Modifikasi In-Situ dan Karakterisasi Pati Termoplastik Sagu (Metroxylon Sagu) Dengan Difenilmetana Diisosianat Dan Minyak Jarak

Abstract

Pada penelitian ini dilakukan sintesa pati sagu Termoplastik (Modified Themoplastic Starch/TPS) pada keadaan in-situ dengan mereaksikan pati terplastisisasi dengan Difenilmetana Diisosianat (MDI) dan minyak jarak secara bersamaan untuk menghasilkan terbentuknya fase Poliuretan prepolimer (PUP) yang lebih homogen dan dalam ukuran yang lebih halus, serta reaksi modifikasi yang tidak hanya terjadi pada permukaan partikel tetapi juga kedalam fase ruah (kedalam bagian partikel) PUP. Sagu tersedia dalam jumlah yang cukup banyak di Indonesia dan perlu dimanfaatkan lebih optimal untuk meningkatkan nilai tambahnya (added value). TPS yang dihasilkan selanjutnya dikarakterisasi secara mekanis, fisika dan kimia untuk melihat kekuatan tarik dan elongasinya, interaksi kimia – fisika, dan optimalisasi proses modifikasi in-situ pati sagu tergelatinisasi dengan MDI dan minyak jarak melalui uji kuat tarik dan elongasi, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM) dan Thermal Gravimetric Analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Swelling Index dan Gel Content, serta derajat biodegradabilitasnya. Film plastik biodegradabel sebagai pembanding karakteristik mekanis dan derajat biodegradabilitasnya juga telah disintesa. Hasil uji mekanis menunjukkan bahwa nilai kuat tarik TPS meningkatnya dengan penambahan PUP, sehingga mencapai nilai yang optimal yang diperoleh pada TPS 3 yaitu 0,66 kgf/cm2. Penambahan minyak jarak dan MDI telah menyebabkan meningkatnya fleksibilitas dari TPS karena poliol didalam PUP bersifat sebagai impact modifier. SEM menunjukkan PUP dan matrik pati berkesinambungan dan rapat serta terikat dengan baik, serta menunjukkan TPS mempunyai pori-pori dengan ukuran kecil yang membuktikan terjadinya cross-link antara pati sagu, MDI dan minyak jarak. FTIR menunjukkan adanya grup ester dan grup uretan didalam TPS termodifikasi dan membuktikan adanya ikatan silang/urethane linkage antara PUP dengan matrik pati. Uji termal yang dilakukan menunjukkan bahwa TPS mempunyai kestabilan termal yang cukup baik. TPS yang dihasilkan diuji biodegradibiltasnya dengan penguraian langsung oleh alam dan mampu terdegradasi dalam waktu 16 minggu.

In this research, the synthesis of sago starch thermoplastics (Thermoplastic Starch Modified/TPS) in- situ was conducted by reacting plasticized starch with diphenylmethane diisocyanate (MDI) and castor oil simultaneously to produce polyurethane prepolymer (PUP) in more homogeneous phase and smaller size, as well as the modification reaction not only occurs on the surface of the particles but also into the PUP bulk phase (inside part of particles). Sago is available in considerable amounts in Indonesia and need to be utilized optimally to increase the value added. TPS was characterized mechanically , physics and chemistry to obtain the tensile strength and elongation, chemical – physics interaction, and in – situ modification process optimization of gelatinized sago starch with MDI and castor oil through the tensile strength and elongation test, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM) and Thermal Gravimetric Analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Gel Content and Swelling Index, and biodegradability degree. Plastic film biodegradable is synthesized as a comparison for mechanical characteristics and biodegradability degree. The mechanical tests result showed that the tensile strength of TPS improved with PUP until it reach optimum value and the highest tensile strength was obtained at TPS 3 is 0.66 kgf/cm2 . The addition of castor oil and MDI has led to the increased flexibility of modified TPS because polyol in PUP acted as impact modifier. SEM test shows the PUP and starch matrix continuous and bound tightly and neat, and showed TPS has small size pores which proves the occurrence of cross -links between sago starch, MDI and castor oil. FTIR test showed the presence of ester groups and urethane groups in the modified TPS and prove the existence of cross-linking / urethane linkage between the PUP with starch matrix. Thermal tests conducted showed that TPS has a fairly good thermal stability. TPS was tested its biodegradability through direct decomposition by nature and result showed that TPS can be biodegraded in 16 weeks.