Upload
jesica-novita
View
241
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/14/2019 Paten Chitosan
1/15
Studi Kinetik Degradasi Termal dari Campuran Chitosan/ Polycaprolactam
Abstract: Kami sudah menggunakan spektra FT-IR untuk menjelaskan efek dari pengikatan
hydrogen diantara chitosan dan polycaprolactam (PA6). Studi analisis mekanika dinamis
menyarankan agar campuran optimum chitosan dan PA6 berada di bawah kondisi dari percobaan
didapatkan pada ratio pencampuran 40:60. Kami mempelajari degradasi termal dari campuranchitosan dan PA6 (chitosan/PA6) dengan analisis termogravimetrik dan analisis kinetik (dengan
cara Ozawa). Chitosan kering dan PA6 menunjukkan satu tahap dari degradasi termal dan
campuran chitosan/PA6 memiliki >20 wt% PA6 yang ditunjukkan pada dua tahap degradasi.
Pada campuran chitosan/PA6, chitosan menjalani tahap pertama dari degradasi termal; tahap
kedua berlangsung pada temperatur yang lebih rendah dari PA6, karena dekomposisi produk dari
chitosan mempercepat degradasi PA6. Energi aktivasi dari campuran berada di antara 130 dan
165 KJ/mol, di mana juga berada lebih rendah dibandingkan PA6.
Pengantar
Chitin adalah polimer ramah lingkungan/ dapat terurai secara alami dengan struktur rantai
utama (-(1-4)D-glucopranose) seperti selulosa. Perbedaan yang sangat penting adalah, pada
posisi C-2, hidroksil digantikan dengan asetamida dan membentuk [-(1-4)-2-acetamido-2-
deoksi-]-D-glucopranose], yang merupakan struktur utama dari chitin. Chitosan didapatkan
dengan deasetilasi chitin, karena chitin susah di deasetilasi seluruhnyam chitosan dikelompokkan
dalam beberapa tipe, menurut berat molecular dan kapasitas untuk ter-deasetilasi. Chitosan
mengandung kation-kation, dan seterusnya dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme
dan bakteri yang dimiliki oleh anion, jadi chitosan dikelompokkan sebagai biopolymer. Chitosan
dapat menyerap enzim, polisakarida anionic, dan ion logam, serta asosiasi dengan air limbah
pengolahan pada pembuatan makanan. Karena ini juga memiliki aplikasi dalam prosespemisahan dan purifikasi. Banyak dari informasi ini sudah diulas pada literatur.
Polycaprolactam (PA6) memiliki berbagai macam aplikasi pada plastic dan tekstil, dan
membuktikan sifat mekanik yang menguntungkan. Sayangnya, polycaprolactam bukan bahan
yang ramah lingkungan. Gugus samping amina reaktif dalam chitosan dapat secara fisik
berhubungan silang dengan polimer polar lain, jadi polimer natural (chitosan) dicampur dengan
polimet sintesis (PA6) untuk menghasilkan campuran polimer yang dapat terurai secara alami
dengan peningkatan sifat mekanik. Campuran chitosan/polycaprolactam dapat digunakan untuk
serat pemintalan, bukan tenunan, benang antiseptic, membrane dialysis, bahan kemasan dan
bahan medis. Campuran polimer ini menawarkan keuntungan ekonomis yang lebih besar.
Aplikasi dari polimer dan campuran polimer umunya tergantung pada sifat mekaniknya;
namun, karakteristik termal juga harus diperhatikan. Temperatur degradasi termal dari polimer
harus ditentukan sebelum mereka dapat digunakan pada aplikasi termal. Beberapa investigasi
sudah mendiskusikan sifat termal dari chitosan dan turunan chitosan, termasuk chitosan, chitosan
berbasis Schiff, ion logam kompleks chitosan, campuran chitosan/ poly(3-asam hydroksibutrik)
8/14/2019 Paten Chitosan
2/15
dan chitosan-laktik/ asam glikolik. Teknik analisis termal termasuk spektometri pirolisis massa,
defferential scanning calorimetry (DSC)dan analisis termogravimetri (TGA). Poliamida dan
campuranna, seperti PA6 dan PA66, campuran PA6-polipropilen dan campuran PA6/EPDM
sudah dianalisa secara sama. Namun, chitosan dicampurkan dengan campuran polimer PA6
(chitosan/PA6) menunjukan karakteristik kekurangan degradasi termal.
