PENCIRIAN POLIBLEND POLIASAMLAKTAT DENGAN
POLIKAPROLAKTON
ANNA ROSIDA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
ABSTRAK
ANNA ROSIDA. Pencirian Poliblend Poliasamlaktat dengan Polikaprolakton. Dibimbing oleh AHMAD SJAHRIZA dan TETTY KEMALA.
Polimer biodegradabel banyak diaplikasikan untuk kebutuan medis. Polimer tersebut di antaranya adalah poliasamlaktat (PLA), poliasamglikolat (PGA), dan polikaprolakton (PCL). PCL adalah salah satu polimer biodegradabel dengan derajat kristalinitas yang tinggi, sedangkan PLA memperlihatkan tingkat kerapuhan tinggi dibandingkan PCL. Kerapuhan polimer dapat dikurangi dengan cara memodifikasi polimer tersebut melalui proses blending dengan polimer lain. Poliblend yang dihasilkan merupakan polimer yang bercampur secara fisik. Dalam penelitian ini dipelajari antara lain kristalinitas, sifat mekanik, dan penentuan gugus fungsi dari poliblend.
Penelitian diawali dengan pembuatan film tipis dari ploblend PLA dan PCL pada berbagai komposisi. Kemudian dilakukan karakterisasi, yaitu uji tarik, penentuan gugus fungsi, dan penentuan derajat kristalinitas. Pada uji tarik, poliblend mempunyai nilai kuat tarik dan elongasi yang masih berada pada kisaran komponen penyusunnya. Hasil analisis gugus fungsi memperlihatkan tidak adanya gugus baru yang timbul. Analisis dengan X-ray menunjukkan bahwa penambahan PLA yang semakin besar akan menurunkan derajat kristalinitas film tipis sehingga poliblend yang dihasilkan lebih bersifat amorf dan mudah terdegradasi.
ABSTRACT
ANNA ROSIDA. Characterization of poly(lactic acid) and poly(caprolactone) polyblend. Supervised by AHMAD SJAHRIZA and TETTY KEMALA.
Biodegradable polymer has been applied to many medical fields. Those polymers are poly(lactic acid) (PLA), poly(glicolic acid), and poly(caprolactone) (PCL). PCL was a biodegradable polymer with high degree of crystallinity, while PLA has shown high brittleness than PCL. The brittleness itself could be reduced by modification of polymer by blending the polymers. Polyblend was a physically mixed polymers. In this research, degree of crystallinity, mechanical properties, and determination of functional groups were studied.
PENCIRIAN POLIBLEND POLIASAMLAKTAT DENGAN
POLIKAPROLAKTON
ANNA ROSIDA
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Pencirian Poliblend Poliasamlaktat dengan Polikaprolakton
Nama : Anna Rosida
NIM : G44202018
Menyetujui:
Pembimbing I, Pembimbing II,
Drs. Ahmad Sjahriza Tetty Kemala, M. Si NIP 131842413 NIP 132232787
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M. S. NIP 131473999
PRAKATA
Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Penelitian ini dilakukan selama bulan November 2006 sampai Februari 2007, tema yang dipilih ialah pencirian poliblend poliasamlaktat dengan polikaprolakton.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Drs. Ahmad Sjahriza dan Ibu Tetty Kemala, M. Si selaku pembimbing atas segala saran, kritik, dorongan, dan bimbingannya selama penelitian dan dalam penyusunan karya ilmiah ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Pak Nano, Pak Mail, Bu Ai, serta seluruh staf Kimia Fisik atas fasilitas dan kemudahan yang diberikan. Selain itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Fifi, Lukman, Yogi, Yudi, Fajar, Reko, dan teman-teman seperjuangan di Laboratorium Kimia Fisik atas semangat, dan saran selama penelitian.
Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada orang tua tercinta (Bapak dan Ibu), adikku (Farid), Benny, serta seluruh keluarga atas kasih sayang, dorongan dan doanya, serta semua kawan-kawan khususnya Donk, Dias, Away, dan Riri, atas dukungan, dan kebersamaannya, serta rekan-rekan kimia angkatan ’39.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2007
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Trenggalek tanggal 18 Juli 1984 dari ayah Ahmad dan ibu Salbiyah. Penulis merupakan putri pertama dari dua bersaudara.
Pendidikan formal penulis sampai dengan tingkat SMU diselesaikan di Jawa Timur, yaitu TK Dharmawanita 02, SD Negeri Ngadisuka 03, SMP Negeri 02 Durenan, dan SMU Negeri 02 Pare Kediri dari tahun 1988-2002. Penulis lulus dari SMU dan pada tahun yang sama lulus dari seleksi masuk IPB dengan pilihan Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... vii
PENDAHULUAN . ... 1
TINJAUAN PUSTAKA Polimer ... 1
Poliasamlaktat ... 1
Polikaprolakton ... 3
Spektroskopi Infra Merah Transformasi Fourier ... 3
Difraksi Sinar-X ... 4
Uji Tarik ... 4
BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan ... 4
Metode Penelitian ... 4
HASIL DAN PEMBAHASAN Pembuatan Poliblend PLA-PCL ... 5
Pencirian Polimer ... 6
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ... 9
Saran ... 9
DAFTAR PUSTAKA ... 9
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Sifat fisik dan mekanis PLA ... 2
2 Sifat fisik PCL ... 3
3 Komposisi poliblend PLA dengan PCL ... 5
4 Rerata hasil uji tarik dan elongasi ... 6
5 Hasil analisis gugus fungsi dengan FTIR ... 7
6 Uji Kristalinitas dengan XRD ... 9
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1 Strukutur kimia L-PLA dan PDLLA ... 2
2 Struktur polikaprolakton ... ... 3
3 Bentuk dumbell ... ... 5
4 Film tipis pada berbagai komposisi ... 6
5 Hubungan antara konsentrasi PCL dan kekuatan tarik ... 6
6 Hubungan antara konsentrasi PCL dan elongasi ... 6
7 Spektrum FTIR PLA ... 7
8 Spektrum FTIR PCL ... 8
9 Spektrum FTIR poliblend 60:40 ... 8
10 Pola difraktogram PLA ... 8
11 Pola difraktogram PCL ... 9
12 Pola difraktogram poliblend 90:10 ... 9
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1 Bagan alir kerja penelitian ... 11
2 Data hasil uji taruk ... 12
PENDAHULUAN
Poliester alifatik merupakan polimer biodegradable yaitu polimer yang dapat terurai secara biologis. Oleh karena itu, penggunaannya banyak diaplikasikan untuk kebutuhan klinik, seperti benang operasi untuk pembedahan, bahan pengukung obat, media transplantasi jaringan atau peralatan ortopedik. Hal ini disebabkan polimer tersebut dapat terurai dengan baik di dalam tubuh menjadi bahan-bahan yang tidak berbahaya, seperti oligomer yang larut dalam air dan karbondioksida (Preeti et al. 2003). Polimer tersebut diantaranya adalah poliasamlaktat, poliasamglikolat, dan polikaprolakton, yang menawarkan beberapa keuntungan dibandingkan polimer lain dalam pengembangan teknik jaringan.
