KOPOLIMERISASI CANGKOK LEMBARAN SELULOSA DENGAN TEKNIK IRADIASI
Gatot Trimulyadi Rekso
Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi-BATAN Jl. Lebak Bulus Raya No. 49, Jakarta-Selatan
E-mail : [email protected]
ABSTRAK Pada penelitian ini dilakukan karakterisasi hasil kopolimerisasi cangkok lembaran selulosa dengan asam akrilat yang teradiasi sinar gamma Co-60. Lembaran selulosa diiradiasi pada kondisi atmosfer udara dan suhu kamar. Selanjutnya lembaran selulosa dimasukkan dalam larutan monomer asam akrilat pada variasi konsentrasi 10% (v/v), 20% (v/v), 30% (v/v), dan 40% (v/v) dengan waktu reaksi 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, dan 5 jam serta temperatur 50°C, 60°C, 70°C, dan 80°C. Reaksi kopolimerisasi cangkok dilakukan dalam aliran nitrogen. Lembar selulosa yang dikopolimerisasi cangkok dipisahkan dari homopolimer yang terbentuk kemudian dicuci dan dikeringkan dalam oven vakum dan hasil kopolimerisasi cangkok serta homopolimer yang terbentuk ditentukan dengan metode gravimetri. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil kopolimerisasi meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi monomer asam akrilat dan suhu reaksi. Kondisi optimal kopolimerisasi adalah pada dosis total radiasi 12 kGy dengan konsentrasi asam akrilat 30% dan suhu reaksi 70°C serta waktu reaksi selama 3 jam. Hasil kopolimerisasi cangkok yang diperoleh sebesar 45,8%. Telah terjadinya kopolimerisasi cangkok pada lembaran selulosa ditunjukkan dengan adanya perubahan pada spektrum infra merah dengan munculnya gugus karbonil yang diukur dengan Fourier Transform Infra Red (FTIR). Sifat termalnya yang ditentukan dengan Differential Scanning Calorimetry (DSC) menunjukkan bahwa terjadi perubahan titik leleh sebesar 2,3°C dan muncul puncak baru pada 343,5°C.
PENDAHULUAN Agar kemampuan selulosa mengikat logam lebih tinggi maka perlu dilakukan modifikasi antara lain dengan mencangkokkan gugus fungsi sehingga menghasilkan produk baru yang dapat berfungsi ganda selain sebagai pengkompleks dapat juga berfungsi sebagai adsorben penukar ion (Fei et al. 2000). Modifikasi selulosa secara kimia relatif sulit dilakukan karena kelarutan selulosa yang rendah dan untuk mendapatkan hasil yang optimal sistem harus dalam fasa homogen serta diperlukan katalis tertentu yang relatif mahal (Nagasawa et al. 2004). Oleh karena itu akan diteliti modifikasi selulosa dengan teknik iradiasi. Modifikasi selulosa menggunakan teknik iradiasi merupakan metode yang paling efisien. Karena daya tembus radiasi yang tinggi memungkinkan pembentukan pusat aktif yang merata di seluruh bagian sehingga produk akan lebih homogen, selain itu prosesnya dapat berlangsung dalam fasa heterogen dan tidak memerlukan bahan tambahan inisiator maupun katalis (Wasikiewiez et al. 2006).
PENCANGKOKAN DENGAN TEKNIK IRADIASI
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Konsentrasi Monomer dan Waktu Reaksi
6543210
100
80
60
40
20
0
Lamanya waktu reaksi (jam)
Hasi
l pen
cang
koka
n (%
)
Asam akrilat 10 %
Asam akrilat 20 %
Asam akrilat 30 %
Asam akrilat 40 %
360300240180120600
100
80
60
40
20
0
Waktu reaksi (jam)
Hom
opol
imer
terb
entu
k (%
) AAC 10%
AAC 20 %
AAC 30 %
AAC 40 %
1 2 3 4 5 6
Kopolimerisasi cangkok asam akrilat pada selulosa menunjukkan hasil kopolimerisasi cangkok meningkat dengan bertambahnya konsentrasi asam akrilat dan waktu reaksi. Hal ini dapat dijelaskan bahwa meningkatnya konsentrasi monomer berarti jumlah monomer ke dalam matriks selulosa akan bertambah besar, disamping itu kemungkinan tumbukan antara molekul monomer dengan radikal selulosa yang terbentuk akan meningkat pula. Akan tetapi pada konsentrasi di atas 30% peningkatan hasil kopolimerisasi cangkok relatif rendah, hal ini dikarenakan terbentuknya homo polimer yang lebih tinggi sehingga meningkatkan viskositas larutan yang menyebabkan hambatan difusi monomer ke dalam matriks lembaran selulosa (Radoslaw et al. 2003)
Pengaruh Temperatur Reaksi
6543210
100
80
60
40
20
0
Lamanya waktu reaksi (Jam)
hasi
l pen
cang
koka
n (%
)
Temp 50 C
Temp 60 C
Temp 70 C
Temp 80 C
240180120600
50
40
30
20
10
0
lamanya reaksi ( menit)
Hom
opol
imer
yan
g te
rben
tuk
(%)
Temp 50 C
Temp 60 C
Temp 70 C
Temp 80 C
Pengujian Dengan Spektrofotometer FTIR
5007501000125015001750200025003000350040001/cm
30
45
60
75
90
105
%T
3485
.52
2875
.99
2118
.90
1608
.70
1363
.73
1142
.87
2118
1363
3485
1620
2875
selulosa
Pada selulosa yang telah dikopolimerisasi cangkok dengan metoda pra-iradiasi radikal terjebak muncul puncak baru pada daerah 1760 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus karbonil yang intensitas rendah sesuai dengan hasil kopolimerisasi cangkok yang rendah juga. Hal ini menandakan bahwa monomer asam akrilat telah tercangkokkan pada selulosa
KESIMPULANDari hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa kopolimerisasi cangkok asam akrilat pada selulosa menunjukkan hasil kopolimerisasi cangkok yang meningkat dengan bertambahnya konsentrasi asam akrilat, waktu, dan temperatur reaksi. Waktu reaksi yang optimum adalah 3 jam dengan konsentrasi asam akrilat 30% (v/v) dan temperatur 70ºC. Energi aktivasi kopolimerisasi lembaran selulosa dan asam akrilat adalah 15,30 kkal/mol. Hasil pengukuran serapan infra merah dengan menggunakan FTIR menunjukkan monomer asam akrilat telah tercangkokkan dengan ditandai munculnya puncak serapan gugus karbonil pada daerah 1760 cm-1. Pada pengujian sifat termal dengan menggunakan DSC menunjukkan adanya penurunan titik leleh sebesar 2,3ºC pada lembaran selulosa yang dikopolimerisasi.
