PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLASTIK BIODEGRADABLE CAMPURAN KITOSAN DAN POLIETILEN (PE) MENGGUNAKAN ALAT EXTRUDER

(1)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLASTIK BIODEGRADABLE CAMPURAN KITOSAN DAN POLIETILEN (PE) MENGGUNAKAN

ALAT EXTRUDER ( SKRIPSI )

Oleh

Delviana Sidabalok

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2014

(2)

ABSTRAK

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PLASTIKBIODEGRADABLE

DARI CAMPURAN KITOSAN DAN POLIETILEN MENGGUNAKAN ALATEXTRUDER

Oleh

Delviana Sidabalok

Telah dilakukan penelitian pembuatan plastik biodegradable dari campuran kitosan dan polietilen (PE) dengan cara ekstruksi menggunakan alat extruder. Plastik dibuat dalam bentuk pellet menggunakan multiple strand dies. Untuk mendapatkan plastik campuran polietilen dan kitosan yang lebih biocompatible, dilakukan penambahan PVA sebagai plasticizerdengan variasi komposisi kitosan sebagai variabel tetap dan sebaliknya. Hasil plastik yang terbaik dari kedua komposisi kemudian dikarakterisasi dengan Difference Scanning Calorimetry (DSC) untuk mengetahui sifat termal plastik. Diperoleh data bahwa dengan penambahan PVA menyebabkan terjadinya perubahan karakteristik plastik, hal ini ditandai dengan berubahnya titik leleh dan titik degradasi plastik dari polietilen murni. Uji dekomposisi menggunakan Thermalgravimetry Analyser (TGA) menunjukan bahwa suhu degradasi plastik campuran mengalami penurunan dibanding polietilen murni. Hasil analisis FTIR menunjukkan bahwa sampel telah tercampur dan terjadi interaksi yang ditandai dengan pergeseran bilangan gelombang.

(3)

ABSTRACT

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF BIODEGRADABLE PLASTIC FROM THE MIXTURE OF CHITOSAN AND

POLYETHYLENE (PE) USING EXTRUDER

Delviana Sidabalok

Biodegradable plastic from the mixture of chitosan and polyethylene (PE) had been made by using extruder. Plastics are made in the form of pellets using multiple strand dies. To obtain biocompatible mixture of polyethylene and chitosan by addition of PVA as a plasticizer in the composition variation of chitosan as a fixed variable and otherwise. The best results from the composition are characterization using Differential Scanning Calorimetry (DSC) for characterization thermal properties of biodegradable plastics. Showed that, addition of PVA causing change in physical properties of plastics such us: melting temperature and decomposed temperature. Characterized by Thermogravimetry Analyser (TGA) showed that degradation temperature of samples shifted to the lower number compared to the original polyethylene. The results of FTIR analysis showed that the sample had been mixed and the interaction is characterized by a shift in wave numbers.

(4)

(5)

(6)

(7)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Gaya Baru pada tanggal 03 Januari 1992 yang merupakan buah hati dari pasangan P. Sidabalok dan Alm.Ida Nainggolan.

Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SD Negeri 2 Gaya Baru II, Seputih Surabaya, Lampung Tengah pada Tahun 2004, Sekolah Menengah Pertama di SMP Negeri 1 Seputih Surabaya, Lampung Tengah pada tahun 2006, dan Penulis menyelesaikan Sekolah Menengah Atas di SMA Negeri 5 Metro pada tahun 2009. Pada tahun yang sama, penulis diterima sebagai mahasiswa Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung melalui Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN).

Selama menjadi mahasiswa, penulis pernah menjadi asisten dosen praktikum Kimia Dasar untuk Jurusan Agroekoteknologi Fakultas Pertanian. Selama kuliah, penulis pernah mengikuti Olimpiade Sains Nasional Perguruan Tinggi Indonesia (OSNPTI-Pertamina) dan Olimpiade Nasional Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (ONMIPA). Penulis pernah memperoleh Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) pada tahun 2010, 2011 dan 2012. Penulis juga aktif di Lembaga Kemahasiswaan Himpunan Mahasiswa Kimia (Himaki) periode 2011/2012 sebagai anggota bidang Sains dan Penalaran Ilmu Kimia. Pada tahun 2012 penulius melakukan Praktek Kerja Lapangan di Labolatorium Biomassa Terpadu Universitas Lampung.

(8)

Kupersembahkan karya kecil ini sebagai wujud tanda cinta,

kasih, bakti dan tanggung jawabku

Kepada

Kedua orang tua yang selalu menjadi motivator utamaku,

terima kasih atas doa dan kasih sayang tulus yang kau

berikan sehingga mampu menguatkan diri ini di saat-saat

sulit,

Kakak dan adik-adikku yang selalu memberi semangat dan

dukungan yang luar biasa disetiap langkahku,

Sahabat dan Teman-yang selalu menemani dan berjuang

bersamaku,

Guru-guru ku yang senantiasa membimbing dan membagi

ilmunya untukku,

(9)

Damai sejahtera Allah yang melampaui segala akal akan memelihara hati dan

pikiranmu dalam Kristus Yesus. Jadi akhirnya, Saudara-Saudara, semua yang

benar, semua yang mulia, semua yang adil, semuayang suci, semua yang manis,

semua yang sedap didengar, semua yang disebut kebajikan dan patut dipuji,

pikirkanlah semuanya itu

(Filipi 4 : 7-8)

Sebab Tujuh kali orang benar jatuh, namun ia bangun kembali, tetapi

orang fasik akan roboh dalam bencana

(Amsal 24:16)

Kerja akan menghasilkan sesuatu, sementara omongan hanya menghasilkan alas

an

(Ir.H.Joko Widodo)

Hidup tanpa impian sama dengan mati, impian tanpa tindakan sama

dengan mimpi (Penulis).

Tujuan yang baik tidak akan membenarkan cara yang tidak baik, tujuan yang

tidak baik akan merusak cara yang baik

(Abe Loupatty)

(10)

SANWACANA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus, karena atas kasih dan penyertaan-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Skripsi dengan judul_“Pembuatan dan Karakterisasi PlastikBiodegradable Campuran Kitosan dan Polietilen (PE) Menggunakan AlatExtruder”adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Lampung.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang tulus kepada :

1. Prof. Dr. John Hendri M.S. selaku Pembimbing Utama yang telah

membimbing penulis dengan penuh kesabaran, memberikan banyak ilmu pengetahuan, ilmu kehidupan, saran, bantuan dan arahan, selama

penyusunan skripsi ini.

2. Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M.T. selaku pembimbing pembantu penulis atas kesediaan waktu, memberikan petunjuk, saran, serta nasehat dalam menyelesaikan skripsi ini.

3. Dr. Rudy TM Situmeang, M.Sc. selaku Pembahas yang telah memberikan banyak ilmu pengetahuan, arahan, dan saran demi terselesainya skripsi ini.

(11)

4. Diky Hidayat, M.Sc. selaku pembimbing akademik atas bimbingannya selama ini kepada penulis.

5. Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M.T, selaku ketua jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

6. Prof. Dr. Suharso, Ph.D selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

7. Seluruh dosen dan staf administrasi di Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

8. Bapakku F.Pendi Sidabalok untuk usaha, kerja keras serta tetesan keringatnya yang senantiasa berkorban tanpa kenal lelah.

9. Kakakku Yanti dan abangku Rado yang membantu penulis untuk bisa kuliah, membantu biaya selama kuliah, memberi dorongan dan memberi kasih sayang kepada penulis dengan penuh kehangatan. Serta adikku aban yang mengajarkan penulis menjadi orang yang sabar dan mengasihi. 10. Indah RN Pramuditha sahabat dan rekan penelitian yang luar biasa, atas

kerjasama, bantuan, kepedulian dan kebersamaannya. Kak Raffel Stevano, Laboran sekaligus Kakak tingkat yang luar biasa membimbing dan

membantu penulis tanpa pamrih, Rully dan Ana, adik yang selalu membantu penulis serta selalu kepedulian terhadap penulis serta Ramos dan Ivan untuk bantuannya selama ini.

11. Teman-teman POMMIPA yang selalu memberikan doa dan dukungan, menjadikan penulis pribadi yang lebih baik. Trimakasih untuk persekutuan selama ini di dalam Kristus. Teman Kelompok Kecil, Melani dan Kak Riri yang selalu ada berbagi cerita suka dan duka, dan selalu membangun dalam

(12)

kerohanian, serta adik-adik Kelompok Kecil : Jelita, Eva, Nindy, Shella, Marlina, dan Arista atas kebersamaan selama ini.

12. Sosok yang luar biasa sabar Bung Abe Loupatty sebagai motivator yang selalu ada disaat penulis butuhkan dalam suka dan duka. Trimakasih untuk cinta kasih dan kesetiaan yang selalu dicurahkan selama ini.

