  butil akrilat.  Terdapat  dua  faktor  yang  mendasari pemilihan  stirena  dan  butil  akrilat.  Faktor pertama  adalah  perbedaan  indeks  refraksi  yang tinggi  di  antara  keduanya.  Faktor  kedua  adalah perbedaan  Transisi  gelas  (Tg)  yang  tinggi  di antara  keduanya.  Stirena  yang  merupakan monomer  keras  bertindak  sebagai  inti , dan  butil akrilat yang merupakan monomer lunak bertindak sebagai  kulit.  Studi  ini  dititikberatkan    pada rendemen  atau  kandungan  padatan  dan  warna pelangi atau opal yang menunjukkan keberhasilan  pem-bentukan  inti  polistirena  yang berukuran seragam. Pada penelitian ini digunakan surfaktan  sodium  lauril  sulfat  dan  inisiator amonium  persulfat.  Kedua  konsentrasi  dari komponen  ini  dijaga  pada  jumlah  rendah,  agar dihasilkan ukuran partikel polimer 200 – 300 nm yang  seragam,  dan  sesuai  dengan  panjang gelombang  refleksi  warna  pada  daerah  sinar tampak.

## METODOLOGI
Proses polimerisasi emulsi inti-kulit dilakukan secara semi kontinu. Reaktor diisi oleh benih berupa pra-emulsi pertama, yaitu campuran air,  KOH,  surfaktan,  monomer  stirena  dan monomer  pengikat  silang  glisidil  metakrilat. Kandungan  stirena  dalam  benih lebih  sedikit daripada  stirena  total  yang  digunakan.  Benih diaduk  pada  kecepatan  tinggi  yang  tetap  agar dihasilkan  ukuran  partikel  yang  seragam.  Suhu reaktor  dinaikkan  hingga  75°C,  yaitu  suhu terjadinya  penguraian  amonium  persulfat  (APS) menjadi  radikal  bebas  ion  sulfat.  Setelah  dicapai suhu  75°C,  APS  ditambahkan  sekaligus  ( shot ) agar  ukuran  partikel  yang dihasilkan  mempunyai distribusi seragam atau sempi (Ruhl, 2005)
Untuk  pembentukan  inti  stirena,  ke  dalam reaktor  ditambahkan  pra-emulsi  pertama  yang tersisa  secara  kontinu  selama  3  jam  ( feeding ). Setelah  penambahan stirena  berakhir,  dilakukan pasca polimerisasi ( aging ) selama 30 menit tanpa penambahan stirena lebih lanjut. Pasca polimerisasi dilakukan pada suhu tetap 75°C.
Untuk  pembentukan  kulit  butil  akrilat,  ke dalam reaktor yang sama ditambahkan pra-emulsi kedua.  Pra-emulsi  ini  berupa  campuran  air, surfaktan  dan  monomer  butil  akrilat  secara
Tabel 1. Pengelompokan trial polimerisasi
kontinu  selama  4  jam  pada  suhu  75°C.
Polimerisasi dilanjutkan dengan pasca polimerisasi  selama  1  jam  tanpa  penambahan butil akrilat lebih lanjut. Kemudian, dilakukan pendinginan  polimer  emulsi  yang  terbentuk sampai mencapai suhu kamar.
