PENGARUH PENAMBAHAN ASAM ITAKONAT DAN N,N’-METILENBISAKRILAMIDA TERHADAP KARAKTERISTIK HIDROGEL κ-KARAGINAN

N,N’-METILENBISAKRILAMIDA TERHADAP KARAKTERISTIK HIDROGEL κ-KARAGINAN

Disusun oleh : CITA KURNIAWATI

M0307005

SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Juli, 2012

Dr. rer. nat. Atmanto Heru Wibowo, M.Si

Dipertahan

Anggota Tim Penguji :

1. Drs. Mudjijono, Ph.D NIP. 19540418 198601 1001

2. Dr. Desi Suci Handayani, M.Si NIP. 19721207 199903

Fakultas Matematika

Universitas

Skripsi ini dibimbing oleh :

Pembimbing I

Dr. rer. nat. Atmanto Heru Wibowo, M.Si

NIP. 19740813 200003 1001

Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada:

Hari : Senin Tanggal : 30 Juli 2012

Drs. Mudjijono, Ph.D 19540418 198601 1001

Dr. Desi Suci Handayani, M.Si 19721207 199903 2001

Disahkan oleh Ketua Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dr. Eddy Heraldy, M. Si NIP. 19640305 200003 1002

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PENGARUH PENAMBAHAN ASAM ITAKONAT DAN N,N’-METILENBISAKRILAMIDA TERHADAP KARAKTERISTIK HIDROGEL κ-KARAGINAN” 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

Cita Kurniawati

METILENBISAKRILAMIDA TERHADAP KARAKTERISTIK HIDROGEL κ- KARAGINAN

CITA KURNIAWATI Jurusan Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian mengenai penentuan pengaruh penambahan asam itakonat (IA) dan N,N’-metilenbisakrilamida (MBA) terhadap karakteristik hidrogel κ-karaginan. Hidrogel κ-karaginan disintesis melalui grafting kopolimerisasi asam itakonat (IA) ke dalam κ-karaginan, menggunakan kalium persulfat (KPS) sebagai inisiator radikal bebas dan N,N’-metilen bisakrilamida (MBA) sebagai agen pengikat silang. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan monomer IA dan agen pengikat silang MBA terhadap swelling capacity dan ketahanan termal hidrogel κ-karaginan serta untuk mengetahui pengaruh pH media swelling terhadap swelling capacity hidrogel κ- karaginan. Gugus-gugus fungsi di dalam hidrogel κ-karaginan diidentifikasi dengan spektra FTIR. Pengaruh penambahan IA dan MBA diamati melalui kemampuan swelling hidrogel κ-karaginan dan ketahanan termal hidrogel κ- karaginan yang diidentifikasi menggunakan TG-DTA. Hidrogel κ-karaginan dengan penambahan MBA diuji swelling dengan variasi pH media swelling, yaitu dari 3 hingga 12.

Karakterisasi dengan menggunakan FTIR mengindikasikan terbentuknya hidrogel κ-karaginan, yang ditandai dengan munculnya serapan C=O ester pada daerah 1726 cm -1 dan hilangnya serapan C=C pada daerah 1627 cm -1 . Uji swelling

dari hidrogel menunjukkan bahwa swelling capacity hidrogel κ-karaginan tanpa adanya MBA lebih tinggi daripada hidrogel κ-karaginan dengan MBA. Penambahan IA menyebabkan kenaikan swelling capacity hidrogel κ-karaginan dengan titik optimum pada massa asam itakonat 1 gram. Uji swelling pada variasi pH dari media swelling menunjukkan bahwa swelling capacity optimum pada kondisi asam dicapai pada pH 4, sedangkan pada kondisi basa dicapai pada pH

10. Karakterisasi menggunakan TG-DTA menunjukkan penambahan MBA tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap ketahanan termal hidogel κ- karaginan. Penambahan IA menyebabkan penurunan ketahanan termal hidrogel κ- karaginan.

Kata kunci : κ-karaginan, asam itakonat, hidrogel, swelling.

ADDITION TO THE CHARACTERISTICS OF κ-CARRAGEENAN HYDROGEL

CITA KURNIAWATI Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Science Sebelas Maret University

ABSTRACT

The research of determination of the effect of itaconic acid (IA) and N, N'- methylenebisacrylamide (MBA) addition to the characteristics of κ-carrageenan hydrogel has done. Hydrogel from κ-carrageenan synthesized by grafting copolymerization of itaconic acid (IA) onto κ-karaginan, using potassium persulfate (KPS) as a free radical initiator and N,N'-methylenebisacrylamide (MBA) as crosslinking agent. The aims of this study are to determine the effect of IA and MBA addition on the swelling capacity and thermal resistance of κ- carrageenan hydrogel and to determine the effect of pH of swelling medium to the swelling capacity of κ-carrageenan hydrogels. The functional groups within the κ- carrageenan hydrogels was identified by FTIR spectra. The effect of adding IA and MBA was observed through swelling capacity and thermal resistance of κ- carrageenan hydrogel. Swelling capacity was identified by swelling measurements and thermal resistance was identified by TG-DTA thermogram. Swelling capacity of κ-carrageenan hydrogel with MBA addition was determined in various pH of swelling medium from 3 to 12.

FTIR spectra indicated the formation of κ-carrageenan hydrogel, which is marked by the presence of C=O of esther absorption on 1726 cm -1 and the absence of C=C stretching on 1627 cm -1 . Swelling measurements showed that the swelling capacity of κ-carrageenan hydrogel without MBA is higher than κ- carrageenan hydrogel with MBA. The addition of IA increased the swelling capacity of κ-carrageenan hydrogel with the optimum point on the 1 gram itaconic acid mass. Swelling measurements on the variation of pH from swelling medium showed that the optimum swelling capacity is achieved under acidic conditions at pH 4, whereas under alkaline conditions is achieved at pH 10. TG-DTA showed the addition of MBA does not have a significant influence on thermal resistance of κ-carrageenan hydogel, while the addition of IA decrease thermal resistance of κ-carrageenan hydrogel.

Keywords : κ-carrageenan, itaconic acid, hydrogel, swelling.

“Takut akan TUHAN adalah permulaan pengetahuan, tetapi orang bodoh menghina hikmat dan didikan” (Amsal 1:7)

“Ia membuat segala sesuatu indah pada waktunya, bahkan Ia memberikan kekekalan dalam hati mereka” (Pengkhotbah 3:11a)

“Serahkanlah segala kekuatiranmu kepada-Nya, sebab Ia yang memelihara kamu” (1 Petrus 5:7)

“Jadilah kamu manusia yang pada kelahiranmu semua orang tertawa bahagia, tetapi hanya kamu sendiri yang menangis; dan pada kematianmu semua orang

menangis sedih, tetapi hanya kamu sendiri yang tersenyum” (Mahatma Gandhi)

“Kemenangan yang seindah – indahnya dan sesukar – sukarnya yang boleh direbut oleh manusia ialah menundukan diri sendiri” (Ibu Kartini)

“Kebanggaan kita yang terbesar adalah bukan tidak pernah gagal, tetapi bangkit kembali setiap kali kita jatuh” (Confusius)

Segala puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus. Karya ini penulis persembahkan kepada:

Ayah dan Ibu tercinta, atas segala doa, kasih sayang serta dukungan yang tak pernah putus mengiringi setiap langkahku.

