1
PEMBUATAN DAN PENCIRIAN POLI(ASAM LAKTAT) DENGAN METODE POLIKONDENSASI MENGGUNAKAN KATALIS TIMAH(II) OKTOAT
LUKMANA
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
2
ABSTRAK LUKMANA. Pembuatan dan Pencirian Poli(asam laktat) dengan Metode Polikondensasi Menggunakan Katalis Timah(II) Oktoat. Dibimbing oleh AHMAD SJAHRIZA dan TETTY KEMALA. Poli(asam laktat) (PLA) merupakan polimer yang dapat diuraikan secara hayati sehingga penggunaannya sebagai plastik dapat mengurangi efek buruk dari plastik. PLA dibuat dengan polikondensasi langsung dari DL-asam laktat tanpa atau dengan katalis timah(II) oktoat (SnOct2) pada selang waktu tertentu. PLA yang dihasilkan dicirikan dengan difraksi sinar-X (XRD), fourier transform infrared (FTIR), dan bobot molekul diukur dengan viskometri. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan waktu dan suhu pemanasan tidak memberikan pengaruh terhadap peningkatan bobot molekul PLA. Bobot molekul tertinggi didapatkan dengan memanaskan DL-asam laktat pada suhu 150°C selama 48 jam dengan penambahan katalis SnOct2, yaitu 1551.91 gram/mol. Bobot molekul terendah didapatkan dengan memanaskan DL-asam laktat pada suhu 180°C selama 48 jam tanpa penambahan katalis SnOct2, yaitu 5151.00 gram/mol. Pola spektrum FTIR menunjukkan adanya gugus karboksil (–OH) pada bilangan gelombang 3490.9 cm-1, vibrasi ulur C–H pada 2993.3 cm-1 dan 2943.2 cm-1, gugus karbonil (C=O) pada 1751.2 cm-1, vibrasi tekuk C–H pada 1454.2 cm-1, dan C–O tekuk pada 1269 cm-1. Analisis kristalinitas menunjukkan bahwa PLA bersifat amorf sehingga PLA ini dapat diklasifikasikan sebagai Poli(DL-asam laktat) (PDLLA).
ABSTRACT LUKMANA. Synthesis and Characterization of Poly(lactic acid) with Polycondensation Metodh Using Stannum(II) Octoate Catalyst. Supervised by AHMAD SJAHRIZA and TETTY KEMALA. Poly(lactic acid) (PLA) is a polymer that can be degraded biologically so its application as plastic can reduce the bad effect of plastic. PLA were synthesized by direct polycondensation of DL-lactic acid with or without using stannum(II) octoate (SnOct2) catalyst at period of time. The resulting PLA were characterized by X-ray difraction (XRD), fourier transformed infrared (FTIR), and the molar masses were measured by viscometry. The result showed that the addition of heating time and temperature did not give effect on increasing of molecular mass of PLA. The highest molecular mass was obtained by heating DL-lactic acid at temperature 150°C for 48 hour with SnOct2 catalyst addition, was 1551.91 gram/mol. The lowest molecular mass was obtained by heating DL-lactic acid at temperature 180°C for 48 hour without SnOct2 catalyst addition, was 5151.00 gram/mol. FTIR spectrum showed the existence of carboxyl group (–OH) at 3490.9 cm-1 wavenumber, C–H stretching vibration at 2943,2 cm-1, carbonyl group (C=O) at 1751.2 cm-1, C–H bending vibration at 1454,2 cm-1, C–O stretching at 1269 cm-1. Crystalinity analysis showed that PLA is amorph, so this PLA can be classified as Poly(DL-lactic acid) (PDLLA).
3
PEMBUATAN DAN PENCIRIAN POLI(ASAM LAKTAT) DENGAN METODE POLIKONDENSASI MENGGUNAKAN KATALIS TIMAH(II) OKTOAT
LUKMANA
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
4
Judul Nama NIM
: Pembuatan dan Pencirian Poli(asam laktat) dengan Metode Polikondensasi Menggunakan Katalis Timah(II) Oktoat Lukmana G44202058
Menyetujui: Pembimbing I,
Pembimbing II,
Drs. Ahmad Sjahriza NIP 131 842 413
Tetty Kemala, M.Si NIP 132 232 787
Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS NIP 131473999
Tanggal lulus:
5
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas ridho, rahmat, nikmat, dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak September 2006 sampai Februari 2007 ini ialah Pembuatan dan Pencirian Poli(asam laktat) dengan Metode Polikondensasi Menggunakan Katalis Timah(II) oktoat. Penelitian ini didanai oleh hibah kompetisi A2 Departemen Kimia IPB. Terima kasih penulis ucapkan kepada Drs. Achmad Sjahriza dan Ibu Tetty Kemala, M.Si selaku pembimbing atas bimbingan, dorongan semangat, dan ilmu yang diberikan kepada peneliti selama penelitian dan penyusunan karya ilmiah ini. Terima kasih tak terhingga juga disampaikan kepada kedua orang tua (Abi dan Ummi), Kak Mastoni, Kak Mastiri, Dek Rokhmanu, dan Dek Cito serta seluruh keluarga yang memberikan dorongan semangat, bantuan materi, kesabaran, dan kasih sayang kepada penulis. Terima kasih juga tak lupa penulis ucapkan kepada Bapak Ismail, Pak Nano, dan Ibu Ai atas segala fasilitas dan kemudahan yang telah diberikan. Bapak Taufik dan sahabatku di Al Ghifari terima kasih atas nasihat dan semangatnya. Teman-teman Tim Polimer (Yudi KS, Ana R, Fajar K, Reko S, Fifi, Chiyo, dan Yogi ) dan teman-teman di Wisma An-Nahl, Obie Farobie, Kak Mamak, Izal, Zulfikar, David, Rio, Angga, Tri, Joko, dan teman-teman kimia 39 terima kasih atas persahabatan dan kenangan indah, semoga Allah senantiasa membalas kebaikan semuanya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2007
Lukmana
6
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Cirebon pada tanggal 21 September 1983 dari ayah Tasdik (alm.) dan ibu Masriah. Penulis merupakan putra pertama dari tiga bersaudara. Tahun 2002 penulis lulus dari SMU Negeri 2 Cirebon dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Penulis memilih Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum mata kuliah Kimia D3 Pengelola Perkebunan pada tahun ajaran 2004/2005, Kimia Dasar I 2004/2005, Kimia fisik pada tahun ajaran 2005/2006, dan Kimia Anorganik pada tahun ajaran 2006/2007. Tahun 2005 penulis melaksanakan praktik lapangan di Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Cibinong dengan tema Pembuatan Curdlan dari Candida albicans. Selain itu, pada tahun 2006 dan 2007 penulis aktif sebagai anggota DKM Al Ghifari IPB di Departemen Bina Anak Islam Terpadu (BAIT).
