PEMBUATAN DAN PENCIRIAN POLI(ASAM GLIKOLAT) DENGAN METODE SOLID STATE POLYMERIZATION
YUDI KURNIADI SULTRA
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
ABSTRAK YUDI KURNIADI SULTRA. Pembuatan dan Pencirian Poli(asam glikolat) dengan Metode Solid State Polymerization. Dibimbing oleh HENDRA ADIJUWANA, AHMAD SJAHRIZA, dan TETTY KEMALA. Poli(asam glikolat) (PGA) adalah poliester alifatik sederhana yang dapat diperoleh dari reaksi pembukaan cincin glikolida, suatu bentuk dimer dari asam glikolat dengan bantuan katalis SnCl2.2H2O dan kalor. Poli(asam glikolat) biasa digunakan dalam bidang medis sebagai mikrosfer dan benang jahit dalam pembedahan. Selain itu polisamglikolat juga dapat dibuat dengan metode polimerisasi kondensasi dari asam glikolat dan seperti yang dilakukan dalam penelitian ini adalah dengan metode solid state polymerization dengan menggunakan garam natrium kloroasetat sebagai monomer. Pencirian dengan FTIR menunjukkan spektrum-spektrum yang diduga sebagai PGA (variasi 2) yaitu, uluran C-H pada bilangan gelombang 2993,3 cm-1, C=O (gugus akhir asetat) 1631,7 cm-1, C=O ester pada 1747,4 cm-1, COO, C-H pada 1419,5 cm-1, C-O (ester) pada 1245,9 cm-1, dan C-OH (gugus akhir) pada 1095,5 cm-1 sedangkan untuk PGA variasi 8, tampak uluran C-H pada bilangan gelombang 2993,3 cm-1, C=O (gugus akhir asetat) 1627,8 cm-1, C=O ester pada 1743,5 cm-1, COO, C-H pada 1419,5 cm-1, C-O (ester) pada 1249,8 cm-1, dan C-OH (gugus akhir) pada 1095,5 cm-1. Informasi yang dapat diperoleh dari analisis termal dengan differential scanning calorymeter (DSC), PGA mempunyai titik transisi kaca 4550oC dan titik leleh 200-230oC. Berdasarkan analisis XRD, PGA yang dihasilkan mempunyai struktur berupa kristal.Penentuan viskositas intrinsik dilakukan dengan metode viskometri. PGA pada variasi 8 mempunyai viskositas intrinsik yang lebih tinggi dibandingkan dengan PGA variasi 2. ABSTRACT YUDI KURNIADI SULTRA. Synthesis and Characterization of Poly(glycolic acid) Using Solid State Polymerization Method. Supervised by HENDRA ADIJUWANA, AHMAD SJAHRIZA, and TETTY KEMALA. Polyglycolic acid is an aliphatic polyester which can be obtained from ring opened polymerization of glicolide, dimer of glycolic acid using SnCl2.2H2O and heat. Polyglycolic acid commonly used in medical field as microsphere and suture. Other method, polyglycolic acid also can be obtained with polycondensation thermal from glycolic acid. This experiment used new method which more simple and easy solid state polymerization by using salt of sodium chloroacetate as monomer. Characterization with FTIR showed spectrums as PGA (variation 2): C-H at 2993,3 cm-1, C=O (final bunch of acetate) 1631,7 cm-1, Ester C=O at 1747,4 cm-1, COO, CH at 1419,5 cm-1, C-O (ester) at 1245,9 cm-1, and C-OH (final bunch) at 1095,5 cm-1. PGA variation 8 showed C-H at 2993,3 cm-1, C=O (final bunch of acetate) 1627,8 cm-1, ester C=O at 1743,5 cm-1, -1 -1 COO, C-H at 1419,5 cm , C-O (ester) at 1249,8 cm , and C-OH (final bunch) at 1095,5 cm-1. DSC analysis showed glass transition of PGA 45-50oC and melting point 200230oC. XRD analysis showed that PGA has a crystalin structure. Intrinsic viscosity determination conducted with viscometry method. Intrinsic viscosity of PGA variation 8 was higher than PGA variation 2.
PEMBUATAN DAN PENCIRIAN POLI(ASAM GLIKOLAT) DENGAN METODE SOLID STATE POLYMERIZATION
YUDI KURNIADI SULTRA
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
Judul
: Pembuatan dan Pencirian Poli(asam glikolat) dengan Metode Solid State Polymerization
Nama
: Yudi Kurniadi Sultra
NIM
: G44202005
Menyetujui:
Pembimbing I,
Ir. Hendra Adijuwana, MST NIP 130 321 037
Pembimbing II,
Pembimbing III,
Drs. Ahmad Sjahriza NIP 131 842 413
Tetty Kemala, S.Si, MS NIP 132 232 787
Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS NIP 131 476 999
Tanggal Lulus:
PRAKATA Dengan segala kerendahan hati penulis panjatkan puji dan syukur kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan September 2006 ini ialah polimer, dengan judul Pembuatan dan Pencirian Poli(asam glikolat) dengan Metode Solid State Polymerization. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ir. Hendra Adijuwana, MST; Drs. Ahmad Sjahriza; Dra. Tetty Kemala, MS; Drs. Muhammad Farid; serta Drs. Deden Saprudin, MS selaku pembimbing yang telah banyak memberi masukan dan arahan. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada Hibah Penelitian A2 yang telah mendanai penelitian yang penulis lakukan. Penghargaan juga penulis sampaikan kepada seluruh staf laboratorium Kimia Fisik dan Lingkungan, Pak Nano, Pak Ismail, dan Bu Ai yang telah banyak membantu penulis dalam penelitian yang dilakukan oleh penulis. Tak lupa penulis juga ucapkan terima kasih kepada stat akademik dan laboratorium, Pak Syawal, Bu Nur, Pak Mul, Pak Caca, Pak Eman, Pak Didi, dan Pak Sabur yang telah banyak membantu penulis dalam penyediaan alat yang dibutuhkan oleh penulis, teman-teman seperjuangan Sari Rachmawati, Lukmana, Yogi, Reko, Fajar, Fifi, Anna, Ari, dan Tedy. Terima kasih pula kepada Pak Zul dari Universitas Pendidikan Indonesia untuk analisis FTIR, saudari Siti Rahmah dari Laboratorium Terpadu untuk analisis DSC, serta Ibu Tetty Kemala untuk analisis XRD di Universitas Indonesia. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada keluarga atas doa dan kasih sayangnya serta rekan-rekan kimia 39 atas kebersamaan dan semangat yang diberikan kepada penulis. Semoga karya Ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Maret 2007
Yudi Kurniadi Sultra
“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan.” (QS Alam Nasyrah : 6)
Kupersembahkan karya ilmiah ini untuk: Mamah, Bapak,, Teh Tjitjih, A Iwan, Teh Tati, Mas Warto, Endras, Teh Tini Whibi, Tasya, Dibi, Akbar, E Zidane dan.......... Sari Rachmawati
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Kendari, Sulawesi Tenggara pada tanggal 24 April 1984 dari pasangan Ir. Sukarsa Wiriadisastra dan Neneng Nurdjanah. Penulis merupakan putra keempat dari empat bersaudara. Jenjang pendidikan formal yang dilalui penulis Sekolah Dasar Negeri Tarumanagara III Karawang tahun 1990 dan lulus pada tahun 1996, Sekolah Menengah Pertama Negeri I Karawang dan lulus pada tahun 1999, dan Sekolah Menengah Atas Negeri III Karawang dan lulus pada tahun 2002 dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih program studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Pada tahun 2004 penulis melaksanakan kegiatan praktik lapangan di PT Multi Nitrotama Kimia dengan tema Uji Mutu Amonium Nitrat Butiran. Tahun 2006 penulis mendapatkan hibah penelitian Departemen Kimia mengenai Pembuatan dan Pencirian Polimer Poli(asam glikolat).
