Pencirian Plastik Antioksidan Paduan Poli(asam laktat)-Lilin Lebah dengan Penambahan Pemlastis Polietilena Glikol
PENCIRIAN PLASTIK ANTIOKSIDAN PADUAN
POLI(ASAM LAKTAT)-LILIN LEBAH DENGAN
PENAMBAHAN PEMLASTIS POLIETILENA GLIKOL
ASA MARIFA DYANZINI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
ABSTRAK
ASA MARIFA DYANZINI. Pencirian Plastik Antioksidan Paduan Poli(asam
laktat)-Lilin Lebah dengan Penambahan Pemlastis Polietilena Glikol. Dibimbing
oleh TETTY KEMALA dan AHMAD SJAHRIZA.
Penggunaan plastik konvensional sebagai pembungkus makanan menyebabkan
masalah lingkungan dan kesehatan. Plastik antioksidan paduan poli(asam laktat)
(PLA) dan lilin lebah dengan penambahan pemlastis polietilena glikol dapat
menjadi alternatif yang potensial sebagai plastik biodegradabel. Plastik paduan
PLA-lilin lebah dihasilkan dari larutan PLA dan lilin lebah dengan nisbah
komposisi 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, dan 80:20 dengan ragam polietilena glikol
0,005; 0,01; dan 0,02 g. Analisis dilakukan dengan mengukur bobot jenis,
kekuatan tarik, morfologi, dan gugus fungsi. Bobot jenis, kekuatan tarik, dan
perpanjangan putus plastik meningkat seiring dengan peningkatan komposisi
PLA. Analisis gugus fungsi menunjukkan interaksi terjadi secara fisika. Hasil
morfologi plastik menunjukkan homogenitas yang baik. Nisbah PLA-lilin lebah
80:20 dengan komposisi polietilena glikol 0,01 g memiliki sifat mekanik yang
terbaik.
ABSTRACT
ASA MARIFA DYANZINI. Characterization of Antioxidant Plastic Poly(lactic
acid)-Beeswax Blend with Polyethylene Glycol Addition as Plasticizer.
Supervised by TETTY KEMALA and AHMAD SJAHRIZA.
The use of conventional plastics for packaging food has caused environmental
and health problems. Antioxidant plastic poly(lactic acid) (PLA) and beeswax
blend with polyethylene glycol addition as plasticizer can be a potential
alternative for preparing biodegradable plastic. PLA-beeswax blend plastics were
produced from PLA and beeswax solution with various compositions, i.e.
40:60, 50:50, 60:40, 70:30, and 80:20 by weight with polyethylene glycol level of
0,005; 0,01; and 0,02 g. The analysis was performed to measure density, tensile
strength, morphological, and functional groups. Tensile strength, elongation, and
density increases with the increasing PLA constituents. Functional group analysis
showed a physical interaction. Plastic morphological results showed a good
homogenous properties. PLA-beeswax ratio of 80:20 with the composition of
polyethylene glycol 0,01 g produced the best mechanical properties.
PENCIRIAN PLASTIK ANTIOKSIDAN PADUAN
POLI(ASAM LAKTAT)-LILIN LEBAH DENGAN
PENAMBAHAN PEMLASTIS POLIETILENA GLIKOL
ASA MARIFA DYANZINI
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
2012
3
Judul skripsi : Pencirian Plastik Antioksidan Paduan Poli(asam laktat)-Lilin
Lebah dengan Penambahan Pemlastis Polietilena Glikol
Nama
: Asa Marifa Dyanzini
NIM
: G44080113
Disetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr Tetty Kemala, SSi, MSi
NIP 19710407 199903 2 001
Drs Ahmad Sjahriza
NIP 19620406 198903 1 002
Diketahui,
Ketua Departemen Kimia
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002
Tanggal lulus:
4
PRAKATA
Puji syukur kepada Allah SWT atas berkat limpahan rahmat dan hidayah-Nya,
sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah dengan judul Pencirian Plastik
Antioksidan Paduan Poli(asam laktat)-Lilin Lebah dengan Penambahan Pemlastis
Polietilena Glikol. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr Tetty
Kemala, SSi, MSi dan Bapak Drs Achmad Sjahriza selaku pembimbing yang
senantiasa memberikan saran dan kritik yang membangun kepada penulis selama
melakukan penelitian. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Bank
Indonesia yang telah memberikan beasiswa selama perkuliahan dan penelitian.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada ayahanda tersayang Deddy
Nurdin, SE, MAg dan Ibunda terkasih Fitriyati, BSc atas doa dan kasih
sayangnya. Selain itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman
seperjuangan, yaitu Ade Irawan, Guslina Harahap dan teman-teman Kimia 45 atas
bantuan dan dorongannya selama penelitian. Penulis berharap karya ilmiah ini
dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.
Bogor, Juli 2012
Asa Marifa Dyanzini
5
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 13 Februari 1990 dari Bapak Deddy
Nurdin dan Ibu Fitriyati. Penulis adalah putri ketiga dari tiga bersaudara. Tahun
2008, penulis lulus dari SMA Negeri 104 Jakarta dan pada tahun yang sama
penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Seleksi
Nasional Mahasiswa Baru Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) dan diterima di
Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Kimia
Tingkat Persiapan Bersama (TPB) pada tahun ajaran 2009/2010 dan 2010/2011,
asisten Praktikum Kimia Fisik pada tahun 2010/2011, serta asisten Kimia Polimer
pada tahun ajaran 2011/2012. Penulis juga aktif dalam organisasi Ikatan
Mahasiswa Kimia (IMASIKA) tahun ajaran 2010/2011 dan kepanitiaan lainnya.
Bulan Juli-Agustus 2011 penulis berkesempatan melaksanakan kegiatan Praktik
Lapangan di PT Indofarma Tbk. dengan judul laporan Pemastian Mutu Produk
Jadi Cefotaxim 1,0 g Injeksi Kering PT Indofarma (persero) Tbk. Bets 1107013.
6
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... vii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... vii
PENDAHULUAN ................................................................................. ...........
1
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan .........................................................................................
Metode .....................................................................................................
1
1
HASIL PEMBAHASAN
Paduan PLA-Lilin Lebah .......................................................... ...................
Sifat Mekanik (Kuat Tarik) ............................................................ ..............
Bobot Jenis ................................................................................... ................
Gugus Fungsi .................................................................................. .............
Sifat Morfologi ............................................................................. ................
2
3
4
4
5
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ..................................................................................................
Saran ........................................................................................................
7
7
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................
7
LAMPIRAN ...................................................................................................
8
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Plastik paduan komposisi 80:20 dengan penambahan PEG ............................
2
2 Grafik hubungan komposisi PLA-lilin lebah dengan kekuatan tarik ...... ........
3
3 Grafik hubungan komposisi PLA-lilin lebah dengan perpanjangan putus .....
3
4 Grafik hubungan komposisi PLA-lilin lebah dengan bobot jenis ...................
4
5 Foto permukaan plastik antioksidan paduan perbesaran 5000× ......................
5
6 Spektrum FTIR (a) PLA, (b) lilin lebah, dan (c) PLA:lilin lebah .................. .
6
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Bagan alir penelitian .......................................................................................
9
2 Komposisi pembuatan paduan ......................................... ............................. 10
3 Pengamatan visual plastik antioksidan paduan PLA-lilin lebah ............... ..... 11
4 Analisis kekuatan tarik dan perpanjangan putus .......................................... 12
5 Analisis bobot jenis plastik paduan.................................... ............................ 13
1
PENDAHULUAN
Penggunaan plastik dalam berbagai
aplikasi kehidupan semakin meningkat,
khususnya sebagai pembungkus makanan.
Plastik poliolefin sering digunakan karena
sifat mekanisnya yang baik dan murah. Plastik
ini juga memiliki kelemahan yaitu sulit terurai
di lingkungan (Martino et al. 2005). Oleh
karena itu, diperlukan upaya pencarian
polimer biodegradabel yang aman untuk
mengantikan plastik nondegradabel tersebut.
Plastik pembungkus makanan yang baik
harus dapat melindungi makanan dari segala
kondisi selama masa penyimpanan. Umumnya
kerusakan makanan disebabkan oleh reaksi
oksidasi yang menyebabkan perubahan nilai
gizi, rasa, dan warna pada makanan (Morales
& Tenuta 2005). Plastik antioksidan
merupakan teknik yang dapat digunakan
untuk memperpanjang masa simpan produk
(Byun et al. 2010). Beberapa antioksidan
alami dan sintetik dimasukkan ke dalam
struktur kemasan untuk mendapatkan plastik
antioksidan (Jamshidian 2012).
Plastik antioksidan biodegradabel menjadi
fokus perhatian karena sifatnya yang ramah
lingkungan.
Poli(asam
laktat)
(PLA)
merupakan polimer biodegrabadel yang
sangat berpotensi sebagai plastik pembungkus
makanan, karena sifatnya yang stabil dalam
berbagai aplikasi, mudah diproduksi, dan
menunjukkan sifat mekanis yang baik (Byun
et al. 2010). Harga PLA dipasaran relatif
mahal sehingga diperlukan teknik modifikasi
untuk mengurangi biaya produksi. Salah satu
teknik yang dapat digunakan adalah
memadukan dengan material lain. Teknik ini
juga bertujuan mendapatkan polimer dengan
karakteristik
kombinasi
dari
material
induknya (David 2004).