7
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR ................................................................................................
vi
DAFTAR TABEL ....................................................................................................
vi
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................
vi
PENDAHULUAN ....................................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA Asam Laktat ..................................................................................................... Polikondensasi ................................................................................................. PLA .................................................................................................................. Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier (FTIR) .................................. Difraksi Sinar-X (XRD) ................................................................................... Penentuan Bobot Molekul ................................................................................
1 2 2 3 3 4
BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan ................................................................................................ Metode Penelitian ............................................................................................
5 5
HASIL DAN PEMBAHASAN PLA Hasil Sintesis............................................................................................ Spektrum FTIR PLA Hasil Sintesis.................................................................. Kristalinitas PLA Hasil Sintesis ....................................................................... Bobot Molekul PLA Hasil Sintesis...................................................................
6 7 8 8
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan .......................................................................................................... Saran ................................................................................................................
8 9
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................
9
LAMPIRAN ...............................................................................................................
11
8
DAFTAR TABEL Halaman 1
Susunan kondisi pembuatan PLA ........................................................................
5
2
Bobot dan rendemen PLA yang dihasilkan pada berbagai perlakuan ..................
6
3
Hasil pengukuran viskositas intrinsik dan bobot molekul pada PDLLA .............
8
DAFTAR GAMBAR Halaman 1
Rumus molekul D-(-)-asam laktat dan L-(+)-asam laktat ....................................
1
2
Struktur kimia PDLLA, PLLA, dan PDLA..........................................................
2
3
Struktur kimia timah(II) oktoat (SnOct2)..............................................................
2
4
Spektrum XRD polimer semikristalin dan amorf.................................................
4
5
Distribusi bobot molekul polimer.........................................................................
4
6
PLA hasil sintesis .................................................................................................
6
7
Spektrum FTIR sampel NK1 dan K3 ...................................................................
7
8
Kurva uji kristalinitas dengan XRD pada NK1 dan K3 .......................................
8
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1
Diagram alir Pembuatan PDLLA dengan metode polimerisasi zat padat pada suhu 150°C ...........................................................................................................
12
Diagram alir Pembuatan PDLLA dengan metode polimerisasi zat padat pada suhu 180°C ..........................................................................................................
12
3
Spektrum FTIR asam laktat dan PLA literatur.....................................................
13
4
Data hasil pengukuran viskositas intrinsik pada berbagai sampel........................
14
2
1
PENDAHULUAN Kesadaran penduduk dunia terhadap pelestarian lingkungan hidup semakin meningkat seiring dengan meningkatnya masalah lingkungan yang timbul akibat kegiatan manusia sehari-hari. Salah satu indikator tersebut adalah meningkatnya jumlah produksi plastik biodegradabel dari tahun ke tahun. Data Badan Pusat Statistik (BPS) yang dikutip oleh Pranamuda (2001) menunjukkan bahwa produksi plastik biodegradabel diproyeksikan akan mencapai 1,200,000 ton atau menjadi 1/10 dari total produksi bahan plastik pada tahun 2010. Jumlah ini meningkat 1000× dari produksi plastik biodegradabel pada tahun 1999, yaitu sebesar 2.500 ton atau 1/10000 kali dari produksi bahan plastik. Poli(asam laktat) (PLA) menjadi kandidat yang menjanjikan sebagai bahan alam terbarukan (renewable resources) untuk pembuatan plastik. Hal ini dikarenakan PLA dapat diproduksi dari bahan alam seperti patipatian (Gray 2006). Pengunaan PLA sebagai bahan pembuat plastik tentu saja akan mengurangi masalah yang diakibatkan oleh sampah. Penggunaan PLA tidak hanya terbatas pada bahan pembuatan plastik biodegradabel. Namun, PLA dapat pula dikembangkan sebagai bahan penyalut atau pengungkung obat (Robani 2004, Lu & Chen 2004), industri medis, dan industri tekstil. Aplikasi PLA sebagai bahan pengganti plastik konvensional masih belum maksimum karena harganya relatif tinggi. Tingginya harga PLA dapat dikarenakan proses pembuatannya yang memakan biaya yang tinggi. Oleh karena itu, penyederhanaan dan pengoptimalan dalam pembuatan PLA perlu diteliti lebih lanjut guna mengurangi biaya pembuatan PLA. Pengoptimalan kondisi yang dilakukan pada penelitian ini adalah kondisi waktu polimerisasi, suhu, dan penggunaan katalis. PLA dapat dibuat dengan beberapa cara, yaitu polikondensasi asam laktat dalam larutan pada kondisi tekanan atmosfer dan tekanan tereduksi (Dutkiewicz et al. 2003), polikondensasi asam laktat secara langsung tanpa katalis (Fukuzaki et al.; Gonzales et al. 1999), reaksi pembukaan cincin, dan melt polycondensation (Kimura et al.; Lee et al. 2005). Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode Fukuzaki et al. dengan beberapa perubahan, yaitu waktu polimerisasi, penambahan katalis timah(II) oktoat (SnOct2), dan suhu. Penelitian ini bertujuan melihat pengaruh suhu dan waktu
polimerisasi terhadap pembuatan PLA tanpa atau dengan penambahan katalis SnOct2 sehingga tidak terjadi pemborosan waktu dan suhu.
TINJAUAN PUSTAKA Asam Laktat Asam laktat (asam 2-hidroksi propanoat) merupakan senyawa organik yang dihasilkan dari proses fermentasi karbohidrat oleh mikroorganisme tertentu. Asam ini dikenal pertama kali oleh kimiawan Swedia yang bernama Scheele pada tahun 1780 sebagai komponen asam dari susu. Namun, asam ini pertama kali diproduksi secara komersial oleh Charles E. Avery di Amerika Serikat pada tahun 1881 (Narayanan et al. 2004). Asam laktat merupakan asam organik tiga karbon (BM 90.08 gram/mol) yang memiliki gugus karboksil dan hidroksil. Asam yang dikenal dengan nama asam susu ini tersedia dalam bentuk L-(S)-(+)-asam laktat, dan D(R)-(-)-asam laktat (Gambar 1) (Vink et al. 2003). Dua bentuk enantiomer ini disebabkan oleh asam laktat memiliki satu atom karbon asimetris. Asam laktat yang biasa digunakan untuk pembuatan PLA adalah L-asam laktat dan campuran rasemiknya (L-asam dan Dasam laktat dengan komposisi L-asam lebih besar daripada D-asam laktat) (Dutkiewics et al. 2003). HO
CO O H
HO
C H 3C
(a)
COO H C
H
H
CH 3
(b)
Gambar 1 Rumus molekul D-(R)-(-)-asam laktat (a) dan L-(S)-(+)-asam laktat (b) (Vink et al. 2003). Asam laktat merupakan zat yang berbetuk cair tidak berwarna dan tidak berbau. Asam 2hidroksipropanoat memiliki titik didih 122°C dan titik leleh 18°C. Asam yang dapat menyebabkan rasa lelah pada tubuh ini memiliki densitas sebesar 1.21 g/cm3 (Wikipedia 2006). Asam laktat bersifat asam dengan kekuatan pH 2.8 (10 g/L H2O pada suhu 20°C). Asam laktat 10 kali lebih asam apabila dibandingkan dengan asam propanoat. Hal ini disebabkan adanya gugus hidroksi pada posisi α. Asam laktat akan melepaskan proton dan membentuk laktat apabila dalam suatu larutan asam atau netral. Asam Laktat larut dalam air
2
dan pelarut organik yang larut dalam air, seperti etanol (Wikipedia 2006).
