8
Karakteristik Pencangkokan Asam Akrilat dan Akrilamida pada Serbuk Selulose dengan Inisiasi Sinar Gamma (Yanti S. Soehianto) KARAKTERISTIK PENCANGKOKAN ASAM AKRILAT DAN AKRILAMIDA PADA SERB UK SELULOSA DENGAN INISIASI SINAR GAMMA Yanti S.Soebiantol,Ambyah Suliwarnol, Ratna Puspita Sari2 danA.Mun'im Chatib2 IPuslitbang Teknologi Isotop dan Radiasi (P3TIR) - BATAN JI. Raya Cinere, Pasar Jumat, Jakarta lFakultas Farmasi, Universitas Pancasila JI. Raya Lenteng Agung, Jakarta xcvnxncx ABSTRAK KARAKTERISfIKPENCANGKOKANASAMAKRILATDAN AKRILAMIDAPADASERBUKSEWLOSE DENGAN INISIASI SINAR GAMMA. Serbuk selulose diperoksidasi dengan sinar-y kemudian dicangkok dengan asam akrilat (AA), akrilamid (AAm), dan campurannya (III) dalam pelarut air. Reaksi pada 70°C di bawah aliran gas N2, dosis serap, konsentrasi monomer, dan waktu reaksi sebagai parameter. Oerajat pengembangan dalam air (%S), analisis spektrum IR dan termogram OSC untuk karakterisasi hasil pencangkokan. Pencangkokan berawal dari permukaan, pertumbuhan rantai cangkok tergantung difusi monomer: AAm homopolimerisasi pada permukaan, sedangkan AA dan campuran AAI AAm (III) tergantung pada dosis serap. Pada dosis rendah tercangkok dipermukaan, dan pad a dosis tinggi terjadi pencangkokan di dalam substrat. Oosis tinggi merusak strukturmikro selulose, mempermudah difusi monomer ke dalam substrat. Pencangkokan menurunkan %S selulose, tetapi meningkatkan ketahanan terhadap panas, karena terbentuknya ikatan antara rantai-rantai tercangkok. Kata kunci: Iradiasi sinar gamma, pencangkokan, asam akrilat, akrilamida, serb uk selulosa ABSTRACT CHARACfERISTIC OFGAMMA RAYS INDUCED GRAFT POLYMERIZATION OF ACRYLIC ACID AND ACRYLAMID ONTO CELLULOSE POWDER. Acrylic acid (AA), Acrylamid (AAm), and its mixture (III) were grafted onto radiation peroxidized cellulose in the aqueous solution. Grafting reaction was carried out at 70°C under N2 flow, and the parameters were total absorbed dose, monomer concentration, and reaction time. The grafted samples were characterized by swelling in water, IR and thermal analysis (OSC). The beginning of grafting is on the surface, and the growth of the grafted chains is determined by monomer diffusion: AAm tends to homopolymerize on the surface, while AA and its mixture (III) depend on the total absorbed dose. Low and higH-doses induce surface and bulk polymerization, respectively. High doses disrupted the microstructure of cellulose, and it enhanced the monomer diffusion into the substrate. Grafting reduced swelling of the original cellulose, but improved its thermal stability by the linking of the grafted chains. Key worda : Gamma irradiation, grafting, acrylic acid, acrylamid, cellulose powder PENDAHULUAN Memherikan sifat khas pada substrat polimer atau peningkatan sifat mekanik perlu dilakukan untuk memperluas pemakaian substrat tersebut. ModifikasidiantaTanyadilakukandengan mencangkokkan (grafting) monomer tidak jenuh dengan gugus fungsi yang dikehendaki secara kimia. Proses pencangkokan adalah mekanisme radikal yang dapat diinisiasi secara kimia (inisiator), fisika (sinar uv, radiasi pengion), atau mekanik[ 1]. Pencangkokan dengan inisiasi sinar-y atau berkas elektron dipercepat (Radiation Induced Graft Polymerization, RIGP) adalah salah satu teknik pencangkokan yang sudah cukup lama dikembangkan[2-4]. Keunggulan teknik ini antara lain dapat dilakukan terhadap berbagai bentuk substrat (serat, film, serbuk). Produknya tidak mengandung residu inisiator, sehingga tidak mempercepat degradasi pada aplikasinya. Kerapatan dan distribusi rantai tercangkok dapat diatur dari dosis serap yang 177