Mas Andre dan Mas Bela tersayang, atas segala doa dan dukungannya. Dyta, saudara sekaligus sahabat tersayang, atas segala doa, dukungan dan

semangat yang membangkitkan. Sahabat-sahabat terbaikku, atas segala tawa, tangis, canda, bantuan, dukungan,

nasihat, semangat dan kebersamaan selama ini. Almamater UNS

Puji syukur penulis panjatkan bagi Tuhan Yang Mahaesa yang telah memberikan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun menyelesaikan karya ini. Penulis menyadari bahwa terselesaikannya karya ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr. Eddy Heraldy, M.Si, selaku Ketua Jurusan Kimia Fakultas MIPA UNS

2. Bapak Dr. rer. nat. Atmanto Heru Wibowo, M.Si, selaku Pembimbing Skripsi

3. Ibu Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.S, Ph.D selaku Pembimbing Akademik

4. Bapak Drs. Mudjijono, Ph.D selaku Penguji I yang telah memberikan saran dan ketersediaannya untuk menjadi penguji

5. Ibu Dr. Desi Suci Handayani, M.Si selaku Penguji II yang telah memberikan saran dan ketersediaannya untuk menjadi penguji

6. Kedua orang tua dan keluarga atas doa dan dukungannya

7. Teman-teman seperjuangan Ariadne Eldisinta Luna Putri dan Siwi Aji Wijayanti atas semangat dan dukungannya

8. Berbagai pihak yang tidak bisa disebut satu persatu. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu penulis mengharapkan bimbingan, kritik dan saran sebagai bahan pertimbangan untuk membuat karya yang lebih baik. Namun penulis berharap semoga karya ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan yang telah ada.

Surakarta, Juli 2012

Cita Kurniawati

8. Swelling………………………………………………………

13

B. Kerangka Pemikiran…………………...………………………….. 13

C. Hipotesis………………………………………………………...… 14 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Metode Penelitian……..……………………………………...…...

16

B. Tempat dan Waktu Penelitian…………………………………….. 16

C. Alat dan Bahan

D. Prosedur Penelitian

1. Sintesis hidrogel tanpa MBA………………………………… 17

2. Sintesis hidrogel dengan MBA………………………………. 17

3. Karakterisasi hidrogel

a. Identifikasi hidrogel dengan Fourier Transform Infra Red (FTIR)……………………………………………………. 18

b. Penentuan swelling capacity dengan Uji Swelling………

18

c. Analisis termal menggunakan Thermogravimetri- Differential Thermal Analysis……………………………

18

E. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data………………………….. 18 BAB IV. PEMBAHASAN

A. Sintesis Hidrogel dari κ-Karaginan……………………………… 20

B. Karakterisasi Hidrogel κ-Karaginan

1. Karakterisasi menggunakan FTIR…………………………… 22

2. Analisis Termal Menggunakan TG-DTA……………………. 26

3. Swelling capacity

a. Pengaruh penambahan MBA…………………………….. 28

b. Pengaruh penambahan asam itakonat……………………. 29

c. Pengaruh perubahan pH………………………………….. 31

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………..

32

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………... 33

Halaman

Tabel 1. Sifat-Sifat Asam Itakonat………………………………………….. 11 Tabel 2. Sifat-Sifat N,N ′-Metilenbisakrilamida…………………………...... 12 Tabel 3. Data Hasil Analisis Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat dengan FTIR... 24 Tabel 4. Data Hasil Analisis Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat dengan FTIR... 25 Tabel 5. Data Penentuan Pengaruh Penambahan MBA…………………….. 41 Tabel 6. Data Penentuan Pengaruh Penambahan Asam Itakonat…………… 41 Tabel 7. Data Penentuan Pengaruh Perubahan pH………………………….. 41

Halaman

Gambar 1. Mekanisme Hidrasi Hidrogel………………..…………………

Gambar 2. Mekanisme Grafting Kopolimerisasi untuk Kopolimer Poli(A)

g-Poli(B)…………………..……………………………………

Gambar 3. Struktur κ-Karaginan…...……………………………………… 10 Gambar 4. Struktur Asam Itakonat………...………………………………. 11 Gambar 5. Struktur N, N’-Metilenbisakrilamida…...……………………... 12 Gambar 6. Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat Tanpa MBA dengan Massa

Asam Itakonat: (a) 0 g; (b) 0,5 g; (c) 1 g; (d) 1,5 g; (e) 2 g dan (f) 2,5 g………………………………………………………... 20

Gambar 7. Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat dengan MBA dengan Massa

Asam Itakonat: (a) 0 g; (b) 0,5 g; (c) 1 g; (d) 1,5 g; (e) 2 g dan (f) 2,5 g………………………………………………………… 21

Gambar 8. Spektra FTIR (a) κ-Karaginan, (b) Asam Itakonat dan (c)

Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat………………………………... 23

Gambar 9. Spektra FTIR (a) Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat Tanpa MBA

dan (b) Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat dengan MBA………… 24

Gambar 10 Reaksi yang Mungkin Terjadi pada Sintesis Hidrogel κ-

Karaginan-Itakonat dengan MBA……………………………... 25

Gambar 11. Reaksi yang Mungkin Terjadi pada Sintesis Hidrogel κ-

Karaginan-Itakonat Tanpa MBA……………………………... 26

Gambar 12. Kurva TG-DTA dari κ-Karaginan……………………………... 26 Gambar 13. Kurva TG-DTA dari Asam Itakonat…………………………… 27 Gambar 14. Kurva TG-DTA dari Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat…………. 27 Gambar 15. Kurva TG-DTA dari Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat…………. 28 Gambar 16. Kurva Pengaruh Penambahan MBA terhadap Swelling

Capacity Hidrogel κ-Karaginan………………………………... 29

Gambar 17. Kurva Pengaruh Penambahan Massa Asam Itakonat terhadap

Swelling Capacity Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat……………. 30

Karaginan-Itakonat…………………………………………….. 31

Halaman

Lampiran 1. Bagan Alir Cara Kerja………………………………………... 37 Lampiran 2. Pembuatan Larutan HCl dan NaOH………………………….. 40 Lampiran 3. Data Pengukuran Uji Swelling................................................... 41 Lampiran 4. Contoh Penghitungan Swelling Capacity…………………….. 42 Lampiran 5. Spektra FTIR…………………………………………………. 43 Lampiran 6. Termogram TG-DTA…………………………………………. 47 Lampiran 7. Contoh Perhitungan Penurunan % Berat……………………... 49

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Beberapa tahun terakhir ini, penelitian mengenai hidrogel telah banyak dilakukan. Hal ini dikarenakan hidrogel dapat dimanfaatkan di berbagai bidang seperti kesehatan, farmasi, bioteknologi, pertanian serta industri makanan. Menurut Saboktakin (2010), hidrogel merupakan polimer tiga dimensi yang terikat silang, di mana strukturnya terdiri dari homo atau hetero kopolimer yang mempunyai sifat hidrofilik, dengan kemampuannya untuk menyerap sejumlah besar air. Kiatkamjornwong et al. (2002) menyatakan bahwa hidrogel mempunyai daya absorpsi dengan kemampuan beberapa kali lipat dibandingkan dengan beratnya sendiri dan tidak mudah melepaskannya.

