Grafting Α-Selulosa Dari Tandanbuah Aren Dengan Sigma-Caprolactone
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tanaman Aren
Tanaman aren termasuk jenis tanaman palma yang mudah tumbuh. Tanaman aren
berasal dari wilayah Asia tropis, yang menyebar secara alami mulai dari India Timur di
sebelah Barat, hingga mencapai Malaysia, Indonesia, dan Filipina di sebelah Timur. Aren
umumnya banyak tumbuh di lereng-lereng atau tebing sungai. Penyebaran tanaman aren
secara alami dibantu oleh oleh hewan karena buah aren yang masak banyak disukai
hewan. Musang luwak diketahui sebagai salah satu hewan yang menyukai buah aren dan
secara tidak langsung berfungsi sebagai hewan pemencar biji aren.
Taksonomi tanaman aren adalah sebagai berikut;
Kerajaan
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Sub divisi
: Angiospermae
Kelas
: Monocotyledonae
Bangsa
: Spadicitlorae
Suku
: Palmae
Genus
: Arenga
Species
: Arenga pinnata Merr.
Tanaman aren (Arenga pinnata MERR) merupakan tanaman dari suku Palmae yang
tersebar pada hampir di seluruh wilayah Indonesia, terutama terdapat di 14 provinsi,
seperti: Papua, Maluku, Maluku Utara, Sumatera Utara, Sumatera Barat, Jawa Barat,
Jawa Tengah, Banten, Sulawesi Utara, Sulawesi Selatan, Sulawesi Tenggara, Bengkulu,
Kalimantan Selatan dan Nangroe Aceh Darussalam. Total luas di 14 provinsi sekitar
70.000 hektar. Aren merupakan komoditas perkebunan unggulan di Provinsi Banten
Universitas Sumatera Utara
dengan luas areal 2.500 Hektar yang tersebar di dua kabupaten yaitu Kabupaten Lebak
dan Pandeglang. Sebaran tanaman aren di seluruh Indonesia belum sepenuhnya terdata
dengan baik karena selama ini masih dibiarkan tumbuh liar dan baru sedikit daerah yang
membudidayakan (Anonim, 2008).
Gambar 2.1 Gambar Tandan Buah Aren
2.2. Pemanfaatan Tanaman Aren
Walaupun aren bukan tanaman yang dibudidayakan, namun karena masyarakat
mulai mengetahui banyak manfaat yang didapat dari pohon aren ini membuat masyarakat
mulai melirik tanaman ini untuk dibudidayakan. Hampir semua bagian pohon aren dapat
dimanfaatkan untuk menghasilkan produk yang mempunyai nilai ekonomi.
Jenis produk yang dapat dimafaatkan dari pohon aren yaitu:
1. Akar digunakan untuk membuat obat secara tradisional
2. Batang pohon aren dapat digunakan sebagai bahan bangunan, jembatan dan peralatan
rumah tangga.
3. Buah aren muda digunakan untuk pembuatan kolang kaling sebagai bahan makanan
olahan berupa manisan.
4. Daun muda/janur untuk pembungkus kertas rokok yang disebut kawung.
5. Daun yang sudah tua, digunakan sebagai atap rumah
6. Lidi daun aren untuk membuat sapu lidi
7. Nira sebagai bahan baku prmbuatan gula aren, tuak, dan cuka.
Universitas Sumatera Utara
9. Ijuk sebagai bahan baku membuat sapu dan tali, atap rumah dan media penyaring air
(water filter) dan juga pembungkus kabel bawah laut.
10. Tepung aren, diolah dari batang pohon aren untuk pembuatan mie, dan campuran
membuat bubur (Lay dan Heliyanto, 2010) dan (Irawan et al, 2009).
Pohon aren dapat menghasilkan 15 liter nira setiap hari, ijuk sebanyak 2 kg setiap
pohon/tahun, kolang kaling 100 kg setiap pohon/tahun dan jika tidak disadap niranya,
pohon aren dapat menghasilkan 40 kg tepung setiap pohon. Pohon aren akan berbunga
setelah berumur 7 s/d 12 tahun. Tandan bunga muncul dari setiap pelepah atau bekas
pelepah daun mulai dari ketinggian seperempat tinggi pohon ke arah bawah. Bunga
betina akan masak dalam 1 – 3 tahun. Bunga betina yang masih muda, dapat diolah
menjadi kolang kaling (Sunanto, 1993).
2.3. Polimer
Polimer merupakan salah satu bahan teknik yang penting untuk keperluan
konstruksi atau suku cadang, disamping bahan konvensional lainnya seperti logam dan
keramik.
Sebagai polimer komoditas, yaitu bahan polimer yang
digunakan pada
pembuatan barang konsumen, misalnya untuk peralatan rumah tangga, mainan, alat
kantor, dan sebagainya, volume kebutuhannya semakin meningkat. Selain daripada itu,
bahan polimer telah dimodifikasi secara fisiko-kimiawi menjadi bahan khusus dengan
karakteristik tertentu seperti untuk pembuatan peralatan kesehatan dan komponen
elektronika. Bahan polimer khusus termodifikasi ini, yang walaupun volume
produksinya kecil, harganya dapat mencapai puluhan kali harga komoditas
(Wirjosentono, 1998).
Polimer sudah ada sejak tahun 1833 yang ditemukan oleh kimiawan swedia
Berzelius. Pada abad ke 19 ilmuwan bekerja dengan menggunakan suatu makromolekul
yang tanpa memiliki suatu pengertian yang jelas mengenai strukturnya. Teori yang
berlaku saat itu adalah bahan polimer merupakan kumpulan dari molekul-molekul kecil,
sangat menyerupai koloid, tetapi terikat bersama melalui suatu gaya sekunder yang
misterius. Teori kumpulan atau penggabungan ini memberikan jalan, tanpa sedikitpun
hambatan, teori seorang kimiawan Jerman Herman Staudinger, yang mempertalikan
Universitas Sumatera Utara
sifat-sifat berharga dari polimer dengan gaya-gaya antar molekul biasa antara molekulmolekul yang mempunyai berat molekul sangat tinggi. Staudinger mengusulkan struktur
rantai linier dari paraformaldehida dan polistirena. Staudinger juga memperkenalkan
istilah makromolekul. Sebenarnya, beberapa polimer alam yang termodifikasi telah
dikomersialkan. Sebagai contoh, selulosa nitrat (Stevens,2001).
2.4. Selulosa
Jaringan berserat dalam dinding sel mengandung polisakarida selulosa.
Polisakarida ini adalah polimer alam yang paling banyak terdapat dan paling tersebar
dialam. Jutaan ton selulosa digunakan setiap tahun untuk membuat perabot kayu,tekstil,
dan kertas. Sumber utama selulosa ialah kayu. Umumnya kayu mengandung sekitar 50 %
selulosa, bersama dengan penyusun lainnya, seperti lignin. Pemisahan selulosa dari kayu
melibatkan pencernaan kayu dengan larutan belerang dioksida dan hidrogen sulfit
(bisulfit) dalam air pada proses sulfit, atau larutan natrium hidroksida dan natrium sulfida
dalam air pada proses sulfat (proses kraft). Pada kedua proses ini lignin dilarutkan
sehingga di peroleh selulosa. Sumber lain selulosa ialah kapas, yang hampir seluruhnya
memang selulosa (Cowd, 1991).
Polisakarida memilki bobot molekul yang tinggi, yang digunakan baik untuk
keperluan struktural maupun untuk penimbunan energi kimia. Karena hubungan kovalen
dasar antara satuan-satuan mono-m dalam suatu polisakarida adalah ikatan glikosida,
maka polisakarida juga disebut glikan. Ada jarak yang maha luas dari variasi dalam
komponen dan sifat-sifat struktural dari polisakarida (Page et al, 1985).
Universitas Sumatera Utara
Selulosa merupakan bahan dasar dari banyak produk teknologi (kertas, film, serat
dan sebagainya) dan karena itu diisolasi terutama dari kayu. Selulosa terdiri atas unitunit anhidroglukopiranosa yang bersambung membentuk rantai molekul. Karena itu
selulosa dapat dinyatakan sebagai polimer-linier glukan dengan struktur rantai yang
seragam.Unit-unit terikat dengan ikatan glikosidik-B-1,4. Dua unit glukosa yang
berdekatan bersatu dengan mengeliminasi satu molekul air diantara gugus hidroksil
mereka pada karbon 1 dan karbon 4.Kedudukan –B dari gugus –OH pada C 1
membutuhkan pemutaran unit glukosa berikutnya melalui sumbu C 1 dan C 4 cincin
piranosa.
Meskipun terdapat gugus-gugus –OH pada kedua ujung rantai selulosa, gugusgugus OH ini menunjukkan perilaku yang berbeda. Gugus C 1 OH adalah gugus hidrat
aldehidayang diturunkan
dari
pembentukan
cincin
melalui
ikatan
hemiasetal
intramolekul. Itulah sebabnya gugus –OH pada akhir C 4 pada rantai selulosa adalah
hidroksil alkoholat hingga bersifat bukan preduksi (Fengel et al,1999).
Selulosa memiliki beberapa turunan yaitu ester selulosa dan eter selulosa. Ester
selulosa atau selulosa nitrat merupakan salah satu diantara polimer komersial yang
paling awal. Ini dikembangkan mula-mula selama abad ke-19 dan bahkan telah dipakai
dalam pembuatan bahan-bahan peledak, film fotografik, lak, serat tekstil, dan beberapa
aplikasi pencetakan. Selulosa nitrat yang diplastisisasi dengan kamper dikenal dengan
nama dagang Celluloid. Polimer ini juga dikenal sebagai nitroselulosa, tetapi ini suatu
misnomer, karena tidak mengandung gugus-gugus nitro. Selulosa nitrat dipreparasi dari
selulosa dan asam nitrat, biasanya ketika hadir asam sulfat, meskipun asam fosfat atau
asetat bisa juga dipakai. Beberapa degradasi rantai biasanya terjadi selama pemrosesan,
juga pembentukan beberapa ester sulfat, tetapi yang belakangan inibisa dihilangkan
melalui pemanasan yang lama dengan asam nitrat encer atau alkohol.
