PEG 4000

Nama Penulis Utama / Judul makalah
…………………………………………..
No hal
Pengaruh Penambahan Garam Lithium terhadap Sifat Mekanik dan
Sifat Listrik Membran Elektrolit Kitosan-Poliethylen Glykol (PEG
4000)
Sunardi1) , Kartika Sari2)
1,2)Jurusan
Fisika FMIPA Universitas Jenderal Soedirman
Email : [email protected]
Abstrak – Pembuatan dan pengujian membran kitosan - PEG 4000 doping garam lithium (LiClO4) dilakukan dengan
tujuan untuk menentukan modulus elastisitas dan konduktivitas listrik membran yang dihasilkan. Pembuatan membran
kitosan - PEG 4000 doping LiClO4 dengan metode casting. Sedangkan pengujian dilakukan dengan menggunakan
LCR Meter type EDC-1630. Komposisi kitosan – PEG 4000 dengan LiClO4 adalah kitosan – PEG 4000 (S-1), kitosan –
PEG 4000 – LiClO4 80% : 20% : 15% (S-2) dan kitosan – PEG 4000 – LiClO4 80% : 20% : 75% (S-3). Hasil pengujian
modulus elastisitas sampel S-1 dan S-2 masih bersifat elastis dan pada S-3 mulai mudah pecah. Hasil pengujian
konduktivitas listrik tertinggi untuk sampel S-3 sebesar 1,45 x 10-8 S/cm. Dapat disimpulkan bahwa semakin banyak
LiClO4 yang digunakan semakin tinggi konduktivitas lisriknya dan semakin getas membran yang dihasilkan. Hasil uji
FTIR menunjukkan adanya interaksi antara kitosan dengan PEG 4000 doping LiClO4 sehingga membentuk struktur
baru pada membran elektrolit yang dihasilkan.
Kata kunci : kitosan, PEG 4000, LiClO4, membran, elektrolit.
Abstract – Preparation and testing of a layer of chitosan - PEG 4000 doping lithium salt (LiClO4) was conducted to
determine the elastic modulus and electrical conductivity of the resulting coating. Making a layer of chitosan - PEG 4000
LiClO4 doping have done with the casting method. While testing is done using LCR Meter type EDC-1630. The
composition of the chitosan - PEG 4000 with LiClO4 was chitosan - PEG 4000 (S-1), chitosan - PEG 4000 - LiClO4
80%: 20%: 15 % (S-2) and chitosan - PEG 4000 – LiClO4 80%: 20%: 75% (S-3). The test results obtained the modulus
of elasticity of the sample S-1 and S-2 still is elastic, and the S-3 began to break easily. For testing, the electrical
conductivity obtained a sample S-3 which is the highest of 1.45 x 10-8 S / cm. It can conclude that the more LiClO4 used,
the higher the electrical conductivity and the more brittle layers produced. FTIR test results showed an interaction
between the polymer chitosan with PEG 4000 LiClO 4 doping so as to form a new structure in the resulting electrolyte
layer.
Key words: Chitosan, PEG 4000, LiClO4, layer, electrolyte
I. PENDAHULUAN
Peningkatan penggunaan peralatan elektronik akhirakhir ini, para peneliti berusaha mencari solusi untuk
mengatasi ketersediaan energi. Penggunaan bahan dari
alam merupakan solusi tepat untuk mengatasi masalah
tersebut. Salah satu bahan alam yang sedang
dikembangkan adalah kitosan.
Kitosan merupakan suatu senyawa berbentuk polimer
dengan rantai glukosamin (2-amino-2-dioksi--DGlukosa) yang dapat multifungsi karena terdiri dari gugus
amina dan gugus hidroksil dan t digunakan sebagai
alternatif bahan pembuatan membran [1,2]. Agar membran
berbasis kitosan dapat memiliki struktur dan ketahanan
tinggi maka kitosan tersebut dimodifikasi dengan
penambahan Polietilen Glikol (PEG).
Polietilen glikol juga dikenal sebagai polietilena oksida
(PEO). PEG dan PEO adalah cairan atau padat yang
dapat mencair pada suhu rendah bergantung pada berat
molekulnya dan berfungsi membentuk dan mengontrol
ukuran dan struktur pori partikel [3]. Dalam penelitian ini
digunakan PEG 4000 yang memiliki sifat yang stabil,
mudah bercampur dengan komponen-komponen lain dan
tidak beracun. PEG 4000 juga memiliki struktur yang
kuat, amorf, tetapi tidak mudah rapuh di bawah suhu
transisi (Tg), sehingga pada saat dimodifikasi dengan
kitosan akan terbentuk membran yang transparan dan
amorf [4].
Membran adalah daerah tipis antara dua fase yang
memberikan lintasan tertentu, sehingga memungkinkan
fase atau komponen tertentu menembus lebih cepat
dibandingkan dengan fase atau komponen lainnya di
bawah pengaruh gaya penggerak (driving force) [5].