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR………………………………………………………………….... iv DAFTAR TABEL……………………………………………………………………….
v
DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………………………….
v
PENDAHULUAN………………………………………………………………………
1
TINJAUAN PUSTAKA Polimer……………………………………………………………………………. … Polimer Biomedis……………………………………………………………………. Poli (asam glikolat) (PGA)………………………………………………………….. Solid State Polymerization………….……………………………………………….. Pencirian Polimer……………………………………………………………………. Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier …………………………………..... Differential Scanning Calorimeter (DSC)…………………………………………... Difraksi Sinar-X (XRD)…………………………………………………………....... Viskometri……………………………………………………………………………
1 2 2 3 3 3 4 4 5
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat………………………………………………………………………. Metode Penelitian…………………………………………………………………… Pembuatan Poli(asam glikolat)……………………………………………………… Pencirian…………………………………………………………………………...... Analisis Termal dengan Differential Scanning Calorimetry (DSC)………………… Viskositas …………………………………………………………………………… Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR ……………………………………………….. Pengujian Kristalinitas dengan XRD .……………………………………………….
6 6 6 6 6 6 7 7
HASIL DAN PEMBAHASAN Pembuatan PGA…………..…………………………………………………………. Rendemen PGA Hasil Polimerisasi…………………………………………………. Analisis Termal dengan DSC ……………………………………………………….. Penentuan Viskositas Intrinsik ……………………………………………................ Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR ……………………………………………...... Uji Kristalinitas dengan Difraksi Sinar-X (XRD)……………………………………
7 7 8 8 8 10
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan……………………………………………………………………………... 11 Saran…………………………………………………………………………………. 11 DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………........ 11 LAMPIRAN…………………………………………………………………………….
13
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Struktur poli(asam glikolat)………………………………………………….
Skema pengubahan asam glikolat menjadi PGA dengan reaksi polikondensasi termal…………………………………………………...................................... Skematik reaksi solid state polymerization dari natrium kloroasetat menjadi PGA…………………………………………………………………………… Termogram hasil analisis termal dengan menggunakan DSC…………........... Representasi skematik dari sel-sel instrumen XRD……………...................... Bagian-bagian viskometer Canon Flask……………........................................ Bagan skematik penggunaan viskometer Canon Flask……………................. Foto hasil polimerisasi PGA dengan berbagai variasi………………………… Termogram hasil analisis DSC PGA variasi 8…………………....................... Spektrum FTIR PGA variasi 8………………………...................................... Spektrum FTIR PGA variasi 2.......................................................................... Spektrum XRD PGA variasi 2........................................................................... Spektrum XRD PGA variasi 8...........................................................................
DAFTAR TABEL 1 2 3 4
4 5 6 7 8
3 3 3 4 5 5 6 7 8 9 9 10 10
Halaman
Sifat fisik dan mekanis poli(asam glikolat)........................................................ Variasi pengaruh waktu, konsentrasi, dan suhu proses polimerisasi………… Rendemen hasil polimerisasi PGA dengan berbagai variasi………………...... Hasil pengukuran viskositas intrinsik………………………………………….
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3
Halaman
3 6 7 8
Halaman
Diagram alir kerja penelitian.............................................................................. Jadwal rencana kerja penelitian.......................................................................... Hasil analisis daerah bilangan gelombang gugus fungsi PGA standar dengan FTIR.................................................................................................................... Spektrum standar FTIR PGA dan natrium kloroasetat....................................... Termogram hasil analisis termal DSC standar PGA………………………….. Spektrum standar XRD PGA dan natrium kloroasetat....................................... Data penentuan viskositas PGA………………………………………………. Perhitungan penentuan viskositas intrinsik……………………………………
14 14 15 15 15 16 17 18
PENDAHULUAN Polimer biodegradabel sintetik saat ini telah banyak dikembangkan dan diaplikasikan untuk kebutuhan klinis, seperti benang jahit untuk pembedahan, mikrosfer (bahan pengukung obat), media transplantasi jaringan atau peralatan ortopedik. Polimer tersebut diantaranya adalah poli(asam glikolat), poli(asam laktat), atau polikaprolakton, yang menawarkan beberapa keuntungan dibandingkan polimer lain dalam pengembangan teknik jaringan (Kazuyuki et al 2003). Kuncinya adalah kemampuan untuk menyesuaikan sifat mekanik dan kinetika degradasi yang dimiliki untuk digunakan dalam beberapa aplikasi (Gunatillake et al 2003). Sejak dua dekade yang lalu, penggunaan polimer biodegradabel sintetik telah meningkat sebagai penyalur obat atau sebagai media transplantasi pada sistem jaringan. Poli(asam glikolat) (PGA) dapat digunakan sebagai polimer untuk sistem transplantasi atau penyalur obat (Middleton dan Tipton 1998). Selama ini penggunaan bahan kaca atau keramik sebagai bahan pengukung obat masih menyisakan persoalan yang harus dipecahkan, karena bahan tersebut tidak dapat terdegradasi dan akan tetap tinggal dalam tubuh meskipun proses pengobatan telah selesai. Untuk itulah, perlu diciptakan alternatif bahan lain yang dapat terdegradasi untuk dijadikan bahan dasar pembuatan bahan pengukung obat (Robani 2004). Pada orang yang mengalami kerusakan organ yang parah, seringkali harus dilakukan penggantian organ tersebut, yang dapat dilakukan dengan pencangkokan dari donor atau diganti dengan organ buatan. Karena sedikitnya ketersediaan donor organ, penggunaan organ buatan menjadi alternatif yang penting mencapai sekitar 25.000 pertahun. Pengembangan polimer biomedis masih relatif baru, dimasa mendatang diharapkan dapat tersedia berbagai organ buatan yang terbuat dari polimer biomedis, sehingga ketergantungan terhadap donor dapat dikurangi (Robani 2004). Poli(asam glikolat) (PGA) adalah poliester alifatik sederhana yang dapat diperoleh dari reaksi pembukaan cincin glikolida, suatu bentuk dimer dari asam glikolat dengan bantuan katalis SnCl2.2H2O dan panas (Middleton dan Tipton 1998). PGA biasa digunakan dalam bidang medis sebagai mikrosfer, dan benang jahit dalam
pembedahan dan mempunyai keunggulan lain dibandingkan dengan polimer lain karena waktu degradasinya relatif lebih cepat dalam tubuh sehingga akan lebih cepat dikeluarkan dari dalam tubuh setelah pengobatan selesai (Huh et al 2006). PGA juga dapat dibuat dengan metode reaksi polimerisasi kondensasi dari asam glikolat. Metode lain yang juga dapat digunakan untuk membuat PGA seperti yang dilakukan dalam penelitian ini adalah dengan metode solid sate polymerization dengan menggunakan garam natrium kloroasetat sebagai monomer untuk membuat polimer (Kovalchuk 2005). Penelitian ini bertujuan untuk membuat PGA dengan metode solid state polymerization dan mencirikannya dengan FTIR, DSC, XRD dan viskometer Canon Flask.