CH3
CH3
O
OH
O
Polikondensasi Polimerisasi kondensasi merupakan suatu proses pembuatan polimer yang melibatkan pelepasan molekul kecil seperti air, HCl, dan metanol. Pembentukan polimer secara kondensasi dapat dilakukan pada monomer yang memiliki gugus hidroksil dan karboksilat seperti asam laktat dan asam glikolat. Pembentukan polimer dengan cara ini diawali dengan saling bereaksinya monomer dengan monomer membentuk dimer dan air. Setelah itu, dimer yang terbentuk bereaksi dengan monomer membentuk trimer. Trimer yang telah terbentuk dapat bereaksi dengan dimer membentuk pentamer atau dapat pula bereaksi dengan monomer dan dimer. Reaksi ini terus berlangsung sampai terbentuk polimer. Reaksi polikondensasi bersifat dapat balik sehingga air yang dilepaskan harus dipindahkan untuk menghasilkan polimer yang memiliki bobot molekul yang tinggi (Allcock & Lampe 1981). Polikondensasi dapat dilakukan baik pada cairan maupun padatan yang dikenal dengan melt polycondentation. Kedua metode tidak jauh berbeda, perbedaannya hanya pada monomer yang digunakan. Polimer yang dapat dibuat dengan metode melt polycondentation adalah PLA yang dibuat dari Na-kloropropionat dan PGA yang dibuat dari Na-kloroasetat. Molekul kecil yang dilepaskan pada pembentukan PLA dan PGA tersebut berupa garam NaCl (Kimura et al.; Lee et al. 2005), sedangkan polimer yang dibuat dengan polikondensasi biasa diantaranya adalah PLA yang dibuat dari asam laktat, poli(asam glikolat) (PGA) yang dibuat dari asam glikolat, poliester, poli(kaprolakton), dan nilon 66 yang dibuat dari heksametilen diamin dan asam adipat (Tripod 2007). PLA PLA merupakan poliester alifatik serbaguna yang tersusun dari monomer asam laktat. PLA dapat berupa poli(L-asam laktat) (PLLA) maupun poli(DL-asam laktat) (PDLLA). PLLA merupakan poliester semikristalin dan PDLLA merupakan poliester amorf (Gruber & O’Brien 2002). Rumus molekul PLLA, PDLA dan PDLLA disajikan pada Gambar 2.
HO
O O
n
CH3
O
O
O
H
O
(a)
O CH3
H3C
(b)
H
(c)
Gambar 2 Struktur kimia PDLLA (a), PLLA (b), dan PDLA (c) (Arches 2006). Pembuatan PLA dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu polikondensasi asam laktat, reaksi pembukaan cincin laktida, dan solid state polymerization atau melt polycondensation. Metode yang dipakai pada penelitian ini adalah pemanasan asam laktat pada suhu tinggi dengan atau tanpa katalis. Katalis yang digunakan pada penelitian ini adalah timah(II) oktoat (SnOct2). Rumus molekul SnOct2 disajikan pada Gambar 3. O
O
Sn O
O
Gambar 3 Struktur kimia timah(II) oktoat (SnOct2) (Badami 2004). Polimerisasi asam laktat menjadi PLA secara polikondensasi dapat dilakukan dengan berbagai macam cara, yaitu polikondensasi asam laktat dalam pelarut organik pada kondisi tekanan atmosfer dan tekanan tereduksi (Dutkiewicz et al. 2003), polikondensasi langsung asam laktat tanpa katalis (Fukuzaki et al.; Gonzales et al. 1999), dan melt polycondensation (Kimura et al.; Lee et al. 2005). Polikondensasi asam laktat dalam pelarut organik akan menghasilkan bobot molekul yang lebih tinggi apabila dibandingkan dengan metode lainnya. Namun, metode ini memiliki beberapa kelemahan, yaitu waktu dan pelarut yang dibutuhkan relatif lebih banyak. Pembentukan PLA melalui reaksi pembukaan cincin dapat dilakukan dengan cara menambahkan inisiator yang tepat pada laktida. Berdasarkan pada jenis inisiatornya, polimerisasi pembukaan cincin laktida dapat digolongkan menjadi polimerisasi anionik,
3
kationik, serta enzimatis (Kricheldorf; Badami 2004). Pembuatan PLA tidak hanya dengan cara polimerisasi asam laktat. Namun, PLA dapat pula dihasilkan dari pemanasan alkalikloropropionat (natrium atau kalium kloropropionat) (Siedler et al. 2001). Kovalchuk et al. (2005) telah membuat PLA dengan cara memanaskan natrium-2kloropropionat pada suhu 170°C. PLA yang terbentuk dari pemanasan natrium-2kloropropionat ini berupa PLA yang memiliki bobot molekul 4170 g/mol, titik transisi gelas 45°C, dan derajat polimerisasi sebesar 58. PLA merupakan polimer multiguna yang memiliki beberapa kegunaan, yaitu untuk keperluan pengemasan, pembuatan film, industri medis (bahan penyalut obat, implantasi tulang, dan untuk benang operasi) (Balckom et al. 2002; Zang et al.; 2000). PLA dapat digunakan sebagai bahan pengemas karena tahan terhadap makanan berlemak dan sifat mekanisnya lebih baik daripada polimer komersial seperti polistirena. Penggunaan PLA sebagai bahan pengemas dapat mengurangi masalah akibat sampah karena PLA dapat terdegradasi secara alami baik oleh panas, cahaya, maupun bakteri (Fusarium moniliforme dan Penicillium Roquefort) (Vichaibun & Chulavatnatol 2003). Degradasi PLA bergantung pada waktu degradasi tersebut. Lee et al. (2005) melaporkan bahwa degradasi PLA secara hidrolisis akan menyebabkan pengurangan massa PLA yang berbanding lurus dengan waktu degradasi. PLA dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengukung obat. Namun, PLA memiliki tingkat kerapuhan yang cukup tinggi sehingga efektivitasnya berkurang. Kelemahan ini dapat ditutupi dengan cara mencampur dengan polimer biodegradabel lainnya. Adapun polimer biodegradabel yang telah diblend dengan PLA adalah PGA (Kiremitci & Deniz 1998), Poli(kaprolakton) (PCL) dan pati (Gattin et al. 2001), dan Poli(hidroksibutiratco-hidroksivalerat) (PHBV) (Ferreira et al. 2001). Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier (FTIR) Spektrokopi inframerah transformasi Fourier (FTIR) merupakan suatu teknik pengukuran spektrum berdasarkan pada respon dari radiasi elektromagnetik. FTIR digunakan terutama untuk analisis kualitatif
