PENGARUH PENAMBAHAN ASAM ITAKONAT DAN N,N’-METILEN BISAKRILAMIDA TERHADAP KARAKTERISTIK HIDROGEL DARI KITOSAN

Disusun oleh : SIWI AJI WIJAYANTI

M0307022

SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

Juli, 2012

commit to user

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PENGARUH PENAMBAHAN ASAM ITAKONAT DAN N,N’-METILEN BISAKRILAMIDA TERHADAP KARAKTERISTIK HIDROGEL DARI KITOSAN” ini adalah benar-benar karya saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat kerja atau pendapat yang ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, Juli 2012

SIWI AJI WIJAYANTI

commit to user

N,N’-METILEN BISAKRILAMIDA TERHADAP KARAKTERISTIK HIDROGEL DARI KITOSAN

SIWI AJI WIJAYANTI Jurusan Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Pengaruh penambahan asam itakonat dan N,N’-metilen bisakrilamida (MBA) terhadap karakteristik hidrogel dari kitosan telah dipelajari dalam penelitian ini. Karakteristik hidrogel dari kitosan yang dianalisis adalah kapasitas swelling dan tingkat kestabilan termal. Hidrogel dibuat menggunakan metode grafting kopolimerisasi, dengan menggunakan refluks dalam kondisi vakum selama 1 jam pada suhu 60 ºC.

Penentuan gugus-gugus fungsi yang terdapat pada hidrogel diidentifikasi menggunakan Fourier Transform Infra Red (FTIR). Ketahanan termal hidrogel dengan dan tanpa crosslinking agent dibandingkan dan diidentifikasi menggunakan Thermogravimetric Analysis (TGA) dan Differential Thermal Analysis (DTA). Kapasitas swelling hidrogel dengan penambahan MBA dibandingan dengan hidrogel tanpa MBA. Hidrogel dengan penambahan MBA diuji kapasitas swelling dengan variasi pH media, yaitu dari 2 hingga 12.

Hasil karakterisasi dengan menggunakan FT-IR mengindikasikan telah terjadi ikatan silang antara asam itakonat dengan MBA. Hal ini ditunjukkan dengan adanya bilangan gelombang pada 1543,05 cm -1 (serapan –NH tekuk) dan serapan yang lebih tajam pada 1307,74 cm -1 (serapan C-N) yang semakin banyak. Uji swelling dari hidrogel menunjukkan bahwa kapasitas swelling hidrogel tanpa adanya crosslinking agent lebih tinggi daripada hidrogel dengan crosslinking agent. Kapasitas swelling juga meningkat dengan penambahan asam itakonat. Uji swelling pada variasi pH dari media menunjukkan bahwa kapasitas swelling optimum diperoleh pada kondisi asam dengan pH 3 sedangkan pada kondisi basa dicapai pada pH 9. Karakterisasi menggunakan TGA/DTA menunjukkan kestabilan termal hidrogel meningkat dengan penambahan crosslinking agent (MBA), reaksi yang terjadi selama proses dekomposisi merupakan reaksi endotermis.

Kata kunci : kitosan, hidrogel, asam itakonat, kapasitas swelling, MBA.

commit to user

EFFECT OF ITACONIC ACID AND N,N’-METHYLENE BISACRYLAMIDE ADDITION ON CHARACTERISTICS OF HYDROGEL FROM CHITOSAN

SIWI AJI WIJAYANTI Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Science Sebelas Maret University

ABSTRACT

The effect of adding itakonat acid and N, n'-methylene bisakrilamida (MBA) on the characteristics of chitosan hydrogel has been studied in this research. Characteristics of the chitosan hydrogel was analyzed and the degree of swelling capacity of the thermal stability. Hydrogel was made using the method of grafting copolymerization, using a reflux in a vacuum for 1 hour at 60 ºC.

Determination of the function groups contained in the hydrogel was identified using Fourier Transform Infra Red (FTIR). Thermal stability of the hydrogel with and without crosslinking agent were compared and identified using Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Thermal Analysis (DTA). Swelling capacity of hydrogels with the addition of MBA compared with hydrogel without the MBA. Hydrogels with the addition of MBA was tested the swelling capacity with a variety of media pH, ie from 2 to 12.

The results of characterization by using FT-IR indicate crosslinking has occurred between itakonat acid with an MBA. This is shown by the wave number at 1543.05 cm-1 (-NH bending absorption) and a sharper absorption at 1307.74 cm-1 (CN absorption). Swelling test of hydrogel showed that swelling capacity of hydrogels in the absence of crosslinking agent is higher than the hydrogel with crosslinking agent. Swelling test on the variation of pH of swelling medium showed that the optimum capacity is obtained in acidic conditions with pH 3, while in base conditions achieved at pH 9. Characterization using a TGA / DTA shows that the thermal stability of the hydrogel increased with the addition of crosslinking agent (MBA), a reaction that occurs during the decomposition process is an endothermic reaction.

Keywords: chitosan, hydrogels, itaconic acid, swelling capacity, MBA.

commit to user

“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan boleh jadi (pula) kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu; Allah mengetahui,

sedang kamu tidak mengetahui” (QS. Al Baqarah 2:216)

” Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah

selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah sungguh-sungguh (urusan) yang lain.

Dan hanya kepada Rabbmulah kamu berharap ” (Q.S 94 : 6-8)

Ikhlas dan bersabarlah dalam menghadapi ujian, karena kelak akan kau katakan

“Aku tak akan sampai pada titik ini tanpa melewati ujian itu”. Maka bersyukur adalah cara terbaik untuk menghadapi segala sesuatu

(Penulis)

Segala sesuatu mungkin tidak akan semudah yang kita katakan dan bisa jadi tidak

sesulit yang kita bayangkan, maka lakukanlah apa yang benar-benar ada saat

ini dengan sebaik-baiknya (Penulis)

commit to user

Syukur Alhamdulillah.. Karya ini penulis persembahkan kepada:

Alm. Bapak tercinta,,

Ibu dan Ayah tercinta, terimakasih atas kasih sayang, nasihat, doa, semangat, dan dukungan yang selalu mengalir untukku,,

Mas Teguh, Mas Agus, Mba Indri atas doa dan dukungan yang tak pernah putus,,

Diffenda Arbitri, Natura Kinanti, dan Harjuna Bayu Nendra, pelita-pelita kecilku yang selalu kurindukan,,

Tyas, Nila, Husna, Pipit, Furi, Dwi, Melina, dan Irma, atas tawa, tangis, bantuan, dukungan, nasihat, semangat dan kebersamaannya selama ini. Kalian adalah sahabat terbaik yang Allah anugerahkan untukku,,

Para penghuni Kimia FMIPA UNS 2007,,

Almamaterku tercinta.

commit to user

KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan skripsi yang berjudul PENGARUH PENAMBAHAN ASAM ITAKONAT DAN N,N’-METILEN BISAKRILAMIDA TERHADAP KARAKTERISTIK HIDROGEL DARI KITOSAN. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak akan dapat terselesaikan dengan baik tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Prof. Ari Handono R., M.Sc, Ph.D selaku Dekan FMIPA UNS.

