Sintesis dan Pencirian Hidrogel Superabsorben Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm) dengan Iradiasi Gamma

SINTESIS DAN PENCIRIAN HIDROGEL SUPERABSORBEN
POLI(KALIUM AKRILAT-ko-NIPAAm) DENGAN
IRADIASI GAMMA

ANINDIA ADHI FATHYA

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Sintesis dan Pencirian
Hidrogel Superabsorben Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm) dengan Iradiasi Gamma”
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis
lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian
akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2015
Anindia Adhi Fathya
NIM G44124007

ABSTRAK
ANINDIA ADHI FATHYA. Sintesis dan Pencirian Hidrogel Superabsorben
Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm) dengan Iradiasi Gamma. Dibimbing oleh SRI
MULIJANI, BETTY MARITA SOEBRATA, dan ERIZAL.
Hidrogel superabsorben (HSA) adalah polimer bertaut silang yang mampu
menyerap air ratusan hingga ribuan kali dari bobot keringnya, tetapi tidak larut
dalam air disebabkan oleh struktur 3 dimensi pada jaringan polimernya. Tujuan
penelitian ini adalah menyintesis HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) dengan
iradiasi gamma serta penciriannya. Konsentrasi penetralan asam akrilat dan dosis
iradiasi yang menghasilkan nilai nisbah pengembung dan equilibrium degree of
swelling (EDS) tertinggi, yaitu pada konsentrasi penetralan 50% mol KOH dan
dosis iradiasi 5 kGy. HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) dengan tambahan
0.50 g NIPAAm menunjukkan nilai nisbah pengembung tertinggi, yaitu 1969 g/g
pada waktu perendaman 25 menit dan EDS sebesar 1557 g/g. Penambahan

NIPAAm ini dapat meningkatkan nisbah pengembung HSA hampir 2 kalinya
dibandingkan HSA poli(kalium akrilat) (tanpa NIPAAm). HSA poli(kalium
akrilat-ko-NIPAAm) dicirikan menggunakan spektrofotometer inframerah
transformasi Fourier, kalorimetri pemayaran diferensial, dan mikroskopi elektron
payaran.
Kata kunci: asam akrilat, hidrogel superabsorben, iradiasi, NIPAAm

ABSTRACT
ANINDIA ADHI FATHYA. Synthesis and Characterization of Poly(Potassium
Acrylate-co-NIPAAm) based Superabsorbent Hydrogel by Gamma Irradiation.
Supervised by SRI MULIJANI, BETTY MARITA SOEBRATA, and ERIZAL.
Superabsorbent hydrogel (SAH) is a crosslinked polymer that is able to
absorb water from hundreds to thousands times of their original dry weight, but
insoluble in water due to its three dimensional structure of the polymer
network. The objectives of this research is to synthesize and to characterize
poly(potassium acrylate-co-NIPAAm) based SAH by gamma irradiation. The
concentration of acrylic acid neutralization and dose of irradiation that showed the
highest of swelling ratio and equilibrium degree of swelling (EDS) was 50% mol
KOH and dose of irradiation was 5 kGy. SAH poly(potassium acrylate-coNIPAAm) with addition of 0.50 g NIPAAm showed the highest swelling ratio and
EDS. The swelling ratio was 1969 g/g at 25 min soaking time and EDS was 1557

g/g. The addition of this NIPAAm increased the swelling ratio of SAH 2 times
than poly(potassium acrylate) (without NIPAAm). SAH poly(potassium acrylateco-NIPAAm) was characterized using Fourier transform infrared
spectrophotometer, differential scanning calorimetry, and scanning electron
microscopy.
Keywords: acrylic acid, superabsorbent hydrogel, irradiation, NIPAAm

SINTESIS DAN PENCIRIAN HIDROGEL SUPERABSORBEN
POLI(KALIUM AKRILAT-ko-NIPAAm) DENGAN
IRADIASI GAMMA

ANINDIA ADHI FATHYA

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
2015

Judul Skripsi : Sintesis dan Pencirian Hidrogel Superabsorben Poli(Kalium
Akrilat-ko-NIPAAm) dengan Iradiasi Gamma
Nama
: Anindia Adhi Fathya
NIM
: G44124007

Disetujui oleh

Dr Sri Mulijani, MS
Pembimbing I

Betty Marita Soebrata, SSi, MSi
Pembimbing II

Drs Erizal, APU

Pembimbing III

Diketahui oleh

Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini yang berjudul
“Sintesis Hidrogel Superabsorben Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm) dengan
Iradiasi Gamma” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Pertanian Bogor. Karya ilmiah ini disusun berdasarkan penelitian yang
dilaksanakan pada bulan Agustus 2014 hingga November 2014 di Pusat Aplikasi
Teknologi Isotop dan Radiasi-BATAN, Jalan Cinere Pasar Jumat, Jakarta Selatan
dan Laboratorium Kimia Fisik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Institut Pertanian Bogor.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr Sri Mulijani, MS, Ibu Betty
Marita Soebrata, SSi, Msi, dan Bapak Drs Erizal, APU selaku pembimbing yang
telah banyak memberikan arahan, saran, dan motivasi. Di samping itu, penulis
mengucapkan terima kasih kepada Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan RadiasiBATAN, Jalan Cinere Pasar Jumat, Jakarta Selatan dan staf yang telah membantu
selama penelitian.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta kakak atas
segala doa dan kasih sayangnya. Tak lupa juga terima kasih kepada rekan-rekan
mahasiswa IPB Alih Jenis Kimia, mahasiswa IPB Kimia angkatan 47 dan 48, dan
laboran Laboratorium Kimia Fisik IPB. Semoga Allah SWT memberikan balasan
atas segala amal yang diperbuat dan senantiasa menyertai hamba-Nya dengan
kasih dan sayang-Nya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Februari 2015
Anindia Adhi Fathya

DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan Penelitian

2

Waktu dan Tempat Penelitian

2

METODE

2

Alat dan Bahan

2

Metode Penelitian

3

HASIL DAN PEMBAHASAN

5

Konsentrasi Penetralan Asam Akrilat dan Dosis Iradiasi

5

Hidrogel Superabsorben Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm)

8

Nisbah Pengembung HSA Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm)

9

Equilibrium Degree of Swelling (EDS)

10

Fraksi Gel

10

Pengaruh Garam terhadap Nisbah Pengembung

11

Gugus Fungsi HSA Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm)

12

Sifat Termal HSA Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm)

12

Morfologi HSA Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm)

13

SIMPULAN DAN SARAN

15

Simpulan

15

Saran

15

DAFTAR PUSTAKA

15

LAMPIRAN

17

RIWAYAT HIDUP

46

DAFTAR GAMBAR
1 Pengaruh waktu perendaman dalam air terhadap nisbah pengembung
HSA hasil iradiasi pada dosis 5 kGy dengan variasi konsentrasi
penetralan. 25% mol ( ), 50% mol ( ), 75% mol ( ), 100% mol ( )
KOH
2 EDS hidrogel superabsorben hasil iradiasi pada 5 kGy terhadap variasi
konsentrasi penetralan menggunakan KOH
3 Pengaruh waktu perendaman dalam air terhadap nisbah pengembung
HSA pada konsentrasi penetralan 50% menggunakan KOH dengan
variasi dosis iradiasi. 5 kGy ( ), 10 kGy ( ), 15 kGy ( ), 20 kGy ( )
4 EDS hidrogel superabsorben dengan konsentrasi penetralan 50%
menggunakan KOH pada variasi dosis iradiasi
5 NIPAAm (a), kalium akrilat (b), dan poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm)
(c)
6 Pengaruh waktu perendaman dalam air terhadap nisbah pengembung
HSA hasil iradiasi pada dosis 5 kGy dengan variasi penambahan
NIPAAm. 0.25 g ( ), 0.50 g ( ), 0.75 g ( )
7 EDS hidrogel superabsorben kalium akrilat-NIPAAm dengan variasi
penambahan NIPAAm pada dosis iradiasi 5 kGy
8 Hasil uji pengaruh penambahan NIPAAm terhadap fraksi gel dari HSA
poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) pada dosis iradiasi 5 kGy
9 Hasil uji pengaruh lama waktu perendaman HSA dalam larutan NaCl
0.09%. HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) ( ), HSA poli(kalium akrilat)
( )

