CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN …ansn.bapeten.go.id/files/41101/0032.pdf · Penentuan Derat...

7
Aplikasi Jsotop dan Radiasi, J 996 CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN OKSIDA DALAM LARUTAN AIR DENGAN RADIASI SINAR GAMMA Zainuddin Pusat Aplikasi Isotop clan Radiasi, BA TAN ABSTRAK CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN OKSIDA DAlAM lARUTAN AIR DENGAN RA- DIASI SINAR GAMMA Telah dipelajari proses terbentuknya makroradikal sampai dengan terbentuknya jaringan tiga di- mensi pada larutan polietilen oksida (PEO) yang diiradiasi dengan sinar Gamma dari sumber 6OCOdengan laju dosis 0,267 kGy/jam. Larutan yang diiradiasi dengan dosis kurang dari dosis gel diukur viskositasnya. Sedangkan yang diiradiasi dengan dosis di atas dosis gel hasilnya diekstraksi dalam air bides (50°C) selama 01048 jam kemudian direndam dalam air bides pada suhu 30°C sampai mencapai kesetimbangan swellinll. clan dikeringkan pada suhu 60°C hingga beratnya konstan. Hasil pengukuran viskositas menunjukkan bahwa viskositas intrinsik clan berat molekul terus meningkat dengan bertambahnya dosis iradiasi. Sedangkan dari analisis sol-gel diketahui bahwa reaksi dekomposisi juga tetjadi di samping reaksi ikatan silang di J))ana G(x) = 3,3 untuk larutan yang dijenuhkan dengan Ar clan G(x) = 6,2 untuk larutan yang dijenuhkan dengan Np. Dida- patkan pula bahwa kerapatan ikatan silang (Ve) sema1cintinggi dengan meningkatnya dosis iradiasi, tetapi menurunkan derajat swellinll.. ABSTRACT CROSSLINKING AND DEGRADATION OF POLYETHYLENE OXIDE IN AQUEOUS SOLUTION BY GAMMA RAYS. The process occured in aqueous polyethylene oxide (PEO) solution which was irradiated by Gamma rays &om a 6OCOsource with a dose rate of 0.267 kGy/hour has been studied. The viscosity of the solution which was irradiated with an irradiation dose below than gelation dose was measured. While the solution irradiated with an irradiation dose higher than that of gelation dose was extracted in water at 50°C for 48 hours, immersed in water at 30°C until swelling equilibrium, and drying at 60°C to a constant weight. The viscosity measurement showed that the intrinsic viscosity and viscosity average molecular weight increase with the increasing of dose. While from sol-gel analysis it was found that the decomposition reac- tion was occured along with the crosslinking reaction where G(x) = 3.3 for Ar-saturated solution and G(x) = 6.2 for Np- saturated solution. It was also found that the crosslinking density increases with the increasing of dose but reduces the degree of swelling. PENDAHULUAN Polietilen oksida (PEO) adalah termasuk polimer yang larut dalam air dengan struktur kimia relatif sangat sederhana, yaitu tersusun dari pengulangan unit: -C~-C~-o-. Oleh karena PEa bersifat inert terhadap biopolimer (termasuk protein, darah, daD jaringan sel), maka PEa dapat digunakan sebagai bahan dasar, teruta- ma dalam bentuk hidrogel untuk pembuatan berbagai jenis alat kedokteranlkesehatan dan farmasi, seperti: pembalut luka, "suture", kontak lens, membran dial isis, daD alat pelepas obat secara terkontrol (1-5). Oi samping itu, PEa dapat pula digunakan untuk melapisi beberapa alat kedok- teran/kesehatan yang berhubungan langsung dengan jaringan tubuh dan darah, misalnya kateter daD vaskuler protese (6). Salah satu cara yang mudah untuk menghasilkan hidrogel PEa ialah dengan mengiradiasi larutan PEa dengan radiasi pengion, baik dengan sinar gamma mau. pun dengan berkas elektron. Be1;>erapapeneliti seperti: STAFFORD (7), KING and WARD (8), dan CHARLES- BY, dkk. (9) telah mempelajari radiolisis PEa yang diira- diasi dalam larutan air, tetapi belum satupun yang mem- bahas secara menyeluruh bagaimana proses yang terjadi dalam larutan PEa yang diiradiasi mulai dari tahap awal (terbcntuknya makroradikal PEa) sampai terbentuknya hidrogel yang merupakanjaringan tiga dimensi (crosslink- ing) . Oalam makalah ini dilaporkan basil pengamatan mengenai tahapan-tahapan yang terjadi dalam larutan PEa yang diiradiasi dengan sinar Gamma dari sumber 6OCO. Pembahasan hasil pengamatan terutama didasarkan pada basil analisis sol-gel, viskositas, dan kesetimbangan swell- ing. BAHAN DAN METODE Bahan. Polietilen oksida (PEO) dengan berat molekul rata-rata (BM = 3xIOS)dibeli dari Aldrich, Co. (USA) daD digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut. Se- bagai pelarut dan media swellinJ!:digunakan air bidesyang telah dideionisasi dengan alat Nanopure II (Barnstead, USA). Metode. Larutan PEa dibuat dengan melarutkan PEa (powder) dalam air bides pada subu kamar (25°C). ")1