TINJAUAN PUSTAKA Polimer Polimer adalah makromolekul yang mempunyai bobot molekul tinggi (BM ribuan hingga jutaan) yang tersusun atas unit berulang yang disebut monomer (Steven 2001). Reaksi pembentukan polimer dari monomer disebut polimerisasi. Adapun ikatan yang menghubungkan antar monomer disebut ikatan tulang punggung yang dibentuk pada saat penggabungan monomer . Ada dua jenis reaksi utama pembentukan polimer yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi. Untuk polimerisasi adisi, polimer terbentuk dari monomer penyusunnya sedemikian rupa sehingga produk polimernya mengandung semua atom yang ada pada monomer awal. Sedangkan pada polimerisasi kondensasi sebagian dari molekul monomer tidak termasuk dalam polimer akhirnya, dengan kata lain ada produk samping. Polimer dapat dibedakan dalam tiga kelompok berdasarkan unit-unit ulang pada rantai molekul, yaitu: polimer linier, tersusun dari unit-unit ulang yang berkaitan satu sama lain pada ujung-ujung monomer (Wamser 1999). Polimer bercabang ialah rantai utama polimer mengikat beberapa monomer yang akan membentuk cabang pada rantai utama. Dan polimer berikatan silang adalah beberapa rantai utama polimer terikat satu sama lain pada beberapa tempat dari rantai utama dan membentuk jaringan tiga dimensi apabila ikatan yang terbentuk dalam jumlah besar. Ditinjau dari berdasarkan sumbernya, polimer digolongkan kedalam dua jenis antara lain polimer alam dan polimer sintetik. Polimer
alam yaitu polimer yang terjadi secara alamiah, misalnya selulosa dan karbohidrat. Sedangkan polimer sintetik adalah polimer yang dibuat oleh manusia melalui reaksi polimerisasi dari suatu monomer (Wamser 1999). Polimer sintetik diklasifisikasikan kedalam dua golongan berdasarkan sifat termalnya yaitu termoplastik dan termoset. Polimer termoplastik adalah polimer yang dapat melunak dan mencair pada waktu pemanasan. Contohnya adalah polivinilklorida (PVC) dan polietilena (PE). Sedangkan polimer termoset adalah polimerpolimer yang mempunyai struktur rantai bercabang dan cabang ini saling mengikat membentuk ikatan silang. Polimer ini apabila telah diproses menjadi produk tertentu, tidak dapat lagi dilunakkan kembali dengan pemanasan. Contohnya adalah poliester. Perbedaan utama antara polimer termoplastik dan termoset ialah termoplastik umumnya berstruktur linear dan termoset mempunyai struktur jaringan tiga dimensi. Polimer Biomedis Orang yang mengalami kerusakan organ yang parah seringkali harus dilakukan penggantian organ tersebut, yang dapat dilakukan dengan pencangkokan dari donor atau diganti dengan organ buatan (Middleton dan Tipton 1998). Karena sedikitnya ketersediaan donor organ, penggunaan organ buatan menjadi alternatif yang penting, mencapai sekitar 25.000 pertahun. Untuk memenuhi kebutuhan ini, berbagai organ buatan telah berhasil dibuat dari bahan polimer. Contohnya adalah sendi pinggul buatan dari plastik berongga untuk penderita encok, jantung/klep buatan dari Dacron untuk penderita penyakit jantung/arterosklerosis, atau payudara plastik untuk menggantikan jaringan yang dibuang karena operasi kanker payudara, dsb (Middleton dan Tipton 1998). Permasalahan utama dalam transplantasi (pencangkokan) organ, baik dari donor maupun buatan, adalah respon imunologi (penolakan) dari tubuh terhadap benda asing. Akibatnya timbul efek samping setelah proses transplantasi, diantaranya deman yang tinggi, darah membeku, lemas, dan berbagai gangguan lain (Middleton dan Tipton 1998). Pada umumnya, untuk mencegah reaksi ini bahan sintetik diolah secara kimia dan diberi penyalut heparin (antikoagulan alami) sebelum dicangkokan kedalam tubuh. Dacron dapat digunakan
sebagai arteri buatan sebab relatif lembam dalam hal ini. Pendekatan lain adalah dengan menggunakan bahan polimer yang terbuat dari senyawa monomer yang dikenal tubuh, yaitu bahan yang lazim terdapat dalam tubuh, sehingga mencegah atau mengurangi reaksi penolakan oleh tubuh terhadap organ yang dicangkokan. Misalnya penggunaan asam glikolat dan asam laktat sebagai bahan polimer yaitu poli(asam glikolat) dan poli(asam laktat). Polimer jenis ini telah digunakan untuk membuat film sintetik sebagai pembalut luka bakar (Ram LS 1964). Biasanya luka bakar harus ditutup dengan jangat manusia dari donor atau dengan kulit hewan yang sesuai agar infeksi dan kehilangan cairan yang berlebihan dapat dicegah. Penggantian tutup ini harus sering dilakukan sebab tubuh cenderung menolak jaringan asing. Sebaliknya, film sintetik dari bahan dasar poli(asam glikolat) dan poli(asam laktat) dapat diserap dan dimetabolisme sehingga dapat diterima tubuh. Pengembangan polimer biomedis masih relatif baru, dimasa mendatang diharapkan dapat tersedia berbagai organ buatan yang terbuat dari polimer biomedis, sehingga ketergantungan terhadap donor dapat dikurangi. Penggunaan polimer biomedis juga relatif aman bagi tubuh karena bersifat tidak beracun dan mudah dikeluarkan dari dalam tubuh dengan aman ( Huh et al 2006). Poli(asam glikolat) Poli(asam glikolat) (PGA) adalah polimer termoplastik dengan kristalinitas yang tinggi sekitar 46-50%. Transisi gelas dan titik leleh PGA adalah 35-40°C dan 225-230°C. Data mengenai sifat fisikdan mekanik lebih lengkap dapat dilihat pada Tabel 1. Tingginya kristalinitas menyebabkan PGA tidak larut dalam pelarut organik kecuali pada pelarut organik dengan fluorinasi tinggi seperti heksafluoroisopropanol (Middleton dan tipton 1998). Serat yang terbuat dari PGA akan mempunyai sifat kaku dan keras dan apabila digunakan sebagai sebagai benang jahit dalam pembedahan akan terbiodegradasi selama 4-6 bulan dengan cara diabsorpsi oleh tubuh (Middleton dan Tipton 1998). Walaupun teknik pemrosesan seperti ekstruksi, injeksi, dan cetakan pemadat dapat digunakan untuk membuat PGA dalam berbagai bentuk, PGA mempunyai sensitivitas tinggi pada degradasi hidrolitik yang membutuhkan pengontrolan dan pengkondisian proses (Kazuyuki et al 2003). Gambar 1 menunjukkan struktur PGA. PGA
dapat dibuat dari bentuk dimer asam glikolat yaitu glikolida. Reaksi yang umum digunakan untuk membuat PGA adalah dengan cara reaksi polimerisasi pembukaan cincin (ring opened polymerization) dengan katalis SnCl2.2H2O dan kalor. Dengan cara yang hampir sama dengan polimerisasi pembukaan cincin, PGA juga dapat diperoleh dengan cara polikondensasi termal dengan menggunakan asam glikolat sebagai monomer. Gambar 2 menunjukkan skematik perubahan glikolida menjadi PGA.
Gambar 1 Struktur PGA
Gambar 2 Skema pengubahan asam glikolat menjadi PGA dengan reaksi polikondensasi termal. Penelitian yang akan dilakukan menggunakan metode solid state polymerization). Dalam penelitian digunakan natrium kloroasetat dari kelompok asam -kloro karboksilat sebagai monomer dengan penambahan katalis dan tanpa pengaturan tekanan dan suhu. Adapun reaksi pembentukan PGA dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3
Skematik reaksi solid state polymerization dari natrium kloroasetat menjadi PGA
Karena waktu degradasinya yang paling cepat dalam tubuh yaitu hanya 6-12 bulan dibandingkan polimer biomedis lainnya seperti poli(asam laktat) dan polikaprolakton maka penggunaan PGA sebagai polimer dalam bidang biomedis tetap tinggi. Tabel 1 menunjukkan sifat fisik dan mekanis dari PGA.