10 Spektrum FTIR poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) (a) dan NIPAAm (b)
11 Termogram DSC HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) pada dosis
iradiasi 5 kGy
12 Mikrograf HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) dengan penambahan
0.50 g NIPAAm (a), HSA asam akrilat dengan konsentrasi penetralan
50% mol KOH (tanpa NIPAAm) (b)

6
7

7
8
9

9
10
11
11
12
13
14

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Diagram alir penelitian
Contoh perhitungan pembuatan HSA asam akrilat yang dinetralisasi
Tahapan reaksi sintesis hidrogel asam akrilat yang dinetralisasi KOH
Data hasil pengujian nisbah pengembung dan EDS HSA asam akrilat
pada dosis iradiasi 5 kGy
Data hasil pengujian nisbah pengembung dan EDS HSA asam akrilat
yang dinetralisasi 50% mol KOH pada variasi dosis iradiasi
Data hasil pengujian nisbah pengembung dan EDS HSA poli(kalium
akrilat-ko-NIPAAm)
Data hasil pengujian fraksi gel HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm)
Data hasil pengujian pengaruh garam terhadap nisbah pengembung
Data termogram hasil analisis DSC HSA poli(kalium akrilat-koNIPAAm)

17
18
18
20
29
38
41
42
44

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Hidrogel superabsorben (HSA) adalah polimer bertaut silang yang mampu
menyerap air ratusan hingga ribuan kali dari bobot keringnya, tetapi tidak larut
dalam air disebabkan oleh struktur 3 dimensi pada jaringan polimernya. Hidrogel
merupakan materi yang sangat menarik karena sifat kelarutannya dan daya angkut
air yang unik. Bentuknya yang mirip air disebabkan polimer ini hampir seluruh
bagiannya terdiri atas air. Namun, hidrogel juga menunjukkan sifat padatan
disebabkan adanya jaringan yang terbentuk akibat reaksi taut silang (Erizal 2010).
Saat ini hidrogel superabsorben mendapatkan perhatian dan banyak
pengembangan yang dilakukan karena aplikasinya yang luas dalam berbagai
bidang. Hidrogel superabsorben dapat diaplikasikan sebagai pembalut luka,
penurun demam (Darwis et al. 2011), dan digunakan dalam pertanian (Doane et
al. 2009). Selain itu hidrogel superabsorben dapat diaplikasikan sebagai produk
diapers dan pembalut wanita. Hidrogel yang digunakan sebagai diapers harus
memiliki daya serap tidak kurang dari 46 kali bobot bahan pengabsorbsi
berdasarkan ISO 17190-5: 2001, sedangkan produk pembalut wanita berdasarkan
SNI 16-6363-2000 harus memiliki daya serap tidak kurang dari 10 kali bobot
pembalut.
Bahan dasar yang dapat digunakan untuk pembuatan hidrogel
superabsorben adalah asam akrilat. Penggunaan asam akrilat sebagai hidrogel
superabsorben dikarenakan asam akrilat merupakan monomer hidrofilik yang
dalam bentuk ioniknya (-COO-) mempunyai afinitas yang besar terhadap air,
tetapi sintesis asam akrilat menjadi poli(asam akrilat) (PAA) sulit dilakukan, baik
dengan reaksi kimia maupun iradiasi. Hal ini disebabkan karena gugus karboksilat
(-COOH) dari asam akrilat akan mengalami reaksi oksidasi menjadi gas karbon
dioksida (Erizal 2010). Hal yang dapat dilakukan untuk mencegah terjadinya
reaksi oksidasi dari asam akrilat yaitu dengan menggunakan asam akrilat dalam
bentuk garam natrium akrilat atau kalium akrilat (Rajiv et al. 2007). Liu et al.
(2009) telah menghasilkan HSA asam akrilat yang dinetralisasi 80% mol NaOH
hasil taut silang menggunakan bahan kimia dengan nisbah pengembung sebesar
405 g/g, sedangkan Erizal et al. (2013) menghasilkan HSA yang sama dengan
nisbah pengembung sebesar 1000 g/g menggunakan iradiasi.
Superabsorben PAA yang telah dinetralisasi merupakan homopolimer yang
mempunyai kelemahan, yaitu sukar mempertahankan kandungan air dalam
kondisi ditekan. Solusi untuk mengatasi masalah tersebut pada umumnya dapat
dilakukan dengan kopolimerisasi PAA menggunakan polimer lain, karena bentuk
kopolimer mempunyai sifat fisik yang relatif lebih baik dibandingkan bentuk
homopolimer (Erizal dan Rahayu 2009). Polimer lain yang dapat digunakan
adalah polimer dari n-isopropilakrilamida (NIPAAm). Hidrogel poli(NIPAAm)
merupakan salah satu jenis hidrogel yang pada beberapa tahun belakangan ini
dikembangkan untuk aplikasi di bidang kimia maupun kesehatan dan biomedis
(Kurecic et al. 2012). Hal ini dikarenakan hidrogel poli(NIPAAm) mempunyai
sifat yang unik antara lain mempunyai suhu terendah yang mendekati suhu tubuh
manusia yaitu 31–35 °C, kepekaannya terhadap suhu inilah yang paling menarik

untuk memodifikasinya sebagai bahan baru (Erizal dan Rahayu 2009). Selain itu
dengan penambahan NIPAAm ini diharapkan dapat meningkatkan nisbah
pengembung dari produk hidrogel superabsorben. Penelitian yang telah dilakukan
berkaitan dengan sintesis hidrogel dengan penambahan NIPAAm diantaranya
hidrogel poli(sukrosa metakrilat-ko-NiPAAm) (Menezez et al. 2014) dan hidrogel
(PVA-ko-NiPAAm) (Erizal dan Rahayu 2009).
Pembuatan hidrogel superabsorben pada penelitian ini menggunakan
metode taut silang dengan radiasi pengion. Sumber iradiasi yang digunakan
adalah iradiasi sinar gamma (γ). Metode ini mempunyai beberapa kelebihan jika
dibandingkan dengan metode kimia, yaitu proses taut silang dapat dilakukan pada
monomer fase padat, cair, atau gas, tidak membutuhkan penambahan bahan kimia
seperti inisiator, penaut silang, maupun aktivator sehingga produk yang diperoleh
lebih murni. Selain itu, proses taut silang tidak memerlukan penambahan panas
dan reaksinya mudah dikendalikan (Andriyanti et al. 2012). Produk HSA
poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) dicirikan dengan pengujian nilai nisbah
pengembung, equilibrium degree of swelling (EDS), fraksi gel, pengaruh garam
NaCl, spektrofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR), kalorimetri
pemayaran diferensial (DSC), dan mikroskopi elektron payaran (SEM).
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan menyintesis hidrogel superabsorben poli(kalium
akrilat-ko-NIPAAm) dengan iradiasi gamma serta penciriannya.
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Agustus-November 2014 di Pusat
Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi BATAN, Jalan Cinere Pasar Jumat, Jakarta
Selatan dan Laboratorium Kimia Fisik, Departemen Kimia, Kampus IPB
Dramaga.

METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan adalah peralatan kaca, oven, neraca analitik,
pengaduk magnetik, wadah hidrogel, saringan, alat Iradiator Panorama Serbaguna
(IPRASENA) Irka, spektrofotometer FTIR Shimadzu Prestige-21, DSC-60
Shimadzu, dan SEM.
Bahan-bahan yang digunakan adalah asam akrilat (Merck), KOH (Merck),
N-isopropilakrilamida,NaCl.

3

Metode Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan meliputi beberapa tahap (Lampiran 1)
yaitu penentuan konsentrasi penetralan asam akrilat dan dosis iradiasi, sintesis
hidrogel superabsorben poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm), pengujian nisbah
pengembung, penentuan EDS, penentuan fraksi gel, pengaruh garam terhadap
nisbah pengembung, analisis FTIR, DSC, dan SEM.
Penentuan Konsentrasi Penetralan Asam Akrilat dan Dosis Iradiasi (Erizal
et al. 2013)
Larutan asam akrilat 15% (v/v) dinetralkan dengan KOH berdasarkan
perbandingan mol yaitu 25%, 50%, 75%, dan 100%. Perhitungan terdapat pada
Lampiran 2. Campuran selanjutnya diaduk pada suhu kamar hingga homogen lalu
dimasukkan ke dalam wadah plastik lalu disegel dan diiradiasi dengan variasi
dosis 5, 10, 15, dan 20 kGy. Hidrogel superabsorben hasil iradiasi dipotong kecilkecil lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 60 °C selama ±24-48 jam.
Selanjutnya digiling hingga ukuran 60-80 mesh. Konsentrasi penetralan asam
akrilat dan dosis iradiasi yang menghasilkan nisbah pengembung dan EDS
tertinggi digunakan untuk sintesis HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm).
Sintesis Hidrogel Superabsorben Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm)
(Modifikasi Erizal et al. 2013)
Larutan asam akrilat 15% (v/v) dinetralkan dengan KOH pada konsentrasi
yang menghasilkan nisbah pengembung dan EDS tertinggi dan ditambahkan
akuades hingga 100 mL. Selanjutnya diaduk hingga homogen dan larutan dibuat
menjadi masing-masing 30 mL lalu ditambahkan N-isopropilakrilamida sebanyak
0.25 g; 0.50 g; 0.75 g. Campuran dimasukkan ke dalam wadah plastik lalu disegel
dan diiradiasi pada dosis yang menghasilkan nisbah pengembung dan EDS
tertinggi. Hidrogel superabsorben hasil iradiasi dipotong kecil-kecil lalu
dikeringkan dalam oven pada suhu 60 °C ±24-48 jam. Selanjutnya digiling hingga
ukuran 60-80 mesh.
Pengujian Nisbah Pengembung (Hua dan Qian 2001)
Sebanyak 0.10 g (W0) sampel hidrogel superabsorben dimasukkan ke dalam
gelas piala yang berisi 100 mL akuades lalu diaduk dengan kecepatan 400 rpm
selang waktu 25; 50; 75; 100; 125; 150; 175; 200 detik (untuk HSA poli(kalium
akrilat) dan 5; 10; 15; 20; 25 menit (untuk HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm))
dalam 200 mL akuades. Hidrogel yang telah membengkak disaring menggunakan
saringan (±200 mesh) lalu air yang keluar ditampung dalam gelas piala hingga
tidak ada lagi air yang menetes (±1 jam). Volume air yang terserap diukur (Wt).
Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali ulangan. Nisbah pengembung dihitung
dengan menggunakan persamaan berikut:
Nisbah pengembung (g g)
Keterangan :
Wt = bobot hidrogel setelah proses pembengkakan (g)
W0 = bobot hidrogel awal (g)

t
0

4

Penentuan Equilibrium Degree of Swelling (EDS) (Gulrez et al. 2011)
Sebanyak 0.10 g (W0) sampel hidrogel superabsorben dimasukkan ke
dalam gelas piala yang berisi 100 mL akuades (untuk HSA poli(kalium akrilat)
dan 200 mL akuades (untuk HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) lalu
didiamkan selama 24 jam. Hidrogel yang telah membengkak disaring
menggunakan saringan (±200 mesh) lalu air yang keluar ditampung dalam gelas
piala hingga tidak ada lagi air yang menetes (±1 jam). Volume air yang terserap
diukur (Ws). Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali ulangan. EDS dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan berikut:
EDS (g g)

s
0

Keterangan :
WS = bobot hidrogel dalam keadaan pembengkakan optimum (g)
W0 = bobot hidrogel awal (g)
Penentuan Fraksi Gel (Zohuriaan-Mehr dan Kabiri 2008)
Hidrogel superabsorben sebanyak 0.10 g dalam bentuk serbuk dimasukkan
dalam kantong teh (Wo) yang direndam dalam 100 mL akuades selama 24 jam
lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 60 °C selama ±48 jam hingga bobot
konstan. Selanjutnya ditimbang (W1). Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali
ulangan. Fraksi gel dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
Fraksi gel (%)

1
x 100%
o

Keterangan :
Wo = Bobot awal kantong teh yang berisi hidrogel kering (g)
W1 = Bobot akhir kantong teh setelah perendaman (g)
Pengaruh Garam terhadap Nisbah Pengembung Hidrogel Superabsorben
(Erizal et al. 2013)
Larutan NaCl dibuat dengan konsentrasi 0.09% (b/v). Hidrogel kering
dalam bentuk serbuk sebanyak 0.10 gram (Wo) dimasukkan ke dalam gelas piala
berisi 100 mL larutan NaCl lalu diaduk dengan kecepatan 400 rpm selama 5; 10;
15; 20 menit. Hidrogel yang telah mengembung disaring menggunakan saringan
(±200 mesh) lalu air yang keluar ditampung dalam gelas piala hingga tidak ada
lagi air yang menetes (±1 jam). Volume air yang terserap diukur (Wt). Pengujian
dilakukan sebanyak 3 kali ulangan. Nisbah pengembung dihitung dengan
menggunakan persamaan berikut:
Nisbah pengembung (g g)

Keterangan :
Wt = bobot hidrogel setelah proses pengembungan (g)
W0 = bobot hidrogel awal (g)