Investigasi ini pertama menggunakan FT-IR untuk mengamati efek ikatan hydrogen di antara
chitosan dan PA6. Secara bersamaan, hasil dari DSC dan analisis mekanikal dinamis (DMA)
dimanfaatkan untuk memperkirakan pencampuran dari campuran. Dari hasil DMA, kami
mendapatkan rasio campuran optimum dari campuran chitosan/PA6. Degradasi dari campuran
polimer dengan variasi kandungan chitosan/PA6 diperiksa dengan analisis termogravimetrik
(TGA) dan metode Ozawa untuk memperkirakan energi aktivasi dari degradasi.
Eksperimental
Bahan-Bahan. Polycaprolactam dengan berat rata-rata dari berat molekul 3.0 10
4
dibelidari Aldrich Co., USA; 84,5% deasetilasi chitosan dengan berat rata-rata dari berat molekul 1.5
105didapatkan dari Fluko Co., Switzerland, dan 99% asam formiat murni dibeli dari Acros Co.,
USA.
Persiapan Membran. Chitosan dan polycaprolactam dilarutkan dalam asam formiat selama
pencampuran, sebelum akhirnya dan kemudian dipanaskan ke 65oC selama 4 jam. Rasio
pencampuran dari polycaprolactam bervariasi dari 10% sampai 90% (wt%). Larutan dari
campuran disebarkan pada plat gelas dan kemudian dipanaskan pada oven vakum untuk
membentuk tebal membran 0.07-0.15 mm. Membran direndam pada larutan sodium hidroksida
2M untuk menetralisasinya; direndam pada air deionisasi selama 24 jam; pada suhu kamar, dandikeringkan secara alami. Tabel I mendaftarkan rasio campuran dan setiap kode dari sampel.
Pengukuran.Pengukuran FT-IR diambil dengan menggunakan spektrofotometer PIKE 6141;
dan diamati 10 kali berkisar dari 500 sampai 4500 cm-1
pada suhu kamar. Pengukuran FT-IR
menggunakan sampel kering.
Pengukuran DSC diambil dengan mengginakan Perkin Elmer Pyris 1 DSC, pada sampel
dengan massa sekitar 5 mg, pada tingkat pemanasan 10oC/min; sampel diuji pada kondisi gas
nitrogen, dan temperatur uji berkisar dari 30 sampai 275oC.
Pengukuran DMA dikonduksi menggunakan Perkin Elmer DMA 7e, dengan tingkatpemanasan 5
oC/min, temperatur uji berkisar dari -150 sampai 150
oC frekuensi 1 Hz. Selain itu,
dimensi dari sampel uji memiliki ketebalan 0.07-0.15 mm, lebar 5 mm dan panjang 10 mm.
Pengukuran TGA dikonduksi menggunakan Perkin Elmer TGA 1, pada sampel dengan masa
sekitar 5 mg, pada tingkat pemanasan 5, 10, 20 dan 40oC/min; sampel diuji dalam kondisi gas
nitrogen, dan temperature uji berkisar dari 30 sampai 750oC.
8/14/2019 Paten Chitosan
3/15
Hasil dan Diskusi
Gambar 1. Spektra FT-IR dari campuran membrane chitosan/PA6.
