## IKATAN SILANG POLIURETAN DARI METILEN -4,4’ DIFENILDIISOSIANAT (4,4’-MDI), POLIETILEN GLIKOL 400
(PEG 400), DAN MINYAK BEKAS PENGGORENGAN

## Prasetya dan Sri Hilma Siregar
Program Studi Kimia, Fakultas MIPA dan Kesehatan, Universitas Muhammadiyah Riau Jl. KH. Ahmad Dahlan No. 88. Sukajadi. Pekanbaru e-mail korespondensi: prasetya.go@gmail.com

## ABSTRAK
Sintesis  poliuretan  telah  dilakukan  dengan  menggunakan  monomer  4,4'-MDI,  PEG  400,  dan minyak  Bekas  Penggorengan.  Gugus  fungsi  karakteristik  poliuretan,  dan  ikatan  silang  (derajat penggembungan), masing-masingnya dianalisis dengan spektofotometer FT-IR, beberapa pelarut (THF).  Berdasarkan  hasil  penelitian  diketahui  serapan  inframerah  poliuretan  hasil  sintesis memiliki  korelasi  dengan  serapan  inframerah  poliuretan  standar.  Hasil  pengujian  derajat penggembungan menunjukkan poliuretan hasil sintesis memiliki derajat penggembungan.
Kata kunci : Gugus fungsi, Ikatan silang, Poliuretan,

## 1. PENDAHULUAN
Sintesis poliuretan pada dasarnya merupakan suatu aplikasi dari reaksi polimerisasi  kondensasi.  Reaksi  polimerisasi kondensasi  merupakan  reaksi  antara  dua reaktan  dengan  dua  gugus  fungsi  yang berbeda  menghasilkan  satu  produk  utama. Poliuretan  yang  terbentuk  dari  hasil  reaksi kondensasi memiliki gugus uretan (-NHCOO- )  dalam  unit  ulangnya.  Gugus  uretan terbentuk  sebagai  hasil  reaksi  antara  gugus isosianat  (-NCO-)  dengan  gugus  hidroksil  (- OH) (Rohaeti, 2004).
Poliuretan merupakan polimer serba guna karena  memiliki  sifat  kimia-fisika  yang beragam  (tergantung  kondisi  saat  sintesis). Poliuretan dapat bersifat elastis maupun kaku, relatif  tahan  terhadap  goresan,  cukup  tahan terhadap  panas,  tidak  larut  dengan  minyak,
sehingga sangat aplikatif untuk dikembangkan dalam dunia industri diantaranya  sebagai  palapis  dalam  dunia otomotif,  elektronik,  kertas,  busa,  dan peralatan  mekanik.  Namun,  di  Indonesia, poliuretan  masih  harus  diimpor,  biaya produksi  yang  mahal,  sehingga  diharapkan melalui penelitian ini menghasilkan poliuretan  dengan  berbagai  keunggulan  dan sifat khas-nya (Prasetya, 2010).
Penelusuran  literatur  tentang  penelitian sintesis  poliuretan  diketahui  belum  banyak. Adapun  penelitian  yang  telah  dilaporkan diantaranya  yaitu  Eli  Rohaeti  dan  N.M. Surdia  (2003)  melakukan  sintesis  poliuratan dari  MDI  dan  PEG  dengan  variasi  berat molekul  yaitu  200,  400,  dan  1000  dengan modulus kelentingan untuk masing- masingnya 92,21; 8,96; dan 0,27 kPa. Sintesis poliuretan  dari  MDI,  1,4-Butanadiol,  dan minyak  kelapa  yang  dilakukan  oleh  Prasetya dan Pedy Artsanti (2010) dilaporkan memiliki suhu  Tg  dan  Td  masing-masingnya  266,38
dan  537,22  ºC,  serta  tingkat  kekerasan  79,83 Shore A.
Pada penelitian ini telah dilakukan sintesis poliuretan  dari  4,4’-MDI:  PEG  400:  minyak Bekas Penggorengan dengan perbandingan 6: 3:  1  (b/b).  Tujuan  penelitian  ini  untuk mengetahui  pengaruh  perbedaan  sumber hidroksil  yang  digunakan  terhadap  rapatan ikatan  silang.  Penelitian  ini  dilakukan berdasarkan hipotesis  bahwa  perbedaan sumber  hidroksil  memberikan  konsekuensi logis  terhadap  derajat  penggembungan,  pada poliuretan hasil sintesis.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN Reaksi Polimerisasi Pembentukan Poliuretan
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam sintesis poliuretan ini adalah:
(i) Metilen-4,4’-difenildiisosianat
(4,4’-MDI) berupa cairan kental berwarna coklat dengan rumus struktur sebagai berikut:
(ii) Polietilen  glikol  400  (PEG  400) berupa  cairan  bening  dengan  rumus  struktur sebagai berikut:
HO-(CH 2 -CH 2 O) n -H
(iii)  Minyak  Bekas  Penggorengan yang mengandung asam lemak bebas
Pada  penelitian  ini  dilakukan  sintesis poliuretan  dari  monomer  diisosianat  (4,4’- MDI) dengan variasi jenis monomer hidroksil (PEG 400 dan minyak Bekas Penggorengan). Selanjutnya  diamati  pengaruh  variasi  sumber hidroksil terhadap rapatan ikatan silang.
Reaksi polimerisasi pembentukan poliuretan dilakukan pada perbandingan berat 4,4’-MDI:  PEG  400:  Minyak  bekas penggorengan  masing-masing  6:  3:  1  (b/b). Masing-masing  monomer  dimasukkan  ke dalam  dua  reaktor.  Selanjutnya  dilakukan
pengadukan  campuran  selama  60  detik  dan sebelum  dikarakterisasi,  poliuretan  hasil sintesis  dimasukkan  ke  dalam  oven  dengan suhu  70°C  selama  5  jam  untuk  menjalani proses curing .