t
0

Analisis Gugus Fungsi menggunakan Spektrofotometer FTIR
Hidrogel superabsorben dikeringkan dalam oven pada suhu 60 °C kemudian
digerus halus lalu dicampur dengan serbuk KBr (1:200) dan dimasukkan ke dalam
wadah stainless steel. Selanjutnya dilakukan pemayaran pada kisaran bilangan
gelombang 4000-400 cm-1 .
Analisis Termal menggunakan DSC
Serbuk hidrogel superabsorben sebanyak ±3-4 mg diletakkan di atas wadah
sampel dari alumunium lalu ditekan dan dimasukkan ke dalam instrumen DSC
yang pemanasannya dilakukan dari suhu kamar hingga suhu 500˚C dengan laju
pemanasan 10˚C min.
Analisis Morfologi Permukaan menggunakan SEM
Sampel hidrogel superabsorben direndam selama 24 jam hingga tercapai
kesetimbangan pengembungan lalu dibekukan pada suhu -80 °C selama 24 jam.
Selanjutnya sampel dikeringkan dengan alat freeze dryer pada suhu -105 °C lalu
dilapisi dengan lapisan emas tipis dan dianalisis menggunakan SEM.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsentrasi Penetralan Asam Akrilat dan Dosis Iradiasi
Produk yang terbentuk hasil iradiasi asam akrilat yang dinetralisasi sebagian
dapat diperkirakan berdasarkan mekanisme reaksi yang terjadi pada pengaruh
iradiasi terhadap monomer atau polimer pada umumnya. Tahapan-tahapan reaksi
yang terjadi adalah inisiasi, propagasi, dan terminasi (Lampiran 3). Jika dipapari
iradiasi gamma maka terjadi reaksi berantai yang dimulai dengan tahapan inisiasi.
Pada tahap inisiasi air mengalami reaksi radiolisis membentuk radikal OH dan H
yang akan bergabung membentuk gas H2 dan O2. Radikal H dapat menumbuk
asam akrilat yang tersisa membentuk radikal asam akrilat serta kalium akrilat.
Tahap kedua adalah tahap propagasi yaitu radikal asam akrilat dan radikal
kalium akrilat bereaksi membentuk tautan silang radikal-radikal homopolimer
poli(asam akrilat), poli(kalium akrilat), dan kopoli(asam akrilat-kalium akrilat).
Reaksi ini berlangsung terus menerus dan radikal-radikal polimer (P·) bereaksi
satu dengan yang lainnya membentuk molekul polimer (PP) bertaut silang dengan
bobot molekul yang lebih besar pada tahap terminasi (Erizal 2010).
Hasil sintesis diperoleh produk HSA yang bervariasi sesuai dengan
konsentrasi penetralan dan dosis iradiasi yang digunakan sehingga masing-masing
HSA memiliki nilai nisbah pengembung dan EDS. Hasil pengujian yang
memberikan nilai nisbah pengembung dan EDS tertinggi digunakan untuk sintesis
hidrogel superabsorben selanjutnya yaitu poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm).
Pengujian nisbah pengembung dilakukan pada hidrogel hasil iradiasi gamma pada
dosis terkecil terlebih dahulu yaitu 5 kGy untuk menentukan konsentrasi
penetralan asam akrilat yang menghasilkan nilai nisbah pengembung dan EDS
tertinggi. Hasil pengujian menunjukkan bahwa nisbah pengembung HSA

6

Nisbah pengembung
(g/g)

hasil netralisasi 50% mol KOH memiliki nilai nisbah pengembung tertinggi pada
awal perendaman (25 detik) yaitu 492 g/g, sedangkan nisbah pengembung hasil
netralisasi 25% dan 75 % sebesar 186 g/g dan 304 g/g. HSA dengan konsentrasi
netralisasi asam akrilat 100% pada awal perendaman (25 detik) tidak mengalami
pengembungan (Gambar 1).
Waktu perendaman yang semakin lama menyebabkan nisbah pengembung
semakin meningkat. Nisbah pengembung meningkat hingga mencapai 975 g/g
pada waktu perendaman 200 detik untuk HSA hasil netralisasi 50%. Nisbah
pengembung HSA hasil netralisasi 25%, 75%, dan 100% meningkat juga yaitu
mencapai 930 g/g, 967 g/g, dan 107 g/g.
1200
1000
800
600
400
200
0
0

50

100
150
Waktu (detik)

200

250

Gambar 1 Pengaruh waktu perendaman dalam air terhadap nisbah pengembung
HSA hasil iradiasi pada dosis 5 kGy dengan variasi konsentrasi
penetralan. 25% mol ( ), 50% mol ( ), 75% mol ( ), 100% mol ( )
KOH
Pengujian nisbah pengembung dilanjutkan dalam waktu 24 jam untuk
mencapai keadaan kesetimbangan (EDS). EDS suatu hidrogel merupakan salah
satu parameter penting yang menunjukkan nisbah pengembung pada kondisi
pengembungan maksimum dalam jangka waktu tertentu. HSA hasil netralisasi
50% memiliki nilai EDS tertinggi yaitu 868 g/g (Gambar 2). Kondisi
pengembungan maksimum ini terjadi akibat adanya tarik-menarik gugus-gugus
hidrofilik yang berikatan hidrogen dengan air untuk mengembung dan
kecenderungan tarik-menarik antar gugus hidrofilik dalam jaringan HSA pada
keadaan kesetimbangan (Erizal 2010).
HSA hasil netralisasi 100% memiliki nisbah pengembung dan EDS yang
paling rendah. Hal ini dikarenakan netralisasi dilakukan secara sempurna sehingga
membentuk homopolimer yang mudah larut dalam air. Pada umumnya, setiap
HSA mempunyai nilai EDS tertentu tergantung pada komponen pembentuknya.
Oleh karena itu, jangkauan aplikasi HSA ini relatif luas. Data hasil pengujian
nisbah pengembung dan EDS HSA asam akrilat yang dinetralisasi KOH dengan
dosis iradiasi 5 kGy terdapat pada Lampiran 4.

7

EDS (g/g)

900
750
600
450
300

150
0
0

25

50
75
100
Konsentrasi KOH (%mol)

125

Gambar 2 EDS hidrogel superabsorben hasil iradiasi pada 5 kGy terhadap variasi
konsentrasi penetralan menggunakan KOH

Nisbah pengembung
(g/g)

Konsentrasi penetralan asam akrilat yang menghasilkan nilai nisbah
pengembung dan EDS tertinggi pada penelitian ini diperoleh pada konsentrasi
50% mol KOH. Selanjutnya pengujian nisbah pengembung dan EDS dilakukan
pada HSA hasil netralisasi 50% dengan variasi dosis iradiasi untuk penentuan
dosis iradiasi yang menghasilkan nilai nisbah pengembung dan EDS tertinggi.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa dosis iradiasi yang memberikan nilai nisbah
pengembung tertinggi adalah pada dosis 5 kGy (Gambar 3). Nisbah pengembung
yang dihasilkan dalam waktu perendaman 200 detik adalah 975 g/g, sedangkan
untuk dosis 10, 15, dan 20 kGy memiliki nisbah pengembung yang semakin
menurun yaitu masing-masing sebesar 843 g/g, 720 g/g, dan 666 g/g.
1200
1000
800
600
400
200
0

0

50

100
150
Waktu (detik)

200

250

Gambar 3 Pengaruh waktu perendaman dalam air terhadap nisbah pengembung
HSA pada konsentrasi penetralan 50% menggunakan KOH dengan
variasi dosis iradiasi. 5 kGy ( ), 10 kGy ( ), 15 kGy ( ), 20 kGy ( )
Pengujian nisbah pengembung dilakukan hingga 24 jam untuk memperoleh
nilai EDS. Berdasarkan pengujian diperoleh hasil bahwa semakin besar dosis
iradiasi yang digunakan, maka nilai EDS semakin menurun (Gambar 4). Nilai
EDS tertinggi diperoleh dari dosis iradiasi 5 kGy yaitu 868 g/g. Kecenderungan

8

EDS (g/g)

ini dapat disebabkan karena semakin besar dosis iradiasi yang digunakan, maka
semakin meningkat kerapatan tautan silang yang terbentuk dalam struktur jaringan
hidrogel, sehingga difusi air ke dalam matriks hidrogel relatif rendah. Dari hasil
pengujian maka diperoleh konsentrasi penetralan asam akrilat dan dosis iradiasi
yang menghasilkan nilai nisbah pengembung dan EDS tertinggi yaitu pada
konsentrasi penetralan 50% mol KOH dan dosis iradiasi 5 kGy. Konsentrasi
penetralan asam akrilat dan dosis iradiasi tersebut digunakan untuk tahap
selanjutnya yaitu menyintesis hidrogel superabsorben poli(kalium akrilat-koNIPAAm). Data hasil pengujian nisbah pengembung dan EDS HSA yang
dinetralisasi 50% mol KOH pada variasi dosis iradiasi terdapat pada Lampiran 5.
1050
900
750
600
450
300
150
0
0

Gambar 4

5

10
15
20
Dosis Iradiasi (kGy)