Ester selulosa dipreparasi melalui reaksi selulosa dengan basa (selulosa alkali),
kemudian mereaksikannya dengan suatu senyawa halogen atau epoksida. Metil sulfat
juga dipakai untuk mempreparasi metil eter. Beberapa eter selulosa yang mempunyai
daya
tarik
adalah
metil
(R=CH 3 ),
etil
(R=CH 2 CH 3 ),
Universitas Sumatera Utara
hidroksipropil
(R=CH 2 CH(OH)CH 3 ),
karboksimetil
(R=CH 2 CO 2 H),amino
–etil
(R=CH 2 CH 2 NH 2 ) dan benzil (R=CH 2 C 6 H 5 ). Etil selulosa paling banyak dipakai,
terutama dalam aplikasi-aplikasi plastik yang mirip dengan aplikasi selulosa asetat.
Metilseluolsa dapat larut dalm beberapa perekat, tinta dan formulasi-formulasi
pemrosesan akhir tekstil (Stevens, 2001).
Beberapa karakteristik dari polisakarida tumbuh-tumbuhan ini, sejauh ini
merupakan makromolekul yang paling berlimpah dialam, pada dinding sel tumbuhtumbuhan, selulosa terdapat dalam fibril terkemas padat tersemen bersama dalam suatu
matriks yang terdiri dari tiga bahan polimerik lain: hemiselulosa, pektin, dan ekstensin.
Hemiselulosa merupakan suatu polmer dari aldopentosa D-silosa dalam suatu ikatan
glokosidik 1,4 dengan rantai samping yang mengandung gula lain. Pektin, bersama
dengan gula, melengkapi karekteristik sifat gel dari jeli dan pengawet yang dibuat dari
buah-buahan. Ekstensin merupakan suatu protein kaya dalam hidroksiprolin dan
berikatan secara kovalen dengan fibril selulosa (Armstrong, 1995).
Payen merupakan orang pertama yang menyatakan komposisi dari selulosa pada
tahun1838, dan menemukan bahwa selulosa terdiri dari atas 44 sampai 45% karbon, 6
sampai 6,5% hidrogen dan sisanya adalah oksigen. Berdasarkan data tersebut, maka
disimpulkan rumus empirisnya adalah C 6 H 10 O 5 . Namun, Struktur makromolekul
menyerupai rantai pada tahun 1920, sedangkan staudinger menyampaikan bukti akhir
dari polimer alam, molekul selulosa.
Selulosa merupakan substrat berserat yang terdapat pada struktur tanaman. Setiap
molekul selulosa yang besar terdiri dari unit β-D-Glukosa yang saling berikatan
membentuk rantai panjang dengan β-1,4 (McMurry, 1992). Panjang dari molekul
selulosa asli adalah 5000 nm sesuai dengan rantai dengan sekitar 10.000 unit
glukopiranosa. Dalam sel kayu, rantai selulosa linear disebut sebagai mikrofibril yaitu
sekitar 3,5 x 10 nm. Baik selulosa linear maupun mikrofibril supermolekul memiliki
pengaruh yang dominan terhadap sifat material kayu.Sejumlah struktur untuk mikrofibril
Universitas Sumatera Utara
telah diusulkan.Model ini berbeda terutama dalam daerah amorf atau daerah penyusun
kecil (Gardner, 2008).
Agregasi molekul selulosa pada dinding sel kayu berperan terhadap sifat khas
polimer.Untuk meningkatkan interaksi atau adhesi antarmuka selulosa dengan material
hidrofobik (pelarut), maka dapat ditambahkan surfaktan atau melakukan modifikasi
secara kimia terhadap permukaannya. Reaktivitas selulosa bergantung kepada
strukturnya. Untuk memodifikasi struktur selulosa, Kisi ikatan hidrogen harus
dihancurkan dengan cara pembengkakan atau pemutusan. Bagian reaktif pada selulosa
yang dapat diderivatisasi adalah ketiga gugus hidroksil, yaitu: C-2, C-3, dan C-6. Gugus
hidroksil pada C-6 adalah hidroksil primer, yang mempunyai posisi yang paling reaktif
untuk reaksi esterifikasi, sementara C-2 adalah lebih asam dibandingkan kedua gugus
hidroksil sekunder dan merupakan sisi yang lebih reaktif untuk esterifikasi. Selulosa
memiliki afinitas yang kuat terhadap dirinya sendiri dan bahan yang mengandung
hidroksil.Berdasarkan pada gugus fungsi hidroksil yang dominan, maka selulosa bersifat
reakstif dengan air.
Berdasarkan derajat polimerisasi (DP) dan kelarutan dalam senyawa natrium
hidroksida (NaOH) 17,5% selulosa dapat dibedakan atas tiga jenis (Sumada, 2011):
1. Alfa selulosa adalah selulosa berantai panjang, tidak larut dalam larutan NaOH 17,5%
atau larutan basa kuat dengan DP (derajat polimerisasi) 600-1500. Α-selulosa
digunakan sebagai penduga atau penentu tingkat kemurnian selulosa. Selulosa dengan
derajat kemurnian α > 92% memenuhi syarat untuk bahan baku utama pembuatan
propelan atau bahan peledak. Sedangkan selulosa kualitas dibawahnya digunakan
sebagai bahan baku pada industri kertas dan industri kain (serat rayon). Semakin
tinggi kadar alfa selulosa, semakin baik mutu bahannya.
2. Beta selulosa adalah selulosa berantai pendek, larut dalam NaOH 17,5% atau basa
kuat dengan DP 15-90, dapat mengendap bila dinetralkan.
3. Gama selulosa adalah selulosa berantai pendek, larut dalam larutan NaOH 17,5% atau
basa kuat dengan DP kurang dari 15, kandungan utamanya adalah hemiselulosa.
Universitas Sumatera Utara
Selulosa sangat stabil dalam berbagai pelarut dan hanya dapat dihancurkan dengan
adanya asam kuat atau sistem pelarut dengan ikatan hidrogen yang kuat, biasanya basa
amina. Sifat termal selulosa yaitu temperatur transisi gelas selulosa dengan kisaran 200230oC (Goring, 1963), yang dekat dengan suhu dekomposisi termal yaitu 260oC.
Selulosa membentuk mikrofibril melalui ikatan inter dan intra molekuler sehingga
memberikan struktur yang dipecah. Mikrofibril selulosa terdiri dari dua 2 (dua) tipe,
yaitu kristalin dan amorf.
2.5.Nanoselulosa
Nanoselulosa merupakan suatu serat selulosa yang memilki dimensi pada skala
nanometer (0,2-100 nm). Serat nanoselulosa sebagai material penguat komposit menjadi
semakin menarik bagi peneliti dalam ilmu komposit karena bersifat ringan dan memiliki
kekuatan yang tinggi. Nanoselulosa dapat dibuat dengan menggunakan proses fisika,
misalnya dengan penghomogenan atau penghapusan pada tekanan yang tinggi; atau
secara kimia, misalnya hidrolisis asam (Wang, 2006).
Nanoselulosa terdiri dari 4 (empat) tipe, yaitu:
a. Nanoselulosa bakteri, merupakan material berukuran nanometer yang diperoleh
dari strain spesies Acetobacter, Meskipun strain pseudomonas, Achrobacter,
Alcaligene, Aerobacter, dan Azotobacter juga dapat digunakan untuk
memproduksi selulosa. Selulosa bakteri dalam bentuk jaringan yang mengandung
lapisan tipis (pellicles) dari pita serat selulosa yang memilki lebar kurang dari
100nm dan terbuat dari mikrofibril berdiameter 2-4nm. Melalui proses
homogenisasi, bundel selulosa terbelah dan rusak meninggalkan selulosa
mikrofibril. Nanoselulosa bakteri biasa digunakan untuk aplikasi medis, penguat
pada kertasberkualitas tinggi, diafragma untuk transduser elektro-akustik,aditif
cat, bahan pelapis, obat-obatan,dan kosmetik.
b. Selulosa Electrospun, Selulosa harus dalam bentuk larutan agar eletrospinning
dapat dilakukan, beberapa pelarut yang digunakan adalah N-metilmorfolin-Noksida (NMMO), N,N-dimetilasetamida (DMAc) dan litium klorida (Licl)/N,Ndimetilasetamida (DMAc). Faktor lain yang perlu dipertimbangkan dari sifat
Universitas Sumatera Utara
intrinsik larutan untuk proses electrospinning selulosa adalah berat molekul
selulosa, viskositas larutan, densitas, tegangan permukaan larutan selulosa dan
konduktivitas larutan. Serat elektrospun telah berhasil digunakan sebagai penguat
polimer termoplastik. Fink dan Ganster mengembangkan teknik pultrusi ganda
untuk pembentukan polimer termoplastik dan serat electrospun untuk aplikasi
injeksi molding. Mereka meningkatkan sifat mekanik akhir komposit sampai tiga
kali dibandingkan matriks awal.
c. Selulosa Mikrofibril, merupakan material yang diperoleh dengan disintegrasi
selulosa melalui proses homogenisasi, menghasilkan mikrofibril. Morfologi baru
ini dikembangkan oleh Turbak et al (1980). Proses ini biasanya dimulai dari
bubur kayu. Namun Dufresne et al. menjelaskan bagaimana selulosa mikrofibril
dapat diekstrak dari gula gula bit. Terlepas dari material awal, proses ini selalu
melibatkan proses homogenisasi. Melalui proses homogenisasi, bundel selulosa
terbelah dan rusak meninggalkan helai selulosa mikrofibril dengan dimensi 10100 nm. Dengan proses homogenisasi, rasio luas permukaan terhadap volume
serat meningkat secara dramatis.
d. Selulosa nanotube (Whiskers Cellulose), merupakan struktur menyerupai jarum
dari kristal selulosa, yang telah dipelajari sifat cairan kristal dalam cairan
suspensi berkonsentrasi dan untuk efek sebagai penguat ketika ditambahkan
dalam matriks polimer menimbulkan jaringan yang sangat kuat oleh ikatan
hidrogen. Selulosa Whisker adalah material terbarukan yang memiliki
ketersediaan tinggi, ringan, dan sifat mekanik yang tinggi. Material ini terdiri dari
batangan ramping, dan bergantung pada asalnya, dimensi lateral diameter
berkisar 2-50 nm dan panjang dapat mencapai beberapa puluh micrometer
(Gardner, 2008).