Pembuatan plastik biodegradabel telah
banyak dilakukan, diantaranya adalah
polipaduan poli(ɛ-kaprolakton)-pati (Hasan et
al. 2007), PLA-pati (Pranamuda 2008), PLApati-kitosan (Firdaus et al. 2008), PLA-poli(ɛkaprolakton) (Felani 2010), dan PLA-lilin
lebah (Ningsih 2011). Pembuatan plastik
antioksidan dari paduan PLA-lilin lebah
menjadi fokus perhatian karena ketersediaan
lilin lebah yang banyak di alam sehingga
mudah didapat dengan harga yang relatif
terjangkau. Pemanfaatan lilin lebah sebagai
material
tambahan
diharapkan
dapat
menurunkan biaya produksi. Pembuatan
plastik yang ramah lingkungan dengan paduan
PLA-lilin lebah telah dilakukan oleh Ningsih
(2011), namun film yang dihasilkan belum
optimal karena rendahnya fleksibilitas dari
paduan. Sifat ini dapat diatasi dengan
penambahan pemlastis (Martino et al. 2005).
Polietilena glikol (PEG) merupakan pemlastis
yang banyak digunakan pada pembuatan
plastik PLA karena dapat meningkatkan
kekuatan tarik dan meningkatkan kelenturan
film PLA (Hu et al. 2003).
Antioksidan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah α-tokoferol. Antioksidan
ini dipilih karena alami, stabil pada kondisi
pemrosesan film konvensional, dan juga
berfungsi sebagai penstabil yang dapat
menyatukan
material
polimer.
Butil
hidroksitoluena (BHT) ditambahkan dalam
pembuatan plastik antioksidan berfungsi
melindungi PLA dari degradasi selama
pembuatan (Byun et al. 2010). Oleh karena
itu, dalam penelitian ini dilakukan pembuatan
dan pencirian plastik antioksidan paduan
PLA-lilin lebah dengan penambahan PEG.
Penelitian ini, diharapkan dapat menghasilkan
plastik antioksidan yang memiliki sifat
mekanis yang baik.
Penelitian bertujuan membuat plastik
antioksidan paduan PLA-lilin lebah dengan
penambahan pemlastis PEG, mempelajari
pengaruh
nisbah
komposisinya,
dan
menganalisis sifat mekanik, gugus fungsi, dan
morfologi plastik yang dihasilkan.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan adalah pengaduk
magnetik, piknometer pirex 25 mL, alat uji
tarik Tenso lab-MEY, spektrofotometer
inframerah transformasi fourier (FTIR)
Shimadzu, mikroskop elektron payaran (SEM)
Jeol/EO-JSM-6510.
Bahan-bahan
yang
digunakan adalah poli(asam laktat) (PLA)
yang diperoleh dari Toyota, lilin lebah, αtokoferol, butil hidroksitoluena (BHT), dan
polietilena glikol (PEG) yang diperoleh dari
Merck, diklorometana, aseton, dan akuades.
Metode
Tahapan penelitian yang dilakukan
meliputi pembuatan plastik antioksidan
paduan PLA-lilin lebah pada berbagai
komposisi dengan penambahan PEG. Tahap
pencirian meliputi penentuan bobot jenis
plastik, pengujian kekuatan tarik, analisis
gugus fungsi dengan spektrofotometer
inframerah transformasi fourier (FTIR), dan
analisis morfologi dengan mikroskop elektron
payaran (SEM) (Lampiran 1).
2
Pembuatan plastik antioksidan paduan
PLA-lilin lebah (modifikasi Ningsih 2011;
Byun 2010)
Lilin lebah dibersihkan terlebih dahulu
dengan cara dipanaskan pada penangas air
pada suhu dibawah 60o C. PLA dan lilin lebah
ditimbang sesuai dengan komposisi yang
diinginkan (Lampiran 2). Bahan PLA dan lilin
lebah dengan berbagai komposisi, masingmasing dilarutkan ke dalam pelarut
diklorometana dan diaduk dengan pengaduk
magnetik hingga homogen. Larutan PLA dan
larutan lilin lebah yang telah diaduk, dicampur
dan diaduk beberapa saat. Setelah itu, αtokoferol, BHT, dan PEG ditambahkan.
Paduan diaduk kembali selama 1 jam dengan
kecepatan 350 rpm. Paduan yang terbentuk
didiamkan selama 20 menit agar terbebas dari
gelembung udara dan dicetak di cawan petri.
Setelah itu, film dikeringkan dalam oven pada
suhu 50° C selama 30 menit dan film
dilepaskan (Ningsih 2011).
Pengujian kekuatan tarik plastik
Film yang telah dikeringkan dipotong
dengan ukuran panjang 20 mm dan lebar 20
mm. Pengujian dilakukan menggunakan
seperangkat alat uji tarik dengan cara kedua
ujung sampel dijepit mesin penguji.
Selanjutnya, panjang awal dicatat dan ujung
tinta pencatat diletakkan pada posisi 0 pada
grafik. Tombol mulai dinyalakan dan alat
akan menarik contoh uji sampai putus.
Pengukuran perpanjangan putus dilakukan
dengan cara yang sama dengan pengujian
kekuatan tarik.
Penentuan bobot jenis plastik
Bobot jenis setiap sampel paduan diukur
dengan cara setiap sampel dipotong dengan
ukuran
yang
seragam
menggunakan
pembolong kertas. Bobot kosong piknometer
ditimbang (W0). Potongan sampel dimasukkan
ke dalam piknometer dan ditimbang (W1).
Akuades ditambahkan ke dalam piknometer
yang telah berisi potongan sampel hingga
tidak terdapat gelembung udara dan ditimbang
bobotnya (W2). Piknometer yang hanya berisi
akuades ditimbang bobotnya (W3). Bobot
jenis sampel ditentukan berdasarkan data yang
didapat melalui persamaan:
D=(
(
)
) (
)
× [
−
Keterangan:
D = bobot jenis contoh (g/mL)
D1 = bobot jenis air (g/mL)
]+
D0 = bobot jenis udara pada suhu percobaan
(g/mL)
Analisis gugus fungsi plastik
Analisis
dilakukan
menggunakan
spektrofotometer inframerah transformasi
fourier (FTIR). Sampel yang berupa film
ditempatkan ke dalam tempat contoh,.
Spektrum FTIR dari paduan direkam
menggunakan spektrometer pada suhu ruang.
Hasilnya didapat berupa spektrogram
hubungan antara bilangan gelombang dengan
intensitas.
Analisis morfologi plastik
Analisis
dilakukan
menggunakan
mikroskop elektron payaran (SEM). Sampel
yang berupa film dimasukkan ke dalam
tempat sampel dengan perekat ganda dan
dilapisi dengan logam emas pada keadaan
vakum. Sampel yang telah dilapisi diamati
menggunakan SEM dengan tegangan 10 kV.
Hasil yang didapat dicetak.
HASIL PEMBAHASAN
Plastik antikosidan paduan PLA-lilin lebah
Kompatibilitas paduan dapat dianalisis
secara kualitatif yaitu dengan melakukan
pengamatan secara visual. Kompatibilitas
paduan merupakan gambaran kekuatan
interaksi yang terjadi pada rantai-rantai
paduan. Semakin kompatibel paduan maka
semakin homogen paduan yang dihasilkan
(Kemala et al. 2010). Film yang homogen
terbentuk jika tidak terlihat lagi perbedaan
antar komponen-komponen penyusunnya,
baik dalam bentuk, ukuran, maupun warna
karena semua komponennya telah tercampur
secara merata (Rosida 2007).
Pengamatan secara visual ditunjukkan
pada Gambar 1. Penampakkan plastik difoto
dengan
kamera
digital.
Berdasarkan
pengamatan visual, plastik antioksidan paduan
berwarna putih dan cenderung transparan
(Lampiran 3). Berdasarkan pengamatan indera
peraba plastik berstruktur licin dan memiliki
tingkat kerapuhan yang beragam. Film dengan
komposisi 80:20 dan 70:30 dengan
penambahan pemlastis polietilena glikol
0,005; 0,01; dan 0,02 g memiliki struktur yang
lebih kuat, lebih halus, dan lebih transparan
dibandingkan plastik lainnya.
Plastik dengan komposisi PLA-lilin lebah
60:40
dengan
penambahan
pemlastis
polietilena glikol 0,005 dan 0,01 g memiliki
struktur yang lebih baik dibandingkan plastik
3
dengan penambahan 0,02 g polietilena glikol
pada komposisi PLA-lilin lebah yang sama.
Hal ini menunjukkan bahwa penambahan
pemlastis yang terlalu banyak dapat
menjadikan
plastik
semakin
rapuh.
Penambahan pemlastis yang sesuai komposisi
menjadikan plastik semakin liat dan tidak
mudah hancur.
ulurannya. Plastik umumnya memiliki
ketahanan ulur dan memanjang 20-100%
(Sperling 2006). Analisis perpanjangan putus
menunjukkan sifat ketahanan ulur paduan
PLA-lilin lebah berkisar 17-36% (Lampiran
4). Hal ini menunjukkan paduan yang dibuat
termasuk ke dalam kategori plastik.
0,35
kekuatan tarik
(Kgf/cm2)
0,3
(a)
(b)
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
PLA:lilin lebah (%)
Plastik dengan komposisi PLA-lilin lebah
40:60 dengan komposisi polietiena glikol
0,005; 0,01; dan 0,002 g terasa lebih kasar dan
rapuh. Penambahan pemlastis polietilena
glikol 0,02 g pada komposisi yang sama
menghasilkan plastik yang paling rapuh
diantara plastik lainnya. Hal ini menunjukkan
penambahan pemlastis yang telalu banyak
dapat membuat paduan kurang kompatibel.
Hal ini disebabkan oleh terlalu banyaknya
interaksi molekuler yang dihasilkan oleh
pemlastis dan komponen penyusun plastik
paduan. Prinsip kerja pemlastis adalah
membentuk interaksi molekuler dengan rantai
polimer sehingga ruang antar rantai semakin
lebar dan memungkinkan polimer untuk
bergerak lebih bebas (Sperling 2006). Hal ini
menunjukkan
polietilena
glikol
dapat
digunakan
sebagai
pemlastis
dengan
penggunaan komposisi yang sesuai.
