SANWACANA
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Segala puji dan syukur kupersembahkan bagi sang penggenggam langit dan bumi,
dengan rahman rahim yang menghampar melebihi luasnya angkasa raya. Dzat yang menganugerahkan kedamaian bagi jiwa-jiwa yang senantiasa merindu akan
kemaha besarannya. Lantunan sholawat beriring salam penggugah hati dan jiwa,
menjadi persembahan penuh kerinduan pada sang revolusioner Islam, pembangun
peradaban manusia yang beradabHabibana wanabiyana Muhammad SAW.
Tetes peluh yang membasahi asa, ketakutan yang memberatkan langkah, tangis
keputus asaan yang sulit dibendung dan kekecewaan yang pernah menghiasi
hari-hari kini menjadi tangisan penuh kesyukuran dan kebahagiaan yang tumpah dalam
sujud panjang. Alhamdulillah maha besar Allah, sembah sujud sedalam qalbu hamba haturkan atas karunia dan rizki yang melimpah, kebutuhan yang tercukupi,
dan kehidupan yang layak.
Pada akhirnya skripsi dengan judul “Pembuatan dan Karakterisasi Plastik Ramah Lingkungan dari Campuran Polistirena-Poli Asam Laktat” adalah
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Lampung dapat
diselesaikan dengan baik.
Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis banyak mendapat masukan, bantuan,
bimbingan, dorongan, saran serta kritik dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini,
penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Keluargaku tercinta, papa, mama, dek syifa, dek nia, mas angga, mba manti
serta si kecil kenza yang telah memberikan kasih sayang, cinta serta semangat
dan doa yang selalu dicurahkan selama perjalanan hidupku. Inilah hasil karya
kecilku untuk membahagiakan kalian.
2. Bapak Sonny Widiarto, M.Sc., selaku Pembimbing Utama, yang telah
bersedia meluangkan waktu dan dengan penuh kesabaran memberikan
banyak ilmu pengetahuan, saran, arahan, motivasi, dukungan serta nasihat
sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan skripsi ini dengan baik.
3. Bapak Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M.T., selaku Pembimbing Kedua serta
Sekretaris Jurusan Kimia yang telah meluangkan waktu, memberikan banyak
ilmu, arahan, saran, dan motivasi selama penyusun skripsi ini.
4. Bapak Prof. Dr. John Hendri, M.Si., selaku Pembahas yang telah meluangkan
waktu, memberikan saran dan kritik demi terselesainya skripsi ini.
5. Ibu Prof. Dr. Tati Suhartati, M.S., selaku pembimbing akademik yang telah
memberikan saran, semangat dan dukungan selama menyelesaikan studi.
6. Bapak Andi Setiawan, Ph.D., selaku Ketua Jurusan Kimia Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung atas saran dan
7. Bapak Prof. Dr. Suharso, M.S., selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Lampung.
8. Ibu Yuli Ambarwati, M.Si, yang telah bersedia meluangkan waktu dan
dengan penuh kesabaran memberikan banyak ilmu pengetahuan, saran,
arahan, motivasi, dukungan serta nasihat.
9. Ibu Tuti Kurniati, Selaku pembimbing PKL di PT. Suzuki Indomobil plan
Tambun II. Terimakasih juga kepada Pak Hendro selaku Manager HRD
Suzuki Indomobil plan Tambun IImang oos, mang mardi dan seluruh
karyawan Suzuki Indomobil plan II yang membantu PKL.
10. Bapak Dr. Yandri AS, Selaku Kepala Laboratorium Biokimia. Terimakasih
juga kepada Putri, Hade, Adek, Ramdhan, Amin, Vivi, Putu, Ria sebagai
teman riset di Laboratorium Biokimia.
11. Pak Ari Wisnu S.Si (analis BATAN Serpong), terima kasih telah membantu
menganalisis sampel saya sehingga tepat dengan waktu yang telah ditentukan
untuk seminar saya. Maaf telah banyak merepotkan.
12. Temen-temen angkatan 2007: Afriyorawan N, Aprian Agung B, Astri
Rahayu, Dewi Puspaningrum Cantik, S.Si., Eka Eprianti, S.Si., Gunadi dan
Heryanto (Organic Crew’s), Nurtika Kurniati, S.Si, Clara Citra Resmie, S.Si.,
Hady Novadianto, S.Si., Dwi Puji Astuti, S.Si., Tristian Martika, S.Si., Refi
Indrarosa, S.Si., Yanti Lianita, S.Si., dan Yohanes Wikan Agung B., S.Si.
(Analytic Crew’s), Dewi Asmarani, S.Si., Mega Dewi Fuspita Sari, S.Si.,
Halimah, S.Si., Muhammad Ishom, S.Si., Rivera Sialagan, S.Si dan Yuni
Rahmania, S.Si. (Inorganic Crew’s), Gia Yusti Asmoro, S.Si., Kartika Sari,
Sutrisna, S.Si (Physic Crew’s), Feby Indri S. S.Si., Lisa Eka Wahyuni, S.Si.,
Eka Sulis Sundari, S.Si., Hade Sastra Wiyana, S.Si., Putri Amalia, S.Si.,
Ratna Maulina Dewi, S.Si., Sartika Putri Fauziana, S.Si., dan Winda
Rahmawati, S.Si., (Biochemistry Crew’s), Yulistiawan, Adi Firman Shafa,
Murdiyah, Muhlisun, Renius H dan Fajar Elin terima kasih teman-teman atas
kebersamaan dan semua dukungannya.
13. Teman-teman angkatan 2004, 2005, 2006, 2008, 2009, 2010 dan 2011 atas
dukungan dan doa yang telah diberikan.
14. Himaki Kepengurusan 2009-2010 dan BEM FMIPA Unila Kepengurusan
2010-2011 atas doa, dukungan, semangat, dan saran selama masa perjuangan
kita. Keceriaan kalian tidak akan pernah aku lupakan.
15. Untuk Tim Riset Pak Dwi dan Pak Sonny yaitu, Tb Didi, Mba Lince, Aprian,
Heryanto, Nyayu, dan Ayu. Terimakasih telah membantu.
16. Untuk Pakde Basuki sekeluarga, Bude Kartinah sekeluarga, Pakde cipto
sekeluarga, Mbah Radi sekeluarga, serta seluruh keluarga di Lampung yang
tidak bisa disebutkan satu persatu.
17. Mas Aziz, Mas Tanto, Mas Bayu Topik sekeluarga, Mas Slamet, mb nur dan
dek asma terima kasih keceriaan, wejangan dan semangat kalian. Saya belajar
banyak tentang arti hidup dari kalian. Serta sahabatku Novi Suci, Rahmat N
dan Mba desma yang telah membantu metranslit abstrak.
18. Keluarga kecilku, teman-teman di smart people. Terimakasih dukungan dan
motivasinya selama ini. Saya Banyak belajar tentang sesuatu yang baru.
19. Teman-teman kos serta ibu dan bapak kos zalfa, terimkasih sudah menjadi
20. Teman-teman ku semua yang tidak biasa saya sebutkan satu persatu;
sungguh, kebersamaan yang kita bangun selama ini telah banyak merubah
kehidupanku. Kemarahan kalian telah menuntunku menuju kedewasaan,
senyum kalian telah membuka cakrawala dunia dan melepaskan
belenggu-belenggu ketakutanku, kekhawatiran kalian telah mengajariku arti
kepeduliaan yang sebenarnya dan gelak tawa kalian telah membuatku
bahagia. Sungguh aku bahagia, bahagia memiliki kenangan indah dalam
setiap bait pada paragraf kisah persahabatan kita. Bila Tuhan memberikanku
umur panjang, akan saya bagi harta yang tak ternilai ini (persahabatan)
dengan anak dan cucuku kelak.
21. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam serta semua pihak yang telah membantu penelitian ini.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan.