Tabel 1 Sifat fisik dan mekanis PGA Polimer
Titik leleh (oC)
Transisi gelas (oC)
Modulus (Gpa)
Waktu degradasi (bulan)
PGA
225230
35-55
7.0
6-12
Solid State Polymerization Metode yang biasa digunakan dalam pembuatan PGA antara lain ring opened polymerization dan polycondensation thermal. Metode tersebut umum digunakan karena mempunyai kelebihan yaitu PGA yang dihasilkan biasanya mempunyai bobot molekul yang tinggi. Digunakan bentuk monomer dan dimer untuk membuat PGA, yaitu asam glikolat (monomer) dan glikolida (dimer) suatu bentuk siklik dari asam glikolat. Metode ring opened polymerization menghasilkan PGA dengan sedikit residu monomer pada produk akhir, yaitu hanya 1-3%. Sedangkan metode polikondensasi termal menghasilkan PGA dengan bobot molekul yang rendah dan produk yang dihasilkan akan mempunyai sifat mekanik yang rendah (Gunatillake et al 2003). Umumnya kedua metode ini menggunakan katalis Sn, terutama Sn Oktanoat. Solid State Polymerization adalah metode baru dalam pembuatan PGA. Berbeda dengan kedua metode diatas, metode ini menggunakan monomer natrium kloroasetat sebagai monomer tanpa bantuan vakum dan tanpa penambahan katalis. Produk samping dari reaksi solid state polymerization iini adalah garam NaCl dan sejumlah residu monomer serta asam kloroasetat. Metode ini umum digunakan untuk pembuatan PGA dalam bidang medis terutama dalam digunakan pembuatan mikrosfer (bahan pengukung obat). Pembuatan PGA dengan metode ini akan menghasilkan PGA dengan bobot molekul yang tidak terlalu tinggi tetapi mempunyai keunggulan, yaitu mempunyai ukuran pori yang kecil (mikropori) dan seragam (Kovalchuk et al 2004). Pencirian Polimer Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier (FTIR) Spektroskopi inframerah adalah tipe spektroskopi yang menggunakan spektrum elektromagnetik pada daerah inframerah, yaitu diantara 0.78-1000 µm. Dalam spektroskopi inframerah, panjang gelombang dinyatakan dalam bentuk bilangan gelombang yang memiliki satuan cm-1. Teori absorpsi inframerah menyatakan bahwa radiasi sinar IR tidak memiliki cukup energi untuk melakukan transisi
elektronik seperti pada UV. Absorpsi pada IR hanya terbatas pada senyawa yang memiliki perbedaan energi kecil yang mempunyai kemungkinan untuk bervibrasi atau rotasi (Fessenden dan Fessenden 1983). Tingkat rotasional terkuantisasi dan absorpsi IR oleh spektrum garis. Sedangkan vibrasi molekular merupakan gambaran dari posisi atom dalam molekul yang tempatnya tidak tetap. Vibrasi dibagi menjadi 2, yaitu vibrasi stretching dan vibrasi bending. Vibrasi stretching merupakan jarak antar atom sepanjang sumbu ikatan. Sedangkan vibrasi bending adalah perubahan sudut antara 2 ikatan. Ada 4 macam vibrasi bending, antara lain: rocking, scissoring, wagging, dan twisting. Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier adalah suatu teknik pengukuran spektrum yang dikumpulkan berdasarkan pada respon dari radiasi elektromagnetik. Hal ini dapat diaplikasikan dalam penganalisaan contoh. Spektroskopi ini bekerja berbeda dengan cara konvensional (atau gelombang kontinyu). Sampel dikenai radiasi elektromagnetik dan responnya (intensitas dari radiasi yang diteruskan) diukur. Energi dari radiasi tersebut bervariasi dalam jarak tertentu dan responnya diplot dalam suatu fungsi radiasi energi (frekuensi). Sekarang ini karakteristik dari contoh yang spesifik akan menghasilkan seri puncak spektrum yang khusus dan dapat digunakan untuk mengidentifikasi contoh (Cotter 2003). Walaupun radiasi elektromagnetik ini bervariasi, dengan transformasi Fourier, sampel yang diradiasi bisa dinyatakan dalam satu pulsa tunggal. Hasilnya biasa disebut free induction decay. Karena resonansi dari suatu sampel dapat bervariasi, maka digunakan operasi matematika yang disebut dengan transformasi Fourier sehingga sinyal tersebut dapat dihitung menjadi frekuensi tertentu. Dengan cara ini, FTIR dapat menghasilkan spektrum yang sama dengan spektrometer biasa namun dengan waktu yang lebih singkat. Analisis dengan FTIR dapat digunakan untuk melihat gugus fungsi apa saja yang terdapat dalam PGA. Differential Scanning Calorimeter (DSC) Prinsip kerja dari DSC ialah berdasarkan perbedaan suhu antara sampel dan suatu pembanding yang diukur ketika sampel dan pembanding dipanaskan dengan pemanasan yang beragam.
Perbedaan suhu antara sampel dan zat pembanding yang inert akan teramati apabila terjadi perubahan dalam sampel yang melibatkan panas reaksi seperti reaksi kimia, perubahan fasa atau perubahan struktur. Jika H (-) maka suhu sampel akan lebih rendah dari suhu pembanding, sedangkan jika H (+) maka suhu sampel akan lebih besar dari suhu zat pembanding. Data yang diperoleh dapat digunakan untuk mempelajari panas reaksi, kinetika, kapasitas panas, transisi fasa, kestabilan termal, kemurnian, komposisi sampel, titik kritis, dan diagram fasa. Termogram hasil analisis DSC dari suatu bahan polimer akan memberikan informasi titik transisi kaca (Tg) yaitu suhu pada saat polimer berubah dari gelas menjadi seperti karet, titik kristalisasi (Tc) yaitu suhu pada saat polimer berbentuk kristal, titik leleh (Tl) yaitu suhu pada saat polimer berbentuk cairan, dan titik dekomposisi (Td) yaitu suhu pada saat polimer mengalami perusakkan (Gambar 4).
Gambar 4 Termogram hasil analisis termal dengan menggunakan DSC Difraksi Sinar-X (XRD) Morfologi dan struktur polimer dapat diperoleh dari pemeriksaan visual dan interpretasi matematika terhadap pola dan intensitas radiasi terhambur, termasuk derajat kristalinitas (Rabek 1980). Derajat kristalinitas berhubungan dengan struktur rantai polimer. Apabila suatu polimer memiliki struktur rantai yang semakin linear maka derajat kristalinitasnya akan semakin tinggi sehingga bersifat semakin kristalin dan sebaliknya apabila strukturnya bercabang maka akan cenderung bersifat amorf. Sinar-x dihasilkan dalam tabung sinar katoda ketika elektron-elektron berenergi mengenai target-target logam. Ketika sinar-x difokuskan ke suatu sampel polimer (dalam bentuk pelet atau silinder), maka akan terjadi dua hamburan. Jika sampel tersebut kristal,
sinar-x akan dihamburkan secara koheren. Hal ini berarti bahwa tidak ada perubahan panjang gelombang atau fasa antara sinarsinar insiden dan yang dihamburkan. Hamburan koheren biasanya disebut sebagai difraksi sinar-x. Jika sampel memiliki morfologi yang nonhomogen (semi kristal), hanburan tersebut tak koheren, yang berarti bahwa panjang gelombang dan fasa tidak mengalami perubahan. Hamburan tak koheren (hamburan Compton) dinyatakan sebagai difraksi difusi. Hamburan koheren ditetapkan dengan pengukuran sudut lebar dan hamburan tak koheren dengan pengukuran sudut kecil (Steven 2001). Instrumentasi XRD disajikan pada Gambar 5.