Transcript of CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN …ansn.bapeten.go.id/files/41101/0032.pdf · Penentuan Derat...

Page 1: CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN …ansn.bapeten.go.id/files/41101/0032.pdf · Penentuan Derat Molekul (Mv). Viskositas in- ... volume molar pelarut, VI (HP)= 18), ... atom hidrogen

Aplikasi Jsotop dan Radiasi, J 996

CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN OKSIDA DALAMLARUTAN AIR DENGAN RADIASI SINAR GAMMA

Zainuddin

Pusat Aplikasi Isotop clan Radiasi, BA TAN

ABSTRAK

CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN OKSIDA DAlAM lARUTAN AIR DENGAN RA-

DIASI SINAR GAMMA Telah dipelajari proses terbentuknya makroradikal sampai dengan terbentuknya jaringan tiga di-mensi pada larutan polietilen oksida (PEO) yang diiradiasi dengan sinar Gamma dari sumber 6OCOdengan laju dosis 0,267kGy/jam. Larutan yang diiradiasi dengan dosis kurang dari dosis gel diukur viskositasnya. Sedangkan yang diiradiasi dengandosis di atas dosis gel hasilnya diekstraksi dalam air bides (50°C) selama 01048jam kemudian direndam dalam air bides padasuhu 30°C sampai mencapai kesetimbangan swellinll. clan dikeringkan pada suhu 60°C hingga beratnya konstan. Hasilpengukuran viskositas menunjukkan bahwa viskositas intrinsik clan berat molekul terus meningkat dengan bertambahnya dosisiradiasi. Sedangkan dari analisis sol-gel diketahui bahwa reaksi dekomposisi juga tetjadi di samping reaksi ikatan silang di

J))ana G(x) = 3,3 untuk larutan yang dijenuhkan dengan Ar clan G(x) = 6,2 untuk larutan yang dijenuhkan dengan Np. Dida-patkan pula bahwa kerapatan ikatan silang (Ve) sema1cintinggi dengan meningkatnya dosis iradiasi, tetapi menurunkan derajatswellinll..

ABSTRACT

CROSSLINKING AND DEGRADATION OF POLYETHYLENE OXIDE IN AQUEOUS SOLUTION BY

GAMMA RAYS. The process occured in aqueous polyethylene oxide (PEO) solution which was irradiated by Gamma rays

&om a 6OCOsource with a dose rate of 0.267 kGy/hour has been studied. The viscosity of the solution which was irradiated

with an irradiation dose below than gelation dose was measured. While the solution irradiated with an irradiation dose higher

than that of gelation dose was extracted in water at 50°C for 48 hours, immersed in water at 30°C until swelling equilibrium,

and drying at 60°C to a constant weight. The viscosity measurement showed that the intrinsic viscosity and viscosity average

molecular weight increase with the increasing of dose. While from sol-gel analysis it was found that the decomposition reac-

tion was occured along with the crosslinking reaction where G(x) = 3.3 for Ar-saturated solution and G(x) = 6.2 for Np-saturated solution. It was also found that the crosslinking density increases with the increasing of dose but reduces the degree

of swelling.