13. Rekan-Rekan Kerja Bapak Iqbal Assegaf, Bang Ifan, Teh Lily, Mbak Anggen, Adi, Mbak Yuni, Bang Fadly, Novianti Mate, Abednecho Wenda serta banyak lagi yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu yang luar biasa memberikan motivasi, semangat, dukungan dan menanamkan bahwa sukses harus diperjuangkan

14. Teman-teman Biomasa Terpadu Universitas Lampung : Mbak Widya S.Si., Mbak Reni S.Si., Mbak Tutik S.Si., Mbak Diah S.Si., Mbak Tri A.Md, atas segala bantuannya selama penulis melakukan penelitian.

15. Warga Chemilan (Chem_09) : Tiurma Nainggolan, Mardiyah, Siska Dwi S.Si., Fitriyanti S.Si., Adel, Retno S.Si., Luh Gede S.Si., Rizky Yuliandari S.Si., Ruth Meta S.Si., Nurjanah S.Si., Yahya S.Si., Fatma Timur S.Si., Tyas Rosawinda S.Si., Purna, Ellen, Parno, Aribowo, Stefani, Dani, Juwita S.Si., Sherly S.Si., Khoirul Umam S.Si., Neneng S.Si., Mifta S.Si., Resca S.Si., Dwi, Agus, Eko, Kiki, Lia, Merina dan Teta atas persahabatan, pertemanan, kebersamaan dan kekeluargaannya yang terjalin selama ini.

16. Keluarga besar HIMAKI FMIPA, Kimia 2008, 2010, 2011, dan 2012 atas kebersamaan dan persaudaraan yang terjalin selama ini.

17. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang secara tulus memberikan bantuan moril dan materil kepada penulis.

(13)

Bandar Lampung, 21 Juli 2014 Penulis

(14)

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI... i

DAFTAR GAMBAR ... iii

DAFTAR TABEL ... iv

I. PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Tujuan Penelitian ... 3

C. Manfaat Penelitian ... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 4

A. Polimer ... 4

1. Polimerisasi Adisi ... 4

2. Polimerisasi Kondensasi ... 5

3. Klasifikasi Polimer... 5

B. Plastik ... 7

C. Polietilen ... 9

D. Kitosan ... 11

1. Deproteinasi ... 13

2. Demineralisasi ... 13

3. Depigmentasi ... 14

4. Deasetilasi ... 14

E. Plasticizer... 14

F. Extruder... 15

G. Karakterisasi... 19

1. Spektrofotometri Fourier Transform Infrared (FTIR) ... 19

2. Difference Scanning Calorimetry (DSC) ... 22

3. Differential Thermal Analysis / Thermogravimetric Analysis (DTA/TGA) ... 23

III.METODE PENELITIAN ... 26

A. Waktu dan Tempat ... 26

B. Alat dan Bahan ... 26

C. Prosedur Penelitian ... 27

1. Persiapan Sampel ... 27

2. Isolasi Kitosan ... 27

(15)

b. Demineralisasi ... 28

c. Depigmentasi ... 28

d. Deasetilasi ... 28

3. Karakterisasi Kitosan Hasil Isolasi, PE dan PVA... 29

a. Karakterisasi Kitin dan Kitosan Hasil Isolasi dengan FTIR 29 b. Karakterisasi Kitosan Hasil Isolasi, PE dan PVA dengan DSC ... 29

c. Karakterisasi Kitosan Hasil Isolasi, PE dan PVA dengan TGA ... 29

4. Pembuatan Plastik ... 30

5. KarakterisasiPelletPlastik ... 31

a. KarakterisasiPelletPlastik dengan DSC ... 31

b. KarakterisasiPelletPlastik dengan DTA/TGA ... 31

c. KarakterisasiPelletPlastik dengan FTIR ... 32

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 33

A. Isolasi Kitosan ... 33

1. Deproteinasi ... 33

2. Demineralisasi ... 34

3. Depigmentasi... 35

4. Deasetilasi ... 36

B. Karakterisasi Kitin dan Kitosan dengan FTIR ... 36

1. Karakterisasi FTIR Kitin ... 36

2. Karakterisasi FTIR Kitosan... 38

C. Karakterisasi Kitosan, PE, dan PVA menggunakan DSC... 39

D. Karakterisasi Kitosan, PE, dan PVA menggunakan TGA ... 42

E. Pembuatan Plastik ... 44

F. Karakterisasi Plastik ... 47

1. Karakterisasi Plastik dengan DSC... 47

2. Karakterisasi Plastik dengan TGA ... 49

3. Karakterisasi Plastik dengan FTIR... 51

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 53

A. Kesimpulan ... 53

B. Saran ... 53

DAFTAR PUSTAKA ... 55

(16)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Karakteristik Polietilen ... 10

2. Komposisi Campuran Kitosan-PET-PVA ... 29

3. Komposisi Campuran Kitosan-PET-PVA ... 30

4. Bilangan Gelombang FTIR Kitin Hasil Isolasi... 60

(17)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Reaksi Polimerisasi Adisi Vinilklorida ... 5

2. Reaksi Polimerisasi Kondensasi Asam Amino ... 5

3. Struktur Polietilen ... 9

4. Struktur Kitosan ... 11

5. KompenenExtruder ... 16

6. Parameter Screw... 17

7. TipeSrew Barrier ... 18

8. Dupon Mixer... 18

9. Maddock Mixer... 19

10. Egan Mixer... 19

11. Kitin Hasil Isolasi ... 35

12. Kitosan Hasil Isolasi ... 36

13. Spektrum IR Kitin... 38

14. Spektrum IR Kitosan... 39

15. Termogram DSC Kitosan ... 40

16. Termogram DSC Polietilen... 41

17. Termogram DSC PVA ... 42

(18)

19. Termogram TGA Polietilen ... 44

20. Termogram TGA PVA ... 44

21. Plastik PE-Kitosan-PVA dengan Variabel Tetap PVA 5 % ... 45

22. Plastik PE-Kitosan-PVA dengan Variabel Tetap Kitosan 5 %... 46

23. Termogram DSC Plastik PE-Kitosan-PVA Sampel 1 ... 48

24. Termogram DSC Plastik PE-Kitosan-PVA Sampel 2 ... 49

25. Termogram TGA Plastik PE-Kitosan-PVA Sampel 1... 50

26. Termogram TGA Plastik PE-Kitosan-PVA Sampel 2... 51

(19)

1. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Penggunaan kemasan plastik sintetik tidak bisa lepas dalam kehidupan sehari-hari. Hal ini dikarenakan plastik sintetik memiliki keunggulan seperti ringan tetapi kuat, transparan, tahan air serta harganya relatif murah dan terjangkau oleh semua kalangan masyarakat (Latief, 2001). Secara umum plastik sintetik digunakan sebagai pembungkus makanan dan kebanyakan yang beredar dipasaran saat ini merupakan polimer sintetik yang diproduksi dari minyak bumi, sehingga sulit untuk terurai di alam. Proses degradasi plastik sintetik di alam membutuhkan waktu sekitar 50 tahun. Untuk mengurangi dampak tersebut beberapa penelitian telah dilakukan, antara lain dengan cara sintesis polimer yang mudah terdegradasi oleh alam atau modifikasi polimer sintetik dengan polimer alam (Chan, 1994). Plastik yang mudah terdegradasi oleh alam (biodegradable) disebut dengan plastik yang ramah lingkungan.

Jenis polimer alam antara lain selulosa, karet alam, dan kitosan. Kitosan adalah suatu biopolimer dari D-glukosamin yang dihasilkan dari proses deasetilasi kitin dengan menggunakan alkali kuat. Kitosan berasal dari kitin yang berasal dari kulitcrustaceaeseperti kulit udang, kulit kepiting, dan kulit cumi-cumi

(20)

untuk membuat plastik ramah lingkungan dikarenakan kitosan memiliki sifat biodegradasi yang baik. Limbah kulit udang digunakan sebagai alternatif untuk menghasilkan kitosan, selain mudah didapat juga dapat mengurangi masalah pencemaran lingkungan. Elastisitas kitosan yang sangat kecil dapat ditingkatkan dengan mencampurkannya dengan polimer sintesis (Prashantha,et al., 2005) seperti polietilen (PE). Polietilen merupakan salah satu plastik yang paling umum digunakan di seluruh dunia, akan tetapi, polietilen membutuhkan waktu yang lama untuk dapat tedegradasi di alam, sehingga diperlukan suatu bahan pengisi atau campuran pada plastik polietilen tersebut yang sifatnyabiodegradable.