Karya ini merupakan wujud dari kegigihan dalam ikhtiar untuk sebuah makna kesempurnaan dengan tanpa berharap melampaui kemaha sempurnaan sang maha
sempurna. Akan tetapi, dengan segala kerendahan dan keikhlasan hati, penulis
berharap semoga skripsi yang sederhana ini dapat berguna dan bermanfaat bagi
semua pihak. Aamiin ya Rabbal’alamin. Wassalamu’alaikum Wr. Wb
Bandar Lampung, Agustus 2012
Penulis,
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bekasi pada tanggal 16 Mei 1989, anak
kedua dari empat bersaudara, yang merupakan buah hati dari
pasangan Bapak Drs. Manito Puji Haryanto, M.Pd. dan Ibu
Dra. Lina Siswati.
Penulis menyelesaikan pendidikan di Taman Kanak-kanak An-Nur Setia Mekar,
Tambun Selatan pada tahun 1995, SD Negeri 07 Mekar Sari pada tahun 2001,
SLTP Negeri 1 Tambun Selatan pada tahun 2004 dan SMA Negeri 2 Tambun
Selatan pada tahun 2007. Pada tahun yang sama, penulis diterima sebagai
mahasiswa Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Lampung melalui Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SMPB).
Selama menjadi mahasiswa, penulis pernah menjadi asisten dosen pada praktikum
Pengantar Komputer mahasiswa S-1 Kimia FMIPA 2009-2010, Kimia Dasar
mahasiswa S-1 Biologi FMIPA 2010-2011, Kimia Dasar mahasiswa S-1
Agroekoteknologi Pertanian 2011-2012, Kimia Analitik I mahasiswa S-1 Kimia
FMIPA 2011-2012. Pada tahun 2010 penulis mengikuti kerja Praktek (KP) di
Aktifitas organisasi yang pernah penulis ikuti selama menjadi mahasiswa
diantaranya, pernah menjadi anggota Kader Muda Himaki (KAMI) FMIPA Unila
tahun 2007-2008, Anggota Muda ROIS (AMAR) FMIPA Unila tahun 2007-2008,
anggota Bidang Kepemimpinan dan Pengembangan Organisasi Himaki FMIPA
Unila tahun 2008-2009, staf Dinas Pengembangan Sumber Daya Manusia
(PSDM) BEM FMIPA Unila tahun 2008-2009. Ketua Umum Himaki FMIPA
Unila tahun 2009-2010 dan Gubernur Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM)
FMIPA Unila tahun 2010-2011.
Penulis pernah mendapatkan beasiswa BKM tahun 2007-2008 dan BBM tahun
2008-2009 dan PPA tahun 2010-2011. Kegiatan penulis sekarang aktif sebagai
PERSEMBAHAN
Dengan segenap rasa syukur dan cintaku kepada Allah SWT
Ku persembahkan karya kecil ini
Teruntuk
Untuk mu Guru-guruku; semoga Allah selalu melindungimu dan meninggikan derajatmu di dunia dan diakhirat, terima kasih atas bimbingan dan arahan selama ini. Semoga ilmu yang telah diajarkan menuntunku menjadi manusia yang berharga di dunia dan bernilai diakhirat.Alhamdulillahi robbil aalamiin.
Orang-orang yang sangat ku sayang (Papa dan Mama)
Kasih sayang, cinta, kesabaran, keikhlasan, senyuman dan do a yang tak pernah putus di setiap hela napasmu.
Adik-adikku. (Dek Syifa dan Dek Nia)
kalian harus tumbuh dengan azam yang kuat, buat semua orang bangga pada kalian.
Kedua kakaku serta keponakanku
(Mas Angga dan Mba Manti serta Dedek Kenza)
Trimakasih atas semua cinta kalian yang tak pernah terungkapkan.
MOTTO
Raihlah ilmu, dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar.
(Khalifah Umar)
Tugas kita bukanlah untuk berhasil. Tugas kita adalah untuk
mencoba, karena didalam mencoba itulah kita menemukan dan belajar
membangun kesempatan untuk berhasil
(Mario Teguh)
Orang-orang yang berhenti belajar akan menjadi pemilik masa
lalu. Orang-orang yang masih terus belajar, akan menjadi
pemilik masa depan
Kesuksesan, bukan semata-mata karena betapa
keras otot dan betapa tajam otak
Namun, juga dari betapa lembut hati dalam
menjalani sesuatu
Bila kita sudah merasa matang berarti sebentar lagi kita
akan busuk. Tapi jika kita selalu merasa hijau kita akan
selalu belajar bagaimana caranya untuk menjadi matang
Judul Penelitian : Pembuatan dan Karakterisasi Plastik Ramah Lingkungan dari Campuran Polistirena-Poli Asam Laktat
Nama Mahasiswa : Dwi Fitrian Saputro
Nomor Pokok Mahasiswa : 0717011031
Jurusan : Kimia
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
MENYETUJUI 1. Komisi pembimbing
Pembimbing I, Pembimbing II,
Sonny Widiarto, M.Sc Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M.T
NIP. 132174494 NIP. 197108062000032001
2. Ketua Jurusan
MENGESAHKAN
1. Tim Penguji
Ketua :Sonny Widiarto, M.Sc. ………
Sekretaris/Anggota :Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M.T. ………
Penguji Utama :Prof. Dr. John Hendri, M.S. ………
2. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Prof. Dr. Suharso, M.S. NIP . 196905301995121001
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLASTIK RAMAH LINGKUNGAN DARI CAMPURAN
POLISTIRENA-POLI ASAM LAKTAT (Skripsi)
Oleh
Dwi Fitrian Saputro
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLASTIK RAMAH LINGKUNGAN DARI CAMPURAN
POLISTIRENA-POLI ASAM LAKTAT
Oleh
Dwi Fitrian Saputro
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA SAINS
Pada Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa
1. Pencampuran polistirena dan PLA menghasilkan campuran yang tidak
homogen (kompatibel) bedasarkan hasil SEM.
2. Analisis dengan FT-IR menunjukkan terjadinyablendingantara PLA dan PS pada panjang gelombang 1768,63 cm-1yang merupakan adsorpsi pada ikatan
karbonil.
3. Hasil analisis dengan menggunakan DSC diperoleh suhu transisi kaca (Tg)
69,60 ºC (tanpa gliserol) dan 55,64 ºC (dengan penambahan gliserol).
4. Kekuatan tarik yang paling baik adalah 7,29 Mpa dengan komposisi PLA:PS
(1:1) mendekati literatur plastik sintetik.
5. Perbandingan komposisi terbaik untuk campuran PS–PLA ada pada variasi
1:1 dan 1:1 dengan penambahan gliserol 1% dari volume total.
B. Saran
Dalam penelitian ini penambahan gliserol dapat memperbaiki kompatibilitas
47
menyarankan perlu adanya variasi komposisi gliserol yang ditambahkan dan jenis
plasticizerlain yang digunakan sehingga dapat mengetahui dan memperoleh plasticizeryang paling efektif. Selain itu, perlu dilakukan penelitian lanjutan tentang pembuatan plastik campuran polistirena-PLA dengan menggunakan
28
III. METODELOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan selama 6 bulan yaitu pada bulan Januari hingga Juni
2012, bertempat di Laboratorium Biokimia Universitas Lampung. Analisis FT-IR
dilakukan di Laboratorium Biomassa Universitas Lampung. Analisis Morfologi
SEM, analisis DSC dan uji sifat mekanik dilakukan di Laboratorium Pusat
Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN) BATAN Serpong Jakarta.
B. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi alat-alat gelas, penangas
air,magnetik stirer,cawan petri, oven, neraca analitik digital,Laminar air flow CRUMA model 9005-FL, Spektroskopi Fourier Transform Infrared(FT-IR) tipe
varian 2000 FTIR scimiter series,Scanning Electron Microscopy(SEM) - EDX merek JED-2300 Analysis Station JEOL,Difference Scanning Calorimetry(DSC) Mettler Toledo Type 821 dan Instrumen uji sifat mekanik (mesin Inston)
29
C. Prosedur Penelitian
1. Pembuatan Film Plastik
a. TanpaPlasticizer(Gliserol)
Konsentrasi polisterena dibuat 1 % (w/v) dalam toluena 1 % dengan komposisi
campuran terhadap PLA 1 : 0 (w/w) dan selanjutnya disebut dengan Po1. Larutan
polisterena diaduk denganmagnetic stirerselama 5 menit sampai homogen kemudian dituang ke dalam cetakan dan dikeringkan selama 2 hari dalam suhu
ruang. Film plastik yang terbentuk dikeluarkan dari cetakan.
PAL dibuat dengan konsentrasi 1 % (w/v) dalam asetonitril dengan komposisi
campuran polisterena terhadap PLA 0 : 1 (w/w) dan selanjutnya disebut dengan
P1. Campuran dipanaskan di atasheating tablepada suhu 150oC. Larutan
kemudian dituang ke dalam cetakan dan dikeringkan selama 30 menit. Setelah itu
film plastik dikeluarkan dari cetakan.
Plastik campuran dibuat dengan komposisi campuran polisterena terhadap PLA
1:3; 1:1; 3:1 (w/w) dan selanjutnya disebut dengan PoP, PoP2dan PoP3.
Campuran diaduk denganmagnetik stirersampai homogen. Kemudian dituang ke dalam cawan petri dengan ketebalan 2 cm. Dikeringkan dalam suhu ruang selama
30
b. DenganPlasticizer(Gliserol)
Plastik campuran dibuat dengan komposisi camuran polisterena terhadap PLA
1:3; 1:1 dan 3:1 (w/w) dan selanjutnya disebut dengan PoPG1, PoPG2dan PoPG3.
Pada saat pencampuran ditambahkan gliserol dengan variasi 0,04%, 0,1% dan 1%
dari volume total campuran. Campuran diaduk denganmagnerik stirersampai homogen kemudian dituang dalam oven dengan suhu 35oC selama 2 hari dan
setelah kering dikeluarkan dari cetakan, (Mohamed,et.al., 2007)
2. Karakterisasi Film Plastik dengan FT-IR
Sampel film plastik yang dihasilkan ditembak dengan sinarInfra Reddan hasil serapan gugus fungsional dari senyawa yang ada dalam sampel akan terekam
sebagai spektrum IR. Analisis dilakukan di Laboratorium Biomassa Jurusan
Kimia FMIPA Universitas Lampung.
3. Karkterisasi Film Plastik dengan SEM
Analisis SEM dengan metodesecondary electron. Metode ini yaitu pembentukan gambar dihasilkan dari elektron yang telah bertumbukan dengan spesimen dimana
31
4. Karakterisasi Film Plastik dengan DSC
Karakterisasi DSC menggunakan alat DSC Mettler Toledo Type 821. Sampel
ditimbang sekitar 3-6 mg dan dimasukkan dengancrucible40 µL. Analisis dilakukan dengan program temperatur dimulai dari 0oC hingga 240 ºC, dengan
kecepatan 10 ºC/menit. Sebagaipurge gasdigunakangas nitrogen dengan kecepatan alir 50 mL/menit. Analisis dilakukan di BATAN Serpong Jakarta.
5. Pengujian Sifat Mekanik Film Plastik
Pengukuran sifat mekanik film plastik menggunakan alat Mesin Instron. Sebelum
diukur, sampel dipotong dengan mesin dumbell sesuai cetakan. Kemudian sampel
dijepit pada alat dan dilakukan pengukuran dengan tiga kali pengulangan.
4
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Polimer
Polimer merupakan molekul besar (makromolekul) yang terbangun oleh susunan
unit ulangan kimia yang kecil, sederhana dan terikat oleh ikatan kovalen. Unit
ulangan ini biasanya setara atau hampir setara dengan monomer yaitu bahan awal
dari polimer (Malcolm, 2001). Polimer tinggi terdapat di alam seperti pati,
selulosa, protein, dan kitosan serta dapat disintesis di laboratorium misalnya:
polivinil klorida, polivinil alkohol, polimetil metakrilat, poli etilena, dan nilon.
Salah satu aplikasi polimer adalah plastik, karena memiliki massa molekul yang
besar yaitu di atas 10000 (Oktaviana, 2002). Polimer sangat penting karena dapat
menunjang tersedianya, sandang, transportas dan kesehatan. Saat ini polimer
telah berkembang pesat sebagai polimer komersial. Beberapa kegunaan atau
manfaat polimer komersial dapat diliat pada Table 1 (Sperling, 1986).
Polimer terbentuk dari susunan monomer-monomer dengan melalui proses
polimerisasi. Polimerisasi adalah proses pembentukan polimer dari monomernya.
5
Tabel 1. Contoh dan kegunaan polimer komersial
Polimer komersial Kegunaan atau manfaat
• Lietilena massa jenis
Lapisan pengemas, isolasi kawat, dan kabel,
barang mainan, botol yang lentur, bahan
pelapis
Botol, drum, pipa, saluran, lembaran, film,
isolasi kawat dan kabel
Tali, anyaman, karpet, film
Bahan bangunan, pipa tegar, bahan untuk
lantaui, isolasi kawat dan kabel
Bahan pengemas (busa), perabotan rumah,
barang mainan
Polimerisasi dikelompokan menjadi dua golongan, yaitu polimerisasi adisi dan
polimerisasi kondesasi
1. Polimerisasi Adisi
Polimerisasi ini melibatkan reaksi rantai dan dapat berupa radikal bebas atau
beberapa ion yang menghasilka polimer yang memiliki atom yang sama seperti
monomer dalam gugus ulangnya. Polimer ini melibatkan reaksi adisi dari
monomer yang ikatan rangkap. Contoh polimer ini yakni polietilen, polipropilen,
polivinil klorida.
6
2. Polimerisasi Kondensasi
Polimerisasi kondensasi adalah reaksi yang terjadi antara dua molekul bergugus
fungsi banyak yan menghasilkan molekul besar dengan disertai pelepasan
molekul kecil seperti air melalui reaksi kondensasi. Berikut gambar yang
merupakan salah satu contoh polimerisasi kondensasi.
HO O O O
R + H2N R’ NH2 C R C N R’ N
O OH H H n
Gambar 2. Salah satu contoh reaksi polimerisasi kondensasi
Berdasarkan bentuknya, polimer dibagi menjadi tiga macam, yaitu: polimer rantai
lurus, polimer rantai bercabang dan polimer jaringan atau tiga dimensi.
Berdasarkan strukturnya polimer dibedakan atas :
1. Polimer rantai lurus (linear)
Polimer linear terdiri dari rantai panjang atom-atom yang dapat mengikat gugus
substituen. Polimer ini biasanya dapat larut dalam beberapa pelarut, dan dalam
keadaan padat pada temperatur normal. Polimer ini terdapat sebagai elastomer,
bahan yang fleksibel (lentur) atau termoplastik seperti gelas). Adapun contoh
polimer rantai lurus adalah: Polietilena, poli(vinil klorida) atau PVC, poli(metil
metakrilat) (juga dikenal sebagai PMMA, Lucite, Plexiglas, atau perspex),
poliakrilonitril (orlon atau creslan) dan nylon 66. Struktur contoh polimer lurus di
7
Rantai utama linear
Gambar 3. Struktur polimer linear
2. Polimer Bercabang
Polimer bercabang dapat divisualisasi sebagai polimer linear dengan percabangan
pada struktur dasar yang sama sebagai rantai utama. Struktur polimer bercabang
diilustrasikan sebagai berikut pada gambar 4.
