Proses Produksi dan Karakterisasi Pati Termoplastik TPS

menjadikan renggangnya struktur molekul polimer sehingga nilai densitas menurun. Penggunaan jenis resin juga memberikan perbedaan nilai densitas. Nilai rata-rata densitas HDPE-g-MA 0,959 gcm 3 lebih tinggi dibandingkan dengan LLDPE-g-MA 0,932 gcm 3 . Hal tersebut disebabkan karena perbedaan densitas awal yang digunakan dan tingkat kristalinitas. Dengan demikian, peningkatan konsentrasi maleat anhidrat dan jenis resin yang digunakan mempengaruhi perbedaan nilai densitas. Compatibilizer HDPE-g-MA yang memiliki nilai densitas sama dengan densitas awal yang digunakan yaitu 0,9530. Sebagai salah satu bahan pembuat plastik biodegradabel, compatibilizer LLDPE-g-MA dan HDPE-g-MA diharapkan memiliki nilai densitas sama dengan densitas awal yang digunakan karena akan berpengaruh terhadap bobot bioplastik yang dihasilkan. Apabila nilai densitas dihubungkan dengan derajat grafting Gambar 4.8 terlihat bahwa semakin meningkat derajat grafting semakin meningkat pula nilai densitas compatibilizer LLDPE-g-MA dan HDPE-g-MA. Hal tersebut disebabkan karena semakin meningkat derajat grafting semakin meningkat monomer maleat anhidrat yang tercangkok di rantai polietilen yang mengakibatkan kerapatan matriks polimer meningkat sehingga densitas menjadi meningkat. Gambar 4.8 Grafik hubungan derajat grafting dan densitas gcm 3 compatibilizer LLDPE-g-MA dan HDPE-g-MA Sifat fisik yang diamati selain densitas adalah kecepatan alir. Nilai kecepatan alir compatibilizer LLDPE-g-MA berkisar antara 0,38-0,43 g10 menit dan compatibilizer HDPE-g-MA berkisar 3,81-5,64 g10. Konsentrasi maleat y = 0,0004x + 0,93 R² = 0,96 y = 0,0015x + 0,95 R² = 0,9984 0.9 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 2 4 6 8 De n sit as gcm 3 Derajat grafting LLDPE-g-mA HDPE-g-MA anhidrat tidak memberikan pengaruh yang berbeda terhadap rata-rata kecepatan alirnya Lampiran 4b. Namun bila dihubungkan dengan nilai densitas, semakin meningkat nilai densitas, nilai kecepatan alir Melt Flow Rate compatibilizer LLDPE-g-MA dan HDPE-g-MA cenderung menurun Gambar 4.9. Berat molekul dan densitas yang tinggi mengindikasikan nilai kecepatan alir yang rendah. Hal ini dikarenakan semakin banyak bahan pengisi nilai densitas semakin meningkat mengakibatkan viskositaskekentalan bahan semakin tinggi dan mengakibatkan semakin lambat kecepatan alirnya. Adanya dispersi maleat anhidrat ke matrik polimer menyebabkan interaksi antar muka keduanya meningkat mengakibatkan viskositas meningkat. Hasil yang sama juga didapat oleh Fung et al. 2002 yang melaporkan bahwa viskositas PP-g-MA meningkat dikarenakan adanya peningkatan ikatan antara matriks PP dengan maleat anhidrat. a b Gambar 4.9 Grafik hubungan nilai densitas gcm 3 dan kecepatan alir g10 menit compatibilizer a LLDPE-g-MA dan b HDPE-g-MA y = -0,006x + 0,43 R² = 0,70 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.930 0.931 0.932 0.933 0.934 K e cepa ta n a li r g 10 m e n it Densitas gcm3 y = -0.1288x + 5.601 R² = 0.44 2 4 6 8 0.954 0.956 0.958 0.960 0.962 0.964 K e cepa ta n a li r g 10 m e n it Densitas gcm 3 Hal sebaliknya, jenis resin yang digunakan memberikan