PENDAHULUAN

Polietilen oksida (PEO) adalah termasuk polimeryang larut dalam air dengan struktur kimia relatif sangatsederhana, yaitu tersusun dari pengulangan unit:

-C~-C~-o-.Oleh karena PEa bersifat inert terhadap

biopolimer (termasuk protein, darah, daDjaringan sel),maka PEa dapat digunakan sebagai bahan dasar, teruta-ma dalam bentuk hidrogel untuk pembuatan berbagai jenisalat kedokteranlkesehatan dan farmasi, seperti: pembalutluka, "suture", kontak lens, membran dial isis, daD alatpelepas obat secara terkontrol (1-5). Oi samping itu, PEadapat pula digunakan untuk melapisi beberapa alat kedok-teran/kesehatan yang berhubungan langsung denganjaringan tubuh dan darah, misalnya kateter daD vaskulerprotese (6).

Salah satu cara yang mudah untuk menghasilkanhidrogel PEa ialah dengan mengiradiasi larutan PEadengan radiasi pengion, baik dengan sinar gamma mau.pun dengan berkas elektron. Be1;>erapapeneliti seperti:STAFFORD (7), KING and WARD (8), dan CHARLES-BY, dkk. (9) telah mempelajari radiolisis PEa yang diira-

diasi dalam larutan air, tetapi belum satupun yang mem-bahas secara menyeluruh bagaimana proses yang terjadidalam larutan PEa yang diiradiasi mulai dari tahap awal(terbcntuknya makroradikal PEa) sampai terbentuknyahidrogel yang merupakanjaringan tiga dimensi (crosslink-ing) .

Oalam makalah ini dilaporkan basil pengamatanmengenai tahapan-tahapan yang terjadi dalam larutan PEayang diiradiasi dengan sinar Gamma dari sumber 6OCO.Pembahasan hasil pengamatan terutama didasarkan padabasil analisis sol-gel, viskositas, dan kesetimbangan swell-ing.

BAHAN DAN METODE

Bahan. Polietilen oksida (PEO) dengan beratmolekul rata-rata (BM = 3xIOS)dibeli dari Aldrich, Co.(USA) daD digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut. Se-bagai pelarut dan media swellinJ!:digunakan air bides yangtelah dideionisasi dengan alat Nanopure II (Barnstead,USA).

Metode. Larutan PEa dibuat dengan melarutkanPEa (powder) dalam air bides pada subu kamar (25°C).

")1

Page 2: CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN …ansn.bapeten.go.id/files/41101/0032.pdf · Penentuan Derat Molekul (Mv). Viskositas in- ... volume molar pelarut, VI (HP)= 18), ... atom hidrogen

Aplikasi [SalOp don Radiasi. J 996

Larntao diisikan ke dalam gelas ampul 5 mI, dialiri gasargon (Ar) atau nitrogen oksida (NP) selama 45 menit danditutup. Untuk menghilangkan sisa oksigen yang terkan-dung dalam gas Ar dan Np, sebelumnya gas-gas tersebutdilewatkan ke dalam larutao alkali-pirogalol. Sampel yangtelahditutup kemudian diiradiasi dengan sinar Gamma darisomber IiOCopada subu kamar dengan laju dosis 0,267 kGy/jam. Laju dosis tersebut ditentukan dengan dosimeterFricke.

Penentuan Derat Molekul (Mv). Viskositas in-trinsik ([nJ) larutao PEa yang diiradiasi di bawah dosisgel (pree:elation dose) ditentukan dengan menggunakanviskometer otomatis Schott Gerate (Jerman) pada suhu30°C. Perubahan berat molekul Mv dapat dihitung ber-dasarkan persamaaan BAlLEY & CALLARD (10).

[n] = 1,25 x 10.4MvO.78......................... 1.