Rantai utama (terdiri dari atom-atom skeletal)
Gambar 4. Struktur polimer bercabang
3. Polimer jaringan tiga dimensi (three-dimension network)
Polimer jaringan tiga dimensi adalah polimer dengan ikatan kimianya terdapat
antara rantai, seperti digambarkan pada gambar berikut. Bahan ini biasanya
di”swell” (digembungkan) oleh pelarut tetapi tidak sampai larut. Ketaklarutan ini dapat digunakan sebagai kriteria dari struktur jaringan. Makin besar persen
sambung-silang (cross-links) makin kecil jumlah penggembungannya (swelling).
8
Ikatan kimia
Gambar 5. Struktur polimer jaringan tiga dimensi
B. Plastik
Plastik merupakan bahan polimer kimia yang berfungsi sebagai kemasan yang
selalu digunakan oleh manusia dalam kehidupan sehari-hari. Hampir setiap
produk menggunakan plastik sebagai kemasan atau bahan dasar, karena sifatnya
yang ringan dan mudah digunakan. Masalah yang ditimbul dari plastik yang tidak
dapat terurai akan membutuhkan waktu yang lama untuk dapat terdegradasi
menjadi H2O dan O2. Plastik yang umum digunakan saat ini merupakan polimer
sintetik dari bahan baku minyak bumi yang terbatas jumlahnya dan tidak dapat
diperbaharui. Beberapa jenis plastik yang tergolong dalam polimer sintetik sebagi
berikut: polipropilen (PP), polietilen (PE), polivinil klorida (PVC), polistiren (PS),
dan polietilen tereftalat (PET). Sehingga diperlukan usaha lain dalam mengatasi
sampah plastik yaitu dengan membuat plastik yang dapat terurai secara biologis
(Pranamuda, 2001).
Secara umum, kemasan biodegradabel diartikan sebagai film kemasan yang dapat
didaur ulang dan dapat dihancurkan secara alami. Bioplastik atau plastik
biodegradabel merupakan plastik yang mudah terdegradasi atau terurai, terbuat
9
hewan seperti kitosan dan kitin. Penggunaan pati-patian sebagai bahan utama
pembuatan plastik memiliki potensi yang besar karena di Indonesia terdapat
berbagai tanaman penghasil pati. Bioplastik mempunyai keunggulan karena
sifatnya yang dapat terurai secara biologis (biodegradable), sehingga tidak
menjadi beban lingkungan. Untuk memperoleh bioplastik, pati ditambahkan
denganplasticizerseperti gliserol, sorbitol, polietilen glikol dan lainnya sehingga diperoleh plastik yang lebih kuat, fleksibel dan licin. Kekurangan dari plastik
berbahan pati adalah kekuatan mekanik yang rendah dan bersifat hidrofilik (Dewi,
2009).
Pembuatan plastik dengan bahan baku pati dengan gelatin atau gliserol akan
diperoleh hasil plastik berwarna transparan, terdapat pori (rongga) dan elastis.
Struktur bioplastik yang menggunakan gelatin memiliki banyak pori (rongga)
dibandingkan dengan struktur bioplastik yang tidak menggunakan gelatin.
Rongga pada bioplastik, mudah terisi air sehingga menyebabkan bioplastik dapat
menyerap air. Sedangkan struktur bioplastik yang tidak menggunakan gelatin
terlihat lebih rapat (dense), hal ini yang menyebabkan bioplastik dengan formulasi
ini memiliki persen perpanjangan yang bagus, namun kurang dalam penyerapan
air. Oleh karena gelatin berbahan keras dan kaku diperlukan penambahan
plasticizergliserol. Dengan penambahan gliserol, dapat membuat struktur plastik lebih fleksibel, licin, dan elastis. Sehingga didapatkanlah plastik yang bersifat
transparan, elastis, hidrofilik (sifat suka air), dan mudah terurai yang dinamakan
sifat mekanik plastik. Sifat mekanik plastik dipengaruhi oleh besarnya jumlah
kandungan komponen-komponen penyusun film plastik (lembaran tipis plastik)
10
C.Poly Lactic Acid(PLA)
Poly Lactic Acid(PLA) adalah polimer hasil polimerisasi asam laktat, yang terbuat dari sumber terbaharukan dari hasil fermentasi oleh bakteri atau mikroba
dengan menggunakan substrat pati atau gula sederhana (Bastioli, 2002). PLA
merupakan keluargaaliphatic polyestersdibuat dari alfa asam hidroksi yang ditambahkan dengan asam poliglicolat atau polimandelat. PLA memiliki sifat
tahan panas, kuat dan merupakan polimer yang elastic (Auras, 2002). PLA yang
terdapat di pasaran dapat dibuat melalui fermentasi karbohidrat ataupun secara
kimia melalui polimerasi kondensasi dan kondensasi azeotropik (Auraset.al, 2006). Struktur PLA disajikan pada Gambar 6.
Gambar 6. Rumus kimia PLA (Lunt, 1997)
Sifat fisik dan mekanik PLA disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Sifat fisis dan mekanik PLA
No Sifat Fisik dan Mekanik PLA Keterangan
1 Kerapatan 1,25
2 Titik leleh 161 ºC
3 Kristanilitas 0,1 %
4 Suhu peralihan kaca (Tg) 61 ºC
5 Regangan 9 %
11
Saat ini harga PLA relatif murah (Suyatna, 2001 sehingga PLA saat ini dianggap
sebagai bioplastik paling potensial untuk diaplikasikan, walaupun jumlahnya
belum banyak. Sejak tahun 2002, PLA berbahan baku pati jagung denganmerk
dagang “Nature Works” telah diproduksi secara komersial oleh Cargill DowLLC USA dengan kapasitas 180.000 ton per tahun (Vink, 2003). Harga PLA (3€/kg)
saat ini menjadi harga poliester termurah dipasaran, sehingga merupakan peluang
besar apabila dapat dikembangkan. Diketahui bahwa proses pencetakan PLA
menjadi berbagai bentuk kemasan (tas belanja, gelas, sendok, mangkok) dapat
dilakukan sebagaimana halnya proses pencetakan plastik sintetik, karena
bioplastik PLA juga mempunyai sifat-sifat mekanis yang mirip dibandingkan
plastik sintetik, terutama dengan polistirena (Södegard, 2000; Drumrightet al., 2000).
Poli asam laktat mempunyai potensi yang sangat besar dikembangkan sebagai
pengganti plastik konvensional. Poli asam laktat bersifat termoplastik, memiliki
kekuatan tarik dan modulus polimer yang tinggi, bobot molekul dapat mencapai
100.000 hingga 500.000, dan titik leleh antara 175-200 ºC (Oota, 1997 dalam
Hartoto dkk, 2005 danphysical properties PLA).
Pada umumnya PLA dipergunakan untuk menggantikan bahan yang transparan
dengan densitas dan harga tinggi. Bahan plastik yang digantikan dari jenis PET
(1.4 g/cc, 1.4 U$D/kg), PVC lentur (1.3 g/cc, 1 U$D/kg) dan selofan film.
Dibanding PP (0.9 g/cc, 0.7 U$D/kg) dan HIPS (1.05 g/cc, 1 U$D/kg), PLA dapat
12
lingkungan. PP dan HIPS berasal dari minyak bumi dan jika dibakar akan
menimbulkan efek pemanasan gobal.
Kelebihan PLA pada jenis BOPLA (bioriented PLAatau bentukstretchdua arah) dimanatwistdandeadfoldmirip seperti selofan dan PVC, karena itu BOPLA dipergunakan juga untuk film yang tipis untuk pembungkus permen. BOPLA
mempunyaibarieryang bagus untuk menahan aroma, bau, molekul solven dan lemak sebanding dengan PET atau nilon 6. Sebagai bahan polar PLA mempunyai
tegangan 38 dynes/cm2sehingga mudah untuk di-printdengan berbagai tinta
tanpa proses ‘flamedancorona‘ seperti halnya BOPP atau film yang lain. PLA
merupakan peyekat yang bagus dengan suhu gelas atau Tg 55-65 deg, inisiasi
sealingbisa dimulai pada suhu 80 deg sama dengan sealant dari 18% EVA. Gabungan antara kemudahan untuk di-seal dan tingginya barier untuk aroma dan
bau maka PLA dapat digunakan sebagai lapisan paling dalam untuk pengemas
makanan.
