SINTESIS DAN KARAKTERISASI BIOPOLIMER KOMPOSIT
EGN-CARBON NANOTUBES
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Menempuh Ujian Sidang Sarjana Sains Program Studi Kimia
Muhammad Rasyid Dauly 1005207
PROGRAM STUDI KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
SINTESIS DAN KARAKTERISASI BIOPOLIMER KOMPOSIT
EGN-CARBON NANOTUBES
Oleh
Muhammad Rasyid Dauly 1005207
Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada Program Studi Kimia Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam
© Muhammad Rasyid Dauly 2014 Universitas Pendidikan Indonesia
Desember 2014
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang.
LEMBAR PENGESAHAN
SKRIPSI
SINTESIS DAN KARAKTERISASI BIOPOLIMER KOMPOSIT EGN-CARBON NANOTUBES
Oleh :
Muhammad Rasyid Dauly 1005207
Disetujui dan disahkan oleh: Dosen Pembimbing I
Dr. Hendrawan, M.Si NIP. 196309111989011001
Dosen Pembimbing II
Drs. Yaya Sonjaya, M. Si NIP. 195309061980021002
Mengetahui,
Ketua Jurusan Pendidikan Kimia
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang sintesis dan karakterisasi biopolimer komposit berbahan dasar biodiversitas tumbuhan Indonesia yaitu alga merah sebagai sumber bahan baku biopolimer. Biopolimer komposit disintesis melalui penggabungan ekstrak alga merah (EGN), PVA, dan filler carbon nanotubes (SWCNT dan MWCNT) dalam fasa cair. Biopolimer komposit hasil sintesis kemudian dikarakterisasi menggunakan beberapa metode seperti FTIR, X RD, SEM, AFM, dan uji daya hantar listrik. Spektra FTIR dan difraktogram X RD untuk biopolimer komposit menunjukkan interaksi yang terjadi anatara biopolimer kompositdan CNT adalah interaksi fisika bukan interaksi kimia dimana CNT diperkirakan hanya menyisip ke dalam matrik biopolimer EGN tanpa mengubah strukturnya secara signifikan. Temuan ini dikonfirmasi dengan gambar SEM dan AFM yang menunjukkan adanya perubahan topografi permukaan biopolimer EGN setelah penyisipan CNT. Konduktifitas biopolimer komposit EGN-CNT berada pada rentang 1-10 x 10-7 ohm-1cm-1,masih kecil dibandingkan dengan target konduktifitas polimer sintetik.
ABSTRACT
Has been done research about synthesis and characterization of biopolymer composite based on biodiversity plant of Indonesia red algae is a resource material. Biopolymer composite was synthesis from extraction of red algae, PVA, and filler carbon nanotubes (SWCNT and MWCNT) on solvent. Here after, the synthesized composites were characterized with several method such as FTIR spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, AFM, and electrical conductivity measurement. Spectra FTIR and difractogram XRD for biopolymer composite evidenced the interaction between biopolymer composites and CNT is physic interaction not chemistry interaction where CNT estimate only insert into polymer matrix without change the structure of biopolymer EGN. This was confirmed with figure of SEM and AFM was show change topography of biopolymer EGN surface after insertion CNT. Conductivity of biopolymer EGN-CNT be on 1-10 x 10-7 ohm-1cm-1 is stil lower compare with conductivity of polymer synthetic
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sampai saat ini, pengembangan teknologi pembuatan polimer untuk berbagai aplikasiterus dikembangkan. Pembuatan polimer umumnya masih menggunakan bahan dasar sintesis yang tidak bersifat biodegradable, dan kurang ekonomis (high cost). Dalam beberapa tahun terakhir, pengembahan biopolimer berbasis bahan alam yang bersifat renewable, biodegradable, dan biocompatible telah banyak dikembangkan untuk mengatasi permasalahan di atas (Mohzen, et al. , 2011). Pemanfaatan polimer berbasis bahan alami untuk berbagai aplikasi diyakini akan lebih ekonomis (ketersediaan bahan baku di alam yang melimpah) juga lebih ramah lingkungan.
Terdapat berbagai macam bahan alami yang dapat digunakan sebagai bahan pembuatan biopolimer. Alga merah, merupakan salah satu bahan alami potensial untuk pembuatan biopolimer, karena bahan ini merupakan satu dari biodiversitas khas yang mudah ditemukan di berbagai wilayah perairan Indonesia juga memiliki kandungan selulosa yang signifikan. Pemanfaatan alga merah di Indonesia sampai saat ini, masih terbatas untuk produksi bahan makanan (agar-agar), kosmetik, dan obat-obatan, padahal secara kuantitas ketersediaan alga merah sangat melimpah malah terkadang menjadi limbah karena tidak termanfaatkan dengan baik. Pembuatan polimer alternative (biopolimer) dari alga merah dapat menjadi salah satu diversifikasi produk, yang dapat meningkatkan nilai guna dan nilai tambah dari alga merah.
smart material. Modifikasi sifat mekanik dan kemampuan menghantarkan listrik
dari berbagai biopolimer telah banyak dilaporkan, baik dengan metode penyisipan elektrolit, logam, ataupun filler conductive melalui teknik komposit.