25

EDS hidrogel superabsorben dengan konsentrasi penetralan 50%
menggunakan KOH pada variasi dosis iradiasi

Hidrogel Superabsorben Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm)
Sintesis HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) dilakukan dengan cara
radiasi polimerisasi menggunakan iradiasi gamma. Reaksi pembentukan
kopolimer kalium akrilat-NIPAAM diperkirakan mengikuti reaksi polimerisasi
adisi sehingga akan terbentuk tautan silang antara kalium akrilat dan NIPAAm
membentuk poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) (Gambar 5). Polimer NIPAAm
merupakan bahan polimer yang memiliki kelebihan yaitu peka terhadap suhu
disekitar suhu kritis larutannya (Lower Critical Solution Temperature) yakni
disekitar 31-35 °C (Erizal dan Rahayu 2009).
Hidrogel dengan struktur taut silang dari polimer NIPAAm dalam larutan
berair akan mengalami pengembungan dan pengkerutan di bawah dan di atas suhu
tersebut. Sifat ini disebabkan oleh pemutusan pembentukan reversibel dari ikatan
hidrogen antara gugus NH atau C=O dalam rantai poli(NIPAAM) dengan molekul
air sekelilingnya dengan adanya sedikit perubahan suhu larutan (Suka 2006),
tetapi pada penelitian ini tidak dipelajari pengaruh suhu tersebut karena hanya
ingin melihat pengaruh penambahan NIPAAm terhadap nisbah pengembung.

9

(b)

(a)

(c)
Gambar 5

NIPAAm (a), kalium akrilat (b), dan poli(kalium akrilat-koNIPAAm) (c)

Nisbah Pengembung HSA Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm)

Nisbah pengembung
(g/g)

HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) hasil sintesis diuji nilai nisbah
pengembungnya pada beberapa selang waktu dengan variasi penambahan
NIPAAm. Nisbah pengembung tertinggi yang diperoleh yaitu dari HSA
poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) dengan penambahan 0.50 g NIPAAm sebesar
1969 g/g (Gambar 6) pada waktu perendaman 25 menit. HSA dengan
penambahan 0.25 g NIPAAm memberikan nilai nisbah pengembung yang tidak
terlalu jauh dari penambahan NIPAAm 0.50 g yaitu sebesar 1872 g/g, sedangkan
HSA dengan penambahan 0.75 g NIPAAm memiliki nilai nisbah pengembung
yang rendah. Nisbah pengembung yang diperoleh yaitu 286 g/g. Hal ini
kemungkinan dikarenakan dengan penambahan 0.75 g NIPAAm mengakibatkan
jumlah gugus hidrofilik meningkat, tetapi kerapatan jarak baik intramolekul
maupun intermolekul dalam matriks HSA juga meningkat. Akibatnya air sukar
melakukan penetrasi ke dalam kerangka jaringan matriks HSA, sehingga
menyebabkan nisbah pengembung mengalami penurunan (Rajiv et al. 2007).
2500
2000
1500
1000
500
0
0

5

10 15 20
Waktu (menit)

25

30

Gambar 6 Pengaruh waktu perendaman dalam air terhadap nisbah pengembung
HSA hasil iradiasi pada dosis 5 kGy dengan variasi penambahan
NIPAAm. 0.25 g ( ), 0.50 g ( ), 0.75 g ( )

10

Equilibrium Degree of Swelling (EDS)
Pengaruh penambahan NIPAAm terhadap EDS disajikan pada Gambar 7.
Pengujian EDS dilakukan dengan waktu perendaman 24 jam pada suhu kamar.
HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) dengan penambahan 0.50 g NIPAAm
memberikan nilai EDS tertinggi yaitu 1557 g/g, sedangkan HSA dengan
penambahan 0.25 g dan 0.75 g memiliki nilai EDS 1498 g/g dan 313 g/g.
Berdasarkan pengujian ini dapat dilihat bahwa dengan penambahan NIPAAm,
nisbah pengembung dan EDS yang dihasilkan meningkat hampir 2 kali lebih
besar dari HSA tanpa penambahan NIPAAm yang memiliki nilai EDS 868 g/g.
Peningkatan nisbah pengembung dan EDS ini dikarenakan gugus hidrofilik pada
jaringan HSA meningkat dengan adanya penambahan NIPAAm. NIPAAm
memiliki gugus hidrofilik pada strukturnya yaitu gugus –NH (Gambar 5a). Data
hasil pengujian nisbah pengembung dan EDS HSA poli(kalium akrilat-koNIPAAm) terdapat pada Lampiran 6.

EDS (g/g)

2000
1500
1000
500
0
0.00

0.25

0.50
0.75
NIPAAm (g)

1.00

Gambar 7 EDS hidrogel superabsorben kalium akrilat-NIPAAm dengan variasi
penambahan NIPAAm pada dosis iradiasi 5 kGy

Fraksi Gel
Fraksi gel merupakan salah satu parameter yang umumnya digunakan dalam
sintesis hidrogel, mencerminkan fraksi jumlah bahan awal baik monomer atau
polimer yang diubah menjadi hidrogel. Parameter ini juga menunjukkan nilai
efisiensi dari proses dalam sintesis hidrogel yang bergantung pada kepekaan dari
bahan terhadap iradiasi yang dipaparkan. Semakin peka bahan terhadap radiasi,
maka semakin tinggi efiensi dari proses. Penentuan fraksi gel pada penelitian ini
dilihat berdasarkan pengaruh penambahan NIPAAm pada HSA yang diiradiasi
pada dosis 5 kGy (Gambar 8). Terlihat bahwa dengan naiknya konsentrasi
NIPAAm, fraksi gel HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) meningkat dari ±94%
hingga mencapai ±98%. Data hasil pengujian fraksi gel terdapat pada Lampiran 7.
Tidak tercapainya fraksi gel hingga 100% pada kopolimerisasi kalium akrilatNIPAAm disebabkan karena terbentuknya senyawa-senyawa peroksida sebagai
samping reaksi monomer atau polimer dengan oksigen yang larut dalam air dan
monomer atau polimer yang tidak bereaksi.

Fraksi gel (%)

11

98.00
97.00
96.00
95.00
94.00
93.00
0.00

0.25

0.50
0.75
NIPAAm (g)

1.00

Gambar 8 Hasil uji pengaruh penambahan NIPAAm terhadap fraksi gel dari HSA
poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) pada dosis iradiasi 5 kGy

Pengaruh Garam terhadap Nisbah Pengembung

Nisbah pengembung
(g/g)

Nisbah pengembung HSA dalam larutan NaCl 0.09% dapat dilihat pada
Gambar 9. HSA yang digunakan adalah HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm)
dengan penambahan 0.50 g NIPAAm dan HSA poli(kalium akrilat) yang
dnetralisasi 50% mol KOH karena dari pengujian sebelumnya kedua HSA
tersebut memiliki nisbah pengembung dan nilai EDS tertinggi. Sesuai dengan
pengujian nisbah pengembung dan EDS dalam akuades sebelumnya, hasil yang
didapat pada pengujian ini juga terlihat bahwa nisbah pengembung HSA
poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) lebih besar dibandingkan dengan HSA
poli(kalium akrilat) (tanpa NIPAAm). Hal ini dikarenakan adanya penambahan
gugus hidrofilik. Nisbah pengembung HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm)
yaitu sebesar 295 g/g, sedangkan HSA poli(kalium-akrilat) sebesar 240 g/g pada
awal perendaman (5 menit) dan meningkat dengan bertambahnya waktu
perendaman. Data pengujian pengaruh garam terhadap nisbah pengembung
terdapat pada Lampiran 8.
500
400
300
200
100

0
0

10
20
Waktu (menit)

