DAFTAR LAMPIRAN
G. PENGUJIAN KARAKTERISTIK BIOPLASTIK
Polimer banyak digunakan di berbagai aplikasi. Tiap aplikasi umumnya membutuhkan karakteristik plastik yang spesifik. Oleh karena itu perlu dilakukan pengujian terhadap plastik untuk menentukan kelemahan dan kelebihan plastik tersebut (Allcock dan Lampe, 1981).
Pengujian yang penting dari suatu bahan polimer antara lain densitas, titik leleh (Tm),glass transition temperature (Tg), reologi, konduktifitas, kekuatan tarik, permeabilitas gas, ketahanan terhadap radiasi kimia, dan sebagainya (Knapczyk dan Simon di dalam Kent, 1992). Fourier tranform infrared spectrofotometer (FTIR) merupakan analisis penting pada biopolimer untuk mengetahui struktur suatu polimer secara detail. Analisis derajat kristalinitas juga perlu dilakukan karena karakteristik fisik biopolimer seperti PHB sangat dipengaruhi oleh derajat kristalinitasnya (Lafferty et al di dalam Rehm dan Reed, 1988).
1. Densitas
Densitas menunjukkan kerapatan rantai suatu polimer. Polimer dengan struktur yang teratur cenderung mempunyai kerapatan rantai yang tinggi karena rantai mampu berdekatan dalam jarak yang dekat sehingga densitasnya pun tinggi. Polimer dengan struktur yang tidak teratur cenderung mempunyai densitas yang rendah karena jarak rantai yang jauh (Allcock dan Lampe, 1981).
2. Kekuatan Tarik dan Perpanjangan Putus
Kekuatan tarik (tensile strength) menggambarkan kekuatan tegangan maksimum spesimen untuk menahan gaya yang diberikan. Perpanjangan pada saat putus (elongation at break) adalah pertambahan panjang yang dihasilkan oleh ukuran tertentu panjang spesimen akibat gaya yang diberikan pada saat putus (Sutiani, 1997).
Istilah yang digunakan dalam pengukuran kekuatan tarik antara lain tegangan (stress) yaitu gaya yang diberikan pada sampel dan regangan (strain) yaitu perpanjangan sampel saat ditarik (Allcock dan Lampe, 1981). Menurut Allcock dan Lampe (1981), respon sampel terhadap tegangan maupun regangan tergantung dari rata-rata kecepatan tekanan atau kekuatan yang diberikan kepadanya. Jika ditarik tiba-tiba dengan kekuatan tinggi maka suatu bahan bisa langsung patah. Jika ditarik dengan kecepatan yang lebih lambat maka bisa didapat bahan dengan elongasi dan daya tahan putus yang lebih baik. Hasil kekuatan tarik sampel akan memberikan informasi yang digunakan dalam kurva tegangan-regangan (stress-strain) (Gambar 6).
Gambar 6. Kurva tegangan-regangan (Allcock dan Lampe, 1981).
3. Penentuan Titik Leleh (Tm) dan suhu transisi gelas (Tg)
Titik leleh (Tm) merupakan titik perubahan bentuk suatu polimer menjadi cairan (liquid). Suhu transisi gelas (Tg) merupakan titik perubahan dari sifat gelas (kaku padat) menjadi sifat karet (elastis) ataupun termoplastik fleksibel. (Alcock dan Lampe, 1981).
Suhu transisi gelas (Tg) didapatkan dari proses pendinginan polimer yang telah dilelehkan. Polimer yang benar-benar kristalin tidak mempunyai suhu Tg. Suhu Tg hanya terdapat pada polimer yang mempunyai daerah amorf. Suhu Tg pada polimer benar-benar amorf dapat
terukur dengan jelas, seperti pada polistiren, polimetil-metakrilat, PVC, dan sebagainya. Namun pada polimer semikristalin, suhu Tg tidak dapat diukur dengan jelas karena suhu Tg hanya terukur pada bagian atau daerah amorf pada polimer semikristalin tersebut. Nilai Tg yang didapatkan tergantung metode pengukuran dan rata-rata kecepatan pengukuran (Rabek, 1983).
Gambar 7. Transisi Termal Polimer (Allcock dan Lampe, 1981)
Suhu Tg bervariasi menurut struktur atom yang tersusun pada polimer tersebut, tipe gugus fungsi, dan penyusunan gugus fungsi tersebut. Karakteristik dari suatu polimer sangat ditentukan oleh suhu Tg (Alcock dan Lampe, 1981).