Serat alami yang diperoleh dari sumber yang berbeda telah memberikan hasil yang
menjanjikan sebagai penguat pada termoplastik. Ketika diisolasi dalam skala nanometer,
serat ini memberikan nilai kekuatan tarik dan modulus yang sebanding dengan serat
gelas. Selain itu, berbagai serat lignoselulosa dapat digunakan dalam matriks polimer
komposit. Beberapa aplikasi dari nanoselulosa yaitu: pembuatan kertas dan kertas karton,
Universitas Sumatera Utara
bionanokomposit dalam makann, kosmetik, medis, perangkat optik, farmasi, bahan kimia
dengan dispersi dan emulsi. Nanopartikel jenis baru yang mempunyai kemampuan
membentuk nanokomposit dengan sifat yang lebih baik telah banyak diterapkan. Selain
itu, kemajuan terbaru berupa produksi bio-serat, mikrosera atau nano serat
memungkinkan pembuatan nanokomposit yang memiliki sifat yang sangat baik (Souza,
2010).
2.6.Karbohidrat
Karbohidrat banyak terdapat dalam bahan nabati, baik berupa gula sederhana,
pentosa, heksosa, maupun karbohidrat dengan massa molekul tinggi seperti pati, pektin,
selulosa, dan lignin. Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksi aldehid atau
polihidroksi keton atau turunannya, sehingga terdapat pula karbohidrat yang
mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur. Di alam, Karbohidrat dihasilkan dari proses
fotosintesis pada tumbuh-tumbuhan yang mengandung klorofil yang mengubah karbon
dioksida dan air menjadi karbohidrat dan oksigen (Riswiyanto, 2009).
2.7. Penggolongan Karbohidrat
Karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai
menjadi rantai yang panjang serta dapat pula bercabang yang disebut dengan
polisakarida, misalnya pati, kitin dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida,
terdapat pula disakarida yang merupakan rangkaian dua monosakarida dan oligosakarida
yang merupakan rangkaian beberapa monosakarida (Vistanty, 2010).
2.7.1. Monosakarida
Monosakarida (dari bahasa yunani mono: satu; sacchar: gula) adalah senyawa
karbohidrat dalam bentuk gula yang paling sederhana. Disebut juga gula sederhana
(simple sugars) karena monosakarida ini tidak dapat dihidrolisis menjadi molekul
karbohidrat yang lebih sederhana lagi (Hart, 2003). Molekul monosakarida hanya terdiri
dari beberapa atom karbon.Monosakarida dapat juga diartikan sebagai senyawa
pembentuk disakarida seperti sukrosa, laktosa dan maltosa serta pembentuk polisakarida
seperti selulosa dan amilum (Fessenden and Fessenden, 1984).
Universitas Sumatera Utara
Monosakarida dikelompokkan berdasarkan jumlah atom karbon yang dikandungnya,
yaitu triosa C 3 H 6 O 3 , tetrosa C 4 H 8 O 4 , pentosa C 5 H 10 O 6 dan heptosa C 7 H 14 O 7
(Riswiyanto, 2009) Gugus aktifnya dapat berupa gugus aldehid atau gugus keton yang
memberi awalan
aldo dan keto di dalam suatu sakarida, sedangkan akhiran –osa
menunjukkan karbohidrat. Jumlah atom karbon dalam karbohidrat ditunjukkan dengan
menggunakan tri,tetra, penta, heksa dan seterusnya. Beberapa monosakarida
mempunyai rasa manis, memiliki sifat larut dalam air, tidak berwarna, dan berbentuk
kristal padat. Contoh dari monosakarida adalah glukosa, galaktosa, xylosa dan ribosa
(Riswiyanto, 2009).
Glukosa adalah suatu aldoheksosa (aldosa dengan enam atom karbon).
Sedangkan ribosa adalah suatu aldopentosa (aldosa dengan lima atom karbon). Fruktosa
adalah suatu heksulosa, disebut juga levulosa karena memutar bidang polarisasi ke kiri.
Merupakan satu-satunya heksulosa yang terdapat dialam. Fruktosa merupakan gula
termanis, terdapat dalam madu dan buah-buahan bersama glukosa. Fruktosa dapat
terbentuk dari hidrolisis suatu disakarida yang disebut sukrosa. Galaktosa adalah
aldoheksosa, namun memiliki sifat yang berbeda dari glukosa karena atom-atomnya
tersusun berlainan. Struktur glukosa umumnya terbentuk kursi siklik dan hanya 0,02%
berbentuk rantai lurus. Hal ini dikarenakan karbohidrat memiliki gugus fungsi alkohol
dan aldehida atau keton sehingga struktur rantai lurus mudah berkonversi menjadi bentuk
struktur kursi siklik atau struktur cincin hemiasetal (Ophardt, 2003). Rumus struktur
glukosa (Gambar 2.2), galaktosa (Gambar 2.3) dan fruktosa (Gambar 2.4) dapat
digambarkan melalui proyeksi fischer dan proyeksi haworth sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
2.7.2. Oligosakarida
Oligosakarida mengandung antara 2 sampai 20 unit monosakarida atau
karbohidrat sederhana.Sehingga oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida dan
lainnya. Oligosakarida sebagian terdapat secara alami dalam sayur-sayuran dan buahbuahan sementara sebagian lainnya dapat diproduksi secara sintetis melalui hidrolisis
polisakarida atau melalui penggunaan teknologi enzim. Oligosakarida yang paling
banyak digunakan dan terdapat di alam adalah bentuk disakarida seperti maltosa, laktosa,
dan sukrosa. Molekul disakarida yang disusun oleh dua molekul monosakarida
dihubungkan oleh ikatan glikosida. Reaksi pembentukan disakarida dari monosakarida
adalah sebagai berikut (Gambar 2.5) :
Universitas Sumatera Utara
masing-masing disakarida yang terbentuk dari dua molekul monosakarida adalah sukrosa
(Gambar 2.6), laktosa (Gambar 2.7) dan maltosa (Gambar 2,8).
Sukrosa terbentuk dari penggabungan satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa.
Laktosa terbentuk dari pengabungan satu molekul glukosa dan satu molekul glaktosa
(Gibson, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Maltosa terbentuk dari penggabungan dua molekul glukosa.
2.7.3. Polisakarida
Polisakarida adalah suatu molekul besar yang terbentuk dari ratusan molekul gula
sederhana yang berikatan satu sama lain. Beberapa polisakarida yang penting adalah pati,
selulosa dan glikogen (Laberge, 2008). Susunan dan fungsi suatu polisakarida ditentukan
oleh jumlah monomer gula dan posisi ikatan glikosidiknya.Polisakarida bukan pati (Non
starch polysaccharides), terdiri atas 3 kelompok besar yakni selulosa, polimer non
selulosa, dan pektik polisakarida. Polimer non selulosa ini terdiri dari arabinoxylan,
glukan, mannan, araban, galaktan dan xyloglukan (Science Tech Enterpreneur, 2008).
Polisakarida adalah polimer dengan beberapa ratus hingga ribuan monosakarida yang
dihubungkan dengan ikatan glikosidik.Polisakarida diklasifikasikan berdasarkan fungsi,
struktur, jenis monosakrida dan posisi ikatan glikosidik serta konfigurasi ikatan
glikosidik alfa dan beta juga ada tidaknya substituen karbohidrat.
Berdasarkan fungsinya, polisakarida dibedakan menjadi dua jenis, yaitu
polisakarida simpanan dan polisakarida struktural. Polisakarida simpanan berfungsi
sebagai materi cadangan yang dibutuhkan akan dihidrolisis untuk memenuhi kebutuhan
gula bagi sel. Polisakarida simpanan antara lain adalah pati, glikogen dan dekstrin. Pati
adalah polisakarida simpanan antara lain adalah monomer-monomer glukosa
penyusunnya dihubungkan dengan ikatan alfa 1-4. Bentuk pati yang paling sederhana
adalah amilosa, yang hanya memiliki rantai lurus. Sedangkan bentuk pati yang lebih
kompleks adalah amilopektin yang merupakan polimer bercabang dengan ikatan alfa 1-6
pada titik percabangan. Manusia dan vertebrata lainnya menyimpan glokogen pada sel
hati dan sel otot. Glikogen dalam sel akan dihidrolisis bila terjadi peningkatan kebutuhan
gula dalam tubuh.
Hanya saja, energi yang dihasilkan tidak seberapa sehingga tidak
dapat diandalkan sebagai sumber energi dalam jangka lama. Sedangkan dekstran adalah
polisakarida pada bakteri dan khamir yang terdiri atas poli-D-glukosa rantai alfa 1-6,
yang memiliki cabaang alfa 1-3 dan beberapa memiliki alfa 1-2 atau alfa 1-4.
