Buku II
432
Prosiding Pertemuan danPresentasi fImiah P3TM-BATAN Yogyakarta 14-15Juli 1999
PENCANGKOKAN MALEAT ANHIDRAT PADA POLIETILEN DENSITAS RENDAH (LDPE) DENGAN RADIASI SINAR Y
< .$b Sudradjat Iskandar, Devi Listina Prawitasari P3TIR-BATAN.Jakarta
ABSTRAK PENCANGKOKKAN MALEAT ANH/ORAT PAOA POLlET/LEN OENS/TAS RENOAH (LOPE) OENGAN RAO/AS/ S/NAR y. DB/am upaya membuat bahan banI pengkompatibe/ campuran tepung tapioka (TT)-LOPE te/ah di/akukan pene/itian pencangkokkan roB/eat anhidrat (MAH) pada LOPE menggunakan radiasi sinar y. Pada pene/itian ini dibuat satu campuran LOPE-MAH dengan /abop/astomi/ pada suhu 135°C se/ama 5 menit. Sampe/ berupa film dibuat dengan metode pengepresan. Fi/m yang terbentuk se/anjutnya diiradiasi dengan sinar y pada dosis yang bervariasi. /radiasi di/akukan pada suhu kamar dan kondisi suasana gas nitrogen. Fi/m campuran LOPE-MAH se/anjutnya dicampurkan pada campuran LOPE- TT dengan kadar TT 100 psp dan MAH yang bervariasi. Karakterisasi sampe/ di/akukan dengan a/at uji tarik dan mikroskop e/ektron (SEM). Hasi/ pene/itian menunjukkan bahwa pencangkokkan MAH pada LOPE dengan radiasi sinar y dapat dipakai sebagai pengkopatibe/ campuran TT -LOPE. Campuran LOPE-MAH dengan kadar MAH 10 psp (bagian perseratus bagian LOPE) yang diiradiasi 25 kGy dapat meningkatkan sebanyak 115 % tegangan putus campuran LOPE- TT dengan kadar TT 100 psp.
ABSTRACT RADIA TION GRAFTING OF MALEIC ANHYDRIDE ON LOW DENSITY POL YETHYLEN (LDPE). To obtain a new compatibilizer for tapioca powder (TP) -LDPE blend, studies on the effect of r radiation grafting of maleic anhydride into LDPE on compatibility of TP- LDPE blend have been done. MAH-LDPE mixture was blended by using laboplastomil at 135°C for 5 minutes. The blend then made a film using a hot and cold press machine and irradiated at different doses in the nitrogen gas inert and room temperature condition. The compatibility of MAH-LDPE blended on TP-LDPE blend was observed by blending the MAH-LDPE and TPLDPE blend. The characterization of the samples were conducted with using tensile tester and electron microscop (SEM). The ex;perimental results showed that the radiation grafting of MAH into LDPE was improved the compatibility of TP-LDPE blend. The MAH-LDPE blend containing MAH 10 php (part per hundred part of LDPE) and irradiated at 25 kGy was found a good compatibilizer and increasing 115% tensile strength of TP-LDPE blend containing 100 php TP.