Poli(ε-kaprolakton) (PCL) adalah salah satu polimer sintetik yang dapat terbiodegradasi (Koenig & Huang 1995; Preeti et al. 2003). PCL adalah poliester alifatik yang bersifat biokompatibel, mempunyai permeabilitas yang baik. PCL memiliki kristalinitas yang tinggi, laju degradasi rendah, titik leleh 60°C sehinnga memiliki sifat mekanik yang kurang baik. Pencampuran dengan polimer lain dapat memperbaiki sifat mekaniknya. Poliasamlaktat (PLA) mempunyai sifat biodegradabel dan biokompatibel. Regangan waktu putus PLA lebih rendah 3-5% mengakibatkan PLA lebih rapuh dibandingkan dengan PCL. PLA mempunyai waktu degradasi lebih cepat dengan PCL. Semakin tinggi bobot molekul PLA maka semakin lama waktu yang diperlukan untuk mendegradasi molekul PLA (Budiman 2003; Robbani 2004).
Kerapuhan polimer dapat dikurangi dengan cara memodifikasi polimer tersebut melalui proses blending dengan polimer lain. Poliblend adalah proses pencampuran secara fisika antara dua jenis polimer atau lebih yang memiliki struktur yang berbeda, tidak membentuk ikatan kovalen antar komponen-komponennya. Tujuan poliblend adalah untuk mendapatkan sifat-sifat material yang diinginkan dan disesuaikan dengan kebutuhan. Poliblend antara PLA dengan PCL diharapkan dapat menghasilkan polimer yang kompatibel. Poliblend PLA dengan PCL diperoleh dengan pengendapan kembali sampel dalam campuran larutan diklorometana dan dikarakterisasi
menggunakan fourier transform infra red
(FTIR), dan difraksi sinar-X (XRD). Penelitian ini bertujuan mencirikan poliblend PLA dengan PCL antara lain morfologi polimer, sifat mekanik polimer
,
dan penentuan gugus fungsi.Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi awal tentang sifat fisik yang lebih baik dari poliblend poliasamlaktat dan polikaprolakton.
TINJAUAN PUSTAKA
Polimer
Polymer berasal dari bahasa yunani, yaitu
poly berarti banyak dan meros yang berarti bagian atau unit. Istilah polimer biasanya digunakan untuk mendeskripsikan zat dengan berat molekul yang tinggi (Allock & Lampe 1981). Sehingga polimer didefinisikan sebagai suatu senyawa yang terdiri atas pengulangan unit kecil atau sederhana yang terikat dengan ikatan kovalen. Struktur unit ulang biasanya hampir sama dengan senyawa awal pembentuk polimer yang disebut monomer. Panjang rantai polimer dihitung berdasarkan jumlah satuan unit ulang yang terdapat dalam rantai yang disebut derajat polimerisasi (DP) (Cowd 1991).
Polimer dapat dibedakan dalam tiga kelompok berdasarkan unit-unit ulang pada rantai molekul, yaitu polimer linear, polimer bercabang, dan polimer ikatan silang. Berdasarkan sumbernya polimer digolongkan ke dalam dua jenis yaitu polimer alam dan polimer sintetik. Polimer sintetik diklasifikasikan dalam dua golongan berdasarkan sifat termalnya yaitu termoplastik dan termoset. Yang termasuk golongan termoplastik antaralain polikaprolakton (PCL), poliasamlaktat (PLA), dan polipropilena (PP). Silikon termasuk golongan termoset. Perbedaan utama antara polimer termoplastik dengan termoset ialah termoplastik umumnya berstruktur linear sedangkan termoset berstruktur tiga dimensi.
Poliasamlaktat (PLA)
secara enzimatik (Pandey 2004). Degradasi PLA juga dapat terjadi secara alami baik oleh panas, cahaya, dan bakteri. Selain itu, PLA juga dapat terdegradasi dalam tubuh tanpa menimbulkan efek yang berbahaya. Bobot molekul PLA tergantung pada proses pembuatannya. Apabila PLA dibuat dengan cara polikondensasi asam laktat maka bobot molekulnya adalah lebih rendah dari 1,6 x 104. Apabila PLA dibuat dengan cara polimerisasi pembukaan cincin laktida maka bobot molekulnya berkisar antara 2 x 104 sampai 6.8 x 105 (Hyon & Ikada 1997). PLA dapat terhidrolisis menjadi monomernya akibat adanya pemanasan.
PLA adalah polimer biodegradabel turunan dari asam laktat (Balkcom et al. 2002). PLA mempunyai sifat biodegradabel, artinya PLA dapat terdegradasi secara alami oleh panas, cahaya, bakteri, maupun oleh proses hidrolisis. Selain itu PLA juga mempunyai sifat biokompatibel, artinya polimer ini dapat terdegradasi dalam tubuh tanpa menimbulkan efek yang berbahaya. PLA memiliki beberapa gugus hidroksil pada ujung rantainya. Adanya gugus ini menyebabkan PLA dapat terdegradasi oleh alam. PLA merupakan polimer berdayaguna
yang memiliki beberapa kegunaan, yaitu untuk keperluan pengemasan, pembuatan film,dan industri medis (bahan penyalut obat, implantasi tulang, dan untuk benang operasi) (Balckom et al. 2002; Zang et al. 2001; Radano et al. 2000). PLA dapat digunakan sebagai bahan pengemas karena tahan terhadap makanan berlemak dan sifat mekanisnya lebih baik daripada polimer komersial seperti polistirena. PLA dapat digunakan dalam industri medis karena PLA bersifat biokompatibel, tidak beracun, serta tidak menimbulkan alergi (Arches 2006). Struktur PLA disajikan pada Gambar 1.
PLA mempunyai titik leleh yang tinggi sekitar 175ºC, dan dapat dibuat menjadi lembaran film yang transparan. Sifat fisik dan mekanis PLA disajikan pada Tabel 1. Sifat fisik dan mekanis PLA dapat berkurang apabila dicampur dengan polimer lain yang memiliki sifat fisik dan mekanis yang lebih rendah. Kiremitci et al. (1999) menyatakan bahwa suhu transisi gelas PLA turun apabila poliasamglikolat dicampur dengan poliasam-laktat. Polimer ini tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik seperti kloroform, diklorometana (Alger 1989; Robbani 2004).
O
C H3
O
H
n
L - P L A
O O O O O HO OH PLA n
(a) (b)
Gambar 1 Struktur kimia L-PLA (a) dan P(D,L)LA (b) (Arches 2006)
Tabel 1 Sifat fisik dan mekanis PLA
Sifat fisik PLA
Suhu transisi kaca (ºC) 55 – 70
Titik leleh (ºC) 130 – 215
Kalor leleh (J g-1) 8.1-93.1
Densitas 1.25
Yield strength, MPa 49
Elongasi, % 2.5
PENCIRIAN POLIBLEND POLIASAMLAKTAT DENGAN
POLIKAPROLAKTON
ANNA ROSIDA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
ABSTRAK
ANNA ROSIDA. Pencirian Poliblend Poliasamlaktat dengan Polikaprolakton. Dibimbing oleh AHMAD SJAHRIZA dan TETTY KEMALA.
Polimer biodegradabel banyak diaplikasikan untuk kebutuan medis. Polimer tersebut di antaranya adalah poliasamlaktat (PLA), poliasamglikolat (PGA), dan polikaprolakton (PCL). PCL adalah salah satu polimer biodegradabel dengan derajat kristalinitas yang tinggi, sedangkan PLA memperlihatkan tingkat kerapuhan tinggi dibandingkan PCL. Kerapuhan polimer dapat dikurangi dengan cara memodifikasi polimer tersebut melalui proses blending dengan polimer lain. Poliblend yang dihasilkan merupakan polimer yang bercampur secara fisik. Dalam penelitian ini dipelajari antara lain kristalinitas, sifat mekanik, dan penentuan gugus fungsi dari poliblend.