Sifat Mekanik (Uji Tarik)
Uji tarik bahan polimer dapat memberikan
informasi mengenai sifat mekanik seperti kuat
tarik dan perpanjangan putus. Kekuatan tarik
adalah tegangan maksimum spesimen untuk
menahan gaya yang diberikan sebelum putus,
sedangkan perpanjangan putus merupakan
perubahan panjang maksimum yang dialami
spesimen pada saat ditarik sampai putus.
Polimer dapat dibedakan berdasarkan sifat
fisiknya, terutama ketahanan terhadap
Gambar 2 Grafik
hubungan
komposisi
PLA:lilin lebah dengan kekuatan
tarik, PEG:
0,005 g, 0,01 g,
0,02 g.
50
perpanjangan putus (%)
(c)
Gambar 1 Plastik paduan komposisi 80:20
dengan penambahan polietilena
glikol (a) 0,02 g (b) 0,01 g (c)
0,005 g.
40
30
20
10
0
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
PLA:Lilin lebah (%)
Gambar 3 Grafik
hubungan
komposisi
PLA:lilin
lebah
dengan
perpanjangan putus, PEG:
0,005 g,
0,01 g,
0,02 g.
Berdasarkan pengukuran uji tarik yang
ditunjukkan pada Gambar 2 dan 3, secara
umum terjadi peningkatan kuat tarik dan
perpanjangan putus dengan meningkatnya
komposisi PLA pada plastik (Lampiran 4).
Peningkatan ini disebabkan oleh PLA
memiliki sifat semikristalin yang menjadikan
molekul plastik yang semakin teratur, dan
sebaliknya semakin banyak komposisi lilin
lebah pada plastik maka semakin rendah kuat
tarik dan perpanjangan putus. Tambahan
komposisi lilin lebah menyebabkan paduan
semakin rapuh dan kuat tarik semakin rendah.
Hal ini disebabkan oleh bobot jenis lilin lebah
yang rendah. Polimer dengan bobot molekul
yang rendah akan memiliki kekuatan mekanik
yang rendah pula (Carraher 2003). Selain itu,
lilin lebah juga memiliki efek antiplastis
karena bersifat hidrofobik (Ningsih 2011). Hal
4
Bobot Jenis
Tingkat keteraturan suatu molekul dalam
menempati ruang dapat diketahui dengan
menganalisis bobot jenis dari molekul
tersebut. Semakin besar bobot jenis molekul
maka semakin tinggi tingkat keteraturan
molekul dalam menempati ruang. Analisis
bobot
jenis
dilakukan
menggunakan
piknometer dengan metode penentuan berat
jenis padatan, yang dilampirkan pada
Lampiran 5.
Berdasarkan hasil analisis bobot jenis yang
ditunjukkan pada Gambar 4, pencirian bobot
jenis plastik paduan dengan penambahan
pemlastis polietilena glikol menunjukkan
adanya kecenderungan peningkatan bobot
jenis seiring dengan peningkatan komposisi
PLA. Hal ini disebabkan struktur PLA yang
berbentuk semikristalin, yaitu polimer yang
memiliki strukturnya berada antara amorf dan
kristalin. Amorf merupakan struktur polimer
yang tidak teratur, sedangkan kristalin
merupakan struktur polimer yang teratur
(Stuart 2003). Oleh karena itu, peningkatan
nisbah PLA menyebabkan peningkatan bobot
jenis paduan. Selain itu, pada Gambar 4 juga
menunjukkan bahwa bobot jenis plastik pada
penambahan polietilena glikol 0,005 g dan
0,02 g menghasilkan peningkatan yang tidak
konstan, sedangkan pada penambahan
polietilena glikol 0,01 g grafik yang
dihasilkan cenderung stabil. Hal ini
menunjukkan penambahan polietilena glikol
sebanyak 0,01 g hanya sedikit mempengaruhi
plastik antioksidan,
dengan
demikian
penggunaan polietilena glikol sebanyak 0,01 g
merupakan komposisi yang sesuai untuk
plastik antioksidan paduan PLA-lilin lebah
karena tidak mempengaruhi plastik secara
signifikan.
Hasil pengukuran pada Gambar 4 juga
menunjukkan kecenderungan penurunan
bobot jenis seiring dengan penambahan
pemlastis polietilena glikol. Penurunan bobot
jenis plastik akibat peningkatan konsentrasi
pemlastis disebabkan oleh molekul pemlastis
dapat meningkatkan mobilitas molekul
polimer dan membuat polimer menjadi lebih
amorf. Struktur molekul amorf memiliki
kerapatan yang lebih rendah daripada molekul
kristalin. Penurunan kerapatan molekul
menyebabkan densitas dari molekul tersebut
menjadi lebih rendah (Syamsu et al. 2007).
2,5
Bobot Jenis (g/mL)
ini menjadikan lilin lebah sulit terikat dengan
air yang menjadikan plastik menjadi rapuh.
Analisis kekuatan tarik dan perpanjangan
putus memperlihatkan bahwa plastik dengan
komposisi PLA-lilin lebah 80:20 dengan
penambahan pemlastis 0,01 g memiliki sifat
mekanik yang terbaik. Pengaruh penambahan
pemlastis, secara umum juga dapat
menurunkan kuat tarik dari polimer.
Penambahan pemlastis polietilena glikol
sebanyak 0,01 g menghasilkan kuat tarik yang
lebih baik dibandingkan penambahan
sebanyak 0,005 dan 0,02 g. Hal ini disebabkan
oleh interaksi dari komponen pemlastis
sebanyak 0,01 g dengan komponen plastik
lebih
merata.
Peningkatan
pemlastis
polietilena glikol berarti pula meningkatkan
jumlah partikel polietilena glikol yang dapat
berinteraksi dengan plastik. Keberadaan
molekul polietilena glikol yang lebih merata
diduga menyebabkan mobilitas plastik
menjadi lebih tinggi dan meningkatkan
kecepatan viskoelastis polimer apabila
menerima gaya dari luar sehingga kuat tarik
dan pemanjangan putus meningkat (Syamsu et
al. 2007). Hal ini menandakan penambahan
pemlastis sebanyak 0,01 g merupakan
komposisi yang sesuai, karena menghasilkan
sifat mekanik yang paling baik.
2
1,5
1
0,5
0
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
PLA:Lilin Lebah (%)
Gambar 4 Grafik hubungan komposisi PLALilin lebah dengan bobot jenis,
PEG: 0,005 g, 0,01 g, 0,02 g.
Bobot jenis plastik yang dihasilkan berada
pada kisaran 0,1995 g/mL sampai dengan
2,2701 g/mL. Bobot jenis tertinggi dimiliki
oleh komposisi PLA-lilin lebah 80:20 dengan
penambahan polietilena glikol 0,005 g,
sedangkan berat jenis jenis terendah dimiliki
oleh plastik dengan komposisi PLA-lilin lebah
40:60 dengan polietilena glikol 0,02 g.
Analisis Gugus Fungsi
Analisis
gugus
fungsi
dilakukan
menggunakan spektrofotometer inframerah
transformasi
fourier
(FTIR).
Analisis
bertujuan mengetahui interaksi yang terjadi
pada proses pencampuran plastik paduan.
Proses pencampuran secara fisika maupun
5
kimia dapat dianalisis dari puncak-puncak
gugus fungsi yang terbentuk. Munculnya
gugus fungsi baru pada spektrogram
menandakan terbentuknya interaksi secara
kimia, sedangkan pencampuran secara fisika
ditandai dengan adanya gabungan gugus
fungsi antara komponen-komponen penyusun
plastik paduan. Energi elektromagnetik radiasi
inframerah mampu menyebabkan atom-atom
atau gugus-gugus atom bervibrasi. Keadaan
vibrasi ini sifatnya khas dan terkuantisasi.
Vibrasi hanya akan terjadi bila molekul
mengabsobsi energi yang sesuai. Oleh karena
itu spektrum tidak terjadi secara kontinyu
melainkan sebagai deretan puncak-puncak
dalam spektrogram (Harvey 2000). Spektrum
yang keluar dari karakterisasi menggunakan
FTIR adalah bilangan gelombang dan
transmitan. Menurut Steven (2007) FTIR
bermanfaat dalam meneliti paduan-paduan
polimer. Analisis spektrum pada Gambar 6,
secara berurutan menunjukkan puncak-puncak
spektrum dari PLA, lilin lebah, dan paduan
PLA-lilin lebah komposisi 80:20 dengan
penambahan pemlastis polietilena glikol
sebanyak 0,01 g. Berdasarkan analisis
spektrum pada Tabel 1, terlihat gugus fungsi
dari PLA dan lilin lebah muncul kembali pada
spektrum paduan dengan puncak yang hampir
sama dan tidak terlihat adanya puncak baru
yang menandakan tidak terbentuknya gugus
fungsi baru. Dengan demikian, spektrum
paduan yang teramati merupakan gabungan
antara PLA dan lilin lebah. Hal ini
menunjukkan bahwa plastik yang terbentuk
bercampur secara fisik.
Analisis Morfologi
Sifat morfologi dari plastik paduan dianalisis
dengan mikroskop elektron payaran (SEM).
Prinsip kerja SEM adalah permukaan contoh
dibombardir oleh elektron berenergi tinggi
dengan energi kinetik 1-25 kV. Elektron yang
berenergi rendah dilepaskan dari atom-atom
yang ada pada permukaan contoh dan akan
menentukan bentuk contoh (Ningsih 2011).
Analisis bertujuan mengetahui permukaan
dari plastik paduan. Plastik yang dianalisis
adalah plastik yang memiliki homogenitas
paling tinggi, yaitu plastik
komposisi
PLA:lilin lebah 80:20 dengan penambahan
pemlastis polietilena glikol 0,02 g.
Berdasarkan hasil SEM yang ditunjukkan
pada Gambar 5 dengan pembesaran 5000×,
terlihat bahwa paduan memiliki struktur
permukaan yang halus dan rata. Hasil ini
menunjukkan plastik yang dihasilkan sudah
homogen. Gambar 5 juga menunjukkan tidak
terdapatnya pori pada permukaan plastik.
