PENCIRIAN POLIBLEND POLIASAMGLIKOLAT DENGAN POLIKAPROLAKTON
HENDRA SUPRAYOGI
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
2
ABSTRAK HENDRA SUPRAYOGI. Pencirian Poliblend Poliasamglikolat dengan Polikaprolakton. Dibimbing oleh TETTY KEMALA dan ACHMAD SJAHRIZA. Sekarang ini sedang banyak dikembangkan jenis polimer yang bersifat biodegradabel, salah satunya adalah polimer yang berasal dari golongan poliester alifatik. Salah satu cara untuk memperoleh sifat polimer yang diinginkan sesuai dengan aplikasi maka diperlukan modifikasi pada proses pembuatannya seperti dengan cara pencampuran polimer secara fisika (poliblend). Penelitian ini membuat poliblend poliasamglikolat (PGA) dan polikaprolakton (PCL) sebagai poliblend yang bersifat kompatibel. Poliblend PGA dan PCL dibuat dengan mencampurkan masing-masing polimer penyusunnya yang telah dilarutkan dalam pelarut aseton yang terpisah, kemudian dilanjutkan dengan pembuatan film tipis. Poliblend yang dihasilkan dicirikan dengan menggunakan spektrosokopi fourier transformed infrared (FTIR), scanning electrone microscope (SEM), dan viskositas intrinsik dengan menggunakan metode viskometri. Hasil pencirian yang terlihat dalam spektrum FTIR menunjukkan bahwa poliblend PGA dan PCL hanya berinteraksi secara fisik. Berdasarkan pengamatan dengan SEM, poliblend PGA dan PCL yang dihasilkan bersifat kompatibel. Semakin tinggi viskositas intrinsik, semakin tinggi pula bobot molekul yang dihasilkan seiring dengan bertambahnya komposisi PCL dalam poliblend.
ABSTRACT HENDRA SUPRAYOGI. Characterization of Polyblend Polyglicolic Acid with Polycaprolactone. Supervised by TETTY KEMALA and ACHMAD SJAHRIZA. Nowadays, the new biodegradable polymers with improved material properties have been intensively developed. Polymer which include in aliphatic polyester is a kind of polymer with biodegradable properties. To get polymer with desirable properties, it need modification technique such as physically polymer blending (polyblend). Polyglicolic acid (PGA) with polycaprolactone (PCL) was to obtain a polyblend. The synthesis of polyblend PGA with PCL were done by mixed each polymer which had been dissolved in acetone and then blended them together. From this blending a thin layer film was made. The resulting polyblend were characterized by fourier transformed infrared (FTIR) spectroscopy, scanning electrone microscope (SEM), and intrinsic viscosity by viscometry. According to FTIR spectrums, it showed that there are no new covalent bonding found, it is just physically interaction. This polyblend has compatible characteristic which was shown by SEM analysis. The molar masses of polyblend increased following progress with intrinsic viscosity by the increasing PCL content in the blend.
3
PENCIRIAN POLIBLEND POLIASAMGLIKOLAT DENGAN POLIKPROLAKTON
HENDRA SUPRAYOGI
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 : Pencirian Poliblend Poliasamglikolat dengan Polikaprolakton Nama : Hendra Suprayogi NIM : G44202046
Menyetujui: Pembimbing I,
Pembimbing II,
Tetty Kemala, M.Si NIP 132 232 787
Drs. Achmad Sjahriza NIP 132 842 413
Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS NIP 131 473 999
Tanggal Lulus:
5
PRAKATA Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah pengembangan material jenis polimer melalui proses blending dengan judul Pencirian Poliblend Poliasamglikolat dengan Polikaprolakton. Dana penelitian ini diperoleh dari Program Hibah Kompetisi A2 Departemen Kimia, Institut Pertanian Bogor (IPB). Dalam penelitian ini penulis banyak mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Tetty Kemala, M.Si, dan Bapak Drs. Achmad Sjahriza selaku pembimbing atas segala saran, kritik, dorongan, dan bimbingannya selama penelitian dan penyusunan karya ilmiah ini. Penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Syawal, Ibu Ai, Bapak Nano, Bapak Mail, dan staf Laboratorium Kimia Fisik IPB atas fasilitas dan kemudahan yang diberikan. Selain itu, ucapan terima kasih kepada rekan tim polimer, Lukmana, KS, Fifi, Ana, Reko, Fajar, dan teman-teman seperjuangan di Laboratorium Kimia Fisik atas canda, semangat, dan saran selama penelitian. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada orang tua tercinta, adik tersayang Ndo dan Een atas segala doa dan kasih sayangnya. Juga untuk Moe yang selalu mau menemani atas semangat, doa, dan inspirasi yang tiada hentinya diberikan kepada penulis. Ucapan terimakasih tidak terlepas juga ditujukan kepada d’Warkoz yang selalu bisa memberi keceriaan dan tawa. Obie, David, Tri, dan Dogar serta rekan-rekan seperjuangan Kimia 39 atas kebersamaannya yang indah. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, April 2007 Hendra Suprayogi
6
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan pada tanggal 19 Januari 1984 di Pamekasan, Madura. Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Mashudi dan Ibu Sri Ernawati. Pendidikan Lanjutan Menengah Umum (SMU) diselesaikan penulis pada tahun 2002 di SMU Negeri 1 Pamekasan dan pada tahun yang sama diterima di IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) sebagai mahasiswa Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam berbagai kegiatan kepanitiaan, penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia Lingkungan untuk tahun ajaran 2005/2006 dan Kimia Anorganik untuk tahun ajaran 2006/2007. Tahun 2005 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di PT Pindo Deli Pulp and Paper Mills di Unit Produksi Soda Kaustik.