Pengembangan dan inovasi material komposit akhir-akhir ini terus berkembang dalam rangka penyiapan smart material untuk pemenuhan kebutuhan industry dan teknologi pada berbagai bidang, seperti bidang elektronik, transportasi, kedokteran/medis, biologi, dan sebagainya. Material komposit adalah perpaduan 2 material atau lebih yang berbeda fasa, yang menghasilkan material baru dengan sifat yang lebih baik daripada komponen penyusunnya. Ikatan antar partikel dan interaksi yang terjadi antar komponen penyusunnya merupakan hal yang mempengaruhi secara langsung sifat mekanik pada komposit yang dihasilkan. Material komposit tersusun atas matriks (fase keras) dan bahan penguat, yang dapat berupa serat, silica, clay, dan sebagainya. Dengan penambahan bahan penguat pada konsentrasi tertentu, dapat menghasilkan sifat mekanik, termal dan struktur yang lebih baik dibandingkan sifat material penyusunnya.
Salah satu pengembangan biopolimer komposit pada saat ini adalah komposit biopolimer-karbon. Komposit biopolimer-karbon dapat dibuat dengan mencampurkan material karbon (karbon aktif, carbon fiber, dan carbon nanotubes) dengan biopolimer. Material karbon dapat bertindak sebagai filler dalam matrik biopolimer untuk meningkatkan kekuatan mekanik dan konduktifitas dari biopolimer (Janata dan Josowicz, 2002). Komposit biopolimer-karbon yang telah dikembangkan mempunyai karakteristik sifat mekanik dan konduktifitas yang berbeda-beda tergantung dari jenis bahan baku biopolimer dan material karbon yang dipakai (Bai dan Shi, 2006).
dikarenakan keunggulan sifat fisika dan kimia CNT yang sulit ditemukan pada material lain. CNTs mempunyai karakteristik yang unik diantaranya ukurannya di skala nano, konduktifitas termal dan listrik yang tinggi, dan sifat mekaniknya, sehingga dapat di aplikasikan untuk berbagai keperluan (Baughman, 2002). CNT adalah alotrop karbon dengan struktur nano silinder, memiliki rasio panjang terhadap diameter hingga 132,000,000:1. Komposit CNT dengan biopolimer diyakini dapat meningkatkan kinerja material tersebut.
Berdasarkan kajian di atas, dalam penelitian ini akan disintesis biopolimer dari ekstrak alga merah (EGN) dengan penambahan PVA dan croslinker (GA), dan pembuatan biopolimer komposit dengan penyisipan carbon nanotubes (CNT) untuk modifikasi sifat mekanik dan kondusktifitasnya. Material yang diperoleh akan di karakterisasi, dan uji kinerjanya lebih lanjut. Diharapkan, komposit CNT dapat meningkatkan kinerja biopolimer EGN untuk berbagai aplikasi, terutama dalam penyiapan alternatif material konduktif berbasis biopolimer.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian yang dikemukakan di atas, maka rumusan masalah penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana sintesis biopolimer EGN dan biopolimer komposit EGN-CNTs
2. Bagaimana karakteristik dan kinerja biopolimer EGN dan biopolimer komposit EGN-CNTs
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh informasi mengenai:
1. Metode sintesis biopolimer EGN dan biopolimer komposit EGN-CNTs.
1.4 Manfaat Penelitian
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
1. Sintesis untuk pembuatan biopolimer komposit dilakukan dengan pencampuran ekstrak EGN, PVA, CNT, dan croslinker GA dengan bantuan pengadukan dan pemanasan, dilanjutkan dengan pencetakan, pengeringan biopolimer dalam cetakan dilakukan selama 3 minggu. EGN dapat diperoleh dari ekstrasi alga merah melalui maserasi dengan ethanol 70% dengan rasio komposisi 1:5, sedangkan dispersi CNT (SWCNT/MWCNT) dapat dibuat dalam larutan surfaktan.
2. Berdasarkan spektra FTIR (gugus fungsi C-O/ 1040 cm-1; gugus fungsi C-N/ 1220cm-1 dan 1320cm-1; gugus fungsi C-H/2480-3000 cm-1 ;g ugus fungsi O-H/ 3250-3430 cm-1), dapat dinyatakan bahwa ekstrak alga merah mengandung selulosa (polimer alami). Selain itu, difraktogram X RD
mengkonfirmasi temuan dari FTIR, dimana puncak 2Ɵ pada19,6 dan 21,4
(biopolimer), 2Ɵ pada19,3 dan 21,4 (biopolimer-SWCNT), dan 2Ɵ pada
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
Abdel-Mohzen, A. M. , et al. (2011). “Eco-Synthesis of PVA/Chitosan Hidrogels for Biomedical Appliccation”. J Polym Environ. 19, 1005-1012.