KARAKTERISTIK PENCANGKOKAN ASAM AKRILAT DAN ...digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Kimia...DAN AKRILAMIDA PAD A SERB UK SELULOSA DENGAN INISIASI SINAR GAMMA Yanti S.Soebiantol,Ambyah

  • Upload
    others

  • View
    5

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • Karakteristik Pencangkokan Asam Akrilat dan Akrilamida pada Serbuk Selulose dengan Inisiasi Sinar Gamma(Yanti S. Soehianto)

    KARAKTERISTIK PENCANGKOKAN ASAM AKRILATDAN AKRILAMIDA PADA SERB UK SELULOSA

    DENGAN INISIASI SINAR GAMMA

    Yanti S.Soebiantol,Ambyah Suliwarnol, Ratna Puspita Sari2 danA.Mun'im Chatib2IPuslitbang Teknologi Isotop dan Radiasi (P3TIR) - BATAN

    JI. Raya Cinere, Pasar Jumat, JakartalFakultas Farmasi, Universitas Pancasila

    JI. Raya Lenteng Agung, Jakarta xcvnxncx

    ABSTRAK

    KARAKTERISfIKPENCANGKOKANASAMAKRILATDAN AKRILAMIDAPADASERBUKSEWLOSE

    DENGAN INISIASI SINAR GAMMA. Serbuk selulose diperoksidasi dengan sinar-y kemudian dicangkok denganasam akrilat (AA), akrilamid (AAm), dan campurannya (III) dalam pelarut air. Reaksi pada 70°C di bawah aliran gas

    N2, dosis serap, konsentrasi monomer, dan waktu reaksi sebagai parameter. Oerajat pengembangan dalam air (%S),analisis spektrum IR dan termogram OSC untuk karakterisasi hasil pencangkokan. Pencangkokan berawal daripermukaan, pertumbuhan rantai cangkok tergantung difusi monomer: AAm homopolimerisasi pada permukaan,sedangkan AA dan campuran AAI AAm (III) tergantung pada dosis serap. Pada dosis rendah tercangkokdipermukaan, dan pad a dosis tinggi terjadi pencangkokan di dalam substrat. Oosis tinggi merusak strukturmikroselulose, mempermudah difusi monomer ke dalam substrat. Pencangkokan menurunkan %S selulose, tetapimeningkatkan ketahanan terhadap panas, karena terbentuknya ikatan antara rantai-rantai tercangkok.

    Kata kunci: Iradiasi sinar gamma, pencangkokan, asam akrilat, akrilamida, serb uk selulosa

    ABSTRACT

    CHARACfERISTIC OFGAMMA RAYS INDUCED GRAFT POLYMERIZATION OF ACRYLIC ACID

    AND ACRYLAMID ONTO CELLULOSE POWDER. Acrylic acid (AA), Acrylamid (AAm), and its mixture (III)were grafted onto radiation peroxidized cellulose in the aqueous solution. Grafting reaction was carried out at 70°C

    under N2 flow, and the parameters were total absorbed dose, monomer concentration, and reaction time. The graftedsamples were characterized by swelling in water, IR and thermal analysis (OSC). The beginning of grafting is on thesurface, and the growth of the grafted chains is determined by monomer diffusion: AAm tends to homopolymerizeon the surface, while AA and its mixture (III) depend on the total absorbed dose. Low and higH-doses inducesurface and bulk polymerization, respectively. High doses disrupted the microstructure of cellulose, and it enhancedthe monomer diffusion into the substrate. Grafting reduced swelling of the original cellulose, but improved itsthermal stability by the linking of the grafted chains.

