PEMBUATAN CARBOXYMETHYL STARCH GRAFT POLYACRYLAMIDE DAN

KARAKTERISASINYA

Disusun Oleh : Ni Made Astya (2307100010)Risa Nurafrida (2307100157)

Dosen PembimbingDr. Ir. Sumarno, M.Eng

Laboratorium Teknologi MaterialFTI - ITS

OUTLINE PERSENTASI

1. LATAR BELAKANG

2.PERUMUSAN MASALAH

4. MANFAAT PENELITIAN

3. TUJUAN PENELITIAN

5. HASIL DAN PEMBAHASAN

6.KESIMPULAN

LATAR BELAKANG

StarchCarboxymethyl

starch(CMS)

CMS-g-PAM

Amylopectin Amylose

Graftingnt-PAM

Hasilnya menunjukkanbahwa carboxymethyl

starch sodium memilikipemanfaatan lebih luasserta memiliki properties

yang lebih baikdibandingkan native

starch

PENELITIAN TERDAHULU

Meneliti tentang sintesakopolimer graft antara

Carboxy Methyl Cellulose(CMC) dan Starch dengan

PAM

Hasil eksperimenmenunjukkan bahwa

grafting mampumeningkatkan keefektifandrag reduction dan shear

stability

Zhang, et al

(2004)

MensintesisCarboxymethyl starch

sodium sebagai aplikasidari green chemical

Desmukh(1991)

PENELITIAN TERDAHULU

melakukan sintesisSt-g-PAM dengan metodegrafting to serta metodepolimerisasi larutan dan

invers emulsi

Hasilnya menunjukkansuhu dan waktu coupling

reaksi berpengaruhterhadap jumlah rantaigraft pada backbone

starch

telah mensintensisCarboxymethyl starch graft polyacrylamide

dengan menggunakanmicrowave initiated

Sen & Pal

(2009)

Dengan inovasi terbarumenggunakan metode

microwave initiated dihasilkan CMS-g-PAM

memiliki %grafting lebihbesar dan bisa

diaplikasikan dalam drug release obat

Erny(2005)

PERUMUSAN MASALAH

Starch

+ NaOH+ A. Kloro asetat

CMSGrafting Nt-PAM

CMS-g-PAM

+NaOH

+ AsamKloro

asetrat

Mempelajari pengaruh NaOH terhadap derajat subtitusi pada

sintesa carboxymethyl starch

Mempelajari pengaruh kelarutan produk kopolimer carboxymethyl

starch graft polyacrylamide terhadap air

Mempelajari perubahan %GE dan %GY oleh konsentrasi NaOH

pada pembuatan CMS-g-PAM

TUJUAN PENELITIAN

MANFAAT PENELITIAN

Mampu menghasilkan pati termodifikasi yang dapat digunakan untuk

aplikasi yang lebih luas

TINJAUAN PUSTAKA

1. grafting from

2. grafting to

3.grafting through

JENIS KOPOLIMER GRAFT

KOPOLIMER GRAFT :polimer yang molekul-molekulnya terdiridari dua atau lebih bagian polimerikdengan komposisi yang berbeda danbergabung bersama secara kimia

Nilai DS = 0 – 3

Penentuan DS denganMetode TITRASI

BALIKHClbCOOH MxVVn )( −=

COOH

COOH

nxm

nxDS

58

162

−=

AGU :1. Satuan dasar pati : Pengikatan glukosa dengan glukosa

lainnya akan kehilangan 1 molekul H2O2. BM 1 unit pati ≈ BM AGU = 1623. Tiap AGU memiliki 1 gugus –OH primer dan 2 gugus –OH

sekunder

DERAJAT SUBTITUSI

jumlah rata-rata substituen per unit Anhydro Glucose (AGU)

DERAJAT SWELLING

banyaknya rantai polimer yang dapat mengembang padasaat berinteraksi dengan pelarut pada rentang waktu

tertentu

%1000

0 xw

wwSwellingDerajat

−=

Massa polimer setelah swelling

Massa polimer sebelum swelling

TEKNIK POLIMERISASI

PolimerisasiRuah (Bulk)

PolimerisasiLarutan

PolimerisasiEmulsi

PolimerisasiSuspensi

Polimerisasi ini dilakukan dengan caramelarutkan monomer-monomer ke dalam

pelarut yang sesuai sebelum reaksipolimerisasi berlangsung

Monomer + solvent

Inisiator ditambahkan

kemudian

IlustrasiTeknik Polimerisasi Larutan

Mekanisme Reaksi Sintesa Polyacrylamide

Inisiasi = yaitu proses pembentukan radikal bebas dari inisiator danpenggabungan satu monomer ke radikal bebas.