bersifat hidropilik sehinggamenirnbulkanmasalah baru yaitu kedua polimer tersebut tidak dapat mengikat satu sarna lain pada permukaan M asalah limbah plastik yang sulit terdegradasi molekulnya atau tidak kompatibel. Ketidak di alam saat ini masih tetap menjadi perhatian kompatibelannya kedua polimer tersebut dapat yang serius dikalangan peneliti. Membuat bahan mengakibatkan turunnya sifat fisika carnpuran baru denganmenggabungkanpolimer sintetisyang polimer yang dihasilkan sehingga penggunaannya susah terdegradasidi alam dengan polimer alam sangat terbatas sekali daD mungkin tidak dapat yang mudah terdegradasiadalah salah satu cara dipakai sebagai bahan dasar yang berguna. jalan keluar untuk mengatasi masalah limbah Polietilen mempunyai sifat sebagai polirner sintetis tersebut. Akan tetapi menggabungkan kedua yang paling banyak dipakai di Indonesia(l) baik polimer tersebut tidaklah mudah karena kedua untuk bahan baku pengemas, alat kedokteran, polimer tersebut memiliki beberapa sifat yang berlawanan seperti polimer sintetis bersifat kosmetik, wadah obat, untuk keperluan rumah hidropobik, sedangkanpolimer alam kebanyakan tangga atau perkantoran, maka akan digunakan
PENDAHULUAN
ISSN 0216-3128
Pengolahan, Limbah Radioaktif &. Lingkungan
Sudradjat I, dkk
Prosiding Pertemuan danPresentasi Ilmiah P3TM:§~IANYogyakarta14-15Juli 1999 sebagai dasar dalam penelitian ini. Tepung tapioka adalah polimer alam yang murah harganya yang mudah terdegradasi di alam daD dapat dipakai sebagai bahan pengisi untuk menurunkan ongkos produksi. Selain itu tepung tapioka memiliki ketahanan terhadap suhu tinggi. Pemanfaatan tepung tapioka sebagai bahan pengisi polietilen telah diteliti daD memberikan pengaruh terhadap sifat fisik polietilen (2). Maleat anhidrat yang tercangkok pada polipropilen dikenal dengan nama modik buatan Jepang telah dapat dipakai sebagai bahan pengkompatibel canlpuran polipropilen-tepung sagu/tapioka(3). Dengan bantuan radiasi pengion dapat dibuat kopolimer barn dengan mencangkok beberapa monomer atau polimer pada polimer lain(4). Telah diteliti bahwa penambahan maleat anhidrat pada campuran TT -LDPE dapat meningkatkan kompatibilitas campuran, TT -LDPE, demikian pula iradiasi sinar 'Y campuran MAH- TTLDPE secara simultan dapat meningkatkan kompatibilitas campuran MAH- TT -LDPE(S).Namun demikian campuran tersebut baik setelah diiradiasi maupun sebelum iradiasi tidak memiliki sifat elastis. Dalam penelitian ini radiasi sinar 'Y dipakai untuk mencangkok MAH pada LDPE yang selanjutnya MAH yang tercangkok pada LDPE dipakai sebagai bahan pengkompatiblel campuran TT -LDPE. Campuran [MAH-LDPE]- TT -LDPE diharapkan merupakan basil akhir dalam penelitian ini yang selanjutnya dapat dipakai sebagai bahan dasar barang jadi plastik yang memiliki sifat elastik yang baik daD ramah lingkungan. Radiasi sinar 'Y telah lama dipakai untuk mensterilkan alat kedokteran yang berasaldari plastik clan merupakan salah satu teknik terbesar dalam penggunaan radiasi yang efektif clan telah berkembang dengan pesatnya di dunia(6),maka diteliti pula penga,ruhradiasi sinar 'Y terhadap sifat flSik produk akhir (campuran [MAH-LDPE] -TT -LDPE). Oleh karena itu di dalam makalah ini dibahas pengaruh MAH clan iradiasi sinar 'Yterhadap kompatibilitas campuran tepung tapioka-LDPE clan pengaruh iradiasi sinar 'Y terhadap sifat fisika campuran [MAH-LDPE]- TT -LDPE. Pengukuran sifatkompatibilitas campuran tepung tapioka-LDPE dilakukan dengan mengamati sifat fisika clan struktur mikro permukaan patahan film campuran tepung tapioka-LDPE.