    Key worda : Gamma irradiation, grafting, acrylic acid, acrylamid, cellulose powder

    PENDAHULUAN

    Memherikan sifat khas pada substratpolimer atau peningkatan sifat mekanik perludilakukan untuk memperluas pemakaian substrattersebut. ModifikasidiantaTanyadilakukandenganmencangkokkan (grafting) monomer tidakjenuhdengan gugus fungsi yang dikehendaki secarakimia. Proses pencangkokan adalah mekanismeradikal yang dapat diinisiasi secara kimia(inisiator), fisika (sinar uv, radiasi pengion), ataumekanik[ 1]. Pencangkokan dengan inisiasi

    sinar-y atau berkas elektron dipercepat(Radiation Induced Graft Polymerization,RIGP) adalah salah satu teknik pencangkokanyang sudah cukup lama dikembangkan[2-4].Keunggulan teknik ini antara laindapat dilakukanterhadap berbagai bentuk substrat (serat, film,serbuk). Produknya tidak mengandung residuinisiator, sehingga tidak mempercepat degradasipada aplikasinya. Kerapatan dan distribusi rantaitercangkok dapat diatur dari dosis serap yang

    177

  • Prosiding Simposium Nasio'lal Polimer V

    diterima substrat, kondisi clan fase reaksipencangkokan[ 5]. Pada kondisi reaksi normal,mekanisme,pencangkokannya adalah radikal.Radikal substrat clanmonomer terbentuk bersama

    selama iradiasi (simultan), atau radikal substrathasil iradiasi akan menginisiasi reaksipencangkokan (iradiasi awal, pre-irradiation).

    Pencangkokan konvensional maupunRIGP adalah reaksi dalam sistem heterogen.Difusimonomer ke dalam substratuntuk mencapaipusat aktif sang at berperan, sehingga dapatdibedakan pencangkokan pada permukaan(surface grafting) atau pencangkokan di dalamsubstrat (bulk)[6].

    Selulose adalah salah satu polimer alamyang berasal dari tumbuh-tumbuhan (greenpolymer) yang penggunaannya sangat luas didalam industri. Modifikasi secara kimia telah

    banyak dilakukan, dan gugus yang tersubstitusiadalah hirdroksil (OH). Menurut Rowell, tidaklahmudah melakukan reaksi kimia untuk

    mensubstitusi gugus [7]. Dengan RIGPdiharapkan modifikasi selulose akan lebih banyakberhasil, meskipun selulose termasuk degradedpolymers on exposure to ionizing radiation.Hal ini dapat dilakukan dengan mengaturparameter iradiasi dan kondisi reaksipencangkokan. Iradiasi terhadap selulosemengakibatkan perubahan strukturmikronya,tetapi dapat dikontrol supaya sifat fisikmekaniknya tidak menurun.

    Selulose terdiri dari unit-unit D-glukosayang berikatan P-glikosida. Ikatan hidrogen yangterbentuk antar rantai molekul yang berbentukheliks membuat selulose mempunyai derajatkekristalan yang tinggi, tidak larut di dalam air,dan merupakan polisakarida struktur[8].Pemutusan ikatan akibat iradiasi adalah acak, clan

    pembentukan radikal pada posisi C. memutusikatan glikosida,menyebabkan depolimerisasi[9].Iradiasi dalam media udara menghasilkan radikalyang terjebak dalam fasa kristalin, dan produkoksidasi yang terdistribusi di dalam fasa amorfdiantaranya gugus peroksida yang dapatdimanfaatkan untuk menginisiasi pencangkokan.Radikalyangbermigrasike permukaun krista!,clanperoksida selulose yang terdekomposisi dalamlarutan monomer di atas SullUruang akan menjadi

    178

    ISSN 14/0-8720

    pusat aktif pencangkokan. Reaksi pencangkokanberlangsungdi interfasaantara kristalinclanamorf,dan sangat ditentukan oleh difusi monomer kedalam fasa amorf[1 0].