FT-IR. Gambar 1 menunjukkan spektra FT-IR yang bergeser dari chitosan, PA6 dan
membrane chitosan/PA6; spektra memperlihatkan gugus amida dari chitosan; intensitas dan
frekuensi dari puncak serapan, yang menunjukkan ciri-ciri dari selingan dan transisi,
menandakan tingkat tertentu dari hubungan antara PA6 dan chitosan. Puncak serapan dari
chitosan pada pita amida pada Gambar 1 muncul pada 1657 cm-1
sementara PA6 muncul pada
1632 cm-1
. Puncak serapan dari chitosan pada pita amida II muncul pada 1557 cm-1
dan PA6
muncul pada 1541 cm-1
. Setelah PA6 ditambahkan, frekuensi dari puncak serapan chitosan
dalam pita amida I mengalami penurunan sekitar 25 cm-1
. Pergeseran frekuensi pada pita amida
II juga serupa, tetapi kurang dari campuran chitosan/PA6 dalam pita amida I. Umumnya,
frekuensi dari puncak serapan pada pita amida I dan amida II bergeser ke bawah, dan tidak adapuncak serapan baru yang dihasilkan selama kadar PA6 meningkat; juga menunjukkan bahwa
ikatan hydrogen terbentuk di antara chitosan dan PA6.
DSC. Gambar 2(a) memperlihatkan DSC scan dari chitosan, dan puncak endotermik yang
berpusat sekitar 100oC dapat ditetapkan untuk penguapan dari air yang teradsorpsi. Sampel
diadakan pada 100oC selama 10 menit dan didinginkan pada suhu kamar, dan kemudian scan
DSC dimulai. Kami tidak menemukan puncak endotermik pada kurva DSC (seperti ditunjukkan
8/14/2019 Paten Chitosan
4/15
Gambar 2(b)). Kurva DSC dari chitosan tidak menunjukkan adanya endotermik transisi antara
suhu kamar dan 250oC, yang menetapkan kekurangan dari setiap kristalin atau setiap fase lain
berubah selama proses pemanasan. Sreenivasan menyarankan bahwa puncak endotermik yang
kuat berkisar 270oC disebabkan oleh degradasi oksidatif dari chitosan. Sehingga, puncak
endotermik berpusat sekitar 287oC pada Gambar 2(b) harus merupakan degradasi termal dari
sampel.
Tabel I. Rasio Campuran Sampel
KodeSampel
Chitosan
PA6-10%
PA6-20%
PA6-30%
PA6-40%
PA6-50%
PA6-60%
PA6-70%
PA6-80%
PA6-90%
PA6
Kadar
Chitosan
100
wt%
90
wt%
80
wt%
70
wt%
60
wt%
50
wt%
40
wt%
30
wt%
20
wt%
10
wt%
0
wt%
KadarPA6
0wt%
10wt%
20wt%
30wt%
40wt%
50wt%
60wt%
70wt%
80wt%
90wt%
100wt%
8/14/2019 Paten Chitosan
5/15
Gambar 2.(a) Kurva DSC chitosan diperoleh pada tingkat pemanasan 10oC/menit dan (b) kurva
DSC chitosan kering diperoleh pada tingkat pemanasan 10oC/menit dalam suasana nitrogen.
Chitosan dan polycaprolactam memiliki gugus polar, sehingga air diserap kedalam polimer
sedangkan hidrogen membentuk ikatan. Oleh karena itu, semua sampel dikeringkan pada 100oC
selama 10 menit kemudian pendinginan ke suhu kamar sebelum diamati dengan DSC.
Gambar 3 menampilkan pengamatan DSC polycaprolactam dan chitosan /polycaprolactam
dicampur sampel. Dari Gambar 3, puncak endotermik dari penguapan air teradsorpsi
menghilang. Kami mengamati hanya satu puncak endotermik pada setiap pencampuran sampel,
suhu puncak endotermik sesuai dengan Tm polycaprolactam. Sebelum puncak endotermik dari
Tm, tidak ada perubahan kemiringan yang diamati. Sekarang mungkin karena kondisi memindai
DSC tersedia untuk memeriksa sampel Tg.
Pada dasarnya, puncak suhu endotermik dialihkan ke suhu rendah dengan peningkatan
kadar chitosan. Disebutkan di atas bahwa hasilnya dapat digunakan untuk menjelaskan chitosan
mengganggu proses kristalisasi polycaprolactam, baik dalam mengurangi ukuran kristal dan
memperluas distribusi dari kristal.