## Karakterisasi Produk Polimerisasi
Untuk  melihat  puncak  serapan  dari  suatu gugus fungsi poliuretan hasil sintesis dilakukan  dengan  spektrofotometer  FTIR. Sampel poliuretan  yang telah berbentuk pelet dimasukkan  ke  ruang  sampel.  Kemudian diamati  spektrum  serapannya  pada  bilangan gelombang 400-4000 cm -1 .
Derajat penggembungan diketahui berdasarkan  ukuran  derajat  penggembungan polimer  setelah  poliuretan  hasil  sintesis  di rendam  pada  tiga  jenis  pelarut  berbeda  yaitu tetrahidrofuran  (THF),  amilum  6,5  %,  dan akuades.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Spektrum FTIR
Karaterisasi gugus fungsi dilakukan untuk mengetahui bahwa poliuretan telah terbentuk. Berdasarkan spektra inframerah, dapat diketahui gugus fungsi karakteristik poliuretan  hasil  sintesis  dan  dibandingkan dengan standar dari du Pont.

## Gambar 1. Spektra Inframerah
Poliuretan dari 4,4’-MDI: PEG 400: Minyak Bekas Penggorengan dengan Perbandingan 6:3:1
Spektra  inframerah  pada  Gambar  1. menunjukkan  adanya  serapan  melebar  pada 3411,07 cm -1 yang merupakan daerah ulur N- H  sekunder  yang  berikatan  hidrogen.  Puncak ~2924,48  cm -1 merupakan  daerah  serapan
OCN CH 2 NCO 5 0 9 .6 5 7 6 4 .7 6 8 1 4 .1 5 9 4 7 .4 9 1 1 0 9 .3 1 1 1 4 9 .7 7 1 2 3 0 .2 4 1 3 0 8 .7 9 1 4 1 3 .7 3 1 4 6 6 .0 5 1 5 0 8 .8 4 1 5 4 1 .0 3 1 6 0 0 .4 0 1 7 4 4 .8 0 2 2 7 5 .9 5 2 8 5 4 .1 7 2 9 2 4 .4 8 3 4 1 1 .0 7 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 %T 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers (cm-1)
ulur C-H alkana dan 3031,22 cm -1 daerah ulur C-H  alkena.  Serapan  khas  NCO  dari  4,4’- MDI  ditunjukkan  dengan  puncak  pada 2275,95  cm -1 .  Hal  ini  menunjukkan  masih terdapat sisa MDI.
Daerah ulur C=O uretan ditunjukkan oleh serapan  pada  1744,80  cm -1 .  Terbentuknya gugus  alofonat  atau  ikatan biuret pada poliuretan  ditunjukkan  oleh  serapan  dari uluran  C=O  alofonat  atau  ikatan biuret pada 1413,73  cm -1 .  Puncak  pada  1600,40  cm -1 menunjukkan  serapan  ulur  C=O  urea  dari hasil  reaksi  isosianat  berlebih  dengan  air atmosferik.
Adanya  gugus  aromatis  ditunjukkan  oleh serapan  pada  1600,40  cm -1 dan  1508,84  cm -1
dan diperkuat  dengan  adanya puncak tunggal pada  814,15  cm -1 yang  merupakan  daerah serapan  dari  aromatik  p-disubstitusi.  Daerah serapan  dari  deformasi  N-H  muncul  pada bilangan  gelombang  1541,03  cm -1 .  Serapan khas  C-N-C  ditunjukkan  dengan  munculnya puncak  pada  1308,79  cm -1 .  Puncak  1109,31 cm -1 merupakan daerah serapan ulur C-O.
Jika  spektra  inframerah  poliuretan  hasil sintesis  dibandingkan  dengan  daerah  serapan standar  poliuretan  yang  diproduksi  du  Pont, terdapat  kesesuaian  masing-masing  serapan gugus  fungsi  kharakteristik.  Jadi  dapat diasumsikan  poliuretan  dapat  dibentuk  dari 4,4’-MDI:  PEG  400:  minyak  Bekas Penggorengan  dengan  perbandingan  6:3:1 (w/w).
Rapatan Ikatan Silang Analisis
derajat penggembungan poliuretan  yang  disintesis  dari  4,4’-MDI: PEG  400:  minyak  Bekas  Penggorengan (6:3:1). pada  ketiga pelarut THF, amilum 6,5 %, dan akuades berturut-turut adalah 17,50%, 29,41%,  dan  32,0%.  Kemampuan  poliuretan untuk  tidak  larut  dengan  hadirnya  pelarut disebabkan  meningkatnya  rapatan  ikatan silang  selama  proses curing. Menurut  Steven (2001),  ikatan  silang  dapat  terbentuk  melalui
reaksi  antara  gugus  isosianat  dengan  gugus hidroksil  membentuk  ikatan  silang  uretan (Gambar  2)  Pembentukan  gugus  uretan dibuktikan  dengan  serapan  dari  vibrasi  ulur C=O  uretan  pada  spektra  infra  merah  pada Gambar 1.
Gugus isosianat OH NCO + O C NH O Gugus hidroksil Gugus uretan
Gambar 2. Mekanisme Pembentukan Gugus