Penelitian ini  dibagi  menjadi  5 kelompok, seperti tampak pada Tabel 1. Variasi dilakukan untuk melihat pengaruhnya terhadap rendemen atau  kandungan  padatan , warna,  dan  ukuran partikel  polimer  yang  dihasilkan.  Polimer emulsi  dikarakterisasi  dengan  cara  penentuan nilai kandungan padatan (SC) secara gravimetri menggunakan oven  Memmert UM 400. Perhitungan kandungan padatan :
% SC eksperimen = A – B x 100 %
C
%  SC teoritis =  berat  total  formula  –  berat  formula  tanpa  air  x 100 % berat total formula
Studi  ini  menggunakan  formula  dengan kandungan  padatan  yang  bervariasi.  Maka, kandungan padatan akan dibahas dalam bentuk persen  kedekatan  antara  SC  yang  diperoleh dari  eksperimen  dengan  perhitungan  SC teoritis, yaitu :
% Kedekatan SC =   100  SC teoritis - SC eksperimen x 100 %

## SC teoritis
Pengukuran  pH  polimer  lateks  menggunakan Metrohm  pH  meter  691,  distribusi  ukuran partikel  polimer  lateks  menggunakan  Malvern ZetaNano Particle Analyzer  Nano  Series (Nano S) , spektofotometri film kering menggunakan FTIR Shimadzu IR
PRESTIGE–21 ATR, dan sifat termal menggunakan alat DSC-60 Shimadzu

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Kandungan padatan
Secara keseluruhan trial polimerisasi menghasilkan  kedekatan  yang  rendah  di  antara SC  eksperimen  dengan teoritis.  Ini  menunjukkan reaksi  konversi  monomer  untuk  membentuk polimer berlangsung belum sempurna. Kedekatan SC kelompok I, II, dan IV bernilai rendah. Ketiga kelompok  ini  menggunakan  surfaktan  dalam jumlah  yang  rendah  (Tabel  1).  Nilai  SC  yang rendah ini menunjukkan jumlah surfaktan kurang memadai.  Sedangkan  kedekatan  SC  tertinggi berada  pada  kelompok  III.  Hal  ini  sesuai  dengan teori  bahwa  makin  tinggi  jumlah  surfaktan sampai  batas  jumlah  tertentu,  maka  polimerisasi berlangsung semakin baik. (Ruhl, 2005)
Pada T 12, formula T 1 dimodifikasi dengan penambahan  pengikat  silang  (+XL)  glisidil metakrilat  (GMA).  Pada  Gambar  2.  terlihat bahwa  polimerisasi  stirena  menggunakan  pengi- kat  silang  (T  12)  menunjukkan  hasil  yang  lebih baik daripada tanpa pengikat silang (T 1). Dengan kata lain, T 12 lebih baik daripada kelompok I, II, dan III.  Ini dikarenakan GMA mempunyai gugus akrilat  dan  epoksi.  Gugus-gugus  fungsi  ini  me- nyediakan  pasangan  elektron  bebas,  sehingga memudahkan  polimerisasi  be-rantai.  Selain  itu, GMA  bertindak  sebagai  monomer  penstabil, seperti halnya asam akrilat (Dow Plastics, 2005).
Glisidil  metakrilat  mempermudah  transfer radikal  bebas.  Selain  itu,  bagian  hidrofobik  dari GMA  memberikan  kontribusi  terhadap  ber- tambahnya hidrofobisitas sistem emulsi. Bertambahnya  hidrofobisitas  ini  menguntungkan untuk  terjadinya  kristalisasi  polimer  berwarna opal.  Hal  ini  akan  terjadi  jika  jumlah  inisiator rendah  seperti  formula  T  12.  Oleh  sebab  itu, densitas  muatan  akan  rendah  jika  dibandingkan hidrofobisitasnya yang tinggi (Egen, et.al .,2004)
Kelompok Trial Polimerisasi Pengikat silang Jumlah SLS Kandungan padatan teoritis (%) I T 1, T 7, T 5 Inti stirena - Rendah 16 – 18 II T 2, T 11, T 6 Inti stirena - Rendah 16 – 18 III T 3, T 10, T 9 Inti stirena - Tinggi 16 – 18 T 12 Inti stirena  Rendah 18 IV T 3, T 4, T 8 Inti-kulit stirena- butilakrilat - Rendah 30 – 32 V T 13, T 14, T 15 Inti-kulit stirena- butilakrilat  Rendah 23 – 24
Perbandingan SC Polistiren -XL dgn +XL 7.93 16.96 16.26 18.5 0 5 10 15 20 Seed PS Feed PS 1 jam Feed PS 2 jam Feed PS 3 jam Aging PS 30' Waktu Feeding Stiren S C (% ) T 1 T 1 teoritis T 12 T 12 teoritis
Gambar 2. Perbandingan SC polimerisasi T 1 dan T 12
Pada  Gambar  3  terlihat  SC  eksperimen polimerisasi  inti  stirena  (penambahan  St selama 3 jam) mengikuti tren yang seharusnya, meskipun  masih  jauh  dari  SC  teoritis. Sedangkan  pada  ekperimen  kopolimerisasi stirena-butil akrilat (penambahan BA selama 4 jam),  SC  ekperimen  menunjukkan  tren menurun. Ini menunjukkan bahwa kopolimerisasi butil akrilat berlangsung kurang  sempurna,  yaitu  sebagian  besar mengalami  pengenceran  sistem  emulsi  oleh monomer  butil  akrilat  yang  disebabkan  oleh jumlah  surfaktan  dan  inisiator  yang  rendah. Namun, formula ini tetap dipertahankan pada konsentrasi  keduanya  yang  rendah  atau dilakukan sedikit penambahan variasi jumlah
Polim erisasi Stirena-Butilakrilat (T13) 0 5 10 15 20 25 Seed PS Feed PS 1 jam Feed PS 2 jam Feed PS 3 jam
Aging PS 30' Feed BA 1 jam Feed BA 2 jam Feed BA 3 jam Feed BA 4 jam Aging BA 60' Feeding S C (% ) SC teoritis SC eksperimen
Gambar  3. SC  eksperimen  dan  SC  teoritis pada polimerisasi stirena-butil akrilat
inisiator dan surfaktan, agar diperoleh polimer opal  yang  seragam dengan  kisaran  ukuran partikel 200 – 300 nm.