Membran polimer elektrolit padat (solid electrolyte
polimer membrane) (SPE) dalam penelitian ini dihasilkan
oleh kitosan - PEG 4000 doping LiClO4.
Membran kitosan - PEG 4000 doping LiClO4
digunakan sebagai salah satu alternatif pengganti
elektrolit cair dalam baterai. Selain memiliki kelebihan
yaitu lebih cepat terionisasi sempurna, elektrolit cair juga
memiliki kelemahan yaitu mudah bocor dan terbakar [6].
Sedangkan elektrolit padat memiliki kelebihan yaitu
tidak mudah bocor karena berbentuk solid, lebih aman,
lebih praktis dan dapat dibuat dengan ukuran yang lebih
kecil dan tipis [7]. Oleh karena itu, para peneliti memiliki
inovasi untuk membuat baterai polimer padat (solid).
No hal
Nama Penulis Utama / Judul makalah
II. METODE PENELITIAN/EKSPERIMEN
A. Bahan dan Alat yang digunakan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini
adalah kitosan dari kulit udang, asam asetat, PEG 4000
dan LiClO4 . Sedangkan alat yang digunakan adalah
neraca Ohauss Galaxy TM 160, mesin uji tarik Strograph
VGS S-E Toyoseiki, Dumble ltd ASTM D 1822 L,
mikrometer skrup, desikator, cawan petri, gelas ukur, hot
plate, spektroskopi FTIR type Perkin elmer spectrum 100
dan LCR type EDC - 1630.
B. Prosedur peneltian
Sintesis membran kitosan dilakukan dengan cara 3
gram kitosan dilarutkan ke dalam 100 mL asam asetat
sambil diaduk dengan menggunakan magnetic stirrer dan
dipanaskan di atas hot plate pada suhu 60 0C sehingga
membentuk larutan homogen. Selanjutnya PEG 4000
dicampur ke dalam larutan kitosan dan diaduk selama 3
jam baru dicampur dengan LiClO4. Kemudian dicetak ke
dalam cawan petri dan dikeringkan pada suhu 40 0C
selama 5 hari. Membran yang sudah kering, siap
dilakukan pengujian sifat mekanik, sifat optik dan sifat
listriknya.
S-1
S-2
S-3
Sampel
Gambar 2. Hubungan antara elongasi dengan sampel
Gambar 2 menunjukkan bahwa semakin tinggi
konsentrasi LiClO4 digunakan semakin getah dan rapuh
tetapi sifat membran semakin konduktif yang disebabkan
oleh ikatan antara partikel-partikel yang semakin kuat
sehingga membatasi gerak dalam membran.
2. Analisis gugus fungsi
Hasil spektra FTIR dari membran kitosan - PEG
4000, kitosan – PEG 4000 doping LiClO4 15% dan
kitosan – PEG 4000 doping LiClO4 75% dapat dilihat
pada Gambar 3, Gambar 4. dan Gambar 5.
Transmitansi, %
Ketebalan Membran (mm)
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil yang diperoleh dari pengujian adalah :
1. Uji Mekanik
Hasil uji mekanik membran kitosan – PEG 4000 dan
kitosan - PEG 4000 doping LiClO4 meliputi ketebalan
dan elongasi seperti Gambar 1. dan Gambar 2. Dengan
S-1 = Kitosan – PEG 4000, S-2 = kitosan – PEG 4000 –
LiClO4 15% dan S-3 = Kitosan - PEG 4000 – LiClO4
75% dengan konsentrasi kitosan dan PEG 4000 sebesar
80% dan 20%.
digunakan. Semakin tinggi konsentrasi LiClO4 yang
digunakan semakin tebal membran yang dihasilkan.
Ketebalan membran akan berhubungan dengan
konduktivitas listrik yang akan dihasilkan oleh membran.
Sedangkan hubungan antara elongasi dengan konsentrasi
LiClO4 terlihat pada Gambar 2.
Elongasi, %
Adapun tujuan dari dilakukan penelitian ini adalah
untuk menentukan elongasi dan konduktivitas listrik dari
membran elektrolit polimer kitosan – PEG 4000 doping
LiClO4.
S-1
S-2
S-3
Sampel
Gambar 1. Hubungan antara tebal membran dengan
konsentrasi sampel
Gambar 1 menunjukkan bahwa hubungan antara
ketebalan membran dan konsentrasi sampel yang
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
Bilangan gelombang, 1/cm
Gambar 3. Spektra IR Membran Kitosan – PEG 4000
Nama Penulis Utama / Judul makalah
…………………………………………..
No hal
Daerah serapan terjadi pada bilangan gelombang 1700,89
cm-1 yang menunjukkan gugus fungsi C=O asimetri dan
pada 1429,65 cm-1 terjadi gugus fungsi C=O simetri dari
kitosan. Daerah bilangan gelombang 2300,76 cm-1 gugus
fungsi C-OH bending. Daerah bilangan gelombang
1650,78 – 600 cm-1 menunjukkan gugus fungsi C=O
asimetri, sedangkan daerah bilangan gelombang 3000 2500 cm-1 terbentuk gugus C-H bending. Pada puncak
3500 cm-1 terbentuk gugus fungsi O-H bending.