2. Bapak Dr. Eddy Heraldy, M.Si selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA UNS

3. Bapak Dr. rer. nat. Atmanto Heru Wibowo, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi.

4. Bapak Prof. Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D selaku pembimbing akademik.

5. Bapak/Ibu dosen dan seluruh staf jurusan Kimia FMIPA UNS

6. Seluruh staf dan laboran Laboratorium Kimia Dasar FMIPA UNS dan Sub Laboratorium Kimia UNS.

7. Semua pihak yang telah membantu dari awal hingga selesainya penyusunan skripsi ini.

Semoga Allah SWT memberikan balasan yang lebih baik atas segala dukungan dan bantuan yang diberikan. Amin.

Penulis berharap semoga karya ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Namun, penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca untuk hasil yang lebih baik ke depannya.

Surakarta, Juli 2012 Penulis

commit to user

Halaman

Tabel 1. Sifat-Sifat Asam Itakonat ................................................................... 12 Tabel 2. Sifat-Sifat N,N’-Metilen Bisakrilamida ..............................................15 Tabel 3. Daerah Serapan dan Bilangan Gelombang Kitosan, Asam Itakonat, dan

Hidrogel Kitosan-Asam Itakonat-MBA ............................................... 26 Tabel 4. Daerah Serapan dan Bilangan Gelombang Hidrogel Kitosan-Asam

Itakonat dan Hidrogel Kitosan-Asam Itakonat-MBA .......................... 29

commit to user

Halaman

Lampiran 1. Sintesis hidrogel ............................................................................ 44 Lampiran 2. Hasil Uji Swelling.......................................................................... 48 Lampiran 3. Data FT-IR .................................................................................... 50 Lampiran 4. Grafik TGA/DTA .......................................................................... 54

commit to user

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Hidrogel merupakan suatu polimer hidrofilik dengan struktur jaringan yang memiliki ikatan silang. Hidrogel mempunyai kemampuan untuk menyerap sejumlah air tanpa adanya proses pelarutan. Karena elastisitas dan kelembutannya, serta sifat fisiknya yang seperti tisu, hidrogel memiliki sifat hidrodinamik dari sel dalam banyak cara. Karena sifat-sifatnya tersebut, hidrogel memiliki nilai-nilai yang berharga untuk pengganti tisu yang lembut, pelapisan pipa saluran tubuh, membran hemodialisis, lensa kontak, enkapsulasi sel, sarana pengangkut obat, bahan pembuat tisu, pembalut luka, organ tubuh buatan/tiruan, dan biosensor (Jiang et al., 2009).

Sifat hidrofilik dari hidrogel dipengaruhi oleh adanya gugus hidroksil, gugus karboksilat, gugus amida, atau gugus hidrosulfit. Sedangkan ketidaklarutan dalam air dipengaruhi oleh struktur tiga dimensi dari hidrogel. Kemampuan hidrogel untuk mengembang dalam air merupakan hasil dari keseimbangan antara kekuatan sebar pada rantai hidrat dengan kekuatan kohesi yang tidak mencegah penetrasi air ke dalam hidrogel. Derajat dan sifat ikatan silang polimer juga dapat menentukan sifat mengembang dari hidrogel (Kroschwitz, 1992). Hidrogel berbahan dasar dari alam sangat menarik, karena dapat meningkatkan sifat-sifat mekanik dari polimer alam. Bahan alami dari hidrogel memungkinkan sifat biodegradabilitas material tersebut. Oleh karena sifatnya yang biokompatibel, biodegradabel serta non-toksik, maka polosakarida dapat menjadi pilihan sebagai bahan penyusun hidrogel (Pourjavadi et al., 2005). Kitosan adalah suatu material polimer hidrogel polielektrolit yang bersifar nontoksik yang mempunyai kemiripan sifat dengan selulosa (Kim et al., 2004).

Kitosan merupakan salah satu polimer alam yang memiliki karakteristik bidegradabel, kelambanan kimia, biokompatibilitas, kemampuan membentuk film yang baik, dan harganya murah (Mucha et al., 2007). Kitosan merupakan senyawa yang dihasilkan dari senyawa kitin yang banyak terdapat dalam kulit luar hewan

commit to user

hidroksil dan amin yang dapat memberi jembatan hidrogen secara intermolekuler atau intramolekuler. Dengan demikian, jaringan hidrogen yang kuat akan terbentuk, yang menyebabkan kitosan tidak larut dalam air. Gugus fungsi dari kitosan (gugus hidroksil primer pada C-6, gugus hidrosil sekunder pada C-3 dan gugus amino pada posisi C-2) membuat kitosan mudah dimodifikasi secara kimia.

Kitosan memiliki gugus hidrofilik berupa –NH 2 . Gugus hidrofilik ini

menyebabkan kitosan memiliki kemampuan untuk berikatan dengan molekul- molekul air. Dengan sifat fisika dan kimia yang dimilikinya, salah satu aplikasi kitosan dalam bidang kesehatan adalah sebagai hidrogel (Rekso dan Sunarni, 2007).

Asam itakonat merupakan salah satu monomer organik yang biasa dimasukkan ke dalam suatu polisakarida. Asam ini dapat berfungsi sebagai pengganti asam akrilat atau metakrilat. Asam itakonat digunakan 1-5% sebagai komonomer dalam resin dan juga dalam pembuatan serat sintetis, sebagai pelapis, perekat, pengental dan pengikat. Selain itu, asam itakonat juga merupakan monomer yang bersifat biodegradabel karena bersumber dari karbohidrat yang berasal dari bahan alam. Asam itakonat dapat dimanfaatkan dalam pembuatan hidrogel dari kitosan melalui grafting kopolimerisasi dengan penambahan suatu inisiator dan agen pengikat silang (crosslinking agent).

Inisiator merupakan pembentuk radikal bebas yang berguna sebagai pemicu terjadinya proses polimerisasi. Inisiator dibedakan berdasarkan sistem kerjanya dalam menginisiasi reaksi polimerisasi. Menurut Bhattacharya et al. (2009), inisiator dibedakan menjadi inisiator yang bekerja secara redoks, inisiator yang bekerja dengan pembentukan radikal bebas maupun inisiator yang bekerja secara enzimatis. Inisiator radikal bebas merupakan iniasiator yang sangat reaktif dan banyak digunakan dalam reaksi polimerisasi.