Gambar 3. Kurva DSC polycaprolactam dan sampel campuran chitosan/polycaprolactam
diperoleh pada tingkat pemanasan 10oC/menit dalam suasana nitrogen.
8/14/2019 Paten Chitosan
6/15
Ikatan hidrogen terbentuk antara rantai molekul dalam dua komposisi yang membatasi
proses kristalisasi polycaprolactam. Selain itu, hambatan sterik dibentuk oleh rantai molekul
chitosan yang juga membatasi pergerakan rantai polycaprolactam, dan kemudian menyebabkan
proses kristalisasi mengalami kesulitan. Jika efek sebelumnya berperan sebagai alasan utama,
miscibility antara chitosan dan polycaprolactam ada.
Karena hasil DSC tidak dapat digunakan untuk mengevaluasi miscibility chitosan
/polycaprolactam yang tercampur sempurna, evaluasi selanjutnya oleh DMA untuk miscibility
yang sama akan dibahas di bagian berikutnya.
DMA.Untuk pengujian miscibility tanpa pengaruh kelembaban, semua sampel dikeringkan
pada 100oC selama 10 menit dalam oven vakum untuk menghilangkan kelembaban. Untuk
mencegah kelembaban menembus ke dalam sampel, digunakan tangki jenis pendinginan yang
disegel untuk menghindari nitrogen cair membawa kelembaban ke dalam sampel uji. Sampel
ditempatkan pada klem, suhu meningkat menjadi 100oC dengan cepat, dan ditahan selama 5
menit, kemudian menurun menjadi -150oC dengan cepat. Tingkat gas nitrogen kering
(20cm3/min) terus menerus ditambahkan ke sistem pada posisi telah terisi oleh sampel selama
pengujian.
Gambar 4 mengilustrasikan hubungan antara tan dan suhu di bawah kondisi pengujian.
Dari Gambar 4, tiga puncak dari PA6, yaitu puncak , puncak dan puncak ,dari rendah ke
suhu tinggi, masing-masing berada di -130, -62 dan 78oC. PA6 memiliki tiga puncak kerugian,
yang mewakili gerakan kelompok metilen antara kelompok amida, gerakan parsial dari
kelompok amida dan segmen gerakan dari rantai utama yaitu, dari rendah ke suhu tinggi.
Studi kinetik degradasi termal campuran Chitosan/Polycaprolactam
8/14/2019 Paten Chitosan
7/15
Gambar 4.Penurunan tangen (tan ) dari sampel "kering" dalam kondisi kering
Chitosan memiliki dua puncak kerugian, yaitu: puncak terjadi pada -110oC, akibat
getaran dari polisakarida, dan puncak pada sekitar 130oC, akibat gerak rantai utama.
Penelitian ini menemukan bahwa, di bawah kondisi, puncak dari campuran bergeser
menuju suhu tinggi dalam konteks chitosan meningkat. Fenomena ini disebabkan oleh ikatan
hidrogen yang dihasilkan antara chitosan dan PA6. Ikatan hidrogen ini membatasi gerakan rantai
molekul, sehingga membuat puncak bergeser ke arah suhu tinggi. Puncak dari , PA6-90%
bergeser ke arah suhu tinggi dan menyempit, dan puncak muncul pada suhu rendah yang
berhubungan dengan puncak chitosan. Puncak dari , PA6-90% sedikit meningkat, namun sisi
puncak muncul sekitar 100oC, menunjukkan bahwa chitosan dan PA6 tidak hanya memiliki
hubungan inter tetapi juga pemisahan fasa. Situasi yang sama terjadi untuk PA6-60%, dimana
suhu puncak diperpanjang 53 sampai 108oC, sesuai dengan suhu puncak masing-masing dari
PA6 dan chitosan, dan menunjukkan bahwa pemisahan fase juga ada di PA6-60%.
Kisaran suhu dua puncak dari PA6-10% muncul, sesuai dengan puncak dan dari
chitosan. Sebuah sisi atas PA6-10% muncul sekitar 80oC yang berhubungan dengan puncak
dari PA6, menunjukkan bahwa, molekul rantai gerak PA6 dan chitosan keduanya ada dalam
8/14/2019 Paten Chitosan
8/15
campuran tersebut, menyiratkan terjadinya pemisahan fasa. PA6-40%, pada suhu rendah,
ditampilkan hanya satu puncak yang mendekati puncak dari PA6, dan tidak ada puncak.
