SIFAT MEKANIK DAN SERAPAN AIR PLASTIK KOMPOSIT KITOSAN-LEMPUNG

MURNIATY, Dr.Indriana Kartini, M.Si

2012 | Tesis | S2 Ilmu Kimia

Telah dilakukan preparasi plastik kitosan dan plastik komposit kitosan lempung menggunakan kitosan hasil redeasetilasi dan lempung alam. Plastik dibuat dengan mengeringkan larutan kitosan dalam asam asetat (1%, v/v) pada temperatur 65 °C selama 7 jam. Karakterisasi struktur dan sifat mekanik plastik dilakukan menggunakan spektrofotometer inframerah, difraktometer sinar-X (XRD), dan universal testing machine. Sifat serapan air plastik kitosan dan plastik komposit kitosan-lempung diuji menggunakan metode isotermik sorpsi GAB (Guggenheim Anderson de Boer) dan metode Water Vapor Transmission Rate (WVTR) dan Water Vapor Permeability (WVP) pada kondisi 29 C dan 62 % RH (Relative Humidity). Sifat termal dianalisis menggunakan termogravimeter/ differential thermal analysis (TG/DTA). Spektra inframerah menunjukkan peningkatan rasio mol gugus amina (NH2) terhadap gugus asetil (COCH3) seiring meningkatnya frekuensi deasetilasi. Data XRD menunjukkan bahwa serbuk kitosan yang dihasilkan dari proses deasetilasi 3 kali memiliki indeks kristalinitas yang lebih tinggi (64,8 %) dibandingkan kitosan induk (34,1 %). Hal ini menunjukkan adanya penataan struktur yang lebih teratur. Struktur kristalin serbuk kitosan mempengaruhi sifat mekanik dan serapan air plastik kitosan. Kuat tarik plastik kitosan meningkat (42 MPa) dan elongasi menurun (6,20 %) sejalan dengan peningkatan kristalinitas. Nilai serapan air (WVTR dan WVP) berturut-turut mengalami penurunan seiring banyaknya proses deasetilasi yang dilakukan. Plastik kitosan yang dihasilkan dari kitosan dengan struktur yang lebih kristalin memiliki sifat serapan air terendah (WVTR = 27 g m-2 hari-1 dan WVP = 2,67 x 10-9 g m-1 hari-1 Pa-1). Penambahan lempung pada matriks kitosan membentuk struktur tereksfoliasi dan terinterkalasi secara bersamaan. Kuat tarik plastik kitosan meningkat (62,62 MPa) dan elongasi menurun (5,50 %) setelah penambahan lempung. Nilai serapan air plastik komposit kitosan-lempung menurun (WVTR = 25,2 g/m2.hari dan WVP = 2,49 x 10-9 g.m/m2.hari.Pa) yang menunjukkan sifat permeabilitas uap air yang baik sebagai kemasan makanan dibandingkan dengan plastik kitosan.

Preparation of chitosan and chitosan-clay plastic using redeacetylated chitosan and natural clays has been done. The plastics were prepared by drying the solution of chitosan powders in acetic acid solution (1%, v/v) at 65 °C for 7h. The structural and mechanical properties were characterized using infrared spectrophotometer, X-ray diffraction (XRD), and universal testing machine. The water sorption properties of the plastics were tested using GAB (Guggenheim Anderson de Boer) sorption isotherms method and water vapor transmission rate (WVTR), and water vapor permeability (WVP) method at 29 C and 62% RH (Relative Humidity). Thermogravimetry/ differential thermal analysis (TG/DTA) was performed to analyze the thermal properties. Infrared spectra indicated that the amine to acetyl mole ratio of the chitosan powder increased as the increase of deacetylation frequency. XRD data showed that chitosan powder resulted from three times deacetylation process has higher crystallinity index (64.8%) compared to the untreated parent chitosan (34.1%) indicating the formation of more ordered structure. The crystalline structure of chitosan powder affected the mechanical and water sorption properties of chitosan plastics. Tensile strength of chitosan plastic increased (42 MPa) and the elongation-at-break decreased (6.20 %) as the crystallinity increased. Water sorption values of WVP and WVTR decreased successively as the number of deacetylation increased. Chitosan plastic resulted from more crystalline structure of chitosan powder has the lowest water sorption properties (WVTR of 27 g/m2 day and WVP of 2.67 x 10-9 g m/m2 day Pa). In chitosan matrix, clay was found both in intercalated and exfoliated structures as indicated by the XRD patterns. Tensile strength of chitosan plastic (62.62 MPa) increased and the elongation-at-break (5.50 %) decreased after clay addition. Chitosan-clay composite plastic showed smaller water sorption properties (WVTR = 25.2 g/m2.day and WVP = 2.49 x 10-9 g.m/m2.day.Pa) leading to better water vapor permeability properties needed for food packaging than that of chitosan plastic

Kata Kunci : kitosan redeasetilasi, lempung alam, plastik, sifat mekanik, sifat serapan air