Selain inisiator, dalam grafting polimerisasi juga diperlukan suatu agen pengikat silang. selain terbentuknya grafting, terbentuknya ikatan silang pada saat polimerisasi sangat penting untuk menghasilkan jejaring polimer yang dapat menyerap air. Adanya ikatan silang tersebut membuat ikatan yang terbentuk akan

commit to user

dapat digunakan untuk menghasilkan ikatan silang dalam suatu sintesis polimer. Menurut Saptono (2008), ikatan silang (crosslink) sangat berperan dalam menentukan elastisitas. Ikatan silang berfungsi sebagai pengikat bentuk (shape memory) yang memungkinkan terjadinya deformasi elastik dalam jumlah yang sangat besar. Tanpa adanya ikatan silang deformasi plastis akan mudah terjadi. Deformasi elastik adalah terjadinya peregangan pada suatu material yang dapat kembali ke bentuk awalnya. Deformasi plastis adalah peregangan pada suatu material yang tidak dapat kembali ke bentuk awalnya.

Adanya ikatan silang menyebabkan polimer yang terbentuk tidak dapat larut dalam air. Akan tetapi, kemampuan polimer untuk menggembung (swelling) turun selagi derajat ikatan silang meningkat. Untuk itu, yang diharapkan adalah terbentuk rantai sepanjang mungkin dan terikat silang hanya di beberapa tempat. Salah satu contoh penyambung silang yang diperlukan sangat sedikit (sekitar 0,08 mol %) relatif terhadap asam akrilat) adalah N,N’-metilen bisakrilamida atau MBA. Zat ini mengandung dua ikatan rangkap yang reaktif, sehingga dapat tergabung ke dalam dua rantai yang berbeda selagi polimerisasi berlangsung, sehingga menghasilkan ikatan sambung-silang. Meskipun MBA memiliki gugus fungsional amina, tetapi sangat tahan terhadap hidrolisis (Garner et al., 1997).

Berdasarkan uraian-uraian di atas, maka perlu dilakukan penelitian untuk mensintesis suatu hidrogel berbahan dasar alam, yaitu kitosan dengan penambahan variasi konsentrasi asam itakonat dan agen pengikat silang berupa N,N’-metilen bisakrilamida (MBA).

B. Perumusan Masalah

1. Identifikasi Masalah

a. Hidrogel dapat disintesis dari suatu bahan alami melalui grafting kopolimerisasi monomer ke dalam suatu polisakarida. Beberapa polisakarida yang mudah diperoleh antara lain kitosan, alginat, dan karaginan.

commit to user

dengan polisakarida misalnya asam metakrilat (MAA), akrilonitril (AN) dan asam itakonat (IA).

c. Medium yang digunakan dalam polimerisasi disesuaikan dengan sifat zat yang akan digunakan. Medium dapat berupa pelarut polar seperti metanol, etanol, dan air. Medium yang bersifat non-polar seperti n-heksan dan kloroform, juga dapat digunakan.

d. Kitosan dapat larut pada larutan-larutan asam, antara lain larutan asam format, asam asetat, asam laktat, dan asam glutamat 1-2% (v/v).

e. Inisiator radikal bebas merupakan jenis inisiator yang paling banyak digunakan. Inisiator tersebut tidak stabil terhadap panas dan terurai menjadi radikal-radikal pada suhu tertentu dengan laju bergantung dari strukturnya. Beberapa jenis inisiator yang sering digunakan dalam reaksi polimerisasi yaitu kalium persulfat, amonium persulfat, dan benzoil peroksida.

f. Penambahan agen pengikat silang (crosslinking agent) bertujuan untuk menghasilkan polimer yang memiliki sifat lebih baik dari tiap-tiap homopolimer pembentuknya. Agen pengikat silang yang biasa digunakan antara lain divinil benzena (DVB), N,N’-metilen bisakrilamida (MBA), dan asam akrilat.

g. Suhu thermostatic bath yang biasa digunakan dalam sintesis hidrogel berkisar antara 50-70 ºC.

h. Hidrogel dapat dikarakterisasi menggunakan analisis FT-IR, Spectro Electro Microscopy (SEM), Termal Gravity Analysis ( TGA), Texture analyzer, dan uji swelling.

i. Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kapasitas swelling hidrogel dari

kitosan antara lain jumlah monomer, crosslinking agent, dan inisiator yang ditambahkan, permukaan pori, ukuran pori, dan kondisi pH media swelling.

2. Batasan Masalah

a. Polisakarida yang digunakan dalam pembuatan hidrogel adalah kitosan.

commit to user

c. Medium yang digunakan merupakan medium polar, yaitu air.

d. Larutan asam yang digunakan untuk melarutkan kitosan adalah asam asetat 1% (v/v).

e. Inisiator radikal bebas yang digunakan berupa kalium persulfat.

f. Agen pengikat silang yang digunakan adalah N,N’-metilen bisakrilamida (MBA).

g. Suhu thermostatic bath yang digunakan adalah 60 ºC.

h. Karakteristik hidrogel diuji menggunakan analisis FT-IR, TGA, dan uji swelling.

i. Jumlah monomer yang ditambahkan, penambahan crosslinking agent, dan

kondisi pH media swelling dipelajari pengaruhnya terhadap kapasitas swelling hidrogel dari kitosan.

3. Rumusan Masalah

a. Bagaimana pengaruh penambahan variasi massa asam itakonat terhadap kapasitas swelling hidrogel dari kitosan?

b. Bagaimana pengaruh penambahan N,N’-metilen bisakrilamida (MBA) terhadap kapasitas swelling dan kestabilan termal hidrogel dari kitosan?

c. Bagaimana pengaruh variasi pH media terhadap kapasitas swelling hidrogel kitosan-asam itakonat-MBA?

C. Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian adalah :

a. Mengetahui pengaruh penambahan variasi massa asam itakonat terhadap kapasitas swelling hidrogel dari kitosan.

b. Mengetahui pengaruh penambahan N,N’-metilen bis akrilamida (MBA) terhadap kapasitas swelling dan kestabilan termal hidrogel dari kitosan.

c. Mengetahui pengaruh variasi pH media terhadap kapasitas swelling hidrogel kitosan-asam itakonat-MBA.

commit to user

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :

a. Secara praktis, dapat memberikan informasi tentang pembuatan hidrogel yang berbahan dasar kitosan dan asam itakonat.

b. Secara teoritis, dapat meningkatkan pengetahuan mengenai pemanfaatan bahan alam dalam dunia polimer.

c. Dapat mengembangkan pemanfaatan hidrogel dalam dunia industri, antara lain industri tisu, pembalut wanita, dan membran hemodialisis.

commit to user

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Polimer

Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari pengulangan unit yang kecil dan sederhana. Unit ulang dari polimer biasanya sama atau hampir sama dengan monomernya. Polimer yang terbentuk bisa lurus, membentuk cabang, dan membentuk ikatan silang. Panjang rantai suatu polimer ditentukan melalui jumlah unit ulang dalam rantai, biasanya dinyatakan dengan derajat polimerisasi (DP).