BAHAN
DAN ~[ETODE
Bahan. LDPE buatanKorea dengannama dagang Samsung,tepung tapioka (Tf) yang diperolehdari
Sudradjat I, dkk
Buku11
433
super market HERO dan maleat anhidrat (MAH) buatan Merck dipakai dalam penelitian ini. Metode. Diagram analisis pencangkokkan maleat anhidrat pada LDPE sebagai bahan pengkompatibel campuran Tf-LDPE ditunjukkan pada Gambar 1a. LDPE pertama dicampur dengan MAH dengan
menggunakan laboplastomil pada suhu 135°C selama 5 menit. Kadar MAH dalam campuran sebanyak 10 psp, selanjutnya dibuat film dengan menggunakanmesin press panas dan ding in masingmasing pada suhu 135°C dan suhu kamar selama 3 menit. Film yang terbentuk selanjutnya diiradiasi dengan sinar y pada dosis yang bervariasi dari 0, 10, 25 sampai dengan 50 kGy dalam kondisi suasana gas nitrogen. Film iradiasi kemudian dicampurkan pada campuran Tf-LDPE dengan kadar Tf 100 psp. Untuk kondisi campuran yang terbaik selanjutnya dicampurkan dengan LDPE dengan komposisi yang beragam, dan untuk mengetahui pengaruh iradiasi dari campuran tersebut terhadap sifat fisikanya, selanjutnya sampel diiradiasi dengan sinar y pada dosis yang bervariasi dari 0, 10, 25 sampai 50 kGy. Pengujian Sifat Fisika Sampel. Pengujian sifat tegangan putus dan perpanjangan putus sampel dilakukan dengan alat uji tarik Strograph RI. Kecepatan pengujian digunakan 100m/menit. Dambel yang dipakai mengacu pada ASTM D1822-L. Analisis Mikroskopik Sam pel. Pengamatan struktur mikro dari permukaan patahan film sampel dilakukan dengan mikroskop elektron skaning (SEM) tipe JSM T -300 buatan JEOL. Patahan sampel diperoleh dengan metode perendaman dalam nitrogen cairo
HASIL
DAN BAHASAN
Telah dilaporkan bahwa penambahan tepung tapioka (IT) mempengaruhi tegangan putus campuran IT -LDPE(S),dimana penelitian tegangan putus campuran IT -LDPE tersebut berkurang dengan bertambahnya IT. Berkurangnya tegangan putus ini kemungkinan disebabkan tidak terikatnya permukaan molekul IT pacta permukaan molekul LDPE. Hal ini karena IT bersifat hidropilik daD polar sedangkanLDPE bersifat hidropobik daD non polar. Secara visual ketidakterikatan antara permukaan kedua polimer tersebut terlihat pacta pengamataan mikroskopi dari permukaan patahan film campuran seperti pacta Gambar 1. Pengamatan pactaGambar 1. berupa foto elektron mikrograf dari permukaan patahan melintang campuran IT -LDPE
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
ISSN 0216-3128
dengan kadar IT 75 psp, dan perbesaranfoto 2000x memperlihatkan bahwa IT berupa granulat yang terdispersi pacta matrik LDPE berada diantara permukaan kedua polimer tersebut dan memperlihatkan adanya celah yang membatasi kedua polimer tersebut, sehingga menyebabkan turunnya sifat tegangan putus campuran kedua polimer tersebut. Dengan bertambahnya IT akan bertambah pula celah yang terbentuk dan
(polisa). Persentase pertambahan tegangan putus maksimum dapat dicapai sekitar 116% pada dosis iradiasi 25 kGy untuk kondisi suasana gas nitrogen dan 50 kGy pada suasana atmosfir. Pertambahan tegangan putus ini disebabkan adanya MAH yang terikat pada LDPE melalui proses reaksi radikal yang ditimbulkan melalui proses radiasi(4). Persentasepertambahan tegangan putus maksimum dicapai pada nilai yang sarna yaitu sekitar 116%
mengakibatkan semakin berkurangnya tegangan
dengandosis yang berbeda pada suasanaradiasi
putus kedua campuran tersebut.