## Pengaruh APS dan SLS terhadap pH
Nilai  SC  eksperimen  bervariasi,  bergantung pada  kondisi  pH  reaksi.  Polimerisasi  ini  tidak menggunakan  larutan  penyangga,  sehingga  rasio penggunaan  APS  terhadap  SLS  berperan  dalam penentuan  nilai  pH.  Polimerisasi  menggunakan inisiator APS berlangsung baik pada pH basa.
S 2 O 8 2¯ 2 SO 4 ¯ · 2 SO 4 ¯ · +  2 H 2 O                  2 HSO 4 ¯ +   OSO 4 2¯
2 SO 4 ¯ · +  2 H 2 O                   2 HSO 4 ¯ +   H 2 O 2 H 2 O 2 2 OH · H 2 O  +  ½ O 2
Data  pada  Tabel  2  menunjukkan  nilai  pH yang  berbanding  terbalik  dengan  penggunaan APS  yang  semakin  besar.  Kemungkinan  yang terjadi  adalah  pembentukan  ion  hidrogen dari proses  pelarutan  garam  amonium.  Pembentukan ion hidrogen ini menyebabkan pH sistem menjadi rendah atau asam. Reaksi yang terjadi yaitu reaksi hidrolisis  yang  menghasilkan  ammonia  dan  ion hidrogen,  dimana  ion  hidrogen  ini  berperan dalam  penurunan  pH  (Cotton,  dan  Wilkinson, 1999). Polimerisasi kelompok I berlangsung pada pH  yang  sesuai,  yaitu  basa,  tetapi  belum menghasilkan SC yang mendekati teoritis. Untuk semua  kelompok,  rasio  APS/SLS  menunjukkan angka  bervariasi.  Penambahan  inisiator  sensitif terhadap  kestabilan  emulsi,  sedangkan  surfaktan lebih berperan pada ukuran partikel polimer.
Kelompok  I  menunjukkan  kisaran  pH  basa, kelompok II dan III berkisar pH asam. Kelompok I  (T1  dan T  7)  dan  kelompok  II  (T  2  dan T  11) menggunakan  APS  yang  hampir  sama,  tetapi kelompok  II  menunjukkan  penurunan  pH  yang besar dibandingkan kelompok I.
Kelompok II menggunakan SLS lebih banyak daripada kelompok I. Kelompok III menggunakan jumlah SLS yang jauh lebih besar, sehingga  terjadi  penurunan  pH  juga.  Tabel  2 menunjukkan  bahwa  SLS  mempunyai  pengaruh yang  lebih  besar  terhadap  pH  daripada  APS.  Ini didukung  oleh    Boutti et  al (2005)  bahwa kontribusi  muatan  negatif  dari  APS  (0,1  b/b  %) dapat  diabaikan  jika  dibandingkan  dengan surfaktan anionik (7,4.10 -8 mol/L). Penurunan pH akan  menurunkan  efisiensi  persulfat  dalam menyediakan radikal bebas (Beyer,., 2003).