Tidak terbentuknya pori disebabkan oleh
penguapan pelarut yang sempurna. Pembuatan
plastik dengan metode perendaman di dalam
air dapat membentuk pori dipermukaan plastik
karena polietilena etilena larut dalam air. Oleh
karena itu, pembuatan plastik antioksidan
paduan PLA-lilin lebah menggunakan metode
penguapan.
Gambar 5 Foto permukaan paduan PLAlilin lebah 80:20 perbesaran
5000×.
Tabel 1 Analisis gugus fungsi
Sampel
PLA
Lilin lebah
Plastik PLA-lilin
lebah & PEG
Bilangan gelombang
(cm-1)
2997
1751
1454
1045
2854 & 2931
1739
1014-1242
2997
2850 & 2916
1755
1458
1045
Gugus fungsi
Uluran C-H (-CH3)
C=O karbonil
Tekukan C-O-H
Uluran C-O ester jenuh
Uluran C-H (-CH2)
C=O karbonil
Uluran C-O ester jenuh
Uluran C-H (-CH3)
Uluran C-H (-CH2)
C=O karbonil
Tekukan C-O-H
Uluran C-O ester jenuh
Pustaka Lambert
et al. 1998
2800-3000
1650-1850
1280-1430
1000-1300
2800-3000
1650-1850
1000-1300
2800-3000
2800-3000
1650-1850
1280-1430
1000-1300
68
(a)
(b)
(c)
Gambar 6 Spekrum FTIR (a) PLA (b) lilin lebah dan (c) plastik paduan PLA:lilin lebah (80:20)
polietilena glikol 0,01 g.
7
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Plastik antioksidan paduan PLA-lilin lebah
dengan penambahan polietilena glikol sudah
berhasil dibuat. Berdasarkan analisis bobot
jenis, kekuatan tarik, perpanjangan putus,
gugus fungsi, dan morfologi menghasilkan
plastik dengan penambahan polietilena glikol
0,01 g adalah plastik dengan komposisi
terbaik. Polietilena glikol dapat menjadi
pemlastis paduan PLA-lilin lebah dengan
komposisi yang sesuai.
Saran
Penelitian lanjutan sebaiknya dilakukan
analisis Differential Scanning Calorimetri
(DSC) agar dapat mengetahui kompatibilitas
paduan, meliputi suhu transisi gelas (Tg) dan
titik leleh (Tm) dari paduan yang dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA
Byun Youngjae, Kim Teck Young, Whiteside
Scott. 2010. Characterization of an
antioxidant polylactic acid (PLA) film
prepared with α-tocopherol, BHT and
polyethylene glycol using film cast
extruder. J Food Eng 100: 239-244.
Carraher CE. 2003. Polymer Chemistry: An
Introduction. New York: Marcel Dekker.
David FJ. 2004. Polymer Chemistry. New
York: Oxford University.
Felani N. 2010. Sifat mekanis polipaduan
polistirena-pati
menggunakan
zat
pemlastis epoksida minyak jarak pagar
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Firdaus F, Mulyaningsih S, Anshory H. 2008.
Sintesis film kemasan ramah lingkungan
dari komposit pati, khitosan, dan asam
polilaktat dengan gliserol: studi morfologi
dan karakteristik mekanik. Jurnal logika 5:
1-4.
Harvey D. 2000. Modern Analytical
Chemistry. New York: McGraw-Hill.
Hasan M, Areana IM, Sulastri, Rusmana,
Hanum L. 2007. Plastik ramah lingkungan
dari poli(ɛ-kaprolakton) dan pati tapioka
dengan penambahan refined bleached and
deodorized palm oil (RBDPO) sebagai
pemlastis alami. Jurnal Purifikasi 8(2):
133-138.
Hu Y, Hu YS, Topolkaraev V, Hiltner A, Baer
E. 2003. Cristallization and phase
separation in blends of high stereoregular
poly(laktide) with poly(ethylene glycol).
Polymer 44: 5681-6689.
Jamshidian M, Tehrany EA, Imran M, Akhtar
MJ, Cleymand F, Desobry S. 2012.
Structural, mechanical, and barrier
properties of active PLA–antioxidant
films. J Food Eng 2012.
Kemala T. Fahmi MS, dan Achmadi SS. 2010.
Pembuatan dan pencirian polipaduan
polistirena-pati. Indonesian J Mat Sci
12(1): 30-35.
Martino VP, Ruseckaite RA, Jiménez A.
2005.
Processing and
Mechanical
characterization of plasticized Poly
(lactide acid) films for food packaging.
Proceeding of The 8th Polymers for
Advanced Technologies International
Symposium; Budapest, Hungary, 13-16
Sep 2005.
Morales AIC, Tenuta FA. 2005. Oxidation of
cholesterol in mayonnaise during storage.
Food Chem 89: 611-615.
Ningsih PR. 2011. Pembuatan dan pencirian
polipaduan poli(asam laktat)-lilin lebah
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Pranamuda H. 2001. Pengembangan bahan
plastik biodegradabel berbahan baku pati
tropis. Di dalam: Seminar Bioteknologi
untuk Indonesia Abad 21; Jakarta 1-4 feb
2001. Jakarta: Sinergy Forum-PPI Tokyo
of Technology; 2001. hlm 1-6.
Rosida A. 2007. Pencirian poliblend
poli(asam
laktat)
dengan
poli(ɛkaprolakton). [skripsi]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Pertanian Bogor.
Sperling LH. 2006. Introduction to Physical
Polymer Chemistry. Ed ke-4. New Jersey:
Wiley.
Stevens MP. 2001. Kimia Polimer. Sopyan I,
penerjemah.
Jakarta:
Erlangga.
Terjemahan dari: Polymer Chemistry: An
Introduction.
Stuart BH. 2003. Polymer Analysis. England:
Wiley.
8
Syamsu K, Hartoto L, Fauzi AM, Suryani A,
Rais D. 2007. Peran PEG 400 dalam
pembuatan
lembaran
bioplastik
polihidroksialkanoat yang dihasilkan oleh
Ralstonia eutropha dari substrat hidrolisat
PAT1 sagu. Jurnal Ilmu Pertanian
Indonesia 12(2): 63-68.
11
LAMPIRAN
12
Lampiran 3 Pengamatan visual plastik paduan PLA-Lilin lebah
(a)
(b)
(c)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
(k)
(l)
(m)
(n)
(o)
(d)
10
Lampiran 1 Bagan alir penelitian
PEG, BHT, tokoferol
11
Lampiran 2 Komposisi pembuatan paduan*
Komposisi
PLA: lilin lebah (%)
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
Bobot Sampel (g)
PLA
Lilin lebah
0.4000
0.6000
0.5000
0.5000
0.6000
0.4000
0.7000
0.3000
0.8000
0.2000
0.4000
0.6000
0.5000
0.5000
0.6000
0.4000
0.7000
0.3000
0.8000
0.2000
0.4000
0.6000
0.5000
0.5000
0.6000
0.4000
0.7000
0.3000
0.8000
0.2000
*modifikasi metode Byun (2010)
PEG
(g)
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,010
0,010
0,010
0,010
0,010
0,020
0,020
0,020
0,020
0,020
BHT
(g)
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
Tocopherol
(g)
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
13
Lampiran 4 Analisis kekuatan tarik dan perpanjangan putus
Komposisi
(PLA:Lilin lebah)
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
Polietilena glikol
(g)
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,010
0,010
0,010
0,010
0,010
0,020
0,020
0,020
0,020
0,020
Contoh perhitungan:
Panjang awal = 2 mm
Lebar awal = 2 mm
τ
=
=
,
,
×
,
= 0,7500 kgf/cm2
F maks
(kgf)
3,00
3,00
9,00
13,00
33,00
4,00
12,00
18,00
41,00
118,00
3,00
7,00
13,00
18,00
93,00
Kuat tarik
(kgf/cm2)
0,7500
0,7500
2,2500
3,2500
8,2500
1,0000
3,0000
4,5000
10,250
29,500
0,7500
1,7500
3,2500
4,5000
23,250
Perpanjangan
putus (%)
17,00
22,00
23,50
25,00
34,50
22,75
23,50
27,50
30,00
43,50
19,00
22,00
24,00
27,50
36,75
14
Lampiran 5 Analisis bobot jenis plastikpaduan
Komposisi
PLA-Lilin lebah
Polietilena glikol
W1
W2
W3
Densitas
(g/mL)
40:60
0,005
17,8323
42,4439
42,4270
1,0979
50:50
0,005
17,9261
42,4888
42,4272
1,1586
60:40
0,005
17,8500
42,4499
42,4272
1,8961
70:30
0,005
17,8521
42,4340
42,4270
1,9800
80:20
0,005
17,8637
42,4328
42,4271
2,2701
40:60
0,010
17,8297
42,4292
42,4269
0,9405
50:50
0,010
17,8414
42,4298
42,4269
0,9782
60:40
0,010
17,5445
42,4267
42,4268
0,9966
70:30
0,010
17,3911
42,4346
42,4270
1,0758
80:20
0,010
17,8798
42,4221
42,4267
1,0870
40:60
0,020
17,8895
42,4207
42,4271
0,1995
50:50
0,020
17,8346
42,4223
42,4270
0,4213
60:40
0,020
17,8370
42,4160
42,4270
0,7573
70:30
0,020
17,8380
42,4272
42,4762
0,8702
80:20
0,020
17,8234
42,4273
42,5125
0,9283
Contoh perhitungan:
Suhu pada saat percobaan 28 °C
W0= 19,0248 g
DI = 0,99623 g/mL
Da = 0,00125 g/mL
(
D =(
D=
)
) (
)
(
(
,
,
,
D = 1,0979 g/mL
−
× [
,
) (
]+
)
,
,
)
× [ 0,99623 − 0,00125] + 0,00125
POLI(ASAM LAKTAT)-LILIN LEBAH DENGAN
PENAMBAHAN PEMLASTIS POLIETILENA GLIKOL
ASA MARIFA DYANZINI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
ABSTRAK
ASA MARIFA DYANZINI. Pencirian Plastik Antioksidan Paduan Poli(asam
laktat)-Lilin Lebah dengan Penambahan Pemlastis Polietilena Glikol. Dibimbing
oleh TETTY KEMALA dan AHMAD SJAHRIZA.