Menurut Botelhoet al., (2004), kelebihan PLA dibandingkan dengan plastik yang terbuat dari minyak bumi adalah:
1. Biodegradable, artinya PLA dapat diuraikan secara alami di lingkungan oleh mikroorganisme.
2. Biocompatible, dimana pada kondisi normal, jenis plastik ini dapat diterima oleh sel atau jaringan biologi.
3. Dihasilkan dari bahan yang dapat diperbaharui (termasuk sisa industri) dan
13
4. 100% recyclable, melalui hidrolisis asam laktat dapat diperoleh dan digunakan kembali untuk aplikasi yang berbeda atau bisa digabungkan untuk
menghasilkan produk lain.
5. Tidak menggunakan pelarut organik/bersifat racun dalam memproduksi PLA.
6. Dapat dibakar sempurna dan menghasilkan gas CO2dan air.
Saat ini, PLA sudah digunakan untuk beragam aplikasi, diantaranya dibidang
medis, kemasan dan tekstil. Dibidang medis, PLA sudah lama digunakan sebagai
benang jahit pada saat operasi serta bahan pembungkus kapsul. Selain itu pada
dasawarsa terakhir PLA juga dikembangkan dalam upaya perbaikan jaringan
tubuh manusia. PLA juga telah dikembangkan untuk pembuatan kantong plastik
(retail bags), kontainer, bahkanedible filmuntuk sayuran dan buah. Dalam bentuk film dan bentuk foam digunakan untuk pengemas daging, produk susu,
atau roti. Dapat juga digunakan dalam bentuk botol dan cangkir sekali pakai
untuk kemasan air, susu, jus dan minuman lainnya. Piring, mangkok, nampan,
tas, film pertanian merupakan penggunaan lain dari jenis plastik ini. Selain itu,
dibidang tekstil PLA juga telah diaplikasikan untuk pembuatan kaos dan tas. Di
Jepang, PLA bahkan sudah dikembangkan sebagai bahan dasar pembuatan
compact disc(CD) oleh Sanyo.
D. Polistirena
Polistirena pertama kali dibuat pada 1839 oleh Edward Simon, seorang apoteker
14
hidrokarbon cair yang dibuat secara komersial dari minyak bumi. Pada suhu
ruangan, polistirena biasanya bersifat termoplastik padat, dapat mencair pada suhu
yang lebih tinggi. Polistirena adalah molekul yang memiliki berat molekul
ringan, terbentuk dari monomer stirena yang berbau harum. Polistirena
merupakan polimer hidrokarbon parafin yang terbentuk dengan cara reaksi
polimerisasi. Struktur Polistirena disajikan pada Gambar 7.
a. Stirena b. Polistirena
Gambar 7. a) Struktur Stirena; b) Struktur Polistirena
Pada suhu sekitar 6000C stirena disuling dengan cara destilasi maka didapatkan
polistirena. Reaksi proses terjadinya Polistirena disajikan pada Gambar 8.
Gambar 8. Reaksi pembentukan polistirena
Polistirena berbentuk padatan murni yang tidak berwarna, bersifat ringan, keras,
tahan panas, agak kaku, tidak mudah patah dan tidak beracun, memiliki kestabilan
dimensi yang tinggi dan shrinkage yang rendah, tahan terhadap air/bahan kimia
15
Polistirena atau polifinil etana dapat dipolimerkan dengan panas, sinar matahari
atau katalis. Derajat polimerisasi tergantung pada kondisi polimerisasi. Polimer
yang sangat tinggi dapat dihasilkan dengan menekan suhu di atas sedikit ruang.
Polistirena merupakan termoplastis yang bening kecuali ditambahkan pewarna
dan pengesi dan dapat dilinakkan pada suhu + 1000C. Tahan terhadap asam, basa
dan zat pengarat (korosif) lainnya. Tetapi mudah larut dalam mempengaruhi
kekuatan polimer terhadap panas. Banyak digunakan untuk membuat lembaran,
penutup dan barang pencetak. Sifat fisis dan kimia dari polistirena disajikan pada
Tabel 3
Tabel 3. Sifat fisis dan kimia polistirena
No Sifat Fisis dan Kimia Polistirena Keterangan
1 Rumus molekul (C8H8)n
2 Densitas EPS 25–200 kg/m3
3 Melting Point 240 ºC
4 Koefisien Transfer Panas 0,17 W/(m2. K)
5 Titik Didih 160oC
6 Titik Beku 132,22oC (270oC)
7 Panas Spesifik 1,3 Kj/(kg.K)
8 Kelarutan Larut dalam eter, hidrokarbon
aromatik, hidrokarbon terklorinasi
9 Daya serap Mempunyai daya serap rendah
(Ruhendi, 2007)
E. Campuran Polimer Alam–Polimer Sintetik
Penelitian penggunaan bahan pengisi pati dalam pembuatan film PLA sudah
banyak dilakukan, misalnya Sun (2001) melaporkan pembuatan film PLA dengan
16
gula bit. Selain itu, sebelumnya juga telah dilakukan penelitian mengenei
campuran polimer alam dan polimer sintetik, diantaranya
1. Campuran Polistirena
Campuran stirena monomer, Etil Benzena, Polibutadiena dan inisiator Benzoil
Peroksida dimasukkan ke dalam reaktor (R-01) yang berupa tangki
berpengaduk. Sebagai pendingin digunakan air yang masuk pada suhu 30oC
dan keluar pada suhu 45oC. Kondisi operasi dalam reaktor dipertahankan
pada suhu 137oC dan tekanan 1 atm selama 7,6 jam untuk mencapai konversi
sebesar 85% (US Patent,1976).
2. Campuran Pati - Poli Vinil Alkohol ( Lawtonet al., 1996)
Pada penelitian ini diketahui bahwa pada saat pengeringan terjadi pemisaha
fasa diantara kedua bahan, sehingga diperlukan suatu materi untuk
memperbaiki kompatibilitas campuran kedua bahan.
3. Campuran Pati–Poli Asam Laktat (Sunet al., 2001)
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kompatibilitas campuran dan
menekan harga produksi plastik biodegradabel.
4. Campuran Kitosan–Poli Vinil Alkohol (Parket al., 2001)
Pada penelitian ini dilakukan variasi pelarut terhadap campuran kitosan-PVA.
Pelarut yang digunakan yaitu asam asetat, asam format, asam sitrat dan asam
malat.
5. Campuran Kitosan–Poli Asam Laktat
Penelitian ini bertujuan untuk mengurangi sensitivitas kitosan terhadap
kelembaban dan juga dilakukan uji penyerapan air pada campuran tersebut
17
komposisi konsentrasi kitosan terhadap PLA berpengaruh pada kekuatan dan
kelenturan film plastik yang dihasilkan.
6. Campuran Poli Asam Laktat dan Polisterena (Mohamed,et.al., 2007) Penelitian ini untuk mempelajari interaksi antara campuran poli asam laktat
dan polisterena. Hasil yang didapat adalah campuran ;polistirena dan poli
asam laktat menghasilkan campuran yang baik dengan kemantapan suhu saat
mencapai puncak pelelehan.
7. Campuran Polietolen dengan Poligliserol Asetat (Rafli, 2008)
Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki sifat kerja poligliserol asetat
sebagai plastisasi dalam matriks polietilen. Hasil yang didapatkan pada
penelitian ini blm terjadi proses esterifikasi secara maksimum saat proses
blending karena metode pelarutan bahan yang kurang tepat.