Jika  hanya  memperhatikan  pH,  maka polimerisasi  polistirena  pada  T  1  dan  T  7 (kelompok  I)  menjanjikan  untuk  mengalami reaksi  polimerisasi  inti  dengan  sempurna.
OH ¯
H +
Diharapkan  terbentuk  polimer  opal  dengan kedekatan SC tinggi, yang dijelaskan pada sub bab warna dan ukuran partikel berikut.

## Warna dan Ukuran Partikel
Casting film polimerisasi yang dikeringkan menunjukkan beragam warna. Menurut Ruhl,(2004)  warna  film  akan  berubah  selama reaksi  berlangsung.  Pada  awal  reaksi,  film tidak  berwarna  karena  ukuran  partikel  masih terlalu kecil. Saat reaksi terus berlanjut, warna berubah  menjadi  sedikit  keunguan,  lalu  biru, hijau, dan akhirnya merah.
Pada T 1, selama reaksi berlangsung warna berubah  dari  putih,  ungu  muda,  kuning kehijauan, dan terakhir kuning hijau kemerahan.  Warna  akhir  mendekati  merah menunjukkan  ukuran  partikel  besar. Pada T  3 dan  T  9,  warna  tidak  berubah  selama  reaksi berlangsung.  Tidak  adanya  perubahan  warna ini  menunjukkan  ukuran  partikel  yang  kecil. Hal  ini  terjadi  karena  jumlah  SLS  yang  lebih besar  pada  formula  T  3  dan  T  9.  Semakin banyak  surfaktan  maka  ukuran  partikel polimer  semakin  kecil  (  Yablonovitch,  1987) Kaitan  warna  dan  ukuran  partikel  polimer dapat dilihat pada Tabel 3.
Nilai  indeks  polidispersitas  (PDI)  yang rendah  menunjukkan  bahwa  distribusi  ukuran partikel  adalah  seragam.  Nilai  PDI  pada penelitian  ini  berkisar  antara  0,002  –  0,2,  ini menunjukkan  monodispersitas  yang  tinggi. Kurva distribusi partikel seragam dapat dilihat pada Gambar 5 berikut:
Partikel  dengan  ukuran  200  –  300  nm yang  sangat  seragam akan  merefleksikan warna  opal  yang  kuat.  Ukuran  partikel  dan warna polistirena yang bervariasi dapat dilihat dari  hubungannya  dengan  pH  dan  persen kedekatan SC (Tabel 1). Pada kelompok I, T 1 dan  T  7  menunjukkan  persen  kedekatan  SC rendah,  namun  T  1  dan  T  7  berwarna  paling kuat, sesuai dengan ukuran partikel T 1 dan T 7  yang  berada  dalam  kisaran  200  –  300  nm. Peristiwa  tersebut  terjadi  karena  keduanya bereaksi pada pH yang sesuai, yaitu basa. Pada pH ini, APS stabil, sehingga dalam penggunaan  inisiator  dan  surfaktan  yang rendah, dapat terbentuk ukuran partikel sesuai persyaratan refleksi warna opal.
Kelompok III menunjukkan persen kedekatan  SC  tinggi,  tetapi  hanya  berwarna putih,  atau  dihasilkan  ukuran  partikel  terlalu kecil.  Hal  ini  terjadi  karena  kelompok  III
berlangsung  pada  pH  asam.  Nilai  pH  asam diperoleh  dari  kontribusi  jumlah  APS  dan  SLS yang  lebih  besar  dibandingkan  trial  lain.  Hal  ini mengakibatkan  benih  polimer  berukuran  sangat kecil.