Gambar 5 Representasi skematik dari sel-sel instrumen XRD XRD sangat penting untuk analisis polimer karena XRD dapat memperlihatkan indeks dari struktur kristal, struktur mikro, derajat kristalinitas, dan orientasi kristal. Analisis kualitatif dari difraksi sudut lebar (hamburan) dapat memberikan informasi berupa morfologi contoh (kristalin atau amorf), pendekatan jumlah fraksi kristalin, orientasi kristalitas, derajat keteraruran, kesempurnaan dari daerah kristalin, tingkat orientasi, dan periode translasi sepanjang sumbu serat. Hasil difraktogram analisis menggunakan XRD dapat digunakan untuk menentukan derajat kristalinitas suatu polimer. Derajat kristalinitas dapat ditentukan apabila difraksi kristralin dipisahkan dari difraksi amorf dengan cara menghitung perbandingan luas difraksi kristalin terhadap luas total difraksi (amorf + kristalin). Derajat kristalini tas =
Luas difraksi kristalin x 100 % Luas difraksi (kristalin + amorf )
Viskometri Viskometri merupakan metode yang digunakan untuk menentukan ketahanan
suatu cairan terhadap aliran (deformasi). Pengukuran-pengukuran viskositas larutan encer memberikan teknik yang paling sederhana dan paling banyak dipakai untuk menetapkan berat molekul secara rutin. Viskositas diukur dengan cara menetapkan lamanya aliran sejumlah volume larutan melalui kapiler yang panjangnya tetap. Lamanya aliran dalam detik dicatat sebagai waktu untuk miniskus lewat antara dua tanda batas pada viskometer (Steven 2001). Perhitungan penentuan viskositas intrinsik [ ] diperoleh dengan menggunakan persamaan garis: Y = A + BX, dengan A = [ ], X = [PGA], dan Y = Ln r/c. Selain itu, teknik ini dapat digunakan untuk menentukan massa molekul nisbi polimer dengan cara membandingkan viskositas larutan polimer terhadap viskositas pelarut (Perkins 1993). Alat yang biasa digunakan untuk pengukuran viskositas adalah viskometer Oswalt dan viskometer Canon Flask. Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah viskometer Canon Flask (Gambar 6).
Garis pengukuran waktu alir
Lengan penyeimbang tekanan Pipa kapiler Reservoir
Gambar 6 Bagian-bagian viskometer Canon Flask Viskometer Canon Flask merupakan alat yang digunakan untuk mengukur viskositas suatu cairan tak berwarna atau transparan (Cannon Instrumen Company 2006). Penggunaan viskometer ini tidak bergantung pada volume cairan yang dipakai seperti penggunaan viskometer Oswalt. Hal ini dikarenakan viskometer ini dirancang untuk bekerja dengan cairan mengalir melalui kapiler tanpa cairan dibawahnya. Waktu alir diukur untuk pelarut dan untuk larutan polimer pada berbagai kepekatan atau konsentrasi. Viskometer memiliki keunggulan, yaitu untuk mencapai berbagai konsentrasi, larutan polimer dapat diencerkan dalam viskometer dengan menambahkan sejumlah terukur pelarut. Pengukuran dilakukan dengan viskometer dalam penangas air bersuhu tetap untuk
mencegah naik turunnya viskositas akibat perubahan suhu (Steven 2001).
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan adalah natrium kloroasetat, aseton, katalis Sn Oktanoat, air bebas mineral, dan minyak nabati. Alat-alat yang digunakan adalah gelas piala, tabung reaksi, tutup tabung reaksi, neraca analitik, alumunium foil, water bath, sudip, kertas saring, corong buchner, ultrasonic homogenizer, pompa vakum, erlenmeyer, FTIR Shimadzu A200 , DSC Linseis 888, XRD Shimadzu XD-610, dan viskometer Canon Flask. Metode Penelitian Pembuatan Poli(asam glikolat) Polimer poli(asam glikolat) disiapkan dengan metode solid state polimeryzation dari natrium kloroasetat dengan modifikasi penambahan katalis dan dengan bantuan pompa vakum. Reaksi polimerisasi terlihat pada Gambar 3. Bahan dasar natrium kloroasetat diperoleh dari merek dagang Merck dengan kemurnian 98% dan digunakan tanpa pemurnian terlebih dahulu dan memiliki konsentrasi 5,834 M. Reaksi pembuatan polimer dari padatan garam natrium kloroasetat digunakan sebanyak 20,98 g dilakukan didalam erlenmeyer dengan bantuan pompa vakum dalam bak berisi minyak nabati. Erlenmeyer ditutup dengan penutup sumbat karet yang telah dilubangi sebelumnya. Suhu dinaikkan dan dijaga antara 140-185 °C selama lima jam. Untuk menghilangkan NaCl , polimer yang terbentuk dicuci dengan air bebas mineral (sekitar 500 ml air bebas mineral untuk 40 g polimer padat + NaCl) dan dijaga dalam bentuk dispersi dalam lemari pendingin bersuhu 3°C selama tiga jam. Polimer yang terbentuk disaring dan dicuci dengan air bebas ion. Air dihilangkan dengan vakum. Untuk mengetahui masih ada atau tidaknya NaCl diperiksa dengan XRD. Pekerjaan diatas diulangi pada konsentrasi 3,5 M dan 7,5 M serta pada waktu tiga jam dan tujuh jam sebanyak 2 kali ulangan. Penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan waktu, konsentrasi, dan suhu di atas dan di bawah kondisi
optimum.Variasi perlakuan dalam proses polimerisasi natrium kloroasetat disenaraikan pada Tabel 2. Tabel 2 Variasi pengaruh waktu, konsentrasi, dan suhu proses polimerisasi Variasi 1 2 3 4 5 6 7 8
Waktu (Jam) 3 5 3 5 3 5 3 5
Konsentrasi (M) 4.3 4.3 7.3 7.3 4.3 4.3 7.3 7.3
Suhu (oC) 140°C 140°C 140°C 140°C 185°C 185°C 185°C 185°C
Pencirian Analisis termal dengan Differential Scanning Calorimetry (DSC) Sampel (10 mg) diletakkan dalam wadah alumunium (cruchible), selanjutnya dimasukkan kedalam perangkat DSC. Sampel terlebih dahulu dipanaskan secara bertahap sampai suhu 250 °C, kemudian didinginkan sampai –suhu ruang menggunakan fan pendingin. Siklus pemanasan atau pendinginan dilakukan duplo. Sampel discanning dari suhu ruang sampai 250°C, pada panas rata-rata 10°C/menit. Viskositas Pengukuran viskositas dilakukan berdasarkan metode Ostwald dengan menggunakan aseton pada suhu 25°C pada viskometer Canon Flask. Viskometer Canon Flask dibersihkan dengan aseton dan dikeringkan. Setelah itu, isi viskometer dengan sampel sampai reservoir paling bawah melalui tabung L. Pengisian sampel dilakukan sampai sampel mencapai garis antara G dan H. Kemudian viskometer ditaruh dalam suatu pemegang dan direndam dalam termostat pada suhu 25°C selama 15 menit. Tabung M dipegang dan larutan disedot melalui tabung N sampai larutan mencapai gelembung D. Selanjutnya, tabung N dipegang sampai larutan jatuh ke bawah. Penghitungan waktu alir dilakukan ketika miniskus larutan bergerak dari garis E ke F (Gambar 7).