dan kuantitatif suatu senyawa organik, dan dapat pula digunakan untuk penentuan struktur molekul suatu senyawa anorganik (Steven 2001). Spektrofotometer inframerah biasanya merupakan spektrometer berkas ganda dan terdiri dari 5 bagiab utama yaitu, sumber radiasi, daerah cuplikan, kisi difraksi, dan detektor (Sudjadi 1983). Prinsip kerja instrumen ini adalah mengukur energi inframerah yang diserap oleh ikatan kimia pada frekuensi atau panjang gelombang tertentu. Energi radiasi tersebut bervariasi dalam jarak tertentu dan responnya diplot dalam suatu fungsi radiasi energi. Walaupun energi radiasi tersebut bervariasi, dengan transformasi fourier, sample yang diradiasi bisa dinyatidakan dalam dalam satu pulsa tunggal. Struktur dasar suatu senyawa dapat ditentukan berdasarkan letidak absorpsi inframerahnya. FTIR dapat digunakan untuk mengetahui gugus pada suatu senyawa organik maupun senyawa polimer. Salah satu penggunaan FTIR adalah penentuan gugus fungsi pada asam laktat (Lampiran3). FTIR dapat membedakan gugus OH yang berasal dari alkohol dan karboksilat (Clark 2000). Difraksi Sinar-X (XRD) 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). Hasil spektum XRD merupakan suatu grafik hubungan antara intensitas dengan sudut pantul (2θ). XRD sangat penting untuk analisis polimer karena XRD dapat memperlihatkan morfologi contoh (kristalin atau amorf) dan kristalinitas suatu polimer.
4
Morfologi contoh ditentukan oleh spektrum yang dihasilkan. Spektrum suatu sampel polimer yang memiliki puncak-puncak yang tajam digolongkan ke dalam semikristalin sedangkan spektrum yang tidak memiliki puncak-puncak tajam digolongkan ke dalam polimer amorf (Stuart 2003) (Gambar 4).
bobot molekul tersebut diasajikan pada Gambar 5 (Steven 2001). Metode penentuan bobot molekul yang digunakan pada penelitian ini adalah viskometri untuk mengukur Mv.
Gambar 5 Distribusi bobot molekul polimer (Steven 2001).
Gambar 4 Spektrum XRD semikristalin dan amorf (Stuart 2003). Penentuan Bobot Molekul Bobot molekul suatu polimer merupakan bobot molekul rata-rata dari tiap rantai polimernya. Bobot molekul polimer dapat dinyatakan dalam beberapa bentuk, yaitu bobot molekul rata-rata berat (weight average molar mass) (Mw), bobot molekul rata-rata jumlah (Number average molar mass) (Mn), bobot molekul rata-rata viskositas (Viscosity average molar mass) (Mv), dan bobot molekul rata-rata Z (Z average molar mass) (Mz). Mw dapat ditentukan dengan hamburan cahaya (light scattering) dan ultrasentrifugasi sedangkan Mn dapat ditentukan dengan analisis gugus ujung dan sifat koligatif (krioskopi dan ebulliometri). Adapun Mv dan Mz dapat ditentukan dengan metode pengukuran viskositas. Persamaan matematis untuk penentuan Mw, Mn, Mv, dan Mz adalah: ∑ MiNi ∑ Mi 2 Ni Mn = Mw = ∑ Ni ∑ MiNi ∑ Mi 3 Ni ∑ Mi 1 + a Ni 1 / a Mz = Mv = [ ] ∑ Mi 2 Ni ∑ MiNi Mi merupakan bobot polimer dan Ni merupakan jumlah rantai polimer atau jumlah mol. Distribusi keempat jenis pengukuran
Viskometri merupakan metode yang digunakan untuk menentukan ketahanan suatu cairan terhadap aliran (deformasi). Viskositas diukur dengan cara menetapkan lamanya aliran sejumlah volume larutan melalui kapiler yang panjangnya tetap. Waktu alir dalam detik dicatat sebagai waktu untuk meniskuslewat antara dua tanda batas pada viskometer (Steven 2001). Selain itu, teknik ini dapat digunakan untuk menentukan massa molekul nisbi polimer dengan cara membandingkan viskositas larutan polimer terhadap viskositas pelarut. Metode yang biasa digunakan untuk pengukuran viskositas adalah viskometer Ostwald dan viskometer Ubbelohde. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah viskometer Ostwald. Metode ini mengukur viskositas dengan cara membandingkan waktu alir pelarut dan 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). Pengukuran bobot molekul dengan metode ini didasarkan pada persamaan Mark– Houwink–Sakurada, yaitu: [η] = k(Mv)α k dan α merupakan tetapan Mark–Houwink – Sakurada, [η] adalah viskositas intrinsik, dan Mv merupakan bobot molekul viskositas. Nilai k dan α bukan merupakan tetapan yang bernilai mutlak. Tetapan tersebut
5
bergantung pada polimer, pelarut, dan suhu (Steven 2001).
BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan Alat-alat yang dipakai adalah oven, pompa vakum, FTIR Shimadzu 8400, XRD Shimadzu XD-610, dan viskometer Ostwald. Bahan-bahan yang digunakan adalah asam laktat 95%, kloroform, aseton, diklorometana, SnOct2, dan etilasetat. Metode Penelitian Penelitian ini terdiri dari dua tahap, yaitu pembuatan PLA dengan polikondensasi asam laktat dan pencirian PLA. Pencirian yang dilakukan meliputi pencirian gugus fungsi dengan FTIR, penentuan bobot molekul dengan metode viskometri, dan uji kristalinitas dengan XRD. Pembuatan PLA (Gonzales et al. 1999) PLA dibuat dengan cara polikondensasi secara langsung dengan atau tanpa katalis berdasarkan presedur yang dilakukan oleh Fukuzaki et al. (1994) dengan beberapa kondisi. Pembuatan PLA dilakukan dengan beberapa variasi yaitu suhu (150 dan 180ºC), waktu (36 jam atau 48 jam), dan penambahan katalis SnOct2 (tanpa atau dengan katalis). Penambahan katalis dilakukan pada saat pemanasan telah mencapai suhu 150ºC. Susunan kondisi disajikan pada Tabel 1. Tabel 1 Susunan kondisi pembuatan PLA Komposisi NK1 NK2 NK3 K1 K2 K3
Suhu (ºC) 150 150 180 150 150 180
Waktu (jam) 36 48 48 36 48 48
Ket: NK = Pembuatan PLA tanpa katalis K = Pembuatan PLA dengan katalis
Labu erlenmeyer dibersihkan, dikeringkan, dan ditimbang bobotnya. Setelah itu, asam laktat sebanyak 50 ml dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditimbang. Selanjutnya asam laktat dipanaskan secara perlahan-lahan sampai suhu 120ºC selama 2 jam. Kemudian, asam laktat dipanaskan lagi pada suhu 150ºC selama 2 jam. Setelah itu, katalis SnOct2 (0.4% v/v) ditambahkan ke dalam asam laktat tersebut. Pemanasan
dilanjutkan sampai suhu 180ºC selama 36 jam atau 48 jam. Penambahan katalis pada suhu 150ºC dilakukan ketika pemanasan telah mencapai 150ºC dan PLA berbentuk cair. Setelah itu, PLA yang dihasilkan didinginkan pada suhu ruang dan ditimbang. Pencirian PLA Analisis Gugus Fungsi FTIR Sampel ditempatkan dalam sel holder, kemudian dicari spektrum yang sesuai. Hasilnya didapat berupa difraktogram hubungan antara bilangan gelombang dengan transmitans (%). Spektrum FTIR dari PLA direkam dengan menggunakan spektrometer pada suhu ruang. Analisis gugus fungsi ini dilakukan pada sampel NK1 dan K3. Uji kristalinitas dengan Difraksi Sinar-X Sampel 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 (θ) 60° sampai 5° dan dengan laju putaran 2°/menit. Hasil uji ini berupa difraktrogram yang berupa hubungan antara intensitas dan sudut 2θ. Uji kristalinitas ini dilakukan pada sampel NK1 dan K3.
Pengukuran bobot (Kaitian et al. 1996)
molekul
Pengukuran viskositas digunakan untuk menghitung bobot molekul rata-rata. PLA sebanyak 0.5% dilarutkan dalam etilasetat dan diukur viskositasnya dengan viskometer Ostwald pada suhu 25°C (suhu konstan) dengan cara menghitung waktu alir pelarut tanpa sampel dan waktu alir sampel PLA dengan berbagai konsentrasi. Setelah itu, viskositas relatif (ηr) ditentukan dengan cara membandingkan waktu alir pelarut dengan waktu alir larutan polimer (t0/t). Viskositas intrinsik [η] dicari dengan cara memplotkan ηspesifik/[PLA] sebagai sumbu y dan konsentrasi sebagai sumbu x. Bilangan bobot molekul rata-rata viskositas (Mv) ditentukan berdasarkan persamaan Mark-Houwink: [η] = k(Mv)α k dan α merupakan tetapan yang bergantung pada pelarut, polimer, dan suhu. Pelarut dan suhu yang digunakan pada penelitian ini
6
adalah etil asetat dan 25°C. Nilai k dan α secara berturut-turut adalah 1.58×10-4 dan 0.78.
HASIL DAN PEMBAHASAN PLA Hasil Sintesis Pembuatan PLA pada penelitian ini menggunakan metode polikondensasi asam laktat secara langsung. Reaksi pembentukan PLA dengan metode ini dapat digolongkan ke dalam reaksi polimerisasi reaksi tahap. Reaksi yang terjadi pada pembuatan PLA adalah: O
O
-H 2 O
H 3C
O O
H
CH 3
OH
HO
O
CH 3
O
CH
C
O
n
OH
Reaksi ini merupakan reaksi dapat balik. Oleh karena itu, air yang dihasilkan harus dipindahkan atau dihilangkan dengan menggunakan pompa vakum. Adanya molekul air tersebut dapat mengganggu proses polimerisasi sehingga PLA yang dihasilkan akan memiliki bobot molekul yang lebih rendah (Kaitian et al. 1995). Selain itu, air juga dapat menurunkan laju polimerisasi (Steven 2001). PLA yang dihasilkan dari pemanasan asam laktat pada suhu 180ºC memiliki warna kuning yang lebih pekat daripada pemanasan pada suhu 150ºC (Gambar 6). Proses pemanasan lebih lanjut dapat mengakibatkan bertambah pekatnya warna PLA yang dihasilkan dan akan menghasilkan warna coklet. Selain itu, bobot dan rendemen yang dihasilkan pun semakin kecil. Hal ini menandakan bahwa proses kondensasi pada suhu 180ºC lebih besar dan diharapkan memiliki bobot molekul yang lebih besar pula.
Gambar 6 PLA hasil síntesis. PLA yang dihasilkan larut dalam etil asetat, kloroform, diklorometana, dan aseton tetapi tidak larut dalam air, sedangkan asam laktat yang dipakai larut dalam air dan etil asetat. Ketidaklarutan PLA dalam air tersebut menunjukkan bahwa proses polimerisasi (esterifikasi) asam laktat dapat berlangsung pada kisaran suhu dan waktu yang dilakukan. Secara teoritis, asam laktat dapat larut dalam air karena adanya gugus hidroksil. Setelah terjadi polimerisasi (esterifikasi), gugus hidroksil akan bereaksi dengan gugus karboksilat pada asam laktat yang berbeda membentuk air sehingga hasil síntesis (PLA) tidak larut dalam air. Waktu dan suhu memainkan peranan terhadap bobot PLA yang dihasilkan pada akhir proses. Pemanasan pada suhu 180ºC dan waktu pemanasan 48 jam menghasilkan PLA yang memiliki bobot dan rendemen lebih rendah daripada PLA yang dihasilkan pada pemanasan 150ºC dan 36 jam (Tabel 2). Dutkiewics et al. (2003) melaporkan bahwa dua jam pemanasan dapat menurunkan bobot PLA yang dihasilkan dari polikondensasi asam laktat dalam larutan benzilalkohol sebesar 1.6-2.6% (b/b) pada suhu 160ºC dan 6.8-18.6% (b/b) pada suhu 180ºC. Tabel 2 Bobot dan rendemen PLA yang dihasilkan pada berbagai perlakuan Sampel NK1 NK2 NK3 K1 K2 K3
Bobot asam laktat (g) 58.9957 59.1014 58.9017 58.9561 59.0751 58.7324
Bobot PLA (g)
Rendemen (%)
40.0773 39.9703 37.4323 40.0890 39.0987 35.9671
67.93 67.63 63.55 68.00 66.18 61.24
Spektrum FTIR PLA Hasil Sintesis Uji FTIR ini dilakukan pada sampel NK1 (Gambar 7a) dan sampel K3 (Gambar 7b). Pita yang lebar pada panjang gelombang 2993.3 dan 2943.2 cm-1 menunjukkan vibrasi ulur gugus C–H dan pada bilangan gelombang 1454.2 cm-1 dengan puncak yang tajam merupakan ciri khas dari serapan vibrasi C–C sp3 (Shriner et al. 2004). Pita yang tajam juga terlihat pada panjang gelombang 1751.2 cm-1 yang memperlihatkan bahwa sampel yang dianalisis memiliki gugus karbonil (C=O).