Universitas Sumatera Utara
Polisakarida struktural berfungsi sebagai materi penyusun dari suatu sel atau
keseluruhan organisme.Struktur dan fungsi suatu polisakarida ditentukan oleh jumlah
monomer gula dan posisi ikatan glikosidiknya. Polisakarida yang tergolong struktural
adalah selulosa dan kitin. Selulosa adalah komponen utama penyusun dinding sel
tumbuhan.Selulosa adalah senyawa paling berlimpah di bumi, yaitu diproduksi hampir
100 miliar ton per tahun (Stephen et al, 2006). Ikatan glikosidik selulosa berbeda dengan
pati yaitu monomer selulosa seluruhnya terdapat dalam konfigurasi beta. Kitin adalah
karbohidrat penyusun eksoskeleton artropoda (serangga, laba-laba, krustase). Kitin terdiri
atas monomer glukosa dengan cabang yang mengandung nitrogen. Kitin murni
menyerupai kulit, namunakan mengeras ketika dilapisi dengan kalsium karbonat. Kitin
telah digunakan untuk membuat benang operasi yang kuat dan fleksibel dan akan terurai
setelah luka atau sayatan sembuh. Beberapa senyawa polisakarida dan strukturnya adalah
amillum (Gambar 2.9) dan glikogen (Gambar 2.10) adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
2.8. Grafting selulosa
Kopolimer cangkokan merupakan senyawa-senyawa yang terdiri dari atas
kerangka dari polimer alam yang mengandung rantai-samping polimer sintetik yang
terikat dengan ikatan kovalen dengan bahan asal. Dengan pencangkokan, selulosa
dimodifikasi dalam perilakunya dan sifat-sifatnya. Dalam kebanyakan percobaan
polimer-polimer vinil (poli vinil klorida, polistirena, polimetakrilat dan sebagainya)
dicangkokan kedalam bahan selulosa seperti pulp, kapas, rayon, dan kertas. Sifat-sifat
selulosa yang diregenerasi dapat juga divariasi dengan mencangkokan zat antara selulosa
xantat. Turunan-turunan selulosa lain juga misalnya selulosa asetat diubah menjadi
kopolimer cangkok.
Reaksi-reaksi pencangkokan dapat dibagi menjadi tiga kelompok dasar yaitu dengan:
1. Pencangkokan yang diawali dengan cara-cara polimerisasi radikal.
2. Pencangkokan yang diawali dengan interaksi ion.
3. Pencangkokan dengan reaksi-reaksi kondensasi atau adisi
Teknik yang paling banyak digunakan adalah jalur polimerisasi radikal. Radikalradikal yang diperlukan untuk mulai dan menjalankan reaksi dapat diproduksi dengan
cara-cara kimia, radiasi atau cara-cara mekanis.
Untuk pencangkokan senyawa-senyawa vinil pada selulosa melalui polimerisasi
radiakal maka reaksi perpindahan rantai radikal-bebas merupakan cara yang paling
banyak digunakan. Berawal dari senyawa yang dapat dengan mudah menjadi radikal
(misal peroksida-peroksida) pembentukan rantai-rantai polimer dengan kedudukankedudukan radikal dimulai Kedudukan-kedudukan radikal ini dipindahkan ke molekul
selulosa dimana pembentukan rantai ko-polimer cangkokan dimulai. diatas polimerisasi
cangkokan disertai dengan reaksi-reaksi pembentukan homopolimer dan ikatan-ikatan
silang
antara
molekul-molekul
selulosa
yang
dicangkokan.
Pada
umumnya
homopolimerisasi melalui cangkokan.
Pembentukan homopolimer yang tidak diinginkan dapat ditekan dengan
memasukkan kedudukan-kedudukan radikal ke dalam molekul-molekul selulosa sebelum
Universitas Sumatera Utara
pencangkokan. Radikalisasi selulosa dapat dilakukan dengan memasukkan gugus-gugus
ester yang tersubtitusi halogen, gugus-gugus merkaptil dan gugus diazo.
Cara lain memulai polimerisasi cangkokan adalah radiasi dengan sinar UV.
Selulosa dapat diradiasi sebelum monomer ditambahkan. Maka pembentukan
homopolimer ditekan. Dengan adanya udara gugus-gugus peroksida dibentuk pada
selulosa yang mengawali pencangkokan dengan tidak adanya udara pusat-pusat radikal
yang dibentuk secara langsung dapat bereaksi dengan monomer-monomer. Hasil molekul
yang dicangkokan dipengaruhi oleh energi radiasi. Pada dosis radiasi 5kJ/kg. Reaksi
pencangkokan dapat dipercepat dengan menaikkan jumlah gugus peroksida selulosa
dengan menambahkan H 2 O 2 selama radiasi. Radiasi UV juga mempengaruhi pemecahanpemecahan rantai selulosa, Pembentukan pusat-pusat radikal pada C 1 . Dibandingkan
dengan prose-proses radikal polimerisasi ionik kurang penting. Reaksi-reaksinya
dilakukan dalam pelarut-pelarut netral Tetrahydrofurane (THF) Dimethyl Sulfoxide
(DMSO) dan dimulai dari selulosa alkoksida (Fengel dkk, 1999)
Gambar 2.11. Polimerisasi Pembukaan Cincin dari ε-caprolactone oleh selulosa,
menggunakan benzyl alkohol sebagai co-inisiator (Lonnberg et al,
2008).
Universitas Sumatera Utara
2.9. Metode grafting
2.9.1. Mekanisme Radikal Bebas
Metode ini adalah tertua dan terluas pengunaanya, karena relatif simpel. Ada 5
(lima) metode grafting mekanisme radikal bebas yaitu :
1. Metode Kimia
Radikal kimia dilepaskan oleh inisiator seperti benzoil peroksida (BPO) atau
azobisissobutironitril (AIBN).
2. Metode Fotografting
Kelompok khromoponik di polimer menyerap radiasi elektromagnetik pada daerah
visible dan elektromagnetik.Hasilnya pemutusan ikatan dan kemudian pada
dekomposisi radikal dimana menghasilkan inisiasi grafting
3. Metode radiasi grafting
Pada metode ini kopolimer graft pada daerah radiakal pada rantai polimer dengan
energi radiasi yang tinggi pada daerah vakum atau medium lainnya.
4. Metode Plasma Grafting
Grafting plastik seperti fiber dengan pemberian sinar. Dengan suhu rendah merupakan
sistem yang kompleks untuk elektron, atom, spesies ionisasi dan pelepasan atom dan
molekul.
5. Metode Kimia Mekanik Grafting
Mekanisme yang bersifat reaktif dan ultrasonik menyebabkan polimer mengalami
degradasi disebabkan oleh sebuah radikal bebas.
2.9.2. Mekanisme Ionik
Merupakan teknik yang baik untuk persiapan kopolimer graft. Metode ini
dibagi 2 (dua) yaitu :
1. Metode Anionik
Graft kopolimerisasi mengalami inisiasi oleh anion dengan reaksi basa dengan asam
proton pada rantai utama polimer.
2. Metode Kationik
Reaksi inisiasi di antara alkil halida dan asam Lewis merupakan contoh untuk kationik
grafting.
Universitas Sumatera Utara
2.9.3. Mekanisme Koordinasi
Stereospesifik inisiator memberikan stereo blok kopolimer mengandung rangkaian
isotaktik dan heterotaktik.
2.9.4. Mekanisme Coupling
Polimer yang mengandung hidrogen yang aktif digunakan untuk sintesis kopolimer
graft. Poli (etilen oksida) adalah grafting yang mudah kedalam nilon (Singh., 1992).
2.10. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)
Metode ini disebut juga sebagai metode tidak dispersif dimana radiasi yang berasal
dari sumber radiasi inframerah dikolomasikan oleh sebuah cermin cekung ke pembagi
berkas radiasi, setengah berkas dilewatkan cermin statik dan setengah dilewatkan cermin
statik dan setengah berkas lainnya ke cermin gerak. Pergerakan cermin memodulasi
semua panjan gelombang (frekuensi) dalam berkas radiasi. Setelah terjadi refleksi pada
kedua cermin, kedua berkas tersebut bergabung kembali pada pembagi berkas
radiasi.Meskipun cahaya masuk inkoheren, Pemecahan menjadi dua berkas dan
penggabungannya kembali pada pembagi menjamin bahwa keduanya dapat bergabung
sepertinya koheren. Sebagai hasilnya, kedua berkas panjang gelombangnya dapat
berinterferensi dengan kadar yang berbeda. Berkas gabungan itu melalui sel sampel dan
sampai ke detektor. Kedua berkas tersebut telah menempuh alur yang tidak sama
panjang dengan perbedaan sebesar (Retardasi, kelambatan). Karena tiap panjang
gelombang dimodulasi dan dideteksi pada frekuensi yang berbeda, akan terjadi gangguan
noise hanya pada lebar pitanya yang sempit. Sebagai hasilnya betul-betul tidak ada
radiasi baur yang meyertaipengukuran fourier transform. Bebasnya dari radiasi baur
merupakan juga salah satu keuntungan fellgett pada spektroskopi inframerah fourier
transform (FTIR). Salah satu keuntungan FTIR adalah perekaman spektrum inframerah
yang sangat cepat, sehingga memungkinkan merekam komponen senyawa yang
dipisahkan pada kromatografi gas (Satiadarma, 2004).
FTIR ini membawa tingkat kesrbagunaan yang lebih besar kepenitian-penelitian
struktur
polimer.
Karena
spektrum-spektrum
bisa
discan,
disimpan,
dan
Universitas Sumatera Utara
ditransformasikan dalam hitungan detik, teknik ini memudahkan penilitian reaksi-reaksi
polimer seperti degradasi atau ikat silang. Persyaratan-persyaratan ukuran sampel yang
sangat kecil mempermudah kopling instrumen FTIR dengan suatu mikroskp untuk
analisis bagian-bagian sampel polimer yang sangat terlokalisasi. FTIR bermanfaat juga
dalam meneliti paduan-paduan ploimer. Sementara paduan yang tidak dapat campur
memperlihatkan suatu spektrum IR yang ,merupakan superposisi dari sepktrum
homopolimer, spektrum yang dapat campur adalah super posisi dari tiga komponen – dua
spektrum homopolimer dan satu spektrum interaksi ynag timbul dari interaksi kimia atau
fisika antara homopolimer-homopolimer (Stevens, 2001).