Penggunaan plastik konvensional sebagai pembungkus makanan menyebabkan
masalah lingkungan dan kesehatan. Plastik antioksidan paduan poli(asam laktat)
(PLA) dan lilin lebah dengan penambahan pemlastis polietilena glikol dapat
menjadi alternatif yang potensial sebagai plastik biodegradabel. Plastik paduan
PLA-lilin lebah dihasilkan dari larutan PLA dan lilin lebah dengan nisbah
komposisi 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, dan 80:20 dengan ragam polietilena glikol
0,005; 0,01; dan 0,02 g. Analisis dilakukan dengan mengukur bobot jenis,
kekuatan tarik, morfologi, dan gugus fungsi. Bobot jenis, kekuatan tarik, dan
perpanjangan putus plastik meningkat seiring dengan peningkatan komposisi
PLA. Analisis gugus fungsi menunjukkan interaksi terjadi secara fisika. Hasil
morfologi plastik menunjukkan homogenitas yang baik. Nisbah PLA-lilin lebah
80:20 dengan komposisi polietilena glikol 0,01 g memiliki sifat mekanik yang
terbaik.
ABSTRACT
ASA MARIFA DYANZINI. Characterization of Antioxidant Plastic Poly(lactic
acid)-Beeswax Blend with Polyethylene Glycol Addition as Plasticizer.
Supervised by TETTY KEMALA and AHMAD SJAHRIZA.
The use of conventional plastics for packaging food has caused environmental
and health problems. Antioxidant plastic poly(lactic acid) (PLA) and beeswax
blend with polyethylene glycol addition as plasticizer can be a potential
alternative for preparing biodegradable plastic. PLA-beeswax blend plastics were
produced from PLA and beeswax solution with various compositions, i.e.
40:60, 50:50, 60:40, 70:30, and 80:20 by weight with polyethylene glycol level of
0,005; 0,01; and 0,02 g. The analysis was performed to measure density, tensile
strength, morphological, and functional groups. Tensile strength, elongation, and
density increases with the increasing PLA constituents. Functional group analysis
showed a physical interaction. Plastic morphological results showed a good
homogenous properties. PLA-beeswax ratio of 80:20 with the composition of
polyethylene glycol 0,01 g produced the best mechanical properties.
PENCIRIAN PLASTIK ANTIOKSIDAN PADUAN
POLI(ASAM LAKTAT)-LILIN LEBAH DENGAN
PENAMBAHAN PEMLASTIS POLIETILENA GLIKOL
ASA MARIFA DYANZINI
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
2012
3
Judul skripsi : Pencirian Plastik Antioksidan Paduan Poli(asam laktat)-Lilin
Lebah dengan Penambahan Pemlastis Polietilena Glikol
Nama
: Asa Marifa Dyanzini
NIM
: G44080113
Disetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr Tetty Kemala, SSi, MSi
NIP 19710407 199903 2 001
Drs Ahmad Sjahriza
NIP 19620406 198903 1 002
Diketahui,
Ketua Departemen Kimia
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002
Tanggal lulus:
4
PRAKATA
Puji syukur kepada Allah SWT atas berkat limpahan rahmat dan hidayah-Nya,
sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah dengan judul Pencirian Plastik
Antioksidan Paduan Poli(asam laktat)-Lilin Lebah dengan Penambahan Pemlastis
Polietilena Glikol. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr Tetty
Kemala, SSi, MSi dan Bapak Drs Achmad Sjahriza selaku pembimbing yang
senantiasa memberikan saran dan kritik yang membangun kepada penulis selama
melakukan penelitian. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Bank
Indonesia yang telah memberikan beasiswa selama perkuliahan dan penelitian.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada ayahanda tersayang Deddy
Nurdin, SE, MAg dan Ibunda terkasih Fitriyati, BSc atas doa dan kasih
sayangnya. Selain itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman
seperjuangan, yaitu Ade Irawan, Guslina Harahap dan teman-teman Kimia 45 atas
bantuan dan dorongannya selama penelitian. Penulis berharap karya ilmiah ini
dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.
Bogor, Juli 2012
Asa Marifa Dyanzini
5
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 13 Februari 1990 dari Bapak Deddy
Nurdin dan Ibu Fitriyati. Penulis adalah putri ketiga dari tiga bersaudara. Tahun
2008, penulis lulus dari SMA Negeri 104 Jakarta dan pada tahun yang sama
penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Seleksi
Nasional Mahasiswa Baru Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) dan diterima di
Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Kimia
Tingkat Persiapan Bersama (TPB) pada tahun ajaran 2009/2010 dan 2010/2011,
asisten Praktikum Kimia Fisik pada tahun 2010/2011, serta asisten Kimia Polimer
pada tahun ajaran 2011/2012. Penulis juga aktif dalam organisasi Ikatan
Mahasiswa Kimia (IMASIKA) tahun ajaran 2010/2011 dan kepanitiaan lainnya.
Bulan Juli-Agustus 2011 penulis berkesempatan melaksanakan kegiatan Praktik
Lapangan di PT Indofarma Tbk. dengan judul laporan Pemastian Mutu Produk
Jadi Cefotaxim 1,0 g Injeksi Kering PT Indofarma (persero) Tbk. Bets 1107013.
6
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... vii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... vii
PENDAHULUAN ................................................................................. ...........
1
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan .........................................................................................
Metode .....................................................................................................
1
1
HASIL PEMBAHASAN
Paduan PLA-Lilin Lebah .......................................................... ...................
Sifat Mekanik (Kuat Tarik) ............................................................ ..............
Bobot Jenis ................................................................................... ................
Gugus Fungsi .................................................................................. .............
Sifat Morfologi ............................................................................. ................
2
3
4
4
5
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ..................................................................................................
Saran ........................................................................................................
7
7
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................
7
LAMPIRAN ...................................................................................................
8
vii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Plastik paduan komposisi 80:20 dengan penambahan PEG ............................
2
2 Grafik hubungan komposisi PLA-lilin lebah dengan kekuatan tarik ...... ........
3
3 Grafik hubungan komposisi PLA-lilin lebah dengan perpanjangan putus .....
3
4 Grafik hubungan komposisi PLA-lilin lebah dengan bobot jenis ...................
4
5 Foto permukaan plastik antioksidan paduan perbesaran 5000× ......................
5
6 Spektrum FTIR (a) PLA, (b) lilin lebah, dan (c) PLA:lilin lebah .................. .
6
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Bagan alir penelitian .......................................................................................
9
2 Komposisi pembuatan paduan ......................................... ............................. 10
3 Pengamatan visual plastik antioksidan paduan PLA-lilin lebah ............... ..... 11
4 Analisis kekuatan tarik dan perpanjangan putus .......................................... 12
5 Analisis bobot jenis plastik paduan.................................... ............................ 13
1
PENDAHULUAN
Penggunaan plastik dalam berbagai
aplikasi kehidupan semakin meningkat,
khususnya sebagai pembungkus makanan.
Plastik poliolefin sering digunakan karena
sifat mekanisnya yang baik dan murah. Plastik
ini juga memiliki kelemahan yaitu sulit terurai
di lingkungan (Martino et al. 2005). Oleh
karena itu, diperlukan upaya pencarian
polimer biodegradabel yang aman untuk
mengantikan plastik nondegradabel tersebut.
Plastik pembungkus makanan yang baik
harus dapat melindungi makanan dari segala
kondisi selama masa penyimpanan. Umumnya
kerusakan makanan disebabkan oleh reaksi
oksidasi yang menyebabkan perubahan nilai
gizi, rasa, dan warna pada makanan (Morales
& Tenuta 2005). Plastik antioksidan
merupakan teknik yang dapat digunakan
untuk memperpanjang masa simpan produk
(Byun et al. 2010). Beberapa antioksidan
alami dan sintetik dimasukkan ke dalam
struktur kemasan untuk mendapatkan plastik
antioksidan (Jamshidian 2012).
Plastik antioksidan biodegradabel menjadi
fokus perhatian karena sifatnya yang ramah
lingkungan.
Poli(asam
laktat)
(PLA)
merupakan polimer biodegrabadel yang
sangat berpotensi sebagai plastik pembungkus
makanan, karena sifatnya yang stabil dalam
berbagai aplikasi, mudah diproduksi, dan
menunjukkan sifat mekanis yang baik (Byun
et al. 2010). Harga PLA dipasaran relatif
mahal sehingga diperlukan teknik modifikasi
untuk mengurangi biaya produksi. Salah satu
teknik yang dapat digunakan adalah
memadukan dengan material lain. Teknik ini
juga bertujuan mendapatkan polimer dengan
karakteristik
kombinasi
dari
material
induknya (David 2004).
Pembuatan plastik biodegradabel telah
banyak dilakukan, diantaranya adalah
polipaduan poli(ɛ-kaprolakton)-pati (Hasan et
al. 2007), PLA-pati (Pranamuda 2008), PLApati-kitosan (Firdaus et al. 2008), PLA-poli(ɛkaprolakton) (Felani 2010), dan PLA-lilin
lebah (Ningsih 2011). Pembuatan plastik
antioksidan dari paduan PLA-lilin lebah
menjadi fokus perhatian karena ketersediaan
lilin lebah yang banyak di alam sehingga
mudah didapat dengan harga yang relatif
terjangkau. Pemanfaatan lilin lebah sebagai
material
tambahan
diharapkan
dapat
menurunkan biaya produksi. Pembuatan
plastik yang ramah lingkungan dengan paduan
PLA-lilin lebah telah dilakukan oleh Ningsih
(2011), namun film yang dihasilkan belum
optimal karena rendahnya fleksibilitas dari
paduan. Sifat ini dapat diatasi dengan
penambahan pemlastis (Martino et al. 2005).