pengaruh yang berbeda terhadap rata-rata kecepatan alirnya. Nilai kecepatan alir compatibilizer HDPE-g-MA cenderung lebih tinggi 4,79 g10 menit bila dibandingkan dengan compatibilizer LLDPE-g-MA 0,402 g10 menit. Hal tersebut disebabkan nilai kecepatan alir awal HDPE yang digunakan lebih tinggi 13-17 dari nilai kecepatan alir LLDPE 0,8-1,2. Konsentrasi maleat anhidrat dan jenis resin yang digunakan menunjukkan tidak ada interaksi antara keduanya dalam mempengaruhi nilai kecepatan alir. Sifat termal compatibilizer dalam hal ini titik leleh juga penting untuk mengetahui kondisi proses pada pembuatan bioplastik Surdia dan Saito 1985. Semakin tinggi titik lelehnya maka dibutuhkan temperatur proses yang tinggi. LLDPE mempunyai titik leleh antara 105-125°C, sedangkan HDPE berkisar antara 130-135°C Surdia dan Saito 1985. Hasil pengujian titik leleh compatibilizer LLDPE-g-MA menggunakan DSC Differential Scanning Calorimeter berkisar 122,30-122,68°C untuk dan compatibilizer HDPE-g-MA berkisar 129,58-130,18°C. Peningkatan konsentrasi maleat anhidrat tidak memberikan pengaruh berbeda terhadap rata-rata titik lelehnya Lampiran 4c. Bila dihubungkan dengan nilai densitas, peningkatan nilai densitas cenderung meningkatkan titik lelehnya. Hal ini diduga maleat anhidrat berikatan dengan molekul polimer LLDPE atau HDPE yang meningkatkan interaksi dan kerapatan antara rantai molekul secara efektif. Jembatan rantai antar dua molekul tersebut akan memperkuat fleksibilitas rantai sehingga energi panas yang dibutuhkan lebih besar untuk melemahkan derajat kristalinitasnya. Hubungan densitas dan titik leleh dapat dilihat pada Gambar 4.10a dan 4.10b. Hasil yang sama juga didapatkan oleh Naraprateep 2007 yang menyatakan bahwa penggunaan PP-g-MA 10 phr meningkatkan titik leleh PP dari 157,2°C menjadi 159,0°C walaupun peningkatannya tidak signifikan. Hal sebaliknya, jenis resin yang digunakan memberikan pengaruh yang berbeda terhadap rata-rata titik lelehnya. Nilai titik leleh compatibilizer HDPE-g- MA cenderung lebih tinggi bila dibandingkan dengan compatibilizer LLDPE-g- MA. Hal tersebut dikarenakan compatibilizer HDPE-g-MA mempunyai nilai densitas lebih tinggi bila dibandingkan compatibilizer LLDPE-g-MA sehingga energi panas yang dibutuhkan untuk melelehkan atau mendegradasi bahan tersebut lebih tinggi. a b Gambar 4.10 Grafik hubungan nilai densitas gcm 3 dan titik leleh o C compatibilizer a LLDPE-g-MA dan b HDPE-g-MA Selain sifat fisik dan termal, sifat mekanik juga diamati pada compatibilizer LLDPE-g-MA dan HDPE-g-MA. Compatibilizer digunakan untuk meningkatkan kompatibilitas antara dua campuran yang berbeda polaritas, akan tetapi penggunaannya juga diharapkan dapat mengurangi penurunan sifat mekanis suatu campuran material. Karakteristik akhir compatibilizer LLDPE-g-MA dan HDPE-g-MA ditentukan oleh distribusi maleat anhidrat dalam rantai LLDPE atau HDPE. Nilai kuat tarik berkisar antara 10,8-23 MPa untuk LLDPE-g-MA dan 15,8-20 MPa untuk HDPE-g-MA, sedangkan nilai perpanjangan putus elongasi y = 0,03x + 122,32 R² = 0,28 122.2 122.4 122.6 122.8 0.930 0.931 0.932 0.933 0.934 T it ik le le h o C Densitas gcm 3 y = 0,0684x + 129,53 R² = 0,93 