## Uretan
Steven (2001) juga  menyatakan  bahwa ikatan  silang  dapat  terbentuk  melalui  reaksi lebih lanjut dengan diisosianat berlebih, yaitu suatu  reaksi  adisi  yang  melibatkan  nitrogen dari  ikatan  uretan  menghasilkan  gugus alofonat  (Gambar  3).  Pembentukan  gugus alofonat  dibuktikan  dengan  serapan  dari vibrasi  ulur  C=O  alofonat  pada  spektra inframerah pada Gambar 1.
O NHCO NCO NCO O C NH O + Gugus uretan Gugus isosianat Suatu alofonat
Gambar 3. Mekanisme Pembentukan Gugus Alofonat
Peningkatan rapatan ikatan silang menyebabkan  meningkatnya  massa  molekul sehingga  gaya  tarik  dalam  rantai  akan semakin  kuat.  Akibatnya,  polimer  tersebut semakin  sulit  ditembus  pelarut  dan  akan memiliki derajat penggembungan yang rendah (Prasetya, 2010).

## 4. KESIMPULAN
Poliuretan dapat  disintesis  dari 4,4’-MDI: PEG  400:  minyak  Bekas  Penggorengan  pada
perbandingan  masing-masing  6:3:1  (w/w). Hasil pengujian derajat penggembungan rata- rata  dengan  pelarut  THF,  amilum  6,5  %,  dan akuades berturut-turut adalah 17,50%, 29,41%,  dan  32,0%.  Hal  ini  menunjukkan bahwa  didalam  struktur  poliuretan  telah terbentuk ikatan silang.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Eli  Rohaeti  dan  Sukisman  Purtadi.  2004.
Sintesis  Poliuretan  dari  Propilen  Glikol (PPG)  dan  Polifenil  Isosianat  (PAPI) sebagai  Alternatif  Sumber  Belajar Kimia  Material  di  SMA.  Yogyakarta: Prosiding  Seminar  Nasional  Kimia. FMIPA UNY.
Eli  Rohaeti,dan  N.M.Surdia.  2003.  Pengaruh Variasi  Berat  Molekul  Polietilen Glikol terhadap  Sifat  Mekanik  Poliuretan.
http://www.fmipa.itb.ac.id/jms/file/JMS _VOL.%208_NO.2_63-66.pdf.
Malcolm  P.  Stevens.  2001.  Kimia  Polimer.
Jakarta: Pradnya Paramita.
Prasetya  dan  Pedy  Artsanti.  2010.  Sintesis
dan Karakterisasi Poliuretan dari Metilen-4,4’-  Difenildiisosianat  (4,4’- MDI):  1,4-Butanadiol:  Minyak  Kelapa. Prosiding  Seminar  Nasional  Rekayasa Sains dan Teknologi 2010.
Prasetya  dan  Pedy  Artsanti.  2010.  Sintesis
dan Karakterisasi Poliuretan dari
Metilen-4,4’-  Difenildiisosianat  (4,4’-
MDI): Polietilen Glikol 400 (PEG 400):
Minyak  Kelapa.  Prosiding  Seminar Nasional MIPA Wilayah Barat
(SEMIRATA) 2010.