Proses polimerisasi oleh Flory (1953) dan Carothers (1940) dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu polimerisasi kondensasi (step-reaction polymerization) dan polimerisasi adisi (chain-reaction polymerization). Polimerisasi kondensasi merupakan polimerisasi bertahap, didasarkan pada reaksi antara dua pusat aktif sehingga terbentuk senyawa baru dan hasil samping. Bila molekul pereaksi memiliki dua gugus fungsi atau lebih, reaksi dapat berjalan lebih lanjut membentuk rantai polimer yang panjang.Polimerisasi adisi didasarkan pada pemutusan ikatan rangkap pada substrat. Pada polimerisasi adisi biasanya terjadi reaksi rantai dimana radikal bebas atau ion terlibat didalamnya. Polimerisasi ionik, polimerisasi radikal, dan polimerisasi Ziegler-Natta termasuk kedalam polimerisasi adisi (http://sunfh.tripod.com/chem3.htm. 13 April 2012).

2. Hidrogel

Hidrogel merupakan polimer tiga dimensi yang terikat silang, dimana terdiri dari kopolimer hidrofilik yang memiliki kemampuan untuk menyerap sejumlah besar air. Hidrogel mempunyai kemampuan mengembang (swelling) dalam air, tetapi tidak larut dalam air. Sifat hidrofilik dari hidrogel dipengaruhi oleh adanya gugus hidroksil, gugus karboksilat, gugus amida, atau gugus hidrosulfit, sedangkan ketidaklarutan dalam air dipengaruhi oleh struktur tiga

commit to user

merupakan hasil dari keseimbangan antara kekuatan sebar pada rantai hidrat dengan kekuatan kohesi yang tidak mencegah penetrasi air ke dalam hidrogel.

Hidrogel merupakan objek menarik yang memiliki sifat baik seperti padatan ataupun cairan.Sifat yang menyerupai cairan disebabkan oleh fakta bahwa unsur utama dari gel umumnya adalah cairan, seperti air. Di sisi lain, suatu gel dapat mempertahankan bentuknya karena memiliki suatu modulus geser yang menjadi nyata jika gel tersebut diubah bentuknya. Modulus itu karena terjadinya ikatan silang dari polimer dalam membentuk jaringan. Aspek ini menunjukkan sifat padat dari gel. Sebagai tambahan untuk aspek yang menyerupai padatan dan cairan ini, gel dapat mengubah keadaannya secara drastis, mirip dengan cara gas mengubah volumenya lebih dari sekedar seribu kali. Suatu hidrogel dapat dipandang sebagai suatu wadah air yang terbuat dari jaringan tiga dimensi. Pada keadaan kering, gel merupakan material padat. Hidrogel mengembang hingga mencapai kesetimbangan pengembangan ketika air ditambahkan (Karadag et al., 1996).

Hidrogel dapat dibagi menjadi dua berdasarkan asalnya, yaitu hidrogel alami dan hidrogel sintetik. Komponen utama hidrogel sintetik adalah monomer atau polimer sintetik. Ditinjau dari sifat biologisnya, hidrogel yang diperoleh dari hasil sintetis maupun yang dari alam dapat bersifat biodegradabel, non- biodegradabel, dan bio-erodibel. Hidrogel biodegradabel umumnya berasal dari senyawa alami, misalnya karbohidrat dan derivatnya yang mudah dicerna oleh enzim. Hidrogel non-biodegradabel biasanya terbuat dari senyawa sintetik. Hidrogel bio-erodibel adalah salah satu jenis hidrogel yang dapat terkikis dalam proses pemakaiannya.

Polimer hidrofilik yang terikat silang dapat membentuk hidrogel yang mampu menyerap dan mempertahankan air ratusan kali dari beratnya dan dikenal sebagai superabsorben. Sifat-sifat hidrogel ini sudah menarik perhatian dari banyak peneliti, teknolog dan sudah ditemukanaplikasi yang tersebar luas di berbagai bidang, sepertidrug delivery systems, pertanian, proses-proses pemisahan (Sadeghiet al., 2011).

commit to user

3. Kitosan

Kitosan dengan rumus molekul (C 6 H 11 NO 4 ) n yang dapat diperoleh dari

deasetilasi kitin. Kitosan juga dijumpai secara alamiah di beberapa organisme. Adapun struktur kitosan ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Struktur Kitosan (Kusumaningsih et al., 2004) Kitosan adalah hasil proses deasetilasi dari senyawa kitin yang banyak terdapat dalam kulit luar hewan golongan Crustaceae seperti udang dan kepiting (Hargono et al., 2008). Kitosan dihasilkan dari kitin dan mempunyai struktur kimia yang sama dengan kitin, dimana terdiri dari rantai molekul yang panjang dan berat molekul yang tinggi. Adapun perbedaan antara kitin dan kitosan adalah

pada setiap cincin molekul kitin terdapat gugus asetil (-CH 3 -CO) pada atom

karbon kedua, sedangkan pada kitosan terdapat gugus amina (-NH) (Apsari dan Fitriasti, 2010).

Kitosan diisolasi dari cangkang hewan Crustaceae, terutama udang melalui serangkaian proses, diantaranya depigmentasi, deproteinasi, demineralisasi, dan deasetilasi. Kitosan merupakan kitin yang mengalami proses deasetilasi, dimana gugus asetilnya telah hilang sehingga menyisakan gugus amina bebas yang menyebabkannya bersifat polikationik ( Rochima, E et al., 2004). Kitosan merupakan senyawa yang tidak larut dalam air, sedikit larut dalam

HCl, HNO 3 dan H 3 PO 4 serta tidak larut dalam H 2 SO 4 . Kitosan lebih mudah

dilarutkan dalam asam-asam encer seperti asam asetat, asam format, asam sitrat (Meriatna, 2008). Kitosan juga tidak larut dalam beberapa pelarut organik seperti alkohol, aseton, dimetil formida dan dimetil sulfoksida, tetapi kitosan larut baik

commit to user

Fitriasti, 2010). Kitosan merupakan salah satu polimer alam yang memiliki karakteristik bidegradabel, kelambanan kimia, biokompatibilitas, kemampuan membentuk film yang baik, dan harganya murah (Mucha et al.,2007). Kitosan adalah suatu material polimer hidrogel polielektrolit yang bersifar nontoksik yang mempunyai kemiripan sifat dengan selulosa (Kim, et al., 2004)

Kitosan yang disebut juga dengan β-1,4-2-amino-dioksi-D-glukosa merupakan turunan dari kitin melalui proses deasetilasi. Proses deasetilasi dilakukan dengan penambahan natrium hidroksida 50% karena merupakan basa kuat yang reaktif sehingga deasetilasi lebih cepat terjadi. Dengan sifat fisika dan kimia yang dimilikinya, salah satu aplikasi kitosan dalam bidang kesehatan adalah sebagai hidrogel. Kitosan sebagai polimer alam memiliki sifat fisik dan daya swelling yang relatif rendah dibandingkan polimer sintesis (Rekso dan Sunarni, 2007).