Hidrogel berbahan dasar dari alam sangat menarik untuk diteliti karena dapat meningkatkan sifat-sifat mekanik dari polimer alam. Di samping itu, adanya bahan alami akan lebih menjamin biodegradabilitas dari suatu material. Oleh karena sifatnya yang biokompatibel, biodegradabel dan non-toksik, maka polisakarida dapat dijadikan sebagai bahan pilihan penyusun hidrogel.

Karaginan merupakan suatu polisakarida hasil ekstraksi getah rumput laut dalam air atau larutan alkali dari alga merah (Rhodophyceae). Menurut Wuriningtyas dan Chandra (2008), produksi karaginan di Indonesia sekitar 4000 - 4500 ton, untuk ekspor sekitar 3200 - 3500 ton dan sisanya dipasarkan di dalam negeri. Karaginan merupakan salah satu polisakarida yang dapat dimanfaatkan untuk pembuatan hidrogel. Dafader et al. (2009) telah berhasil mensintesis hidrogel dari κ-karaginan dan akrilamida melalui radiasi gamma. Sintesis hidrogel

juga telah dilakukan oleh Sadeghi et al. (2012) dengan cara grafting campuran asam akrilat (AA) dan N- isopropilakrilamida (NIPAM) ke dalam κ-karaginan.

Willke dan Vorlop (2001) menyatakan bahwa asam itakonat (IA) merupakan suatu senyawa hidrofil yang berasal dari fermentasi karbohidrat oleh jamur. Asam organik tak jenuh dikarbonat ini dapat dengan mudah dimasukkan ke Willke dan Vorlop (2001) menyatakan bahwa asam itakonat (IA) merupakan suatu senyawa hidrofil yang berasal dari fermentasi karbohidrat oleh jamur. Asam organik tak jenuh dikarbonat ini dapat dengan mudah dimasukkan ke

Menurut Pourjavadi et al. (2005), salah satu metode untuk mensintesis hidrogel adalah dengan grafting kopolimerisasi monomer vinil ke dalam polisakarida. Grafting kopolimerisasi dari monomer seperti akrilonitril, asam akrilat dan akrilamida ke dalam polisakarida seperti pati, selulosa dan turunannya telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya.

Polimerisasi memerlukan suatu zat yang dapat menginisiasi terjadinya reaksi polimerisasi yang disebut inisiator. Bhattacharya et al. (2009) membedakan inisiator berdasarkan sistem kerjanya dalam menginisiasi reaksi polimerisasi, yaitu yang bekerja secara redoks, yang bekerja dengan pembentukan radikal bebas dan yang bekerja secara enzimatis.

Selain inisiator, grafting kopolimerisasi juga memerlukan suatu agen pengikat silang yang berfungsi untuk menghasilkan ikatan silang dalam struktur polimer. Menurut Saptono (2008), ikatan silang sangat berperan dalam menentukan elastisitas. Ikatan silang berfungsi sebagai pengikat bentuk (shape memory) yang memungkinkan terjadinya deformasi elastis dalam jumlah sangat besar. Tanpa adanya ikatan silang, deformasi plastis akan lebih mudah terjadi. Agen pengikat silang akan menentukan derajat ikat silang dalam suatu polimer, di mana derajat ikat silang akan mempengaruhi swelling capacity dan kemampuan absorbsinya. Swelling capacity juga dipengaruhi oleh lingkungan seperti suhu dan kelembaban udara. Faktor lain yang juga dapat mempengaruhi swelling capacity adalah ukuran partikel, luas permukaan dan besar pori material absorben serta pH media swelling.

Berdasarkan uraian di atas, maka diperlukan suatu penelitian untuk mengetahui pengaruh penambahan monomer dan agen pengikat silang terhadap karakteristik hidrogel dari karaginan.

1. Identifikasi masalah

a. Pembentukan radikal bebas sulit dikendalikan pada saat proses inisiasi kimia melalui reaksi asam itakonat dengan oksidator kalium persulfat. Pengendalian pembentukan radikal bebas dapat dilakukan dengan terminasi dan menggunakan inisiasi radiasi menggunakan foton γ dari kobalt-60, di mana inisiasi ini lebih terkontrol. Namun inisiasi radiasi sulit dilakukan karena keterbatasan dalam penyediaan alat serta besarnya biaya yang harus dikeluarkan untuk proses iradiasi.

b. Reaksi asam itakonat dan κ-karaginan dapat dilakukan pada suhu rendah sehingga tidak memerlukan energi yang besar untuk pemanasan. Namun penggunaan inisiator dalam reaksi tersebut memerlukan suhu yang tinggi. Pemanasan dengan suhu tinggi dapat mengatasi hal tersebut, tetapi apabila pemanasan dilakukan dengan suhu yang terlalu tinggi dapat terjadi kerusakan pada reaktan.

c. Karakterisasi hidrogel hasil sintesis dapat dilakukan dengan menggunakan FTIR, AFM, TG-DTA dan uji swelling. Data yang diperoleh dapat memberikan gambaran mengenai gugus-gugus fungsi, permukaan, ketahanan termal dan kemampuan swelling hidrogel κ-karaginan. Tetapi karakterisasi menggunakan AFM sulit untuk dilakukan karena kesulitan melakukan preparasi sampel dan biaya yang harus dikeluarkan cukup besar.