Polietilena glikol (PEG) merupakan pemlastis
yang banyak digunakan pada pembuatan
plastik PLA karena dapat meningkatkan
kekuatan tarik dan meningkatkan kelenturan
film PLA (Hu et al. 2003).
Antioksidan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah α-tokoferol. Antioksidan
ini dipilih karena alami, stabil pada kondisi
pemrosesan film konvensional, dan juga
berfungsi sebagai penstabil yang dapat
menyatukan
material
polimer.
Butil
hidroksitoluena (BHT) ditambahkan dalam
pembuatan plastik antioksidan berfungsi
melindungi PLA dari degradasi selama
pembuatan (Byun et al. 2010). Oleh karena
itu, dalam penelitian ini dilakukan pembuatan
dan pencirian plastik antioksidan paduan
PLA-lilin lebah dengan penambahan PEG.
Penelitian ini, diharapkan dapat menghasilkan
plastik antioksidan yang memiliki sifat
mekanis yang baik.
Penelitian bertujuan membuat plastik
antioksidan paduan PLA-lilin lebah dengan
penambahan pemlastis PEG, mempelajari
pengaruh
nisbah
komposisinya,
dan
menganalisis sifat mekanik, gugus fungsi, dan
morfologi plastik yang dihasilkan.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan adalah pengaduk
magnetik, piknometer pirex 25 mL, alat uji
tarik Tenso lab-MEY, spektrofotometer
inframerah transformasi fourier (FTIR)
Shimadzu, mikroskop elektron payaran (SEM)
Jeol/EO-JSM-6510.
Bahan-bahan
yang
digunakan adalah poli(asam laktat) (PLA)
yang diperoleh dari Toyota, lilin lebah, αtokoferol, butil hidroksitoluena (BHT), dan
polietilena glikol (PEG) yang diperoleh dari
Merck, diklorometana, aseton, dan akuades.
Metode
Tahapan penelitian yang dilakukan
meliputi pembuatan plastik antioksidan
paduan PLA-lilin lebah pada berbagai
komposisi dengan penambahan PEG. Tahap
pencirian meliputi penentuan bobot jenis
plastik, pengujian kekuatan tarik, analisis
gugus fungsi dengan spektrofotometer
inframerah transformasi fourier (FTIR), dan
analisis morfologi dengan mikroskop elektron
payaran (SEM) (Lampiran 1).
2
Pembuatan plastik antioksidan paduan
PLA-lilin lebah (modifikasi Ningsih 2011;
Byun 2010)
Lilin lebah dibersihkan terlebih dahulu
dengan cara dipanaskan pada penangas air
pada suhu dibawah 60o C. PLA dan lilin lebah
ditimbang sesuai dengan komposisi yang
diinginkan (Lampiran 2). Bahan PLA dan lilin
lebah dengan berbagai komposisi, masingmasing dilarutkan ke dalam pelarut
diklorometana dan diaduk dengan pengaduk
magnetik hingga homogen. Larutan PLA dan
larutan lilin lebah yang telah diaduk, dicampur
dan diaduk beberapa saat. Setelah itu, αtokoferol, BHT, dan PEG ditambahkan.
Paduan diaduk kembali selama 1 jam dengan
kecepatan 350 rpm. Paduan yang terbentuk
didiamkan selama 20 menit agar terbebas dari
gelembung udara dan dicetak di cawan petri.
Setelah itu, film dikeringkan dalam oven pada
suhu 50° C selama 30 menit dan film
dilepaskan (Ningsih 2011).
Pengujian kekuatan tarik plastik
Film yang telah dikeringkan dipotong
dengan ukuran panjang 20 mm dan lebar 20
mm. Pengujian dilakukan menggunakan
seperangkat alat uji tarik dengan cara kedua
ujung sampel dijepit mesin penguji.
Selanjutnya, panjang awal dicatat dan ujung
tinta pencatat diletakkan pada posisi 0 pada
grafik. Tombol mulai dinyalakan dan alat
akan menarik contoh uji sampai putus.
Pengukuran perpanjangan putus dilakukan
dengan cara yang sama dengan pengujian
kekuatan tarik.
Penentuan bobot jenis plastik
Bobot jenis setiap sampel paduan diukur
dengan cara setiap sampel dipotong dengan
ukuran
yang
seragam
menggunakan
pembolong kertas. Bobot kosong piknometer
ditimbang (W0). Potongan sampel dimasukkan
ke dalam piknometer dan ditimbang (W1).
Akuades ditambahkan ke dalam piknometer
yang telah berisi potongan sampel hingga
tidak terdapat gelembung udara dan ditimbang
bobotnya (W2). Piknometer yang hanya berisi
akuades ditimbang bobotnya (W3). Bobot
jenis sampel ditentukan berdasarkan data yang
didapat melalui persamaan:
D=(
(
)
) (
)
× [
−
Keterangan:
D = bobot jenis contoh (g/mL)
D1 = bobot jenis air (g/mL)
]+
D0 = bobot jenis udara pada suhu percobaan
(g/mL)
Analisis gugus fungsi plastik
Analisis
dilakukan
menggunakan
spektrofotometer inframerah transformasi
fourier (FTIR). Sampel yang berupa film
ditempatkan ke dalam tempat contoh,.
Spektrum FTIR dari paduan direkam
menggunakan spektrometer pada suhu ruang.
Hasilnya didapat berupa spektrogram
hubungan antara bilangan gelombang dengan
intensitas.
Analisis morfologi plastik
Analisis
dilakukan
menggunakan
mikroskop elektron payaran (SEM). Sampel
yang berupa film dimasukkan ke dalam
tempat sampel dengan perekat ganda dan
dilapisi dengan logam emas pada keadaan
vakum. Sampel yang telah dilapisi diamati
menggunakan SEM dengan tegangan 10 kV.
Hasil yang didapat dicetak.
HASIL PEMBAHASAN
Plastik antikosidan paduan PLA-lilin lebah
Kompatibilitas paduan dapat dianalisis
secara kualitatif yaitu dengan melakukan
pengamatan secara visual. Kompatibilitas
paduan merupakan gambaran kekuatan
interaksi yang terjadi pada rantai-rantai
paduan. Semakin kompatibel paduan maka
semakin homogen paduan yang dihasilkan
(Kemala et al. 2010). Film yang homogen
terbentuk jika tidak terlihat lagi perbedaan
antar komponen-komponen penyusunnya,
baik dalam bentuk, ukuran, maupun warna
karena semua komponennya telah tercampur
secara merata (Rosida 2007).
Pengamatan secara visual ditunjukkan
pada Gambar 1. Penampakkan plastik difoto
dengan
kamera
digital.
Berdasarkan
pengamatan visual, plastik antioksidan paduan
berwarna putih dan cenderung transparan
(Lampiran 3). Berdasarkan pengamatan indera
peraba plastik berstruktur licin dan memiliki
tingkat kerapuhan yang beragam. Film dengan
komposisi 80:20 dan 70:30 dengan
penambahan pemlastis polietilena glikol
0,005; 0,01; dan 0,02 g memiliki struktur yang
lebih kuat, lebih halus, dan lebih transparan
dibandingkan plastik lainnya.
Plastik dengan komposisi PLA-lilin lebah
60:40
dengan
penambahan
pemlastis
polietilena glikol 0,005 dan 0,01 g memiliki
struktur yang lebih baik dibandingkan plastik
3
dengan penambahan 0,02 g polietilena glikol
pada komposisi PLA-lilin lebah yang sama.
Hal ini menunjukkan bahwa penambahan
pemlastis yang terlalu banyak dapat
menjadikan
plastik
semakin
rapuh.
Penambahan pemlastis yang sesuai komposisi
menjadikan plastik semakin liat dan tidak
mudah hancur.
ulurannya. Plastik umumnya memiliki
ketahanan ulur dan memanjang 20-100%
(Sperling 2006). Analisis perpanjangan putus
menunjukkan sifat ketahanan ulur paduan
PLA-lilin lebah berkisar 17-36% (Lampiran
4). Hal ini menunjukkan paduan yang dibuat
termasuk ke dalam kategori plastik.
0,35
kekuatan tarik
(Kgf/cm2)
0,3
(a)
(b)
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
PLA:lilin lebah (%)
Plastik dengan komposisi PLA-lilin lebah
40:60 dengan komposisi polietiena glikol
0,005; 0,01; dan 0,002 g terasa lebih kasar dan
rapuh. Penambahan pemlastis polietilena
glikol 0,02 g pada komposisi yang sama
menghasilkan plastik yang paling rapuh
diantara plastik lainnya. Hal ini menunjukkan
penambahan pemlastis yang telalu banyak
dapat membuat paduan kurang kompatibel.
Hal ini disebabkan oleh terlalu banyaknya
interaksi molekuler yang dihasilkan oleh
pemlastis dan komponen penyusun plastik
paduan. Prinsip kerja pemlastis adalah
membentuk interaksi molekuler dengan rantai
polimer sehingga ruang antar rantai semakin
lebar dan memungkinkan polimer untuk
bergerak lebih bebas (Sperling 2006). Hal ini
menunjukkan
polietilena
glikol
dapat
digunakan
sebagai
pemlastis
dengan
penggunaan komposisi yang sesuai.
Sifat Mekanik (Uji Tarik)
Uji tarik bahan polimer dapat memberikan
informasi mengenai sifat mekanik seperti kuat
tarik dan perpanjangan putus. Kekuatan tarik
adalah tegangan maksimum spesimen untuk
menahan gaya yang diberikan sebelum putus,
sedangkan perpanjangan putus merupakan
perubahan panjang maksimum yang dialami
spesimen pada saat ditarik sampai putus.