    Pada percobaan ini dilakukanpencangkokan monomer hidrofilik asam akrilat(AA),dan akrilamid (AAm) pada serbuk selulosealbasiayang sudah diiradiasi terlebih dulu dengansinar-y untuk mempelajari karakteristikpencangkokan kedua monomer besertacampurannya (111). Serbuk selulose dipilih,karena merupakan polimer alam yang mudahdidapat di dalam negeri, banyak dipak.aisebagaibahan dasaradsorben clanfasa diam kromatografi.Teknik pencangkokan iradiasi awal dalam mediaudara dipilih, karena lebih sederhanapelaksanaannya

    METODEPERCOBAAN

    Bahan

    Serbuk selulose kayu Albasia (AlbaziaFalcataria) diperoleh dari Balai Besar Pulp clanKertas, Bandung. Dicuci dengan air, dibilasdengan metanol, kemudian dikeringkan di dalamoven 60°C selama 24 jam. Asam A-krilat

    (CH2=CHCOOH, AA), dan Akrilamid(CH2 =CHCONH2, AAm) pro-analysis buatanMerck. Metanol teknis untuk semua pencucian.

    Iradiasi

    Masing-masing 1g serbuk dalam kantongplastik berklip diiradiasi sinar-y dari 6OCOdalammedia udara pada suhu ruang untuk membentukpusat aktif pencangkokan yang berupa peroksida.Total dosis serap 30 kGy , 40 kGy , dan 50 kGy

    dengan laju 9 kGy/j~.

    Pencangkokan

    Reaksi pada suhu 70°C dalam penangasair. Serbuk iradiasi dimasukkan ke dalam

    tabung reaksi berisi 25 mL larutan monomer,

    dan dialiri gas N2 mumi selama pemanasan.Konsentrasi larutan AA adalah 30% (v/v),

    40% (v/v), dan 50% (v/v), larutanAAm adalah7,5% (v/v) , 10% (v/v), dan 12,5% (b/v).Campuran AA/AAm (1/1) dibuat larutan30% (b/v), 40% (b/v), dan 50% (b/v). Sebagai

    ,

  • Karakteristik Pencangkokan Asam Akrilat dan Akrilamida pada Serbuk Selulose dengan Inisiasi Sinar Gamma(Yanti S. Soebianto)

    8

    .. 1 ~ .-

    'E 2 --------- - - -------~---:_~.-------

    ~ \----~, •• :~ :-:_~-'.!_~~~-~.-------

    ~7e"

    ~ 6 I _e _~ 54---o.Of: _~ 4

  • 120

    ..."----=-~-~ ..~_._--_.-

    Pros;d;ng S;mpos;um Nas;onal Polimer V

    sebaliknya teIjadi peningkatan viskositas larutanpencangkok. Pengentli~qlarutanpencangkokmenandakan terjadinya homopolimerisasi AA,karena reaksi perpindahan rantai pada monomeryang berlebih. Efek ini dikenal dengan efekTromsdorf[2]. Terlihat %0 terus meningkatdengan waktu, hal ini karena homopolimer yangsulit untuk dipisah dengan pencucian yangdilakukan.

    Akrilarnida(AAm)

    Peningkatan %0 terhadap waktu reaksipad a pencangkokan AAm berbeda denganpencangkokan AA (Oambar 2). Padapencangkokan AAm konsentrasi monomerberpengaruh pad a semua dosis serap, danpencangkokan cenderung tidak berlanjut setelahwaktu reaksi di atas 45 men it.

    35 f- --

    - ••• - 30 kGy, 7.5%

    ~ 30 _ •••• 30 kGy. 12.5'/0 ------,~ SOkGy, 7.S~. -r:i 25 _SOkGy,12,W. ---------.--J

    .::0: -.-----.--

    ~ 20 t-·-- - .- ..- ...-.-~ -- -_._-~._----------c•• ju _._.. _C 15 -.-- . - - I

    I .-, 1

    ~ 1 . I

    '" 10 [ .. -------.---. -J

    'f • .. -:-;-;-'--_._- i~ --'0 5 -

    I • --.--.----.o ._.';-;~.:-~-~-=--~-=~--~_.-------,------

    o 15 30 45 60

    waktu reaksi (menit)

    Gambar 2. Derajat pencangkokan AAmdengan variasi dosis serap (kGy) dankonsentrasi monomer (%). Suhu reaksi 70"C,aliran N2 kontinu.