d. Swelling capacity dipengaruhi oleh kondisi pH media swelling dan ukuran partikel. Uji swelling yang dilakukan pada hidrogel κ-karaginan dengan ukuran partikel yang berbeda dapat mengetahui pengaruh ukuran partikel terhadap swelling capacity, namun hal ini sulit dilakukan karena ukuran partikel hidrogel κ-karaginan yang hampir sama. Pengaruh pH media swelling terhadap swelling capacity hidrogel κ-karaginan dapat diketahui dengan melakukan uji swelling hidrogel κ-karaginan pada pH media swelling yang berbeda. Namun uji swelling ini memerlukan media d. Swelling capacity dipengaruhi oleh kondisi pH media swelling dan ukuran partikel. Uji swelling yang dilakukan pada hidrogel κ-karaginan dengan ukuran partikel yang berbeda dapat mengetahui pengaruh ukuran partikel terhadap swelling capacity, namun hal ini sulit dilakukan karena ukuran partikel hidrogel κ-karaginan yang hampir sama. Pengaruh pH media swelling terhadap swelling capacity hidrogel κ-karaginan dapat diketahui dengan melakukan uji swelling hidrogel κ-karaginan pada pH media swelling yang berbeda. Namun uji swelling ini memerlukan media

2. Batasan Masalah

a. Pembentukan radikal bebas dinisiasi melalui reaksi asam itakonat dengan oksidator kalium persulfat dikendalikan dengan terminasi melalui penambahan metanol, etanol dan hidroquinon. Karena penambahan metanol lebih sering digunakan dalam sintesis hidrogel, maka di dalam penelitian ini digunakan metanol (Kurniadi, 2010; Pourjavadi et al., 2005; Sadeghi dan Yarahmadi, 2011).

b. Suhu thermostatic bath optimum untuk sintesis hidrogel adalah 50 - 80 ºC (Kurniadi, 2010; Jiang et al., 2010; Isiklan et al., 2010) sedangkan suhu optimum kalium persulfat dalam mengisiasi adalah 70 ºC (Pourjavadi et al., 2005) sehingga suhu thermostatic bath yang digunakan sebesar 70 ºC.

c. Analisis yang digunakan adalah FTIR, TG-DTA dan uji swelling, di mana data yang diperoleh dapat menggambarkan karakteristik hidrogel dari κ- karaginan (Sadeghi et al., 2011).

d. Pengaruh kondisi swelling yang dipelajari adalah pH media swelling, di mana media swelling dengan pH asam dibuat dari larutan HCl dan media swelling dengan pH basa dibuat dari larutan NaOH (Pourjavadi, et al., 2005).

3. Rumusan Masalah

a. Bagaimana pengaruh penambahan asam itakonat terhadap swelling

capacity dan ketahanan termal hidrogel dari κ-karaginan?

b. Bagaimana pengaruh penambahan N,N’-metilenbisakrilamida terhadap terhadap swelling capacity dan ketahanan termal hidrogel dari κ- karaginan?

c. Bagaimanakah pengaruh pH media swelling terhadap swelling capacity hidrogel dari κ-karaginan?

Tujuan yang ingin dicapai penelitian ini adalah:

a. Mengetahui pengaruh penambahan asam itakonat terhadap swelling

capacity dan ketahanan termal hidrogel dari κ-karaginan.

b. Mengetahui pengaruh penambahan N,N’-metilenbisakrilamida terhadap

swelling capacity dan ketahanan termal hidrogel dari κ-karaginan.

c. Mengetahui pengaruh kondisi pH media swelling terhadap swelling capacity hidrogel dari κ-karaginan.

D. Manfaat penelitian

Dalam penelitian ini manfaat yang diharapkan adalah:

a. Dapat memberikan pengetahuan mengenai pembuatan hidrogel dari κ-

karaginan.

b. Dapat memberikan informasi pemanfaatan bahan alam sebagai bahan dasar pembuatan hidrogel.

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 dan Carothers dalam Radiman (2004) dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu polimerisasi kondensasi (step-reaction polymerization) dan polimerisasi adisi (chain-reaction polymerization). Polimerisasi kondensasi merupakan polimerisasi bertahap yang 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 dengan melibatkan radikal bebas atau ion di dalamnya. Polimerisasi ionik, polimerisasi radikal, dan polimerisasi Ziegler-Natta termasuk ke dalam polimerisasi adisi (Stevens, 2001).

Radiman (2004) mengklasifikasi polimer dalam beberapa kategori. Berdasarkan asalnya, polimer dibagi menjadi tiga macam, yaitu polimer alam, polimer sintetik, dan polimer semisintetik. Polimer alam merupakan polimer yang terbentuk di alam seperti protein dan polisakarida. Polimer alam biasanya dapat terdegradasi dengan mudah. Polimer sintetik merupakan polimer buatan, hasil sintesis manusia. Polimer semisintetik adalah polimer hasil sintetik manusia, tetapi bahan dasarnya berasal dari polimer alam. Contoh polimer semisintetik adalah selulosa asetat yang berasal dari selulosa.

Hidrogel merupakan polimer tiga dimensi yang terikat silang, di mana terdiri dari kopolimer hidrofilik yang memiliki kemampuan untuk menyerap sejumlah besar air. Seperti pernyataan Rosiak dalam Tamat et al. (2005), bahwa hidrogel mempunyai kemampuan mengembang (swelling) dalam air, tetapi tidak larut dalam air serta mempunyai kemampuan mempertahankan bentuk asalnya. Karadag et al. (2001) menyebutkan bahwa hidrogel dapat diaplikasikan secara luas dalam biomedicine, bioengineering, farmasi, pengobatan pada hewan, industri makanan, dan agrikultura. Hidrogel digunakan sebagai sistem pelepasan terkontrol pada obat, produksi organ buatan dan lensa kontak, serta sebagai absorben dalam aplikasi lingkungan untuk menghilangkan zat-zat yang tidak diinginkan seperti air limbah dalam sanitasi, agrikultura dan industri.

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 (Kroschwitz, 1992).

Tamat et al. (2005) membedakan hidrogel berdasarkan asal-usulnya menjadi hidrogel alami dan hidrogel sintetik. Komponen utama hidrogel sintetik adalah monomer/polimer sintetik. Ditinjau dari sifat biologisnya, hidrogel dapat bersifat biodegradabel (dapat dicerna oleh alam), non-biodegradabel (tidak dapat dicerna oleh alam) dan bio-erodibel (dapat terkikis oleh alam). Hidrogel biodegradabel umumnya berasal dari senyawa alami, misalnya karbohidrat dan derivatnya yang mudah dicerna oleh enzim. Sementara itu, hidrogel non- biodegradabel biasanya terbentuk dari senyawa sintetik. Hidrogel bio-erodibel adalah salah satu jenis hidrogel yang turut terkikis dalam proses pemakaiannya.

Menurut Elliot (2004), ikatan utama hidrogel adalah gugus hidrofilik karena terdiri dari gugus asam karboksilat (-COOH) yang mudah menyerap air. Ketika hidrogel dimasukkan dalam air atau pelarut akan terjadi interaksi antara polimer dengan molekul air. Interaksi yang terjadi adalah hidrasi. Mekanisme

Na + akan tertarik dengan molekul polar air seperti pada Gambar 1. Adanya ikatan silang dalam hidrogel menyebabkan polimer tidak larut dalam air atau pelarut.