F. Gliserol
Gliserol adalah salah satu senyawa alkil trihidroksi (Propra -1, 2, 3- triol)
CH2OHCHOHCH2OH. Banyak ditemui hampir di semua lemak hewani dan
minyak nabati sebagai ester gliserin dari asam palmitat, oleat, stearat dan asam
lemak lainnya(Austin, 1985). Gliserol adalah senyawa yang netral, dengan rasa
manis tidak berwarna, cairan kental dengan titik lebur 20 °C dan memiliki titik
didih yang tinggi yaitu 290 °C gliserol dapat larut sempurna dalam air dan
alkohol, tetapi tidak dalam minyak. Sebaliknya banyak zat dapat lebih mudah
larut dalam gliserol dibanding dalam air maupun alkohol. Oleh karena itu gliserol
18
Senyawa ini bermanfaat sebagai anti beku (anti freeze) dan juga merupakan
senyawa yang higroskopis sehingga banyak digunakan untuk mencegah
kekeringan pada tembakau, pembuatan parfum, tita, kosmetik, makanan dan
minuman lainnya (Yusmarlela, 2009).
G. Plastizer Polimer
Pembuatan film layak makan dari pati (starch) memerlukan campuran bahan
aditif untuk mendapatkan sifat mekanis yang lunak, ulet dan kuat. Untuk itu perlu
ditambahkan suatu zat cair/padat agar meningkatkan sifat plastisitasnya. Proses
ini dikenal dengan plastisasi, sedang zat yang ditambah disebut pemlastis. Di
samping itu pemlastis dapat pula meningkatkan elastisitas bahan, membuat lebih
tahan beku dan menurunkan suhu alir, sehingga pemlastis kadang-kadang disebut
juga dengan ekastikator antibeku atau pelembut. Jelaslah bahwa plastisasi akan
mempengaruhi semua sifat fisik dan mekanisme film seperti kekuatan tarik,
elastisitas kekerasan, sifat listrik, suhu alir, suhu transisi kaca dan sebagainya.
Adapun pemplastis yang digunakan adalah gliserol, karena gliserol merupakan
bahan yang murah, sumbernya mudah diperoleh, dapat diperbaharui dan juga
akrab dengan lingkungan karena mudah terdegradasi dalam alam. Proses
plastisasi pada prinsipnya adalah dispersi molekul pemlastis kedalam fase
polimer. Jika pemlastis mempunyai gaya interaksi dengan polimer, proses
dispersi akan berlangsung dalam skala molekul dan terbentuk larutan polimer
19
Sifat fisik dan mekanis polimer-terplastisasi yang kompatibel ini akan merupakan
fungsi distribusi dari sifat komposisi pemlastis yang masing-masing komponen
dalam sistem. Bila antara pemlastis dengan polimer tidak terjadi percampuran
koloid yang tak mantap (polimer dan pemlastis tidak kompatibel) dan
menghasilkan sifat fisik polimer yang berkulitas rendah. Karena itu, ramalan
karakteristik polimer yang terplastisasi dapat dilakukan dengan variasi komposisi
pemlastis (Yusmarlela, 2009).
Interaksi antara polimer dengan pemlastis dipengaruhi oleh sifat affinitas kedua
komponen, jika affinitas polimer-pemlastis tidak terlalu kuat maka akan terjadi
plastisas antara struktur (molekul pemlastis hanya terdistribusi diantara struktur).
Plastisasi ini hanya mempengaruhi gerakan dan mobilitas struktur. Jika terjadi
interaksi polimer-polimer cukup kuat, maka molekul pemlastis akan terdifusi
kedalam rantai polimer menghasilkan plastisasi infrastruktur intra bundle. Dalam
hal ini molekul pemlastis akan berada diantara rantai polimer dan mempengaruhi
mobilitas rantai yang dapat meningkatkan plastisasi sampai batas kompatibilitas
rantai yang dapat terdispersi (terlarut) dalam polimer. Jika jumlah pemlastis
melebihi batas ini, maka akan terjadi sistem yang heterogen dan plastisasi
berlebihan, sehingga plastisasi tidak efisien lagi (Wirjosentono, 1995).
H. Scanning Electron Microscopy(SEM)
SEM merupakan suatu instrumen penghasil berkas elektron pada permukaan
20
diberikan oleh material target. SEM terdiri dari kolom elektron(electron coloum), ruang sampel(speciment chamber)dan sistem vakum(vacuum system). Dalam hal ini analisis morfologi kopolimer penggunaan alat SEM berkembang luas.
Pada prinsip analisis menggunakan SEM adalah dengan sinyal elektron sekunder.
Berkas elektron diarahkan pada suatu permukaan spesimen yang telah dilapisi
oleh suatu film konduktor. Pelapisan ini bertujuan agar polimer yang digunakan
dapat menghantarkan arus listrik sehingga berinteraksi dengan spesimen yang
dikumpulkan untuk mengetahui intensitas elektron ysng berinteraksi dengan
berkas elektron. Berkas elektron ysng berinteraksi dengan spesimen akan
menghasilkan pola difraksi elektron yang dapat memberikan informasi mengenai
kristalografi, jenis unsur serta distribusinya dan morfologi dari permukaan bahan
(Wu dalam Annisa, 2007).
Teknik SEM pada dasarnya merupakan pemeriksaan dan analisis permukaan.
Data yang diperoleh merupakan data dari permukaan atau lapisan yang tebalnya
sekitar 20 µm dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan
topografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan. Gambar
topografi diperoleh dengan penangkap elektron sekunder yang dipancarkan oleh
spesimen.
Sampel yang akan dianalisis dengan menggunakan teknik ini harus mempunyai
permukaan dengan konduktivitas yang tinggi, karena polimer mempunyai
konduktivitas yang rendah maka bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor
21
jika dianalisis dalam waktu yang lama lebih baik menggunakan emas atau
campuran emas dan palladium.
I. Spektroskopi Fourier Transform Infrared(FT-IR)
Pada dasarnya Spektrofotometer FTIR adalah sama dengan Spektrofotometer
Infra Red dispersi, perbedaannya adalah pengembangan pada sistem optiknya
sebelum berkas sinar infra merah melewati contoh. Dasar pemikiran dari
Spektrofotometer FTIR adalah dari persamaan gelombang yang dirumuskan oleh
Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830) seorang ahli matematika dari Perancis,
dari deret Fourier tersebut intensitas gelombang dapat digambarkan sebagai
daerah waktu atau daerah frekwensi. Perubahan gambaran intensitas gelombang
radiasi elektromagnetik dari daerah waktu ke daerah frekwensi atau sebaliknya
disebutTransformasi Fourier(Fourier Transform). Selanjutnya pada sistem optik peralatan instrumenFourier Transform Infra Reddipakai dasar daerah waktu yang non dispersif.
Secara keseluruhan, analisis menggunakan spektrofotometer ini memiliki dua
kelebihan utama dibandingkan Spektrofotometer Infra Red dispersi yaitu :
1. Dapat digunakan pada semua frekuensi dari sumber cahaya secara simultan
sehingga analisis dapat dilakukan lebih cepat.
2. Sensitifitas dari metoda Spektrofotometri FTIR lebih besar daripada cara
dispersi, sebab radiasi yang masuk ke sistem detektor lebih banyak karena
22
Spektroskopi FTIR merupakan metode yang dapat digunakan untuk
mengidentifikasi gugus fungsi yang terdapat dalam senyawa organik, gugus
fungsi ini dapat ditentukan berdasarkan ikatan dari tiap atom. Prinsip kerja dari
metode ini adalah sinar yang terserap menyebabkan molekul dari senyawa
tervibrasi dan energi vibrasi diukur oleh detektor dan energi vibrasi dari gugus
fungsi tertentu akan menghasilkan frekuensi yang spesifik. Alat ini mempunyai
kemampuan lebih sensitif dibanding dengan alat dispersi dan dapat digunakan
pada daerah yang sangat sulit atau tidak mungkin dianalisis dengan alat dispersi.