7
Pita tajam lain juga terlihat pada daerah bilangan gelombang 1195.8 cm-1 yang menunjukkan C–O. Adanya serapan yang lebar pada bilangan gelombang 3490.9 cm-1
menunjukkan gugus –OH yang dapat berasal dari gugus karboksil. Adanya gugus –OH pada spektrum PLA tersebut menandakan bahwa PLA yang dihasilkan memiliki bobot
Bilangan Gelombang (cm-1) (a)
Bilangan Gelombang (cm-1)
Gambar 7 Spektrum FTIR NK1 (a) dan K3 (b).
8
molekul yang rendah dan tidak terbentuknya dimer (laktida) pada saat pembuatan PLA (Kaitian et al. 1995). Spektrum FTIR NK1 dan K3 mirip dengan spektrum FTIR yang dilaporkan oleh Kaitian et al. (1994) dan mirip dengan monomernya (Lampiran 3). Namun, spektrum NK1 dan K3 memiliki puncak-puncak yang lebih lebar. Hal ini kemungkinan disebabkan karena preparasi sampel yang kurang sempurna sehingga masih ada air yang terperangkap dalam NK1 dan K3. Kristalinitas PLA Hasil Síntesis Uji kristalinitas dengan XRD dilakukan pada sampel NK1 (Gambar 8a) dan K3 (Gambar 8b). Kedua hasil uji tersebut menunjukkan bahwa kurva hubungan intensitas dengan 2θ tidak memiliki puncak yang berarti. Hal ini menandakan bahwa PLA yang dihasilkan cenderung bersifat amorf sehingga dapat digolongkan ke dalam PDLLA. Sifat amorf PDLLA tersebut disebabkan oleh struktur rantai polimernya yang tidak teratur (Petrucci 1993). Arches (2006) melaporkan bahwa ketidaktreraturan tersebut disebabkan oleh distribusi secara acak L dan D pada tulang punggung polimernya.
200
In te n s ita s
150 100 50 0 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 2 Tetha (a)
(b) Gambar 8 Kurva uji kristalinitas dg XRD (a) T150t36NK (b) T180t48K. Bobot Molekul PLA Hasil Sintesis Penentuan bobot molekul dilakukan dengan metode viskometri. Pemberian katalis memberikan pengaruh terhadap bobot molekul PLA yang dihasilkan. Penambahan katalis tersebut membuat PLA yang dihasilkan memiliki bobot molekul lebih besar daripada PLA yang dihasilkan tanpa penambahan katalis (Tabel 3). Hal ini sesuai dengan fungsi katalis sebagai pemercepat suatu reaksi. Tabel 3 Hasil pengukuran viskositas intrinsik dan bobot molekul pada PDLLA Sampel
[η]
NK1 NK2 NK3 K1 K2 K3
0.0331 0.0264 0.0206 0.0318 0.0487 0.0478
Bobot molekul PLA (g/mol) 945.93 757.84 515.00 933.08 1551.91 1515.21
Penambahan waktu polimerisasi dan suhu tidak memberikan peran yang berarti terhadap peningkatan bobot molekul yang dihasilkan apabila dibandingkan dengan pengaruh penambahan katalis terhadap peningkatan bobot molekul PLA yang dihasilkan. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh tidak adanya proses pengadukan selama polimerisasi berlangsung sehingga tumbukan antara partikel monomer dengan monomer lainnya atau oligomer dengan oligomer lainnya kurang maksimum. Peningkatan viskositas selama polimerisasi berlangsung dapat pula mengurangi mobilitas ujung-ujung rantai yang reaktif dan menambah sulitnya pengeluaran produk sampingan yang mungkin ikut mempengaruhi penurunan laju dan bobot molekul PLA yang dihasilkan (Steven 2001).
250
SIMPULAN DAN SARAN
I n te n s ita s
200 150
Simpulan
100
Dari hasil pengujian terhadap kristalinitas dengan XRD dan penentuan bobot molekul dapat disimpulkan bahwa PLA yang dihasilkan bersifat amorf dan berbobot molekul rendah. Peningkatan suhu pemanasan dan penambahan waktu polimerisasi tidak memberikan peranan terhadap peningkatan bobot PLA yang dihasilkan, sedangkan
50 0 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 2 Tetha
9
penambahan katalis SnOct2 memberikan pengaruh terhadap peningkatan bobot molekul PLA yang dihasilkan. Saran Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai pembuatan PLA dengan pengadukan guna mempercepat proses tumbukan antar molekul dan pencirian poli(asam laktat) lebih lanjut dengan analisis termogravimetri (TGA) untuk melihat ketahan PLA terhadap panas (mengukur bobot PLA yang hilang akibat pemanasan) dan differential scanning calorimetry (DSC) untuk mengetahui titik transisi gelas PLA yang dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA Allcock H & Lampe FW. 1981. Contemporary Polymer Chemistry. New Jersey: Prentice Hall. Hlm. 245247. Arches. 2006. What is PLA?. http://www.arches.uga.edu/%7Edbagal /references.htm [26 Maret 2006]. Badami AS. 2004. Bioresorbable electrospun tissue scaffolds of poly(ethylene glycol-b-lactide) copolymers for bone tissue engineering. [thesis]. Virginia. Virginia Polytechnic Institute and State University. Balkcom M et al. 2002. Notes from the Packaging Laboratory: polylactic acid : An exciting new packaging material. http://edis.ifas.ufl.edu.html [26 Maret 2006].
degradation. Material Research. 4(1): 1516-1439. Fessenden RJ, Fessenden JS. 2005. Kimia Organik. Jilid ke-2. Pudjaatmaka AH, penerjemah; Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: Organic Chemitry. Gattin
R et al. 2001. Comparative biodegradation study of starch- and polylactic acid–based materials. Journal of Polymers and the Environment. 9:11-17.
Gonzales MF et al. 1999. Structural changes of polylactic-acid (PLA) microspheres under hydrolytic degradation. Journal of Applied Polymer Science. 71: 1223– 1230. Gray A. 2006. U working on a better plastic made from corn.http://www.mndaily. com/sections/Campus.html [25 Maret 2006]. Gruber P & O’Brien M. 2006. Polylactides. http://www.cargildow.com/Polylactide .htm.[27 April 2006]. Kaitian X et al. 1996. Poly (D,L-lactic acid) homopolimers: synthesis and characterization. Turkey Journal of Chemistry. 20:43-53. Kiremitci M et al. 1998. Synthesis, characterization and in vitro degradation of poly(DL-Lactide)/ poly(DL-Lactide-co-Glycolide) films. Turkey Journal of Chemistry. 23:153 161.