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tanaman Aren
Tanaman aren termasuk jenis tanaman palma yang mudah tumbuh. Tanaman aren
berasal dari wilayah Asia tropis, yang menyebar secara alami mulai dari India Timur di
sebelah Barat, hingga mencapai Malaysia, Indonesia, dan Filipina di sebelah Timur. Aren
umumnya banyak tumbuh di lereng-lereng atau tebing sungai. Penyebaran tanaman aren
secara alami dibantu oleh oleh hewan karena buah aren yang masak banyak disukai
hewan. Musang luwak diketahui sebagai salah satu hewan yang menyukai buah aren dan
secara tidak langsung berfungsi sebagai hewan pemencar biji aren.
Taksonomi tanaman aren adalah sebagai berikut;
Kerajaan
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Sub divisi
: Angiospermae
Kelas
: Monocotyledonae
Bangsa
: Spadicitlorae
Suku
: Palmae
Genus
: Arenga
Species
: Arenga pinnata Merr.
Tanaman aren (Arenga pinnata MERR) merupakan tanaman dari suku Palmae yang
tersebar pada hampir di seluruh wilayah Indonesia, terutama terdapat di 14 provinsi,
seperti: Papua, Maluku, Maluku Utara, Sumatera Utara, Sumatera Barat, Jawa Barat,
Jawa Tengah, Banten, Sulawesi Utara, Sulawesi Selatan, Sulawesi Tenggara, Bengkulu,
Kalimantan Selatan dan Nangroe Aceh Darussalam. Total luas di 14 provinsi sekitar
70.000 hektar. Aren merupakan komoditas perkebunan unggulan di Provinsi Banten
Universitas Sumatera Utara
dengan luas areal 2.500 Hektar yang tersebar di dua kabupaten yaitu Kabupaten Lebak
dan Pandeglang. Sebaran tanaman aren di seluruh Indonesia belum sepenuhnya terdata
dengan baik karena selama ini masih dibiarkan tumbuh liar dan baru sedikit daerah yang
membudidayakan (Anonim, 2008).
Gambar 2.1 Gambar Tandan Buah Aren
2.2. Pemanfaatan Tanaman Aren
Walaupun aren bukan tanaman yang dibudidayakan, namun karena masyarakat
mulai mengetahui banyak manfaat yang didapat dari pohon aren ini membuat masyarakat
mulai melirik tanaman ini untuk dibudidayakan. Hampir semua bagian pohon aren dapat
dimanfaatkan untuk menghasilkan produk yang mempunyai nilai ekonomi.
Jenis produk yang dapat dimafaatkan dari pohon aren yaitu:
1. Akar digunakan untuk membuat obat secara tradisional
2. Batang pohon aren dapat digunakan sebagai bahan bangunan, jembatan dan peralatan
rumah tangga.
3. Buah aren muda digunakan untuk pembuatan kolang kaling sebagai bahan makanan
olahan berupa manisan.
4. Daun muda/janur untuk pembungkus kertas rokok yang disebut kawung.
5. Daun yang sudah tua, digunakan sebagai atap rumah
6. Lidi daun aren untuk membuat sapu lidi
7. Nira sebagai bahan baku prmbuatan gula aren, tuak, dan cuka.
Universitas Sumatera Utara
9. Ijuk sebagai bahan baku membuat sapu dan tali, atap rumah dan media penyaring air
(water filter) dan juga pembungkus kabel bawah laut.
10. Tepung aren, diolah dari batang pohon aren untuk pembuatan mie, dan campuran
membuat bubur (Lay dan Heliyanto, 2010) dan (Irawan et al, 2009).
Pohon aren dapat menghasilkan 15 liter nira setiap hari, ijuk sebanyak 2 kg setiap
pohon/tahun, kolang kaling 100 kg setiap pohon/tahun dan jika tidak disadap niranya,
pohon aren dapat menghasilkan 40 kg tepung setiap pohon. Pohon aren akan berbunga
setelah berumur 7 s/d 12 tahun. Tandan bunga muncul dari setiap pelepah atau bekas
pelepah daun mulai dari ketinggian seperempat tinggi pohon ke arah bawah. Bunga
betina akan masak dalam 1 – 3 tahun. Bunga betina yang masih muda, dapat diolah
menjadi kolang kaling (Sunanto, 1993).
2.3. Polimer
Polimer merupakan salah satu bahan teknik yang penting untuk keperluan
konstruksi atau suku cadang, disamping bahan konvensional lainnya seperti logam dan
keramik.
Sebagai polimer komoditas, yaitu bahan polimer yang
digunakan pada
pembuatan barang konsumen, misalnya untuk peralatan rumah tangga, mainan, alat
kantor, dan sebagainya, volume kebutuhannya semakin meningkat. Selain daripada itu,
bahan polimer telah dimodifikasi secara fisiko-kimiawi menjadi bahan khusus dengan
karakteristik tertentu seperti untuk pembuatan peralatan kesehatan dan komponen
elektronika. Bahan polimer khusus termodifikasi ini, yang walaupun volume
produksinya kecil, harganya dapat mencapai puluhan kali harga komoditas
(Wirjosentono, 1998).
Polimer sudah ada sejak tahun 1833 yang ditemukan oleh kimiawan swedia
Berzelius. Pada abad ke 19 ilmuwan bekerja dengan menggunakan suatu makromolekul
yang tanpa memiliki suatu pengertian yang jelas mengenai strukturnya. Teori yang
berlaku saat itu adalah bahan polimer merupakan kumpulan dari molekul-molekul kecil,
sangat menyerupai koloid, tetapi terikat bersama melalui suatu gaya sekunder yang
misterius. Teori kumpulan atau penggabungan ini memberikan jalan, tanpa sedikitpun
hambatan, teori seorang kimiawan Jerman Herman Staudinger, yang mempertalikan
Universitas Sumatera Utara
sifat-sifat berharga dari polimer dengan gaya-gaya antar molekul biasa antara molekulmolekul yang mempunyai berat molekul sangat tinggi. Staudinger mengusulkan struktur
rantai linier dari paraformaldehida dan polistirena. Staudinger juga memperkenalkan
istilah makromolekul. Sebenarnya, beberapa polimer alam yang termodifikasi telah
dikomersialkan. Sebagai contoh, selulosa nitrat (Stevens,2001).
2.4. Selulosa
Jaringan berserat dalam dinding sel mengandung polisakarida selulosa.
Polisakarida ini adalah polimer alam yang paling banyak terdapat dan paling tersebar
dialam. Jutaan ton selulosa digunakan setiap tahun untuk membuat perabot kayu,tekstil,
dan kertas. Sumber utama selulosa ialah kayu. Umumnya kayu mengandung sekitar 50 %
selulosa, bersama dengan penyusun lainnya, seperti lignin. Pemisahan selulosa dari kayu
melibatkan pencernaan kayu dengan larutan belerang dioksida dan hidrogen sulfit
(bisulfit) dalam air pada proses sulfit, atau larutan natrium hidroksida dan natrium sulfida
dalam air pada proses sulfat (proses kraft). Pada kedua proses ini lignin dilarutkan
sehingga di peroleh selulosa. Sumber lain selulosa ialah kapas, yang hampir seluruhnya
memang selulosa (Cowd, 1991).
Polisakarida memilki bobot molekul yang tinggi, yang digunakan baik untuk
keperluan struktural maupun untuk penimbunan energi kimia. Karena hubungan kovalen
dasar antara satuan-satuan mono-m dalam suatu polisakarida adalah ikatan glikosida,
maka polisakarida juga disebut glikan. Ada jarak yang maha luas dari variasi dalam
komponen dan sifat-sifat struktural dari polisakarida (Page et al, 1985).
Universitas Sumatera Utara
Selulosa merupakan bahan dasar dari banyak produk teknologi (kertas, film, serat
dan sebagainya) dan karena itu diisolasi terutama dari kayu. Selulosa terdiri atas unitunit anhidroglukopiranosa yang bersambung membentuk rantai molekul. Karena itu
selulosa dapat dinyatakan sebagai polimer-linier glukan dengan struktur rantai yang
seragam.Unit-unit terikat dengan ikatan glikosidik-B-1,4. Dua unit glukosa yang
berdekatan bersatu dengan mengeliminasi satu molekul air diantara gugus hidroksil
mereka pada karbon 1 dan karbon 4.Kedudukan –B dari gugus –OH pada C 1
membutuhkan pemutaran unit glukosa berikutnya melalui sumbu C 1 dan C 4 cincin
piranosa.
Meskipun terdapat gugus-gugus –OH pada kedua ujung rantai selulosa, gugusgugus OH ini menunjukkan perilaku yang berbeda. Gugus C 1 OH adalah gugus hidrat
aldehidayang diturunkan
dari
pembentukan
cincin
melalui
ikatan
hemiasetal
intramolekul. Itulah sebabnya gugus –OH pada akhir C 4 pada rantai selulosa adalah
hidroksil alkoholat hingga bersifat bukan preduksi (Fengel et al,1999).
Selulosa memiliki beberapa turunan yaitu ester selulosa dan eter selulosa. Ester
selulosa atau selulosa nitrat merupakan salah satu diantara polimer komersial yang
paling awal. Ini dikembangkan mula-mula selama abad ke-19 dan bahkan telah dipakai
dalam pembuatan bahan-bahan peledak, film fotografik, lak, serat tekstil, dan beberapa
aplikasi pencetakan. Selulosa nitrat yang diplastisisasi dengan kamper dikenal dengan
nama dagang Celluloid. Polimer ini juga dikenal sebagai nitroselulosa, tetapi ini suatu
misnomer, karena tidak mengandung gugus-gugus nitro. Selulosa nitrat dipreparasi dari
selulosa dan asam nitrat, biasanya ketika hadir asam sulfat, meskipun asam fosfat atau
asetat bisa juga dipakai. Beberapa degradasi rantai biasanya terjadi selama pemrosesan,
juga pembentukan beberapa ester sulfat, tetapi yang belakangan inibisa dihilangkan
melalui pemanasan yang lama dengan asam nitrat encer atau alkohol.
