pengaruh perubahan struktur kimia …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file prosiding/kimia...pengaruh...

Pengaruh Perubahan Struktur Kimia Selulosa Ester Film Terhadap Sifat Transmisi Cahaya (Asep Riswoko)

PENGARUH PERUBAHAN STRUKTUR KIMIA SELULOSAESTER FILM TERHADAP SIFAT TRANSMISI CAHAYA

Asep RiswokoPusat Pengkajian dan Penerapan Teknologi Material (P3TM) - BPPT

Jl. M H Thamrin No 8, Jakarta

ABSTRAK

PENGARUH PERUBAHAN STRUKTUR KIMIA SELULOSA ESTER FILM TERHADAP SIFAT

TRANSMISI CAHAYA. Dengan inemodifikasi material film selulosa ester diharapkan cahaya-cahaya tertentu sajayang dapat terserap atau sebaliknya dapat melewatinya sehingga dapat diaplikasikan untuk berbagai keperluanseperti green house dan UV block film. Pad a penelitian ini beberapa material plastik berbasis selulosa ester,disintesis kemudian dibuat membran film. Film-film terse but kemudian diukur sifat transmisi dan absorbansinya.Selulosa ester yang disintesis dengan metode asilklorida menghasilkan serbuk yang kemudian dilarutkan dalammetilen klorida dan diuapkan hingga menjadi film. Film-film yang terbuat dari selulosa asetat, selulosa benzoat, danselulosa palmitat memiliki persentasi penyerapan cahaya pada daerah ultra violet (190-380 nm) masing-masing16,5%,38,7%, dan 48,9%. Penyerapan cahaya oleh film-film tersebut sangat dipengaruhi oleh struktur kimianya,oleh karena itu pad a penelitian ini akan dikaji hubungan keterkaitan antara keduanya.

Kata kunci : Selulosa palmitat, selulosa benzoat, selulosa triasetat, transmisi cahaya

ABSTRACT

THE EFFECT OF CHEMICAL STRUCTURES CHANGES OF ESTER CELLULOSIC FILM ON THE

LIGHT TRANSMISSION. By modification of ester cellulosic materials, the manufactured films can be expected toabsorb or reflect a specified light, which those films can be applied for certain needs such as green house, UV blockfilm, so on. In this study, several materials based of ester celluloses have been synthesized and modified to be filmsor membranes. Properties of the light absorbance and transmission of those films in several light areas (190-380 nm,380-780 nm, and 780-1100 nm) have then be analyzed systematically. The ester celluloses those synthesized by acidchloride methode have been obtained as powder, which are then poured into methylene chloride, stirred andevaporated to form fulldense films. The films formed from acetate cellulose, benzoate cellulose, and palmitatecellulose have following absorption percentation of light, especially, in ultraviolet region (190-380 nm) 16,5%,38,7% and 48,9%, respectively. By the facts, it is known that the light absorptions ofthe films are depended on theirchemical structure. Therefore, in our study now, we respect to study about the relationship between the lightabsorption/transmission and their chemical structures.

Key words: Cellulose of palmi tat, cellulose ofbenzoat, cellulose oftriasetat, light transmission

PENDAHULUAN

Beberapa model plastik yang memiliki sifattembus selektif terhadap gelombang-gelombang

cahaya tertentu, banyak dikaji dan dikembangkanoleh industri dan lembaga riset dunia untuk banyak

keperluan seperti pertanian, otomotif dan

bangunan. Dalam bidang pertanian, plastik -plastiktersebut pengembangannya difokuskan untuk

membantu dan memodifikasi sistem pertumbuhantanaman sehingga menghasilkan produk -produk

tanaman berkualitas dengan siklus produksi

yang cepat tanpa rekayasa genetika maupun

penggunaan pupuk kimia berlebih. Lingkunganpertumbuhan dimodifikasi sedemikian rupa

dengan sistem green house sehingga produktanaman maupun bunga hanya menyerap

cahaya-cahaya tertentu sesuai dengan kebutuhanreseptor yang berkaitan langsung dengan sistem

produksi atau pertumbuhan.

95

Prosiding Simposium Nasional Polimer V ISSN 1410-8720

Gambar 2. Karakterisasi FTIR : a. Selulosa,b. Selulosa Palmitat, c. Selulosa Benzoat

Sementara dalam bidang lainnya, plastikdengan sifat selektifterhadap sinar ultra violet(UV) dan infra merah (IR) tapi transparanjugamenjadi perhatian industri karena kebutuhan

masyarakat untuk mengantisipasi panas maupunradiasi yang ditimbulkan oleh sinar-sinar tersebut.

