Fabrikasi Komposit Nanofiber Selulosa/PVA Menggunakan Metode Electrospinning

WIJAYANTI DWI ASTUTI, Dr. KuwatTriyana, M.Si ; Dr. Harini Sosiati, M.Eng

2015 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Fabrikasi nanofiber komposit selulosa/PVA (polyvinyl alcohol) telah dilakukan menggunakan metode electrospinning. Selulosa yang digunakan merupakan hasil ekstrak selulosa dari serat kenaf bagian pangkal melalui proses kimia yaitu alkalisasi dan bleaching. Alkalisasi dilakukan sebanyak tiga kali dengan merendam serat dalam larutan 6% (w/v) NaOH pada suhu ~100�°C selama 3 jam dilanjutkan dengan proses bleaching sebanyak tiga kali dalam larutan 1% (w/v) NaOH + 3% (v/v) H2O2 pada suhu ~70�°C selama 1 jam. Morfologi permukaan hasil pengamatan SEM terhadap serat sebelum dan setelah perlakuan kimia menunjukkan bahwa proses kimia efektif menguraikan serat dan menghasilkan selulosa dalam bentuk cairan suspensi selulosa (CSS) yang terdiri atas nanopartikel dan nanorod selulosa. Nanorod selulosa yang dihasilkan memiliki diameter sebesar (172 �±2) nm dan panjang (1322 �± 42) nm. Pengujian FTIR menunjukkan hilangnya ikatan kimia C=O (komponen non selulosa) pada serat setelah perlakuan kimia. Hasil XRD pada serat setelah perlakuan kimia menunjukkan bahwa proses kimia tidak merusak kristalinitas selulosa dengan munculnya puncak difraksi selulosa pada sudut 2�¸ sebesar 12,20�°, 19,95�°, 21,95�°, dan 34,50�°. Proses fabrikasi komposit nanofiber dilakukan dengan metode electrospinning pada tegangan 15 kV, menggunakan jarum syringe berdiameter 0,4 mm, serta jarak antara jarum dan plat kolektor sejauh 13 cm. Selulosa terbukti meningkatkan kekuatan tarik komposit bermatriks PVA hingga (16,70 �± 0,96) MPa untuk penggunaan CSS sebesar 80% dengan menggunakan standard pengujian ASTM Dâ��638.

Composite nanofiber of cellulose/PVA (polyvinyl alcohol) has been fabricated by electrospinning. Cellulose that used in this study was extracted from the base of kenaf by repeated chemical treatments of alkalization and bleaching. Alkalization was done by soaking kenaf in the solution of 6% (w/v) NaOH at ~100�°C for 3 hours followed by bleaching in the solution of 1% (w/v) NaOH + 3% (v/v) H2O2 at ~70�°C for 1 hour. SEM micrograph of untreated and treated fibers showed that the chemical treatments efficiently removed the non cellulosic component and produced the cellulose in the form of liquid suspension (CSS). The CSS was consist of the mixture of nanoparticle and nanorod cellulose ((172 �± 2) nm diameter and (1322 �± 42) nm length). XRD spectrum of treated kenaf revealed the peak of cellulose crystallinity at 12,20�°, 19,95�°, 21,95�°, dan 34,50�°. Electrospinning was carried out at 15 kV, the distance between the needle tip and the collector plate was set at 13 cm, while the diameter of syringe needle was 0.4 mm. Tensile testing of composite cellulose/PVA performed according to ASTM standard D-638 and showed that cellulose increased the tensile strength of the composite up to (16.70 �± 0.96) MPa in the use of 80% CSS.

Kata Kunci : kenaf, komposit, selulosa, ASTM D�638