30

Gambar 9 Hasil uji pengaruh lama waktu perendaman HSA dalam larutan NaCl
0.09%. HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) ( ), HSA poli(kalium
akrilat) ( )

12

Jika nisbah pengembung HSA dalam larutan NaCl 0.09% dibandingkan
dengan nisbah pengembung dalam akuades maka terlihat bahwa perendaman
dalam larutan NaCl 0.09% menyebabkan nilai nisbah pengembung menurun
hampir 5 kalinya. Menurut Zhai et al. (2011) polimer dalam larutan NaCl
mengalami pengembungan yang kecil karena keberadaan ion-ion Na+ dan Clmenyebabkan perbedaan tekanan osmotik di dalam fase gel dan di dalam larutan
berkurang, akibatnya akan sedikit sekali larutan yang masuk ke dalam fase gel.
Selain itu dikarenakan pengaruh interaksi antara ion Na+ dengan muatan negatif
(COO-) dari rantai polimer dalam larutan NaCl yang menyebabkan berkurangnya
muatan negatif dalam rantai polimer sehingga menghasilkan kepadatan jaringan
pengikat silang yang menghambat pengembangan jaringan polimer akibatnya
kemampuan hidrogel untuk mengembung menjadi turun.
Gugus Fungsi HSA Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm)
Gugus fungsi NIPAAm dan HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm)
dianalisis berdasarkan spektrum FTIR pada Gambar 10 untuk menentukan
keberhasilan proses taut silang. Spekrum FTIR NIPAAm menunjukkan puncak
serapan pada bilangan gelombang 3285 cm-1 (gugus –NH), 3079 cm-1 (gugus –
CH3), 2966 cm-1 (gugus –CH), 1640 cm-1 (gugus C=O), dan 1562 cm-1 (gugus
H2C=CH2). Spektrum NIPAAm yang telah mengalami proses taut silang dengan
asam akrilat yang dinetralisasi 50% mol KOH menunjukkan puncak serapan pada
bilangan gelombang 3400 cm-1 (gugus –OH atau –OK dari garam akrilat), 1645
cm-1 (gugus C=O), sedangkan puncak serapan pada bilangan 1562 cm-1 (gugus
H2C=CH2) tidak tampak pada spektrum poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) hasil
sintesis ini. Hal ini membuktikan bahwa proses taut silang antara asam akrilat
yang dinetralisasi dengan NIPAAm terjadi pada karbon rangkap dua.
ka-nipaam
nipaam

%T

3000

2500

2000

1750

976.99

1154.45

1245.10

1393.63

1562.41

(b)

716.59

2966.65

4000
3500
KA-NIPAAM (5 kGy )-4

1640.53

3285.88

3079.49

1060.89

(a)

1500

1250

1000

750

500
1/cm

Gambar 10 Spektrum FTIR poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) (a) dan NIPAAm
(b)

13

Sifat Termal HSA Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm)
Pengukuran dengan DSC dalam penelitian ini ditujukan untuk mempelajari
karakter termal dari HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) hasil iradiasi.
Termogram DSC HSA hasil iradiasi dosis 5 kGy dari asam akrilat yang
dinetralisasi 50% dengan variasi penambahan NIPAAm (Gambar 11)
menunjukkan puncak eksoterm pertama pada suhu leleh 345.79 °C dan puncak
kedua pada 431.77 °C untuk HSA dengan penambahan 0.25 g NIPAAm,
sedangkan untuk penambahan 0.50 g NIPAAm menghasilkan puncak eksoterm
pada suhu 342.43 °C. HSA dengan penambahan 0.75 g NIPAAm menghasilkan
puncak eksoterm pertama pada suhu 354.48 °C dan puncak eksoterm kedua pada
429.71 °C. Data hasil analisis terdapat pada Lampiran 9.
DSC
mW
40.00
KA-NIPAAM(0.25).tad DSC
KA-NIPAAM(0.50)-2.tad DSC
KA-NIPAAM(0.75).tad DSC

20.00

0.00

-20.00
-0.00

100.00

200.00

300.00
Temp [C]

400.00

500.00

Suhu (°C)
Gambar 11 Termogram DSC HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) pada dosis
iradiasi 5 kGy
Berdasarkan hasil analisis DSC tersebut dapat dilihat bahwa HSA
poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) dengan penambahan 0.25 g NIPAAm memiliki
suhu leleh yang mendekati suhu leleh HSA dengan penambahan 0.50 g. Hal ini
menunjukkan bahwa tautan silang yang terbentuk pada kedua HSA ini hampir
sama sehingga nilai nisbah pengembungnya pun tidak berbeda jauh, sedangkan
untuk HSA dengan penambahan 0.75 g NIPAAm mengalami pergeseran puncak.
Suhu leleh yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan HSA yang lain. Pergeseran
ini dikarenakan tautan silang yang terbentuk lebih banyak sehingga meningkatkan
kerapatan dari HSA tersebut. Hal ini mengakibatkan nisbah pengembung menjadi
turun.

14

Morfologi HSA Poli(Kalium Akrilat-ko-NIPAAm)
Analisis menggunakan mikroskop elektron payaran (SEM) adalah teknik
analisis untuk mengetahui morfologi, bentuk, serta porositas dari hidrogel.
Mikrograf dari penampang HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) setelah tercapai
kesetimbangan pengembungan pada perbesaran 350x (Gambar 2a) menunjukkan
struktur yang sangat berpori dengan adanya pori-pori yang cukup besar dan
distribusi ukuran pori-pori yang lebar. Struktur pori-pori memiliki bentuk seperti
spons dan jaringan yang saling berhubungan. Hal ini menunjukkan bahwa adanya
taut silang dalam struktur HSA. Ukuran pori yang cukup besar (makropori) pada
HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) ini menyebabkan air lebih mudah masuk
ke dalam struktur HSA sehingga nisbah pengembung yang dihasilkan pun cukup
besar. Jika dibandingkan dengan HSA asam akrilat dengan konsentrasi penetralan
50% mol KOH (tanpa NIPAAm) (Gambar 2b), terlihat bahwa ukuran pori yang
dihasilkan lebih kecil dibandingkan pori HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm)
sehingga nisbah pengembung yang dihasilkan pun lebih kecil.

a

b

Gambar 12 Mikrograf HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) dengan
penambahan 0.50 g NIPAAm (a), HSA asam akrilat dengan
konsentrasi penetralan 50% mol KOH (tanpa NIPAAm) (b)
Faktor yang memengaruhi mekanisme penyerapan air ke dalam jaringan
HSA sehingga menyebabkan HSA dapat mengembung adalah hidrasi dan ikatan
hidrogen. Ketika HSA dimasukkan ke dalam air akan terjadi interaksi antara
polimer dan molekul air yaitu interaksi hidrasi. Ion dari zat terlarut dalam polimer
seperti COO- dan K+ akan tertarik dengan molekul polar air lalu setelah mencapai
kesetimbangan, air yang terserap akan terikat dengan COO- membentuk ikatan
hidrogen. Pada akhirnya air yang terserap akan tertahan sehingga HSA
mengembang. Selain itu dengan adanya pori-pori yang besar, air akan mudah
terdifusi untuk mengisi pori atau makropori pada jaringan HSA. Hal ini juga yang
menyebabkan nisbah pengembung semakin besar (Swantomo et al. 2008).

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Hidrogel superabsorben poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm) dapat disintesis
dari asam akrilat yang dinetralisasi KOH dengan penambahan NIPAAm
menggunakan iradiasi gamma. Konsentrasi penetralan asam akrilat dan dosis
iradiasi yang menghasilkan nilai nisbah pengembung dan EDS tertinggi yaitu
penetralan dengan 50% mol KOH dan dosis iradiasi 5 kGy. HSA dengan
penambahan 0.50 g NIPAAm memberikan nilai nisbah pengembung tertinggi
yaitu 1969 g/g pada waktu perendaman 25 menit dengan fraksi gel sebesar ±95%.
Perendaman dalam larutan NaCl 0.09% menurunkan nisbah pengembung HSA
hampir 5 kalinya.