Perkembangan penggunaan kitosan meningkat pada tahun 1940-an terlebih dengan makin diperlukannya bahan alami oleh berbagai industri sekitar tahun 1970-an. Penggunaan kitosan untuk aplikasi khusus seperti farmasi, kesehatan, bidang industri antara lain industri membran, biokimia, bioteknologi, pangan, pengolahan limbah, kosmetik, agroindustri, industri perkayuan, polimer, dan industri kertas (Sugita, 2009).

4. Asam Itakonat

Asam itakonat ditemukan oleh Baup pada tahun 1837 sebagai produk dekomposisi termal dari asam sitrat. Kemudian pada tahun 1932, Kinoshita berhasil melakukan biosintesis asam itakonat dari karbohidrat dengan bantuan fungi, Aspergillus itaconicus.

Asamitakonat(IA) merupakan asamorganiktak jenuhdikarbonat. Asam inidapat dengan mudah dimasukkan ke dalam polimer dan dapat berfungsi sebagai pengganti asam akrilat atau metakrilat. Asam ini digunakan 1-5% sebagai komonomer dalam resin dan juga dalam pembuatan serat sintetis, sebagai pelapis,

commit to user

karbohidrat oleh jamur. Jamur yang bisa digunakan antara lain Aspergillus itaconicus dan Aspergillus terreus(Willke andVorlop, 2001).Struktur dari asam itakonat ditunjukkan oleh Gambar 2.

Gambar 2. Struktur Asam Itakonat

Setelah ditemukannya biosintesis asam itakonat, lalu mulai dikembangkan teknik untuk mensintesis asam itakonat secara kimia. Salah satunya seperti yang dilakukan Blatt pada tahun 1943 yang menggunakan dry distillation asam sitrat. Ada juga yang menggunakan cara oksidasi dari mesitil oksida seperti yang dilakukan Berg dan Hetzel pada 1978 (Willke and Vorlop, 2001). Akan tetapi, sintesis asam itakonat secara kimia tidak efektif bila dibandingkan dengan cara fermentasi dengan menggunakan fungi. Karena itu, lebih banyak dikembangkan teknik biosintesis asam itakonat yang mana fungi yang paling sering digunakan untuk fermentasi adalah Aspergillus terreus. Jalur biosintesis asam itakonat ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar3. Jalur Biosintesis Asam Itakonat

commit to user

keadaan asam, netral maupun setengah basa pada suhu moderat. Beberapa sifat dari asam itakonat disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Sifat-Sifat Asam Itakonat Rumus molekul

Berat molekul

130,1

Titik leleh

167-168 °C

Titik didih

268 °C

Kelarutan dalam air

83,103 g/L

Densitas

1,632 g/L (20 °C)

2 (pada larutan air 80 mg/L) pK a 3,84 dan 5,55

5. Kopolimer

Kopolimerisasi merupakan suatu reaksi polimerisasi yang menggunakan lebih dari satu jenis monomer. Hasil dari reaksi kopolimerisasi disebut kopolimer. Jika monomer A dan B dipolimerisasi bersama, maka ada empat jenis susunan kopolimer yang mungkin terbentuk. Jika dua unit monomer terikat berselang seling dalam rantai polimer maka produknya disebut kopolimer alterasi, sedangkan bila distribusinya acak dikenal sebagai kopolimer acak. Susunan unit ulang yang ketiga adalah jika terbentuk blok A dan blok B bersama, disebut sebagai kopolimer blok. Jika satu unit ulang tercangkok dengan rantai utama hanya mengandung satu macam kesatuan berulang, maka kopolimer ini disebut kopolimer cangkok. Jenis- jenis kopolimer disajikan pada Gambar 4.

Seperti halnya polimerisasi biasa, mekanisme kopolimerisasi dapat berlangsung melalui reaksi radikal bebas, penggunaan inisiator ionik (kopolimerisasi anionik maupun kationik) dan kopolimerisasi dengan katalis koordinasi seperti katalis Ziegler-Natta.

commit to user

Gambar 4. Jenis-Jenis Kopolimer

6. Grafting Kopolimerisasi

Grafting kopolimerisasi merupakan salah satu metode yang paling umum digunakan untuk memodifikasi sifat-sifat kimia dan fisika polimer alami dan sintetik. Grafting kopolimerisasi dilakukan dengan cara menumbuhkan atau menggabungkan polimer sintetik pada backbone polimer alami, dimana istilah lain dari menumbuhkan atau manggabungkan dalam sintesa kopolimer graf disebut grafting. Ada tiga metode sintesisgraftingkopolimer : Pertama: grafting from yaitu polimer backbone membawa site aktif yang digunakan untuk menginisiasi polimerisasi monomer, kedua: grafting to yaitu polimer backbone membawa gugus fungsional X reaktif yang terdistribusi secara random, bereaksi dengan polimer lain yang membawa gugus fungsi Y, dan ketiga: grafting through yaitu adanya makromer dengan BM rendah dan site yang tidak jenuh, polimer yang sedang tumbuh dapat bereaksi pada site yang tidak jenuh menghasilkan kopolimer graf. Keberhasilan sintesis kopolimer graf sangat dipengaruhi oleh proses inisiasi yaitu proses pembentukan radikal bebas pada backbone(Silvianita et al., 2004).

Sedangkan menurut Athawale dan Rathi (1999), graftingkopolimer adalah rantai makromolekular dengan satu spesies blok atau lebih yang disambungkan ke rantai utama sebagai rantai sisi. Batang tubuh polimer utama polimer (A) yang memiliki cabang-cabang rantai polimer (B) yang berasal dari titik yang berbeda

-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A- Kopolimer alterasi -A-A-A-B-B-A-A-B-A-A-A-B-B- Kopolimer acak -A-A-A-A-B-B-B-B-A-A-A-A-B- Kopolimer blok -A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A Kopolimer cangkok

B | B-B-B-B-

commit to user

poli(A)-cangkok-poli(B) atau poli(A)-g-poli(B) seperti pada Gambar 5.