~enentuan Fraksi Gel. Untuk menghilangkanbagian yang larut (fraksi sol) maka hidrogel diekstraksidalam air bides pada subu :l:50°Csebanyak 7 kali. Setiapekstraksi berlangsung selama :I:7 jam daD airnya diganti.Bagian yang tidak terlarut (fraksi gel) mkeringkan dalamoven 60°C sampai beratnya konstao. Fraksi gel dihitungdengan menngunakan persamaan:

g = I -s " 2.

di mana :g . fraksi gels . fraksi sol = (WO - Wd)/WO

WO: berat awal polimer dalam tarutao sebelumdiiradiasi

Wd: berat kering hidrogel setelah ekstraksi

Penentuan Derajat Swellinl!. Hidrogel PEa yangtelah diekstraksi direndam dalam air bides pada subu 30°Cselama :I:30 hari untuk meneapai kesetimbangan swelline:.Hidrogel ini kemudian ditimbang dan dikeringkan dalamoven 60°C sampai beratnya konstan. Derajat swelling di-hitung menurut persamaan:

DS = (Ws -Wd)/Wd 3.

di mana

DS : derajat swelline: (g HP/g polimer kering)Ws : berat hidrogel pada kesetimbangan swelline:Wd: berat kering hidrogel setelah ekstraksi dan

swelling

Penentuan Basil Kimia Radiasi Ikatan Silang.Daya scrap air hidrogel sangat bergantung pada jumlahkonsentrasi rantai efektif (Ve) dalam jaringan tiga dimen-si (three dimensional network) di mana nilai Ve inisangat erat hubungannya dengan berat molekul rata-rataantara dua rantai polimer yang berikatao silang (Me), se-bagaimana ditunjukan pada persamaan berikut:

Ve= -Me

2-

Mn(O) ..." 4.

Oleh karena

4,8 X 106Me= 5.

G(x) x D

maka persamaan (4) dapat dituliskan dalam bentuk persa-maan 6, yaitu:

Ve=G(x) x D 2

-- 6.4,8 x 106 Mn(O)

Dari data swelline: nilai Ve dapat dihitung berdasarkanteori swelline:eauilibrium dengan menggunakan persamaan7 (II):

vNI [In(l-V2,s) + V2,s + u V2,S2]Ve = 7.

V2,r [(V2,sN2,r)'/J] - 112(V2,sN2,r)]

Dan grafik hubungan antara Ve dan dosis iradiasi (D) yangberupa garislurus, maka harga G(x) dapat ditentukan, yaitutidak lain daripada slop kurva garis lurus tersebut. Artisimbol yang digunakan pada persamaan tersebut di atasadalah: Mn(O)-jumlah berat molekul rata-rata PEa se-belum diiradiasi, G(x)-hasil kimia radiasi ikatao silang, v-volume spesiflk polimer (v = lip, PPEO=1,26 glem3), VI-volume molar pelarut, VI (HP)= 18), V2,r daD V2,smasing-masing adalah fraksi volume sampel gel dalamkondisi rileks daD swelline:, u-parameter FLORY-HUG-GINS untuk interakasi polimer dan pelarut ("rEO-H2O= 0,427)(12).

BASIL DAN PEMDAHASAN

Pada saat larutao PEa diiradiasi dengan radiasisinar Gamma maka sebagian energi radiasi akan diabsorpsioleh PEa daDsebagian lagi diabsorpsi oleh pelarut. Ener-gi radiasi yang diabsorpsi oleh PEa akan menyebabkanatom hidrogen dapat terabstraksi dari atom karbon PEadan membentuk makroradikal (reaksi 8). Lebih dari ituatom hidrogen yang dihasilkan dari proses abstraksi ter-sebut dapat pula bereaksi dengan PEa, sehingga dihasil-kan makroradikal yang sarna (reaksi 9). Adapun energi ra-diasi yang diabsorpsi oleh pelarut (air) akan menimbulkanterjadinya proses ionisasi daD eksitasi pada molekul air,sehingga terbentuk produk radiolisis air (reaksi 10) yangselanjutnyadapatbereaksidenganPEa.

-C~-CH2-O- -/1M-> -C~-CH-0- + n 8.

n + -CH2-CH2-O--> -CH2-CH-O-+ H2 9.

HP -/VV\-> eoq'n, on, ~O2' ~O+, HO2 10.

on + -C~-CH2-0- -> -CH2-CH-0- + ~O II.

-CH2-CH-O--CH2-CH-O- + -CH2-CH-0- -> I ... 12 .