Penelitian diawali dengan pembuatan film tipis dari ploblend PLA dan PCL pada berbagai komposisi. Kemudian dilakukan karakterisasi, yaitu uji tarik, penentuan gugus fungsi, dan penentuan derajat kristalinitas. Pada uji tarik, poliblend mempunyai nilai kuat tarik dan elongasi yang masih berada pada kisaran komponen penyusunnya. Hasil analisis gugus fungsi memperlihatkan tidak adanya gugus baru yang timbul. Analisis dengan X-ray menunjukkan bahwa penambahan PLA yang semakin besar akan menurunkan derajat kristalinitas film tipis sehingga poliblend yang dihasilkan lebih bersifat amorf dan mudah terdegradasi.
ABSTRACT
ANNA ROSIDA. Characterization of poly(lactic acid) and poly(caprolactone) polyblend. Supervised by AHMAD SJAHRIZA and TETTY KEMALA.
Biodegradable polymer has been applied to many medical fields. Those polymers are poly(lactic acid) (PLA), poly(glicolic acid), and poly(caprolactone) (PCL). PCL was a biodegradable polymer with high degree of crystallinity, while PLA has shown high brittleness than PCL. The brittleness itself could be reduced by modification of polymer by blending the polymers. Polyblend was a physically mixed polymers. In this research, degree of crystallinity, mechanical properties, and determination of functional groups were studied.
PENCIRIAN POLIBLEND POLIASAMLAKTAT DENGAN
POLIKAPROLAKTON
ANNA ROSIDA
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Pencirian Poliblend Poliasamlaktat dengan Polikaprolakton
Nama : Anna Rosida
NIM : G44202018
Menyetujui:
Pembimbing I, Pembimbing II,
Drs. Ahmad Sjahriza Tetty Kemala, M. Si NIP 131842413 NIP 132232787
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M. S. NIP 131473999
PRAKATA
Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Penelitian ini dilakukan selama bulan November 2006 sampai Februari 2007, tema yang dipilih ialah pencirian poliblend poliasamlaktat dengan polikaprolakton.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Drs. Ahmad Sjahriza dan Ibu Tetty Kemala, M. Si selaku pembimbing atas segala saran, kritik, dorongan, dan bimbingannya selama penelitian dan dalam penyusunan karya ilmiah ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Pak Nano, Pak Mail, Bu Ai, serta seluruh staf Kimia Fisik atas fasilitas dan kemudahan yang diberikan. Selain itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Fifi, Lukman, Yogi, Yudi, Fajar, Reko, dan teman-teman seperjuangan di Laboratorium Kimia Fisik atas semangat, dan saran selama penelitian.
Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada orang tua tercinta (Bapak dan Ibu), adikku (Farid), Benny, serta seluruh keluarga atas kasih sayang, dorongan dan doanya, serta semua kawan-kawan khususnya Donk, Dias, Away, dan Riri, atas dukungan, dan kebersamaannya, serta rekan-rekan kimia angkatan ’39.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2007
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Trenggalek tanggal 18 Juli 1984 dari ayah Ahmad dan ibu Salbiyah. Penulis merupakan putri pertama dari dua bersaudara.
Pendidikan formal penulis sampai dengan tingkat SMU diselesaikan di Jawa Timur, yaitu TK Dharmawanita 02, SD Negeri Ngadisuka 03, SMP Negeri 02 Durenan, dan SMU Negeri 02 Pare Kediri dari tahun 1988-2002. Penulis lulus dari SMU dan pada tahun yang sama lulus dari seleksi masuk IPB dengan pilihan Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... vii
PENDAHULUAN . ... 1
TINJAUAN PUSTAKA Polimer ... 1
Poliasamlaktat ... 1
Polikaprolakton ... 3
Spektroskopi Infra Merah Transformasi Fourier ... 3
Difraksi Sinar-X ... 4
Uji Tarik ... 4
BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan ... 4
Metode Penelitian ... 4
HASIL DAN PEMBAHASAN Pembuatan Poliblend PLA-PCL ... 5
Pencirian Polimer ... 6
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan ... 9
Saran ... 9
DAFTAR PUSTAKA ... 9
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Sifat fisik dan mekanis PLA ... 2
2 Sifat fisik PCL ... 3
3 Komposisi poliblend PLA dengan PCL ... 5
4 Rerata hasil uji tarik dan elongasi ... 6
5 Hasil analisis gugus fungsi dengan FTIR ... 7
6 Uji Kristalinitas dengan XRD ... 9
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1 Strukutur kimia L-PLA dan PDLLA ... 2
2 Struktur polikaprolakton ... ... 3
3 Bentuk dumbell ... ... 5
4 Film tipis pada berbagai komposisi ... 6
5 Hubungan antara konsentrasi PCL dan kekuatan tarik ... 6
6 Hubungan antara konsentrasi PCL dan elongasi ... 6
7 Spektrum FTIR PLA ... 7
8 Spektrum FTIR PCL ... 8
9 Spektrum FTIR poliblend 60:40 ... 8
10 Pola difraktogram PLA ... 8
11 Pola difraktogram PCL ... 9
12 Pola difraktogram poliblend 90:10 ... 9
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1 Bagan alir kerja penelitian ... 11
2 Data hasil uji taruk ... 12
PENDAHULUAN
Poliester alifatik merupakan polimer biodegradable yaitu polimer yang dapat terurai secara biologis. Oleh karena itu, penggunaannya banyak diaplikasikan untuk kebutuhan klinik, seperti benang operasi untuk pembedahan, bahan pengukung obat, media transplantasi jaringan atau peralatan ortopedik. Hal ini disebabkan polimer tersebut dapat terurai dengan baik di dalam tubuh menjadi bahan-bahan yang tidak berbahaya, seperti oligomer yang larut dalam air dan karbondioksida (Preeti et al. 2003). Polimer tersebut diantaranya adalah poliasamlaktat, poliasamglikolat, dan polikaprolakton, yang menawarkan beberapa keuntungan dibandingkan polimer lain dalam pengembangan teknik jaringan.
Poli(ε-kaprolakton) (PCL) adalah salah satu polimer sintetik yang dapat terbiodegradasi (Koenig & Huang 1995; Preeti et al. 2003). PCL adalah poliester alifatik yang bersifat biokompatibel, mempunyai permeabilitas yang baik. PCL memiliki kristalinitas yang tinggi, laju degradasi rendah, titik leleh 60°C sehinnga memiliki sifat mekanik yang kurang baik. Pencampuran dengan polimer lain dapat memperbaiki sifat mekaniknya. Poliasamlaktat (PLA) mempunyai sifat biodegradabel dan biokompatibel. Regangan waktu putus PLA lebih rendah 3-5% mengakibatkan PLA lebih rapuh dibandingkan dengan PCL. PLA mempunyai waktu degradasi lebih cepat dengan PCL. Semakin tinggi bobot molekul PLA maka semakin lama waktu yang diperlukan untuk mendegradasi molekul PLA (Budiman 2003; Robbani 2004).