Gambar 5. Mekanisme Grafting Kopolimerisasi untuk Kopolimer Poli(A)-g-

poli(B) (Zohuriaan-Mehr, 2005)

7. Crosslinking Agent (MBA)

Reaksi ikatan silang pada saat polimerisasi sangat penting untuk menghasilkan jejaring polimer yang dapat menyerap air. Pengikat silang yang digunakan dalam penelitian ini adalah N,N’-metilenbisakrilamida (MBA) yang bereaksi dengan gugus fungsi karboksil pada rantai polimer sehingga terbentuk jejaring polimer. Zat ini mengandung dua ikatan rangkap yang reaktif, sehingga dapat tergabung ke dalam dua rantai yang berbeda selagi polimerisasi berlangsung, sehingga menghasilkan ikatan sambung-silang. Meskipun MBA memiliki gugus fungsional amina, akan tetapi sangat tahan terhadap

commit to user

(MBA) ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6. Struktur Kimia N,N’-Metilen Bisakrilamida (Salim dan

Suwardi, 2009)

Sifat-sifat dari N,N’-metilen bisakrilamida disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Sifat-Sifat N,N’-metilen bisakrilamida Rumus molekul

C 7 H 10 N 2 O 2

Berat molekul

154,17

Titik leleh

185 ºC

Kelarutan dalam air 0,01-0,1 g/100 mL at 18 ºC Densitas

1,235

8. Kalium Persulfat (KPS)

Kalium persulfat atau pottasium persulfat merupakan garam dengan rumus kimia K 2 S 2 O 8 yang berupa padatan kristal berwarna putih dan tidak berbau.

Kalium persulfat biasa digunakan sebagai inisiator radikal. Kaliumpersulfat bersifat higroskopis dan harus disimpan ditempat yang kering.

Suatu mekanisme degradasi radikal bebas dari kitosan menggunakan KPS dilakukan untuk menjelaskan perilaku degradasi. Secara singkat, ion-ion persulfat terdisosiasi secara termal ke dalam radikal anionik dan tertarik ke gugus amino kationik pada karbon C-2 dari cincin kitosan. Setelah itu, radikal anionik menyerang karbon C-4, dan mentransfer radikal ke karbon C-4 dengan mengurangi hidrogennya. Adanya radikal bebas pada karbon C-4 akhirnya

commit to user

al., 2001).

9. Swelling

Sifat yang menguntungkan dari hidrogel adalah kemampuannya untuk mengembang (swell) ketika dimasukkan ke dalam pelarut yang kompatibel secara termodinamik (Ganji, F. et al., 2010). Kapasitas swelling merupakan kemampuan hidrogel untuk menyerap air ratusan kali dari berat hidrogel tersebut. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kapasitas swelling hidrogel, diantaranya adalah konsentrasi crosslinking agent, jumlah monomer yang ditambahkan, konsentrasi inisiator yang digunakan, dan pH medium swelling.

B. Kerangka Pemikiran

Polimer hidrofilik yang terikat silang dapat membentuk hidrogel yang mampu menyerap dan mempertahankan air ratusan kali dari beratnya. Hidrogel memiliki gugus-gugus hidrofilik dan memiliki kemampuan untuk mengembang di dalam medium cair. Kemampuan hidrogel untuk mengembang di dalam medium cair disebut sebagai kapasitas swelling. Adanya ikatan silang pada hidrogel menyebabkan struktur hidrogel lebih rapat sehingga tidak mudah larut dalam air. Sifat-sifat hidrogel ini sudah menarik perhatian dari banyak peneliti dan teknolog dan sudah ditemukan aplikasi-aplikasi yang tersebar luas di berbagai bidang, sepertidrug delivery systems, pertanian, proses-proses pemisahan (Sadeghiet al., 2011).

Hidrogel berbahan dasar alam merupakan hidrogel yang disusun oleh bahan-bahan alam. Hidrogel berbahan dasar dari alam sangat menarik karena dapat meningkatkan sifat-sifat mekanik dari polimer alam. Adanya bahan alami menjamin biodegradabilitas dari material. Polisakarida merupakan salah satu polimer alam yang sering dimanfaatkan dalam pembuatan hidrogel. Polisakarida memiliki sifat biokompatibel, biodegradabel serta non-toksik. Salah satu metode untuk mensintesis hidrogel adalah dengan grafting kopolimerisasi monomer vinil ke dalam polisakarida (Pourjavadi et al., 2005)

commit to user

pembuatan hidrogel. Kitosan yang disebut juga dengan β-1,4-2-amino-dioksi-D- glukosa merupakan turunan dari kitin melalui proses deasetilasi. Proses deasetilasi dilakukan dengan penambahan natrium hidroksida 50% karena merupakan basa kuat yang reaktif sehingga deasetilasi lebih cepat terjadi. Kitosan memiliki gugus

hidrofilik berupa –NH 2 . Gugus hidrofilik ini menyebabkan kitosan memiliki

kemampuan untuk berikatan dengan molekul-molekul air. Dengan sifat fisika dan kimia yang dimilikinya, salah satu aplikasi kitosan dalam bidang kesehatan adalah sebagai hidrogel (Rekso dan Sunarni, 2007).Kitosan digunakan sebagai rantai utama dalam pembuatan hidrogel dan akan berikatan dengan suatu monomer.

Asamitakonatadalah salah satu monomer yang merupakan asamorganiktak jenuhdikarbonat.

mudahdimasukkan ke

dalampolimerdandapatberfungsisebagaipenggantiasamakrilikataumetakrilat berbasis petrokimia. Asam itakonat juga memiliki gugus hidrofilik berupa COO - yang mudah untuk mengikat molekul air. Adanya sifat hidrofilik yang dimiliki asam itakonat mengakibatkan hidrogel yang dihasilkan akan semakin hidrofilik dan semakin lebih banyak menyerap air. Penambahan variasi massa asam itakonat yang semakin meningkat akan meningkatkan sifat hidrofilik hidrogel sehingga kapasitas swelling hidrogel juga meningkat.

Pembuatan hidrogel dapat dilakukan melalui graf kopolimerisasi asam itakonat ke dalam kitosan dengan penambahan inisiator berupa kalium persulfat. Untuk mengubah keadaan polimer sehingga tidak dapat larut dalam air, rantai- rantai harus tersambung silang. Agen pengikat silang yang digunakan adalah N,N’-metilen bisakrilamida (MBA). MBA memiliki dua ikatan rangkap yang sangat reaktif, sehingga dapat tergabung ke dalam dua rantai yang berbeda selagi polimerisasi berlangsung dan menghasilkan ikatan sambung silang. Meskipun MBA memiliki gugus fungsional amina, tetapi sangat tahan terhadap hidrolisis. Ikatan silang yang dihasilkan oleh MBA membuat struktur hidrogel yang dihasilkan semakin rapat sehingga semakin tidak larut dalam air.

Salah satu faktor yang mempengaruhi kapasitas swelling hidrogel adalah pH dari media swelling. Perbedaan pH media akan memberikan interaksi yang

commit to user

dapat meningkatkan kapasitas swelling hidrogel dari kitosan. Kapasitas swelling optimum dari hidrogel dapat dicapai pada kondisi asam maupun basa (Sadeghi and Yarahmadi, 2011).