Radiasi infra merah mempunyai spektrum elektromagnetik pada bilangan
gelombang 13000-10 cm-1atau panjang gelombang dari 0,78-1000 µm.
Penggunaan spektrum infra merah untuk menentukan gugus fungsi suatu struktur
senyawa organik biasanya antara 4000-400 cm-1(2.5 sampai 25 µm). Daerah di
bawah frekuensi 400 cm-1(25 µm) disebut daerah infra merah jauh, dan daerah di
atas 4000 cm-1(2.5 µm) disebut daerah inframerah dekat (Silversteinet al., 1986). Berikut skema peralatan spektrofotometer IR.
23
Menurut Mohamedet.al(2006) hasil spektrum analisis blending antara
polisterena dan poli asam laktat ditunjukkan pada panjang gelombang 1767 - 1759
cm-1yaitu adsorpsi pada ikatan karbonil. Pergeseran frekuensi demikian
merupakan bukti terjadinya interaksi intermolekular pada campuran polimer.
J. Difference Scanning Calorimetry (DSC)
DSC merupakan teknik yang digunakan untuk menganalisa dan mengukur
perbedaan kalor yang masuk ke dalam sampel dan referensi sebagai
pembandingnya. Teknik DSC merupakan ukuran panas dan suhu peralihan dan
paling berguna dari segi termodinamika kimia karena semua perubahan kimia atau
fisik melibatkan entalpi dan entropi yang merupakan satu fungsi keadaan. Teknik
DSC dengan aliran panas dari sampel tertentu adalah ukuran sebagai fungsi suhu
atau massa.
Didalam alat DSC terdapat duaheater, dimana diatasnya diletakkan wadah sampel yang diisi dengan sampel dan wadah kosong. Wadah tersebut biasanya
terbuat dari alumunium. Komputer akan memerintahkanheateruntuk menaikkan suhu dengan kecepatan tertentu, biasanya 10 °C per menit. Komputer juga
memastikan bahwa peningkatan suhu pada keduaheaterberjalan bersamaan (Widiarto, 2007).
Analisis DSC digunakan untuk mempelajari transisi fase, seperti melting, suhu
transisi glass(Tg), atau dekomposisi eksotermik, serta untuk menganalisa
24
gelas (Tg) merupakan salah satu sifat fisik penting dari polimer yang
menyebabkan polimer tersebut memiliki daya tahan terhadap panas atau suhu
yang berbeda-beda. Dimana pada saat temperatur luar mendekati temperatur
transisi glassnya maka suatu polimer mengalami perubahan dari keadaan yang
keras kaku menjadi lunak seperti karet (Hidayat, 2003).
K. Pengujian Sifat Mekanik Film Plastik
Mesin yang digunakan untuk menguji kekuatan tarik dan modulus lentur adalah
Instron Testing Machine (Model 4482–BBLKI Serang). Uji tarik akan
dilakukan dengan laju regangan 0,02 per menit dengan panjang terukur 50 mm.
Uji lentur dilakukan dengan kecepatancrosshead1 mm/min dengan panjang bentangan 32 mm. Dipersiapkan sepuluh buah spesimen untuk dianalisa. Untuk
menghindari kerusakan fiber selama persiapan digunakan papan kertas seperti
pada gambar 10. Serat direkatkan pada papan kertas dan kemudian secara
hati-hati dicekamkan pada mesin pengujian, kemudian di potong pada garispotong
yang ditentukan. Untuk menentukan kekuatan tarik digunakan metode standar JIS R
7601 (Ristadi, 2011).
25
Kekuatan tarik merupakan salah satu sifat dasar polimer yang terpenting dan
sering digunakan untuk karekterisasi bahan polimer. Kekuatan tarik suatu bahan
didefinisikan sebagai besarnya beban maksimum yang digunakan untuk
memutuskan spesinya sebagai dibagi dengan luas permukaan penampang awal.
Cara kerjanya yaitu film hasil spesimen dipilih dengan ketebalan 0,2 mm dan
dipotong membentuk spesimen untuk pengujian kemuluran disajikan pada
Gambar 11.
Gambar 11. Spesi kekuatan uji tarik berdasarkan ASTM D-368-72-Type IV
Kedua ujung spesimen dijepit pada alat kemuluran kemudian dicatat perubahan
panjang (mm) berdasarkan besar kecepatan 50 mm/menit. Disamping kekuatan
tarik, sifat mekanik dari suatu bahan juga perlu diamati dari sifat kemulurannya
(ε)yang didefinisikan sebagai berikut: =
0 100%
merupakan panjang spesimen setelah dan sebelum diberi tekanan (mm)
26
Sifat mekanik merupakan sifat mendasar yang diperhatikan khususnya untuk
bahan komersil. Sifat-sifat mekanik dari polimer yang umum adalah kekuatan
tarik., modulus, dan elongasi. Untuk mengukur kekuatan tarik, modulus, dan
elongasi, suatu spesimen uji dijepit pada kedua ujungnya. Salah satu ujungnya
dibuat tetap ditambahkan suatu beban yang naik sedikit demi sedikit ke ujung lain
sampai spesimen patah.
1. Kekuatan (strength)
Diantara sifat-sifat mekanik yang harus diperhatikan, kekuatan tarik adalah yang
terpenting, karena mengacu pada ketahanan terhadap tarikan. Kekuatan tarik
diukur dengan menarik sekeping polimer dengan dimensi yang seragam.
Tegangan tarik (σ) adalah beban yang ditanggung oleh sampel pada saat ditarik dengan gaya sebesar F yang dibagi dengan luas daerah A, yaitu :
F
σ
=
A
Nilai tegangan tarik (σ) pada saat sampel terputus adalah kekuatan tarik. Satuan tegangan tarik (σ) adalah N/cm2 atau megapascal (MPa), dimana 1 MPa = 100 N/cm2 atau dapat juga dalam pounds per square inci (psi), dimana 1 N/cm2 = 1,45
psi.
2. Perpanjangan (elongation)
Elongasi adalah perubahan bentuk (memanjang) pada saat sampel dikenai
kekuatan tarik, biasanya dalam persen elongasi (%E)
% E = L x 100%
L
27
Terdapat dua jenis elongasi,ultimate elongationdanelastic elongation. Ultimate elongationadalah perpanjangan pada saat sampel terputus sedangkan elastic elongationadalah perpanjangan dimana sampel masih dapat kembali ke bentuk awal (khusus untuk elastomer seperti karet). Bahan-bahan elastomer
mampu mengalami perpanjangan elastik sampai 1000% kemudian kembali ke
bentuk semula. Contoh, sampel film mempunyai panjang mula-mula (l0) =5,8
mm dan (l)=10,8 mm, maka nilai kemuluran untuk campuran 10 gram PS dengan
0 gram berat gliserol adalah
=10,8 5,8
5,8 100% = 86,215%
3. Modulus
Berbeda dengan elastomer, jenis plastik lebih disukai tidak memiliki perpanjangan
elastik yang besar. Untuk mengukur sebarapa banyak suatu bahan dapat menahan
perubahan seperti perpanjangan maka digunakan pengukuranmodulus.
Modulus diukur seperti pengukuran kekuatan tensil. Pada saat sampel ditarik,
besar tegangan tarik sedikit demi sedikit ditambah kemudian diukur besarnya
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kebutuhan plastik terus meningkat, seiring dengan meningkatnya pemenuhan
kebutuhan plastik untuk memenuhi hajat manusia. Plastik umumnya digunakan
sebagai pembungkus makanan, alas makan dan minum, alat tulis kantor dan
sebagainya. Hal ini dikarenakan plastik memiliki beberapa keunggulan seperti
ringan tetapi kuat, transparan, tahan air serta harganya relatif murah. Akan tetapi,
plastik yang beredar di pasaran saat ini merupakan polimer sintetik yang terbuat
dari minyak bumi yang sulit untuk terurai di alam. Plastik sintetik membutuhkan
waktu sekitar 50 tahun agar dapat terurai di dalam tanah atau alam (Auras, 2002).
