1. Apa saja yang termasuk polimer radiasi crosslinking dan
radiasi degradasi?Teknologi polimerisasi radiasi adalah salah satu
teknologi nuklir yang dapat diaplikasikan pada industri polimer
yaitu untuk mengolah bahan mentah menjadi bahan setengah jadi atau
bahan jadi, dengan bantuan sinar radiasi sebagai sumber energi.
Radiasi berfungsi sebagai alat untuk mempermudah, mempercepat, atau
memperbaiki reaksi kimia yang diperlukan didalam proses
polimerisasi. Secara konvensional reaksi kimia dimaksud, biasanya
berlangsung melalui inisiator, bahan kimia dan energi panas. Dalam
proses polimerisasi radiasi, pemakaian bahan kimia dan panas sangat
sedikit, baik jenis maupun kadarnya, karena sudah terwakili oleh
sumber radiasi tersebut. Penelitian dan pengembangan polimerisasi
radiasi di Indonesia telah dirintis sejak 25 tahun yang lalu,
dengan maksud ikut memberikan sumbangan dalam meningkatkan kualitas
bahan polimer di Indonesia. Di negara maju, teknologi polimerisasi
radiasi telah dikenal dengan baik, misalnya di Belanda, dibangun
pabrik pelapisan permukaan pintu dengan radiasi elektron pada tahun
1973 oleh perusahaan pintu Svedex. Pada tahun 1974 Perancis
membangun perusahaan meubel Parisot, selanjutnya Jerman barat juga
membangun pabrik serupa. Di Amerika Serikat perusahaan kayu
Universal Wood INC membangun fasilitas radiasi elektron untuk
proses pelapisan permukaan papan.
Ada dua sumber radiasi yang sering digunakan dalam proses
polimerisasi radiasi yaitu : sumber radiasi yang memancarkan sinar
gamma dan sumber radiasi yang memancarkan sinar berkas elektron.
Sumber radiasi sinar gamma, biasanya dihasilkan dari isotop
radioaktif Cobalt-60 dan Cesium-137. Energi yang dihasilkan
Cobalt-60 cukup besar yaitu 1,17 MeV dan 1,33 MeV, sedangkan
Cesium-137 ialah 0,66 MeV. Jika dikenai radiasi maka pada senyawa
polimer akan terbentuk 2 reaksi yakni crosslinking dan degradasi.
1) Crosslinking
Crosslinking adalah ikatan yang menghubungkan satu rantai
polimer yang lain. Dapat berupa ikatan kovalen atau ikatan ion.
Seiring terbentuknya ikatan silang, polimer juga mengalami sejumlah
perubahan yang ekstrim. Perubahan ini ditandai dengan naiknya berat
molekul, kekuatan mekanik, kenaikan titik leleh, dan jika polimer
sebelumnya sukar larut maka akan semakin sukar larut lagi. Selain
itu, proses ini juga menjadikan sifat kaku dan keras pada polimer.
Contoh Polimer radiasi crosslinking, antara lain:A. Hidrogel
Hidrogel merupakan jaringan polimer yang mempunyai ikatan silang
(crosslink) antar rantai molekulnya, bersifat tidak larut dan
menyimpan air dalam strukturnya (75 95%). Hidrogel dapat disintesis
dengan berbagai cara baik secara kimia maupun fisika. Sintesis
hidrogel secara kimia membutuhkan waktu yang lama, pengerjaan yang
agak rumit dan biasanya mengandung residu yang berbahaya dari
senyawa crosslinkernya (biasanya berupa senyawa-senyawa aldehid
seperti glutaraldehid, formaldehid dan sebagainya). Alternatif
paling menjanjikan saat ini adalah teknologi radiasi gamma maupun
berkas elektron. Polimer jika diradiasi akan membentuk ikatan
silang (crosslink) seperti ditunjukan oleh gambar. Adanya crosslink
pada hidrogel menyebabkan ia dapat menyimpan air dalam
strukturnya
.
Hidrogel mempunyai banyak kegunaan, diantaranya dalam bidang
medis: scaffolds dalam tissue engineering,biosensors, diapers,
lensa kontak (contact lenses: silicone hydrogels, polyacrylamides),
pembalut luka (Wound dressing), etc. Salah satu pusat penelitian di
Indonesia, Patir-Batan yang berkedudukan di Pasar jumat, Jakarta
Selatan telah berhasil mensintesis hidrogel untuk berbagai aplikasi
medis diantaranya sebagai pembalut luka dan plester penurun
demam.