C. Hipotesis

a. Penambahan variasi konsentrasi asam itakonat akan meningkatkan kapasitas swelling hidrogel dari kitosan.

b. Penambahan N,N’-metilen bisakrilamida (MBA) akan meningkatkan kapasitas swelling dan kestabilan termal hidrogel dari kitosan.

c. Peningkatan pH media dapat meningkatkan kemampuan swelling hidrogel kitosan-asam itakonat-MBA.

commit to user

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimental di dalam laboratorium. Tahap pertama adalah sintesis hidrogel untuk menentukan pengaruh konsentrasi monomer dengan merefluks kitosan dan asam itakonat dalam beberapa variasi konsentrasi dengan menggunakan medium akuades dengan penambahan kalium persulfat dan N,N’-metilen bisakrilamida (MBA) kemudian dihilangkan kandungan airnya. Tahap kedua adalah penentuan pengaruh konsentrasi crosslinking agent dengan memvariasi konsentrasi N,N’-metilen bisakrilamida dalam sintesis hidrogel dengan komposisi optimum yang telah diperoleh pada tahap kedua. Selanjutnya dilakukan karakterisasi hidrogel dengan FTIR, TGA dan uji swelling.

B. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Sub Laboratorium Kimia FMIPA Universitas Sebelas Maret selama 6 bulan (Oktober 2011 – Maret 2012).

C. Alat dan Bahan 1. Alat

a. Seperangkat alat refluks b. Termometer c. Gelas beker d. Labu ukur f. Pengaduk g. Kaca arloji

h. Pipet tetes i. Hot plate j. Pompa vakum k. Pompa air l. Tabung gas nitrogen m. Neraca analit

commit to user

o. Klem p. Statif q. Kertas saring r. pH stick s. Magnetik stirrer t. Cawan petri u. Oven v. Seperangkat alat Fourier Transform Infra Red (FT-IR) Shimadzu tipe FT-

IR-820431 PC w. Seperangkat alat Thermogravimetric-Differential Thermal Analysis Shimadzu tipe DTG 60H

2. Bahan

a. Kitosan

b. Asam itakonat (Aldrich)

c. Kalium persulfat (E.Merck)

d. Asam asetat glasial (E.Merck)

e. Metanol teknis

f. Metilen bisakrilamida (E.Merck)

g. Akuades

h. HCl (E.Merck)

i. NaOH (E.Merck)

commit to user

D. Prosedur Penelitian

1. Pembuatan Larutan Kitosan

Sebanyak 1,0 gram kitosan dan 35 ml larutan asam asetat (CH 3 COOH) 1% (v/v) dimasukkan ke dalam gelas beker. Campuran kitosan dan CH 3 COOH diaduk

hingga semua kitosan larut dan diperoleh larutan kitosan yang homogen.

2. Sintesis Hidrogel

a. Sintesis Hidrogel tanpa penambahan MBA Asam itakonat (IA) dengan variasi massa 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; dan 2,5 g dilarutkan dengan akuades. Kemudian 35 ml larutan kitosan yang sudah dibuat pada langkah sebelumnya dimasukkan ke dalam labu leher tiga dan larutan kalium persulfat (KPS) 0,04 g dalam 5 ml akuades ditambahkan pada kitosan tersebut. Campuran dalam labu leher tiga ditempatkan pada thermostatic bath berisi air dengan suhu 60 ºC dan dalam kondisi vakum lalu distirer selama 10 menit. Setelah campuran homogen, larutan asam itakonat ditambahkan ke dalam labu leher tiga dan direfluks selama 1 jam. Volume total larutan kitosan-asam itakonat adalah 50 ml. Setelah reaksi selesai, produk dibiarkan hingga mencapai suhu ruang lalu dituangkan ke dalam cawan petri yang berisi 10 ml metanol teknis dan dibiarkan hingga 24 jam. Campuran dalam cawan petri dioven selama 24 jam pada suhu 50 ºC.

b. Sintesis Hidrogel dengan Penambahan MBA Asam itakonat (IA) dengan variasi massa 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; dan 2,5 g dilarutkan dengan akuades. Kemudian 35 ml larutan kitosan yang sudah dibuat pada langkah sebelumnya dimasukkan ke dalam labu leher tiga dan larutan kalium persulfat (KPS) 0,04 g dalam 5 ml akuades ditambahkan pada kitosan tersebut. Campuran dalam labu leher tiga ditempatkan pada thermostatic bath berisi air dengan suhu 60 ºC dan dalam kondisi vakum lalu distirer selama 10 menit. Setelah campuran homogen, larutan asam itakonat dan larutan MBA 0,1 g dalam

5 ml aquades ditambahkan ke dalam labu leher tiga dan selanjutnya direfluks selama 1 jam. Setelah reaksi selesai, produk dibiarkan hingga mencapai suhu

commit to user

dibiarkan hingga 24 jam. Campuran dalam cawan petri tersebut dioven selama 24 jam pada suhu 50 ºC.

3. Karakterisasi Hidrogel

Serbuk hidrogel hasil sintesis dengan variasi asam itakonat sebagai monomer diuji kapasitas swelling. Uji swelling juga dilakukan pada beberapa variasi pH media. Hidrogel dengan dan tanpa N,N’-metilen bis akrilamida dikarakterisasi strukturnya dengan FTIR dan sifat termalnya dengan menggunakan TGA/DTA.

E. Teknik Pengumpulan dan Analisa Data

Pengumpulan data menggunakan alat FTIR untuk mengetahui strukturnya dan dengan TGA/DTA dapat diketahui sifat termalnya. Untuk mengetahui swelling capacity hidrogel dilakukan uji swelling.

Data yang diperoleh dari analisa FT-IR terhadap kitosan, asam itakonat, hidrogel kitosan-asam itakonat tanpa MBA dan hidrogel kitosan-asam itakonat dengan penambahan MBA digunakan untuk mengamati perubahan gugus fungsi yang muncul pada spektra. Gugus fungsi-gugus fungsi tersebut dapat digunakan untuk menentukan struktur yang terbentuk pada sintesis hidrogel dari kitosan.

Analisa menggunakan TGA/DTA bertujuan untuk mengetahui tingkat kestabilan termal hidrogel dari kitosan yang dihasilkan. Penurunan % massa yang terjadi berkaitan dengan terjadinya pelepasan suatu molekul atau gugus tertentu pada hidrogel.