Anggadiredja, J. T. , Zatnika, A. , Purwoto, H. , dan Istini, S. , 2002. Rumput Laut, Penebar Swadaya, Jakarta Chapman, V. J. , and Chapman, C. J. , 1980. ”Seaweed and Their Uses”. 3 rd ed. , pp. 148 – 193, Chapman and Hall Ltd. , London.
Apsari, A. (2010). Studi Kinetika Penyerapan Ion Khromium dan Ion Tembaga Menggunakan Kitosan Produk dari Cangkang Kepiting. Skripsi
Universitas Diponegoro, Semarang.
Baughman RH, Zakhidov AA, de Heer WA. (2002). “Carbon nanotubes-the route
toward applications. ”. Science. 297(5582):787–92.
Chotimah, Nurul . (2013). “Sintesis, Karakterisasi, dan Uji Kinerja Biohidrogel Berbahan Dasar EGN-PVA Dengan Croslinker Glutaraldehida”. Skripsi Sarjana pada FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung : Tidak Diterbitkan.
Coleman, Jonathan N. (2006). “Small but strong: A review of the mechanical properties of carbon nanotube-polymer composites”. Carbon. Vol 44, pp 1624-1652.
Elliott JA, Sandler JKW, Windle AH, Young RJ, Shaffer MSP. (2004 )“Collapse of single-wall carbon nanotubes is diameter dependent. ” Phys Rev Lett, vol 92(9), pp :1–4.
Han X , Chen S, dan X ianguo Hu. (2008). “Controlled-release fertilizer encapsulated by starch/polyvinyl alcohol coating”. Desalination. 240, 21 – 26.
Jamnongkan, T. , Kaewpirom, S. (2010). “Controlled-Release Fertilizer Based on Chitosan Hidrogel: Phosphorus Release Kinetic”. Science Journal UBU. 1, (1), 43-50.
Kaewpirom, S. , & Boonsang, S. (2006). Electrical response characterization of poly(ethylene glycol) macromer (PEGM) / chitosan hydrogels in NaCl solution. European Polymer Journal, 42, 09–16.
Lang, K. M. ; D. A. Hite; R. W. Simmonds; R. McDermott; D. P. Pappas; John M. Martinis (2004). "Conducting atomic force microscopy for nanoscale tunnel barrier characterization". Review of Scientific Instrumentsvol. 75(8), pp. 2726–2731.
Lu JP. (1997). “Elastic properties of single and multilayered nanotubes. ”. J Phys Chem Solids, vol. 58(11), pp 49–52.
Manchado MAL, Valentini L, Biagiotti J, Kenny JM. (2005) “Thermal and mechanical properties of single-walled carbon nanotubes-polypropylene composites prepared by melt processing”. Carbon, vol. 43(7), pp. 499– 505.
McMullan, D. (2006). "Scanning electron microscopy 1928–1965". Scanning. Vol: 175.
Mobarok. (2007). Kristalisasi dan Karakterisasi Senyawa Aktif Bioflokulan DYT hasil Isolasi Melalui Metode Refluks. Skripsi Sarjana pada FPMIPA
Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung : Tidak Diterbitkan.
Muthoharoh, SP. (2012). Sintesis Polimer Superabsorben dari Hidrogel Kitosan Terikat Silang. Skripsi. Program Reguler Kimia Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia. Depok :tidakditerbitkan. Putra, S. E. (2006). Alga laut sebagai biotarget industri. Sekjen Ikatan
Mahasiswa Kimia Indonesia. Jakarta, 3 hlm.
S. Iijima and T. Ichihashi. (1993). “Single-Shell Carbon Nanotubes Of 1-Nm Diameter,” Nature, vol. 363, pp. 603-605
Smart, Lesley E. & Moore, Elaine A. (2005). Solid state chemistry : an introduction, third edition. Boca Raton : CRC Press.
Uswatun Hasanah, R. (2007). Pemanfaatan Rumput Laut (Gracilaria sp. ) dalam Meningkatkan Kandungan Serat Pangan Pada Sponge Cake. Skripsi Sarjana pada FPIK Institut Pertanian Bogor, Bogor : Tidak Diterbitkan. Wei BQ, Vajtai R, Ajayan PM. ( 2001) “Reliability and current carrying capacity
of carbon nanotubes”. Appl Phys Lett; vol 79(8), pp 1172–4.
You, H. C. , Jinhae. , dan Park, J. H. (2009). “Pulp And Paper Made From Rhodophyta And Manufacturing Method Thereof”. United States Patent. US 7,662,019 B2.
Yue, Y . (2007), A Comparative Study of Cellulose I and II Fibers and Nanocrystals. Louisianna : Heilongjiang Institue of Science and Technology.