Kerapuhan polimer dapat dikurangi dengan cara memodifikasi polimer tersebut melalui proses blending dengan polimer lain. Poliblend adalah proses pencampuran secara fisika antara dua jenis polimer atau lebih yang memiliki struktur yang berbeda, tidak membentuk ikatan kovalen antar komponen-komponennya. Tujuan poliblend adalah untuk mendapatkan sifat-sifat material yang diinginkan dan disesuaikan dengan kebutuhan. Poliblend antara PLA dengan PCL diharapkan dapat menghasilkan polimer yang kompatibel. Poliblend PLA dengan PCL diperoleh dengan pengendapan kembali sampel dalam campuran larutan diklorometana dan dikarakterisasi
menggunakan fourier transform infra red
(FTIR), dan difraksi sinar-X (XRD). Penelitian ini bertujuan mencirikan poliblend PLA dengan PCL antara lain morfologi polimer, sifat mekanik polimer
,
dan penentuan gugus fungsi.Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi awal tentang sifat fisik yang lebih baik dari poliblend poliasamlaktat dan polikaprolakton.
TINJAUAN PUSTAKA
Polimer
Polymer berasal dari bahasa yunani, yaitu
poly berarti banyak dan meros yang berarti bagian atau unit. Istilah polimer biasanya digunakan untuk mendeskripsikan zat dengan berat molekul yang tinggi (Allock & Lampe 1981). Sehingga polimer didefinisikan sebagai suatu senyawa yang terdiri atas pengulangan unit kecil atau sederhana yang terikat dengan ikatan kovalen. Struktur unit ulang biasanya hampir sama dengan senyawa awal pembentuk polimer yang disebut monomer. Panjang rantai polimer dihitung berdasarkan jumlah satuan unit ulang yang terdapat dalam rantai yang disebut derajat polimerisasi (DP) (Cowd 1991).
Polimer dapat dibedakan dalam tiga kelompok berdasarkan unit-unit ulang pada rantai molekul, yaitu polimer linear, polimer bercabang, dan polimer ikatan silang. Berdasarkan sumbernya polimer digolongkan ke dalam dua jenis yaitu polimer alam dan polimer sintetik. Polimer sintetik diklasifikasikan dalam dua golongan berdasarkan sifat termalnya yaitu termoplastik dan termoset. Yang termasuk golongan termoplastik antaralain polikaprolakton (PCL), poliasamlaktat (PLA), dan polipropilena (PP). Silikon termasuk golongan termoset. Perbedaan utama antara polimer termoplastik dengan termoset ialah termoplastik umumnya berstruktur linear sedangkan termoset berstruktur tiga dimensi.
Poliasamlaktat (PLA)
secara enzimatik (Pandey 2004). Degradasi PLA juga dapat terjadi secara alami baik oleh panas, cahaya, dan bakteri. Selain itu, PLA juga dapat terdegradasi dalam tubuh tanpa menimbulkan efek yang berbahaya. Bobot molekul PLA tergantung pada proses pembuatannya. Apabila PLA dibuat dengan cara polikondensasi asam laktat maka bobot molekulnya adalah lebih rendah dari 1,6 x 104. Apabila PLA dibuat dengan cara polimerisasi pembukaan cincin laktida maka bobot molekulnya berkisar antara 2 x 104 sampai 6.8 x 105 (Hyon & Ikada 1997). PLA dapat terhidrolisis menjadi monomernya akibat adanya pemanasan.
PLA adalah polimer biodegradabel turunan dari asam laktat (Balkcom et al. 2002). PLA mempunyai sifat biodegradabel, artinya PLA dapat terdegradasi secara alami oleh panas, cahaya, bakteri, maupun oleh proses hidrolisis. Selain itu PLA juga mempunyai sifat biokompatibel, artinya polimer ini dapat terdegradasi dalam tubuh tanpa menimbulkan efek yang berbahaya. PLA memiliki beberapa gugus hidroksil pada ujung rantainya. Adanya gugus ini menyebabkan PLA dapat terdegradasi oleh alam. PLA merupakan polimer berdayaguna
yang memiliki beberapa kegunaan, yaitu untuk keperluan pengemasan, pembuatan film,dan industri medis (bahan penyalut obat, implantasi tulang, dan untuk benang operasi) (Balckom et al. 2002; Zang et al. 2001; Radano et al. 2000). PLA dapat digunakan sebagai bahan pengemas karena tahan terhadap makanan berlemak dan sifat mekanisnya lebih baik daripada polimer komersial seperti polistirena. PLA dapat digunakan dalam industri medis karena PLA bersifat biokompatibel, tidak beracun, serta tidak menimbulkan alergi (Arches 2006). Struktur PLA disajikan pada Gambar 1.
PLA mempunyai titik leleh yang tinggi sekitar 175ºC, dan dapat dibuat menjadi lembaran film yang transparan. Sifat fisik dan mekanis PLA disajikan pada Tabel 1. Sifat fisik dan mekanis PLA dapat berkurang apabila dicampur dengan polimer lain yang memiliki sifat fisik dan mekanis yang lebih rendah. Kiremitci et al. (1999) menyatakan bahwa suhu transisi gelas PLA turun apabila poliasamglikolat dicampur dengan poliasam-laktat. Polimer ini tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik seperti kloroform, diklorometana (Alger 1989; Robbani 2004).
O
C H3
O
H
n
L - P L A
O O O O O HO OH PLA n
(a) (b)
Gambar 1 Struktur kimia L-PLA (a) dan P(D,L)LA (b) (Arches 2006)
Tabel 1 Sifat fisik dan mekanis PLA
Sifat fisik PLA
Suhu transisi kaca (ºC) 55 – 70
Titik leleh (ºC) 130 – 215
Kalor leleh (J g-1) 8.1-93.1
Densitas 1.25
Yield strength, MPa 49
Elongasi, % 2.5
Polikaprolakton (PCL)
Pada tahun 1973 ditemukan suatu semikristalin poliester alifatik yaitu polikaprolakton (Gambar 2). Poliester ini ternyata tahan air dan mudah dibentuk menjadi lembaran, botol, dan perlengkapan plastik lainnya. Polikaprolakton adalah plastik biodegradabel bersifat termoplastik yang disintesis dari penurunan minyak mentah, dan diikuti oleh proses polimerisasi pembukaan cincin. PCL memiliki sifat tahan terhadap air, minyak, pelarut, dan klorin, mempunyai kekentalan rendah, mudah diproses secara termal, serta mempunyai titik leleh yang rendah, memiliki sifat mekanik yang cukup baik. Dengan titik leleh yang relatif rendah, dapat diproses dengan mudah menggunakan metode konvensional (Mano et al. 2004). Untuk memperoleh hasil mekanik yang bagus PCL biasanya dicampur atau dikopolimerisasi dengan polimer lain seperti PLA atau PGA. Tabel 2 menunjukkan sifat fisik dari PCL.
Tabel 2 Sifat fisik PCL
Sifat fisik Polikaprolakton (PCL) Suhu transisi gelas
(°C)
-60
Titik leleh (°C) 60 Kuat tarik saat putus
(Mpa)
4
Elongasi (%) 800-1000
Densitas (g/cm3) 1.145
(Wikipedia 2006)
O (CH2)5 C
O
n Gambar 2 Struktur polikaprolakton
Poliblend
Polimer campuran (poliblend) merupakan campuran fisika dari dua atau lebih polimer berbeda atau kopolimer yang tidak berikatan secara kovalen. Interaksi yang terjadi dalam poliblend adalah ikatan van der wals, ikatan hidrogen, atau interaksi dipol-dipol (Rabek 1983). Proses pencampuran dalam polimer dapat dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu
blending fisik dan blending kimia. Blending
fisik terjadi antara dua jenis polimer atau lebih yang memiliki struktur yang berbeda, tidak
membentuk ikatan kovalen antar komponennya. Proses pencampuran ini disebut poliblend. Blending kimia, yaitu
blending yang akan menghasilkan kopolimer,
ditandai dengan ikatan kovalen antara polimer-polimer penyusunnya.