Uji swelling dilakukan pada hidrogel dari kitosan-asam itakonat dengan penambahan MBA dan tanpa penambahan MBA untuk mengetahui pengaruh penambahan MBA terhadap kapasitas swelling hidrogel dari kitosan. Uji swelling juga dilakukan pada penambahan asam itakonat sebagai monomer untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kapasitas swelling dari hidrogel. Uji swelling pada beberapa variasi pH media bertujuan untuk mengetahui pengaruh pH media terhadap kapasitas swelling hidrogel dari kitosan.

commit to user

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Sintesis Hidrogel

Hidrogel telah disintesis dari kitosan dengan variasi monomer. Hidrogel juga disintesis dengan dan tanpa penambahan N,N’-metilen bisakrilamida (MBA). Hasil sintesis hidrogel dengan penambahan MBA ditunjukkan pada Gambar 7, sedangkan yang disintesis tanpa menggunakan MBA ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 7. Hidrogel dengan Penambahan MBA

Gambar 8. Hidrogel tanpa Penambahan MBA Secara fisik dapat dilihat bahwa hidrogel dengan penambahan MBA memiliki warna yang lebih terang dibandingan dengan hidrogel tanpa penambahan MBA. Hidrogel dari kitosan dengan penambahan MBA lebih lengket

commit to user

terjadi karena struktur hidrogel dari kitosan dengan penambahan MBA semakin rapat dengan adanya ikatan silang yang terbentuk.

Analisis FT-IR dilakukan untuk mengetahui gugus fungsi-gugus fungsi yang ada di dalam hidrogel setelah sintesis, sehingga dapat diketahui kemungkinan-kemungkinan reaksi yang terjadi selama polimerisasi.

1. Spektra FT-IR kitosan, asam itakonat, dan hidrogel kitosan-asam itakonat tanpa MBA Spektra FT-IR kitosan, asam itakonat, dan hidrogel kitosan-asam itakonat tanpa MBA ditunjukkan pada Gambar 9.

Gambar 9. Spektra FT-IR Kitosan (a), Asam Itakonat(b) Hidrogel Kitosan-

Asam Itakonat (c) Gambar 9.a merupakan spektra FT-IR dari kitosan. Pada spektra tersebut

terbentuk puncak pada 3421,72 dan 3385,07 cm -1 yang merupakan serapan dari

commit to user

menunjukkan bilangan gelombang –NH bending yang merupakan ciri khas dari struktur kitosan. Bilangan gelombang pada 2920,23 dan 2872,01 cm -1 merupakan serapan C-H stretching. Bilangan gelombang 1153,43 cm -1 menunjukkan serapan dari O-C-O. Bilangan gelombang 896,90 cm -1 merupakan serapan dari C-H siklik.

Gambar 9.b merupakan grafik spektra FT-IR untuk asam itakonat. Beberapa puncak yang terbentuk pada spektra tersebut yaitu pada bilangan gelombang 1703,14 yang merupakan serapan dari C=O asam karboksilat. Bilangan gelombang 1627,92 menunjukkan serapan dari C=C alkena. Bilangan gelombang 2931,80; 2951,09; 3024,38; dan 3070,68 merupakan serapan C-H. Serapan -OH asam karboksilat terdeteksi pada bilangan gelombang 3070,68 dan 3024,38 cm -1 .

Spektra FT-IR hidrogel kitosan-asam itakonat pada Gambar 9.c menghasilkan perubahan serapan. Bilangan gelombang pada 3421,72 cm -1 dan 3385,07 cm -1 tidak tampak pada Gambar 9.c, hal ini menandakan hilangnya gugus -OH dari kitosan. Bilangan gelombang 2931,80 cm -1 dan 2951,09 cm -1 dari asam itakonat tidak berubah, sedangkan bilangan gelombang 3024,38 dan 3070,68 cm -1 bergeser menjadi 3026,31 dan 3072,60 cm -1 . Serapan baru muncul pada bilangan gelombang 3093,82 cm -1 . Bilangan gelombang-bilangan gelombang tersebut merupakan serapan dari gugus C-H alkana dan -OH. Bilangan gelombang dan serapan yang dihasilkan pada Gambar 9 ditunjukkan pada Tabel 3.

Serapan-serapan yang dihasilkan oleh spektra FT-IR dapat memberikan beberapa kemungkinan reaksi. Kemungkinan reaksi yang dapat terjadi menurut data FT-IR dapat dilihat pada Gambar 10 dan 12.

commit to user

hidrogel kitosan-asam itakonat Bilangan

gelombang (cm -1 )

Serapan

Kitosan

Asam itakonat Hidrogel kitosan-asam itakonat

2850-2960 1350-1470

C-H alkana

3020-3080 675-870

C-H alkena

3070,68 3024,38 829,39 817,82 725,23

3072,60 3026,31 817,82 725,23

1600-1680 C=C alkena

1627,92

1627,92 1579,33

-NH tekuk dari amina

1598,99

1080-1300 C-O

1690-1760 C=O

asam karboksilat

1703,14

1703,14 3000-3600 O-H

asam karboksilat

3070,68 3024,38

3093,82 3072,60 3026,31

3310-3500 N-H

-OH

3421,72 3385,07

1180-1360 C-N

1321,84

1307,74

Ada tiga kemungkinan reaksi yang terjadi pada pembuatan hidrogel kitosan-asam itakonat tanpa MBA dan tiga kemungkinan reaksi yang terjadi pada pembuatan hidrogel kitosan-asam itakonat dengan penambahan MBA. Kemungkinan reaksi pada pembuatan hidrogel kitosan-asam itakonat MBA ditunjukkan pada Gambar 10, sedangkan pada pembuatan hidrogel kitosan-asam itakonat dengan penambahan MBA ditunjukkan pada Gambar 12.

commit to user

Gambar 10. Reaksi Pembentukan Hidrogel Kitosan tanpa MBA

2. Spektra FT-IR hidrogel kitosan asam itakonat dan hidrogel kitosan-asam itakonat-MBA Spektra FT-IR hidrogel kitosan-asam itakonat dibandingkan dengan

spektra FT-IR hidrogel kitosan-asam itakonat-MBA untuk mengetahui adanya serapan-serapan baru yang mungkin terbentuk dengan adanya penambahan MBA. Spektra yang membandingkan serapan-serapan yang terbentuk pada hidrogel kitosan-asam itakonat dan hidrogel kitosan-asam itakonat-MBA ditunjukkan pada Gambar 11.

Spektra FT-IR untuk hidrogel kitosan-asam itakonat sama dengan yang sudah dijelaskan pada gambar 9.c, yaitu adanya serapan pada bilangan gelombang 1703,14 cm -1 yang teridentifikasi sebagai C=O dan hilangnya gugus -OH. Bilangan gelombang 2931,80 dan 2951,09 yang merupakan serapan dari C-H alkana. Serapan pada bilangan gelombang 3026,31; 3072,60 dan 3093,82 cm -1 merupakan O-H asam karboksilat dari asam itakonat.

commit to user

Gambar 11. Spektra FT-IR Hidrogel Kitosan-Asam Itakonat (a) dan Hidrogel Kitosan-Asam Itakonat-MBA (b)

PENGARUH PENAMBAHAN ASAM ITAKONAT DAN N,N’-METILEN BISAKRILAMIDA TERHADAP KARAKTERISTIK HIDROGEL DARI KITOSAN