Pada penelitian terdahulu yaitu pembuatanbiodegradablepolimer menggunakan campuran kitosan, polipropilen dan gliserol (Fauzi, 2012) hasil yang didapat adalah plastik kurang homogen. Hal yang sama juga terjadi pada penelitian pembuatan plastikbiodegradabledari campuran kitosan dan PVA (Stevano, 2013) serta campuran PP/PLA menggunakan ekstruder dengan metode tanpa pelarut (Supriyadi, 2013).

Pada penelitian ini dilakukan pembuatan plastik ramah lingkungan dari campuran kitosan, polietilen dan polivinil alkohol dengan menggunakan alatextruder. Fungsi penambahan polivinil alkohol adalah sebagaiplasticizeratau pemlastis. Plasticizeradalah zat aditif yang digunakan untuk melembutkan polimer plastik sehingga dapat merubah sifat kaku menjadi lebih fleksibel. Penambahan

pemlastis baik sintetis maupun alami bertujuan untuk memperbaiki sifat bioplastik yang dihasilkan, memperluas atau memodifikasi sifat dasarnya atau dapat

(21)

Waychoff dalam Frados, 1958). Polietilen yang digunakan adalah produk pabrikan yang sudah berbentuk pellet. Untuk mengetahui karakteristik produk plastik yang dihasilkan, dilakukan karakterisasi menggunakan FTIR, DSC, dan DTA/TGA.

B. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah :

1. Membuat plastikbiodegradabledari campuran kitosan dan polietilen dengan penambahanplasticizermenggunakan alat extruder.

2. Menentukan sifat termal plastik campuran kitosan- polietilen-polivinil alkohol dengan DSC dan TGA.

3. Mengetahui karakteristik plastikbiodegradabledari campuran kitosan-polietilen-polivinil alkohol menggunakan FTIR.

C. Manfaat Penelitian

Hasil plastik yang dihasilkan, diharapkan dapat dimanfaatkan sebagai plastik ramah lingkungan yang mudah terdegradasi.

(22)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Polimer

Polimer berasal dari bahasa Yunani yaituPoly, yang berarti banyak, danmer, yang berarti bagian atau satuan. Ciri utama polimer yakni mempunyai rantai yang sangat panjang dan memiliki massa molekul yang sangat besar. Polimer terbentuk dari susunan monomer-monomer melalui proses polimerisasi. Polimerisasi adalah proses pembentukan polimer dari monomernya. Reaksi tersebut akan

menghasilkan polimer dengan susunan ulang tertentu. Proses pembentukan polimer (polimerisasi) dibagi menjadi dua golongan, yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi (Cowd, 1991).

1. Polimerisasi Adisi

Polimerisasi adisi merupakan polimerisasi yang melibatkan reaksi rantai dan dapat berupa radikal bebas atau beberapa ion yang menghasilkan polimer yang memiliki atom yang sama seperti monomer dalam gugus ulangnya. Polimer ini melibatkan reaksi adisi dari monomer ikatan rangkap. Contoh polimer ini adalah polietilen, polipropilen dan polivinil klorida. Reaksi polimerisasi adisi vinilklorida dapat dilihat pada Gambar 1.

(23)

Gambar 1. Reaksi polimerisasi adisi vinilklorida

2. Polimerisasi Kondensasi

Polimer kondensasi terjadi dari reaksi antara gugus fungsi pada monomer yang sama atau monomer yang berbeda. Dalam polimerisasi kondensasi terkadang disertai dengan terbentuknya molekul kecil seperti H2O, NH3atau HCl. Contoh

dari polimerisasi kondensasi ini adalah pembentukan protein dari asam amino. Reaksi polimerisasi kondensasi asam amino dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Reaksi polimerisasi kondensasi asam amino

3. Klasifikasi Polimer

Berdasarkan klasifikasinya, polimer dapat dibedakan berdasarkan asal/sumber, struktur, rantai, sifat termal, komposisi dan fase. Berdasarkan sumbernya polimer dapat dibagi dalam polimer alam dan polimer sintetik.

(a). Polimer Alam

n H 2C = C H C H 2 C

C l _{C l}

p o livinilk lo rid a (P V C ) vinilk lo rid a

n H2N C C N C C

O R H H R O H OH n - H2O

(24)

Polimer alam adalah polimer yang terjadi melalui proses alami. Contoh polimer alam anorganik seperti tanah liat, silika, pasir, sol-gel, siloksan. Sedangkan contoh polimer organik alam adalah karet alam dan selulosa yang berasal dari tumbuhan, wol dan sutera berasal dari hewan, serta asbes berasal dari mineral.

(b). Polimer Sintetik

Polimer sintetik adalah polimer yang dibuat melalui reaksi kimia seperti karet fiber, nilon, poliester, plastik polisterena dan polietilen.

Berdasarkan sifat termal polimer dibagi menjadi dua jenis yaitu: (a) Polimer termoplastik

Polimer ini mempunyai sifat lentur (fleksibel), dapat melunak bila

dipanaskan dan kaku (mengeras) bila didinginkan. Contoh: Polietilen (PE), Polipropilen (PP), Polivinilklorida (PVC), nilon dan Poliester.

(b) Polimer termoset

Polimer jenis ini mempunyai bobot molekul yang tinggi, tidak melunak dan sukar larut. Contoh: Polimetan sebagai bahan pengemas dan melanin formaldehida (formika).

Berdasarkan komposisinya polimer terdiri dari dua jenis yaitu: (a) Homopolimer

Polimer yang disusun oleh satu jenis monomer dan merupakan polimer yang paling sederhana.

(b) Heteropolimer (kopolimer)

(25)

Terdapat beberapa jenis kopolimer yaitu:

1. Kopolimer acak yaitu sejumlah kesatuan berulang yang berbeda tersusun secara acak dalam rantai polimer.

2. Kopolimer berselang-seling yaitu beberapa kesatuan berulang yang berbeda berselang-seling adanya dalam rantai polimer.

3. Kopolimer cangkok (graft) yaitu kelompok satu macam kesatuan berulang tercangkuk pada polimer tulang punggung lurus yang mengandung hanya satu macam kesatuan berulang.

Berdasarkan fasenya, polimer terdiri dari dua jenis yaitu: (a) Kristalin

Susunan antara rantai yang satu dengan yang lain adalah teratur dan mempunyai titik leleh (melting point).

(b) Amorf

Susunan antara rantai yang satu dengan yang lain orientasinya acak dan mempunyai temperatur transisi gelas.

B. Plastik

Plastik merupakan bahan polimer kimia yang berfungsi sebagai kemasaan yang selalu digunakan oleh manusia dalam kehidupan sehari-hari. Hampir setiap produk menggunakan plastik sebagai kemasan atau bahan dasar, karena sifatnya yang ringan dan mudah digunakan. Masalah yang timbul dari plastik yang tidak dapat terurai membutuhkan waktu yang lama untuk dapat terdegradasi menjadi H2O dan O2. Plastik yang umum digunakan saat ini merupakan polimer sintetik

(26)

Beberapa jenis plastik yang tergolong dalam polimer sintetik sebagai berikut: polipropilen (PP), polietilen (PE), polivinil klorida (PVC), polistiren (PS), dan polietilen tereftalat (PET). Sehingga diperlukan usaha lain dalam mengatasi sampah plastik yaitu dengan membuat plastik yang dapat terurai secara biologis (Pranamuda, 2001).

Secara umum, kemasanbiodegradablediartikan sebagai film kemasan yang dapat didaur ulang dan dapat dihancurkan secara alami. Bioplastik atau plastik

biodegradablemerupakan plastik yang mudah terdegradasi atau terurai, terbuat dari bahan terbarukan seperti pati, selulosa, dan ligan atau pada hewan seperti kitosan dan kitin.Biodegradable plasticadalah plastik yang dapat digunakan seperti plastik konvensional, namun akan hancur terurai oleh aktivitas

mikroorganisme menjadi hasil akhir air dan gas karbondioksida setelah habis terpakai dan dibuang ke lingkungan (Pranamuda, 2001). Biodegradable plastic merupakan suatu bahan dalam kondisi dan waktu tertentu mengalami perubahan dalam struktur kimianya oleh pengaruh mikroorganisme seperti bakteri, jamur, dan alga. Biodegradable plasticdapat pula diartikan sebagai suatu material polimer yang berubah menjadi senyawa dengan berat molekul rendah dimana paling sedikit satu atau beberapa tahap degradasinya melalui metabolisme organisme secara alami (Latief, 2001).

Jenisbiodegradable plasticyang banyak diteliti dan dikembangkan adalah plastik campuran dari bahannon-biodegradabledengan bahanbiodegradable, misalnya polietilen dicampurkan dengan kitosan. Pencampuran tersebut merupakan salah

(27)

satu alternatif yang mungkin untuk diterapkan walaupun tidak terdegradasi sempurna.