Efek rumah kaca dunia dan makin lebarnya lubangozon di lapisan atmosfir Bumi, menyebabkanmakin tingginyakonsentrasi sinar UVyang masukdan berinteraksi langsung dengan tubuh.

Sementara seperti diketah4i, mekanisme

timbulnyakankermaupun efeknegatiflainnya pada

tubuh manusia banyak dipicu oleh sinar UVyangberenergi tinggi.

Untuk mengantisipasi iradiasi oleh sinar UV

ini, maka pada banyak kendaraan maupunbangunan kaca dipasang film yang mampumemblok sinar UV ini tetapi tetap memilikitransparasi yang tinggi. Selain untuk alasan

kesehatan juga untuk lebih menghemat energi yangdigunakan untuk sistem pendingin.

Pada sebagian besar model, plastik -plastikmenggunakan basis poliolefin dan selulosa asetat.

Untuk selektifitas cahaya, komponen yang

berperan adalah laminasi metal maupunpenggunaan aditif7«yes khusus dari bahan-bahan

organik kompleks yang rumit dan mahal. Hal ini

menyebabkan harga plastik-plastik tersebutsangat mahal. Untuk memenuhi kebutuhan ini di

Indonesia, maka diupayakan agar teknologi dan

bahannya tidak terlalu rumit/mahal. Sebagai satu

upaya awal, penelitian ini akan mengkaji pengaruhstruktur kimia beberapa film selulosa ester

terhadap sifat absorbansi/transmisi cahaya.Selulosa ester tersebut didapat sebagian melalui

sintesis sendiri seperti selulosa palmitat danselulosa benzoat, dan sebagian lainnya yakniselulosa asetat.

METODEPERCOBAAN

Pembuatan Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

dibuat dari material 9,asa('kom~ial danmenggunakan selulosa je .s mikro-kri (produk

Aldrich) dengan prose~J.!.!esis ~p rti terteradalam Gambar 1dan GambaT215erikut.

96

Gambar 1. Sintesis Selulosa Ester

Ub.FTtR {Hpl. Ffslk8, FMlPA UI

1::'10 .. tu ••ill!C •• l -I

a

a

c

Pengaruh Perubahan Struktur Kimia Selulosa Ester Film Terhadap Sifat fl"t;nsmisi Cahaya (Asep Riswoko)(- ,

Tabel2. Nilai Transmisi Selulosa Ester

TransmisiSampel

% T (NIR)%T (Visible)%T (UV)780<A<IIOOnm

380<),,<780nm190<A<380nm

Selulosa Palmitat

35.8126.882.90

Selulosa Benzoat

86.4871.7110.D4

Selulosa Triasetat

91.5989.6363.42

-~ 1.5·ofo.: 0.50(

Panjang Gelom bang (nm)

Gambar 4. Nilai absorbansi Selulosa ester

b

Gambar 3. Hasil casting membran selulosapalmitat. .

Asam karboksilat dilarutkan dalam tionil

klorida sehingga menjadi gugus asil klorida yanglebihteaktif dibanding karboksilatnya. Denganmedia piridina, selulosa yang telah diaktifkandengan perebusan dan dikeringkan dalam oven,dilarutkan bersama asil klorida dan direaksikan

dengan pemanasan pada suhu dan waktu yangditentukan (rnisalnya pada 60°C selama 24jam).Endapanyang muncul dan disaring setelahlarutanreaksi diberi metanol, dicuci dengan asam encerdan dikeringkan. Hasilnya dikarakterisasimenggunakan FTIR (Gambar 2). Padatandilarutkankedalammetilenkloridauntuk dicasting

menjadi film dengan ketebalan yang setipismungkin dalam sebuah wadah (Gambar 3),lalu dianalisis nilai absorbansi/transmisinyapada panjang gelombang antara 190 nm sampaidengan 1100nm menggunakan SpektofotometerUV- Vis Shimadzu UV 8000 yang dilengkapidengan lampu Deuterium dan WolvfTam.