Kompatibilitas poliblend tidak dapat ditentukan secara pasti. Kompabilitas poliblend menggambarkan kekuatan antaraksi yang terjadi antara rantai polimer sehingga membentuk campuran homogen atau medekati homogen. Dengan kata lain kompabilitas polimer menunjukkan derajat heterogenitas dari poliblend. Polimer homogen dapat membentuk film yang transparan dengan transisi gelas (Tg) tunggal, dan temperatur titik leleh tunggal. Sedangkan poliblend heterogen membentuk campuran keruh dan tidak transparan, mempunyai Tg majemuk, serta mempunyai beberapa temperatur titik leleh. Polibland bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat material yang diinginkan dan disesuaikan dengan keperluan serta untuk meningkatkan kompatibilitas dan degradabilitas yang lebih baik. Polimer yang akan diblending harus memiliki sifat mekanis dan fisik yang lebih baik.
Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier
Fourier transform infra red (FTIR)
merupakan suatu teknik pengukuran spektrum berdasarkan pada respon dari radiasi elektromagnetik. FTIR digunakan terutama untuk analisis kualitatif dan kuantitatif suatu senyawa organik, dan dapat pula digunakan untuk penentuan struktur molekul suatu senyawa anorganik. Hal ini dapat diaplikasikan dalam penganalisaan contoh. Karakterisasi dengan menggunakan FTIR memiliki beberapa kelebihan diantaranya dapat mendeteksi sinyal yang lemah, dapat menganalisa sampel pada konsentrasi yang sangat rendah, serta dapat mempelajari daerah antara 950-1500 cm-1 untuk larutan senyawa (Rabek 1983).
cepat, serta kemampuan untuk menyimpan spektrum (Steven 2001).
Spektroskopi FTIR bekerja berbeda dengan cara konvensional (gelombang kontinyu). Sampel dikenai radiasi elektromagnetik dan responnya (intensitas dari radiasi yang diteruskan) diukur. Energi dari radiasi tersebut bervarasi dalam jarak tertentu dan responnya diplot dalam suatu fungsi radiasi energi (frekuensi). Walaupun radiasi elektromagnetik ini bervariasi, dengan transformasi Fourier sampel yang diradiasi bisa dinyatakan dalam satu pulsa tunggal. Karena resonansi dari suatu sampel dapat bervariasi, maka digunakan operasi matematika yang disebut dengan transformasi Fourier sehingga sinyal tersebut dapat dihitung menjadi suatu frekuensi tertentu. Dengan cara ini, FTIR dapat menghasilkan spektrum yang sama dengan spektrometer biasa namun dengan waktu yang lebih singkat.
FTIR sangat berguna untuk penelitian-penelitian struktur polimer. Hal ini dikarenakan spektrum-spektrum bisa disusur, disimpan, dan ditransformasikan dalam hitungan detik. Teknik ini memudahkan penelitian reaksi-reaksi polimer seperti degradasi atau ikat silang. FTIR bermanfaat dalam meneliti poliblend polimer. Sementara paduan yang lain yang tidak campur memperlihatkan suatu spektrum IR yang merupakan penggabungan dari spektrum homopolimer, spektrum poliblend yang dapat campur adalah penggabungan dari tiga komponen, yaitu dua spektrum homopolimer dan satu spektrum interaksi yang timbul dari interaksi kimia atau fisisa antara homopolimer-homopolimer (Steven 2001).
Difraksi Sinar X (XRD)
Difraksi sinar X merupakan metode analisis yang didasarkan pada hamburan cahaya pada kisi kristal yang dikenai sinar X. Metode ini dapat digunakan dalam penentuan struktur kristal suatu padatan dengan menganalisis pola difraksinya dan juga digunakan untuk penentuan komposisi bahan penyusun suatu campuran. Pola difraksi sinar X khas untuk setiap material karena masing-masing komponen terdiri dari susunan atom tertentu.
Morfologi dan struktur polimer bisa diperoleh dari pemeriksaan visual serta interpretasi matematika terhadap pola dan intensitas radiasi terhambur, termasuk derajat kristalinitas (Rabek 1983). Derajat
kristalinitas berhubungan dengan struktur rantai polimer. Apabila suatu polimer memiliki struktur rantai yang semakin linear maka derajat kristalinitasnya akan semakin besar sehingga bersifat semakin kristalin, demikan pula sebaliknya apabila strukturnya bercabang maka akan cenderung bersifat amorf. XRD sangat penting untuk analisis polimer karena XRD dapat mempelihatkan indeks dari struktur kristal, dan derajat kristalinitas.
Uji Tarik
Uji tarik merupakan salah satu karakteristik mekanik dari suatu bahan polimer. Kekuatan tarik menggambarkan kekuatan tegangan maksimum spesimen untuk menahan gaya yang diberikan (Billmeyer 1984). Kuat tarik merupakan ukuran besarnya beban atau gaya yang dapat ditahan sebelum suatu sampel rusak atau putus. Kekuatan tarik diukur dengan menarik polimer pada dimensi yang seragam. Tegangan tarik (σ) adalah gaya yang diaplikasikan (F) dibagi dengan luas penampang (A).
Perpanjangan tarik (elongasi, ε) adalah perubahan panjang sampel yang dihasilkan oleh ukuran tertentu panjang spesimen akibat gaya yang diberikan (Billmeyer 1984). Pengujian kuat tarik akan menghasilkan kurva tegangan-regangan (stress-strain). Informasi yang diperoleh dari kurva tegangan-regangan untuk polimer adalah kekuatan tarik saat putus
(ultimate strenght) dan perpanjangan saat
putus (elongation at break) dari bahan. Kekuatan atau tegangan tarik diukur dengan menarik sekeping polimer dengan dimensi yang seragam.
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah polikaprolakton, diklorometana, poliasamlaktat hasil sintesis berupa bentuk resemik yaitu PDLLA.
Alat-alat yang digunakan ialah alat-alat gelas, FTIR shimadzu 8400, XRD, alat instron, ultrasound bath, teflon.
Metode Penelitian
meliputi uji tarik, analisis gugus fungsi, uji kristalinitas, (Lampiran 1).
Pembuatan Poliblend PLA-PCL
Metode blending antara PLA dengan PCL didasarkan pada metode Broz et al. (2003) yang dimodifikasi sesuai kebutuhan. Blend PLA dengan PCL disiapkan dengan komposisi yang berbeda, susunan komposisinya dapat dilihat pada Tabel 3. Pembuatan polimer dilakukan dengan mencampurkan setiap bagian polimer, kemudian dilarutkan menggunakan diklorometana. Larutan kemudian diaduk dengan ultrasound bath sampai bercampur merata selama kurang lebih 7 jam. Setalah itu, didiamkan sampai terbebas dari gelembung-gelembung udara dan dicetak diatas permukaan teflon. Cetakan tersebut kemudian diuapkan pada suhu ruang. Film yang tercetak dilepaskan dari teflon, dan siap untuk di karakterisasi lebih lanjut.