Gambar 1. Mekanisme Hidrasi Hidrogel (Elliott, 2004)

3. Grafting Kopolimerisasi

Kopolimerisasi merupakan suatu reaksi polimerisasi yang menggunakan lebih dari satu jenis monomer. Seperti halnya polimerisasi biasa, mekanisme kopolimerisasi dapat berlangsung melalui reaksi radikal bebas, reaksi menggunakan inisiator ionik (kopolimerisasi anionik maupun kationik), dan reaksi dengan katalis koordinasi seperti katalis Ziegler-Natta.

Menurut Radiman (2004), kopolimer (hasil kopolimerisasi) dibedakan menjadi empat jenis. Jika dua unit monomer terikat berselang-seling dalam rantai polimer maka produknya disebut kopolimer alterasi, sedangkan bila distribusinya acak dikenal sebagai kopolimer acak. Jenis kopolimer ketiga adalah kopolimer blok, yaitu jika terbentuk blok A dan blok B bersama. Jenis kopolimer keempat disebut grafting kopolimer yang dapat terjadi jika satu unit ulang tercangkok dengan rantai utama hanya mengandung satu macam kesatuan berulang.

Salah satu cara untuk mensintesa hidrogel dalam tahap preparasi adalah melalui grafting kopolimerisasi. Tipe hidrogel yang paling banyak tersedia di pasar komersial adalah grafting kopolimer pati–asam akrilat yang dipreparasi melalui polimerisasi larutan (Kiatkamjornwong, 2007).

Athawale dalam Anah et al. (2010) menyatakan grafting kopolimer adalah rantai makromolekular dengan satu spesies blok atau lebih yang disambungkan ke rantai utama sebagai rantai sisi. Batang tubuh polimer utama, yaitu polimer (A) Athawale dalam Anah et al. (2010) menyatakan grafting kopolimer adalah rantai makromolekular dengan satu spesies blok atau lebih yang disambungkan ke rantai utama sebagai rantai sisi. Batang tubuh polimer utama, yaitu polimer (A)

Gambar 2. Mekanisme Grafting Kopolimerisasi untuk Kopolimer Poli(A)-g-

Poli(B) (Anah et al., 2010)

4. κ-Karaginan

Karaginan merupakan hasil ekstraksi getah rumput laut dalam air atau larutan alkali dari alga merah (Rhodophyceae), yang termasuk senyawa golongan polisakarida galaktan sulfat. Karaginan merupakan penyusun utama dinding sel tanaman alga merah. Velde dan Ruiter (2005) menyebutkan bahwa struktur dasar karaginan adalah ester sulfat kalium, natrium, kalsium, magnesium, atau amonium dari polimer D-galaktosa yang terikat secara α-1,3 dan β-1,4. Berdasarkan strukturnya, karaginan dibagi menjadi tiga jenis yaitu kappa (κ), iota (ι), dan lamda (λ). Ketiga jenis karaginan tersebut mempunyai sifat kimia dan fisika yang berbeda. Faktor penyebabnya adalah perbedaan jumlah dan letak gugus sulfat.

galaktosa-4- sulfat dengan ikatan α pada posisi 1,3 dan residu 3,6-anhidro-D- galaktosa dengan ikatan β pada posisi 1,4. Beberapa satuan yang berikatan pada

posisi 1,4 kadang-kadang sebagai 3,6-anhidro-D-galaktosa-2-sulfat, D-galaktosa- 2,6-disulfat atau D-galaktosa-6-sulfat. κ-Karaginan disusun oleh 38,1 % D-

galaktosa, 28,1 % 3,6-anhidro-D-galaktosa, dan 25-28 % sulfat sebagai OSO 3 Na. Struktur κ-Karaginan ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3 . Struktur κ-Karaginan (Velde dan Ruiter, 2005)

5. Asam Itakonat

Asam itakonat pertama kali ditemukan pada tahun 1837 oleh Baup sebagai hasil dekomposisi termal dari asam sitrat. Kemudian pada tahun 1932, Kinoshita berhasil melakukan biosintesis asam itakonat dari karbohidrat dengan bantuan fungi, Aspergillus itaconicus. Asam itakonat dihasilkan dari sumber daya alam terbarukan, yakni dengan fermentasi molase, produk sampingan dari industri gula (Bruna et al., 2005).

Willke dan Vorlop (2001) menyatakan bahwa asam itakonat (IA) merupakan asam organik tak jenuh dikarbonat. Asam ini dapat dengan mudah dimasukkan ke dalam polimer dan dapat berfungsi sebagai pengganti asam akrilik atau metakrilat. Asam itakonat digunakan sebagai komonomer dalam resin dan juga dalam pembuatan serat sintetis, sebagai pelapis, perekat, pengental dan pengikat.

Gambar 4. Struktur Asam Itakonat (Bruna et al., 2005)

Struktur asam itakonat ditunjukkan oleh Gambar 4. Asam itakonat (IA) merupakan suatu monomer vinil yang mengandung dua gugus karboksilat. Asam itakonat dapat juga disebut dengan metilen butanedioat, asam metilen suksinat, asam 3-karboksi-3-butanoat atau asam propilendikarboksilat. Tate (1981) menyebutkan bahwa asam itakonat stabil pada keadaan asam, netral maupun setengah basa pada suhu moderat. Sifat-sifat dari asam itakonat disajikan dalam Tabel 1.

Tabel 1. Sifat-Sifat Asam Itakonat Parameter

Nilai

Rumus molekul

Berat molekul

Titik leleh

167-168 °C

Titik didih

268 °C

Kelarutan dalam air

83,103 g/L

Densitas

1,632 g/L (20 °C)

pH

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

(Willke dan Vorlop, 2001)

6. N, N’-Metilenbisakrilamida

Reaksi pembentukan ikatan silang pada saat polimerisasi sangat penting untuk menghasilkan jejaring polimer yang dapat menyerap air. Kemampuan polimer dalam menyerap air sangat bergantung pada derajat ikat silang. N,N ′- metilenbisakrilamida (MBA) dapat bereaksi dengan gugus fungsi karboksil pada Reaksi pembentukan ikatan silang pada saat polimerisasi sangat penting untuk menghasilkan jejaring polimer yang dapat menyerap air. Kemampuan polimer dalam menyerap air sangat bergantung pada derajat ikat silang. N,N ′- metilenbisakrilamida (MBA) dapat bereaksi dengan gugus fungsi karboksil pada

Parameter

Nilai

Rumus molekul

C 7 H 10 N 2 O 2

Berat molekul

Titik leleh

185 °C

Kelarutan dalam air 0,01-0,1 g/100 mL pada 18 °C Densitas

(SNF Floerger, 2012) Struktur MBA ditunjukkan oleh Gambar 5. MBA memiliki dua ikatan

rangkap yang reaktif, sehingga dapat tergabung ke dalam dua rantai yang berbeda selama polimerisasi berlangsung (Salim dan Suwardi, 2009).