Pada  T  8,  film  kering  menunjukkan  warna dominan  putih  sedikit  kemerahan.  Selama polimerisasi  butil  akrilat  berlangsung,  warna semakin  menghilang  atau  memutih.  Hal  ini menunjukkan  ukuran  partikel  semakin  besar, yang hanya merefleksikan pada daerah sinar infra merah  (Egen., et.al .,  2004)  T  8  menghasilkan polimer  lunak  seperti  tujuan  semula,  akan  tetapi tidak menunjukkan rendemen yang sesuai. Persen kedekatan SC inti stirena sangat rendah (22,82 %) dan  persen  kedekatan  SC kopolimer  stirena-butil akrilat  juga  rendah  (16,00  %).  Oleh  karena  itu, film  elastomerik  T  8  terbentuk  karena  monomer butil  akrilat  mengembang,  dan  bukan  polimer inti-kulit yang terbentuk (Egen, et.al. , 2004)

## Spektrum FTIR dan Nilai Tg
Pada  Gambar  6.  spektra  T  1  dibandingkan terhadap  T  12  tidak  menunjukkan  perbedaan serapan  yang  signifikan. Perbedaan  puncak  yang khas pada daerah 1870 – 1540 cm -1 menunjukkan serapan  gugus  karbonil  (C=O)  dari  ester karboksilat,  atau  pengikat  silang  GMA  yang digunakan  pada  T  12.  Puncak  serapan  ini mempunyai  intensitas  kuat  sedangkan  spektra pada  1740  cm -1 mempunyai  intensitas  lemah (Steward,  P.A.,  2005).  Hal  tersebut  disebabkan oleh  jumlah  GMA  yang  ditambahkan  hanya sedikit (6% dari berat polistirena).
Pada  Gambar  7.  perbandingan  spektra  FTIR untuk  T  12  terhadap  T  13  tidak  mempunyai perbedaan yang besar. Pada T 13, serapan daerah 3100 –  3000 cm -1 merupakan  bilangan gelombang  dan  intensitas  yang sama  dengan  inti T  12.  Ini  menunjukkan  tidak  memadainya interaksi  antara  polistirena  dengan  butil  akrilat dan  asam  akrilat.  Penjelasan  ini  didukung  data karakterisasi termal menggunakan DSC.
Puncak serapan pada 1740 cm -1 menunjukkan gugus karbonil (C=O) untuk T 13 yang lebih kuat daripada  T  12  menunjukkan  gugus  karbonil  dari butil akrilat dengan intensitas lebih kuat daripada gugus  karbonil  dari  GMA.  Hasil  ini  sesuai dengan  berat  butil  akrilat  yang  lebih  besar daripada  GMA.  Puncak  serapan  pada  daerah 1190  -  1140  cm -1 dengan  intensitas  medium menunjukkan  kemungkinan  vibrasi  C-C(=O)-O ester jenuh atau vinil karboksilat dari butil akrilat.
Tabel 2. Penggunaan APS dan SLS, pH Polimerisasi, dan Kedekatan SC
Trial APS (b/b %) SLS (g/L) Rasio APS (g/L) / SLS (b/b %) pH Kedekatan SC (%) (Kel. I) T 1 0.067 0.979 0.0680 8.70 46.76 T 7 0.082 1.006 0.0816 8 22.82 T 5 0.093 0.979 0.0951 8.15 89.14 (Kel. II) T 2 0.070 1.025 0.0679 5.23 37.24 T 11 0.083 1.025 0.0815 2.85 45.61 T 6 0.133 0.979 0.1358 2.21 39.14 (Kel. III) T 3 0.067 1.635 0.0407 4.81 92.56 T 10 0.081 1.239 0.0658 4.14 96.42 T 9 0.132 4.896 0.0271 2.51 94.74 (Kel. IV) T 3 0.040 1.475 0.0271 2.60 33.38 T 4 0.040 1.088 0.0368 2.86 34.63 T 8 0.053 1.120 0.0473 2.38 16.00 T 12 0.069 1.087 0.0637 4.61 87.88 (Kel. V) T 13 0.069 1.010 0.0680 2.78 53.74 T 14 0.069 1.010 0.0680 2.56 50.99 T 15 0.069 1.010 0.0680 2.90 59.21
Tabel 3. Data ukuran partikel dan warna