C. Polietilen

Polietilen adalah salah satu daripolyolefinyang paling banyak digunakan secara komersial disebabkan memiliki banyak sifat-sifat yang bermanfaaat antara lain daya tahan terhadap zat kimia dan benturan yang baik, mudah dibentuk dan dicetak, ringan dan harganya yang relatif murah. Akan tetapi, PE memiliki permukaan yang bersifat hidrofob karena ketahanannya terhadap bahan kimia dan energi dipermukaannya yang rendah telah membatasi pemanfaatan PE.

Gambar 3. Struktur Polietilen

Polietilen adalah bahan termoplastik yang transparan, berwarna putih mempunyai titik leleh bervariasi antara 1100C-1370C. Umumnya polietilen bersifat resisten terhadap zat kimia. Pada suhu kamar, polietilena tidak larut dalam pelarut organik dan anorganik (Billmeyer, 1994). Polimer polietilen merupakan bahan yang banyak digunakan untuk pembuatan komposit, namun dalam pembuatannya tidak diperoleh hasil yang homogen karena perbedaan polaritas antara polimer dan bahan pengisi.

(28)

Untuk meningkatkan interaksi antara bahan pengisi dengan polimer telah dilakukan beberapa cara salah satunya dengan menambahkan senyawa

penghubung (coupling agent) sehingga meningkatkan sifat antar muka dan adhesi bahan pengisi dengan matriks polimer. Polietilen dibuat dengan jalan polimerisasi gas etilen yang dapat diperoleh dengan memberi hidrogen gas petrolium pada pemecahan minyak (nafta), gas alam atau asetilena.

Polietilen adalah plastik yang sering digunakan untuk kepentingan komersial dan plastik ini sudah ada sejak tahun 1930. Polietilen menjadi istimewa karena sifat-sifatnya yang menarik seperti murah,inert, sifat listriknya yang bagus, dan

pemrosesannya mudah. Umumnya pengklasifikasian PE didasarkan pada densitas dan viskositas pelelehan atau indeks pelelehan. Ini menghasilkanhigh density polyethylene(HDPE),low density polyethylene(LDPE),linear low density polyethylene(LLDPE) dancross-linked polyethylene(XLPE)(Gachter, 1990). Karakteristik Polietilen dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Karakteristik Polietilen

Sifat Fisik dan Mekanik LDPERantai Cabang HDPE

Berat jenis (g/cm3) 0,91-0,94 0,95-0,97

Titik leleh (0C) 105-115 135

Kekerasan 44-48 55-70

Kapasitas panas (kj kg-1K-1 1,916 1,916

Regangan (%) 150-600 12-700

Tegangan Tarik (N mm-2) 15,2-78,6 17,9-33,1

Modulus tarik (N mm-2) 55,1-172 413-1034

Tegangan impak >16 0,8-14

Konstanta dielektrik 2,28 2,32

(29)

D. Kitosan

Kitosan merupakan salah satu material yang mempunyai karakter dan fungsi yang signifikan secara kimia. Kitosan berasal dari kitin yang berasal dari kulit-kulit crustaceae. Padacrustaceaeseperti kulit udang mengandung 20–30% kitin dan kulit kepiting mengandung 15–20% kitin (Alimuniar dan Zainuddin, 1992) dan juga kulit cumi-cumi 97,20% (Agusnar, 2006).

Kitosan adalah suatu biopolimer dari D-glukosamin yang dihasilkan dari proses deasetilasi kitin dengan menggunakan alkali kuat seperti Natrium Hidroksida (Kurita, 1998 ). Kitosan merupakan polimer kationik yang tidak larut dalam air, dan larutan alkali dengan pH di atas 6,5. Kitosan mudah larut dalam asam organik seperti asam formiat, asam asetat, dan asam sitrat (Mekawati dkk, 2000). Saat ini terdapat lebih dari 200 aplikasi dari kitin dan kitosan serta turunannya di industri makanan, pemrosesan makanan, bioteknologi, pertanian, farmasi, kesehatan, dan lingkungan (Balley,et al., 1977)

Gambar 4. Struktur Kitosan

Kitosan berbentuk serat atau seperti lembaran tipis, berwarna putih atau kuning, dan tidak berbau. Kitosan dapat larut dalam larutan asam seperti asam asetat dan

(30)

menjadi polimer kationik karena protonasi gugus amino pada cincin piranosa yang terletak pada atom C-2. Kitosan juga larut dalam asam format, sitrat, piruvat, dan laktat, tetapi tidak larut dalam air, larutan basa kuat, asam sulfat, dan beberapa pelarut organik, seperti alkohol, aseton, dimetilformida, dan dimetilsulfoksida (Peter, 1995 ). Kitosan merupakan biopolimer yang bersifat hidrofilik dengan gugus aktif amin dan hidroksida yang berpotensi untuk berikatan dengan senyawa lain (Donet al.,2002), polisakarida bermuatan positif dengan nilai pKa sekitar 6,3–7. Kitosan mempunyai berat molekul 1,2 X 10-5. Sifat biologi kitosan adalahbiocompatible, yaitu tidak mempunyai akibat samping, tidak beracun, tidak dapat dicerna, dan mudah diuraikan oleh mikroba (biodegradable), dapat

berikatan dengan sel mamalia dan mikroba secara agresif, mampu meningkatkan pembentukan yang berperan dalam pembentukan tulang, bersifat hemostatik, fungiastik, spermisidal, antitumor, antikolestrol, dan bersifat sebagai depresan pada sistem saraf pusat (Mekawati dkk, 2000). Selain itu juga, kitosan banyak digunakan di berbagai industri kimia, antara lain dipakai sebagai koagulan dalam pengolahan limbah air, bahan pelembab, pelapis benih yang akan ditanam, adsorben ion logam, komponen tambahan pakan ternak, sebagai lensa kontak, pelarut lemak, dan pengawet makanan (Majeti, 2000).

Isolasi kitosan meliputi tiga tahap, yaitu: deproteinasi yang merupakan proses pemisahan protein dari kulit udang, demineralisasi yang merupakan proses pemisahan mineral, depigmentasi yang merupakan proses penghilangan warna pada kitin yang terdiri atas karotenoid dan astakantin, dan kitin merupakan

prekursor kitosan yang dapat diperoleh melalui proses deasetilasi yang merupakan proses penghilangan gugus asetil dari kitin menjadi kitosan.

(31)

1. Deproteinasi

Deproteinasi secara kimiawi adalah proses pemisahan protein dengan perendaman sampel dalam larutan alkali (NaOH) panas. Selama perendaman, protein

terekstrak dalam bentuk Na-asam lemak ( Na-proteinat) akibat reaksi saponifikasi antara lemak yang terkandung dalam kulit udang dengan larutan NaOH panas, dimana ion Na+akan mengikat ujung rantai protein yang bermuatan negatif dan mengendap.

2. Demineralisasi

Mineral utama yang terkandung dalam kulit udang adalah kalsium karbonat (CaCO3) yang berikatan secara fisik dengan kitin. Demineralisasi dapat

dilakukan dengan mudah melalui perlakuan dalam asam klorida (HCl) encer pada suhu kamar (Suhardi, 1992). Pada saat penambahan asam, timbul gelembung gas CO2. Hal ini dikarenakan ion CO32-yang terbentuk, bersifat tidak stabil sehingga

akan bereaksi kembali dengan asam yang akhirnya membentuk air dan gas CO2,

sedangkan Ca3(PO4)2akan membentuk Ca(H2PO4)2yang larut.

Reaksi antara garam anorganik dengan HCl adalah sebagai berikut: CaCO3 (s)+ 2HCl(l) → CaCl2 (s)+ H2O + CO2 (g)

Ca3(PO4)2 (s) + 4HCl (l)→2CaCl2 (s)+ Ca(H2PO4)2 (l)

(32)

3. Depigmentasi

Depigmentasi merupakan tahap penghilangan warna yang sebenarnya telah mulai hilang pada pencucian yang dilakukan setelah proses deproteinasi dan

demineralisasi. Proses ini dilakukan dengan penambahan etanol. Etanol dapat mereduksi karotenoid dan astakantin dari kitin. Dapat juga dilakukan proses pemutihan (bleaching) menggunakan agen pemutih berupa natrium hipoklorit (NaOCl) atau peroksida (Suhardi, 1992), jika diinginkan penambahan warna putih.

4. Deasetilasi

Deasetilasi kitin merupakan proses penghilangan gugus asetil dari kitin menjadi kitosan. Perlakuan yang diberikan adalah pemberian larutan NaOH konsentrasi tinggi pada suhu tinggi, yang dapat menghasilkan produk yang hampir seluruhnya mengalami deasetilasi. Kitosan secara komersial diproduksi secara kimiawi dengan melarutkan kitin dalam 60% larutan NaOH (Hirano, 1986).