NH

NH

Gambar 5. Struktur N, N’-Metilenbisakrilamida (Wikipedia, 2012)

7. Kalium Persulfat (KPS)

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. Untuk melakukan grafting kopolimerisasi asam itakonat ke dalam karaginan diperlukan suatu inisiator yang bekerja dengan pembentukan radikal bebas.

Kalium 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. Kalium persulfat bersifat higroskopis dan harus disimpan di tempat yang kering.

campuran larutan kalium sulfat dan hidrogen sulfat dengan kepadatan arus tinggi. Reaksinya : 2KHSO 4 K 2 S 2 O 8 +H 2

8. Swelling

Salah satu aplikasi dari hidrogel adalah sebagai absorben. Prinsip kerja kebanyakan polimer adalah ikat silang (cross-linking) hidrofilik melalui proses penggelembungan (swelling). Ketika air ditambahkan ke dalam polimer terjadi interaksi antara polimer dengan pelarut yang melibatkan hidrasi dan pembentukan ikatan hidrogen.

Kemampuan hidrogel dalam proses penggelembungan karena menyerap air disebut swelling capacity. Swelling capacity dapat disebut juga sebagai kapasitas absorpsi air. Menurut Buchholz et al. dalam Kurniadi (2010) , kapasitas absorpsi air (water absorption capacity/WAC) merupakan sifat penting dari polimer absorben. Ada beberapa cara untuk mengukur WAC di antaranya metode volumetrik yaitu dengan mengukur perubahan volume air sebelum dan sesudah absorpsi, metode gravimetric dengan mengukur perubahan berat polimer absorben, metode spektroskopi dengan mengukur perubahan spectrum UV polimer dan metode microwave dengan dengan mengukur perubahan energi absorpsinya.

Swelling dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain faktor kimia dan fisika. Faktor kimia seperti penambahan monomer, agen pengikat silang dan perubahan pH media swelling dapat mempengaruhi swelling capacity. Sedangkan faktor fisik seperti ukuran partikel, luas permukaan dan besar pori juga akan menyebvabkan perubahan pada swelling capacity.

B. Kerangka Pemikiran

Hidrogel berbahan dasar dari alam sangat menarik digunakan karena dapat meningkatkan sifat-sifat mekanik dari polimer alam. Oleh karena sifatnya biokompatibel, biodegradabel dan non-toksik, maka polisakarida dapat menjadi pilihan bahan penyusun hidrogel.

untuk pembuatan hidrogel. Gugus hidroksil dan sulfat pada karaginan bersifat hidrofilik sedangkan gugus 3,6-anhidro-D-galaktosa lebih hidrofobik. κ-karaginan berasal memiliki gugus-gugus yang memungkinkan untuk terjadinya grafting kopolimerisasi.

Asam itakonat yang merupakan suatu asam organik tak jenuh dikarbonat dapat dengan mudah dimasukkan ke dalam polimer dan dapat berfungsi sebagai pengganti asam akrilik atau metakrilat. Asam itakonat memiliki dua gugus karboksil yang bersifat hidrofilik. Penambahan asam itakonat akan meningkatkan swelling capacity hidrogel dari κ-karaginan, karena meningkatnya hidrofilitas (Pourjavadi et al., 2005).

Penambahan MBA sebagai agen pengikat silang dilakukan agar terbentuk ikatan silang dalam hidrogel. Peningkatan konsentrasi MBA akan menurunkan swelling capacity hidrogel dari κ-karaginan, karena terjadinya titik-titik ikatan silang menyebabkan kepadatan jaringan polimer semakin besar sehingga ruang tempat air masuk menjadi lebih kecil (Pourjavadi et al., 2005).

Pembuatan hidrogel dapat dilakukan melalui grafting kopolimerisasi asam itakonat ke dalam karaginan dengan penambahan inisiator dan agen pengikat silang. Gugus-gugus fungsi hidrogel dianalisis dengan FTIR, swelling capacity diperoleh melalui uji swelling, dan ketahanan termalnya dianalisis dengan TG- DTA.

Kondisi pH media swelling akan mempengaruhi swelling capacity hidrogel dari κ-karaginan, karena pada pH yang berbeda akan terjadi perbedaan interaksi antara hidrogel dengan lingkungan. Hal ini yang akan menyebabkan kenaikan maupun penurunan swelling capacity hidrogel dari κ-karaginan (El- Sayed et al., 2011).

C. Hipotesis

1. Penambahan asam itakonat akan meningkatkan swelling capacity dan menurunkan ketahanan termal hidrogel dari κ-karaginan.

dan meningkatkan ketahanan termal hidrogel dari κ-karaginan.

3. Kondisi pH media swelling akan berpengaruh terhadap swelling capacity hidrogel dari κ-karaginan.

METODOLOGI PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimental di dalam laboratorium. Tahap pertama adalah sintesis hidrogel dengan merefluks asam itakonat dalam beberapa variasi massa dan κ-karaginan dalam media akuades dengan penambahan kalium persulfat kemudian dihilangkan kandungan airnya. Tahap kedua adalah penentuan pengaruh penambahan agen pengikat silang dengan menambahkan N,N’-metilenbisakrilamida dalam sintesis hidrogel pada variasi massa asam itakonat. Selanjutnya dilakukan karakterisasi hidrogel dengan FTIR, TG-DTA dan uji swelling.

B. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Sub Laboratorium Kimia FMIPA Universitas Sebelas Maret pada bulan Januari-Juni 2012.

C. Alat dan Bahan

1. Alat

a. Seperangkat alat refluks

b. Termometer Alkohol 100 o C

c. Neraca analitik (Sartorius)

d. Peralatan gelas (Pyrex)

e. Stirrer dan Hot plate

f. Lumpang porselen

g. Oven (Hammer)

h. Pompa vakum

i. Seperangkat alat Fourier Tranform Infra Red (FT-IR) Shimadzu type FT-IR-

820431 PC j. Seperangkat alat Thermogravimetric-Differential Thermal Analysis Shimadzu

type DTG 60H type DTG 60H

b. Asam itakonat (E. Merck)

c. Kalium persulfat (E. Merck)

d. Metanol

e. Natrium hidroksida (E. Merck)

f. Asam klorida 37 % (E. Merck)

g. N,N’-metilenbisakrilamida (E. Merck)

h. Akuades

i. Kertas saring j. Kertas pH universal

D. Prosedur Penelitian

1. Sintesis hidrogel tanpa MBA

Larutan asam itakonat (IA) dibuat dengan massa IA sebesar 0; 0,5; 1; 1,5;

2 dan 2,5 g masing-masing dalam volume 5 mL . Kemudian 1,0 gram κ-karaginan dimasukkan ke dalam labu leher tiga beserta 35 mL akuades. Labu leher tiga ditempatkan pada thermostatic bath dengan suhu 70 °C dan campuran diaduk dengan magnetic stirer hingga homogen, lalu ditambahkan larutan IA. Campuran distirer selama 15 menit dan setelah ditambahkan 0,2 g kalium persulfat yang dilarutkan dalam 5 mL akuades, lalu direaksikan selama 60 menit. Setelah reaksi selesai, hasil reaksi dibiarkan hingga mencapai suhu ruang lalu dituang pada cawan dengan penambahan metanol 10 mL dan ditunggu hingga 24 jam, kemudian dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 50 °C selama 10 jam. Hidrogel kering dihaluskan hingga menjadi bentuk serbuk.