Trial Ukuran partikel (nm) Indeks Polidispersitas Warna Ket Inti (Kel. I) T 1 280,9 0,147 kuning hijau kemerahan ++ T 7 249,4 0,015 hijau kekuningan ++ T 5 309,5 0,143 putih merah kehijauan - (Kel. III) T 3 151,8 0,013 putih - T 10 186,8 0,004 putih - T 9 76,91 0,023 putih - T 12 201.9 0.003 ungu + Inti-kulit T 8 278.1 0.068 putih - (Kel. V) T 13 233.3 0.024 hijau +++ T 14 192.7 0.024 ungu ++ T 15 213 0.013 biru +++ Keterangan
+  :  termasuk kisaran warna opal (200 – 300 nm) -   : tidak termasuk dalam kisaran warna opal (< 200 nm atau > 300 nm)
Gambar 5. Distribusi Ukuran Partikel (T 13)
Gambar 6. Spektra inti polistirena T 1 dan T 12
Gambar 7. Spektra inti polistirena (T 12) dan polistirena-ko-polibutilakrilat (T 13)
Gambar 8. Kurva DSC T 13
Pada  kopolimer  biasa,  dilakukan  poli- merisasi  dua  jenis  monomer  dengan  nilai  Tg yang  berbeda,  sehingga  dihasilkan  polimer baru  yang  mempunyai  karakteristik  termal yang baru juga, atau terjadi kombinasi Tg dari kedua  monomer  tersebut.  Pada  kopolimer tidak hanya karakteristik termal yang berubah, tetapi  sifat  fisik  lainnya  juga  berubah. Sedangkan pada polimer inti-kulit, penggabungan  dua  buah  monomer  yang mempunyai  nilai  Tg  berbeda,  tetapi  tetap mempunyai  karakteristik  dari  masing-masing monomernya. Maka dari itu, pada polimer inti- kulit, Tg juga tetap mempunyai dua nilai, yaitu dari  masing-masing  monomer  pembentuknya. Gambar  8  diatas  menunjukkan  kurva  DSC formula T 13 .
Gambar  8  menunjukkan  tiga  nilai  Tg  yang merupakan  Tg  dari  masing-masing  monomer pembentuknya.  Tg 21,02°C  merupakan  kenaikan nilai Tg yang cukup besar dari butil akrilat (Tg - 44°C).  Tg  68,84°C  merupakan  penurunan  nilai Tg dari glisidil metakrilat (Tg 75°C). Tg 96,28°C merupakan  penurunan  nilai  Tg  dari  stirena  (Tg 100°C). Pergeseran nilai-nilai Tg ini menunjukkan terjadinya kopolimerisasi pencangkokan  ( grafting )  butil  akrilat  terhadap polistirena,  ditambah  dengan  kehadiran  pengikat silang  GMA.  Munculnya  masing-masing  Tg  ini dan  bukan satu buah Tg gabungan  menunjukkan bahwa T 13 mungkin menghasilkan polimer inti- kulit. Data ini didukung oleh data ukuran partikel dan  warna  T  13  yang  merefleksikan  pada  sinar tampak.

## Prospek Penggunaan dalam Industri Kertas
Dari  hasil  karakterisasi  secara  umum,  polimer lateks  yang  dihasilkan  dapat  memberikan warna  opal  yang  baik.  Distribusi  ukuran partikel  yang  seragam  dan  ukurannya  yang sangat  kecil  juga  memberikan  prospek  yang baik  sebagai  bahan  pelapis  dalam  industri kertas.  Warna  opal  memberikan  nilai  estetika yang tinggi. Di samping itu, polimer emulsi ini berbahan dasar air sehingga ramah lingkungan. Masih diperlukan  penelitian lebih lanjut dalam aplikasinya sebagai bahan pelapis kertas.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  ini  dapat  disimpulkan bahwa:
a. Jumlah  surfaktan lebih  berpengaruh daripada jumlah  inisiator  terhadap  rendemen  inti polistirena.  Penambahan  inisiator  lebih banyak  dan  jumlah  surfaktan  yang  konstan, akan mengurangi rendemen polimer. Inisiator akan  mempengaruhi  kestabilan  emulsi  dan pH polimerisasi.
b. Nilai pH polimerisasi mempengaruhi kestabilan  koloid  polimer  yang  terbentuk, sehingga akan mempengaruhi nilai
kandungan padatan
eksperimen.