Gambar 7 Bagan skematik penggunaan viskometer Canon Flask
Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR Sampel yang berupa film ditempatkan kedalam sel holder, kemudian ditentukan spektrum yang sesuai. Hasilnya didapat berupa spektrum hubungan antara bilangan gelombang dengan intensitas. Pengujian Kristalinitas dengan XRD Disiapkan sampel yang masih berupa serbuk sebanyak 0.6-1 mg. Sampel tersebut kemudian dipasang pada tempat sampel dan dirotasikan agar benar-benar terorientasi secara acak. Pengukuran ini menggunakan alat difraksi sinar-X tipe Shimadzu XD-610, dengan sudut putaran ( ) 60°-5° dan dengan kecepatan putaran 2°/menit. Hasil dari uji ini berupa difraktogram yang berupa hubungan antara intensitas dan sudut 2 .
HASIL DAN PEMBAHASAN Pembuatan PGA PGA yang dibuat dalam penelitian menggunakan metode Solid State Polymerization dengan modifikasi bantuan vakum dan penambahan katalis SnOktoat. Adapun parameter-parameter yang diujikan dalam pembuatan PGA antara lain waktu, konsentrasi dan suhu polimerisasi. Natrium kloroasetat digunakan sebagai monomer dan dilarutkan terlebih dahulu dalam air demineral sebagai media reaksi dan untuk mencegah kegosongan apabila dipanaskan secara langsung. Digunakan minyak nabati sebagai perata panas dalam pembuatan PGA. Air yang terdapat pada larutan dihilangkan dengan bantuan pompa vakum dan suhu tinggi sehingga air akan menguap. Hasil polimerisasi natrium kloroasetat akan menghasilkan PGA dan produk samping seperti asam kloroasetat, natrium kloroasetat, dan NaCl berdasarkan pencirian lebih lanjut dengan FTIR, DSC dan XRD. Polimerisasi yang terjadi adalah penghilangan atom Na dan Cl yang terdapat pada monomer sehingga akan terdistribusi membentuk PGA, atau disebut juga metode polikondensasi termal. Gambar 8 memperlihatkan PGA hasil polimerisasi dengan berbagai variasi. Hasil yang diharapkan adalah terbentuk PGA yang berupa serbuk berwarna putih. Pada umumnya PGA yang dihasilkan mempunyai bentuk padatan yang berwarna putih.
Var 1
Var 2
Var 3
Var 4
Var 5
Var 6
Var 7
Var 8
Gambar 8 Foto hasil polimerisasi PGA dengan berbagai variasi Rendemen PGA Hasil Polimerisasi Rendemen tertinggi PGA hasil polimerisasi diperoleh pada variasi 8 dalam waktu lima jam, konsentrasi 7.3 M, dan suhu 1850C dengan bobot 9.5002 gram (rendemen 47.44%) sedangkan rendemen terendah diperoleh pada variasi 1 dalam waktu tiga jam konsentrasi 4.3 M, dan suhu 1450C dengan bobot 0.9349 gram (rendemen 4.68%). Rendemen hasil polimerisasi secara keseluruhan dapat dilihat pada Tabel 3. Faktor yang sangat berpengaruh dalam pembuatan PGA adalah waktu dan konsentrasi polimerisasi. Berdasarkan Tabel 2, suhu polimerisasi tidak begitu berpengaruh. Hal ini ditunjukkan pada variasi 5, yaitu pada waktu tiga jam, konsentrasi 4.3 M, dan suhu 1850C. Meskipun suhu dibuat pada kondisi optimum tetapi waktu dan konsentrasi rendah, hanya menghasilkan rendemen sebesar 4.99%. Tabel 3 Rendemen hasil polimerisasi PGA dengan berbagai variasi Variasi 1 2 3 4 5 6 7 8
Bobot monomer (g) 20.0693 20.0521 20.0076 20.0028 20.0419 20.0651 20.0377 20.0263
Bobot akhir PGA (g) 0.9349 2.0516 2.0867 2.9663 2.5950 4.2392 6.6369 9.5002
Rendemen (%) 4.68 10.23 10.43 14.83 4.99 21.12 33.12 47.44
PGA yang dihasilkan diduga masih belum murni dan masih mengandung residu monomer natrium kloroasetat dan garam NaCl. Untuk melihat ada tidaknya produk samping dapat diuji lebih lanjut dengan pencirian gugus fungsi FTIR, analisis kristal dengan XRD dan analisis termal dengan DSC. Analisis Termal dengan DSC Analisis termal dengan DSC dimaksudkan untuk mengetahui nilai transisi gelas, titik leleh, titik kristalisasi dan titik dekomposisi dari poli(asam glikolat). Informasi yang dapat diperoleh dari Gambar 9 adalah PGA mempunyai titik transisi gelas dengan kisaran 40-50 oC dan titik leleh 200-230 oC . Secara teoritis makin besar bobot molekul PGA yang dihasilkan maka nilai transisi gelas akan meningkat. Menurut Middleton 1998, Transisi gelas PGA adalah 35-40°C (PGA dengan kemurnian yang tinggi). Sesuai dengan standar, PGA mempunyai kisaran titik leleh 225-230 oC. Termogram PGA standar dapat dilihat pada Lampiran 5. Pola spektrum pada termogram DSC yang berada pada suhu 80oC diduga sebagai molekul air yang lepas pada saat pemanasan.
mW
Kurva PGA Var 8 0 -2 0 -4 -6 -8 -10 -12 -14
50
100
150
200
250
intrinsik PGA variasi 1 dan 5, 2 dan 6, 3 dan 7, serta 4 dan 8. Kedelapan variasi ini menunjukkan bahwa dengan waktu dan konsentrasi polimerisasi yang sama tetapi suhu polimerisasi yang berbeda akan menyebabkan turunnya nilai viskositas intrinsik. Secara teori pemanasan dengan suhu tinggi dan secara mendadak akan mengakibatkan PGA yang telah terbentuk akan terdegradasi kembali sehingga PGA yang dihasilkan akan lebih rendah. Dengan demikian bobot molekul PGA yang dihasilkan secara teoritis akan menurun seiring meningkatnya suhu polimerisasi. Berdasarkan tabel 4,PGA yang dihasilkan pada variasi 3 mempunyai nilai viskositas intrinsik yang lebih besar juka dibandingkan PGA yang dihasilkan pada variasi 7. Begitu juga pada PGA yang dihasikan pada variasi-variasi yang lainnya. Secara teoritis meningkatnya nilai viskositas intrinsik akan meningkatkan besarnya bobot molekul PGA. Data penentuan viskositas dan viskositas intrinsik dapat dilihat pada Lampiran 7 dan 8. Tabel 4 Hasil pengukuran viskositas intrinsik Sampel [ ] PGA Variasi 1 Variasi 5 3.3261 Variasi 2 3.3967 Variasi 6 3.4877 Variasi 3 3.4350 Variasi 7 3.5470 Variasi 4 3.4909 Variasi 8 3.6371
Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR T(0C)
Gambar 9 Termogram Hasil Analisis DSC untuk PGA Variasi 8 Penentuan Viskositas Intrinsik Pengukuran viskositas intrinsik [ ] bertujuan untuk membandingkan secara teoritis bobot molekul PGA yang dihasilkan. Berdasarkan tabel 4 dapat dilihat pengaruh waktu, konsentrasi dan suhu polimerisasi terhadap nilai viskositas intrinsik PGA. Pada umumnya PGA yang dihasilkan pada suhu polimerisasi 185ºC mempunyai nilai viskositas intrinsik yang lebih rendah jika dibandingkan dengan PGA yang dihasilkan pada suhu polimerisasi 145ºC. Hal ini dapat dilihat dari perbandingan nilai viskositas
Analisis kualitatif dengan FTIR dimaksudkan untuk melihat gugus-gugus fungsi yang diduga berasal dari PGA. Analisis dengan FTIR hanya dilakukan pada sampel PGA variasi 2 dan variasi 8. Secara umum kedua spektrum yang dihasilkan mempunyai pola spektrum yang sama dengan standar PGA. Gambar Polimer yang dapat terbiodegradasi umumnya memiliki salah satu gugus fungsi seperti hidroksida (OH), karbonil (CO), dan ester (COOH). Poli(asam glikolat) mempunyai hampir semua gugus fungsi yang disebutkan diatas sehingga polimer ini mempunyai sifat mudah terbiodegradasi. Berdasarkan spektrum-spektrum yang nampak dan nilai bilangan gelombang yang nampak diperoleh hasil bahwa PGA hasil pembuatan hampir semuanya mempunyai
nilai bilangan gelombang puncak-puncak spektrum yang diduga sebagai PGA. Berdasarkan spektrum yang nampak pada Gambar 10, nampak uluran C-H pada bilangan gelombang 2993,3 cm-1, C=O (gugus akhir asetat) 1631,7 cm-1, C=O ester pada 1747,4 cm1 , COO, CH pada 1419,5 cm-1, C-O (ester) pada 1245,9 cm-1, dan C-OH (gugus akhir) pada 1095,5 cm-1.