--O S

O

O

O :K+ O S

O

O

O-- K+ NH2C

H3C

H3C

H2C N

CH3

CH3

--O S

O

O

OK+N

HC

H3C

H3C

H2C N

CH3

CH3

K+HSO4--

--O S

O

O

OK+N

HC

H3C

H3C

H2C N

CH3

CH3

H2C CH

CONH2

H2C C

CONH2

--O S

O

O

OK+N

H2C

H3C

H3C

H2C N

CH3

CH3

+

K - persulfat TEMED

+ +

+ +

+ +

radikal persulfat radikal TEMED kalium hidrogen sulfat

radikal persulfat radikal TEMED akrilamida

radikal akrilamida

Mekanisme Reaksi Sintesa Polyacrylamide

H2C C

CONH2

H2C

HC

CONH2

H2C CH

CONH2

H2C CH

CONH2

+

H2C C

CONH2

H2C

HC

CONH2

H2C

HC

CONH2

H2C CH

CONH2

nt-PAM

--O S

O

O

OK+ H2C C

CONH2

H2C CH

CONH2

H2C C

CONH2

H2C CH

CONH2

H2C C

CONH2

H2C CH

CONH2

H2C CH

CONH2

H2C C

CONH2

H2C

HC

CONH2

H2C CH

CONH2

H2C C

CONH2

H2C

HC

CONH2

H2C CH

CONH2

+ +

+

H2C CH

CONH2

+ H2C C

CONH2

H2C

HC

CONH2

H2C CH

CONH2

Propagasi = yaitu pertumbuhan polimer akibat penggabungan monomermonomer ke dalam rantai radikal aktif

Mekanisme Reaksi Sintesa CMS

Tahap Alkalisasi Pati

Tahap Eterifikasi

O

H2C

OH

OH

H2C

OH

OH

O

OH OH

OHNa

O

H2C

OH

OH

H2C

OH

OH

O

O- Na+ OH

+

O

H2C

OH

OH

H2C

OH

OH

O

O- Na+ OH

+ OH

O

Cl

O

CH2

OH

OH

H2C

OH

OH

O

OOHCO2H

Mekanisme Reaksi Sintesa CMS-g-PAM

METODOLOGI PENELITIAN

PERALATAN SINTESA CMS-g-PAM

Keterangan :1. Reaktor polimerisasi2. Pengaduk3. Water bath thermostat4. Tabung N2

5. N2 inlet6. Perangkat pengukuran/

pengendalian suhu7. Motor pengaduk8. Kondensor9. Statif dan Klem holder10. Inlet bahan kimia

4

3

1

5

2 89

6

7

10

Sintesa Carboxymethyl starch (Amylose)

Alkalisasi starch

Eterifikasi

Sintesa non-terminated polyacrylamide dengan Polimerisasi

larutan

INISIASI

PROPAGASI

Penggabungan CMS dan Non-TerminatedPolyacrylamide

Sintesa Carboxymethyl Starch-g-Polyacrylamide

Sintesis Carboxymethyl Starch (Amylose)

Terbentukslurry

Sintesa Poliacrylamide

Reaksi polimerisasi60 menit 30 O C

Sintesa CMS-g-PAM

1. Rantai backbone : Pati amilosa, (C6H10O5)n 2. Pereaksi suasana basa : Natrium hidroksida, NaOH 3. Pembawa gugus karboksimetil : Asam kloroasetat, C2H3ClO2

4. Penetralisir : Asam asetat glasial, C2H4O2

5. Pencuci : Aseton, C3H6O 6. Graft : Akrilamida, C3H5NO 7. Pelarut : Akuades, H2O 8. Inisiator : Kalium peroksodisulfat, K2S2O8

9. Media inisiator : N,N,N’,N’-tetrametiletilendiamina, C6H10N2

10. Purger : Gas nitrogen, N2

BAHANBAHAN

Pembuatan nt-PAM

Konsentrasi monomer = 0.84 MKonsentrasi inisiator = 0.27 MWaktu sintesis = 60 menitSuhu sintesis = 30°C

