HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi Pati Sagu
D. Karakteristik Morfolog
Morfologi campuran polimer berpengaruh penting dalam menentukan sifat produk akhir, khususnya pada sifat mekanis. Pada umumnya, komponen mayor dalam campuran akan membentuk fase continuous, sedangkan komponen minor
sebagai fase terdispersi. Namun demikian, karena volume dari komponen minor meningkat hingga volume tertentu, hal ini akan merubah fase dari terdispersi menjadi fase continuous (Shujun et al. 2005).
Morfologi pencampuran yang baik bergantung pada adanya pendistribusian dan ikatan interfacial antara fase terdispersi dan fase continuous. Ikatan interfacial terbentuk jika fase pemisahan antara bagian penyusun mayor dan minor tidak tampak secara jelas. Pada komposisi 20:80 dan 40:60 fase terdispersi adalah pati sagu termoplastis, sedangkan fase continuous adalah compt.-LLDPE, sebaliknya pada komposisi 60:40, fase terdispersi adalah compt.-LLDPE dan fase
continuous adalah pati sagu termoplastis. Namun demikian, pada komposisi 40:60 dan 60:40, dengan jumlah pati sagu termoplastis dan LLDPE yang hampir seimbang, diharapkan fase terdispersi akan berubah menjadi fase continuous.
Gambar 31 menunjukkan pengaruh komposisi campuran pati sagu termoplastis dan compt-LLDPE terhadap sifat morfologi plastik dan homogenitasnya. Gambar yang ditunjukkan adalah struktur morfologi sebelum dan sesudah plastik campuran mengalami reaksi enzimatis dengan α-amilase sehingga sifat pencampuran dan homogenitas akan semakin jelas. Dengan adanya reaksi enzimatis, bagian yang mampu terhidrolisis oleh pati tidak akan tampak dan hanya akan menyisakan lubang-lubang yang bisa memperlihatkan tingkat dispersi pati dan sifat permukaan pencampuran.
Seperti terlihat pada Gambar 31, plastik campuran sebelum mengalami perlakuan enzim, menunjukkan permukaan yang rata dan cenderung halus, baik pada pengamatan SEM dengan perbesaran 200x maupun 5000x. Hal ini dapat mengindikasikan bahwa pati sagu termoplastis dan compt.-LLDPE dapat bercampur dengan baik. Pengecilan ukuran pati sagu hingga 200 mesh pada saat persiapan bahan berpengaruh positif terhadap dispersi kedalam matrik polimer. Permukaan yang kasar mengartikan bahwa campuran masih belum kompatibel. Permukaan yang halus dikarenakan compatibilizer maleat anhidrida mampu meningkatkan kompatibilitas antara pati sagu termoplastis dan polimer sintetis serta menstabilkan morfologi dalam proses pencampuran (Nikazar et al. 2005). Namun demikian, seiring dengan peningkatan pati sagu termoplastis dalam campuran hingga 60% terlihat partikel-partikel yang tidak bercampur merata dan -
Kompo Pati sagu term
dan compt-L 20:80
Kompo Pati sagu term
dan compt-L 40:60
Kompo Pati sagu term
dan compt-L 60:40 Gambar 31 sisi moplastis LLDPE 0 sisi moplastis LLDPE 0 sisi moplastis LLDPE 0 Pengaruh komp dengan enzim α Sebelum reak
posisi pati sagu α-amilase. Morfologi plas Perbesaran 200 ksi u termoplastis t
tik sebelum dan 0 x Sesudah reaks terhadap morfol n sesudah direak i S
logi dan homog
ksikan dengan en Per Sebelum reaksi genitas plastik nzim α-amilase rbesaran 5000 x S sebelum dan se x esudah reaksi
esudah direaksikkan
mempengaruhi morfologi permukaan plastik. Hal ini semakin menegaskan terjadinya penurunan sifat mekanik plastik pada pencampuran pati sagu termoplastis 40% dan 60%.
Bentuk asli granula pati tidak tampak dan hal ini mengindikasikan bahwa pati sagu telah membentuk pati termoplastis secara sempurna (Ishiaku et al. 2002). Proses termoplastisasi pati terjadi melalui perubahan granula pati dari sifat semi kristalin menjadi amorf dengan rusaknya ikatan hidrogen antar makromolekul. Perubahan granula dapat terjadi dengan adanya perlakuan termomekanis.
Morfologi permukaan plastik sesudah mengalami reaksi enzimatis, memperlihatkan sifat yang kasar dengan munculnya lubang-lubang pati yang terhidrolisis. Homogenitas campuran cukup baik dengan ditunjukkan distribusi lubang-lubang pati terhidrolisis yang cukup rata. Kondisi tersebut tampak pada komposisi 20:80, dimana lubang-lubang pati yang muncul lebih halus dan merata. Sifat permukaan seperti yang ditunjukkan pada komposisi 20:80 berpengaruh positif terhadap sifat mekanik plastik dimana pada komposisi ini, kuat tarik dan elongasi yang dihasilkan adalah terbaik dibandingkan dengan dua komposisi yang lain. Selain itu dari pengujian morfologi juga terlihat bahwa pada komposisi pati sagu termoplastis 20 dan 40%, partikel pati tampak bercampur, masuk ke dalam matrik dan tidak hanya menempel pada matrik LLDPE. Dalam hal ini LLDPE sebagai fase continuous. Sebaliknya, plastik pada komposisi pati sagu termoplastis 60%, hasil pengujian morfologi menunjukkan terjadinya fase pemisahan antara fase continuous dan fase terdispersi. Partikel pati terlihat menempel dan tidak bercampur menyatu dengan fase terdispersi LLDPE. Dalam komposisi tersebut, pati sagu termoplastis merupakan fase continuos karena jumlahnya yang mendominasi. Sifat morfologi ini berkesesuaian dengan sifat mekanik dan tingkat biodegradabilitas plastik yang dihasilkan. Pada komposisi tersebut plastik bersifat rapuh dan getas, namun memiliki tingkat biodegradabilitas tertinggi.
