PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLASTIK CAMPURAN POLIETILEN (PE)/POLI ASAM LAKTAT (PAL) MENGGUNAKAN
METODE NON SOLUTION CASTING
Oleh
Aprian Agung Budiman
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SARJANA SAINS
Pada Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG
ABSTRAK
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLASTIK CAMPURAN POLIETILEN (PE)/POLI ASAM LAKTAT (PAL) MENGGUNAKAN
METODE NON SOLUTION CASTING
Oleh
Aprian Agung Budiman
Pembuatan dan karakterisasi plastik campuran polietilen (PE)/poli asam laktat (PAL) menggunakan metode non solution casting telah dilakukan pada penelitian ini. Pembuatan plastik dilakukan dengan variasi perbandingan komposisi PE/PAL sebesar : 1:0, 0:1, dan 3:1 (w/w) dengan penambahan 10% gliserol. Pembuatan plastik juga dilakukan dengan variasi perbandingan komposisi PE/PAL 3:1 (w/w) dengan panambahan 5% dan 15% gliserol. Proses pencampuran masing-masing variasi dalam Extruder dan Melt Pump dilakukan pada suhu kurang lebih 180 oC (zona 1), 190 oC (zona 2), dan 200 oC (zona 3) pada barrel Extruder dan 210 oC pada dieMelt Pump. Proses pembentukan plastik dilakukan mengunakan die Blown Film pada suhu 210 oC. Plastik yang dihasilkan kemudian dikarakterisasi menggunakan FTIR, SEM, dan DSC. Hasil SEM menunjukan permukaaan plastik PE/PLA (3:1) gliserol 15% lebih homogen dan rata. Dari keseluruhan hasil
spektra IR PE/PLA setelah blending tidak memperlihatkan adanya perubahan gugus fungsi, dikarenakan proses blending tersebut hanya berlangsung secara fisik. Hasil DSC memperlihatkan penambahan gliserol sebagai plasticizer pada PE/PLA menyebabkan pergeseran nilai Tg, Tc, dan Tm, masing-masing plastik.
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Plastik telah menjadi kebutuhan hidup yang terus meningkat seiring dengan
meningkatnya jumlah penduduk di bumi. Sifat plastik yang begitu luas
menyebabkan banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan manusia. Beberapa
sifat plastik antara lain sifat thermal, kelenturan, tahan terhadap mikroorganisme,
daya tahan terhadap air, daya tembus udara (oksigen), kelenturan, tahan terhadap
minyak atau panas, serta transfaran (Ratna, 2010). Disamping memiliki berbagai
kelebihan tersebut plastik juga mempunyai kelemahan diantaranya plastik
konvensional yang terbuat dari petrolium, gas alam atau batu bara yang tidak
dapat diperbaharui (non-renewable) serta tidak dapat terdegradasi
mikroorganisme di lingkungan sehingga menyebabkan penumpukan limbah
plastik. Kelemahan lain adalah berbahaya bagi kesehatan manusia karena migrasi
residu monomer vinil klorida sebagai unit penyusun polivinilklorida (PVC) yang
bersifat karsinogenik (Siswono, 2008). Kondisi demikian ini menyebabkan
kemasan plastik sintetik tersebut tidak dapat dipertahankan penggunaannya secara
meluas karena masalah lingkungan dan kesehatan. Oleh karena itu perlunya
Plastik biodegradable (bioplastik) dirancang untuk mampu terdekomposisi di
alam. Proses biodegradasi ini dilakukan oleh mikroba yang mampu mengurai
secara alami struktur molekul film plastik (Adam and Clark, 2009). Salah satu
jenis plastik biodegradable adalah poli asam laktat (polylactic acid). Poli asam
laktat atau Poli laktida (PAL) dengan rumus kimia (CH3CHOHCOOH)n adalah
sejenis polimer hasil polimerisasi asam laktat, yang terbuat dari sumber
terbarukan dari hasil fermentasi oleh bakteri atau mikroba dengan menggunakan
substrat pati atau gula sederhana (Bastioli, 2002). 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. Kekurangan PAL adalah mempunyai ketahanan
panas, moisture dan gas barier kurang bagus dibanding dengan polietilen
tereptalat (PET). Hal lain yang paling penting adalah harganya yang masih tinggi
(Nasiri, 2008).
Untuk mengetahui kualitas dan mutu produk biodegradable (PAL) pada
penelitian ini akan dilakukan pencampuran PAL dengan polietilen (PE). Produk
plastik yang akan dihasilkan diharapkan lebih kuat dan sebagian bersifat
biodegradable. Uji karakteristik produk yang dihasilkan, dilakukan menggunakan
Scanning Elektron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared (FTIR), dan
3
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukannya penelitian ini
1. Mendapatkan plastik biodegradable dari campuran poli asam laktat (PAL)
dan polietilen (PE).
2. Mengetahui karakteristik plastik campuran poli asam laktat (PAL) dan
polietilen (PE).
3. Mengetahui sifat termal plastik campuran poli asam laktat (PAL) dan
polietilen (PE).
C. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat menambah informasi mengenai pembuatan plastik
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Biomass Terpadu Universitas Lampung
pada bulan Maret sampai Mei 2013. Untuk identifikasi menggunakan SEM dan
Spektrofotometer IR (FT-IR) dilakukan di Laboratorium Biomassa Terpadu
Universitas Lampung. Uji sifat termal dan mekanik di Laboratorium Kimia
Polimer Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Lampung.
B. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini, yaitu alat-alat gelas yang lazim
digunakan di laboratorium, neraca digital, Mesin (HAAKE PolyLab Rheomex
extruder Type single screw (1:1) L/D : 25) (557-2019), mesin HAAKE PolyLab
Blown Film dengan diameter Die 24 mm, Da 25 mm, Foureer Transform Infrared
(FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM),Difference Scanning Calorimetry
(DSC) Type Exstar X-DSC7000.
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu polietilen (PE),
35
C. Prosedur Penelitian
1. Penentuan Titik Leleh Polietilen (PE) dan Poli Asam Laktat (PAL) Menggunakan DSC.
Masing-masing sampel PE dan PLA, ditimbang sekitar 0,01-10 mg dan
dimasukkan ke dalam alumunium pan. Kemudian sampel tersebut dicrimp
menggunakan crimper. Tipe pan yang sama dengan yang digunakan pada
sampel disiapkan dan digunakan sebagai reference. Sampel dan reference
diletakkan pada tempat sampel di dalam DSC furnace lid menggunakan
pinset. Analisis dilakukan pada temperatur awal dari 25oC sampai 350oC
dan temperatur akhir dari 350oC menjadi 25oC. Hasil kondisi optimum
yang didapatkan digunakan sebagai acuan untuk campuran polietilen
(PE)/poli asam laktat (PAL).
2. Pembuatan Plastik Polietilen (PE)/Poli Asam Laktat (PAL) dengan Penambahan Gliserol Menggunakan Metode Non Solution Casting.
Plastik dibuat dengan variasi perbandingan komposisi PE/PAL 1:0, 0:1,
1:1, 3:1 dan 5:1 (w/w) dengam penambahan 10% gliserol. Pembuatan
plastik kedua menggunakan perbandingan komposisi PE/PAL 3:1 (w/w)
dengan penambahan gliserol 5% dan 15%. Proses blending dalam
ekstruderdilakukan pada daerah barrel ekstruder (TS1, TS2, dan TS3)
dengan suhu yang telah disesuaikan. Sampel kemudian diekstruksi dan
dikeluarkan melalui die blown film yang kemudian dicetak menjadi
3. Karakterisasi Plastik Polietilen (PE)/Poli Asam Laktat (PAL) dengan Penambahan Glisero Menggunakan FTIR
Sampel plastik yang dihasilkan dihomogenkan dan dibuat pelet dengan
KBr, kemudian ditembakkan dengan sinar infra merah pada daerah
frekuensi antara 3500 cm-1 sampai dengan 400 cm-1. Hasil serapan gugus
fungsional dari senyawa yang ada dalam sampel akan terekam sebagai
spektrum IR. Analisi ini dilakukan di Laboratorium Biomassa Terpadu
Universitas Lampung.
4. Karakterisasi Plastik Polietilen (PE)/Poli Asam Laktat (PAL) dengan Penambahan Gliserol Menggunakan SEM
Sampel plastik yang terbentuk antara PE/PLA dengan penambahan gliserol
yang berbentuk film dikarakterisasi permukaannya dengan menggunakan
instrumentasi SEM (Scanning Electron Microscope). Sampel yang akan
dianalisis disiapkan dan direkatkan dalam spesimen holder. Sampel yang
telah dipasang dalam holder dibersihkan dengan Hand Blower. Sampel
kemudian dimasukan dalam mesin couting untuk dilapisi lapisan tipis
berupa gold-poladium selama 4 menit. Kemudian sampel dimasukan ke
dalam Specimen Chamber. Pengamatan dan pengambilan gambar pada
layar SEM dengan mengatur pembesaran yang diinginkan dan penentuan
spot yang akan dianalisis pada layar SEM serta pemotretan pada gambar
37
5. Karakterisasi Plastik Polietilen (PE)/Poli Asam Laktat (PAL) dengan Penambahan Gliserol Menggunakan DSC
Karakterisasi sifat termal plastik menggunakan alat DSC tipe X-DSC700.
Sampel ditimbang sekitar 0,01 - 10 mg dan dimasukkan ke dalam
alumunium pan. Kemudian sampel tersebut dicrimp menggunakan
crimper. Tipe pan yang sama dengan yang digunakan pada sampel
disiapkan dan digunakan sebagai reference. Sampel dan reference
diletakkan pada tempat sampel didalam DSC furnace lid menggunakan
pinset. Analisis dilakukan pada temperatur awal dari 25oC sampai 350oC
dan temperatur akhir dari 350oC menjadi 25oC. Analisis ini dilakukan di