2. Sintesis hidrogel dengan MBA

Larutan asam itakonat (IA) dibuat dengan massa IA sebesar 0; 0,5; 1; 1,5;

2 dan 2,5 g masing-masing dalam volume 5 mL . Kemudian 1,0 gram κ-karaginan dimasukkan ke dalam labu leher tiga beserta 35 mL akuades. Labu leher tiga ditempatkan pada thermostatic bath dengan suhu 70 °C dan campuran diaduk

MBA dalam 5 mL akuades. Campuran distirer selama 15 menit dan setelah ditambahkan 0,2 g kalium persulfat yang dilarutkan dalam 5 mL akuades, lalu direaksikan selama 60 menit. Setelah reaksi selesai, hasil reaksi dibiarkan hingga mencapai suhu ruang lalu dituang pada cawan dengan penambahan metanol 10 mL dan ditunggu hingga 24 jam kemudian dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 50 °C selama 10 jam. Hidrogel kering dihaluskan hingga menjadi bentuk serbuk.

3. Karakterisasi hidrogel

a. Identifikasi hidrogel dengan Fourier Transform Infra Red (FTIR) Sampel dicampur dengan KBr, dibentuk pelet, ditempatkan pada wadah sampel kemudian dianalisis dengan Fourier Transform Infra Red (FTIR). Pembacaan dilakukan dari 4000 – 400 cm -1 dengan resolusi setiap 2 cm -1 .

b. Penentuan swelling capacity dengan Uji Swelling Sampel (Wo) ditimbang (0,05 g) dan dibungkus dengan kertas saring yang telah ditimbang beratnya (Wk), kemudian dimasukkan ke dalam 30 mL media swelling. Setelah 24 jam, sampel diangkat dan diangin-anginkan hingga 15 menit kemudian ditimbang (Wt).

Swelling capacity (g/g) = (Wt-Wo-Wk)/Wo

c. Analisis termal menggunakan Thermogravimetric-Differential Thermal

Analysis

Sampel ditimbang dan dimasukkan ke dalam pan aluminum kemudian dianalisis dengan atmosfer N 2 (gas nitrogen), heating rate 10 °C/menit dan gas flow 50 mL/menit.

E. Teknik Pengumpulan dan Analisa Data

Data yang diperoleh dari analisa IR terhadap κ-karaginan, asam itakonat, hidrogel κ-karaginan-itakonat tanpa MBA dan hidrogel κ-karaginan-itakonat Data yang diperoleh dari analisa IR terhadap κ-karaginan, asam itakonat, hidrogel κ-karaginan-itakonat tanpa MBA dan hidrogel κ-karaginan-itakonat

Uji swelling dilakukan pada hidrogel κ-karaginan-itakonat tanpa MBA dan hidrogel κ-karaginan-itakonat dengan MBA untuk mengetahui pengaruh penambahan agen pengikat silang terhadap swelling capacity. Selanjutnya uji swelling dilakukan pada hidrogel κ-karaginan-itakonat dengan MBA dengan berbagai massa asam itakonat untuk mengetahui pengaruh penambahan asam itakonat terhadap swelling capacity. Untuk mengetahui pengaruh kondisi pH

terhadap swelling capacity, uji swelling dilakukan pada media swelling dengan pH berbeda dari 3-12.

PEMBAHASAN

A. Sintesis Hidrogel dari κ-Karaginan

Grafting kopolimerisasi pada κ-karaginan melalui proses polimerisasi radikal bebas dengan inisiator kalium persulfat (K 2 S 2 O 8 ) dalam kondisi tekanan

rendah yang dikondisikan menggunakan pompa vakum dilakukan untuk mensintesis hidrogel dari κ-karaginan.

Gambar 6 . Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat Tanpa MBA dengan Massa Asam

Itakonat: (a) 0 g; (b) 0,5 g; (c) 1 g; (d) 1,5 g; (e) 2 g dan (f) 2,5 g

Gambar 6 menunjukkan hidrogel κ-karaginan-itakonat tanpa penambahan agen pengikat silang (N,N’-metilenbisakrilamida atau MBA). Hidrogel yang dihasilkan terlihat keruh, rapuh dan mudah patah.

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Gambar 7 . Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat dengan MBA dengan Massa Asam

Itakonat: (a) 0 g; (b) 0,5 g; (c) 1 g; (d) 1,5 g; (e) 2 g dan (f) 2,5 g

Sedangkan Gambar 7 menunjukkan hidrogel κ-karaginan-itakonat dengan penambahan MBA. Hidrogel κ-karaginan-itakonat yang diberi MBA menjadi lebih keras dan lebih keruh namun mudah patah daripada hidrogel κ-karaginan- itakonat tanpa MBA. Penambahan MBA berpengaruh terhadap sifat kelarutannya di dalam air, yaitu hidrogel κ-karaginan-itakonat yang ditambah MBA lebih tidak mudah larut dalam air.

Penggunaan κ-karaginan sebagai kerangka utama grafting karena ketersediaannya yang melimpah di alam serta tersusun dari komponen-komponen yang dapat dimodifikasi dengan cara grafting. Monomer yang ditambahkan berupa asam itakonat yang memiliki gugus polar yaitu gugus karboksilat yang dapat meningkatkan hidrofilitas. Hidrofilitas ini berpengaruh pada sifat penyerapan air, di mana semakin besar hidrofilitasnya maka semakin besar pula daya serapnya terhadap air. Asam itakonat juga memiliki ikatan rangkap yang memungkinkan terjadinya kopolimerisasi grafting.