    ISSN 1410-8720

    Hal ini terjadi karena AAm cenderungberpropagasi (k = 6000 ± 1000 l/mol.det danpk, = 14,5 ± 2,0 x 1O-6l/mol.det). Pada sistemAA, propagasi berjalan jauh lebih lambat

    (kp =650 l/mol.det dan kt=2,6 x 10-6l/mol.det),sehinggamonomer masih marnpu untuk berdifusike dalarn substrat [11].

    Akibat kecenderungan AAm untukberpropagasidan kristalinitasseluloseyang tinggi,maka dapat diduga pencangkokan hanya terjadipada daerah permukaan substrat (surfacegrafting).

    Campuran AN AAIn (111)

    Oambar 3 menunjukkan karakteristikpencangkokan campuran AAIAAm (1/1).Dengan dosis serap yang sarna, %0 sistemcampuranjauh lebihtinggidibandingdengansistemtunggal,karenayang tercangkok adalah kopolimerbersamadenganhomopolimer darimasing-masingmonomer.Dalamhalini,reaktivitasmasing-masingmonomer harus diperhatikan. Akrilamid (AAm)

    mengandung gugus NH2 yang mendeaktifkanikatan rangkap, sehingga memperlambatpembentukan radikal bebas [8].

    ,.", • 30 kGy.3O%i

    6' ]00 1- -'... - 30 kGy,50% i-'- - -- u'$. -SOkGy.3O%1

    'C' 80 ----'__ so ~Dy.SO"I0 :~ '---'-'-'- '-"o""-

    if 60~!!. 40.i,E~ 20

    Pada 30 kOy terjadi pencangkokanpermukaan (surface grafting), %0 meningkatdengan waktu. Pencangkokan meningkat dengankenaikan konsentrasi monomer, dan berhentijikamonomer habis. Kopolimer yang terbentuk padapermukaan mempunyai komponen PAAm lebih

    Gambar 3. Derajat pencangkokan AA/AAm(Ill) dengan variasi dosis serap (kGy) dankonsentrasi monomer (%). Suhu reaksi 70 "C,aliran N2 kontinu.

    Nilai %0 yang dapat dicapai pada sistemAAm lebih tinggi dibanding AA untuk dosisserap yang sarna dengan konsentrasi monomeryang lebih rendah. Berat molekul keduamonomer hampir sarna (AA = 72,06, danAAm = 71,08), tetapi ,larutan AAm dengankonsentrasi yangjauh lebih rendah memberikan%0 sekitar empat kali lebih besar dari AA. Jadi,rantai tercangkok PAAm lebih panjang dibandingrantai PAA pada j umlah pusat aktif yang sarna.

    Homopolimerisasi juga lebih cepatpada sistem AAm, oleh sebab ituproses pencangkokan tidak berlanjut.

    180

    oo 15 30

    _ktu rekasi (mrnit)

    45 60

  • Karakteristik Pencangkokan Asam Akri/at dan Akrilamida pada Serbuk Selulose dengan Inisiasi Sinar Gamma(Yanti S. Soebianto)

    Tabel 1. Puneak serapan IR selulose awai dan selulose tereangkok

    Selulose tereangkokSelulose AAAAmAN AAmawal (III)

    663,51

    663,51898,25

    896,76898,33896,38Finger print

    (melemah)(600-1500em-l)

    1044,351049,271042,051041,03(me1emah) 1298,581430,10

    1412,451429,531427,971600,69

    1596,781635,63 1674,58

    1677,111705,07 Gugus fungsi

    1727,561711,54(1500-4000 em-I)

    2912,382904,422898,492890,64(melemah) 3327,46

    3327,463209,543242,15(melebar) 3587,59

    3542,35

    panjang dari PAA, tetapi yang tereangkok lebih

    dahulu adalah komponenAAPada 50 kGy difusi monomer berperan,

    sehinggaAA juga sangat mungkin tt:reangkok didalam substrat, dan pada permukaan tereangkokkopolimer PAA-co-PAAm. Akibatkereaktifannya maka reaksi-reaksi AA lebih cepatberlangsung, oleh sebab itu pada awal

    peneangkokan (15 menit sampai dengan30 menit) ditunjukkan oleh karakteristikAA, danpada periode berikutnya terlihat karakteristik

    pencangkokanAAm. Jadi, pencangkokan terjadidi dalam maupun permukaan substrat.