B. Pelapisan Papan KayuPada umumnya tujuan pelapisan permukaan
papan kayu ada dua macam yaitu menambah keindahan dan meningkatkan
kualitas permukaan misalnya lebih tahan bahan kimia, tahan panas
dan sebagainya. Sumber radiasi yang digunakan pada teknik pelapisan
permukaan ini ialah sinar berkas elektron. Proses pelapisan
permukaan papan kayu memerlukan dua tahap pekerjaan, yaitu
pelapisan dasar (base coating) dan pelapisan atas (top coating).
Proses pelapisan permukaan papan kayu dapat dilihat pada gambar
berikut:
Gambar 1. Proses pelapisan permukaan papan kayu dengan
polimerisasi radiasi.
Kayu lapis, parket, papan partikel diampelas, lalu dilapisi
dengan oligomer dan diiradiasi dengan sinar berkas elektron sebagai
pelapis dasar, kemudian diampelas lagi, selanjutnya dilapisi dengan
pelapis atas dan diiradiasi lagi. Keuntungan penggunaan teknologi
radiasi pada pelapisan permukaan ini, bila dibandingkandengan cara
konversional ialah :
Kecepatan produksi relatif tinggi, sehingga ruang operasi yang
digunakan relatif lebihsempit.
Bebas dari bahan pelarut yang menguap, sehingga mengurangi
masalah polusi udara.
Prosesnya dapat dilakukan pada suhu kamar, sehingga dapat
diterapkan padasubstrat yang sensitif terhadap panas, misalnya
kertas dan sebagainya.
Daya rekat yang memuaskan, karena adhesinya merupakan ikatan
kimia.
C. Kayu Plastik
Dari sekitar 4.000 jenis kayu yang terdapat di wilayah
Indonesia, diperkirakan hanya 15%-20% saja yang bersifat baik
keawetannya. Untuk meningkatkan keawetan kayu biasanya digunakan
bahan pengawet, misalnya disodium oktaborate, anhydrous, pentaklor
phenol,dan sebagainya. Tetapi bahan pengawet ini sangat berbahaya
bagi kesehatan apabila digunakan untuk bahan bangunan interior.
Dengan teknologi polimerisasi radiasi dapat ditingkatkan keawetan
kayu. Prosesnya dapat disajikan pada gambar 2. Kayu divakumkan
dalam wadah tertutup kemudian dalam keadaan vakum kayu tersebut
diberi monomer, lalu dibungkus supaya kedap udara, dan kayu yang
mengandung monomer ini diiradiasi. Kayu yang sudah diproses dengan
metode polimerisasi radiasi ini disebut kayu plastik.
Gambar 2. Proses produksi kayu plastik dengan metode
polimerisasi radiasi
Kayu plastik ini disamping sifat fisik dan mekaniknya meningkat
misalnya lebih keras dan mudah dipelitur, juga keawetannya lebih
baik dibanding kayu aslinya karena lebih tahan terhadap serangga
pemakan kayu. Kayu plastik ini tahan terhadap cuaca, sehingga kayu
plastik tersebut dapat digunakan untuk bahan bangunan di luar rumah
dan untuk dekorasi interior, karena tidak mengganggu kesehatan.
2) Degradasi
Degradasi adalah suatu reaksi perubahan kimia atau peruraian
suatu senyawa atau molekul menjadi senyawa atau molekul yang lebih
sederhana secara bertahap. Misalnya, pengurangan panjang polimer
makromolekul atau perubahan gula menjadi glukosa dan akhirnya
membentuk alcohol. Degradasi polimer dasarnya berkaitan dengan
terjadinya perubahan sifat karena ikatan rantai utama makromolekul.
Pada polimer linear, reaksi tersebut mengurangi massa molekul atau
panjang rantainya. Sesuai dengan penyebabnya, kerusakan atau
degradasi polimer ada beberapa macam, antara lain kerusakan termal
(panas), fotodegradasi (cahaya), radiasi (energi tinggi), kimia,
biologi (biodegradasi) dan mekanis. Dalam artian peningkatan berat
ukuran molekul ikat silang dapat dianggap lawan degradasi.