Tabel 3 Komposisi poliblend PLA dengan PCL
Komposisi PLA (%) PCL(%) A1 10 90 A2 20 80 A3 30 70 A4 40 60
Pencirian Polimer
Uji Tarik. Sebelum dilakukan uji tarik, film tipis yang dihasilkan harus dibuat dalam bentuk dumbell menggunakan mesin instron ASTM-D-1822 (Gambar 3). Pengujian dilakukan menggunakan seperangkat alat uji tarik dengan cara kedua ujung sampel dijepit mesin penguji. Selanjutnya panjang awal dicatat dan ujung tinta pencatat diletakkan pada posisi 0 pada grafik. Tombol start dinyalakan dan alat akan menarik contoh uji sampai putus. Pengukuran elongasi dilakukan dengan cara yang sama dengan pengujian kekuatan tarik.
Gambar 3 Bentuk dumbell
Uji kristalinitas dengan Difraksi
Sinar-X (Sinar-XRD). Lembaran film dipotong dengan
ukuran 2x2 cm. Sampel tersebut kemudian dipasang pada tempat sampel dan dirotasikan agar benar-benar terorientasi secara acak. Pengukuran ini mengguanakan alat difraksi sinar-X tipe Shimadzu XD-610 (Lampiran 2), dengan sudut putaran (θ) 60° sampai 5° dan dengan laju putaran 2°/menit. Hasil uji ini berupa difraktrogram yang berupa hubungan antara intensitas dan sudut 2θ. Menurut Sutiani yang dikutip Anggraeni (2003), derajat kristalinitas dapat ditentukan bila difraksi kristalin dipisahkan dari difraksi amorf, dengan cara menghitung perbandingan luas difraksi kristalin terhadap luas total difraksi (amorf dan kristalin). Persamaan 1:
Derajat kristalinitas = luas kristalin ×100% Luas (kristalin+amorf)
Analisis Gugus Fungsi dengan Fourier
Transform Infrared (FTIR). Sampel yang
berupa film, ditempatkan ke dalam sel holder, kemudian dicari spektrum yang sesuai. Hasilnya didapat berupa spektogram hubungan antara bilangan gelombang dengan intensitas. Spektrum FTIR dari poliblend direkam menggunakan spektrometer pada suhu ruang.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan Poliblend PLA-PCL
Blending dilakukan dengan
mencampur-kan PLA dan PCL dengan komposisi yang berbeda (Tabel 3). Penentuan kompatibilitas film dapat dilakukan dengan cara pengamatan visual dari film tipis yang dihasilkan. Pengamatan dari film tipis tersebut meliputi kehomogenan dan ketransparanan film. Film tersebut homogen jika tidak terlihat lagi perbedaan antara komponen-komponen penyusunnya, baik dalam bentuk maupun warna karena komponen-komponennya telah tercampur secara merata.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4 Film tipis pada berbagai komposisi (a) 90:10 (b) 80:20 (c) 70:30 (d) 60:40
Berdasarkan Gambar 4c, film tipis yang dihasilkan pada komposisi 70:30 terlihat adanya bercak dan lebih tebal dibagian atas. Hal ini dikarenakan komponen poliblend belum tercampur secara merata, sehingga film tipis yang dihasilkan belum homogen. Secara visual dapat dikatakan proses blending pada komposisi 70:30 tidak kompatibel. Untuk blending pada komposisi yang lain (Gambar 4a, 4b, 4d) dihasilkan film tipis yang lebih homogen, transparan, dan merata. Hal ini karena semua komponen poliblend telah tercampur sempurna.
Film tipis yang dihasilkan pada komposisi 70:30 dan 60:40 (Gambar 4c dan 4d) memiliki warna yang berbeda. Pada gambar tersebut terlihat dengan semakin berkurangnya PCL bertambahnya PLA akan menyebabkan warna dari film tipis yang dihasilkan agak kekuningan dan lebih mengkilap. Hal tersebut disebabkan oleh sifat fisik PLA yang memiliki warna kuning mengkilap atau keemasan.
Pencirian Polimer
Uji Tarik. Uji tarik memberikan informasi tentang sifat mekanik dari suatu bahan polimer yaitu kekuatan tarik dan perpanjangan putus (elongasi). Kekuatan tarik adalah tegangan maksimum spesimen untuk menahan gaya yang diberikan sebelum putus, sedangkan perpanjangan putus merupakan perubahan panjang maksimum yang dialami spesimen pada saat ditaik sampai putus. Hasil rerata uji tarik pada campuran poliblend dapat dilihat pada Tabel 4, sedangkan data hasil uji tarik polibland dapat dilihat pada Lampiran 3.
Tabel 4 Rerata hasil uji tarik dan elongasi Komposisi
PCL (%)
Kekuatan tarik (kg/cm2)
Elongasi (%)
90 978.7065 20 80 926.0947 68 70 912.6219 280 60 640.3547 80
Uji tarik ini bertujuan melihat pengaruh penambahan polikaprolakton pada poliblend. Berdasarkan hasil uji tarik, kekuatan tarik poliblend menurun dengan semakin menurunnya komposisi polikaprolakton pada campuran. Elongasi pada komposisi PCL 70 mengalami peningkatan yang tajam, yaitu sebesar 280 % dibandingkan pada komposisi yang lain.
Hubungan antara komposisi PCL dan kekuatan tarik dan elongasi dapat dilihat pada Gambar 5 dan 6. Poliblend yang dihasilkan memiliki elongasi antara 20% sampai 280%. Bila dibandingkan dengan data elongasi dipasaran yang dimiliki oleh PLA sebesar 2.5% dan PCL sebesar 800% sampai 1000%, data elongasi poliblend yang diperoleh lebih besar dari PLA dan kurang dari PCL. Hal ini disebabkan efek pencampuran antara PLA yang bersifat amorf dan PCL yang bersifat semikristalin dan memiliki laju degradasi rendah. Poliblend yang dihasilkan dapat diaplikasikan untuk kebutuan medis.
0 200 400 600 800 1000 1200
60 65 70 75 80 85 90 95
Konsentrasi PCL (%)
Ku a t tar ik (k g /cm 2 )
Gambar 5 Hubungan antara konsentrasi PCL (%) dan kekuatan tarik (kg/cm2)
0 50 100 150 200 250 300
60 70 80 90 100
Konsentrasi PCL (%)
E lon ga s i (% )
Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR.
Analisis poliblend dengan FTIR bertujuan untuk mengetahui dan membandingkan gugus fungsi komponen poliblend dengan gugus fungsi poliblend yang dihasilkan.
Hasil analisis FTIR dapat juga digunakan untuk mengetahui interaksi yang terjadi pada proses blending secara fisika dan kimia. Proses blending secara fisika ditunjukkan dari analisis FTIR yang menghasilkan gabungan gugus fungsi dari komponen-komponen poliblend. Proses blending secara kimia ditunjukkan dengan munculnya gugus fungsi yang baru (Hijrianti 2005). Gambar 7, 8, dan 9 secara berurutan menujukkan spektrum FTIR dari PLA, PCL, dan Poliblend 60:40. Berdasarkan gambar tersebut terlihat intensitas pita O-H pada Spektrum PCL lemah, PLA kuat dan pada poliblend medium.
Hal ini terjadi karena adanya proses blending antara pita dengan intensitas yang berbeda.
Berdasarkan Tabel 5 terlihat bahwa gugus fungsi poliblend merupakan gabungan dari gugus fungsi spesifik yang terdapat pada komponen-komponen penyusunnya. Gugus fungsi tersebut muncul kembali pada spektrum poliblend dengan intensitas yang hampir sama dan tidak ditemukannya puncak-puncak yang baru. Hal tersebut berarti poliblend yang dihasilkan merupakan proses blending secara fisika.