Compatibilizer dalam campuran pati dan polimer sintetis berpengaruh terhadap menurunnya ukuran partikel dalam campuran sehingga reaksi interfacial
muka sehingga sifat mekanik plastik akan lebih baik. Ukuran partikel pati sagu termoplastis yang besar akan menghasilkan serpihan-serpihan partikel yang juga besar saat proses pembuatan plastik campuran. Hal ini sesungguhnya tidak diinginkan karena akan menurunkan sifat mekanis dan morfologi yang kurang halus.
Huneault dan Li (2007) menyatakan penurunan ukuran partikel pati termoplastis dapat terjadi dengan adanya compatibilizer dari 5-30µm menjadi 2,2- 4,2 µm dengan bentuk partikel menyerupai bola dan relatif homogen. Huang et al.
(2005) juga melaporkan bahwa terjadi penurunan ukuran partikel polyethylene
(PE) dari 30µm menjadi 10 µm. Hal ini terjadi karena adanya reaksi esterifikasi antara gugus karboksil pada compatibilizer dan fase PE dengan gugus hidroksil pada gliserol. Reaksi lain yang mungkin terjadi adalah adanya reaksi gugus anhidrida dengan gugus hidroksil pati yang akan membentuk ikatan ester dan gugus karboksil.
Hasil pengujian morfologi dalam penelitian ini mengindikasikan bahwa pati sagu termoplastis belum membentuk ikatan interfacial dengan matrik LLDPE.
Compatibilizer masih belum maksimal dalam mengikat pati sagu termoplastis dan LLDPE. Pada campuran dengan komposisi pati sagu termoplastis 60%, partikel pati cenderung menempel dalam matrik PE tanpa adanya ikatan. Hal ini yang menyebabkan sifat mekanik plastik yang dihasilkan menurun bahkan bersifat getas (Corradini et al. 2007).
Dengan demikian morfologi plastik dalam campuran ini cukup baik yang diperlihatkannya dengan tingkat distribusi fase terdispersi yang merata, namun ikatan interfacial yang terjadi masih belum optimal dan hanya terjadi ikatan fisik saja dan belum membentuk ikatan interfacial secara kimia. Ikatan interfacial
dapat diperbaiki dengan kontrol bahan pemlastis, konsentrasi pati sagu termoplastis maupun compatibilizer. Kondisi ini akan memberikan variasi struktur morfologi seperti bentuk menyerupai bola, serat, serta morfologi yang bersifat
continuous dan co-continuous yang nantinya akan mempengaruhi sifat mekanik plastik yang dihasilkan(Favis et al. 2005).
Aplikasi Biodegradable Plastic
Aplikasi biodegradable plastic yang dihasilkan dalam penelitian ini dapat merujuk kembali pada hasil karakterisasi plastik yang telah dilakukan, yakni kuat tarik 110-120 kgf/cm2, elongasi 5-47%, Tg 36-39 oC, Tm 115-118oC dan tingkat
biodegradasi 24,70-50,45%. Plastik yang dihasilkan cenderung bersifat plastis dan tidak elastis dengan kekuatan menahan beban yang tidak terlalu tinggi. Nilai Tg
menunjukkan bahwa plastik yang dihasilkan kurang sesuai untuk aplikasi panas karena titik transisi gelas, dimana bahan berubah sifat dari glassy menjadi rubbery
tercapai pada suhu 36-39oC. Nilai Tm yang tidak terlalu tinggi memberikan
keuntungan dalam proses pembuatan plastik karena tidak dibutuhkan energi yang besar untuk mencapai titik leleh bahan. Hal lain yang juga perlu diperhatikan bahwasanya plastik yang dihasilkan memiliki nilai melt flow index rendah. Artinya kemampuan mencair dan mengalir bahan tidak maksimal, sehingga dalam proses pencetakan tidak bisa dilakukan dengan teknik blowing (hembusan), namun dapat dilakukan dengan injeksi, cetak panas ataupun cetak kompresi. Namun demikian, kelemahan ini dapat diperbaiki dengan penambahan aditif melt flow index improver, sehingga kemampuan alirnya akan lebih baik. Dengan kata lain, komposisi bahan dalam penelitian ini masih berupa formulasi dasar yang masih membutuhkan bahan aditif untuk memperbaiki karakteristik plastik yang dihasilkan.
Berdasarkan karakteristik yang dihasilkan, biodegradable plastic dalam penelitian ini dapat diaplikasikan untuk produk-produk seperti kemasan maupun wadah makanan dan minuman yang tidak membutuhkan sifat mulur. Dengan kata lain, jika diaplikasikan untuk produk seperti plastik cling wrap yang memiliki elongasi dan elastisitas tinggi, plastik ini tidak sesuai dikarenakan nilai elongasi yang rendah. Polybag, shopping bag, disposable bag juga merupakan contoh produk lain yang dapat diaplikasikan dengan tetap memperhatikan kekuatan tarik plastik, yakni 110-120 kgf/cm2. Penggunaan biodegradable plastic untuk aplikasi produk yang menjadi konsumsi masyarakat luas serta penggunaan sekali pakai (umur pakai singkat) akan sangat sesuai dengan tujuan pengembangan plastik yang dapat terdegradasi.