Transmitans (%)
bilangan gelombang yang sama sehingga dapat disimpulkan bahwa pembuatan yang dilakukan dapat dikatakan sesuai dengan standar PGA (lampiran 3). Pola spektrum pada Gambar 10 dan 11 juga mempunyai kemiripan pola spektrum dengan monomer natrium kloroasetat dan PGA. Jadi diduga masih terdapat residu monomer pada sampel PGA yang dihasilkan. Identifikasi gugus fungsi pada penelitian ini merujuk pada jurnal Herzberg dan Epple 1997 yaitu hanya memperlihatkan pola-pola spektrum dan
C-O ester C=O ester
Bilangan gelombang (cm-1)
Transmitans (%)
Gambar 10 Spektrum FTIR PGA Variasi 8
C=O ester
Bilangan gelombang (cm-1) Gambar 11 Spektrum FTIR PGA Variasi 2
C-O ester
memiliki puncak yang cukup tajam yang merupakan ciri khas PGA. Gambar 12 dan 13 menunjukkan spektrum XRD sampel PGA variasi 2 dan 8. Puncak yang terdapat pada gambar 12 dan gambar 13 yang menunjukkan puncak khas PGA terdapat pada sudut 2 theta 26o. Secara teoritis hal ini menandakan bahwa PGA yang dihasilkan cenderung bersifat kristalin.
Intensitas
Berdasarkan spektrum yang nampak pada Gambar 11, nampak uluran C-H pada bilangan gelombang 2993,3 cm-1, C=O (gugus akhir asetat) 1627,8 cm-1, C=O ester pada 1743,5 cm-1, COO, CH pada 1419,5 cm-1, C-O (ester) pada 1249,8 cm-1, dan COH (gugus akhir) pada 1095,5 cm-1.
2 theta (o)
Intensitas
Gambar 12 Spektrum XRD PGA Variasi 2
2 theta (o) Gambar 13 Spektrum XRD PGA Variasi 8 Uji kristalinitas dengan Difraksi Sinar-X (XRD) Uji kristalinitas dengan XRD dilakukan untuk melihat struktur kristal pada PGA. PGA yang diuji derajat kristalinitasnya adalah PGA variasi 2 dan PGA variasi 8. Kedua hasil uji tersebut menunjukkan bahwa kurva hubungan intensitas dengan 2
Berdasarkan spektrum yang terlihat pada gambar 12 dan 13 dapat ditentukan nilai derajat kristalinitas sampel PGA variasi 2 dan 8. PGA merupakan senyawa poliester dan mempunyai keteraturan struktur yang tinggi sehingga PGA bersifat kaku. Spektrum standar PGA dapat dilihat pada Lampiran 6. Analisis dengan XRD juga dapat melihat residu
monomer yang masih terdapat pada sampel PGA. Perhitungan derajat kristalinitas dilakukan dengan menggunakan software Bella V2-Application. Perhitungan derajat kristalinitas PGA masih belum dapat dilakukan karena pada spektrum PGA baik pada gambar 12 dan gambar 13 diidentifikasi masih terdapat residu monomer natrium kloroasetat, sehingga besarnya nilai derajat kristalinitas tidak dapat ditentukan karena adanya residu monomer dapat mengganggu dalam perhitungan nilai derajat kristalinitas. Menurut Middleton dan Tipton 1998 derajat kristalinitas PGA adalah 46-50%. Tingginya kristalinitas PGA menyebabkan serat yang terbuat dari PGA akan mempunyai sifat kaku dan keras dan apabila digunakan sebagai sebagai benang jahit dalam pembedahan. Berdasarkan spektrum pada gambar 12 dan 13 puncak khas yang diidentifikasi sebagai PGA berada pada 2 22 o dan 29 o (Herzberg dan Epple 1997). Nilai 2 pada 34o diduga sebagai residu natrium kloroasetat yang belum terpolimerisasi.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan PGA dapat dibuat dengan metode Solid State Polymerization dengan merubah garam natrium kloroasetat menjadi poli(asam glikolat). Rendemen terbesar diperoleh pada PGA hasil polimerisasi variasi 8 yaitu 47.44 %.
Analisis dengan FTIR menunjukkan spektrum yang diduga sebagai PGA, yaitu adanya gugus C=O ester pada bilangan gelombang 1747,4 cm-1 , dan C-O (ester) pada 1245,9 cm-1. Termogram hasil analisis dengan DSC menunjukkan PGA yang dihasilkan mempunyai titik transisi gelas 4050 oC serta titik leleh 200-230 oC. Spektrum XRD memperlihatkan PGA yang diperoleh mempunyai struktur berupa kristal. Analisis dengan viskometri dapat ditentukan nilai viskositas intrinsik PGA. Semakin besar variasi yang diujikan maka viskositas intrinsik PGA semakin tinggi Saran Pemurnian PGA sangat diperlukan agar diperoleh PGA dengan bobot molekul yang tinggi, serta perlu dilakukan pengadukan dengan stirer pada saat pembuatan PGA agar
pemanasan merata sehingga konversi garam natrium kloroasetat menjadi PGA menjadi lebih baik. Perlu analisis Kromatografi Permeasi Gel (GPC) untuk menentukan bobot molekul PGA. Perlu analisis DSC lebih jauh dengan menggunakan pendingin nitrogen cair agar spektrum DSC yang dihasilkan menjadi lebih baik. Nilai konstanta Mark-Houwing diperlukan dalam penentuan bobot molekul PGA.