E. Plasticizer

Plasticizeradalah zat aditif yang digunakan untuk melembutkan polimer plastik sehingga dapat merubah sifat kaku menjadi lebih fleksibel. Penambahan

plasticizeratau pemlastis baik sintetis maupun alami bertujuan untuk

(33)

dasarnya atau dapat memunculkan sifat baru yang tidak ada dalam bahan dasarnya (Spink dan Waychoff dalam Frados, 1958).

Plasticizerdapat menurunkan gaya-gaya intermolekuler (gaya dipol, gaya dispersi dan ikatan hidrogen) sebanyak mungkin dan mengurangi ikatan antara molekul-molekul polimer satu sama lain, yaitu dengan cara menyelubungi titik pusat gaya yang menahan rantai polimer bergabung. Hal ini mengurangi titik kontak antara molekul polimer dan merubah polimer menjadi lentur/fleksibel.

Dengan berkurangnya gaya antar molekul, menyebabkan gerakan bagian rantai lebih mudah bergerak akibatnya bahan yang tadinya keras (kaku) akan menjadi lembut pada suhu kamar (Cowd, 1991). Plasticizeryang dapat digunakan adalah polivinil alkohol. Hal ini ditandai dengan kemampuannya sebagaiplasticizer, pengemulsi, dan sifat adesifnya. Polimer jenis ini juga dapat larut dengan baik di dalam air (Ogur, 2005).

F. Extruder

Extrusi adalah proses pada pelelehan material plastik akibat panas dari luar/panas gesekan dan yang kemudian dialirkan kedieolehscrewyang kemudian dibuat produk sesuai bentuk yang diinginkan. Proses ekstrusi adalah proses kontinyu yang menghasilkan beberapa produk seperti, film plastik, tali rafia, pipa, peletan, lembaran plastik, fiber, filamen, selubung kabel dan beberapa produk dapat juga dibentuk (Hartomo, 1993). Extruderadalah mesin yang terdiri darihopper,barrel screwdandie. Gambarextruderditunjukan pada Gambar 5.

(34)

Gambar 5. KomponenExtruder(Rowendal, 2000).

Dalam extruderPellet plasticatau serpihan (resin) yang berasal dari sepanjang hopperdimasukkan kedalam screwmelaluibarrel chamber. Resin bergerak sepanjang barrel yang berputar, hal ini memberikan gesekan, tekanan dan daerah panas. Hasilnya resin akan meleleh dan selanjutnya akan keluar melaluiscrew yang berfungsi untuk mencampurkan lelehan yang menjadi homogen. Lelehan akan memasuki ruang yang dirancang untuk memastikan aliran merata yang mengalir padadie. Padadiejuga terdapat filter yang berfungsi mencegah partikel atau benda asing melaluidie. Pada ekstruder untuk melelehkan serpihan plastik digunakan pemanas atauheateryang memiliki suhu ± 230 °C (Rowendal, 2000).

Bagian-bagian dari mesin Extruder:

1. Hopper

Semuaextruderpasti mempunyai masukan untuk bahan biji/pellet plastik yang melalui lubang yang nantinya mengalir dalam dindingextrudertersebut,hopper biasanya terbuat dari lembaran baja atau stainless steel yang berbentuk untuk

(35)

menampung sejumlah bahan pelet plastik untuk stock beberapa jam pemrosesan. Hopperada yang disediakan pemanas awal jika diperlukan proses pellet yang memerlukan pemanasan awal sebelum pellet memasukiextruder.

2. Screw

Screwadalah jantungnyaextruder,screwmengalirkan polimer yang telah meleleh ke kepaladiesetelah mengalami proses pencampuran dan homogenisasi pada lelehan polimer tersebut.

Gambar 6. ParameterScrew(Rowendal, 2000).

Ada beberapa pertimbangan dalam mendesign sebuah untukscrewjenis material tertentu, yang paling penting adalahdepth of chanel(kedalaman kanal).

Mesikipunscrewitu mempunyai fungsi sama secara umum, alangkah baiknya merancang disesuaikan dengan tipe material yang dipakai untuk mendapatkan hasil yang terbaik.

3. Type Screw Barrier(2 ulir)

Pada kasus-kasus tertentu atau permintaan design khusus,screwtidak dapat menyelesaikan proses leleh secara sempurna. Jadi dalam kasus tertentuextruder

(36)

berisi material plastik yang belum leleh, ini dapat di cegah dengan membuatscrew ulir kedua (barrier) pada kanal. Barierini dapat memotong dan memaksa hanya plastik yang leleh bisa lewat.

Gambar 7. TipeSrew Barrier(Rowendal, 2000).

4. KepalaMixing

Daerah metering padascrewstandar tidak mempunyai pencampuran yang baik. Aliran lapisan-lapisan halus plastik berjalan secara tetap pada dalamscrew. Sehingga jika ada lapisan yang tidak sama tidak akan bercampur dengan baik, kepalamixerdibuat padascrewagar dapat mencapur antar lapisan tersebut sehingga lebih merata dan homogen. Pin mixer (dupon mixer)adalah sampel mixeryang menggunakan pin dengan gesekan rendah, alat ini mudah di pasang padascrewyang ada untuk meningkatkan performancedariscrew.

Gambar 8. Dupon Mixer(Rowendal, 2000).

Mixeradalahmaddock (Union Carbide) dam egan, mixerjenis ini beroperasi pada lelehan material dengan gaya gesek tinggi sehingga dapat lebih sempurna

(37)

putarannya mengakibatkan material bergerak maju dan tertekan sehingga membantu material lebih homogen.

Gambar 9. Maddock Mixer(Rowendal, 2000).

Gambar 10. Egan Mixer(Rowendal, 2000).

5. Breaker Plate/Screen Park(saringan)

Breker platedengan saringan dimasukkan kedalam adapter, yang mana menghubungkan antara ujungextruderdan pangkaldie. Peralatan ini mempunyai Beberapa fungsi sebagai berikut :

a. Meredam putaran rotasional lelehan dan dirubah menjadi searah

b. Memperbaiki homogenisasi dengan memecah dan menggabungkan lagi c. Memperbaikimixingdengan meningkatnya tekanan balik

d. Menghilangkan kotoran dan material tidak leleh

e. Saringan dibuat beberapa lapis dan tiap lapis mempunyai perbedaan mesh, saringan paling kasar sebagai penopang diletakkan menghadap breker plate kemudian ke yang paling halus terakhir

(38)

G. Karakterisasi

1. Spektrofotometri Fourier Transform Infrared (FTIR)

Spektrofotometri Infra Merah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang

gelombang 0,75–1.000 µm atau pada bilangan gelombang 13.000–10 cm-1. Radiasi elektromagnetik dikemukakan pertama kali olehJames Clark Maxwell,

yang menyatakan bahwa cahaya secara fisis merupakan gelombang

elektromagnetik, artinya mempunyai vektor listrik dan vektor magnetik yang keduanya saling tegak lurus dengan arah rambatan.

Pada dasarnya Spektrofotometer FTIR (Fourier Trasform Infra Red) adalah sama dengan Spektrofotometer IR dispersi, yang membedakannya adalah

pengembangan pada sistim optiknya sebelum berkas sinar infra merah melewati contoh. Dasar pemikiran dari Spektrofotometer FTIR adalah dari persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830) seorang ahli matematika dari Perancis.

Pada sistim optik FTIR digunakan radiasi LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai radiasi yang

diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infra merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik.

Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride). Detektor MCT

(39)

lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS, yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekwensi modulasi tinggi, lebih sensitif, lebih cepat, tidak dipengaruhi oleh temperatur, sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah.

Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi tekuk, khususnya vibrasi rocking(goyangan), yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000–400 cm-1. Karena di daerah antara 4000–2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional. Daerah ini menunjukkan absorbs yang disebabkan oleh vibrasi regangan. Sedangkan daerah antara 2000–

400 cm-1seringkali sangat rumit, karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada daerah tersebut. Dalam daerah 2000–400 cm-1tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik, sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region). Meskipun pada daerah 4000–2000 cm-1menunjukkan absorbsi yang sama, pada daerah 2000–400 cm-1 juga harus menunjukkan pola yang sama sehingga dapat disimpulkan bahwa dua senyawa adalah sama.

