Sintesis pati sagu ikatan silang thermoreversible dengan reaksi dielsalder dalam media superkritik CO2

Abstract

Plastik merupakan senyawa polimer yang memiliki sifat mekanis dan termal yang baik sehingga banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Namun, plastik konvensional memiliki dampak buruk terhadap lingkungan karena sifatnya sangat sulit terurai secara alami sehingga dapat menyebabkan akumulasi sampah plastik yang menyebabkan pencemaran lingkungan. Untuk mengatasi hal tersebut, dilakukan upaya untuk mengganti plastik konvensional dengan plastik yang terbuat dari pati (plastik biodegradable). Pembuatan plastik biodegradable dapat dilakukan dengan modifikasi pati. Penelitian mengenai plastik biodegradable sudah banyak dilakukan sebelumnya. Akan tetapi, hal ini masih menimbulkan masalah terhadap lingkungan akibat penggunaan pelarut organik seperti Dimethyl sulfoxide (DMSO). Untuk mengatasi hal tersebut, dilakukan pencarian alternatif pelarut yang lebih ramah lingkungan seperti superkritik CO2. CO2 memiliki sifat inert dan tidak toksik sehingga dapat berpotensi menjadi pelarut yang aman terhadap lingkungan. Pada penelitian ini, modifikasi pati sagu dilakukan dengan metode crosslinking Diels-Alder dengan menggunakan pelarut Superkritik CO2 yang bertujuan untuk menghasilkan plastik biodegradable dan thermoreversible. Penelitian ini akan dibagi menjadi dua tahap, yaitu tahap reaksi transesterifikasi pati sagu dengan methyl-2-furoate dalam media superkritik CO2 dan tahap reaksi crosslinking Diels-Alder dengan menggunakan reagen bismaleimide. Tahap transesterifikasi dilakukan untuk membuat pati ester dengan gugus furan sehingga dapat bereaksi dengan bismaleimide pada tahap crosslinking. Tahap transesterifikasi dilakukan dengan menggunakan konsentrasi metil-2-furoate sebesar 2 mol/mol AGU, sedangkan variasi yang dilakukan adalah rasio katalis sebesar 0,3; 0,5 dan 0,7 mol/mol AGU, temperatur sebesar 100℃ dan 120℃ dan tekanan 100 bar dan 150 bar. Reaksi crosslinking Diels-Alder dilakukan selama 3 jam dengan variasi konsentrasi bismaleimide sebesar 0,25; 0,5 dan 1 mol/mol AGU dan temperatur annealing sebesar 50℃; 70℃ dan 150℃. Analisis produk pati yang dihasilkan dilakukan dengan analisis derajat substitusi pati ester dengan titrasi, analisis gugus fungsi dengan FTIR, analisis morfologi dengan SEM, analisis kelarutan produk pati, analisis stabilitas termal dengan TGA, analisis kristalinitas dengan XRD, analisis karakteristik termal dengan DSC, dan analisis kekuatan mekanik dengan uji tensile strength. Hasil penelitian menunjukan bahwa rasio katalis, tekanan dan temperatur memberikan pengaruh terhadap nilai DS yang diperoleh. Hasil transesterifikasi pati sagu dengan rasio katalis 0,3 mol/molAGU, temperatur 100℃ dan tekanan 100 bar menghasilkan pati ester dengan nilai DS terbesar yaitu 0,0428. Pati ester dengan nilai DS terbesar akan dilanjutkan ke tahap crosslinking. Pada proses crosslinking dilakukan perlakuan annealing, dimana temperatur annealing 50℃ menghasilkan pati crosslinking dengan kelarutan yang paling rendah sedangkan temperatur annealing 150℃ menghasilkan pati crosslinking dengan kelarutan yang tinggi. Perbedaan kelarutan pada temperatur annealing menunjukan bahwa reaksi Diels-Alder dapat terjadi pada temperatur 50℃ sedangkan reaksi retro-Diels- Alder terjadi pada temperatur 150℃. Pati crosslinking dengan reaksi Diels-Alder memiliki sifat thermoreversible dan kestabilan termal yang lebih baik dibandingkan pati ester dan pati sagu alaminya.