-CH2-CH-o-

22

Page 3: CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN …ansn.bapeten.go.id/files/41101/0032.pdf · Penentuan Derat Molekul (Mv). Viskositas in- ... volume molar pelarut, VI (HP)= 18), ... atom hidrogen

Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1996

-~-CH-O-~-C~-O- -> -CH=C-H + CHz=CH-O-. 13I0

Oleh karena dalam penelitian ini konsentrasipolimer yang digunakan relatif sangat rendah (C ~IO%b/v), maka dapat dimengerti kalau sebagian besar makro-radikal PEG terbentuk melalui reaksi antara PEG clanproduk radiolisis air. Sebagaimana kita ketahui bahwa diantara produk radiolisis air tersebut yang terutarna reaktifterhadap polimer adalah hidroksil radikal (OH), hidrogenatom (H), dan elektron terlarut (e ). Reaktivitas elektronaq

terlarut terhadap PEG telah dipelajari oleh CHARLESBY,dkk. (9). Mereka melaporkan bahwa dengan penurunanabsorbansi elektron yang hanya sedikit dipercepat denganadanya PEG reaktivitas elektron terlarut terhadap PEGadalah relatif rendah sehingga peranannya dalam prosespembentukan makroradikal tidak begitu penting. Sehu-bungan dengan hal tersebut ULANSKI, dkk. (13) jugatelah melakukan percobaan pulsa radiolisis PEG dalamlarutan air clan hasilnya ternyata memang mendukungpemyataan CHARLESBY, dkk., yaitu didapatkannya kon-stanta kecepatan reaksi elektron terhadap PEG lebih kedldari 5 x 106dm3mol-1dr.Sedangkan untuk mendapatkangarnbaran mengenai reaktivitas hidrogen atom clanhidrok-sil radikal telah dilakukan iradiasi larutan PEG dalam kon-

disi jenuh gas argon (Ar) clan gas nitrogen oksida (NP).Dari perubahan viskotas larutan yang diiradiasi pacta do-sis iradiasi di bawah dosis gel maka reaktivitas radikal OHdan hidrogen atom dapat dipelajari. PactaGambar I ditun-jukkan hubungan antara viskositas intrinsik larutan PEGdan dosis iradiasi. Tarnpak bahwa viskositas intrinsik te-rns meningkat dengan bertambahnya dosis iradiasi di manakenaikan yang sangat tajam teIjadi pacta daerah di sekitardosis gel. Bertambahnya viskositas intrinsik jelas merupa-kan suatu pertanda bahwa teIjadi penggabungan (rekombi-nasi) antara makroradikal PEG satu dengan yang lainmembentuk ikatan kovalen kimia (ikatan silang ataucrosslinking) (reaksi 12). Sebagai akibat dari pengikatansilang ini berat molekul polimer juga bertambah. Denganmenggunakan persamaan 1, perubahan berat molekulpolimer dapat diikuti sebagaimana ditunjukkan pactaGam-bar 2. Terlihat bahwa berat molekul Mv terns bertambahdengan bertambahnya dosis iradiasi. Dosis iradiasi di mananilai IIMv::::0 dikenal sebagai dosis gel (ditentukan de-ngan analisis sol-gel), yaitu dosis di mana setiap dua ran-tai polimer dihubungkan oleh satu ikatan silang (14).Besarnya dosis gel untuk berbagai konsentrasi polimerdapat dilihat pacta Gambar 3. Tampak bahwa dosis geluntuk larutan PEG yang dijenuhkan dengan Np lebihrendah (harnpir dua kali) daripada larutan yang dijenuh-kan dengan gas Ar. Hal ini secara tidak langsung menun-jukan bahwa dalam proses pembentukan makroradikal PEGradikal OH lebih dominan dari pacta hidrogen atom (H).Ini dapat dimengerti karena dalam larutan yang dijenuh-kan dengan Np sekitar 90% elektron terlarut yang terben-tuk dari basil radiolisis air akan dikonversi menjadi radikalOH (IS) (reaksi 14) yang selanjutnya dapat bereaksidengan PEa sehingga terbentuk makroradikal PEa (reak-si II).

HzOe- + Np --> OH + Nz + OR- 14.