Pada analisis dengan spektrofotometer FTIR diharapkan terlihat pita serapan melebar dengan intensitas kuat pada daerah 3500-3000 cm-1yang menunjukkan karakteristik vibrasi ulur OH, pita serapan diatas 3300 cm-1yang menunjukkan karakteristik vibrasi ulur NH amina. Pita serapan lainnya yang menunjukkan adanya vibrasi NH amina yaitu pada daerah 1650-1550 cm-1yang menunjukkan vibrasi tekuk NH2(amina primer), diharapkan muncul pita serapan pada daerah

(40)

3000-2850 cm-1menunjukkan karakteristik vibrasi ulur CH, pita serapan lainnya pada daerah 1470-1350 cm-1yang menunjukkan vibrasi tekuk CH, dan pita serapan pada daerah 1250-970 cm-1yang menunjukkan vibrasi tekuk C-O.

Secara keseluruhan, analisis menggunakan Spektrofotometer FTIR memiliki dua kelebihan utama dibandingkan metoda konvensional lainnya, yaitu :

1. Dapat digunakan pada semua frekuensi dari sumber cahaya secara simultan sehingga analisis dapat dilakukan lebih cepat daripada menggunakan cara sekuensial atauscanning.

2. Sensitifitas dari metoda Spektrofotometri FTIR lebih besar daripada cara dispersi, sebab radiasi yang masuk ke sistem detektor lebih banyak karena tanpa harus melalui celah (slitless) (Hsu, 1994).

2. Difference Scanning Calorimetry(DSC)

DSC merupakan teknik yang digunakan untuk menganalisa dan mengukur perbedaan kalor yang masuk ke dalam sampel dan referensi sebagai

pembandingnya. Teknik DSC merupakan ukuran panas dan suhu peralihan dan paling berguna dari segi termodinamika kimia karena semua perubahan kimia atau fisik melibatkan entalpi dan entropi yang merupakan satu fungsi keadaan. Teknik DSC dengan aliran panas dari sampel tertentu adalah ukuran sebagai fungsi suhu atau massa.

Di dalam alat DSC terdapat duaheater, dimana di atasnya diletakkan wadah sampel yang diisi dengan sampel dalam wadah kosong. Wadah tersebut biasanya terbuat dari alumunium. Komputer akan memerintahkanheateruntuk

(41)

meningkatkan suhu dengan kecepatan tertentu, biasanya 10oC per menit. Komputer juga memastikan bahwa peningktan suhu pada keduaheaterberjalan bersamaan.

Analisa DSC digunakan untuk mempelajari transisi fase, seperti melting, suhu transisi glass (Tg), atau dekomposisi eksotermik, serta untuk menganalisa

kestabilan terhadap oksidasi dan kapasitas panas suatu bahan. Temperatur transisi gelas (Tg) merupakan salah satu sifat fisik penting dari polimer yang

menyebabkan polimer tersebut memiliki daya tahan terhadap panas atau suhu yang berbeda-beda. Dimana pada saat temperatur luar mendekati temperatur transisi glassnya maka suatu polimer mengalami perubahan dari keadaan yang keras kaku menjadi lunak seperti karet (Wunderlich, 2005).

3. Differential Thermal Analysis / Thermogravimetric Analysis( DTA/TGA)

Differential Thermal Analysis(DTA) adalah suatu teknik analisis termal dimana perubahan material diukur sebagai fungsi temperatur. DTA digunakan untuk mempelajari sifat thermal dan perubahan fasa akibat perubahan entalpi dari suatu material. Selain itu, kurva DTA dapat digunakan sebagaifinger printmaterial sehingga dapat digunakan untuk analisis kualitatif. Metode ini mempunyai kelebihan antara lain instrument dapat digunakan pada suhu tinggi, bentuk dan volume sampel yang fleksibel, serta dapat menentukan suhu reaksi dan suhu transisi sampel (Stevens, 2001).

Prinsip analisis DTA adalah pengukuran perbedaan temperatur yang terjadi antara material sampel dan pembanding sebagai hasil dari reaksi dekomposisi. Sampel

(42)

adalah material yang akan dianalisis, sedangkan material referensi adalah material dengan substansi yang diketahui dan tidak aktif secara termal. Dengan

menggunakan DTA, material akan dipanaskan pada suhu tinggi dan mengalami reaksi dekomposisi. Dekomposisi material ini diamati dalam bentuk kurva DTA sebagai fungsi temperatur yang diplot terhadap waktu. Reaksi dekomposisi dipengaruhi oleh efek spesi lain, rasio ukuran dan volume, serta komposisi materi. Suhu dari sampel dan pembanding pada awalnya sama sampai terdapat kejadian yang mengakibatkan perubahan suhu seperti pelelehan, penguraian, atau

perubahan struktur kristal sehingga suhu pada sampel berbeda dengan

pembanding. Bila suhu sampel lebih tinggi daripada suhu pembanding maka perubahan yang terjadi adalah eksotermal. Begitu pula sebaliknya, bila suhu sampel lebih rendah daripada suhu pembanding maka perubahan yang terjadi disebut endotermal (Stevens, 2001).

Umumnya, DTA digunakan pada range suhu 190 - 1600 ºC. Sampel yang

digunakan sedikit, hanya beberapa miligram. Hal ini dilakukan untuk mengurangi masalah gradien termal akibat sampel terlalu banyak yang menyebabkan

berkurangnya sensitivitas dan akurasi instrumen.

Thermogravimetric Analisys(TGA) adalah suatu teknik analitik untuk

menentukan stabilitas termal suatu material dan fraksi komponenvolatiledengan menghitung perubahan berat yang dihubungkan dengan perubahan temperatur. Seperti analisis ketepatan yang tinggi pada tiga pengukuran: berat, temperatur, dan perubahan temperatur. Suatu kurva hilangnya berat dapat digunakan untuk mengetahui titik hilangnya berat (Stevens, 2001).

(43)

TGA biasanya digunakan riset dan pengujian untuk menentukan karakteristik material seperti polymer, untuk menentukan penurunan temperatur, kandungan material yang diserap, komponen anorganik dan organik di dalam material, dekomposisi bahan yang mudah meledak, dan residu bahan pelarut. TGA juga sering digunakan untuk kinetika korosi pada oksidasi temperatur tinggi.

Pengukuran TGA dilakukan diudara atau pada atmosfir yang inert, seperti Helium atau Argon, dan berat yang dihasilkan sebagai fungsi dari kenaikan temperatur. Pengukuran dapat juga dilakukan pada atmosfir oksigen (1-5% O2di dalam N2

(44)

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan dari bulan September sampai April 2014 di

Laboratorium Biomassa Terpadu, Universitas Lampung. Analisis FTIR dilakukan di Laboratorium Biomassa terpadu Universitas Lampung serta analisis termal DSC dan TGA dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer, Biomassa Terpadu Universitas Lampung.

B. Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi alat-alat gelas, penangas air, mortar,magnetic stirrer(Wiggen Hauser), neraca digital (Wiggen Hauser), 1 set peralatan soklet, refluks, termometer, blander 1 set, alatExtruder HAAKE Rheomex OSmenggunakanmulti strand dies, FTIR (Fourier Transform Infrared) Varian 2000 Scimitar series,DSC (Difference Scanning Calorymetry) SII DSC-X 7000, serta DTA/TGA (Differencial Thermal Analysis/Thermogravimetric Analisys) SII TG/DTA 7000.

Adapun bahan-bahan yang digunakan yaitu standar kitosan produksi WAKO Jepang, limbah kulit udang, natrium hidroksida, asam klorida, ammonium oksalat,

(45)

natrium hipoklorit, etanol, akuades, polietilen (PE), polivinil alkohol (PVA), indikator universal dan kertas saring.

C. Prosedur Penelitian

1. Persiapan Sampel

Cangkang kulit udang dibersihkan dan dikeringkan, kemudian dihaluskan menggunakan blender dan selanjutnya disebut sampel.

2. Isolasi Kitosan

Kitosan diperoleh melalui deasetilasi kitin, proses isolasi kitin sendiri terdiri atas tiga tahap, yaitu: deproteinasi yang merupakan proses pemisahan protein dari cangkang kulit udang, demineralisasi yang merupakan proses pemisahan mineral, depigmentasi yang merupakan tahap pemutihan kitin, dan proses isolasi kitosan terdiri dari satu tahap yaitu tahap deasetilasi yang merupakan pemutusan gugus asetil pada kitin.

a. Deproteinasi

Sebanyak 100 gram sampel ditempatkan dalam bejana tahan asam dan basa yang dilengkapi pengaduk dan termometer, dan diletakkan dalam penangas air.