Selain itu, karena pengaruh chitosan menyebabkan puncak bergeserke suhu tinggi, mulai dari
sekitar 105 - 140oC. Singkatnya, PA6-40% memiliki miscibility tertinggi dari semua campuran.
TGA.
Degradasi Sampel Basah: Chitosan dan polycaprolactam (PA6) memiliki gugus polar,
sehingga air teradsorpsi ke polimer sementara ikatan hydrogen terbentuk. Suhu dari 30 mencapai
120oC, kurva TG diindikasikan sebuah tingkat dari 12% berat chitosan, menyiratkan keberadaan
air, penurunan berat dari PA6 adalah sekitar 4%, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5(a) dan
5(b). Setelah hilangnya air, chitosan dan PA6 menjalani tahap utama degradasi. Degradasi utama
chitosan dimulai pada sekitar 295oC dan benar-benar terdegradasi pada sekitar 720
oC. Untuk
PA6, degradasi utama adalah dari 437 menjadi sekitar 510oC. Terlepas dari kehilangan air, kurva
TG menunjukkan bahwa kedua polimer menjalani satu tahap degradasi.
Setelah polimer chitosan dan PA6 dikeringkan pada 100oC selama 10 menit, kurva TG
menunjukkan tidak ada penurunan berat air, seperti ditunjukkan dalam Gambar 5(c) dan 5(d).
Oleh karena itu, dalam percobaan berikutnya, semua sampel dikeringkan pada 100oC selama 10
menit untuk melanjutkan degradasi termal dan kehilangan berat. Selain itu, sampel kering sangat
berguna dalam menganalisis kinetika.
Degradasi Chitosan dan PA 6:Kurva TG dari PA6 kering pada Gambar 5(d) memiliki
garis dasar horisontal antara 100 dan 300oC, menyiratkan sampel sudah benar-benar terdehidrasi.
Namun, garis dasar kurva TG untuk chitosan kering menunjukkan 5% penurunan berat antara
100 dan 280oC, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5(c), penurunan berat ini dikaitkan
dengan deacetylation.
Chitosan kering dan PA6 dinampakkan pada satu tahap degradasi, yang mencerminkan
suhu tarif maksimum degradasi (DTG kurva) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5(c) dan
5(d). Suhu degradasi awal (T1) chitosan adalah sekitar 287oC dan suhu tarif maksimum
degradasi (T1 max) adalah sekitar 313oC, akhirnya grafik residu tertinggi dari sekitar 37% berat
diproduksi pada 720oC. Degradasi chitosan pada kenyataannya dimulai dengan kelompok amina,
dan membentuk struktur jenuh . Demikian PA6 juga dinampakkan pada satu tahap degradasi
pada sekitar 429oC, dan suhu maksimum tingkat degradasi berada di sekitar 466
oC, dan terkait
dengan kerusakan dari rantai utama. Degradasi PA6 adalah depolimerisasi (a reaksi siklik
8/14/2019 Paten Chitosan
9/15
terbalik polikondensasi) untuk membentuk caprolatam. Akhirnya, membentuk sisa arang kurang
dari 0,21% berat.
Degradasi Campuran Chitosan dengan PA6:TGA digunakan di sini untuk memeriksa
berbagai komponen sampel yang dicampur.
S-K.Liao et al.
Gamabar 5. Kurva TG dan DTG a)Chitosan diperoleh dari pemanasan nitrogen pada 100C/min
dalam tekanan atmosfer.b)PA6 dipoeroleh dari pemanasan nitrogen pada 100C/min dalam
tekanan atmosfer. c) dry chitosan diperoleh dari pemanasan nitrogen pada 100C/min dalam
tekanan atmosfer. d) dry PA6 dipoeroleh dari pemanasan nitrogen pada 100C/min dalam tekanan
atmosfer.