Untuk dosis iradiasi yang lebih besar daridosisgel maka di dalam sistem mulai terbentuk jaringan tigadimensi yang tidak larut dalam pelarutnya (fraksi gel).Fraksi ini akan terns bertambah dengan meningkatnyadosis iradiasi sampai maksimum sarna dengan I (untukjenis polimer yang hanya mengalami ikatan silang tanpadisertai dengan degradasi). Pacta Gambar 4 clan 5 ditun-jukkan basil analisis sol-gel yang diplotkan menurut per-samaan CHARLESBY-PINNER (16). Terlihat bahwa nilaidosis gel untuk larutan PEG yang dijenuhkan dengan gasAr clan Np masing-masing adalah 0,67 clan 0,34 kGy.Sedangkan nilai s + SI/Zuntuk dosis iradiasi yang tak ter-hingga (diekstrapolasi) didapatkan lebih besar daD Dol(0).Ini berarti bahwa di samping teIjadi ikatan silang (cross-linking) juga teIjadi pemutusan ikatan (degradasi). Prosesdegradasi ini berlangsung akibat radikal melakukan pe-nyusunan ulang alan rearrangement untuk menuju pactakondisi stabil/lebih stabil dengan cara memutuskan rantaipolimer terdekat di mana radikal tersebut berada (reaksi14). Dengan menggunakan persamaan 6, nilai basil kimiaradiasi ikatan silang untuk kedua sistem larutan dapatditentukan, yaitu tidak lain daripada slop kurva garis locushubungan antara Ve clan dosis iradiasi (Garnbar 6). Daribasil perhitungan diperoleh nilai G(x) masing-masingadalah 3,3 untuk larutan yang dijenuhkan dengan Ar dan6,2 untuk larutan yang dijenuhkan dengan Np.

Pacta Gambar 7 ditunjukkan hubungan antaraderajat swelling clandosis iradiasi. Untuk dosis yang sarna(misalnya 3 kGy) derajat swelling hidrogel yang diperolehdengan mengiradiasi larutan PEG jenuh NzO lebih rendahdati derajat swelling hidrogel basil iradiasi larutan PEGjenuh AT. Hal ini dapat dijelaskan karena kerapatanikatan silang yang dicerminkan dari nilai Ve hidrogel basiliradiasi larutan PEG yang dijenuhkan dengan Np lebihtinggi (Gambar 6) daripada yang dijenuhkan dengan Ar.

KESIMPULAN

Beberapa kesimpulan yang dapat ditarik dari ha-sil pengamatan ini adalah:1. Di antara ketiga produk utama dari hasil radiolisis air,

radikal OR merupakan penyebab utama teIjadinya ma-kroradikal PEG.

2. PEG yang diiradiasi dalam larutan akan mengalamireaksi ikatan silang clandegradasi.

3. Hasil kimia radiasi ikatan silang pacta konsentrasitarutao 3% adalah G(x) = 3,3 untuk larutan yangdijenuhkan dengan Ar clan G(x) = 6,2 untuk larutanyang dijenuhkan dengan Np.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini dilakukan di Institute of AppliedRadiation Chemistry, Technical University ofLodz, Poland.Penelitian ini dapat terlaksana dengan baik berkat bim-

Page 4: CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN …ansn.bapeten.go.id/files/41101/0032.pdf · Penentuan Derat Molekul (Mv). Viskositas in- ... volume molar pelarut, VI (HP)= 18), ... atom hidrogen

Aplikali Ilotop don Radiali. J996

bingan dan bantuan yang diberikan oleh Prof. Dr. J.M.Rosiak, DR K. Burczak, dan J. Albinska M.Sc. Oleh kare-na itu, penulis mengucapkan terima kasih yang tak ter-hingga. Begitu pula ucapan terima kasih penulis sampai-kan kepada IAEA atas stipend yang diberikan selama satu(1) tabun dalam kaitannya dengan Technical AssistentProject No. INS/8/0 17.

DAFfAR PUSTAKA

1. GRAHAM, N.B., "Poly (ethylene oxide) and relatedhidrogels", Hydrogel in Medicine and Pharmacy(PEPPAS, N.A, ed.), VoUI (1987) 75.

2. HOU-CHING, Y, and SILVERMEN, J., Developmentand. testing of radiation crosslinked poly (ethyleneoxide) for sutureless anastomisis, Radiat. Phys.Chern. 25 1-3 (1985) 375.

3. BRIAN, J.T., "Hydrogels as contact lens materials",Hydrogel in Medicine and Pharmacy (PEPPAS,N.A, ed.), VoUII (1987) 53.