BillMayer FW. 1984. Textbook of Polymer Science. New York: Resslear Polytechnique Institute Troy.
Kovalchuk A et al. 2005. Controlled release of Goserelin from microporous polyglycolide and polylactide. Macromoecul. Bioscience. 5: 289-298.
Clark J. 2000. Interprating an infra-red spectrum.//www.chemguide.co.uk. html [26 Maret 2006].
Lee
Dutkiewicz S et al. 2003. Synthesis of poly (L-lactic acid) by polycondensation method in solution. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe. 11(4):66-70. Ferreira BMP et al. 2001. Films of poly (L-lactic acid)/ poly (hidroksibutiratco-hidroksivalerat) blends: In vitro
MW et al. 2005. Synthesis and characterisation of PLLA by melt polycondensation using binary catalyst system. SIMTech technical reports. 6(3): 40-44.
Lu Y & Chen SC. 2004. Micro and nanofabrication of biodegradable polymers for drug delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 56:1621–1633.
10
Narayanan N et al. 2004. L-(+)-Lactic acid fermentation and its product polymerization. Electronic Journal of Biotechnology. 7(2):167-179. Peltoniemi H. 2000. Biocompatibility and fixation properties of absorbable miniplates and screws in growing calvarium. [dissertation]. Helsinki: Medical Faculty, University of Helsinki. Petrucci RH. 1993. Kimia Dasar. Jilid ke-4. Achmadi S, penerjemah; Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: General Chemistry: Principles and Modern Application. Pranamuda H. 2001. Pengembangan bahan plastik biodegradabel berbahanbaku pati tropis.http://wwwstd.ryu.titech. ac.jp/%7Eindonesia/zoa.html. [26 Maret 2006]. Robbani MN. 2004. Biodegradasi struktur dan morfologi mikrosfer polilaktat. [skripsi]. Bogor: Departemen Kimia, FMIPA, Institut Pertanian Bogor. Shriner RL et al. 2004. The Systematic Identification of Organic Compounds. Brennan D, Donovan C, Pigliucci NM, editor. Ed ke-8. New Caledonia: John Wiley & Sons. Siedler M et al. 2001. Porous poly(DLlactide) and poly(D,L-lactide-coglycolide) produced by thermal salt elimination from halogeno carboxylates. Journal of Chemistry Society. 10: 3140-3148. Steven MP. 2001. Kimia Polimer. Sopyan I, penerjemah: Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari Polymer Chemistry: An Introduction. Stuart BH. 2003. Polymer Analysis. Sydney: John Willey & Sons. Sudjadi. 1983. Penentuan Struktur Senyawa Organik. Bandung: Ghalia Indonesia Tripod. 2007. Polymerization reaction. http://members.tripod.com/sunfh/ chem3.htm. [26 April 2007]. Vichaibun V & Chulavatnatol M. 2003. A new assay for the enzymatic
degradation of polylactic ScienceAsia. 29: 297-300.
acid.
Vink ETH et al. 2003. Applications of life cycle assessment to Nature WorksTM polylactide (PLA) production. Journal of Polymer Degradation and Stability. 80: 403-419. Wikipedia. 2006. Lactic acid. http://www.wikipedia.org/wiki/Lactic acid.htm. [30 April 2006].
11
LAMPIRAN
12
Lampiran 1 Diagram alir Pembuatan PLA dengan metode polikondensasi pada suhu 150°C Asam Laktat (50 ml) Dipanaskan T = 120°C t = 2 jam Dipanaskan T = 150°C + Katalis/tidak ditambah katalis t = 36 jam atau 48 jam
PDLLA
Pencirian PLA Penentuan bobot molekul dg Viskometer Ostwald XRD FTIR
Lampiran 2 Diagram alir pembuatan PLA dengan metode polikondensasi pada suhu 180°C Asam Laktat (50 ml) Dipanaskan T = 120°C t = 2 jam Dipanaskan T = 150°C t = 2 jam Dipanaskan T = 180°C + Katalis/tidak ditambah katalis t = 36 jam atau 48 jam
PDLLA
Pencirian PLA Penentuan bobot molekul dg Viskometer Ostwald XRD FTIR
13
Lampiran 3 Spektrum FTIR PDLLA dan asam laktat literatur
Spektrum FTIR PDLLA (Kaitian et al. 1994)
OH
CH3
C=O
C–O
Spektrum FTIR asam laktat (Clark 2000)
14
Lampiran 4 Data hasil pengukuran viskositas intrinsik pada berbagai sampel Hasil pengukuran viskositas pada PDLLA yang dihasilkan pada pemanasan 150˚C selama 36 jam tanpa penambahan katalis (T150t36NK) (NK1) [PDLLA] (g/dL) 0.0000 0.518 0.4144 0.33152 0.265216
t (detik) 38.98 39.83 39.62 39.48 39.37
ηrelatif 1.021806 1.016419 1.012827 1.010005
ηspesifik 0.021806 0.016419 0.012827 0.010005
ηreduktif (dL/g) 0.042097 0.03962 0.038692 0.037724
Contoh perhitungan:
ηrelatif
= = = = = =
ηspesifik
ηreduktif
=
tsampel tpelarut 39.83 det ik 38.98 det ik 1.0218 ηrelatif - 1 1.0218 - 1 0.0218
ηspesifik
[PDLLA] 0.0218 = 0.5180 g / dL
=
0.0421 dL/g
ηreduktif (dL/g)
0.05 0.04 0.03
y = 0.0169x + 0.0331
0.02
R = 0.9707
2
0.01 0 0
0.2
0.4
0.6
[PDLLA] (g/dL)
Grafik hubungan [PDLLA] terhadap vikositas reduktif Penentuan bobot molekul Persamaan garis : y = 0.0169x + 0.0331 Viskositas intrinsik ([η]) = 0.0331 [η] = 1.58 × 10-4 (Mv)0.78 0.0331 = 1.58 × 10-4 (Mv)0.78 (Mv)0.78 = 209.4937
15