Sampel kurva TG diatas merupakan hasil pencampuran dengan PA6 20% dan dijelaskan dua
tahap degradasi. Rentang suhu degradasi dari tahap pertama dan kedua tampaknya sama dengan
perubahan masing-masing suhu degradasi chitosan murni dan PA6. Melalui dua puncak dari
kurva DTG,yang dianggap menunjukkan suhu maksimum tahap degradasi pertama dan kedua.
Namun, dari sampel kurva TG dan DTG dilakukan pencampuran dengan PA6 yang
mengandung lebih dari 30% berat,kedua tahap bergeser ke arah temperatur yang lebih tinggi,
8/14/2019 Paten Chitosan
10/15
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Untuk sampel campuran, substrat chitosan
terdegradasi tampaknya mempengaruhi degradasi PA6 sebelumnya.
Kualitatif Karakterisasi Chitosan/PA6. Tabel II menampilkan daftar suhu karakterisasi
pada 10oC / menit dalam nitrogen untuk semua sampel yang dicampur kering. Proses degradasi
kualitatif ditandai oleh timbulnya suhu degradasi dan dengan suhu tingkat maksimum degradasitahap I (T1 dan T1max) dan tahap II (T2 dan T2max). T1 dan T2 dari sampel ditentukan dengan
ekstrapolasi suhu awal degradasi karena pengulangan.
Gambar 6.Kurva TG dan DTG chitosan/PA6 dari berbagai proporsi,diperoleh pada tingkat
pemanasan 10
o
C / menit nitrogen dalam suasana atmosfer.
8/14/2019 Paten Chitosan
11/15
Suhu karakterisasi PA6 murni sangat jelas di atas 20% berat sampel dengan PA6 di
bawah 20% wt ditampilkan pada satu tahap degradasi. T1 dan T1max dari campuran
chitosan/PA6 di atas 20% wt PA6 pada tahap pertama adalah masing-masing sekitar 300 dan
330oC, sedikit melebihi chitosan yang murni. Namun,T2 dari PA6-20% dan sampel PA6-30%,
dari sekitar 355oC, jauh lebih rendah dibandingkan dengan PA6 murni (429
oC). Ketika isi PA6
dalam sampel dicampur terjadi peningkatan di atas 40% wt, T1 dan T1max sedikit melebihi dari
chitosan murni. T2 dan T2max dari sampel dicampur dengan PA6 di atas 40% wt adalah antara
403 - 417oC dan 438
oC- 457, masing-masing lebih dekat dengan suhu onset degradasi dan suhu
maksimum laju degradasi PA6 murni dari pada dicampur sampel dengan konten PA6 rendah.
Selain itu, yang terutama pada tahap pertama degradasi berikut dari degradasi chitosan, namun
degradasi chitosan dapat mempengaruhi tahap kedua dari degradasi. Oleh karena itu, T2 dan
T2max dari sampel tersebut dicampur dengan PA6 murni yang lebih rendah , yang bahkan dapat
menyebabkan interaksi antara PA6 dan chitosan.