Akibatnya terjadi pencemaran lingkungan yang terus meningkat karena waktu
degradasi plastik yang relatif lama seperti penurunan air dan pencemaran tanah
(Ranika, 2010).
Peningkatan kesadaran masyarakat terhadap lingkungan menjadi hal yang sangat
penting untuk menanggulangi masalah lingkungan saat ini terutama disebabkan
oleh plastik. Masalah pencemaran tanah, air dan udara akibat sampah kemasan non
2
bersifatbiodegradabledan ramah lingkungan yang dapat terdegradasi oleh
mikroorganisme. Salah satu plastikbiodegradebleadalah poli asam laktat (PLA), merupakan polimer bioplastik paling potensial untuk diaplikasikan karena memiliki
sifat-sifat mekanis yang mirip dibandingkan plastik sintetik, terutama dengan
polistirena.
Polistirena mempunyai sifat keras namun memiliki sifat fleksibilitas sehingga dapat
dibentuk menjadi berbagai macam produk dengan detail yang bagus. Penambahan
polistirena pada saat polimerisasi dapat meningkatkan fleksibilitas dan ketahanan
kejut. Selain itu, polistirena mempunyai sifat tahan air, bahan kimia non-organik
dan alkohol, ringan, tahan panas, agak kaku, tidak mudah patah dan tidak beracun.
Produk yang dihasilkan dari campuran polistirena memiliki keunggulan seperti
tidak tembus cahaya, lebih keras dan lebih mudah dalam pembuatannya
dibandingkan dengan produk polimer termoplastik lainnya (Meyer, 1984).
Damayanti (2011) telah melaporkan bahwa pembuatan plastik ramah lingkungan
dapat dihasilkan dari campuran kitosan-poli asam laktat dengan teknik solution-mixing, namun produk bioplastik yang hasilkan tidak homogen. Penelitian untuk menetukan variasi pelarut terhadap campuran kitosan-PVA, seperti asam asetat,
asam format, asam sitrat dan asam telah dilaporkan oleh Parket al., (2001). Untuk mengetahui suatu cara pada saat pengeringan campuran pati dengan poli vinil
alkohol guna memperbaiki sifat kompatibilitas kedua campuran juga telah
dilaporkan oleh Lawtonet al., (1996). Beberapa peneliti juga telah melaporkan pembuatan bioplastik dari campuran PLA dan pati gandum (Sun, 2001), campuran
3
penelitian untuk mempelajari interaksi antara campuran poli asam laktat dan
polistirena menghasilkan adalah campuran polistirena dan poli asam laktat yang
baik dengan kemantapan suhu saat mencapai puncak pelelehan.
Pada penelitian ini, telah dilakukan pembuatan bioplastik dengan campuran
polistirena-poli asam laktat yang dihasilkan produk lebih homogen. Sedangkan
untuk mengetahui produk plastik yang dihasilkan, dilakukan karakterisasi
menggunakan SEM, FTIR, DSC dan uji tarik.
B. Tujuan Penelitian
Penelitian ini memiliki beberapa tujuan yaitu
1. Membuat plastikbiodegradabledari campuran polistirena dan poli asam laktat. 2. Mengkarakterisasi plastik campuran polistirena-poli asam laktat dengan FTIR,
SEM dan DSC.
3. Menentukan sifat mekanik dan sifat termal plastik campuran polistirena-poli
asam laktat.
C. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah menginformasikan kepada
masyarakat ilmiah tentang plastik ramah lingkungan dari campuran polistirena-poli
ABSTRAK
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLASTIK RAMAH LINGKUNGAN DARI CAMPURAN
POLISTERENA-POLI ASAM LAKTAT
Oleh
Dwi Fitrian Saputro
Telah dilakukan penelitian pembuatan plastik ramah lingkungan dari poly lactid acid dan polistirena dengan menggunakan metode solution casting. Untuk mendapatkan film plastik campuran poly lactic acid (PLA) dan polistirena (PS) yang optimum telah dilakukan dengan memvariasikan komposisi PLA dan PS sebagai berikut 1:0; 1:1 ; 1:2; 1:3; 0:1; 1:1 dengan dan tanpa penambahan gliserol dalam pelarut asetonitril dan toluena. Plastik yang sudah dihasilkan kemudian dikarakterisasi dengan FT-IR untuk melihat perubahan campuran PLA-Polisterena dengan mengidentifikasi gugus fungsi. Dari produk plastik yang dihasilkan, hasil terbaik diperoleh pada perbandingan 1:1 tanpa dan dengan penambahan gliserol. Hasil FTIR menunjukkan bahwa daerah 1768.63 cm-1 yang merupakan serapan dari gugus karbonil dari PLA, sedangkan 1600.94cm-1 merupakan ikatan pada benzena dari PS. Puncak tajam intensitas yang tinggi untuk ikatan C-H alkil (-CH2) pada daerah 2945.52 cm-1dan 2997.00 cm-1dari PS. Penambahan gliserol
pada PLA-PS mengakibatkan adanya serapan-OH pada 3385.75 cm-1. Sedangkan untuk mengetahui morfologi plastik campuran PLA-polistirena tanpa dan dengan penambahan gliserol dilakukan analisis dengan menggunakan SEM. Hasil SEM menunjukkan permukaan plastik tanpa penambahan gliserol kurang homogen sedangkan campuran dengan penambahan gliserol menunjukkan permukaan plastik yang rata dan lebih homogen. Untuk mengetahui sifat termal plastik dilakukan analisis dengan menggunakan DSC. Hasil analisis dengan menggunakan DSC diperoleh suhu transisi kaca (Tg) 69,60 ºC (tanpa gliserol) dan 55,64 ºC (dengan penambahan gliserol). Uji tarik film plastik memberikan hasil bahwa kekuatan tarik plastik semakin menurun dengan semakin kecilnya konsentrasi polistirena terhadap campuran.
ABSTRACT
PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF NVIRONMENTALLY FRIENDLY PLASTIC MIXED POLISTERENA-POLY LACTIC ACID
By
Fitrian Dwi Saputro
The study from manufacturing of environmentall friendly-plastic and polystyrene poly lactid acid was done by using a solutioncasting method. In order to find out the blended plastic film by mixing poly lactic acid (PLA) and polystyrene (PS), the experiment was done by varying the optimum composition of the PLA and PS as follows 1:0: 1:1, 1:2: 1:3: 0:1, 1: 1 with and without addition of glycerol in the solvent acetonitrile and toluene. The plastics which were produced then would be characterized using FT-IR in aim to see the changes mix of PLA-Polisterena by identifying functional groups. Thus, from the plastic products which were produced, the best results obtained at a ratio of 1:1 without and with addition of glycerol. FTIR results showed that the area of 1768.63 cm-1 was the absorption of the carbonyl group of the PLA, meanwhile 1600.94cm-1 was a bound on the benzene from the PS. The sharp peak of the high intensity for the alkyl CH bounds (-CH2) was in the 2945.52 and 2997.00 cm-1 cm-1 from the PS. The addition of glycerol resulted the absorption of PLA-PS-OH at 3385.75 cm-1. Meanwhile, in order to know the morphology of polystyrene plastic, PLA was blended without and with addition of glycerol then it was analyzed by using SEM. SEM results showed that the plastic surface without the addition of glycerol was less homogeneous, but the mixture with the addition of glycerol showed a flat plastic surface and more homogeneous. To know the thermal properties of plastics, it was observed by using DSC analysis. The analytical results by using the DSC showed that the glass transition temperature (Tg) was 69.60 º C (without glycerol) and 55.64 º C (with the addition of glycerol). The plastic film tensile test showed the result that the plastic tensile strength
decreased with the decreasing size of the concentration of polystyrene toward the mixture.