Kemudian sampel ditambahkan 1 L NaOH 20% dan didiamkan selama 1 jam pada suhu 90oC (Pareira, 2004). Setelah itu, dilakukan penyaringan sehingga

(46)

akuades hingga pH netral, dikeringakan dalam oven dengan suhu 60oC selama 24 jam.

b. Demineralisasi

Kitin kasar hasil deproteinasi dimasukkan dalam bejana tahan asam dan basa yang dilengkapi dengan pengaduk, termometer dan diletakkan dalam penangas air. Kemudian sampel ditambahkan HCl 1,25 N dengan perbandingan 1:10 (w/v) selama 1 jam pada suhu 90oC (Pareira, 2004). Setelah itu, dilakukan penyaringan sehingga diperoleh residu dan filtrat. Filtrat diuji dengan amonium oksalat. Residunya dicuci dengan akuades sampai pH netral dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60oC selama 24 jam, sehingga diperoleh kitin hasil demineralisasi.

c. Depigmentasi

Kitin kasar hasil demineralisasi diekstraksi menggunakan etanol dengan perbandingan 1:20 (w/v) secara sokletasi. Residunya diputihkan dengan

menggunakanbayclinselama 10 menit pada suhu kamar (Muzzarelli dkk., 1997). Kemudian dicuci dengan akuades hingga pH netral dan dikeringkan dalam oven dengan suhu 60oC selama 24 jam, sehingga diperoleh kitin berupa serbuk halus berwarna putih.

d. Deasetilasi

Sebanyak 10 gram kitin ditambahkan dengan 200 ml larutan NaOH 60% dalam labu leher tiga lalu dipanaskan sampai temperatur 140oC selama 90 menit dengan menggunakan alat refluk (Pareira, 2004). Setelah itu didinginkan selama 3 jam

(47)

pada suhu ruang dan dilakukan penyaringan untuk memisahkan padatan dan cairannya. Padatannya dicuci dengan akuades sampai pH netral. Padatan dikeringkan dalam oven dengan suhu 60oC selama 24 jam.

3. Karakterisasi Kitosan Hasil Isolasi, PE dan PVA

a. Karakterisasi Kitin dan Kitosan Hasil Isolasi dengan FTIR

Kitin dan kitosan hasil isolasi dikarakterisasi dengan Spektrofotometer IR. Kitin dan kitosan dibuatpelletdengan KBr, kemudian dilakukanscanningpada daerah frekuensi antara 4000 cm-1sampai dengan 400 cm-1. Hasil yang diperoleh dibandingkan dengan hasil pembacaan kitosan standar.

b. Karakterisasi Kitosan Hasil Isolasi, PE dan PVA dengan DSC

Kitosan hasil isolasi,pelletpolietilen dan polivinil alkohol dikarakterisasi menggunakan DSC tipe X-DSC 7000. Sampel ditimbang sekitar 3-5 mg dan dimasukkan ke dalamalumunium pan. Sampel kemudian dicrimpmenggunakan crimper. Tipe pan yang sama dengan sampel disiapkan dan digunakan sebagai reference pandalam pengukuran. Analisis dilakukan pada suhu 30 sampai 400oC danheating rate10oC/min.

c. Karakterisasi Kitosan Hasil Isolasi, PE dan PVA dengan TGA

Kitosan hasil isolasi,pelletpolietilen dan polivinil alkohol dikarakterisasi menggunakan SII TG/DTA 7000. Sampel ditimbang sekitar 5-8 mg dan

(48)

dan digunakan sebagaireference pandalam pengukuran. Sampel danreference yang telah disiapkan diletakkan ke dalam TGA menggunakan pinset. Analisis dilakukan pada suhu 30-600oC denganheating ratesebesar 10oC/min.

4. Pembuatan Plastik

Untuk mendapatkanpelletplastik campuran polietilen, kitosan, dan polivinil alkohol dilakukan dengan teknikblendingmenggunakan perbandingan persen berat dengan berat total 40 gram. Komposisi campuran dengan PVA sebagai variabel tetap dan kitosan sebagai variabel bebas dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Komposisi campuran Kitosan-PE-PVA

PE (%) 100 95 90 85 80 75

Kitosan (%) - - 5 10 15 20

PVA (%) - 5 5 5 5 5

Komposisi campuran dengan kitosan sebagai variabel tetap dan PVA sebagai variabel bebas. Komposisi dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Komposisi campuran Kitosan-PE-PVA

PE (%) 100 95 90 85 80 75

Kitosan (%) - 5 5 5 5 5

PVA (%) - - 5 10 15 20

Campuran PE, Kitosan, dan PVA dihomogenkan secara manual dan diproses menggunkanExrtuder HAAKE Rheomex OSdengan kondisi pada TS1100oC, TS2

(49)

110oC, TS3120oC dan Tdies120oC. Kecepatan rotor diatur pada 10 rpm. Plastik

yang keluar padadieskemudian dicetak menjadi bentukpelletpada mesin HAAKE PolyLabsehingga diperoleh plastik berbentukpellet.

5. KarakterisasiPelletPlastik

Karakterisasi dilakukan dengan menggunakan hasil terbaik dari pencampuran Kitosan, PE, dan PVA. Hasil terbaik dapat dilihat secara fisik yaitupelletyang bagus dan secara kimia terlihat dari campuran yang homogen. Karakterisasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah FTIR, DSC dan TGA.

a. KarakterisasiPelletPlastik dengan DSC

Karakterisasi dengan DSC dalam penelitian ini adalah untuk melihat nilai transision glass(Tg) dari kopolimer kitosan, PE, dan PVA. Sampelpellet

dikarakterisasi menggunakan DSC tipe X-DSC-7000. Sampel ditimbang sekitaar 3-5 mg dan diamasukan kedalamalumunium pan. Sampel kemudian dicrimp menggunakancrimper. Tipepanyang sama dengan sampel disiapkan dan digunakan sebagaireference pandalam pengukuran. Analisis dilakulan pada temperatur 30 sampai 550oC dengan pengaturan kenaikan suhu sebesar 5oC/menit .

b. KarakterisasiPelletPlastik dengan TGA

Polimer yang dihasilkan kemudian diuji dekomposisi material polimer

(50)

dalamthermocoupleyang terbuat dari platina. Thermocoupleyang berisi sampel dan material referensi kemudian ditempatkan dalamfurnace. Analisis dilakukan pada suhu 30-600oC dengan pengaturan kenaikan suhu sebesar 10 ºC/menit.

c.

KarakterisasiPelletPlastik dengan FTIR

Sampel plastik yang dihasilkan dibuat menjadi bentuk film tipis dan dibuatpellet dengan KBr, kemudian ditembakkan dengan sinar inframerah pada daerah frekuensi antara 4000cm-1sampai dengan 400cm-1. Hasil serapan gugus fungsional dari senyawa yang ada dalam sampel terekam sebagai spektrum IR.

(51)

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Plastik yang dihasilkan pada berbagai komposisi menunjukkan bahwa kitosan tidak tercampur dengan baik.

2. Penambahanplasticizermenjadikan plastik lebih fleksibel.

3. Analisis DSC dan TGA dari plastik menunjukkan bahwa plastik telah tercampur saat pemanasan, ditandai dengan pergeseran titik leleh dan titik dekomposisi.

4. Hasil analisis FTIR menunjukkan bahwa terjadi interaksi antara polietilen, kitosan, dan PVA yang ditandai dengan pergeseran bilangan gelombang sampel.

B. Saran

Dari hasil penelitian maka disarankan :

1. Diperlukan modifikasi kitosan menjadi ukuran nano agar prosescrosslink berjalan dengan baik.

(52)

2. Diperlukan teknik pencampuran yang lebih baik agar mendapatkan plastik yang lebih homogen.

(53)

DAFTAR PUSTAKA

Agusnar, H. 2006.PenggunaanKitosan Sebagai Bahan Penyalut Fiber Glass dan Filter Paper Untuk Penyerap Logan Ni dan Cr dengan system Aquatic. Disertasi. USU. Medan.

Alimuniar, A., dan R. Zainuddin. 1992. An. Economical Technique for Product Chitosan. In :Advances in Chitin and Chitosan, Brine, C.J. P.A. Sanford, J.P Zikakis (Eds).Elsevier Applied Sciences. London, PP. 627-638.

Balley,J.E, and Ollis,D.F., (1977),”Biochemical Engineering Fundamental”,

Mc.Graw Hiil Kogakusha ltd., Tokyo.

Billmeyer, F.W.Jr. 1994.Text Book Of Polymer Science. Third Edition. A Wiley Inter Science Publication.

Chan, C. M. 1994.Polymer Surface Modification and Characterization. Hanser/Gradner Publications, Inc. Cincinmati.

Cowd, M. A. 1991.Kimia Polimer. Diterjemahkan oleh J.G. Stark. Penerbit ITB. Bandung.52-53.

Don, T. M., F. K. Chia, and Y.C. Wen. 2002. Synthesis and Properties of Chitosan-Modified Poly(Vinyl Acetate).Journal Polymer Science.86: 3057-3063.