Memang, interaksi selama degradasi termal pada pemanasan tingkat rendah dapat
dijelaskan dengan menggunakan thermoanalytical konvensional techniques. Sampel kurva TG /
DTG yang dicampur pada Gambar 7 merujuk pada tingkat pemansan nitrogen 10oC / menit
pemanasan. Kurva berat memperhitungkan kerugian yang ditentukan dari kehilangan data berat
mengenai chitosan dan PA 6. Mereka diplot pada Gambar 7 sebagai garis putus-putus,
mengabaikan interaksi antara komponen selama degradasi termal. Kurva berat nyata dihitung
berbeda dengan antara 350 - 470oC dari eksperimen, yang hasilnya adalah konsisten dengan
tahap kedua degradasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7. Hasilnya menunjukkan bahwa
dua komponen berinteraksi. Hasil serupa telah diperoleh untuk perilaku degradasi serat
poliamida aromatik dicampur dengan kapas fiber. T2 dan T2max dari sampel tersebut dicampur
sebagai isi chitosan dan penurunan berat eksperimental di kedua tahap degradasi jelas melebihi
berat dihitung kerugian, menunjukkan bahwa produk-produk degradasi termal chitosan dalam
campuran mempengaruhi prosedur degradasi termal dari PA6. Qu et al.20
menyelidiki produk
8/14/2019 Paten Chitosan
12/15
sisa chitosan dengan teknik IR. Mereka mengusulkan bahwa karakteristik puncak amino sekitar
1.591 cm-1
masih melebar karena pembentukan struktur tak jenuh selama degradasi di bawah
suhu tinggi. Carlos et al.27
juga mempelajari dekomposisi chitosan menggunakan analisis IR dan
memiliki hasil yang sama dengan hasil Qu. Selain itu, mereka membahas perilaku degradasi
chitosan dengan pirolisis-spektrum massa dan menunjukkan bahwa degradasi utama chitosan
adalah rincian yang melibatkan kelompok amino utama yaitu gugus Dglucopyranose. Selain itu,
dehidrasi Dglucopyranose disebabkan oleh hidrogen yang melepas pada suhu yang lebih tinggi.
Hasil tersebut menunjukkan bahwa degradasi chitosan menghasilkan produk-produk (seperti
struktur tak jenuh, hidrogen, kelompok amino,dll). Beberapa studi telah membuktikan bahwa ion
asam / basa mengenalkan degradasi termal dari PA6. Penurunan berat yang diamati secara
eksperimental disebabkan oleh produk sampel campuran yang dihasilkan oleh degradasi
chitosan, dan mempercepat degradasi dari PA6. Pendapat di atas dapat didukung olehenergi
aktivasi, yang akan dibahas dalam bagian selanjutnya dari kinetika analisis.
Kinetika Analisis. Degradasi thermal biasanya dapat digambarkan sebagai reaksi orde pertama
(yang parameter adalah hilangnya berat) jika produk dekomposisi yang tidak stabil.
Meskipun banyak metode untuk menghitung parameter kinetik yang telah dikaji, metode
non isothermal umumnya diyakini mampu menggambarkan degradasi termal. Beberapa metode
yang dapat digunakan untuk mengevaluasi energi aktivasi (Ea) dari kurva TGA, tetapi Ea dari
suatu proses bisa kurang tepat dievaluasi dari kurva TGA tunggal. Metode yang lebih dapat
dipercaya melibatkan banyak kurva dinamis dan isotermal. Ozawa, mengusulkan suatu metode
conversional yang bergantung pada banyak kurva TG, diperoleh pada berbagai tingkat
pemanasan. energi aktivasi dari sampel pada berbagai tingkatan konversi dianalisis
menggunakan metode Ozawa, yang juga dapat diterapkan untuk menjelaskan pengaruh energi
aktivasi.
8/14/2019 Paten Chitosan
13/15
Gambar 8, plot hubungan antara logaritma tingkat pemanasan (log10 B) vs 1 / T untuk berbagai
nilai (0.1, 0,2 ... 0,9) (di mana , derajat konversi = berat yang hilang pada penambahan suhu /
total berat yang hilang pada degradasi) untuk sampel PA6-30%. Ea dihitung dari kurva
isoconversion untuk setiap tingkat konversi di atas rentang keseluruhan dari penambahan
konversi (10 ~ 90%). Semua sampel dalam penelitian ini menghasilkan garis lurus dengan
koefisien korelasi yang tinggi, seperti pada Gambar 8 dari sampel PA6-30%, sehingga energy
aktifasi dalam penelitian ini dihitung dari kemiringan garis, berdasarkan rumus.
Ea= -Slope_R/0.457
dimana R adalah konstanta gas.
Tabel III, merupakan daftar nilai Ea dari semua sampel pada berbagai nilai . Ea dari PA6 pada
berbagai nilai diusahakan agar berkisar 170 ~ 179 KJ / mol,yang menunjukkan bahwa PA6
terdapat pada satu tahap degradasi, sesuai dengan TG dan DTG . Namun, nilai-nilai Ea murni
chitosan jelas meningkat dengan peningkatan nilai .