Polimer dapat dibedakan berdasarkan sifat
fisiknya, terutama ketahanan terhadap
Gambar 2 Grafik
hubungan
komposisi
PLA:lilin lebah dengan kekuatan
tarik, PEG:
0,005 g, 0,01 g,
0,02 g.
50
perpanjangan putus (%)
(c)
Gambar 1 Plastik paduan komposisi 80:20
dengan penambahan polietilena
glikol (a) 0,02 g (b) 0,01 g (c)
0,005 g.
40
30
20
10
0
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
PLA:Lilin lebah (%)
Gambar 3 Grafik
hubungan
komposisi
PLA:lilin
lebah
dengan
perpanjangan putus, PEG:
0,005 g,
0,01 g,
0,02 g.
Berdasarkan pengukuran uji tarik yang
ditunjukkan pada Gambar 2 dan 3, secara
umum terjadi peningkatan kuat tarik dan
perpanjangan putus dengan meningkatnya
komposisi PLA pada plastik (Lampiran 4).
Peningkatan ini disebabkan oleh PLA
memiliki sifat semikristalin yang menjadikan
molekul plastik yang semakin teratur, dan
sebaliknya semakin banyak komposisi lilin
lebah pada plastik maka semakin rendah kuat
tarik dan perpanjangan putus. Tambahan
komposisi lilin lebah menyebabkan paduan
semakin rapuh dan kuat tarik semakin rendah.
Hal ini disebabkan oleh bobot jenis lilin lebah
yang rendah. Polimer dengan bobot molekul
yang rendah akan memiliki kekuatan mekanik
yang rendah pula (Carraher 2003). Selain itu,
lilin lebah juga memiliki efek antiplastis
karena bersifat hidrofobik (Ningsih 2011). Hal
4
Bobot Jenis
Tingkat keteraturan suatu molekul dalam
menempati ruang dapat diketahui dengan
menganalisis bobot jenis dari molekul
tersebut. Semakin besar bobot jenis molekul
maka semakin tinggi tingkat keteraturan
molekul dalam menempati ruang. Analisis
bobot
jenis
dilakukan
menggunakan
piknometer dengan metode penentuan berat
jenis padatan, yang dilampirkan pada
Lampiran 5.
Berdasarkan hasil analisis bobot jenis yang
ditunjukkan pada Gambar 4, pencirian bobot
jenis plastik paduan dengan penambahan
pemlastis polietilena glikol menunjukkan
adanya kecenderungan peningkatan bobot
jenis seiring dengan peningkatan komposisi
PLA. Hal ini disebabkan struktur PLA yang
berbentuk semikristalin, yaitu polimer yang
memiliki strukturnya berada antara amorf dan
kristalin. Amorf merupakan struktur polimer
yang tidak teratur, sedangkan kristalin
merupakan struktur polimer yang teratur
(Stuart 2003). Oleh karena itu, peningkatan
nisbah PLA menyebabkan peningkatan bobot
jenis paduan. Selain itu, pada Gambar 4 juga
menunjukkan bahwa bobot jenis plastik pada
penambahan polietilena glikol 0,005 g dan
0,02 g menghasilkan peningkatan yang tidak
konstan, sedangkan pada penambahan
polietilena glikol 0,01 g grafik yang
dihasilkan cenderung stabil. Hal ini
menunjukkan penambahan polietilena glikol
sebanyak 0,01 g hanya sedikit mempengaruhi
plastik antioksidan,
dengan
demikian
penggunaan polietilena glikol sebanyak 0,01 g
merupakan komposisi yang sesuai untuk
plastik antioksidan paduan PLA-lilin lebah
karena tidak mempengaruhi plastik secara
signifikan.
Hasil pengukuran pada Gambar 4 juga
menunjukkan kecenderungan penurunan
bobot jenis seiring dengan penambahan
pemlastis polietilena glikol. Penurunan bobot
jenis plastik akibat peningkatan konsentrasi
pemlastis disebabkan oleh molekul pemlastis
dapat meningkatkan mobilitas molekul
polimer dan membuat polimer menjadi lebih
amorf. Struktur molekul amorf memiliki
kerapatan yang lebih rendah daripada molekul
kristalin. Penurunan kerapatan molekul
menyebabkan densitas dari molekul tersebut
menjadi lebih rendah (Syamsu et al. 2007).
2,5
Bobot Jenis (g/mL)
ini menjadikan lilin lebah sulit terikat dengan
air yang menjadikan plastik menjadi rapuh.
Analisis kekuatan tarik dan perpanjangan
putus memperlihatkan bahwa plastik dengan
komposisi PLA-lilin lebah 80:20 dengan
penambahan pemlastis 0,01 g memiliki sifat
mekanik yang terbaik. Pengaruh penambahan
pemlastis, secara umum juga dapat
menurunkan kuat tarik dari polimer.
Penambahan pemlastis polietilena glikol
sebanyak 0,01 g menghasilkan kuat tarik yang
lebih baik dibandingkan penambahan
sebanyak 0,005 dan 0,02 g. Hal ini disebabkan
oleh interaksi dari komponen pemlastis
sebanyak 0,01 g dengan komponen plastik
lebih
merata.
Peningkatan
pemlastis
polietilena glikol berarti pula meningkatkan
jumlah partikel polietilena glikol yang dapat
berinteraksi dengan plastik. Keberadaan
molekul polietilena glikol yang lebih merata
diduga menyebabkan mobilitas plastik
menjadi lebih tinggi dan meningkatkan
kecepatan viskoelastis polimer apabila
menerima gaya dari luar sehingga kuat tarik
dan pemanjangan putus meningkat (Syamsu et
al. 2007). Hal ini menandakan penambahan
pemlastis sebanyak 0,01 g merupakan
komposisi yang sesuai, karena menghasilkan
sifat mekanik yang paling baik.
2
1,5
1
0,5
0
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
PLA:Lilin Lebah (%)
Gambar 4 Grafik hubungan komposisi PLALilin lebah dengan bobot jenis,
PEG: 0,005 g, 0,01 g, 0,02 g.
Bobot jenis plastik yang dihasilkan berada
pada kisaran 0,1995 g/mL sampai dengan
2,2701 g/mL. Bobot jenis tertinggi dimiliki
oleh komposisi PLA-lilin lebah 80:20 dengan
penambahan polietilena glikol 0,005 g,
sedangkan berat jenis jenis terendah dimiliki
oleh plastik dengan komposisi PLA-lilin lebah
40:60 dengan polietilena glikol 0,02 g.
Analisis Gugus Fungsi
Analisis
gugus
fungsi
dilakukan
menggunakan spektrofotometer inframerah
transformasi
fourier
(FTIR).
Analisis
bertujuan mengetahui interaksi yang terjadi
pada proses pencampuran plastik paduan.
Proses pencampuran secara fisika maupun
5
kimia dapat dianalisis dari puncak-puncak
gugus fungsi yang terbentuk. Munculnya
gugus fungsi baru pada spektrogram
menandakan terbentuknya interaksi secara
kimia, sedangkan pencampuran secara fisika
ditandai dengan adanya gabungan gugus
fungsi antara komponen-komponen penyusun
plastik paduan. Energi elektromagnetik radiasi
inframerah mampu menyebabkan atom-atom
atau gugus-gugus atom bervibrasi. Keadaan
vibrasi ini sifatnya khas dan terkuantisasi.
Vibrasi hanya akan terjadi bila molekul
mengabsobsi energi yang sesuai. Oleh karena
itu spektrum tidak terjadi secara kontinyu
melainkan sebagai deretan puncak-puncak
dalam spektrogram (Harvey 2000). Spektrum
yang keluar dari karakterisasi menggunakan
FTIR adalah bilangan gelombang dan
transmitan. Menurut Steven (2007) FTIR
bermanfaat dalam meneliti paduan-paduan
polimer. Analisis spektrum pada Gambar 6,
secara berurutan menunjukkan puncak-puncak
spektrum dari PLA, lilin lebah, dan paduan
PLA-lilin lebah komposisi 80:20 dengan
penambahan pemlastis polietilena glikol
sebanyak 0,01 g. Berdasarkan analisis
spektrum pada Tabel 1, terlihat gugus fungsi
dari PLA dan lilin lebah muncul kembali pada
spektrum paduan dengan puncak yang hampir
sama dan tidak terlihat adanya puncak baru
yang menandakan tidak terbentuknya gugus
fungsi baru. Dengan demikian, spektrum
paduan yang teramati merupakan gabungan
antara PLA dan lilin lebah. Hal ini
menunjukkan bahwa plastik yang terbentuk
bercampur secara fisik.
Analisis Morfologi
Sifat morfologi dari plastik paduan dianalisis
dengan mikroskop elektron payaran (SEM).
Prinsip kerja SEM adalah permukaan contoh
dibombardir oleh elektron berenergi tinggi
dengan energi kinetik 1-25 kV. Elektron yang
berenergi rendah dilepaskan dari atom-atom
yang ada pada permukaan contoh dan akan
menentukan bentuk contoh (Ningsih 2011).
Analisis bertujuan mengetahui permukaan
dari plastik paduan. Plastik yang dianalisis
adalah plastik yang memiliki homogenitas
paling tinggi, yaitu plastik
komposisi
PLA:lilin lebah 80:20 dengan penambahan
pemlastis polietilena glikol 0,02 g.
Berdasarkan hasil SEM yang ditunjukkan
pada Gambar 5 dengan pembesaran 5000×,
terlihat bahwa paduan memiliki struktur
permukaan yang halus dan rata. Hasil ini
menunjukkan plastik yang dihasilkan sudah
homogen. Gambar 5 juga menunjukkan tidak
terdapatnya pori pada permukaan plastik.