Fauzi, R. 2013. Pembuatan dan Karakterisasi Plastik Biodegradable dari Campuran Kitosan dan Polipropilen Menggunakan Alat Ekstruder. (Skripsi). Universitas Lampung. Bandar Lampung.

(54)

Gatcher, M. 1990.Plastic Additives Handbook. Third Edition. Munich: Hanser Publisher. Dalam High Density Polyethylene (HDPE) Dengan Inisiator Benzoil Peroksida. Skripsi. Medan : USU.

Guinesse, L.S, and Cavalheiro Eder, T.G.2006.The Use DSC Curves to Determine theacetylatio Degree of Chitin/Chitosan samples.Elsevier Apllied Science Publisher. London.

Hartomo, A. J. 1993.Dasar-dasar Profesi Politeknik Pemrosesan Polimer Praktis. Yogyakarta

Hirano, S. 1986.Chitin and Chitosan. Ulaman’s Encyclopediaof Industrial Chemistry, Republic of Germany.

Hsu, C.P.S. 1994. Infrared Spectroscopy. Handbook of Instrumental Techniques for Analytical Chemistry.

Kim, S. H., No, H. K., Kim, S. D. dan Prinyawiwatkul, A. 2006.Effect of

Plasticizer Concentration and Solvent Types on Shelf-life of Eggs Coated with Chitosan. J. of Food Scince. Vol 7/ nr. 4.

Komariah. 2006. Penggunaan Kitosan Sebagai Bahan Penyalut Fiber Glass dan Filter Paper Untuk Penyerap Logam Ni dan Cr dengan Sistem Aquatik. (Disertasi). Universitas Sumatera Utara. Medan.

Kurita K. 1998.Chemistry and Application of Chitin and Chitosan, Polymer Degradation and Stability,59:177-120.

Latief, R. 2001. Teknologi Kemasan Plastik Biodegradabel. http://www. hayati_ipb. com/users/rudyct/individu 2001/rindam_latief.htm-87k. Diakses pada 23 Juni 2003.

Majeti, N. V., and R. Kumar. 2000. A Review of Chitin and Chitosan Applications.Reactive Function of Polymer.46: 1-27.

Mekawati, F. E., dan D. Sumardjo. 2000. Aplikasi Kitosan Hasil Tranformasi Kitin Limbah Udang (Penaeus merguiensis) untuk Adsorpsi Ion Logam Timbal.Jurnal Sains and Matematika,FMIPA Undip. Semarang.Vol. 8 (2), hal. 51-54.

(55)

Muzzarelli R.A.A., Rochetti R, Stanic V and Weckx, M., 1997.Methods for the determination of the degree of acetylation of chitin and chitosan. In :

Norman, 2007.Polietilen Tereftalathttp://www.gogreencharleston.org/. Diakses pada 18 September 2007.

Ogur, E. 2005. Polyvinyl alcohol: materials, processing and applications. Volume 16, Number 12, 2005. ISSN: 0889-3144. Dalam: Randi, S. 2011.

Pengaruh Penambahan Polivinil Alkohol Dan Perbedaan RasioCampuran Ampok Jagung Dan Tapioka Terhadap Perbedaan Karakteristik

Biodegredable Foam(skripsi). Bogor. Institut Pertanian Bogor.

Pagliaro, M and Rossi, M. 2010. The Future Glycerol. The Royal Society of Chemistry. DOI : 10.1039/9781849731089/ISBN: 978-1-84973-108-9.

Pareira, Boy Macklin, 2004.Limbah Cangkang Udang menjadi Kitosan. [http://www.chem-is-try.org] diakses pada tamggal 2 September 2010

Peter, M. G. 1995. Production of N-D-acetylglucosamine by enzymatics. J.M.S. Pure Application of Chemistry.32: 620-630.

Pranamuda. 2001. Pengembangan Bahan Plastik Biodegradable Berbahan Baku Pati Tropis.Biodegradable untuk Abad 21. Jakarta.

Prashantha, K.V., Harish, K. L, Shamalab, T.R., & Tharanathan, R.N.. (2005). Biodegradation of Kitosan-Graft-Polymethylmethacrylate Films.Journal of International Biodeterioration & Biodegradation. 56: 115–120.

Rowendal. 2000.Product Aplication and Research center. Polimer extrusien 4th adition.

Spink, W. P dan W.F. Waychoff 1958/1959.Plasticizers. Frados, Joel (ed.). Modern Plastic Encyclopedia Issue. Hildrent Press, Inc. New York.

Stevano, R. 2013. Pembuatan dan Karakterisasi Plastik Biodegradable dari Campuran Kitosan dan Polivinil Alkohol Menggunakan Metode Tanpa Pelarut. (Skripsi). Universitas Lampung. Bandar Lampung

(56)

Stevens, M. P. 2001.Kimia Polimer. Diterjemahkan oleh Iis Sopyan. Pradnya Paramita. Jakarta. 33-35.

Suhardi., 1992. Khitin Dan Khitosan. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi, UGM. Yogyakarta.

Sunit Hendrana, Retno Yusiasih, Sudirman, Ipit Karyaningsih, Djimat Lisnawati.’

2000. Pusat Penelitian don Pengembangan Fisika Terapan -LIPI. Bandung. Supriyadi, TB. D.,2013. Pembuatan dan Karakterisasi Plastik Campuran

Polipropilen (PP)/Poli Asam Laktat (PLA) dengan Penambahan Plasticizer Menggunakan metodeNon Solution Casting. (Skripsi). Universitas

Lampung. Bandar Lampung

(1)

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Plastik yang dihasilkan pada berbagai komposisi menunjukkan bahwa kitosan tidak tercampur dengan baik.

2. Penambahanplasticizermenjadikan plastik lebih fleksibel.

3. Analisis DSC dan TGA dari plastik menunjukkan bahwa plastik telah tercampur saat pemanasan, ditandai dengan pergeseran titik leleh dan titik dekomposisi.

4. Hasil analisis FTIR menunjukkan bahwa terjadi interaksi antara polietilen, kitosan, dan PVA yang ditandai dengan pergeseran bilangan gelombang sampel.

B. Saran

Dari hasil penelitian maka disarankan :

1. Diperlukan modifikasi kitosan menjadi ukuran nano agar prosescrosslink berjalan dengan baik.

(2)

(3)

DAFTAR PUSTAKA

Agusnar, H. 2006.PenggunaanKitosan Sebagai Bahan Penyalut Fiber Glass dan Filter Paper Untuk Penyerap Logan Ni dan Cr dengan system Aquatic. Disertasi. USU. Medan.

Balley,J.E, and Ollis,D.F., (1977),”Biochemical Engineering Fundamental”, Mc.Graw Hiil Kogakusha ltd., Tokyo.

Billmeyer, F.W.Jr. 1994.Text Book Of Polymer Science. Third Edition. A Wiley Inter Science Publication.

Chan, C. M. 1994.Polymer Surface Modification and Characterization. Hanser/Gradner Publications, Inc. Cincinmati.

Cowd, M. A. 1991.Kimia Polimer. Diterjemahkan oleh J.G. Stark. Penerbit ITB. Bandung.52-53.

Don, T. M., F. K. Chia, and Y.C. Wen. 2002. Synthesis and Properties of Chitosan-Modified Poly(Vinyl Acetate).Journal Polymer Science.86: 3057-3063.

Fauzi, R. 2013. Pembuatan dan Karakterisasi Plastik Biodegradable dari Campuran Kitosan dan Polipropilen Menggunakan Alat Ekstruder. (Skripsi). Universitas Lampung. Bandar Lampung.

(4)

Determine theacetylatio Degree of Chitin/Chitosan samples.Elsevier Apllied Science Publisher. London.

Hartomo, A. J. 1993.Dasar-dasar Profesi Politeknik Pemrosesan Polimer Praktis. Yogyakarta

Hirano, S. 1986.Chitin and Chitosan. Ulaman’s Encyclopediaof Industrial Chemistry, Republic of Germany.

Hsu, C.P.S. 1994. Infrared Spectroscopy. Handbook of Instrumental Techniques for Analytical Chemistry.

Kim, S. H., No, H. K., Kim, S. D. dan Prinyawiwatkul, A. 2006.Effect of

Plasticizer Concentration and Solvent Types on Shelf-life of Eggs Coated with Chitosan. J. of Food Scince. Vol 7/ nr. 4.

Komariah. 2006. Penggunaan Kitosan Sebagai Bahan Penyalut Fiber Glass dan Filter Paper Untuk Penyerap Logam Ni dan Cr dengan Sistem Aquatik. (Disertasi). Universitas Sumatera Utara. Medan.

Kurita K. 1998.Chemistry and Application of Chitin and Chitosan, Polymer Degradation and Stability,59:177-120.