Adapun ciri-ciri polimer yang mengalami degradasi kimia yaitu
terjadi perubahan yang bersifat kimia pada polimer, selain itu juga
terjadi perubahan sifat fisik dan mekanik pada polimer. Perubahan
yang bersifat kimia yaitu terjadi perubahan rantai polimer dan
ikatan polimer. Perubahan fisik terlihat pada terjadinya perubahan
warna polimer, timbulnya retakan pada polimer, polimer bersifat
lebih rapuh, dan timbulnya bau air mineral kemasan. Perubahan sifat
mekaniknya meliputi kekuatan tarik, kekuataan kompresif (tekanan),
kekuatan fleksur (patahan), kekuatan impak (menahan pukulan
tiba-tiba), kelelahan, dan kekerasan. Contoh polimer radiasi
degredasi, antara lain:A. Modifikasi khitin dan khitosanPengolahan
limbah polimer alam (limbah kulit udang dan kepiting) menjadi bahan
yang bernilai tinggi (chitin dan turunannya) kemudiaN dimodifikasi
dengan mempergunakan teknik iradiasi untuk dapat diaplikasikan di
bidang pertanian dan industri, dengan kegiatan utama sebagai
berikut :
a) Isolasi khitin dari kulit udang dan kepiting/rajungan,
dilanjutkan dengan pembuatan khitosan.
b) Modifikasi khitosan menjadi oligokhitosan dengan iradiasi
gamma untuk berbagai tujuan antara lain :
Penginduksi pertumbuhan (growth promotor)
Adsorben dan membran penukar ion
khitosan larut air : karboksil metil khitosan
bahan dasar bioplastik
Gambar 3. OligokitosanContoh aplikasi sebagai bahan penginduksi
pertumbuhan tanaman cabe, kerjasama dengan kelompok petani di
daerah Jawa Barat (Ciwidey, Cisarua) dan Jawa Timur (Malang).
Gambar 4. Label penggunaan Oligokitosan pada tanaman cabe
B. Lateks alam iradiasi (Radiation Vulcanized Natural Rubber
latex /RVNRL)
Lateks alam iradiasi atau RVNRL, proses vulkanisasi dilakukan
dengan penyinaran lateks karet alam dengan sinar gamma dari sumber
Co-60. Produk RVNRL ini tidak bersifat radio aktif, dan aman untuk
dipakai. Yang menarik adalah prosesnya sederhana, tidak diperlukan
bahan vulkanisat seperti Sulfur, zinc oksida, ZDC dan bahan
pencepat lain. Hal ini akan mendukung produk yang ramah lingkungan.
Dari percobaan untuk industri rumah tangga dan skala yang lebih
besar diperoleh hasil bahwa RVNRL mempunyai prospek yang cerah
khususnya untuk produk-produk, sesuai dengan teknik dan standar
yang telah mapan. Beberapa keunggulan dari RVNRL adalah :
RVNRL mempunyai kestabilan tinggi, sehingga dapat dipakai dalam
jangka panjang
Tidak mengandung nitrosamin yang bersifat karsinogen dan protein
alergen yang berpotensi terhadap alergi
Produk mudah untuk perwarnaan (clarity-better colouration)
Proses yang ramah lingkungan karena bebas dari berbagai macam
polutan
Rendah kadar abu dan rendah produksi gas bila RVNRL telah
dipakai (sebagai sampah)
Bebas protein alergi
Produksi lateks alam iradiasi yang telah uji produksi skala
pabrik : kondom, sarung tangan, tensimeter.
Gambar 3 Contoh Lateks Alam: Kondom, Sarung tangan, dan
Tensimeter
C) Pembuatan polymer electrolyte membrane Fuel Cell (PEMFC)
Fuel Cell (FC) adalah perangkat pembangkit listrik yang bekerja
seperti halnya batre (aki), namum FC tidak perlu di charge dan akan
menghasilkan listrik dan kalor (panas) selama fuel yaitu gas
hidrogen atau metanol dialirkan. FC terdiri dari dua elektroda yang
berada dalam larutan elektrolit. Membran elektrolit berada di
antara dua elektrolit, yang berfungsi sebagai penukar ion, yakni
ion H+. Membran elektrolit ini akan menarik ion H+ karena gugus
pada ujung-ujungnya bermuatan negatif (SO3H-). Hidrogen dimasukkan
ke dalam ruang anoda, sedangkan oksigen (udara) masuk ke katoda dan
bila di antara anoda dan katoda dihubungkan akan timbul aliran
listrik. Selama proses berlangsung akan dihasilkan air (H2O).
Dengan teknologi radiasi, Polymer Electrolyte membran (PEM) dapat
dibuat yaitu dengan melakukan modifikasi radiasi polimer berbasis
fluoro-karbon dikopolimer dengan stiren, kemudian dilakukan proses
sulfonasi untuk memasukkan gugus SO3H ke dalam membran.PEM dari
polimer berbasis fluoro-karbon dengan ketebalan 60-100 um dapat
beroperasi sampai dengan suhu 100oC. Aplikasi PEM untuk FC
dilakukan melalui kerjasama dengan insatansi lain yaitu P3FT-LIPI
di Kawasan Puspiptek-Serpong.