    Karakterisasi Selulose Tercangkok

    Spektrum IR

    Tabel 1 menunjukkanpuneak-puneak

    serapan selulose awal dan yang sudah dieangkok."Puneak-puneak finger print selulose awaladalah regang QO eter (1044,35 em-I); lentur

    OH (1430 em-I), regang C=O dan C-H aldehid

    (1705 dan 2912,38 em-f), serta regang O-H

    tidak bebas dari alkohol (3327,46 em-I). Puneakserapan 1635,63 em-I menunjukkan air terserap(adsorbed water) [12].

    Pada se1ulose-g-PAA (7%G) terjadi

    pelemahan beberapa serapanfinger print, dantimbul serapan. barn pada 1298,58 em-) yaitu

    rentang C-O karboksilat. Serapan 1727,56 em-I

    adalah regang C=O karboksilat, dan terjadipelebaran puneak regang O-H tidak be bas

    (3327,46 em-I). Hal ini menunjukkan bahwaAA

    tercangkok pada selulose, dan perubahan puncakserapan finger print selulose menunjukkanperubahan struktur dasarnya. Hal ini memperkuatdugaan,bahwapeneangkokanterjadisampaikedalam substrat.

    Pada Selulose-g-PAAm (32,4%G) fingerprint selulose tidak berubah, timbul serapan barngugus fungsi amida: Jentur N-H (1600,69 em-I),

    rentang C=O (1674,58 em-I), dan rentang N-H(3587,59 em-I). Jadi, pencangkokanAAm adalahpada daerah permukaan serat, tidak mernsakstruktur dasar selulose.

    Pad a selulose-g-PAA-co-PAAm(111 %0), puneak serapan yang kedua monomer

    dan selulosenya tampak bersama. Puneak

    serapan 1635,63 em-I yang berasal dari airterserap tidak tampak pada selulose tereangkok.

    Analisis Termal

    Perubahanfinger print dan gugus fungsiselulose yang diakibatkan oleh peneangkokanakan mengubah sifat fisik serat selu1ose. Tabel2menunjukkan hasil analisis termal selulose denganmetode DSC. Selulose awal mulai meleleh

    (on set) pada 342,6 °C, berakhir (offset) pada

    181

    '\

  • Prosiding Simposium Nasional Polimer V

    Tabel2. Data pelelehan selulose awal dan selulose tercangkok')

    On setOff setTmLuas(0e)

    (0e)(0e)puncak

    Selulose awal

    342,6404,5377,37,555

    Se lulose-g- PAA (%G = 7)365,1372,4350,01,876

    Selulose-g-PAAm (%G = 32,4)354,5399,9375,812,587

    Selulose-g-P AA-co-P AAm (%G = Ill)377,6442,7407,96,836

    *)Berat sample yang dipakai 10 ± O,lmg

    ISSN /410-8720

    404,5 °e, dan titik leleh (Tm) fasa kristalinnyapada 377,3 °e.

    Pencangkokan meningkatkan suhu awalpelelehan:dengan kata laindiperlukan energi lebihtinggi untuk memutus ikatan hasil pencangkokan.Selulose-g-PAA-co-PAAm (lll %G) palingtahan panas, dan selulose-g-PAAm (32 %G)hampir mendekati selulose awalnya. Titik lelehselulose-g-PAA (7 %G) menurun sampai365,Ioe menandakan terjadinya penurunankristalinitas selulose akibat pencangkokan. Halini sesuai dengan pelemahan puncak serapan

    finger print pada spektrum IR. Dengan demikianpelelehan berakhir lebih cepat (373°C) dibandingseluIose awal. PencangkokanAAm hampir tidakmengubah titik leleh selulose (375,8 °e), karenapencangkokan hanya terjadi pada permukaan.Pada selulose-g-PAA-co-PAAm (lII %G)pencangkokan terjadi di dalam dan padapermukaan substrat, maka baru meleleh pada377,6 °e, titik lelehnya tertinggi (407,9 0c), danberakhir pada 442 °e.