Ester selulosa dipreparasi melalui reaksi selulosa dengan basa (selulosa alkali),
kemudian mereaksikannya dengan suatu senyawa halogen atau epoksida. Metil sulfat
juga dipakai untuk mempreparasi metil eter. Beberapa eter selulosa yang mempunyai
daya
tarik
adalah
metil
(R=CH 3 ),
etil
(R=CH 2 CH 3 ),
Universitas Sumatera Utara
hidroksipropil
(R=CH 2 CH(OH)CH 3 ),
karboksimetil
(R=CH 2 CO 2 H),amino
–etil
(R=CH 2 CH 2 NH 2 ) dan benzil (R=CH 2 C 6 H 5 ). Etil selulosa paling banyak dipakai,
terutama dalam aplikasi-aplikasi plastik yang mirip dengan aplikasi selulosa asetat.
Metilseluolsa dapat larut dalm beberapa perekat, tinta dan formulasi-formulasi
pemrosesan akhir tekstil (Stevens, 2001).
Beberapa karakteristik dari polisakarida tumbuh-tumbuhan ini, sejauh ini
merupakan makromolekul yang paling berlimpah dialam, pada dinding sel tumbuhtumbuhan, selulosa terdapat dalam fibril terkemas padat tersemen bersama dalam suatu
matriks yang terdiri dari tiga bahan polimerik lain: hemiselulosa, pektin, dan ekstensin.
Hemiselulosa merupakan suatu polmer dari aldopentosa D-silosa dalam suatu ikatan
glokosidik 1,4 dengan rantai samping yang mengandung gula lain. Pektin, bersama
dengan gula, melengkapi karekteristik sifat gel dari jeli dan pengawet yang dibuat dari
buah-buahan. Ekstensin merupakan suatu protein kaya dalam hidroksiprolin dan
berikatan secara kovalen dengan fibril selulosa (Armstrong, 1995).
Payen merupakan orang pertama yang menyatakan komposisi dari selulosa pada
tahun1838, dan menemukan bahwa selulosa terdiri dari atas 44 sampai 45% karbon, 6
sampai 6,5% hidrogen dan sisanya adalah oksigen. Berdasarkan data tersebut, maka
disimpulkan rumus empirisnya adalah C 6 H 10 O 5 . Namun, Struktur makromolekul
menyerupai rantai pada tahun 1920, sedangkan staudinger menyampaikan bukti akhir
dari polimer alam, molekul selulosa.
Selulosa merupakan substrat berserat yang terdapat pada struktur tanaman. Setiap
molekul selulosa yang besar terdiri dari unit β-D-Glukosa yang saling berikatan
membentuk rantai panjang dengan β-1,4 (McMurry, 1992). Panjang dari molekul
selulosa asli adalah 5000 nm sesuai dengan rantai dengan sekitar 10.000 unit
glukopiranosa. Dalam sel kayu, rantai selulosa linear disebut sebagai mikrofibril yaitu
sekitar 3,5 x 10 nm. Baik selulosa linear maupun mikrofibril supermolekul memiliki
pengaruh yang dominan terhadap sifat material kayu.Sejumlah struktur untuk mikrofibril
Universitas Sumatera Utara
telah diusulkan.Model ini berbeda terutama dalam daerah amorf atau daerah penyusun
kecil (Gardner, 2008).
Agregasi molekul selulosa pada dinding sel kayu berperan terhadap sifat khas
polimer.Untuk meningkatkan interaksi atau adhesi antarmuka selulosa dengan material
hidrofobik (pelarut), maka dapat ditambahkan surfaktan atau melakukan modifikasi
secara kimia terhadap permukaannya. Reaktivitas selulosa bergantung kepada
strukturnya. Untuk memodifikasi struktur selulosa, Kisi ikatan hidrogen harus
dihancurkan dengan cara pembengkakan atau pemutusan. Bagian reaktif pada selulosa
yang dapat diderivatisasi adalah ketiga gugus hidroksil, yaitu: C-2, C-3, dan C-6. Gugus
hidroksil pada C-6 adalah hidroksil primer, yang mempunyai posisi yang paling reaktif
untuk reaksi esterifikasi, sementara C-2 adalah lebih asam dibandingkan kedua gugus
hidroksil sekunder dan merupakan sisi yang lebih reaktif untuk esterifikasi. Selulosa
memiliki afinitas yang kuat terhadap dirinya sendiri dan bahan yang mengandung
hidroksil.Berdasarkan pada gugus fungsi hidroksil yang dominan, maka selulosa bersifat
reakstif dengan air.
Berdasarkan derajat polimerisasi (DP) dan kelarutan dalam senyawa natrium
hidroksida (NaOH) 17,5% selulosa dapat dibedakan atas tiga jenis (Sumada, 2011):
1. Alfa selulosa adalah selulosa berantai panjang, tidak larut dalam larutan NaOH 17,5%
atau larutan basa kuat dengan DP (derajat polimerisasi) 600-1500. Α-selulosa
digunakan sebagai penduga atau penentu tingkat kemurnian selulosa. Selulosa dengan
derajat kemurnian α > 92% memenuhi syarat untuk bahan baku utama pembuatan
propelan atau bahan peledak. Sedangkan selulosa kualitas dibawahnya digunakan
sebagai bahan baku pada industri kertas dan industri kain (serat rayon). Semakin
tinggi kadar alfa selulosa, semakin baik mutu bahannya.
2. Beta selulosa adalah selulosa berantai pendek, larut dalam NaOH 17,5% atau basa
kuat dengan DP 15-90, dapat mengendap bila dinetralkan.
3. Gama selulosa adalah selulosa berantai pendek, larut dalam larutan NaOH 17,5% atau
basa kuat dengan DP kurang dari 15, kandungan utamanya adalah hemiselulosa.
Universitas Sumatera Utara
Selulosa sangat stabil dalam berbagai pelarut dan hanya dapat dihancurkan dengan
adanya asam kuat atau sistem pelarut dengan ikatan hidrogen yang kuat, biasanya basa
amina. Sifat termal selulosa yaitu temperatur transisi gelas selulosa dengan kisaran 200230oC (Goring, 1963), yang dekat dengan suhu dekomposisi termal yaitu 260oC.
Selulosa membentuk mikrofibril melalui ikatan inter dan intra molekuler sehingga
memberikan struktur yang dipecah. Mikrofibril selulosa terdiri dari dua 2 (dua) tipe,
yaitu kristalin dan amorf.
2.5.Nanoselulosa
Nanoselulosa merupakan suatu serat selulosa yang memilki dimensi pada skala
nanometer (0,2-100 nm). Serat nanoselulosa sebagai material penguat komposit menjadi
semakin menarik bagi peneliti dalam ilmu komposit karena bersifat ringan dan memiliki
kekuatan yang tinggi. Nanoselulosa dapat dibuat dengan menggunakan proses fisika,
misalnya dengan penghomogenan atau penghapusan pada tekanan yang tinggi; atau
secara kimia, misalnya hidrolisis asam (Wang, 2006).
Nanoselulosa terdiri dari 4 (empat) tipe, yaitu:
a. Nanoselulosa bakteri, merupakan material berukuran nanometer yang diperoleh
dari strain spesies Acetobacter, Meskipun strain pseudomonas, Achrobacter,
Alcaligene, Aerobacter, dan Azotobacter juga dapat digunakan untuk
memproduksi selulosa. Selulosa bakteri dalam bentuk jaringan yang mengandung
lapisan tipis (pellicles) dari pita serat selulosa yang memilki lebar kurang dari
100nm dan terbuat dari mikrofibril berdiameter 2-4nm. Melalui proses
homogenisasi, bundel selulosa terbelah dan rusak meninggalkan selulosa
mikrofibril. Nanoselulosa bakteri biasa digunakan untuk aplikasi medis, penguat
pada kertasberkualitas tinggi, diafragma untuk transduser elektro-akustik,aditif
cat, bahan pelapis, obat-obatan,dan kosmetik.
b. Selulosa Electrospun, Selulosa harus dalam bentuk larutan agar eletrospinning
dapat dilakukan, beberapa pelarut yang digunakan adalah N-metilmorfolin-Noksida (NMMO), N,N-dimetilasetamida (DMAc) dan litium klorida (Licl)/N,Ndimetilasetamida (DMAc). Faktor lain yang perlu dipertimbangkan dari sifat
Universitas Sumatera Utara
intrinsik larutan untuk proses electrospinning selulosa adalah berat molekul
selulosa, viskositas larutan, densitas, tegangan permukaan larutan selulosa dan
konduktivitas larutan. Serat elektrospun telah berhasil digunakan sebagai penguat
polimer termoplastik. Fink dan Ganster mengembangkan teknik pultrusi ganda
untuk pembentukan polimer termoplastik dan serat electrospun untuk aplikasi
injeksi molding. Mereka meningkatkan sifat mekanik akhir komposit sampai tiga
kali dibandingkan matriks awal.
c. Selulosa Mikrofibril, merupakan material yang diperoleh dengan disintegrasi
selulosa melalui proses homogenisasi, menghasilkan mikrofibril. Morfologi baru
ini dikembangkan oleh Turbak et al (1980). Proses ini biasanya dimulai dari
bubur kayu. Namun Dufresne et al. menjelaskan bagaimana selulosa mikrofibril
dapat diekstrak dari gula gula bit. Terlepas dari material awal, proses ini selalu
melibatkan proses homogenisasi. Melalui proses homogenisasi, bundel selulosa
terbelah dan rusak meninggalkan helai selulosa mikrofibril dengan dimensi 10100 nm. Dengan proses homogenisasi, rasio luas permukaan terhadap volume
serat meningkat secara dramatis.
d. Selulosa nanotube (Whiskers Cellulose), merupakan struktur menyerupai jarum
dari kristal selulosa, yang telah dipelajari sifat cairan kristal dalam cairan
suspensi berkonsentrasi dan untuk efek sebagai penguat ketika ditambahkan
dalam matriks polimer menimbulkan jaringan yang sangat kuat oleh ikatan
hidrogen. Selulosa Whisker adalah material terbarukan yang memiliki
ketersediaan tinggi, ringan, dan sifat mekanik yang tinggi. Material ini terdiri dari
batangan ramping, dan bergantung pada asalnya, dimensi lateral diameter
berkisar 2-50 nm dan panjang dapat mencapai beberapa puluh micrometer
(Gardner, 2008).