Polimer yang dapat terdegradasi umumnya memiliki salah satu gugus fungsi berikut, hidroksida (OH), karbonil (CO), dan Ester (COOH). Berdasarkan Tabel 5 dapat dilihat bahwa komponen poliblend dan poliblend yang dihasilkan memiliki gugus fungsi tersebut. Sehingga poliblend antara PLA dengan PCL diharapkan dapat terdegradasi.
Tabel 5 Hasil analisis gugus fungsi dengan FTIR
Sampel Bilangan gelombang
(cm-1)
Gugus fungsi Pustaka (Shriner et al
2004)
PCL 2866 dan 2943.2 uluran C-H (-CH2-) 2840-3000
3444.6 O-H karboksil 3330-3500
1728.1 C=O karbonil 1540-1820
1168.8-1242.1 C-O ester 1000-1300
PLA 3490.9 O-H karboksil 3330-3500
2993.3 dan 2943.2 uluran C-H (-CH3) 2840-3000
1751.2 C=O karbonil 1540-1820
1269 C-O ester 1000-1300
Poliblend (60:40) 3444.6 O-H karboksil 3330-3500 2866 dan 2947 uluran C-H (-CH2-) 2840-3000
1732-1759 C=O karbonil 1540-1820
1184.2 C-O ester 1000-1300
Gambar 8 Spektrum FTIR PCL
Gambar 9 Spektrum FTIR poliblend 60:40
Uji kristalinitas dengan Difraksi Sinar-X (Sinar-XRD). Derajat kristalinitas poliblend pada ragam komposisi dapat diketahui dari difraktogram hasil XRD. Pola difraksi suatu polimer yang bersifat kristalin pada difraktogramnya akan tampak puncak tajam, sedangkan untuk polimer yang bersifat amorf akan muncul puncak lebar pada difraktogram yang dihasilkan (Febianti 2005).
Gambar 10 merupakan pola difraktrogram XRD dari PLA kurva hubungan intensitas dan 2θ memperlihatkan puncak yang lebar. Hal ini menandakan bahwa PLA yang dihasilkan bersifat amorf dan tidak memiliki struktur molekul yang teratur. Sifat ini disebabkan adanya distribusi secara acak L- dan D- pada tulang punggung polimer (Arches 2006).
Pola difraktogram PCL hasil XRD pada Gambar 11 memperlihatkan adanya puncak yang tajam. Hal ini menunjukkan PCL bersifat semikristalin karena memiliki keteraturan struktur rantai polimer.
Difraktogram hasil XRD poliblend 90:10 disajikan pada Gambar 12. Berdasarkan gambar tersebut, terlihat adanya puncak yang melebar apabila dibandingkan dengan pola difraktogram PCL. Hal ini disebabkan adanya penambahan PLA yang bersifat amorf sehingga dapat menurunkan beberapa puncak pada difraktogram. 0 50 100 150 200 250 20 24 .4 28 .8 33 .2 37 .6 42 46 .4 50 .8 55 .2 59 .6 64 68 .4 2 tetha In te n s it a s Series1
10 per. Mov. Avg. (Series1)
Gambar 10 Pola difraktrogram PLA -OH
-CH2-
C=O
C-O
-OH
-CH2-
C=O C-O
C-C
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
20 30 40 50 60 70 80 90
2 tetha in te ns it a s
Gmbar 11 Pola difraktogram PCL
0 20 40 60 80 100 120 140
30 40 50 60 70 80 90
2 theta in te n s it a s
Gambar 12 Pola difraktogram polilend 90:10
Derajat kristalinitas dapat dihitung mengunakan persamaan 1 (Lampiran 4). Berdasarkan Tabel 6 dapat dilihat bahwa derajat kristalinitas poliblend menurun dengan semakin berkurangnya komposisi PCL. Hal ini juga disebabkan adanya penambahan komposisi PLA yang semakin meningkat. Secara teoritis, PCL bersifat semikristalin dengan adanya penambahan PLA diharapkan dapat menurunkan kristalinitasnya. Sehingga poliblend yang dihasilkan cenderung bersifat lebih amorf. Struktur polimer yang lebih bersifat amorf akan memudahkan proses degradasinya.
Tabel 6 Uji kristalinitas dengan XRD
PCL (%)
Rerata luas area (cm2) kristalin total
Derajat kristalinitas
(%) 100 172.9910 332.8808 51.9678
90 115.4201 277.5719 41.5821
60 118.9601 300.9621 39.5266
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Proses blending pada komposisi 90:10, 80:20, 60:40 menghasilkan poliblend yang homogen. Dapat disimpulkan bahwa poliblend yang dihasilkan merupakan polimer yang bercampur secara fisik. Hal ini terlihat dari hasil analisis gugus fungsi yang
memperlihatkan tidak adanya gugus baru yang timbul. Poliblend ini mempunyai nilai kuat tarik dan elongasi yang masih berada pada kisaran komponen penyusunnya. Analisis dengan XRD menunjukkan bahwa penambahan PLA yang semakin besar akan menurunkan derajat kristalinitas film tipis sehingga poliblend yang dihasilkan lebih bersifat amorf dan mudah terdegradasi.
Saran
Penelitian lebih lanjut dapat dilakukan dengan analisis Differential Scanning Calorimetri (DSC) untuk mengetahui sifat fisik meliputi suhu transisi kaca (Tg), titik leleh (Tm) dari poliblend yang dihasilkan. Selain itu juga diperlukan analisis menggunakan SEM untuk mengamati topografi film tipis yang dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA
Alger MSM. 1989. Polymer Science
Dictionary. London: Elsevier Applied
Science.
Allcock HR, Lampe FW. 1981. Contemporary
Polymer Chemistry. New Jersey:
Prentice-Hall.
Anggraeni D. 2003. Kajian biodegradasi Bioplastik Poli-β-hidroksialkanoat dengan Penambahan Pemlastis Dietil Glikol dan Dimetil Ftalat pada Media Cair Buatan. [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Arches. 2006. What is PLA?. http://www.arches.uga.edu/%7Edbagal/ref erences.htm [26 Maret 2006].
Balkcom M, Welt B, Berger K. 2002. Polylactide acid an exiting new packaging material. Univercity of Florida. http://edis.ifas.ufl.udu. [30 Maret 2006].
Billmeyer FW. 1984. Textbook of Polymer
Science. New York: Resslear
Polytechnique Institute Troy.
Budiman N. 2003. Polimer biodegradable.
Kompas 20 Februari 2003.
Febianti S. 2005. Biodegradasi Polyblend
Polipropilena, High Density Polyethylene, dan Aditif Elevated Culfree
Microorganism. [skripsi]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Hijrianti M. 2005. Polyblend Polipropilena,
High Density Polyethylene, dan Aditif
Elevated Culfree Microorganism.
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Hyon SH, Jamshidi K, Ikada Y. 1997. Synthesis of polylactides with different molecular weights. Biomaterials. 18:503-1508.
Kiremitci, Deniz G. 1998. Synthesis, characterization and in vitro degradation of poly(DL-Lactide)/poly(DL-Lactide-co-Glycolide) films. Turk J Chem 23:153 - 161.
Koenig MF, Huang SJ. 1995. Biodegradable blends and composites of poly(ε -caprolacton) and strarch derivites. Polymer
36: 1877-1882.
Mano JF, Sausa RA, Boesel RF, Neves NM, Reis RL. 2004. Bionert, biodegradable and injectable polymeric matrix composites for hard tissue replacement. Scien Direct. 64: 789-817.