7
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL...............................................................................................................ii DAFTAR GAMBAR .........................................................................................................iii DAFTAR LAMPIRAN...................................................................................................... iv PENDAHULUAN .............................................................................................................. 1 TINJAUAN PUSTAKA Polimer Biodegradabel.............................................................................................. 1 Polimer Campuran .................................................................................................... 2 Poliasamglikolat........................................................................................................ 2 Polikaprolakton ......................................................................................................... 2 Penentuan Kompatibilitas Poliblend ......................................................................... 3 Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier (FTIR)............................................ 3 Scanning Electron Microscope (SEM) ..................................................................... 4 Viskometri................................................................................................................. 4 BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan.......................................................................................................... 5 Metode penelitian...................................................................................................... 5 HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Gugus Fungsi dengan Spektroskopi Inframerah Transformasi Fourier (FTIR) .......................................................................................................... 7 Pengamatan Bentuk dan Morfologi dengan SEM..................................................... 9 Analisis Bobot Molekul ............................................................................................ 9 SIMPULAN DAN SARAN .............................................................................................. 10 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 11 LAMPIRAN...................................................................................................................... 13
8
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Struktur poliasamglikolat............................................................................................... 2 2 Struktur polikaprolakton ................................................................................................ 3 3 Viskometer Oswalt......................................................................................................... 5 4 Mekanisme penggunaan viskometer Oswalt.................................................................. 6 5 PGA dari hasil sintesis ................................................................................................... 6 6 Film tipis yang dihasilkan pada komposisi (a) PGA:PCL/20:80; (b) PGA:PCL/05:95 ....................................................................................................... 7 7 Spektrum FTIR dari poliblend PGA:PCL 50-50 ........................................................... 7 8 Spektrum FTIR dari poliblend PGA:PCL 20:80............................................................ 8 9 Spektrum FTIR dari (a) PGA dan (b) PCL ............................................................ 16 10 Morfologi permukaan pada SEM terhadap poliblend PGA:PCL/50:50 dengan perbesaran 200 kali............................................................................................ 9 11 Morfologi permukaan pada SEM terhadap poliblend PGA:PCL/20:80 dengan perbesaran 200 kali............................................................................................ 9 12 Grafik hubungan antara C (konsentrasi poliblend) dan (ln ηr)/C pada (a) Poliblend PGA:PCL/ 50:50; (b) Poliblend PGA:PCL/ 35:65; (c) Poliblend PGA:PCL/ 20:80; dan (d) Poliblend PGA:PC/ 05:95 ................................................... 10
DAFTAR TABEL Halaman 1 Daftar polimer biodegradabel yang telah diujicobakan ................................................ 14 2 Sifat umum dari beberapa polimer biodegradabel .......................................................... 2 3 Beberapa sifat fisik polikaprolakton ............................................................................... 3 4 Komposisi poliblend PGA dengan PCL ......................................................................... 5 5 Hasil analisis gugus fungsi dengan FTIR ....................................................................... 8 6 Data viskositas intrinsik untuk poliblend PGA:PCL / 50:50 ........................................ 17 7 Data viskositas intrinsik untuk poliblend PGA:PCL / 35:65 ........................................ 17 8 Data viskositas intrinsik untuk poliblend PGA:PCL / 20:80 ........................................ 17 9 Data viskositas intrinsik untuk poliblend PGA:PCL / 05:95 ........................................ 17