Pembuatan CMS-g-PAM

Pembuatan CMS

Suhu sintesis = 60°CAam kloroasetat = 5 gramWaktu sintesis = 130 menit

Waktu coupling reaksi = 60 menitSuhu coupling = 50°C

Variabel Tetap

Sintesa CMS

0,5 M1,0 M1,5 M2,0 M2,5 M

KonsentrasiNaOH

VARIABEL BERUBAH

Sintesa CMS-g-PAM

CMS DS1CMS DS2CMS DS3CMS DS4CMS DS5

CMS

ANALISA DERAJAT SUBTITUSI

Menimbang CMS 300 mg dan melarutkan dalam larutan standar 0,05 M NaOH 20 mL

Titrasi dengan larutan standar HCl 0,05 M dengan penambahan 2 tetes indikator fenolftalein (pp) pada erlenmeyer

Titrasi dihentikan ketika terjadi perubahan warna dari merah rosa menjadi tak berwarna

Blanko digunakan larutan 0,05 M NaOH 20 mL tanpa sampel (CMS)

derajat substitusi ditentukan dengan persamaan Stojanovic

COOH

COOH

nxm

nxDS

58

162

−=

HClbCOOH MxVVn )( −=

DERAJAT SUBSTITUSI DARI HASIL CMS DENGAN TITRASI BALIK

KarakterisasiDerajat swelling

CMS-g-PAM

Konsentrasi

NaOH

Derajat Swelling

Massa yang digunakanNilai

Derajat

SwellingWadah

CMS-g-

PAM

CMS-g-

PAM

CMS-g-

PAM

kosong Kering +wadah (24 jam)

0,5 M 1.3540 0.526 10.791 9.436 1693.97

1,0 M 1.6240 0.5185 15.096 13.472 2498.38

1,5 M 1.6240 0.5205 20.036 18.412 3437.41

2,0 M 1.3567 0.5199 27.521 26.163 4932.47

2,5 M 1.7109 0.5259 32.211 30.499 5699.52

MENENTUKAN BERAT MOLEKUL

menghitung waktu aliran polimer dan pelarut berturut-turut dinotasikan sebagai t dan t0

Viskositas relatif

Viskositasinherent

Viskositasintrinsik [η]

denganmembuat grafikplot ln ηr /C vs C

Menentukan berat molekul rata-rata PAM

o

rt

t=η

Cr

inh

ηη ln=

aMK=][η

KARAKTERISASI %GE DAN%GY

%GE adalah persentase grafting terhadap jumlah CMSawal

%GY adalah persentase grafting terhadap jumlah CMSreal yang terlibat di dalam reaksi

%GE = 100 ( W2 – W1 ) / W3

%GY = 100 ( W2 – W4 ) / W3

dimana W1, W2, W3 didapat langsung dengan menimbang masing-masingmassa untuk :

W1= Carboxymethyl starch, W2= Carboxymethyl starch-g-polyacrylamide,

W3= acrylamide

KARAKTERISASI % GRAFTING YIELD

Melarutkan 0,5 g CMS-g-PAM dalam 100 mLakuades,kemudian

dihidrolisis dengan HClyang direfluks selama 120

menit

Dilakukanpemurnian

dengan metanoldan hasilpresipitasiditimbang

sebagai W5

Mendapatkan nilaiW4

*Nilai W4 merupakanselisih W2 dengan W5

%GY = 100 ( W2 – W4 ) / W3

Data Hasil Persentase Grafting YieldCMS-g-PAM

Data Hasil Persentase Grafting Efficiency CMS-g-PAM

280

300

320

340

360

380

400

0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012

ln (

ηr/

C)

C (g/dL)

aMK=][η

intersep

K = 0.00933a = 0.75

= 1,472 x 106M

Mengidentifikasi gugus –

gugus fungsiyang ada pada

sampel

Fourier Transform Infra Red

DATA -F T I R-

Analisa ftir starch

Analisa FTIR CMS

Analisa FTIR

CMS-g-PAM

OH

-CH Strecthing vibration

CH2-O-CH2

CH2–O–CH2

C–H stretching vibration

–OH;

Hasil Analisa FTIR CarboxymethylStarch

HASIL ANALISA FTIR CMS-g-PAM

OH

C–H stretching vibration

C=O

NH

C-N

KESIMPULAN

Semakin besar konsentrasi NaOH yang digunakan dalam pembuatan Carboxymethyl starch maka

derajat subtitusi yang didapatkan juga akan semakin besar

Derajat subtitusi akan berpengaruh terhadap derajat swelling.Semakin besar derajat subtitusi cms yang digunakan dalam pembuatan CMS-g-

PAM, maka akan semakin besar pula derajatswelling dari CMS-g-PAM yang dihasilkan.

Nilai %GE dan %GY CMS-g-PAM untuk DS 1 sampai dengan DS 4 cenderung meningkatkemudian menurun untuk DS 5