yang berbeda pula. Hal ini disebabkan karena dalarn suasana atmosfir, udara disekitarnya dapat
menghambatproses reaksi radikal saat radiasi berlangsung. Sehingga untuk mencapai perubahan kimiawi maksimum pada radiasi atmosferik diperlukan dosis iradiasi yang lebih tinggi dibandingkan dalam suasana gas nitrogen. Oleh karena polisa tidak memiliki sifat plastismaka harns diteliti pengarnh penggabungan polis a pada LDPE. 14
~?~
12
~ 10 Gambar1. Foto elektron mikrografdari permukaan patahan melintang campuran IT-LDPE dengan kadar IT 75 psp, perbesaran 2000x
n«rogen
.UM- .mo.rr
8
6
Suatu paduan polimer akan menjadi kuat bila diantara permukaan kedua polimer tersebut menjadi satu atau acta ikatan satu sarna lain. Untuk mengikatkan TT dengan LDPE diperlukan bahan kimia yang dapat mengikat kedua polimer tersebut, bahan kimia yang digunakan dapat bersifat hidropilik daD dapat mengikat pacta LDPE .Oleh karena salah satu zat yang memenuhi syarat adalah MAR, dimana bahan kimia terse;but bersifat polar, hidropilik daD memiliki ikatan rangkap untuk dipakai sebagai pengikat pacta LDPE atau polimer lain. Penelitian lain juga menunjukkan bahwa MAR dapat diikatkan pacta polipropilen daD akan meningkatkan kompatibilitas campuran TTpolipropilen(3J. Rubungan pengaruh iradiasi sinar y terhadap kompatibilitas MAR-LDPE (MALE) pada carnpuran TT -LDPE ditunjukkan pada Garnbar 2. Pada percobaan ini dilakukan pada suasana atmosftr daD suasana gas nitrogen. Kompatibilitas terhadap campuran TT -LDPE diukur dengan pengarnatan terhadap tegangan putus campuran TT -LDPEMALE. Kadar TT dalarn campuran adalah 44,4%, sedangkan MAR I, 1%. Pada gambar tersebut terlihat bahwa iradiasi sinar y dapat meningkatkan tegangan putus campuran TT-LDPE-MALE
ISSN 0216-3128
.U8t-
{
.'
111'" 0
"j
10 20 30 .0,60 Do..laW8diMl. kGv:
Gambar 2. Hubungan pengaruh iradiasi sinor r terhadap kompatibilitas MAH-LDPE (MALE) pada campuran 1T-LDPE. Sedangkan hubungan pengaruh polisa terhadap perpanjangan putus campuran polisaLDPE ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar tersebut memperlihatkan bahwa kurva perpanjangan putus campuran polisa-LDPE bertambahnya polisa,
berkurang dengan namun demikian
perpanjangan putus campuran polisa-LDPE hingga penambahan polisa sebanyak 50 psp masih ada. Berkurangnya perpanjangan putus campuran polisaLDPE tersebut disebabkan karena Tf yang terkandung dalam polisa merupakan granulat yang berbentuk amorf yang tictak memiliki sifat perpanjangan putus sekalipun sudah terikat dengan baik pada LDPE. Gambar 3a memperlihatkan elektron mikrograph permukaan patahan film campuran polisa-LDPE dengan kadar polisap, perbesaran foto 1500x, dimana gambar tersebut
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
Sudradjat I, dkk
"
memperlihatkan granulat-granulat 1T yang berbentuk bola dengan ukuran yang heterogen terdistribusi pada matrik MAH-LDPE. Untuk mengetahui pengaruh. besamya campuran polisaLDPE terhadap ketahanan dari iradiasi sinar y maka dilakukan pengujian sifat fisika pacta campuran tersebut sebelum dan setelah diiradiasi dan hasilnya dapat ditunjukkan pacta Gambar 4. Gambar tersebut memperlihatkan bahwa kurva perpanjangan putus campuran polisa-LDPE cenderung bertambah sedikit dengan bertambahnya dosis iradiasi. Kecenderungan bertambahnya perpanjangan pulis ini disebabkan karena molekul-molekul LDPE akan berikatan silang setelah diiradiasi dengan sinar y dan LDPE merupakan bagian terbanyak pacta campuran tersebut, sehingga sifat yang mendominasi pacta campuran tersebut adalah LDPE.