4. PEPPAS, N.A, "Others biomedical application of hy-drogel", 'fJydrogel in Medicine and Pharmacy (pEP-PAS, N.A, ed.), Vol.III (1987) 177.

5. APICILLA, A, DEL NOBILE, M.A, MENSITIERI,G.,NICOLAIS, L, CAPELLO,B., and LA ROTONDA,M., "Poly (ethylene oxide) (PEO) constant releasemonolithic .devices" Polymers in Medicine(OTTENBRITE; RM., and CmELLINI, E., eds.),Technomic, Pennsylvania (1992) 23.

6. HENCH. L.L., "Biomaterials", Advanced Technology(ABELSON, P.R., and DORFMAN, M., eds.),AAAS, Washington, D.C.(1980) 22.

7. STAFFORD, J.W., The radiation induced reactions ofaqueous polyethylene oxide solution I. Theory ofgelation, Makromol. Chern. 134 (1970) 57.

8. KING, P.A, and WARD, J.A., Radiation chemistry ofaqueous poly(ethylene oxide) solution I., J. Polym.Sci., 8A (1970) 253.

9. CHARLESBY, A, FYDELOR, P.J., KOPP, P.M.,KEENE, J.P., and SWALLOW,AJ., "Pulse radiol-ysis studies of aqueous polymer-thio-urea system",Pulse Radiolysis (EBERT, M., KEENE, J.P.,SWALLOW, AJ., and BAXENDALE, J.H., eds.),Academic Press, New York (1965) 193.

10. BAILEY, J.R, and CALLARD, R W., Some proper-ties of poly (ethylene oxide) in aqueous solution. J.Appl. Polym. Sci. 1 (1959) 56.

11. ROSIAK, J.M., OLEJNICZAK, J., and CHARLESBY,A, Detennination of radiation yield of hydrogelcrosslinking, Rad. Phys. Chern. 32 (1988) 691.

12. BANDRUP, J., Polymer HandBook, Interscience, NewYork (1966) IV-3.

13. ULANSKI, P., ZAINUDDIN, and ROSIAK, J.M,Pulse radiolysis of aqueous poly (ethylene oxide) I.Fonnation of macroradicals, in Press.

14. CHARLESBY, A, "A theory of network formation inirradiated polyesters", Proceeding of Royal Soc.,214A (1957) 495.

15. BUXTON, G.V., "Basic radiation chemistry of liquidwater" The Study of Fast Processes and TransientSpecies by Electron Pulse Radiolysis (BAXEN-DALE, J.R., and BUSI, F., eds.), (1981) 241.

16. CHARLESBY, A., and KOPP, P.M., Proceeding ofRoyal Soc., 291A (1966) 129.

24

Page 5: CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN …ansn.bapeten.go.id/files/41101/0032.pdf · Penentuan Derat Molekul (Mv). Viskositas in- ... volume molar pelarut, VI (HP)= 18), ... atom hidrogen

Aplikasi Isotop don Radiasi, 1996

g:!!.3.7r:!.J)UE.5 33

J .I 3.15:

4.3 r --- --- - u

4.10-

Gambar 1. Pengaruh dosis iradiasi terhadap viskositas intrinsiklarutan PEO. Konsentrasi PEO 5%

UI~ 2.0'M

i!..:a 1.5 0-."6:Ii11:; 1.0>-of!~

3.9

2.9

2.7

2.5"0

r-:-~;'~ N20L__L_.0.4 0.5 0.8 0.7

Gambar 2. Pengaruh dosis iradiasi terhadap berat molekul.Konsentrasi PEO 5%

0.1 0.2 0.3

Doele (kGy)

3.0r _n n ---j.. Ar .N20

2.11

0.5

0.0' I I I to I L--L_--L L0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.8 0.7 0.8 0.9

Doele (kGy)

--. . . . --.,.

1.0 \ . , :./

\. G'~:KY/.:-"'.

"'"'-'" ... . : .

. ~+--~/ , ; :::

-;::I:J~gIa'ic"

""80

... Ar ,. N20: J10.0

0.10.1 1.0

Kone.nlr..1 (%)

Gambar 3. Hubungan antara dosis gel clan konsentrasi PEO

2.00-

1.8

1.8 '"

1.4'-

~~ 1.2

cfCI) 1.0

:!~ 0.8U.