Metode yang umum digunakan untuk pengukuran Tm maupun Tg adalah dengan metode Differential Scanning Calorimetry (DSC). Pada metode DSC, terdapat dua wadah logam, satu wadah untuk sampel dan satu lagi untuk substansi (zat) kontrol. Kedua wadah logam ini dipanaskan oleh pemanas elektrik. Temperatur tiap wadah dikontrol dengan sensor panas. Jika sampel menyerap panas pada saat transisi, perubahan ini akan dideteksi oleh sensor, yang berdampak pada aliran panas yang besar untuk mengganti panas yang terserap. Oleh karena itu, penyerapan panas oleh
sampel menyebabkan aliran yang besar. Perubahan panas elektrik dapat dimonitor dengan akurat sehingga DSC dipandang sebagai pengukuran Tm dan Tg yang sensitif (Allcock dan Lampe, 1981).
4. Fourier Transform Infra-Red Spectrofotometer (FTIR)
Spektroskopi infra merah merupakan salah satu teknik indentifikasi struktur baik untuk senyawa organik maupun senyawa anorganik. Analisa ini merupakan metoda semi empirik dimana kombinasi pita serapan yang khas dapat diperoleh untuk menentukan struktur senyawa yang terdapat dalam suatu bahan (Sutiani, 1997).
Energi dari kebanyakan vibrasi molekul berhubungan dengan daerah infra-merah. Vibrasi molekul dapat dideteksi dan diukur pada spektrum infra merah bila vibrasinya menghasilkan perubahan momen dipol. Radiasi infra merah yang penting dalam penentuan struktur atau analisa gugus fungsi terletak pada daerah infra merah sedang yaitu antara 4000- 650 cm-1. Daerah di bawah 650 cm-1 dinamakan daerah infra merah jauh, dan daerah di atas 4000 cm-1 dinamakan daerah infra merah dekat (Nur dan Adijuwana, 1989).
Tabel 2. Daerah spektrum Infra Merah
Daerah Panjang Gelombang (μ m) Bilangan Gelombang (cm-1) Frekuensi (Hz) Dekat 0,8– 2,5 12800– 4000 3,8x1014– 1,2 x1014 Pertengahan 2,5– 50 4000– 200 1,2x1014– 6,0 x1012 Jauh 50– 1000 200– 10 6,0x1012– 3,0 x1011
Sumber : Nur dan Adijuwana (1989)
Sampel yang digunakan untuk analisa ini dapat berupa padat, cair dan gas. Metode penyiapan untuk polimer dilakukan dengan berbagai cara antara lain melarutkan polimer ke dalam suatu pelarut seperti karbon disulfida (CS2), karbon tetraklorida (CCl4), atau kloroform, pembuatan film transparan dan metode pelet KBr. Pada temperatur kamar, molekul senyawa organik berada dalam keadaan vibrasi tetap. Setiap ikatan mempunyai frekuensi ulur dan teknik yang khas dan dapat menyerap sinar dari frekuensi tersebut (Sutiani, 1997).
5. Derajat Kristalinitas
Derajat kristalinitas menunjukkan besarnya daerah kristalin pada suatu polimer. Rabek (1983) mengatakan bahwa derajat kristalinitas yang absolut dari suatu bahan polimer tidak dapat ditentukan karena adanya cacat pada konfigurasi kristal (crystal defect structure) di daerah kristalin polimer. Pada pengukuran derajat kristalinitas, daerah kristalin diasumsikan sebagai daerah dengan keteraturan yang sempurna tanpa adanya cacat, sedangkan daerah amorf diasumsikan sebagai daerah yang tidak teratur yang menyerupai struktur pada molekul cair.
Derajat kristalinitas dengan satuan (%) dapat diukur dengan menggunakan berbagai metode antara lain spektroskopi inframerah, spektroskopi NMR,inverse chromatography, difraksi sinar-X, pengukuran densitas, metode DTA-DSC. Pengukuran derajat kristalinitas pada berbagai metode akan mendapatkan hasil yang bervariasi. Oleh karena itu perlu diberi keterangan metode pengukuran derajat kristalinitas (Rabek, 1983).