-;;c.~::.D0(

-;;c·~o·.D0(

Absorbansl Selulosa Palmlt.t

4

32

1

o

••••Ojf:::l ,\-,>f::J "';,f::::J0 't/o.r::J~ ~()() roof::) 'orca ,,(;)() ,\~r:::, ~(;:J() OJ<:::Jf::J ••••f:.)()() ••••••()f::J

Panjang Ge om bang (nm)

Absorbansl Selulosa Benzoat

o

••••O:J(;) f'I,()(;:) ~()f::J ~()() ':J()() ro()f;;) foro() "c() '\~() "o() Ojof::J •••f:::jt:::Jt::::J ••••••• t;;:)()

PanJang Gelom bang (nm)

Absorbansl Selulosa Trl Asetat

o

,q(j f'l,f;:,() ,.,f::Jf::J ••.f::J() ",f::J() ro()() roro() "f:::r::' "",c::, fl;Jf::J::' 0:Jf::Jf::J ••••r::pO ••••••ar::,

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil pengkarakterisasian menggunakanspektrofotometer UV- Vis dapat dilihat padaTabell dan Tabel 2

TabelI. Nilai Absorbansi Selulosa Ester

AbsorbansiSampel

%T (NIR)%T (Visible)%T (UV)780<>..<1100 nm

380<>..<780 nm190<?.<380nm

Selulosa

14.1121.0548.91Palmitat

Selulosa

0.345.9738.7Benzoat

Selulosa

0.412.5616.46Triasetat

Film selulosaesterberhasildisintesisdenganmenggunakanmetode asilklorida.Hal inidiperlruatdari hasil penguj ian FTIR yang memperlihatkanadanya ikatan karbonil pada panjang gelombang1700 nm dan tidak adanya lagi gugus OH yangmenandakan bahwa telah terjadi reaksi cukupsempurnaantaraselulosadan asam yangdigunakansebagai bahan baku.

Pengujian mengenai penyerapan dantransmisi cahaya dari film-film yang terbuatdari selulosa palmitat, selulosa benzoat danselulosa triasetat telah dilakukan. Dari hasil

terlihat bahwa masing-masing film memilikikarakter interaksi cahaya pada daerah nearinfra merah (780 run sampai dengan 1100 run),

97

Prosiding Simposium Nasion.'11 Polimer V

visible (380 nm sampai dengan 780 nm) dandaerah ultra violet (190 nm sampai dengan380 nm) yang berbeda-beda.

Selulosa palmitat'memiliki persentasipentransmisian cahaya pada berbagai panjanggelombang (near infra red, visible dan ultraviolet) yang paling rendah diantara ketiga produk.Hal ini dikarenakan penyerapan cahaya yangcukup tinggi oleh selulosa palmitat pada cahaya­cahaya tersebut (Tabell). Untuk tujuan aplikasidiperlukan film dengan nilai penyerapan cahayayang rendah agar energi cahaya yang terseraptidak merusak film atau mendegradasi film.Selulosa ester yang memiliki nilai absorbansiterendah pada panjang gelombang near infra redadalah selulosabenzoat. Sedangkanuntukpanjanggelombang ultra violet, selulosa triasetatmemilikinilai absorbansi terendah.

Untuk aplikasi ke depan, selulosa palmitatyang memiliki nilai transmisi ultra violetdan nearinfra red yang rendah, perlu dibuat prosestambahan seperti dengan penambahan aditif ataupengubahan struktur agar energi dari cahayatersebut dapat dinetralisir atau dipantulkan.

KESIMPULAN

1. Selulosa ester dapat dihasilkan denganmenggunakan metode asilkorida

2. Penyerapan cahaya oleh selulosa ester yangdihasilkan dipengaruhi oleh struktur kimiaantara selulosa dan asam yang digunakansebagai bahan baku.

3. Selulosa palmitat dengan nilai transmisiultraviolet dan near infra red yang rendah tapidenganpenyerapan cahayayang masihtinggiperlu dilakukan modifikasi bahan untukaplikasinya.

DAFfAR PUSTAKA

1. MARK M. GREEN, NORMANC.PETERSON, TAKAHIRO SATO, etc;A Helical Polymer with a CooperativeResponse to Chiral Information, Science,268,(1995) 1860-1866

2. S.B. WILSON and N.C. RAJAPAKSE,

Use of Photoselectiveplastic filmsto Control

98

ISSN 1410-8720

Growth of Three Perennial Salvias, Journal

of Applied Horticulture, 3 (2), 71-74

3. Wurzburg, Mopified Stqrche.s.;Propertiesand Uses, CRC Press, Boca Raton Florida(1986).

4. L. MASCIA, Thermoplastic; MaterialEngineering, Eisiever Applied Science;London and New York, (1989)

5. Europian patent EP0736545, Dextrin esterof fatty acids and use thereof

6. R. 01, Plastics can control plant growthDevelopment of Photoselective Plastics andtheir Application, The Japanese Journal ofChemistry and Industry, 52 (6), (1999)699-703

7. YIXIANG XU, VESSELINMILADINOV, MILFORD A. HANNA,Synthesis and Characterization of StarchAcetates with High Substitution, CerealChemistry, 81, (6), (2004) 735-740