    Pada pengukuran ini nilai ~Hf pelelehantidak dapat dikonversikan pada nilai llmol, karenatidak dipakai sarnple standar. Pendekatan yang

    dipakai untuk memperkirakan nilai ~Hfadalahdengan membaca luas puncak masing-masingtermograrn. Dengan menggunakanberat yangsama serta semua sampel diperlakukan relatifsarna, maka luas puncak termograrnnya dapatdibandingkan. Luas puncak termograrn dapatdipakai untuk mengestimasi entalfi pelelehan fasakristalin sarnpel yang diukur [13].

    Pencangkokan AA (7 %G) sangat

    menurunkan luas puncak, yang berarti ~Hfnyasangat kecil, hal ini menunjukkan kristalinitas

    182

    selulose mengalami kerusakan yang berat.Selulose tercangkokAAm (32 %G) mempunyailuas puncak jauh lebih besar daripadaselulose awal: diperlukan energi tambahan untukmemutus ikatan rantai tercangkok selainmelelehkan fasa kristalin selulose. Selulose

    tercangkokAAlAAm(lII)(l11 %G)mempunyaientalfi di antara entalfi masing-masing monomer.Energi yang dibutuhkan untuk melelehkan tidaksetinggi pada selulose tercangkok AAm, karenakristalintas selulose juga mengalarni kerusakanakibat pencangkokan AA pada sebagiandalam substrat.

    Hasil pengukuran entalfi yang diperolehpada percobaan ini sejalan dengan perubahankristalinitas serat rayon iradiasi yang dicangkokdengan sistem yang sarna. Perubahan kristalinitasdilihat dari difraktogram sinar-x: kristalinitassangat menurun pada rayon-g-PAA, tidaknyata menurun pada rayon-g-PAAm, danrayon-g-PAA-co-PAAm mendekati difraktogramrayon-g-PAAm [14].

    Pengembangan di DalamAir

    Sifat hidrofilik selulose adalah karena

    adanya gugus-gugus OH yang terorientasi kearah

    luarheliks,dapat mengikat molekuI air~ 0), danmenyebabkan pengembangan (swelling) biladirendam di dalam air [8].

    Gambar 4 menunjukkan pengaruh derajatpencangkokan (%G) terhadap derajatpengembangan selulose (%S).· Selulose awalmempunyai %S sebesar 785, karenakristalinitasnyayangtinggi (dibanding serat rayon%S sebesar 1800). Pencangkokan sangatmenurunkan pengembangannya, karena sebagian

  • Karakte!'istik Pencangkokan Asam Akrilat dan Akrilamida pada Serbuk Selulosf! dengan Inisiasi Sinar Gamma(Yanti S. Soebianto)

    900

    Derajal pencangkokan ("/0)

    o +---------~--_.--- ..-- "o w m ~ ~ m W M ~

    Gambar 4. Pengaruh derajat pencangkokanterhadap derajat pengembangan selulosadalam air. Perendaman pada suhu ruangselama 24 jam.

    homopolimerisasi akan tercangkok pada daerahpermukaan, dan total dosis serap yang diterimasusbstrat menentukan pencangkokan monomeryang marnpu berdifusi ke dalarn substrat. Bilakedua monomer dicampur dengan perbandinganyang sarna, kopolimer akan tercangkok pad apennukaan, dan bisa mencapai bagian dalarnsubstrat j ika ada difusi kedalamnya.

    Pencangkokan mengurangi pengembanganselulose di dalarn air, karena sebagian gugus OHtersubstitusi oleh rantai monomer. Selulose

    tercangkok mempunyai kestabilan tennal yanglebih baik, karena ikatan yang terjadi antara rantaitercangkoknya.

    --+--SeI-g·AA- •• SeI-g·AAm_SeI-g.AAlAAm

    ~800~~700:i"-e:•'Em.."-i 300'0; __'f 200 _Q 100 + --~._-

    gugus OH pada pennukaan serat tersubstitusiolehrantai tercangkok.