Polimerisasi  stirena  secara  radikal  bebas berlangsung baik dalam pH basa.
c. Ukuran  partikel  polimer  pada kisaran 200 –  300  nm  merefleksikan  warna  pada daerah  sinar  tampak.  Ini  sesuai  dengan teori  pembentukan  material  jarak  pita fotonik. Partikel dengan ukuran lebih kecil dari  200  nm  dan lebih  besar  dari  300  nm tidak  merefleksikan  sinar  tampak  atau muncul sebagai warna putih.
d. Polimer  opal  dari  polistirena  dapat disintesis  dengan  kandungan  padatan eksperimen mendekati teoritis jika digunakan  pengikat  silang.  Polimer  yang dihasilkan  mempunyai  kisaran  ukuran partikel  200  –  300  nm  yang  sangat seragam , yaitu  nilai  Indeks  Polidispersitas di bawah 0,05.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih kepada Pusdiklat Departemen Perindustrian  RI  dan  PT  Clariant  Tangerang yang mendanai penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Beyer,  D.  Alih  bahasa  Herawan,  2003. ” Buku  Pegangan  Polimerisasi  Emulsi dan
Pembentukan Lapisan Film ”. PT. Pulosyntetics-Clariant Indonesia, Cilegon,
2.  Boutti,  S.;  Zafra,  R.D.;  Graillat,  C.; McKenna,  T.F.,  2005. “Interaction  of
Surfactant and Initiator Types in Emulsion Polymerisations;
A Comparison of Ammonium  Persulfate  and  Hydrogen
Peroxide”, Macromol.  Chem.  Phys.,  206, 1355-1372,.
3.  Cotton,  F.A.,  Wilkinson,  G.,  1999,  Alih bahasa  Suharto,  S.,  ” Kimia  Anorganik Dasar ”, Penerbit Unversitas Indonesia,.
4.  Dow  Plastics ,  “Glycidyl  Methacrylate (GMA)”.
http://www.dow.com/acrylic/products/gma.ht ml (15 Oktober 2005, 20.05 wib).
5.  Egen,  M.;  Braun,  L.;  Zentel,  R.;  Tännert,  K.; Frese,  P.;  Reis,  O.;  Wulf,  M.;  2004. “ Artificial Opals as Effect Pigments in Clear- Coatings” , Macromol. Mater. Eng., 289, 158-
163,
6.  Egen,  M.;  Zentel,  R.,  2004.  “ Surfactant-Free Emulsion Polymerization of various
Methacrylates; towards Seragam Colloids for Polymer  Opals ”,  Macromol.  Chem.  Phys., 205, 1479-1488,
7.    Egen,  M.;  Zentel,  R.,  2002.  “ Tuning  the Properties  of  Photonic  Films  from  Polymer Beads  by  Chemistry ”,  Chem.  Mater.,  14, 2176-2183,
8.  Ger. 19820302, BASF AG, penemu 2002.
Rupaner, R.; Leyrer, R.J.; Schumacher, P., 9. . John, S., 1987. Phys. Rev. Lett., 58, 2486., 10.  Komunikasi  pribadi,  truhl@dki-darmstadt.de, 2005.
11.  Ruhl,  T.;  Spahn,  P.;  Winkler,  H.;  Hellmann, G.P.,  2004.” Large  Area  Monodomain  Order in  Colloidal  Crystals“ ,  Macromol.  Chem. Phys., 205, 1385-1393,
12.  Ruhl,  T;  Hellmann,  G.P.;  2001.  “ Colloidal Crystals  in  Latex  Films:  Rubbery  Opals ”,
Macromol. Chem. Phys., 202, 3502-3505,
13.Silverstein, R.M.; Bassler, G.C.; Morrill, T.C., 1981. “Spectroscopic Identification of Organic  Compounds“ ,  edisi  ke-4.,  John Wiley & Sons, New York,
14.Steward,  P.A.,  “ Review  of  the  Surface Chemical  Properties  of  Polymer  Latices ”. http://www.initium.demon.co.uk/ls_nf.htm (20 Agustus 2005, pk 21.02 wib).
15. USPTO 20040253443, penemu : Anselmann, R.;  Winkler,  H.;  Hellmann,  G.P.;  Ruhl,  T.; Vulpius,  G.;  Dorr,  H.,  2004. “Moulded Bodies Consisting of Core-Shell Particles” , 16.  WO  0188044,  Merck  Patent  Gmbh,  2001. penemu  :  Albrecht,  T.;  Anselmann,  R.; Rodriguez-Mozaz, S.
17. Yablonovitch, E., 1987. Phys. Rev. Lett., 58, 2059,