Upload
hoangminh
View
232
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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
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
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
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 )( −=
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
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
DATA -F T I R-
Analisa ftir starch
Analisa FTIR CMS
Analisa FTIR
CMS-g-PAM
OH
-CH Strecthing vibration
CH2-O-CH2
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