Nilai-nilai Ea tidak konstan, menunjukkan bahwa sampel melewati setidaknya dua tahap
degradasi. Hal ini berbeda dari yang ditunjukkan oleh kurva TG dan DTG chitosan, karena
dehidrogenasi struktur D-glukopiranosa menyebabkan karbonisasi secara terus menerus. Oleh
karena itu, nilai-nilai Ea meningkat sebanding dengan nilai-nilai dan mencapai nilai maksimum
8/14/2019 Paten Chitosan
14/15
pada = 0,6 0,7, hal ini juga mendekati nilai maksimum pada degradasi pada suhu sekitar
C. Diatas suhu ini, proses karbonisasi pada degradasi produksi chitosan berjalan lambat
mendekati angka maksimum char, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2 (c). Ketika nilai
antara 0,6 dan 0,7, Ea secara cepat meningkat ke nilai yang sangat tinggi, menunjukkan bahwa
banyak chitosan yang telah dikarbonisasi. Hasil yang sama di peroleh untuk campuran PA6-10%
and PA6-20%.
Nilai-nilai Ea dari campuran meningkat sebanding dengan nilai-nilai , seperti yang
tercantum dalam tabel III, berbeda dengan Ea dari PA6, yang tetap hampir konstan. Nilai-nilai
Ea sama dengan chitosan murni ketika PA6 dibawah 50wt% dan nilai adalah di bawah 0,3.Pada domain 0,3 0.7 nilai Ea dari campuran PA6-30%, PA6-40% dan PA6-50%, lebih
rendah dibandingkan dengan chitosan murni, PA6 dan campuran sampel lainnya. Nilai Ea rendah
dari sampel menunjukkan bahwa produk yang dihasilkan oleh degradasi chitosan mempercepat
degradasi PA6. Percepatan degradasi dengan meningkatnya PA6 di atas 60wt% menurun secara
bertahap sebagai peningkatan nilai 0,3 menjadi 0,7, sehingga nilai Ea meningkat sebanding
dengan PA6 dalam domain nilai. percepatan degradasi ini yang diperoleh dari nilai Ea
menggunakan metode Ozawa, hal ini konsisten dengan hasil yang diperoleh dari TG-DTG.
Selain itu, nilai Ea dari sampel dengan PA6 di atas 60wt% pada antara 0,1 dan 0,6 jauh lebih
tinggi dibandingkan dengan sampel yang dicampur PA6 di bawah 60wt%. Jelas, percepatan
degradasi karena chitosan dalam sampel dicampur merupakan fungsi dari isi chitosan.
Selanjutnya, nilai-nilai sampel dicampur dengan nilai-nilai di atas 0,6 dan PA6 di atas 60wt%
8/14/2019 Paten Chitosan
15/15
yang dekat dengan PA6 murni, menunjukkan bahwa degradasi campuran pada suhu tinggi mirip
dengan PA6 murni.
kesimpulan
Hasil FT-IR menjelaskan efek ikatan hydrogen antara chitosan dan PA6. Hasil DMA
menjelaskan chitosan optimum dan missibilitas PA6 di bawah kondisi penelitian, ini diperoleh
pada rasio pencampuran 40: 60. Chitosan dan PA6 melewati satu tahap degradasi; Namun,
campuran chitosan/PA6 melewati dua tahapan degradasi dengan kandungan PA6 di atas 20wt%.
Degradasi termal yang lengkap dari chitosan dan PA6, dengan kerugian berat sekitar 62 dan
99wt%, masing-masing. Selanjutnya, produk-produk dari degradasi chitosan jelas mempercepat
degradasi campuran dengan kandungan PA6 antara 30 dan 50wt%. Percepatan degradasi
menyebabkan suhu yang lebih rendah dari degradasi dalam kedua tahap untuk campuran sampel.
Interaksi dengan campuran sampel antara chitosan dan PA6 menyebabkan percepatan degradasi
tahap kedua, sudah diverifikasi dengan nilai Ea yang lebih rendah dalam penelitian ini.