Serat alami yang diperoleh dari sumber yang berbeda telah memberikan hasil yang
menjanjikan sebagai penguat pada termoplastik. Ketika diisolasi dalam skala nanometer,
serat ini memberikan nilai kekuatan tarik dan modulus yang sebanding dengan serat
gelas. Selain itu, berbagai serat lignoselulosa dapat digunakan dalam matriks polimer
komposit. Beberapa aplikasi dari nanoselulosa yaitu: pembuatan kertas dan kertas karton,
Universitas Sumatera Utara
bionanokomposit dalam makann, kosmetik, medis, perangkat optik, farmasi, bahan kimia
dengan dispersi dan emulsi. Nanopartikel jenis baru yang mempunyai kemampuan
membentuk nanokomposit dengan sifat yang lebih baik telah banyak diterapkan. Selain
itu, kemajuan terbaru berupa produksi bio-serat, mikrosera atau nano serat
memungkinkan pembuatan nanokomposit yang memiliki sifat yang sangat baik (Souza,
2010).
2.6.Karbohidrat
Karbohidrat banyak terdapat dalam bahan nabati, baik berupa gula sederhana,
pentosa, heksosa, maupun karbohidrat dengan massa molekul tinggi seperti pati, pektin,
selulosa, dan lignin. Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksi aldehid atau
polihidroksi keton atau turunannya, sehingga terdapat pula karbohidrat yang
mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur. Di alam, Karbohidrat dihasilkan dari proses
fotosintesis pada tumbuh-tumbuhan yang mengandung klorofil yang mengubah karbon
dioksida dan air menjadi karbohidrat dan oksigen (Riswiyanto, 2009).
2.7. Penggolongan Karbohidrat
Karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai
menjadi rantai yang panjang serta dapat pula bercabang yang disebut dengan
polisakarida, misalnya pati, kitin dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida,
terdapat pula disakarida yang merupakan rangkaian dua monosakarida dan oligosakarida
yang merupakan rangkaian beberapa monosakarida (Vistanty, 2010).
2.7.1. Monosakarida
Monosakarida (dari bahasa yunani mono: satu; sacchar: gula) adalah senyawa
karbohidrat dalam bentuk gula yang paling sederhana. Disebut juga gula sederhana
(simple sugars) karena monosakarida ini tidak dapat dihidrolisis menjadi molekul
karbohidrat yang lebih sederhana lagi (Hart, 2003). Molekul monosakarida hanya terdiri
dari beberapa atom karbon.Monosakarida dapat juga diartikan sebagai senyawa
pembentuk disakarida seperti sukrosa, laktosa dan maltosa serta pembentuk polisakarida
seperti selulosa dan amilum (Fessenden and Fessenden, 1984).
Universitas Sumatera Utara
Monosakarida dikelompokkan berdasarkan jumlah atom karbon yang dikandungnya,
yaitu triosa C 3 H 6 O 3 , tetrosa C 4 H 8 O 4 , pentosa C 5 H 10 O 6 dan heptosa C 7 H 14 O 7
(Riswiyanto, 2009) Gugus aktifnya dapat berupa gugus aldehid atau gugus keton yang
memberi awalan
aldo dan keto di dalam suatu sakarida, sedangkan akhiran –osa
menunjukkan karbohidrat. Jumlah atom karbon dalam karbohidrat ditunjukkan dengan
menggunakan tri,tetra, penta, heksa dan seterusnya. Beberapa monosakarida
mempunyai rasa manis, memiliki sifat larut dalam air, tidak berwarna, dan berbentuk
kristal padat. Contoh dari monosakarida adalah glukosa, galaktosa, xylosa dan ribosa
(Riswiyanto, 2009).
Glukosa adalah suatu aldoheksosa (aldosa dengan enam atom karbon).
Sedangkan ribosa adalah suatu aldopentosa (aldosa dengan lima atom karbon). Fruktosa
adalah suatu heksulosa, disebut juga levulosa karena memutar bidang polarisasi ke kiri.
Merupakan satu-satunya heksulosa yang terdapat dialam. Fruktosa merupakan gula
termanis, terdapat dalam madu dan buah-buahan bersama glukosa. Fruktosa dapat
terbentuk dari hidrolisis suatu disakarida yang disebut sukrosa. Galaktosa adalah
aldoheksosa, namun memiliki sifat yang berbeda dari glukosa karena atom-atomnya
tersusun berlainan. Struktur glukosa umumnya terbentuk kursi siklik dan hanya 0,02%
berbentuk rantai lurus. Hal ini dikarenakan karbohidrat memiliki gugus fungsi alkohol
dan aldehida atau keton sehingga struktur rantai lurus mudah berkonversi menjadi bentuk
struktur kursi siklik atau struktur cincin hemiasetal (Ophardt, 2003). Rumus struktur
glukosa (Gambar 2.2), galaktosa (Gambar 2.3) dan fruktosa (Gambar 2.4) dapat
digambarkan melalui proyeksi fischer dan proyeksi haworth sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
2.7.2. Oligosakarida
Oligosakarida mengandung antara 2 sampai 20 unit monosakarida atau
karbohidrat sederhana.Sehingga oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida dan
lainnya. Oligosakarida sebagian terdapat secara alami dalam sayur-sayuran dan buahbuahan sementara sebagian lainnya dapat diproduksi secara sintetis melalui hidrolisis
polisakarida atau melalui penggunaan teknologi enzim. Oligosakarida yang paling
banyak digunakan dan terdapat di alam adalah bentuk disakarida seperti maltosa, laktosa,
dan sukrosa. Molekul disakarida yang disusun oleh dua molekul monosakarida
dihubungkan oleh ikatan glikosida. Reaksi pembentukan disakarida dari monosakarida
adalah sebagai berikut (Gambar 2.5) :
Universitas Sumatera Utara
masing-masing disakarida yang terbentuk dari dua molekul monosakarida adalah sukrosa
(Gambar 2.6), laktosa (Gambar 2.7) dan maltosa (Gambar 2,8).
Sukrosa terbentuk dari penggabungan satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa.
Laktosa terbentuk dari pengabungan satu molekul glukosa dan satu molekul glaktosa
(Gibson, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Maltosa terbentuk dari penggabungan dua molekul glukosa.
2.7.3. Polisakarida
Polisakarida adalah suatu molekul besar yang terbentuk dari ratusan molekul gula
sederhana yang berikatan satu sama lain. Beberapa polisakarida yang penting adalah pati,
selulosa dan glikogen (Laberge, 2008). Susunan dan fungsi suatu polisakarida ditentukan
oleh jumlah monomer gula dan posisi ikatan glikosidiknya.Polisakarida bukan pati (Non
starch polysaccharides), terdiri atas 3 kelompok besar yakni selulosa, polimer non
selulosa, dan pektik polisakarida. Polimer non selulosa ini terdiri dari arabinoxylan,
glukan, mannan, araban, galaktan dan xyloglukan (Science Tech Enterpreneur, 2008).
Polisakarida adalah polimer dengan beberapa ratus hingga ribuan monosakarida yang
dihubungkan dengan ikatan glikosidik.Polisakarida diklasifikasikan berdasarkan fungsi,
struktur, jenis monosakrida dan posisi ikatan glikosidik serta konfigurasi ikatan
glikosidik alfa dan beta juga ada tidaknya substituen karbohidrat.
Berdasarkan fungsinya, polisakarida dibedakan menjadi dua jenis, yaitu
polisakarida simpanan dan polisakarida struktural. Polisakarida simpanan berfungsi
sebagai materi cadangan yang dibutuhkan akan dihidrolisis untuk memenuhi kebutuhan
gula bagi sel. Polisakarida simpanan antara lain adalah pati, glikogen dan dekstrin. Pati
adalah polisakarida simpanan antara lain adalah monomer-monomer glukosa
penyusunnya dihubungkan dengan ikatan alfa 1-4. Bentuk pati yang paling sederhana
adalah amilosa, yang hanya memiliki rantai lurus. Sedangkan bentuk pati yang lebih
kompleks adalah amilopektin yang merupakan polimer bercabang dengan ikatan alfa 1-6
pada titik percabangan. Manusia dan vertebrata lainnya menyimpan glokogen pada sel
hati dan sel otot. Glikogen dalam sel akan dihidrolisis bila terjadi peningkatan kebutuhan
gula dalam tubuh.
Hanya saja, energi yang dihasilkan tidak seberapa sehingga tidak
dapat diandalkan sebagai sumber energi dalam jangka lama. Sedangkan dekstran adalah
polisakarida pada bakteri dan khamir yang terdiri atas poli-D-glukosa rantai alfa 1-6,
yang memiliki cabaang alfa 1-3 dan beberapa memiliki alfa 1-2 atau alfa 1-4.