DAFTAR PUSTAKA Billmayer FW. 1984. Textbook of Polymer Science. New York : Resslear Polytechnique Institute Troy Cannon
Instrumentn Company. 2006. Ubbelohde Viscometers. http://www.cannoninstrument.com/Ab outUs.htm [6 Mei 2006]
Cotter Kerry. 2003. Infrared Spectra. Oregon City: Science Department 19600 South Molalla Avenue Fessenden RJ dan Joan S Fessenden. 1986. Kimia Organik edisi 3 jilid 2. Jakarta: Erlangga Gunatillake A Pathiraja, and Raju Adhikari. 2003. Biodegradable Synthetic polymers for Tissue Engineering. CSIRO Molecular Science, Bag 10, , Vic 3169. Australia “Clayton South MDC Herzberg Oliver and Matthias Epple. 1997. Porous polyglycolide. Germany: John Wiley. Huh M K, Yoong Woo Cho and Kinam Park. 2006. PLGA-PEG Block Copolymers for Drug Formulations. Philadeplhia: Department of Biomedical Engineering Kazuyuki Yamane, H Miura and T Ono. 2003. Crystalline Polyglycolic Acid, Polyglycolic Acid Composition and Production Process there of. US: Dinsmore & Shohl LLP
Kovalchuk Andrey, Wilfried Fischer and Matthias Epple. 2005. Controlled Release of Goserelin from Microporous Polyglycolide and Polylactide. Institute of Inorganic Chemistry, University of Duisburg-Essen, Universitaetsstr. 5-7, D-45111 Essen, Germany 2Novosis AG, Carl-Feichtner-Ring 1, D-83714 Miesbach, Germany [terhubung berkala] Mark, James, Kia Ngai and William Graesley. 2003. Physical Properties of Polymers third edition. Cambridge University Press Middleton, John C and Arthur J. Tipton. 1998. Synthetic Biodegradable Polymers as Medical Devices. Medical Plastics and Biomaterials Magazine Perkins GGA. 1993. Journal of Vinyl Technology Technical Bulletin. Germany : Aldrich Porjazoska A, Maja Cvetkovska and Yilmaz Oksan Karal.. 2004. Synthesis and Characterization of Biocompatible Multicomponent Polymer Systems As Supports for Cell Cultures. Tubitak, Research Institut for Genetic Engineering and Biotechnology. Turkey : Gebze Rabek JF. 1980. Experimental Method of Polymer Chemistry. New York : John Wiley. Ram LS. 1964. Technology Available for Commericalisation: Biomedical Polymers. Shiram Institut for Industrial Research: InterMesh limited Robani MZ. 2004. Biodegradasi struktur dan morfologi mikrosfer polilaktat. [skripsi]. Bogor: Departemen Kimia, FMIPA, Institut Pertanian Bogor
Schwartz Karsten and Matthias Epple. 1998. A detailed characterization of polyglycolide prepared by solid-state polycondensation reaction. Institute of Inorganic and Applied Chemistry, University of Hamburg, MartinLuther-King-Platz 6, D-20146 Hamburg, Germany Steven MP. 2001. Kimia Polimer. Sopyan I, penerjemah: Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari Polymer Chemistry: An Introduction Stuart, B. 2003. Polymer Analysis. Sydney : John Willey. Wamser Carl C. 1999. Organic Chemistry III chapter 23 Polymer. New York: Portland State University Yu L and Dean K. 2005. Generation of Biodegradable Polycaprolactone. New York: CRC Press
13
LAMPIRAN
14
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Pembuatan PGA Dilihat pengaruh suhu, waktu, dan konsentrasi monomer Pencirian PGA
Viskometer
FTIR
XRD
DSC
Pengolahan data Data akhir
Simpulan
Lampiran 2 Jadwal rencana kerja penelitian Kegiatan
Bulan (2006) 1
Studi pustaka Observasi alat dan bahan Preparasi bahan Pelaksanaan penelitian • pembuatan Pembuatan polimer polimer • preparasi polimer Preparasi polimer • pembuatan film tipis • Pembuatan Pencirian film tipis Pencirian Pengolahan data Penyusunan laporan Seminar
2
3
4
5
6
7
8
15
Lampiran 3 Hasil analisis daerah bilangan gelombang gugus fungsi PGA standar dengan Bilangan gelombang (cm-1) 2992/2961 1631.7 1747.4 1419.5 1245.9 1095.5, 979.8, 906.5, 802.3 628.8, dan 594.0
Gugus fungsi C-H C=O (asetat ) C=O (ester) COO,C-H C-O (ester) C-OH
Lampiran 4 Spektrum standar FTIR PGA dan Natrium kloroasetat
Poliasamglikolat
Natrium kloroasetat
Bilangan gelombang /cm-1
Lampiran 5 Termogram hasil analisis termal DSC standar PGA
FTIR
16
Lampiran 6 Spektrum standar XRD PGA dan Natrium kloroasetat
Natrium kloroasetat
Poliasamglikolat
17
Lampiran 7 Data penentuan viskositas PGA Data penentuan viskositas PGA Variasi 2 [PGA] t (s) r 0.0996 34.05 1.0493 0.0830 33.27 1.0253 0.0711 32.85 1.0123
s 0.0493 0.0253 0.0123
s/c 0.4950 0.3048 0.1730
ln ( r/c) 2.3547 2.5139 2.6559
Data penentuan viskositas PGA variasi 3 [PGA] t (s) r 0.1016 34.29 1.0567 0.0847 33.65 1.0370 0.0726 32.81 1.0111
s 0.0567 0.0370 0.0111
s/c 0.5581 0.4368 0.1529
ln ( r/c) 2.3418 2.5050 2.6337
Data penentuan viskositas PGA variasi 4 [PGA] t (s) r 0.1032 35.49 1.0937 0.0860 34.50 1.0632 0.0737 33.91 1.0450 0.0645 33.45 1.0308 0.0573 32.90 1.0139
s 0.0937 0.0632 0.0450 0.0308 0.0139
s/c 0.9079 0.7349 0.6106 0.4775 0.2426
ln ( r/c) 2.3607 2.5147 2.6518 2.7714 2.8733
Data penentuan viskositas PGA variasi 5 [PGA] t (s) r 0.1024 34.23 1.0549 0.0853 33.09 1.0197 0.0731 32.90 1.0139
s 0.0549 0.0197 0.0139
s/c 0.5361 0.2309 0.1902
ln ( r/c) 2.3323 2.4811 2.6297
Data penentuan viskositas PGA variasi 6 [PGA] t (s) r 0.1008 34.20 1.0539 0.0840 33.95 1.0462 0.0720 33.67 1.0376 0.0630 32.83 1.0117
s 0.0539 0.0462 0.0376 0.0117
s/c 0.5347 0.5500 0.5222 0.1857
ln ( r/c) 2.3471 2.5221 2.6680 2.7763
Data penentuan viskositas PGA variasi 7 [PGA] t (s) r 0.1016 34.13 1.0518 0.0847 33.85 1.0431 0.0726 33.55 1.0339 0.0635 33.18 1.0225 0.0564 32.75 1.0092
s 0.0518 0.0431 0.0339 0.0225 0.0092
s/c 0.5098 0.5089 0.4670 0.3543 0.1631
ln ( r/c) 2.3372 2.5108 2.6561 2.7790 2.8844
Data penentuan viskositas PGA variasi 8 [PGA] t (s) r 0.1028 34.20 1.0539 0.0857 33.74 1.0398 0.0734 33.36 1.0280 0.0643 33.11 1.0203 0.0471 32.74 1.0089
s 0.0539 0.0398 0.0280 0.0203 0.0089
s/c 0.5243 0.4644 0.3815 0.3160 0.1559
ln ( r/c) 2.3275 2.4959 2.6394 2.7643 3.0643
18
Lampiran 8 Perhitungan penentuan viskositas intrinsik Contoh perhitungan penentuan viskositas intrinsik [ ] untuk PGA variasi 2 : Persamaan regresi linear : Y = A + BX Dengan A = [ ] X = [PGA] Y
=
Berdasarkan perhitungan diperoleh persamaan regresi linear : Y = 3.3967-10.5067X dengan R = 99.81% [ ] = 3.3967