Mv = 945.93 g/mol Hasil pengukuran viskositas pada PDLLA yang dihasilkan pada pemanasan 180˚C selama 36 jam dengan penambahan katalis (T150t48NK) (NK2) [PDLLA] (g/dL) 0.0000 0.5060 0.4048 0.32384 0.259072
t (detik) 38.98 39.82 39.58 39.44 39.33
ηrelatif 1.02155 1.015393 1.011801 1.008979
ηspesifik 0.02155 0.015393 0.011801 0.008979
ηreduktif (dL/g) 0.042893 0.038297 0.036702 0.034907
Contoh perhitungan:
ηrelatif
= =
ηspesifik
ηreduktif
= = = = =
1.0216 ηrelatif - 1 1.0216 - 1 0.0298
ηspesifik
[PDLLA] 0.0216 = 0.5060 g / dL
=
Viskositas reduktif (dL/g)
tsampel tpelarut 39.82 det ik 38.98 det ik
0.05 0.045 0.04 0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0
0.0429 dL/g
y = 0.0316x + 0.0264 2
R = 0.967
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
[PDLLA] (g/dL) Grafik hubungan [PDLLA] terhadap vikositas reduktif Penentuan bobot molekul Persamaan garis : y = 0.0316x + 0.0264 Viskositas intrinsik ([η]) = 0.0264 [η] = 1.58 × 10-4 (Mv)0.78 0.0264 = 1.58 × 10-4 (Mv)0.78
0.6
16
(Mv)0.78 =167.09 Mv = 757.84 g/mol Hasil pengukuran viskositas pada PDLLA yang dihasilkan pada pemanasan 180˚C selama 48 jam tanpa penambahan katalis (T180t48NK) (NK3) [PDLLA] (g/dL) 0.0000 0.5040 0.4032 0.3226 0.2581
t (detik) 38.98 39.91 39.61 39.44 39.33
ηrelatif -
ηspesifik -
ηreduktif (dL/g) -
1.0239 1.0162 1.0118 1.0090
0.0239 0.0162 0.0118 0.00909
0.0473 0.0401 0.0366 0.0348
Contoh perhitungan:
ηrelatif
= =
ηspesifik
ηreduktif
tsampel tpelarut 39.91det ik 38.98 det ik
= = = =
1.0239
ηrelatif - 1
1.0239 - 1 0.0239
ηspesifik
=
[PDLLA] 0.0239 = 0.5060 g / dL
=
0.0473 dL/g
y = 0.0512x + 0.0206
ηreduktif (dL/g)
0.05
2
R = 0.9626
0.04 0.03 0.02 0.01 0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
[PDLLA] (g/dL) Grafik hubungan [PDLLA] terhadap viskositas reduktif Penentuan bobot molekul Persamaan garis : y = 0.0512x + 0.0204 Viskositas intrinsik ([η]) = 0.0204 [η] = 1.58 × 10-4 (Mv)0.78 0.0204 = 1.58 × 10-4 (Mv)0.78 (Mv)0.78 =129.11 Mv = 515.00 g/mol
0.6
17
Hasil pengukuran viskositas pada PDLLA yang dihasilkan pada pemanasan 150˚C selama 48 jam tanpa penambahan katalis (T150t36K) (K1) [PDLLA] (g/dL) 0.0000 0.5036 0.40288 0.322304
t (detik) 38.98 39.78 39.6 39.45
ηrelatif 1.020523 1.015906 1.012057
ηspesifik 0.020523 0.015906 0.012057
ηreduktif (dL/g) 0.040753 0.03948 0.03741
Contoh perhitungan:
ηrelatif
= =
ηspesifik
ηreduktif
= = = = =
tsampel tpelarut 39.78 det ik 38.98 det ik 1.0205 ηrelatif - 1 1.0205 - 1 0.0205
ηspesifik
[PDLLA] 0.0205 = 0.5036 g / dL
=
0.0408 dL/g
Viskositas Reduktif (dL/g)
0.06
0.04
y = 0.0182x + 0.0318 R2 = 0.9603
0.02
0 0
0.2
0.4
[PDLLA] (g/dL)
Grafik hubungan [PDLLA] terhadap viskositas reduktif Penentuan bobot molekul Persamaan garis : y = 0.0182x + 0.0318 Viskositas intrinsik ([η]) = 0.0318 [η] = 1.58 × 10-4 (Mv)0.78 0.0318 = 1.58 × 10-4 (Mv)0.78 (Mv)0.78 =207.27 Mv = 933.08 g/mol
0.6
18
Hasil pengukuran viskositas pada PDLLA yang dihasilkan pada pemanasan 150˚C selama 48 jam dengan penambahan katalis (T150t48K) (K2) [PDLLA] (g/dL) 0.0000 0.5140 0.4112 0.3290 0.2632
t (detik) 38.98 40.07 39.84 39.65 39.51
ηrelatif 1.027963 1.022063 1.017188 1.013597
ηspesifik 0.027963 0.022063 0.017188 0.013597
ηreduktif (dL/g) 0.054403 0.053654 0.05225 0.051666
Contoh perhitungan:
ηrelatif
= = = = = =
ηspesifik
ηreduktif
=
tsampel tpelarut 40.07 det ik 38.98 det ik 1.0280
ηrelatif - 1
1.0280 - 1 0.0280
ηspesifik
[PDLLA] 0.0280 = 0.5140 g / dL
=
0.0544 dL/g
Viskositas reduktif (dL/g)
0.06 0.05 y = 0.0114x + 0.0487 R2 = 0.972
0.04 0.03 0.02 0.01 0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
[PDLLA] (g/dL)
Grafik hubungan [PDLLA] terhadap viskositas reduktif Penentuan bobot molekul Persamaan garis : y = 0.0114x + 0.0487 Viskositas intrinsik ([η]) = 0.0487 [η] = 1.58 × 10-4 (Mv)0.78 0.0487 = 1.58 × 10-4 (Mv)0.78 (Mv)0.78 = 308.23 Mv = 1551.91 g/mol
0.6
19
Hasil pengukuran viskositas pada PDLLA yang dihasilkan pada pemanasan 180˚C selama 48 jam dengan penambahan katalis (T180t48K) (K3) [PDLLA] (g/dL) 0.0000 0.5094 0.4074 0.3259 0.2607
t (detik) 38.98 40.27 39.97 39.74 39.55
ηrelatif
ηspesifik
ηreduktif (dL/g)
1.0331 1.0254 1.0195 1.0146
0.0331 0.0254 0.0195 0.0145
0.0650 0.0623 0.0598 0.0561
Contoh perhitungan:
ηrelatif
= =
ηspesifik
ηreduktif
= = = = =
tsampel tpelarut 40.27 det ik 38.98 det ik 1.0331
ηrelatif - 1
1.0239 - 1 0.0331
ηspesifik
[PDLLA] 0.0331 = 0.5094 g / dL
=
0.0650 dL/g
Viskositas reduktif (dL/g)
0.07 0.06 0.05
y = 0.0346x + 0.0478
0.04
2
R = 0.965
0.03 0.02 0.01 0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
[PDLLA] (g/dL)
Grafik hubungan [PDLLA] terhadap viskositas reduktif Penentuan bobot molekul Persamaan garis : y = 0.0346x + 0.0478 Viskositas intrinsik ([η]) = 0.0478 [η] = 1.58 × 10-4 (Mv)0.78 0.0478 = 1.58 × 10-4 (Mv)0.78 (Mv)0.78 =302.53 Mv = 1515.21 g/mol
0.6