Universitas Sumatera Utara
Polisakarida struktural berfungsi sebagai materi penyusun dari suatu sel atau
keseluruhan organisme.Struktur dan fungsi suatu polisakarida ditentukan oleh jumlah
monomer gula dan posisi ikatan glikosidiknya. Polisakarida yang tergolong struktural
adalah selulosa dan kitin. Selulosa adalah komponen utama penyusun dinding sel
tumbuhan.Selulosa adalah senyawa paling berlimpah di bumi, yaitu diproduksi hampir
100 miliar ton per tahun (Stephen et al, 2006). Ikatan glikosidik selulosa berbeda dengan
pati yaitu monomer selulosa seluruhnya terdapat dalam konfigurasi beta. Kitin adalah
karbohidrat penyusun eksoskeleton artropoda (serangga, laba-laba, krustase). Kitin terdiri
atas monomer glukosa dengan cabang yang mengandung nitrogen. Kitin murni
menyerupai kulit, namunakan mengeras ketika dilapisi dengan kalsium karbonat. Kitin
telah digunakan untuk membuat benang operasi yang kuat dan fleksibel dan akan terurai
setelah luka atau sayatan sembuh. Beberapa senyawa polisakarida dan strukturnya adalah
amillum (Gambar 2.9) dan glikogen (Gambar 2.10) adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
2.8. Grafting selulosa
Kopolimer cangkokan merupakan senyawa-senyawa yang terdiri dari atas
kerangka dari polimer alam yang mengandung rantai-samping polimer sintetik yang
terikat dengan ikatan kovalen dengan bahan asal. Dengan pencangkokan, selulosa
dimodifikasi dalam perilakunya dan sifat-sifatnya. Dalam kebanyakan percobaan
polimer-polimer vinil (poli vinil klorida, polistirena, polimetakrilat dan sebagainya)
dicangkokan kedalam bahan selulosa seperti pulp, kapas, rayon, dan kertas. Sifat-sifat
selulosa yang diregenerasi dapat juga divariasi dengan mencangkokan zat antara selulosa
xantat. Turunan-turunan selulosa lain juga misalnya selulosa asetat diubah menjadi
kopolimer cangkok.
Reaksi-reaksi pencangkokan dapat dibagi menjadi tiga kelompok dasar yaitu dengan:
1. Pencangkokan yang diawali dengan cara-cara polimerisasi radikal.
2. Pencangkokan yang diawali dengan interaksi ion.
3. Pencangkokan dengan reaksi-reaksi kondensasi atau adisi
Teknik yang paling banyak digunakan adalah jalur polimerisasi radikal. Radikalradikal yang diperlukan untuk mulai dan menjalankan reaksi dapat diproduksi dengan
cara-cara kimia, radiasi atau cara-cara mekanis.
Untuk pencangkokan senyawa-senyawa vinil pada selulosa melalui polimerisasi
radiakal maka reaksi perpindahan rantai radikal-bebas merupakan cara yang paling
banyak digunakan. Berawal dari senyawa yang dapat dengan mudah menjadi radikal
(misal peroksida-peroksida) pembentukan rantai-rantai polimer dengan kedudukankedudukan radikal dimulai Kedudukan-kedudukan radikal ini dipindahkan ke molekul
selulosa dimana pembentukan rantai ko-polimer cangkokan dimulai. diatas polimerisasi
cangkokan disertai dengan reaksi-reaksi pembentukan homopolimer dan ikatan-ikatan
silang
antara
molekul-molekul
selulosa
yang
dicangkokan.
Pada
umumnya
homopolimerisasi melalui cangkokan.
Pembentukan homopolimer yang tidak diinginkan dapat ditekan dengan
memasukkan kedudukan-kedudukan radikal ke dalam molekul-molekul selulosa sebelum
Universitas Sumatera Utara
pencangkokan. Radikalisasi selulosa dapat dilakukan dengan memasukkan gugus-gugus
ester yang tersubtitusi halogen, gugus-gugus merkaptil dan gugus diazo.
Cara lain memulai polimerisasi cangkokan adalah radiasi dengan sinar UV.
Selulosa dapat diradiasi sebelum monomer ditambahkan. Maka pembentukan
homopolimer ditekan. Dengan adanya udara gugus-gugus peroksida dibentuk pada
selulosa yang mengawali pencangkokan dengan tidak adanya udara pusat-pusat radikal
yang dibentuk secara langsung dapat bereaksi dengan monomer-monomer. Hasil molekul
yang dicangkokan dipengaruhi oleh energi radiasi. Pada dosis radiasi 5kJ/kg. Reaksi
pencangkokan dapat dipercepat dengan menaikkan jumlah gugus peroksida selulosa
dengan menambahkan H 2 O 2 selama radiasi. Radiasi UV juga mempengaruhi pemecahanpemecahan rantai selulosa, Pembentukan pusat-pusat radikal pada C 1 . Dibandingkan
dengan prose-proses radikal polimerisasi ionik kurang penting. Reaksi-reaksinya
dilakukan dalam pelarut-pelarut netral Tetrahydrofurane (THF) Dimethyl Sulfoxide
(DMSO) dan dimulai dari selulosa alkoksida (Fengel dkk, 1999)
Gambar 2.11. Polimerisasi Pembukaan Cincin dari ε-caprolactone oleh selulosa,
menggunakan benzyl alkohol sebagai co-inisiator (Lonnberg et al,
2008).
Universitas Sumatera Utara
2.9. Metode grafting
2.9.1. Mekanisme Radikal Bebas
Metode ini adalah tertua dan terluas pengunaanya, karena relatif simpel. Ada 5
(lima) metode grafting mekanisme radikal bebas yaitu :
1. Metode Kimia
Radikal kimia dilepaskan oleh inisiator seperti benzoil peroksida (BPO) atau
azobisissobutironitril (AIBN).
2. Metode Fotografting
Kelompok khromoponik di polimer menyerap radiasi elektromagnetik pada daerah
visible dan elektromagnetik.Hasilnya pemutusan ikatan dan kemudian pada
dekomposisi radikal dimana menghasilkan inisiasi grafting
3. Metode radiasi grafting
Pada metode ini kopolimer graft pada daerah radiakal pada rantai polimer dengan
energi radiasi yang tinggi pada daerah vakum atau medium lainnya.
4. Metode Plasma Grafting
Grafting plastik seperti fiber dengan pemberian sinar. Dengan suhu rendah merupakan
sistem yang kompleks untuk elektron, atom, spesies ionisasi dan pelepasan atom dan
molekul.
5. Metode Kimia Mekanik Grafting
Mekanisme yang bersifat reaktif dan ultrasonik menyebabkan polimer mengalami
degradasi disebabkan oleh sebuah radikal bebas.
2.9.2. Mekanisme Ionik
Merupakan teknik yang baik untuk persiapan kopolimer graft. Metode ini
dibagi 2 (dua) yaitu :
1. Metode Anionik
Graft kopolimerisasi mengalami inisiasi oleh anion dengan reaksi basa dengan asam
proton pada rantai utama polimer.
2. Metode Kationik
Reaksi inisiasi di antara alkil halida dan asam Lewis merupakan contoh untuk kationik
grafting.
Universitas Sumatera Utara
2.9.3. Mekanisme Koordinasi
Stereospesifik inisiator memberikan stereo blok kopolimer mengandung rangkaian
isotaktik dan heterotaktik.
2.9.4. Mekanisme Coupling
Polimer yang mengandung hidrogen yang aktif digunakan untuk sintesis kopolimer
graft. Poli (etilen oksida) adalah grafting yang mudah kedalam nilon (Singh., 1992).
2.10. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)
Metode ini disebut juga sebagai metode tidak dispersif dimana radiasi yang berasal
dari sumber radiasi inframerah dikolomasikan oleh sebuah cermin cekung ke pembagi
berkas radiasi, setengah berkas dilewatkan cermin statik dan setengah dilewatkan cermin
statik dan setengah berkas lainnya ke cermin gerak. Pergerakan cermin memodulasi
semua panjan gelombang (frekuensi) dalam berkas radiasi. Setelah terjadi refleksi pada
kedua cermin, kedua berkas tersebut bergabung kembali pada pembagi berkas
radiasi.Meskipun cahaya masuk inkoheren, Pemecahan menjadi dua berkas dan
penggabungannya kembali pada pembagi menjamin bahwa keduanya dapat bergabung
sepertinya koheren. Sebagai hasilnya, kedua berkas panjang gelombangnya dapat
berinterferensi dengan kadar yang berbeda. Berkas gabungan itu melalui sel sampel dan
sampai ke detektor. Kedua berkas tersebut telah menempuh alur yang tidak sama
panjang dengan perbedaan sebesar (Retardasi, kelambatan). Karena tiap panjang
gelombang dimodulasi dan dideteksi pada frekuensi yang berbeda, akan terjadi gangguan
noise hanya pada lebar pitanya yang sempit. Sebagai hasilnya betul-betul tidak ada
radiasi baur yang meyertaipengukuran fourier transform. Bebasnya dari radiasi baur
merupakan juga salah satu keuntungan fellgett pada spektroskopi inframerah fourier
transform (FTIR). Salah satu keuntungan FTIR adalah perekaman spektrum inframerah
yang sangat cepat, sehingga memungkinkan merekam komponen senyawa yang
dipisahkan pada kromatografi gas (Satiadarma, 2004).
FTIR ini membawa tingkat kesrbagunaan yang lebih besar kepenitian-penelitian
struktur
polimer.
Karena
spektrum-spektrum
bisa
discan,
disimpan,
dan
Universitas Sumatera Utara
ditransformasikan dalam hitungan detik, teknik ini memudahkan penilitian reaksi-reaksi
polimer seperti degradasi atau ikat silang. Persyaratan-persyaratan ukuran sampel yang
sangat kecil mempermudah kopling instrumen FTIR dengan suatu mikroskp untuk
analisis bagian-bagian sampel polimer yang sangat terlokalisasi. FTIR bermanfaat juga
dalam meneliti paduan-paduan ploimer. Sementara paduan yang tidak dapat campur
memperlihatkan suatu spektrum IR yang ,merupakan superposisi dari sepktrum
homopolimer, spektrum yang dapat campur adalah super posisi dari tiga komponen – dua
spektrum homopolimer dan satu spektrum interaksi ynag timbul dari interaksi kimia atau
fisika antara homopolimer-homopolimer (Stevens, 2001).
Universitas Sumatera Utara