Saran
Pengaruh suhu dan pH terhadap nisbah pengembung dari HSA poli(kalium
akrilat-ko-NIPAAm) perlu dilakukan untuk mengetahui suhu dan pH optimum
agar HSA dapat bekerja secara maksimum.

DAFTAR PUSTAKA
Andriyanti W, Suyanti, Ngasifudin. 2012. Pembuatan dan karakteristik polimer
superabsorben dari ampas tebu. Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah
Teknologi Akselerator dan Aplikasinya. 13:1-7.
Darwis D, Hardiningsih L, Nurlidar F. 2011. Karakteristik sifat fisika – kimia
hidrogel PVP-madu-gliserin hasil iradiasi gamma. J Ilm Aplik Isot dan Rad.
6:1-7.
Doane WM, Doane SM, Savich MH. 2009. Superabsorbent polymers in
agricultural application. US patent 0 069 185.
Erizal, Rahayu C. 2009. Hidrogel peka suhu PVA-ko-NIPAAm hasil iradiasi
gamma sebagai matriks sistem pompa/sistem on-off. Indones J Chem.
9(1):19-27.
Erizal. 2010. Sintesis hidrogel superabsorben poli(akrilamida-ko-kalium akrilat)
dengan teknik radiasi dan karakterisasinya. J Ilm Aplik Isot dan Rad.
6(2):105-116.
Erizal, Rasyid A, Setyo R, Abbas B. 2013. Hidrogel superabsorben berikatan
silang berkemampuan swelling cepat disintesis iradiasi gamma dari asam
akrilat yang dinetralkan sebagian. J Ilm Aplik Isot dan Rad. 10(1):1-16.
Gulrez SKH, Al-Assaf S, Phillips GO. 2011. Hydrogel: Methods of Preparation,
Characterisation, and Applications, Progress in Molecular and
Enviromental Bioengineering-From Analysis and Modeling to Technology
Applications. Carpi A, editor. Rijeka(HR): InTech.

16

Hua F, Qian M. 2001. Synthesis of self-crosslinking sodium polyacrylate
hydrogel and water-absorbing mechanism. J Mater Scien. 36:731-738.
[ISO] International Organization of Standarization. 2001. Urine Absorbing Aids
for Incontinence-Test Methods for Characterizing Polymer based Absorbent
Material. Jenewa(CH): International Organization of Standarization.
Kurecic M, Smole MS, Kleinschek KS. 2012. UV polymerization of poly(Nisopropylacrylamide) hydrogel. J Mater and Technol. 46(1): 87-91.
Liu, Miao ZY, Wang Z, Yin G. 2009. Synthesis and characterization of a novel
superabsorbent based on chemically modified pulverized wheat straw and
acrylic acid. J Carbohyd Polym. 77:131-135.
Menezez RNLD, Camilo APR, Felisberti MI. 2014. Hydrogel based on 1-osucrose methacrylate (SMA) and n-isopropylacrylamide (NIPAAm). XIV
Latin American Symposium on Polymers/XII Ibero American Congress on
Polymers. Porto de Galinhas: Associacao Brasileira de Polimeros.
Rajiv ST, Indu G, Reena S, Nagpal AK. 2007. Synthesis of poly(acrylamide-coacrylic acid) based superabsorbent hydrogels by gamma radiation: study of
swelling behaviour and network parameter. J Design Monom and Polym.
10:49-66.
[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2000. Pembalut Wanita. Jakarta (ID): Badan
Standarisasi Nasional.
Suka IG. 2006. Fungsionalisasi film polietilen dengan polimer peka suhu dengan
metoda fotografting. J Kim Indones. 1(2):81-86.
Swantomo D, Megasari K, Saptaaji R. 2008. Pembuatan komposit polimer
superabsorben dengan mesin berkas elektron. JFN. 2:143-156.
Zhai N, Wang N, Wang A. 2011. Synthesis and swelling characterization of a pH
reesponsive
guar
gum-g-poly(sodium
acrylate)/medicinal
stone
superabsorbent composite. J Polym Compos. 32(2):210-218
Zohourian-Mehr MJ, Kabiri K. 2008. Superabsorbent polymer materials: a
review. J Iran Polym. 17(6):451-44.

17

LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Seri larutan asam akrilat 15% (v/v) dengan
konsentrasi penetralan 25; 50 ;75; 100% (%mol)

Iradiasi
pada dosis 5, 10, 15, dan 20 kGy

hidrogel

Pengujian nisbah
pengembung

Penentuan
EDS

Seri larutan asam akrilat 15% (v/v)
serta penambahan 0.25 ; 0.50; 0.75 g
NIPAAm

Iradiasi

HSA poli(kalium akrilat-ko-NIPAAm)

Nisbah
pengembung

EDS

Fraksi
gel

Pengaruh
garam

FTIR

DSC

SEM

18

Lampiran 2 Contoh perhitungan pembuatan HSA asam akrilat yang
dinetralisasi KOH
mol asam akrilat

g
x v 1.05 m x 15 m
g
M
72.0 mol
0.21 mol

Penetralan asam akrilat 50% mol KOH
mol KOH

%mol KOH x mol asam akrilat

50
x 0.21 mol
100
0.1093 mol

Bobot KOH yang ditimbang = mol KOH x BM KOH
= 0.1093 x 56.11 g/mol
= 6.1328 g

Lampiran 3 Tahapan reaksi sintesis hidrogel asam akrilat yang dinetralisasi KOH
Tahap inisiasi

Iradiasi

19

Lanjutan Lampiran 3
Tahap propagasi

Tahap terminasi

20

Lampiran 4 Data hasil pengujian nisbah pengembung dan EDS HSA asam akrilat pada dosis iradiasi 5 kGy
Data hasil pengujian nisbah pengembung
Waktu
Konsentrasi
Bobot awal
(detik)
penetralan (%)
(g)
0.1014
25
0.1015
0.1015
0.1015
50
0.1014
0.1015
25
0.1016
75
0.1016
0.1016
0.1014
100
0.1016
0.1015

Volume air awal
(mL)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00

Volume air akhir
(mL)
88.00
56.00
74.00
86.00
48.00
52.00
68.00
70.00
62.00
100.00
100.00
100.00

Volume air terserap
(mL)
12.00
44.00
26.00
14.00
52.00
48.00
32.00
30.00
38.00
0.00
0.00
0.00

Nisbah pengembung
(g/g)
117
433
255
137
512
472
314
294
373
0
0
0

Rerata
(g/g)
186

492

304

0

Lanjutan Lampiran 4
Waktu
(detik)

Konsentrasi
penetralan (%)
25

50
50
75

100

Bobot awal
(g)
0.1015
0.1015
0.1016
0.1015
0.1014
0.1015
0.1016
0.1016
0.1016
0.1014
0.1016
0.1015

Volume air awal
(mL)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00

Volume air akhir
(mL)
51.00
49.00
38.00
30.00
20.00
34.00
34.00
38.00
56.00
100.00
100.00
100.00

Volume air terserap
(mL)
49.00
51.00
62.00
70.00
80.00
66.00
66.00
62.00
44.00
0.00
0.00
0.00

Nisbah pengembung
(g/g)
482
501
609
689
788
649
649
609
432
0
0
0

Rerata
(g/g)
492

669

629

0

21

22

Lanjutan Lampiran 4
Waktu
(detik)