0.8'-

0.4"

0.2

O.OL L__L I I -_L:.~~~~~-0.0 0.5 1.0 1.11 2.0 2.11 3.0 3.5

Sclpordoslsr 1/D (kGy-1)

Gambar 4. Fraksi sollarutan PEO yang diiradiasi dengan sinargamma diplotkan menurut persamaanCHARLESBY-PINNER. Konsentrasi PEO 3%

Page 6: CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN …ansn.bapeten.go.id/files/41101/0032.pdf · Penentuan Derat Molekul (Mv). Viskositas in- ... volume molar pelarut, VI (HP)= 18), ... atom hidrogen

Aplikasi lsotop don Radiasi, J996

/

2 3 4 5

00818 (kGy)

Gambar 5. Hubungan antara jumlah rantai efektif (Ve) clan do-sis iradiasi. Konsentrasi PEa 3%

.. L~Ar~~~

~,'""

~-' ~_.._......_--\

'--,.

"" ....-

1.5 2 32.5 3.5 4 4.5 5

00818 (kGy)

Gambar 6. Hubungan antara derajat swelling hidrogel PEa clandosis iradiasi. Konsentrasi PEa 3%

8

i7

I 8'-

1ftb..

5'.M

..:4

,Ij!.!III

J

3

ii 2'-E

1"

00

500

450.-

400

350

'i;300

'i1250i I

!2oo'.0

150

100.-

50

00 0.5

Page 7: CROSSLINKING DAN DEGRADASI POLIETILEN …ansn.bapeten.go.id/files/41101/0032.pdf · Penentuan Derat Molekul (Mv). Viskositas in- ... volume molar pelarut, VI (HP)= 18), ... atom hidrogen

Aplikasi Isotop dan Radiasi. J996

HER WIN ARNI

Mengapa G (x) = 3,3 untuk larutaoyang dijenu-hkan dengan Ar hasilnya lebih rendah, hila dibandingkandengan yang dijenuhkan dengan Np G (x) = 6,2?

ZAINUD D IN

Hal ini karena di dalam tarutao yang dijenuhkandengan Np sekitar 90% elektron terkonversi menjadi OHradikaI menurut reaksi:

~Oe-+NO->OH+N +OH-- 2 2

Sehingga reaktivitas didalam larutao meningkathampir dua kali lipat atau dengan kata lain G (x)-nya jugaotomatis bertambah hampir dua kali lipat {G (x) -Np =6,2 }. Sedangkan dalam larutao yang dijenuhkan denganAr, elektron hampir sarna sekali tidak mengalami perubah-an daD elektron itu sendiri reaktivitasnya terhadap PEarelatif sangat kecil. Jadi, jelas nilai G (x) dalam larutaoyang dijenuhkan dengan Np akan lebih tinggi dari G (x)larutao yang dijenuhkan dengan Ar.

MERI. S

I. Apakah yang dimakusd dengan viskositas intrinsik,mengapa Anda memilih jenis viskositas tersebut dalampenelitian ini?

2. Ada berapa macam viskositas yang dapat digunakanuntuk menguji polimer?

DISKUSI

ZAINUD DIN

I. Viskositas instrinsik adalah viskositas spesifik menurundari tarutao pada konsentrasi = 0% yang didapat den-gaD cara extrapolasi.

t-t t0

Viskositas spesifik (n) = - = - -1 = nrel-1t t

0 0

to = waktu alir pelarutt = waktu alir larutao polimernrel= viskositas alir relatif

nViskositas spesifik menurun (n ) = -

Ipc

C = konsentrasipolimerViskositasintrinsik (n) = Jimn , C-> 0...

Jenis viskositas ini dipilih kare~ dapat digunakanuntuk menghitung berat molekul polimer dengan persa-maan BAILEY daD CALLARD, yaitu [n] = 1,25 X 10-4MyO.78

Mv = berat molekul rata-rata berdasarkan visko-sitas (Viscositv Overage MoleculerWeight).

Pada dasarnya, viskositas ada 3 (tiga) macam,yaitu:I. Viskositas Spesifik, n2. Viskositas Spesifik menurun (reduced specific viscosi-

tY), nip3. Viskositas intrinsik (intrinsic viscosity) (n)