500
-
400
Gambar4. Pengaruh campuran polisa-LDPE terhadapketahananiradiasi sinor r
KESIMPULAN
~ 300
i -200
100
0 ~l
!-
0
12.5
I
-21
I
I I
H
Kadw po-.., P'P
Gambar3. Hubungan pengaruh polisa terhadap perpanjangan putus campuran polisaLDPE
Oari hasil penelitian dapat diambil kesimpulan bahwa MAR yang dicangkokkan pada LOPE dengan radiasi sinar y dapat meningkatkan kompatibilitas campuran tepung tapioka clan LOPE. Campuran MAR- LDPE dengan kadar MAR 10 psp yang diiradiasi dengan sinar y pada 25 kGy dapat meningkatkan 115% tegangan putus campuran tepung tapioka-LOPE dengan kadar tepung tapioka 100 psp. Penambahan kadar LDPE yang lebih banyak akan menghasilkan campuran tepung tapioka-MAR-LDPE yang memiliki sifat plastis. Campuran LOPE-tepung tapioka-MAR dengan kadar tepung tapioka clan MAR yang bervariasi tahan terhadap iradiasi sinar y.
DAFT AR PUST AKA 1. ANONIM, Current State and ProspectsUntil Year 2000,Outline of ReportIndonesianPlastic Industry, PT Data Consult Inc., September (1996) 2. ROQUEL. E., ZIVCO L., NIKOLOV, WEI So, JAY-LIN J., and ROBERT J. G., "Effect of Compounding and Starch Modification on Properties of Starch-Filled Low Density Polyethylene",Ind. Eng. Chern. Res, 30, 1841-
Gambar 3a. Foto elektron mikrographpermukaan patahan film campuran polisa-LDPE dengan kadar polisa. perbesaran 1500x
Sudradjat I, dkk
1846(1991) 3. SUDRADJAT ISKANDAR, DEVI L.P., KADARlJAH, ISNI M., dan F. YOSHII., "Pengaruh Modik Terhadap Kompatibilitas Campuran Polipropilen-Sagu", Prosiding
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
ISSN 0216-3128
seminarNasionalmikroskopidanMikroanalisisII, Serpong,3-4 Agustus(1998) 4. ADHOLPHE CHAPIRO, Preparationof Graft Copolymerswith The Aid of Ionizing Radiation, Radiation Chemistry of Polymeric System, Interscience Publishers, New York, 596691(1962)
5. SUDRADJAT ISKANDAR, DIAN I., ISNI M., dan KADARIJAH, "PengaruhRadiasi Sinar y dan Maleat Anhidrat TerhadapKompatibilitas Campuran Polietilen pensitas Rendah(LDPE) dan Tepung Tapioka", DipresentasikanPada Seminar Nasional Sehari Mikroskopi dan Mikroanalisis-lII, Serpong(1998) 6. I. ISHIGAKI and F. YOSHII, RadiationEffects on Polymer Materials in RadiationSterilization of Medical Supplies",Radiat.Phys.Chern.39, 6, 527-533(1992)
ISSN 0216-3128
TANYA
JAWAB
Djokowidodo };- Adakah metode lain untuk pencangkokan MAH ke dalam LDPE, sehingga proses ini dapai diterapkan tidak dengan teknik nuklir? };- Bagaimana kinetika proses pencangkokan MAH ke dalam LDPE? Sudradjat I. -<>-Ada, yaitu
diantaranya
dengan
dengan
sistim
kimiawi,
penggunaan
penggunaan peroxida. -<>-(Mekanisme x). kinetika proses pencangkokan MAH ke dalam LDPE belum dipelajari.
Pengolahan Limbah Radioaktif & Lingkungan
Sudradjat I, dkk