Konsentrasi
penetralan (%)
25

50
75
75

100

Bobot awal
(g)
0.1014
0.1015
0.1015
0.1015
0.1014
0.1015
0.1016
0.1016
0.1016
0.1014
0.1016
0.1015

Volume air awal
(mL)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00

Volume air akhir
(mL)
43.00
42.00
41.00
34.00
28.00
24.00
15.00
27.00
29.00
99.00
98.00
98.00

Volume air terserap
(mL)
57.00
58.00
59.00
66.00
72.00
76.00
85.00
73.00
71.00
1.00
2.00
2.00

Nisbah pengembung
(g/g)
561
570
580
649
709
748
836
718
698
9
19
19

Rerata
(g/g)
571

728

708

19

Lanjutan Lampiran 4
Waktu
(detik)

Konsentrasi
penetralan (%)
25

50
100
75

100

Bobot awal
(g)
0.1014
0.1015
0.1015
0.1015
0.1014
0.1015
0.1016
0.1016
0.1016
0.1014
0.1016
0.1015

Volume air awal
(mL)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00

Volume air akhir
(mL)
34.00
33.00
38.00
32.00
20.00
17.00
12.00
20.00
25.00
96.00
98.00
100.00

Volume air terserap
(mL)
66.00
67.00
62.00
68.00
80.00
83.00
88.00
80.00
75.00
4.00
2.00
0.00

Nisbah pengembung
(g/g)
650
660
610
669
788
817
865
786
737
38
19
0

Rerata
(g/g)
640

80

762

28

23

24

Lanjutan Lampiran 4
Waktu
(detik)

Konsentrasi
penetralan (%)
25

50
125
75

100

Bobot awal
(g)
0.1014
0.1015
0.1015
0.1015
0.1014
0.1015
0.1016
0.1016
0.1016
0.1014
0.1016
0.1015

Volume air awal
(mL)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00

Volume air akhir
(mL)
24.00
25.00
24.00
12.00
10.00
15.00
15.00
16.00
20.00
95.00
92.00
99.00

Volume air terserap
(mL)
76.00
75.00
76.00
88.00
90.00
85.00
85.00
84.00
80.00
5.00
8.00
1.00

Nisbah pengembung
(g/g)
749
738
748
866
887
836
836
823
786
48
78
9

Rerata
(g/g)
745

876

831

63

Lanjutan Lampiran 4
Waktu
(detik)

Konsentrasi
penetralan (%)
25

50
150
75

100

Bobot awal
(g)
0.1014
0.1015
0.1015
0.1015
0.1014
0.1015
0.1016
0.1016
0.1016
0.1014
0.1016
0.1015

Volume air awal
(mL)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00

Volume air akhir
(mL)
18.00
16.00
7.00
1.50
2.00
4.00
9.00
7.00
8.00
88.00
90.00
90.00

Volume air terserap
(mL)
82.00
84.00
93.00
98.50
98.00
96.00
91.00
93.00
92.00
12.00
10.00
10.00

Nisbah pengembung
(g/g)
808
827
915
969
965
945
895
914
905
117
97
98

Rerata
(g/g)
817

960

905

98

25

26

Lanjutan Lampiran 4
Waktu
(detik)

Konsentrasi
penetralan (%)
25

50
175
75

100

Bobot awal
(g)
0.1014
0.1015
0.1015
0.1015
0.1014
0.1015
0.1016
0.1016
0.1016
0.1014
0.1016
0.1015

Volume air awal
(mL)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00

Volume air akhir
(mL)
10.00
11.00
10.00
2.00
1.00
2.50
2.00
3.20
6.50
88.00
92.00
92.00

Volume air terserap
(mL)
90.00
89.00
90.00
98.00
99.00
97.50
98.00
96.80
93.50
12.00
8.00
8.00

Nisbah pengembung
(g/g)
887
876
886
965
975
960
964
952
919
117
78
78

Rerata
(g/g)
883

966

958

78

Lanjutan Lampiran 4
Waktu
(detik)

Konsentrasi
penetralan (%)
25
50

200
75
100

Bobot awal
(g)
0.1014
0.1015
0.1015
0.1015
0.1014
0.1015
0.1016
0.1016
0.1016
0.1014
0.1016
0.1015

Volume air awal
(mL)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00

Volume air akhir
(mL)
6.00
5.00
5.00
0.50
1.50
2.30
1.70
1.70
1.60
88.00
86.00
90.00

Volume air terserap
(mL)
94.00
95.00
95.00
99.50
98.50
97.70
98.30
98.30
98.40
12.00
14.00
10.00

Nisbah pengembung
(g/g)
926
935
935
979
970
962
967
967
968
117
137
98

Rerata
(g/g)
935
975

967
107

27

28

Lanjutan Lampiran 4
Data hasil pengujian EDS
Konsentrasi
Bobot awal
penetralan (%)
(g)
0.1087
25
0.1076
0.1096
0.1038
50
0.1050
0.1044
0.1041
75
0.1065
0.1074
0.1059
100
0.1017
0.1081

Volume air awal
(mL)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00

Contoh perhitungan EDS
EDS

obot akhir
obot awal

olume air awal olume air akhir
obot awal
12 g g

Volume air akhir
(mL)
11.50
12.50
11.40
10.00
9.00
9.00
7.00
14.00
13.00
84.00
86.00
86.00

Volume air terserap
(mL)
88.50
87.50
88.60
90.00
91.00
91.00
93.00
86.00
87.00
16.00
14.00
14.00

EDS
(g/g)
814
813
808
867
867
872
893
808
810
151
138
130

Rerata
(g/g)
812

867

809

134

Lampiran 5 Data hasil pengujian nisbah pengembung dan EDS HSA asam akrilat yang dinetralisasi 50% mol KOH pada variasi dosis
iradiasi
Data hasil pengujian nisbah pengembung
Waktu
Dosis Iradiasi Bobot awal
(detik)
(kGy)
(g)
0.1015
5
0.1014
0.1015
0.1015
10
0.1014
0.1015
25
0.1014
15
0.1014
0.1014
0.1014
20
0.1014
0.1014

Volume air awal
(mL)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00

Volume air akhir
(mL)
86.00
48.00
52.00
72.00
74.00
73.00
88.00
78.00
85.00
85.00
90.00
92.00

Volume air terserap
(mL)
14.00
52.00
48.00
28.00
26.00
27.00
12.00
22.00
15.00
15.00
10.00
8.00

Nisbah Pengembung
(g/g)
137
512
472
275
255
265
117
216
147
147
98
78

Rerata
(g/g)
492

266

132

88

29

30

Lanjutan Lampiran 5
Waktu
(detik)

Dosis Iradiasi
(kGy)
5

10
50
15

20

Bobot awal
(g)
0.1015
0.1014
0.1015
0.1015
0.1012
0.1013
0.1014
0.1014
0.1014
0.1014
0.1014
0.1014

Volume air awal
(mL)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00

Volume air akhir
(mL)
30.00
20.00
34.00
86.00
50.00
51.00
53.00
63.00
12.00
70.00
68.00
43.00

Volume air terserap
(mL)
70.00
80.00
66.00
14.00
50.00
49.00
47.00
37.00
88.00
30.00
32.00
57.00

Nisbah Pengembung
(g/g)
689
788
649
137
493
483
463
364
867
295
315
561

Rerata
(g/g)
669

488

413

305

Lanjutan Lampiran 5
Waktu
(detik)

Dosis Iradiasi
(kGy)
5

10
75
15

20

Bobot awal
(g)
0.1015
0.1014
0.1015
0.1016
0.1017
0.1015
0.1014
0.1014
0.1014
0.1014
0.1014
0.1014

Volume air awal
(mL)
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00
100.00

Volume air ak