3. Konduktivitas listrik
Hasil uji listrik dari membran kitosan - PEG 4000,
kitosan – PEG 4000 doping LiClO4 15% dan kitosan –
PEG 4000 doping LiClO4 75% dapat dilihat pada Gambar
6. dan Gambar 7.
Transmitansi (Normalisasi), %
Konduktivitas listrik, S/cm
Gambar 3 menunjukkan bahwa terjadi ikatan O-H-O
atau gugus alkohol terletak pada panjang gelombang
3523 – 3560 cm-1 dan merupakan ikatan yang lemah
dimana gugus tersebut simetris atau meregang. Adanya
regangan antar ikatan pada atom juga ditunjukkan lewat
pelemahan intensitas dalam rentang bilangan gelombang
yang cukup lebar yaitu 3000 - 3700 cm-1 ( merupakan
daerah ikatan hidrogen/X-H). Hal ini disebabkan karena
gaya tarik C - H akibat pita kovalen atom C lebih
elektronegatif daripada H. Adanya tarikan yang
disebaban oleh atom C terhadap atom H ini
mengakibatkan ikatan lain, yaitu ikatan atom O dengan
atom H daru gugus alkohol melemah. Pada daerah 1623
cm-1 menunjukkan gugus alkena atau ikatan ganda antar
atom C. Hal ini menunjukkan bahwa melemahnya ikatan
antara atom O dan atom H adalah akibat atom C pada
bilangan gelombang 1623 cm-1 lebih elektronegatif
daripada atom H yang ditunjukkan 3523 - 3000 cm-1.
S-1
S-2
S-3
Sampel
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Gambar 6. Hubungan antara konsentrasi sampel dengan
konduktivitas listrik
Bilangan Gelombang, 1/cm
Konduktivitas listrik, S/cm
Transmitansi (Normalisasi), %
Gambar 4. Spektra IR membran kitosan – PEG 4000 –
LiClO4 15%
Gambar 6 menunjukkan semakin tinggi konsentrasi
LiClO4 yang digunakan akan semakin tinggi
konduktivitas listrik yang dihasilkan.
Tingginya
konduktivitas yang dihasilkan berhubungan dengan
mobilitas ion yang terjadi dalam membran sehingga
membran yang dihasilkan akan semakin konduktif.
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
Bilangan Gelombang, 1/cm
0,00
Gambar 5. Spektra IR membran kitosan – PeG 4000 –
LiClO4 75%
Pada Gambar 4 dan Gambar 5., daerah serapan
terjadi pada bilangan gelombang 2000 – 1000 cm-1 .
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
Ketebalan membran, mm
Gambar 7. Hubungan antara ketebalan membran dengan
konduktivitas listrik
No hal
Gambar 7 menunjukkan hubungan antara ketebalan
membran dengan konduktivitas listrik yang dihasilkan.
Semakin tebal membran yang dihasilkan maka semakin
tinggi konduktivitas listrik yang dihasilkan. Hal ini
sesuai dengan hubungan antara konduktivitas listrik akan
berbanding lurus dengan ketebalan membran yang
digunakan.
V. KESIMPULAN
Dari penelitian yang telah dilakukan dapat diambil
kesimpulan bahwa :
1. Kitosan dan PEG 4000 doping LiClO4 dapat
digunakan sebagai alternatif membran elektrolit
pengisi baterei sekunder.
2. Kitosan dan PEG 4000 doping LiClO4 dapat
menghasilkan membran lebih fleksibel dan tidak
bersifat higroskopis.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih kepada Kementrian Ristek dan
Dikti dan Universitas Jenderal Soedirman melalui Riset
Penerapan IPTEK untuk pendanaan tahun ketiga (tahun
2017).
PUSTAKA
[1] S.J. Krajang, Anil Kumar Anal, Willem F.Stevens.
2000.
Separation of Biomolecules Through
Chitosan Membrans in Continous Dialyzinh
Chamber, Abstract.
[2] P.Kanti., K. Srigowri, J. Madhuri, b Smitha dan s.
Sridhar. 2004. Dehydration of Ethanol Through
Blend Membrans of Chitosan and Sodium Aginate
by Pervaporation, India; separation and Purification
Technology, Vol. 40, hal. 259-266.
[3]
William D. Callister, Jr. 2007. Material Science
and Engineering An Introduction.
United
States of America. John Wiley&Sons, Inc.
[4] Serway, Raymond A., 2004. Physics for Secientists
and Engineers –6 Edition. California. Thomson
Brooks /Cole.
[5]
M. Mulder. 1991. Basic Principles of Membran
Technology.
Netherlands:
Khewer Academic
Publisher.
[6]
Paul Tippler. 1997. Physics for scientists and
engineers – 5 Edition. Berkeley. California.
[7] James D.Patterson &Bernard C. Bailey. 2005. Solid
State-Physics Introduction to the Theory. Springer.
New York.
Nama Penulis Utama / Judul makalah