    Pencangkokan AA pada awalnyamenurunkan %S, tetapi kemudian meningkat lagipada %G yang lebih tinggi. Diduga peningkatan%S ini adalah karena hidrofilisitas PAA yangtercangkok sarnpai ke dalam substrat. PadapencangkokanAAm penurunan %S tidak diikutipeningkatan lagi pada %G yang lebih tinggi.Diduga konfonnasi rantai AAm tercangkok padapennukaan telahmenghalangipembentukanikatanhidrogen antara substrat dengan molekul air. Halinijuga penyebab mengapa pencangkokanAAmtidak mencapai bagian dalarn substrat.

    Pencangkokan monomer carnpuran (Ill)memberikan pengembangan yang merupakangabungan an tara sifat PAA dan PAAm.Peningkatan%S setelahpenurunannyaadalah sifatPAA, kemudian konfonnasi rantai kopolimerPAA-co-PAAm diduga menghambatpembentukan ikatan hidrogen molekul selulosedengan air, sehingga %S tidak meningkat lagi.

    KESIMPULAN

    Telah dilakukan pencangkokanAA, AAm,dan campurannya (III) patla serbuk selulose yangtelah diiradiasi dengan sinar-y. Karakteristikpencangkokan sang at tergantung strukturmonomer dan dosis serap yang diterima serbuk.Pencangkokan berawal pada pennukaan substrat,tetapi pertumbuhan rantai tercangkok tergantungpada difusi monom~rnya. Monomer cenderung

    DAFfAR PUSTAKA

    [1]. ALLCOCK H.R., and LAMPE F.W.Contemporary Polymer Chemistry 2nded. Prentice Hall Int. Inc. Singapore (1989)

    [2]. CHAPIRO A. Radiation Chemistry ofPolymeric System. Interscience, N.Y.(1962)

    [3]. CHARLES BY A Atomic Radiation onPolymers. Pergamon Press, Oxford U.K.(1960)

    [4]. WOODS R.J, and PIKAEV AK. AppliedRadiation Chemistry: RadiationProcessing. J. Wiley & Sons, New York,(1994)

    [5]. IVANOV V.S. Radiation Chemistry ofPolymers VSP Utrech, The Netherland(1992)

    [6]. NASEF M.M and HEGAZY E.A, Prog.Polym. Sci., 29, (2004) 499-561

    [7]. ROWEL R.M., Chemical Modification ofLignocelluloics. Proceedings Int.Workshop on Frontiers of SurfaceModification and Characierization ofLignocelluloic Fibres. P Gatenholm andT Chinani, Eds. Fiskebacksil. Sweden(1996) 31-47

    [8]. MORRISON R.T and BOYD R.N.Organic Chemistry 6 th ed., Prentice HallInt. Inc. New Jersey (1992)

    [9]. VON SONTAG C. and SCHUCHMANNH.P., Carbohydrates. In RadiationChemistry. Present Status and Future

    183

  • ,Prosiding Simposium N(Jsional Polimer V

    Trends. JONAH C.D. and RAO B.S.M.,ElseVier. Amsterdam (2001) 481

    [lO].GRODZINSKI J.J. HeterogeneousModification of Polymers. J. Wiley &Sons, New York. (1997)

    [1 1]. ERIC A.G. Polymer Process Engineering,PTR Prentice Hall, New Jersey (1994)

    [12].IYER P.B, IYER K.R.K and PATILN.B.,

    J Appl. Polym. Sci. 28, (1983) 879-881[13].HATAKEYAMA T., and QUlIN F.X.

    Thermal Analysis. Fundamentals andApplications to Polymer Science. J. Wiley& Sons, Chichester (1994)

    [14].FATMUANIS B. SintesisdanKarakterisasi

    Kopolimer Grafting Radiasi Asam Akrilat,

    Akrilamoda, dan Campurannya pada SeratRayon Sebagai Penukar Ion. Thesis S-2.Pogram Studi Magister Ilmu Kimia, Program

    Pascasarjana, Universitas Indonesia (2000)

    184

    ISSN 1410-8720

    ..•••

    1: Daftar isi