Reaksi kopolimerisasi grafting asam itakonat pada κ-karaginan berlangsung pada media air. Hal ini dikarenakan asam itakonat dan κ-karaginan dapat larut dengan baik dalam air. Air memiliki konstanta pemindahan rantai nol, Reaksi kopolimerisasi grafting asam itakonat pada κ-karaginan berlangsung pada media air. Hal ini dikarenakan asam itakonat dan κ-karaginan dapat larut dengan baik dalam air. Air memiliki konstanta pemindahan rantai nol,

κ-karaginan menjadi reaktif. Unit lain atau monomer akan teraktivasi pula dan bergabung melalui ikatan antar gugus reaktifnya, lalu secara kontinu bergeser ke

ujung rantai yang bebas (propagasi). Terminasi polimerisasi atau kopolimerisasi dapat terjadi bila polimer atau kopolimer aktif bergabung membentuk rantai tak aktif (a dead chain). Molekul pengikat silang (MBA) dapat masuk ke dalam rantai-rantai secara simultan dan membentuk ikatan yang permanen antara rantai- rantai tersebut (Kurniadi, 2010).

B. Karakterisasi Hidrogel κ-Karaginan

1. Karakterisasi Menggunakan FTIR

Karakterisasi gugus fungsi dari hidrogel κ-karaginan-itakonat dilakukan dengan uji FTIR pada daerah bilangan gelombang 4000-400 cm -1 . Uji FTIR dilakukan pada sampel κ-karaginan, asam itakonat, hidrogel κ-karaginan-itakonat tanpa MBA dan hidrogel κ-karaginan-itakonat dengan MBA.

Spektra asam itakonat ditunjukkan oleh Gambar 8 (a), di mana terdapat gugus-gugus spesifik pada 1307 (uluran C-O), 1408 (O-H tekuk), 1703 (uluran C=O) dan 3635-2534 cm -1 (uluran O-H) yang mengarah pada gugus –COOH dan 1627 cm -1 yang mengarah pada C=C. Gambar 8 (b) menunjukkan spektra FTIR dari κ-karaginan, di mana pada serapan 1072 (uluran C-O-C simetris) dan 1259 cm -1 (uluran C-O-C asimetris) membuktikan adanya ikatan glikosidik, sedangkan ester sulfat ditunjukkan dengan adanya puncak pada 1377 (uluran O=S=O asimetris), 1161 (uluran O=S=O simetris) dan 950-844 cm -1 (uluran S-O-C), yang merupakan ciri khas dari κ-karaginan. Pita serapan yang melebar pada daerah 3100-3600 cm -1 disebabkan adanya vibrasi ulur dari gugus –OH.

Gambar 8. Spektra FTIR (a) κ-Karaginan, (b) Asam Itakonat dan (c) Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat

Gambar 8 (c) pada 1726 cm -1 menunjukkan adanya serapan C=O ester dari hidrogel κ-karaginan-itakonat. Perbedaan serapan C=O karboksilat dengan C=O

ester, selain pada bilangan gelombangnya, juga ditandai dengan puncak yang lebih tajam pada serapan C=O ester. Terbentuknya ester juga ditandai dengan ester, selain pada bilangan gelombangnya, juga ditandai dengan puncak yang lebih tajam pada serapan C=O ester. Terbentuknya ester juga ditandai dengan

ditunjukkan pada Tabel 3. Tabel 3. Data Hasil A nalisis Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat dengan FTIR

Bilangan Gelombang (cm -1 )

κ-karaginan Jenis Vibrasi

Asam Itakonat

Hidrogel κ- Karaginan-Itakonat

3635,82-2534,46 3414-2615,47

O-H ulur 2954,95-2850,79 2951,09-2931,8

3005,1-2958,8

C-H ulur

C=O ulur

C=C ulur 1259,52-1072,42 1307,74

1192,01-1068,56

C-O ulur 731,02

-CH 2 - rocking

Gambar 9 . Spektra FTIR (a) Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat Tanpa MBA dan (b) Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat dengan MBA

(a) dan hidrogel κ-karaginan-itakonat dengan MBA (b) terdapat perbedaan spektra, karena penambahan MBA menyebabkan munculnya serapan C-N pada 1523 cm -1 . Spektra tersebut menunjukkan adanya perbedaan daerah serapan karena pengaruh gugus-gugus pada MBA. Perbedaan daerah serapan antara

h idrogel κ-karaginan-itakonat tanpa MBA dan hidrogel κ-karaginan-itakonat dengan MBA dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Data Hasil A nalisis Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat dengan FTIR Bilangan Gelombang (cm-1)

Jenis Vibrasi Hidrogel tanpa MBA Hidrogel dengan MBA

3412,08-2733,13

3414-2615,47

O-H ulur ( dan N-H ulur) 3105,39-2931,80

3005,1-2958,8

C-H ulur

C=O ulur

1217,08-1039,63

1192,01-1068,56

C-O ulur

-CH 2 - rocking

C-N ulur

Reaksi yang mungkin terjadi pada sintesis hidrogel κ-karaginan-itakonat dengan MBA dan sintesis hidrogel κ-karaginan-itakonat tanpa MBA secara berurutan ditunjukkan pada Gambar 10 dan Gambar 11.

Gambar 10. Reaksi yang Mungkin Terjadi pada Sintesis Hidrogel κ-Karaginan- Itakonat dengan MBA

Gambar 11. Reaksi yang Mungkin Terjadi pada Sintesis Hidrogel κ-Karaginan- Itakonat Tanpa MBA

2. Analisis Termal Menggunakan TG-DTA

Uji termal dengan menggunakan TG-DTA dilakukan pada empat sampel, yaitu κ-karaginan, asam itakonat, hidrogel κ-karaginan-itakonat tanpa MBA dan hidrogel κ-karaginan-itakonat dengan MBA.

Gambar 12. Kurva TG-DTA dari κ-Karaginan Gambar 12 menunjukkan bahwa terjadi penurunan berat dari κ-karaginan

pada suhu 27 °C sampai 120 °C dengan penurunan berat sebesar 15 % yang

disebabkan adanya penguapan H 2 O secara endotermis. Kemudian pada suhu

220 °C sampai 320 °C terjadi penurunan berat sebesar 25 % karena terjadinya dekompo sisi κ-karaginan secara endotermis. Sedangkan pada suhu 480 °C sampai

Suhu (°C)

TGA DTA TGA DTA

Gambar 13. Kurva TG-DTA dari Asam Itakonat

Gambar 13 menunjukkan bahwa asam itakonat mengalami penurunan berat yang cukup besar pada suhu 180 °C sampai 240 °C dengan penurunan berat sebesar 89 % karena terjadi degradasi asam itakonat secara endotermis.

Gambar 14. Kurva TG-DTA dari Hidrogel κ-Karaginan-Itakonat

Suhu (°C)

Suhu (°C)

TGA DTA TGA DTA

6 % karena terjadi penguapan H 2 O secara endotermis. Kemudian pada suhu

160 °C sampai 200 °C terjadi penurunan berat sebesar 27 % yang disebabkan terjadinya degradasi asam itakonat secara endotermis. Selanjutnya terjadi penurunan berat sebesar 14 % pada suhu 220 °C sampai 320 °C karena