Pandey JK. 2004. Degradability of polymer composite from renewable resources. [thesis]. University of Pune Polymer Chemistry Division
Preeti, Rohindra DR, Khurma JR. 2003. Biodegradation study of poly(ε -caprolacton)/poly(vinyl butyral) blends. S
Pac J Na Sci 21: 47-49.
Rabek JF. 1983. Experimental Method of
Polymer Chemistry. New York: Wiley.
Rezwan K et al. 2006. Biodegradable and bioactive porous polymer/inorganic composite scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials 27: 3413–3431.
Robbani MN. 2004. Biodegradasi struktur dan morfologi mikrosfer polilaktat. [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Shriner RL et al. 2004. The Systematic
Identification of Organic Compounds. Ed
ke-8. New York: Wiley.
Steven MP. 2001. Kimia Polimer. Sopyan I, penerjemah:Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari Polymer Chemistry: An Introduction.
Wikipedia. 2006. Polycaprolactone.
Wikipedia. http://en.wikipedia.org/wiki/
+
diklorometanadicetak pada lempeng kaca Lampiran 1 Bagan alir kerja penelitian
Poliblend PLA-PCL
Film tipis
FTIR XRD
Uji tarik
Data akhir
Simpulan
Sampel Ulangan Ketebalan (mm) Kuat Tarik Elongasi (cm) Elastisitas(%)
Kanan Tengah Kiri Rata-rat Lebar kg kg/cm2 Rata-rata Rata-rata Rata-rata
PCL-PLA 1 0.39 0.39 0.4 0.3933333 0.3 1.23 1042.3729 1.2 20
(90/10) 2 0.4 0.41 0.41 0.4066667 0.3 1.23 1008.1967 1.2 20
3 0.41 0.41 0.41 0.41 0.3 1.13 918.69919 1.2 20
4 0.41 0.41 0.42 0.4133333 0.3 1.2 967.74194 1.2 20
5 0.37 0.39 0.39 0.3833333 0.3 1.1 956.52174 1.2 20
Rata-rata 978.70649 1.2 20
PCL-PLA 1 0.41 0.41 0.4 0.4066667 0.3 1.08 885.2459 3 200
(80/20) 2 0.39 0.39 0.39 0.39 0.3 1.07 914.52991 1.2 20
3 0.42 0.42 0.42 0.42 0.3 1.3 1031.746 1.5 50
4 0.46 0.46 0.46 0.46 0.3 1.22 884.05797 1.5 50
5 0.47 0.47 0.47 0.47 0.3 1.29 914.89362 1.2 20
Rata-rata 926.09469 1.68 68
PCL-PLA 1 0.21 0.21 0.21 0.21 0.3 0.7 1111.1111 6 500
(70/30) 2 0.23 0.23 0.23 0.23 0.3 0.7 1014.4928 5 400
3 0.26 0.26 0.26 0.26 0.3 0.68 871.79487 4 300
4 0.31 0.31 0.31 0.31 0.3 0.75 806.45161 2 100
5 0.36 0.36 0.36 0.36 0.3 0.82 759.25926 2 100
Rata-rata 912.62192 3.8 280
PCL-PLA 1 0.31 0.31 0.31 0.31 0.3 0.6 645.16129 1.5 50
(60/40) 2 0.32 0.32 0.32 0.32 0.3 0.59 614.58333 1.5 50
3 0.31 0.31 0.31 0.31 0.3 0.62 666.66667 2 100
4 0.38 0.38 0.39 0.3833333 0.3 0.7 608.69565 1.5 50
5 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.6 666.66667 2.5 150
640.35472 1.8 80
Lamp
iran 2 Data h
asil u
Lampiran 3 Penentuan derajat kristalinitas
Polikaprolakton 100 %
Luas kristalin:
Alas (cm) Tinggi (cm) Luas kristalin (cm2)
0.3308 135.4439 22.4024
0.3196 725.7000 115.9669
0.3214 215.4430 34.6217
Luas kristalin total 172.9910
Contoh perhitungan:
Luas kristalin = 0.5 × alas × tinggi
= 0.5 × 0.3308 cm × 135.4439 cm = 22.4024 cm2
Luas amorf:
Alas (cm) Tinggi (cm) Luas amorf (cm2)
1.7996 44.2573 39.8227 2.2780 29.8194 33.9643 3.9838 19.2807 38.4052 6.3192 15.0961 47.6976
Luas amorf total 159.8898
Contoh perhitungan:
Luas amorf = 0.5 × alas × tinggi
= 0.5 × 1.7996 cm × 44.2573 cm = 39.8227 cm2
Luas area total = luas kristalin total + luas amorf total = 172.9910 cm2 + 159.8898 cm2 = 332.8808 cm2
Derajat kristalinitas = luas kristalin total (cm2) × 100% luas are total (cm2)
= 172.9910 cm2 ×100% 332.8808 cm2 = 51.9678 %
Poliblend PCL:PLA (90%:10%)
Luas kristalin:
Alas (cm) Tinggi(cm) Luas kristalin (cm2)
0.7588 30.9475 11.7415 0.9364 58.8101 27.5349 1.0150 44.0190 22.3396 0.5526 21.2974 5.8845 0.8026 42.7658 17.1619 0.8470 34.6708 14.6831 0.7502 24.2848 9.1092 0.7426 18.7595 6.9654
Luas kristalin total 115.4201
Contoh perhitungan:
Luas kristalin = 0.5 × alas × tinggi
Luas amorf:
Alas (cm) Tinggi (cm) Luas amorf (cm2)
1.5278 7.4408 5.6840 4.5636 23.4835 53.5846
7.5530 27.2430 102.8832
Luas amorf total 162.1518
Contoh perhitungan:
Luas amorf = 0.5 × alas × tinggi
= 0.5 × 1.5278 cm × 7.4408 cm = 5.6840 cm2
Luas area total = luas kristalin total + luas amorf total = 115.4201cm2 + 162.1518cm2
= 277.5719 cm2
Derajat kristalinitas = luas kristalin total (cm2) × 100% luas are total (cm2)
= 115.4201cm2 ×100% 277.5719 cm2 = 41.5821 %
Poliblend PCL:PLA (60%:40%)
Luas kristalin:
Alas (cm) Tinggi (cm) Luas kristalin (cm2)
1.2088 19.1554 11.5775 1.1605 23.3710 12.9808 1.1121 36.6234 20.3644 1.1605 39.7722 23.0778 0.8557 39.2469 16.7918 1.2610 36.2057 22.8277 0.9458 23.9082 11.3401
Luas kristalin total 118.9601
Contoh perhitungan:
Luas kristalin = 0.5 × alas × tinggi
= 0.5 × 1.2088 cm × 19.1554 cm = 11.5775 cm2
Luas amorf:
Alas (cm) Tinggi (cm) Luas amof (cm2)
4.3300 6.4241 13.9082 1.4102 5.6993 4.0186 1.4862 7.3924 5.4933 4.0983 11.9557 24.4990 14.9586 17.9272 134.0829
Luas amorf total 182.0020
Luas amorf = 0.5 × alas × tinggi
= 0.5 × 4.3300 cm × 6.4241 cm = 13.9082 cm2
Luas area total = luas kristalin total + luas amorf total = 118.9601cm2 + 182.0020cm2
Derajat kristalinitas = luas kristalin total (cm2) × 100% luas are total (cm2)
= 118.9601cm2 ×100% 300.9621 cm2 = 39.5266 %