Tidak terbentuknya pori disebabkan oleh
penguapan pelarut yang sempurna. Pembuatan
plastik dengan metode perendaman di dalam
air dapat membentuk pori dipermukaan plastik
karena polietilena etilena larut dalam air. Oleh
karena itu, pembuatan plastik antioksidan
paduan PLA-lilin lebah menggunakan metode
penguapan.
Gambar 5 Foto permukaan paduan PLAlilin lebah 80:20 perbesaran
5000×.
Tabel 1 Analisis gugus fungsi
Sampel
PLA
Lilin lebah
Plastik PLA-lilin
lebah & PEG
Bilangan gelombang
(cm-1)
2997
1751
1454
1045
2854 & 2931
1739
1014-1242
2997
2850 & 2916
1755
1458
1045
Gugus fungsi
Uluran C-H (-CH3)
C=O karbonil
Tekukan C-O-H
Uluran C-O ester jenuh
Uluran C-H (-CH2)
C=O karbonil
Uluran C-O ester jenuh
Uluran C-H (-CH3)
Uluran C-H (-CH2)
C=O karbonil
Tekukan C-O-H
Uluran C-O ester jenuh
Pustaka Lambert
et al. 1998
2800-3000
1650-1850
1280-1430
1000-1300
2800-3000
1650-1850
1000-1300
2800-3000
2800-3000
1650-1850
1280-1430
1000-1300
68
(a)
(b)
(c)
Gambar 6 Spekrum FTIR (a) PLA (b) lilin lebah dan (c) plastik paduan PLA:lilin lebah (80:20)
polietilena glikol 0,01 g.
7
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Plastik antioksidan paduan PLA-lilin lebah
dengan penambahan polietilena glikol sudah
berhasil dibuat. Berdasarkan analisis bobot
jenis, kekuatan tarik, perpanjangan putus,
gugus fungsi, dan morfologi menghasilkan
plastik dengan penambahan polietilena glikol
0,01 g adalah plastik dengan komposisi
terbaik. Polietilena glikol dapat menjadi
pemlastis paduan PLA-lilin lebah dengan
komposisi yang sesuai.
Saran
Penelitian lanjutan sebaiknya dilakukan
analisis Differential Scanning Calorimetri
(DSC) agar dapat mengetahui kompatibilitas
paduan, meliputi suhu transisi gelas (Tg) dan
titik leleh (Tm) dari paduan yang dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA
Byun Youngjae, Kim Teck Young, Whiteside
Scott. 2010. Characterization of an
antioxidant polylactic acid (PLA) film
prepared with α-tocopherol, BHT and
polyethylene glycol using film cast
extruder. J Food Eng 100: 239-244.
Carraher CE. 2003. Polymer Chemistry: An
Introduction. New York: Marcel Dekker.
David FJ. 2004. Polymer Chemistry. New
York: Oxford University.
Felani N. 2010. Sifat mekanis polipaduan
polistirena-pati
menggunakan
zat
pemlastis epoksida minyak jarak pagar
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Firdaus F, Mulyaningsih S, Anshory H. 2008.
Sintesis film kemasan ramah lingkungan
dari komposit pati, khitosan, dan asam
polilaktat dengan gliserol: studi morfologi
dan karakteristik mekanik. Jurnal logika 5:
1-4.
Harvey D. 2000. Modern Analytical
Chemistry. New York: McGraw-Hill.
Hasan M, Areana IM, Sulastri, Rusmana,
Hanum L. 2007. Plastik ramah lingkungan
dari poli(ɛ-kaprolakton) dan pati tapioka
dengan penambahan refined bleached and
deodorized palm oil (RBDPO) sebagai
pemlastis alami. Jurnal Purifikasi 8(2):
133-138.
Hu Y, Hu YS, Topolkaraev V, Hiltner A, Baer
E. 2003. Cristallization and phase
separation in blends of high stereoregular
poly(laktide) with poly(ethylene glycol).
Polymer 44: 5681-6689.
Jamshidian M, Tehrany EA, Imran M, Akhtar
MJ, Cleymand F, Desobry S. 2012.
Structural, mechanical, and barrier
properties of active PLA–antioxidant
films. J Food Eng 2012.
Kemala T. Fahmi MS, dan Achmadi SS. 2010.
Pembuatan dan pencirian polipaduan
polistirena-pati. Indonesian J Mat Sci
12(1): 30-35.
Martino VP, Ruseckaite RA, Jiménez A.
2005.
Processing and
Mechanical
characterization of plasticized Poly
(lactide acid) films for food packaging.
Proceeding of The 8th Polymers for
Advanced Technologies International
Symposium; Budapest, Hungary, 13-16
Sep 2005.
Morales AIC, Tenuta FA. 2005. Oxidation of
cholesterol in mayonnaise during storage.
Food Chem 89: 611-615.
Ningsih PR. 2011. Pembuatan dan pencirian
polipaduan poli(asam laktat)-lilin lebah
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.
Pranamuda H. 2001. Pengembangan bahan
plastik biodegradabel berbahan baku pati
tropis. Di dalam: Seminar Bioteknologi
untuk Indonesia Abad 21; Jakarta 1-4 feb
2001. Jakarta: Sinergy Forum-PPI Tokyo
of Technology; 2001. hlm 1-6.
Rosida A. 2007. Pencirian poliblend
poli(asam
laktat)
dengan
poli(ɛkaprolakton). [skripsi]. Bogor: Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Pertanian Bogor.
Sperling LH. 2006. Introduction to Physical
Polymer Chemistry. Ed ke-4. New Jersey:
Wiley.
Stevens MP. 2001. Kimia Polimer. Sopyan I,
penerjemah.
Jakarta:
Erlangga.
Terjemahan dari: Polymer Chemistry: An
Introduction.
Stuart BH. 2003. Polymer Analysis. England:
Wiley.
8
Syamsu K, Hartoto L, Fauzi AM, Suryani A,
Rais D. 2007. Peran PEG 400 dalam
pembuatan
lembaran
bioplastik
polihidroksialkanoat yang dihasilkan oleh
Ralstonia eutropha dari substrat hidrolisat
PAT1 sagu. Jurnal Ilmu Pertanian
Indonesia 12(2): 63-68.
11
LAMPIRAN
12
Lampiran 3 Pengamatan visual plastik paduan PLA-Lilin lebah
(a)
(b)
(c)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
(k)
(l)
(m)
(n)
(o)
(d)
10
Lampiran 1 Bagan alir penelitian
PEG, BHT, tokoferol
11
Lampiran 2 Komposisi pembuatan paduan*
Komposisi
PLA: lilin lebah (%)
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
Bobot Sampel (g)
PLA
Lilin lebah
0.4000
0.6000
0.5000
0.5000
0.6000
0.4000
0.7000
0.3000
0.8000
0.2000
0.4000
0.6000
0.5000
0.5000
0.6000
0.4000
0.7000
0.3000
0.8000
0.2000
0.4000
0.6000
0.5000
0.5000
0.6000
0.4000
0.7000
0.3000
0.8000
0.2000
*modifikasi metode Byun (2010)
PEG
(g)
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,010
0,010
0,010
0,010
0,010
0,020
0,020
0,020
0,020
0,020
BHT
(g)
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
Tocopherol
(g)
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
13
Lampiran 4 Analisis kekuatan tarik dan perpanjangan putus
Komposisi
(PLA:Lilin lebah)
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
40:60
50:50
60:40
70:30
80:20
Polietilena glikol
(g)
0,005
0,005
0,005
0,005
0,005
0,010
0,010
0,010
0,010
0,010
0,020
0,020
0,020
0,020
0,020
Contoh perhitungan:
Panjang awal = 2 mm
Lebar awal = 2 mm
τ
=
=
,
,
×
,
= 0,7500 kgf/cm2
F maks
(kgf)
3,00
3,00
9,00
13,00
33,00
4,00
12,00
18,00
41,00
118,00
3,00
7,00
13,00
18,00
93,00
Kuat tarik
(kgf/cm2)
0,7500
0,7500
2,2500
3,2500
8,2500
1,0000
3,0000
4,5000
10,250
29,500
0,7500
1,7500
3,2500
4,5000
23,250
Perpanjangan
putus (%)
17,00
22,00
23,50
25,00
34,50
22,75
23,50
27,50
30,00
43,50
19,00
22,00
24,00
27,50
36,75
14
Lampiran 5 Analisis bobot jenis plastikpaduan
Komposisi
PLA-Lilin lebah
Polietilena glikol
W1
W2
W3
Densitas
(g/mL)
40:60
0,005
17,8323
42,4439
42,4270
1,0979
50:50
0,005
17,9261
42,4888
42,4272
1,1586
60:40
0,005
17,8500
42,4499
42,4272
1,8961
70:30
0,005
17,8521
42,4340
42,4270
1,9800
80:20
0,005
17,8637
42,4328
42,4271
2,2701
40:60
0,010
17,8297
42,4292
42,4269
0,9405
50:50
0,010
17,8414
42,4298
42,4269
0,9782
60:40
0,010
17,5445
42,4267
42,4268
0,9966
70:30
0,010
17,3911
42,4346
42,4270
1,0758
80:20
0,010
17,8798
42,4221
42,4267
1,0870
40:60
0,020
17,8895
42,4207
42,4271
0,1995
50:50
0,020
17,8346
42,4223
42,4270
0,4213
60:40
0,020
17,8370
42,4160
42,4270
0,7573
70:30
0,020
17,8380
42,4272
42,4762
0,8702
80:20
0,020
17,8234
42,4273
42,5125
0,9283
Contoh perhitungan:
Suhu pada saat percobaan 28 °C
W0= 19,0248 g
DI = 0,99623 g/mL
Da = 0,00125 g/mL
(
D =(
D=
)
) (
)
(
(
,
,
,
D = 1,0979 g/mL
−
× [
,
) (
]+
)
,
,
)
× [ 0,99623 − 0,00125] + 0,00125