9
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Beberapa contoh material yang bersifat biodegradabel ................................................ 14 2 Diagram alir kerja penelitian......................................................................................... 15 3 Analisis gugus fungsi dengan FTIR.............................................................................. 16 4 Pengukuran viskositas intrinsik poliblend pada berbagai komposisi............................ 17
PENDAHULUAN Jenis polimer yang sedang banyak dikembangkan saat ini adalah polimer dengan sifat biodegradabel yang baik. Hal ini didorong oleh sifat-sifat polimer terdahulu yang relatif kurang menguntungkan dan tidak relevan dengan kondisi dunia sekarang. Plastik yang identik dengan polimer merupakan material yang dikenal luas yang saat ini penggunaannya tidak terpisahkan dari kehidupan manusia. Sifatnya yang ringan, kuat, praktis, dan mudah dibentuk menyebabkan plastik menjadi pilihan utama sebagai material yang aplikatif. Ironisnya terdapat sifat lain dari plastik yang justru sangat merugikan, yaitu sifatnya yang relatif stabil dan sulit terdegradasi menyebabkan material ini menjadi penyebab utama timbulnya berbagai masalah lingkungan. Oleh karena itu perlu dikembangkan plastik yang ramah lingkungan sebagai bentuk polimer biodegradabel. Polimer biodegradabel selain mampu menyelesaikan masalah lingkungan, belakangan ini telah banyak dikembangkan juga sebagai penyalut atau pengungkung obat (Preeti et al. 2003). Material ini bekerja secara spesifik melalui interaksi dengan sistem hayati tanpa meninggalkan fungsinya dalam tubuh ataupun mempengaruhi mekanisme farmakologi, immunologi, dan metabolisme tubuh, serta produk sampingnya dapat dihilangkan melalui jalur metabolik biasa (Porjazoska et al. 2004). Polimer biodegradabel telah banyak dikembangkan seperti yang tersaji pada Lampiran 1. Di antara polimer tersebut yang banyak dikembangkan saat ini adalah polimer yang berasal dari golongan poliester alifatik, seperti halnya poliasamglikolat (PGA), poliasamlaktat (PLA), dan polikaprolakton 1999). Poliester (PCL) (Anonima biodegradabel sintesis ini dan kopolimernya telah dipelajari secara spesifik dan bahkan sudah diaplikasikan secara luas dalam perkembangan teknologi jaringan sebagai kerangka dalam tubuh manusia. Hal ini disebabkan oleh karena polimer-polimer tersebut memiliki kelebihan disamping sifatnya yang biodegradabel, juga bersifat biokompatibel dan dapat dengan mudah diproses ke dalam bentuk yang diinginkan (Li & Chang 2005; Mano et al. 2004; Porjazoska
et al. 2004; Moran et al. 2003; Li & Arthur 2005). Polimer dapat diperoleh dengan memodifikasi polimer yang telah ada atau membuat baru sama sekali. Melalui modifikasi ini, berbagai bahan polimer dengan sifat yang beragam dapat dibuat untuk memenuhi kebutuhan dan keinginan manusia sesuai dengan aplikasi yang diharapkan. (Anonimb 2005). Salah satu langkah modifikasi adalah dengan mencampurkan dua jenis atau lebih polimer yang berbeda yang lebih dikenal sebagai polymer blending (poliblend). Dalam penelitian ini akan dilakukan pencampuran polimer antara PGA dengan PCL. PLA lebih bersifat hidrofobik dibandingkan dengan PGA jika ditinjau dari penambahan gugus metil pada struktur PLA. Akibatnya PGA terdegradasi lebih cepat dibandingkan dengan PLA yang dapat bertahan sampai dengan satu tahun (Mano et al. 2003). PGA merupakan polimer kristalin dengan titik leleh yang tinggi dan modulus yang kuat. PCL adalah salah satu polimer sintetik yang bersifat biodegaradabel. PCL termasuk poliester linear yang memiliki titik leleh yang rendah dan sifat mekanik yang relatif kuat. PCL seringkali dipadukan dengan polimer jenis lainnya untuk memperbaiki sifat mekaniknya (Mano et al. 2003; Porjazoska et al. 2004). Kedua jenis polimer tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing sebagai poliester. Berdasarkan sifat inilah diharapkan pencampuran polimer yang dilakukan antara PGA dengan PCL dapat menghasilkan poliblend yang kompatibel. Tujuannya adalah untuk mendapatkan polimer dengan sifat baru yang dapat diaplikasikan sesuai dengan kebutuhan.
TINJAUAN PUSTAKA Polimer Biodegradabel Degradasi polimer didefinisikan sebagai hasil reaksi kimia dari pemutusan molekul polimer menjadi molekul dengan berat yang lebih rendah. Hal ini akan secara langsung mempengaruhi keseluruhan sifat dari polimer tersebut, terutama sifat fisiknya. Polimer akan rapuh dan mudah hancur (Wikipedia 2006). Beberapa sifat umum dari polimer biodegradabel dapat dilihat pada Tabel 2.