128.8 129.0 129.2 129.4 129.6 129.8 130.0 130.2 130.4 0.954 0.956 0.958 0.960 0.962 0.964 T it ik l el eh o C Densitas gcm 3 berkisar antara 312-660 untuk LLDPE-g-MA dan 14-50 untuk HDPE-g-MA Tabel 4.5. Konsentrasi maleat anhidrat tidak memberikan pengaruh berbeda terhadap sifat elastis compatibilizer LLDPE-g-MA dan HDPE-g-MA, hal tersebut tercermin dari nilai rata-rata nilai kuat tarik yang tidak berbeda nyata Lampiran 4d. Namun, nilai kuat tarik cenderung menurun seiring meningkatnya konsentrasi maleat anhidrat. Hal tersebut disebabkan karena meningkatnya konsentrasi MA menyebabkan struktur LLDPE atau HDPE lebih polar sehingga compatibilizer LLDPE-g-MA dan HDPE-g-MA menjadi lebih getas brittle. Hasil yang sama juga didapat oleh Hendri et al. 2008 yang menggunakan bahan PE-g-AA dan Fuzail et al. 2010 yang mengrafting silane dengan PE. Tabel 4.5 Nilai kuat tarik dan perpanjangan putus compatibilizer LLDPE-g-MA dan HDPE-g-MA pada konsentrasi maleat anhidrat dan jenis resin yang berbeda Jenis Resin Konsentrasi maleat anhidrat Kuat tarik MPa Perpanjangan putus LLDPE LLDPE LLDPE LLDPE HDPE HDPE HDPE HDPE - 2,5 5,0 7,5 - 2,5 5,0 7,5 8,3-31 23 ± 3 b 17 ± 5 ab 10,8 ± 0,6 a 19-31 20 ± 7 b 19 ± 9 b 15,8 ± 0,6 ab 100-650 660 ± 70 d 490 ± 150 c 312 ± 10 b 10-1200 49 ± 20 a 18 ± 4 a 17 ± 6 a Keterangan : huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan pada uji lanjut dengan tingkat kepercayaan 95 sumber : Sofyan 2007 Peningkatnya konsentrasi maleat anhidrat mengakibatkan densitas matriks polimer meningkat sehingga nilai kekuatan tarik compatibilizer LLDPE-g-MA atau HDPE-g-MA menurun Gambar 4.11a dan 411b. Peningkatan nilai densitaskerapatan disebabkan telah terjadi ikatan antara LLDPE atau HDPE dan maleat anhidrat sehingga struktur LLDPE atau HDPE menjadi bercabang. Percabangan ini mengakibatkan kekakuan pada rantai LLDPE atau HDPE, sehingga rantai LLDPE atau HDPE pada saat ditarik mempunyai regangan yang lebih kecil diantara molekulnya. Selain itu, ikatan yang terbentuk diduga antara monomer-monomer dalam maleat anhidrat itu sendiri, sehingga film yang dihasilkan menjadi kurang kuat dan ikatan yang terbentuk justru melemahkan ranta-rantai polimer LLDPE atau HDPE. Jenis resin yang digunakan juga tidak memberikan pengaruh berbeda terhadap rata-rata nilai kuat tarik. Hal tersebut dikarenakan LLDPE dan HDPE termasuk jenis polietilen yang mempunyai nilai kuat tarik yang relatif sama 10,8- 23 MPa. Menurut Sopyan 2007, polietilen mempunyai nilai kekuatan tarik antara 8,3-31 MPa, sedangkan menurut Osborn dan Jenkins 2008 bahwa LLDPE dan HDPE mempunyai nilai kekuatan tarik masing-masing 3,5-8 kgmm 2 dan 3- 7,5 kgmm 2 . a b Gambar 4.11 Grafik hubungan densitas gcm 3 dan kuat tarik MPa compatibilizer a LLDPE-g-MA dan b HDPE-g-MA Penggunaan maleat anhidrat mempengaruhi sifat plastis compatibilizer LLDPE-g-MA dan HDPE-g-MA Lampiran 4e., hal tersebut disebabkan karena y = -1,16x + 22,74 R² = 0,47 5 10 15 20 25 30 0.930 0.931 0.932 0.933 0.934 K u at t ar ik M P a Densitas gcm 3 y = 0,07x + 129,53 R ² = 0,93 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 0.954 0.956 0.958 0.960 0.962 0.964 K u at t ar ik M P a Densitas gcm 3