Studi Self-Assembly Kopolimer Blok (EO)/OJ-(PO)J,-(EO)/OJ dalam Larutan dengan Teknik Hamburan Neutron SudutKecil (SANS) (Edy Giri R. Putra)

STUDI SELF-ASSEMBLY KOPOLIMER BLOK

(EO)lOJ-(PO)J9-(EO)IOJ DALAM LARUTAN DENGAN TEKNIKHAMBURAN NEUTRON SUDUT KECIL (SANS)

Edy Giri R. Putral,Abarrul Ikraml, Prem S. GoyaP dan Vinod K.AswaPIPusat Penelitian Ilmu dan Teknologi Bahan - BATAN

Kawasan Puspipek Serpong, Indonesia2 UGC - DAE Consortium for Scientific Researc - (BARC)

Trombay, Mumbai, India3Solid State Physics Division - (BARC)

Trombay, Mumbai, India

ABSTRAK

STUDISELF-ASSEMBLYKOPOLIMER BLOK(EO)IOJ-(PO)J9-(EO).OJ DALAM LARUTAN DENGANTEKNIK HAM BURAN NEUTRON SUDUT KECIL(SANS). Teknik hamburan neutron sudut kecil telah terbukti

menjadi teknik yang penting dalam mempelajari tennodinamika dan karakteristik struktur dari terjadinya selfassemblykopolimer blok (EO),OJ-(PO)39-(EO)I03dalam air. Percobaan secara in situ dilakukan dengan menggunakan spektrometerSANS-BATAN dalam mempelajari bentuk dan ukuran terjadinya agregasi misel berdasarkan parameter tennodinamikayang diberikan seperti suhu, dari suhu kamar hingga 70°C. Interaksi inter-partikel atau misel yang menjadi dasarterbentuknya keteraturan struktur sistem koloid dalam skala nano-meter dibahas dalam makalah ini. Jari-jari bagianinti atau core misel yang merupakan blok rantai PPO meningkat dari 43 A menjadi 51 A dengan kenaikan suhu,sedangkanjari-jarilapisan kulit atau corona yang fQ.erupakan blok rantai PEO relatiftidak mengalami peru bahan,yaitu sekitar 96 A hingga 100 A. Struktur Gaussian coil dengan jari-jari girasi sebesar 30 A terbentuk pada suhukamar hingga 30°C.

Kala kunci: SANS, selfassembly, kopolimer blok, misel

ABSTRACT

A STUDY OF SELF-ASSEMBLYBLOCK COPOLYMER (EO)10J-(PO)J9-(EO)10JIN SOLUTION BY USINGSMALLANGLE NEUTRON SCAITERlNG (SANS) TECHNIQUE. Small angle neutron scattering (SANS) techniquehas"been-proven to be important technique in studying the thermodynamics and the structural characteristics of

self-assembled block copolymer (EO)I03-(PO)J9-(EO)103system in water. For the first time, in situ experiment byusing SANS-BATAN spectrometer has been carried out to study the size and shape of micellar aggregationdepending on thennodynamic parameter, i.e. temperature which varies from room temperature up to 70°C. The inter­micellar interaction is also discussed in this paper which shows to be the basis for ordered colloidal like-structureon nano-meter length scale: The core radius of micelles fonned ofPPO chain-block increases from 43 A up to 51 Aby increasing temperature. Meanwhile, the radius of corona fonned of PEO chain-block is relatively constant withthe range of96 A up to 100 A. A Gaussian coil structure with a gyration radius of30 A is fonned at room temperatureand up to 30°C.

key words: SANS, selfassembly, kopolimer blok, misel

PENDAHULUAN

Kopolimer biok tersusun dari duarantai polimer yang berbeda dan terikatsecara kovalen. Biia polimer biok tersebut

memiliki keterlarut~ (miscibility) yang baikdalam suatu pelarut tertentu (good solvent)untuk salah satu biok rantai dan keterlarutan yang

rendah untuk biok rantai Iainnya (poor solvent),maka polimer tersebut beragregasi membentukmisel. Misel tersebut akan terdiri dari bagianinti (core) yang rapat dan merupakan bagianyang tidak Iarut, serta bagian Iuar atau kulityang tak beraturan (corona) dan merupakan

133

Prosiding Simposium Nasional Polimer IV

bagian yang larut di dalam sistem pelaruttertentu [1]. Secara skematik struktur miselinti-kulit (core-shell) dapat dilihat padaGambar 1.

Salah satu kopolimer blok yang sangat luasaplikasinya adalah kopolimer blok berbasispoly(e!hylene- -oxide), PEO denganpoly~ylene oxide), PPO [2,3]. Blok rantaiPEO bersifatlebihmudah lamtdalam airdibandingblok rantai PPO (hidrofobik). Dengan demikian,pada kondisi tertentu maka kopolimer diblokPEO-PPO, maupun triblok PEO-PPO-PEOakan membentuk misel dalam air,Gambar 1.BlokPPO akan menjadi bagian inti, sedangkan blokPEPO akan menjadi bagian kulit bila polimertersebut dilamtkan di dalam air. Berdasarkan sifat

kopolimer blok non-ionik seperti PEO-PPOmemiliki sifat toksik yang rendah dan tidakmemberikan efek buruk terhadap tubuh manusia,maka PEO-PPO merupakan bahan polimer yangsecara luasdiaplikasikandalam bidangkedokteranmaupun farmasi. Salah satu aplikasi yang palingmenarik dari kopolimer blok, seperti kopolimertriblok PEO-PPO-PEO yaitu digunakan dalamsistem drug-delivery berbasis koloid sepertiliposome, microspheres, nanospheres, maupunemulsi [2].

Gambar 1. Skematik struktur misel dari kopolimerblok terdiri dari bagian inti (core) dan lapisanluar atau kulit (corona).

Oi samping pengembangan aplikasidari kopolimer blok yang sangat intensif,penelitian mengenai struktur sistem miseljuga menjadi perhatian para peneliti baik secarateoritik maupun eksperimental. Aspek

termodinamika, seperti konsen~i, temperatur,tekanan, dan mekanika-statistik polimer larutanmenjadi dasar pembentukan struktur misel yangkompleks [1,2,3]. Teknik hamburan sudut kecil,baik neutron (SANS) dan sinar-X (SAXS)

134

ISSN 14/0-8720

merupakan teknik yang tepat untuk mempelajaristruktur misel, keteraturannya secara alami(self-assembly at au self-organize), sertainteraksinya. Percobaan secara in-situ dalammempelajaripengaruhsuhu terhadapstrukturmiselserat interaksinya dapat dilakukan dengan keduateknik hamburan tersebut di atas. Informasi

mengenai struktur misel seperti ukuran bagian intidan ketebalan lapisan kulit dapat diperoleh lebihdetail hanya menggunakan teknik SANS. Hal inimenunjukkan pentingnya mempelajari strukturmisel dengan teknik SANS.

Kopolimer blok PEO-PPO-PEO, tipe

(EO)I03-(PO)39-(EO)I03yang digunakan dalampercobaan ini memiliki kelarutan dalam air yangcukup baik serta membentuk larutan ideal padasuhu ruang dan dalam konsentrasi rendah.Kopolimer ini akan teragregasi membentuk miseldengan konsentrasi di atas 20% pada suhuruang [1].Agregasi ini kemungkinan dapat terjadidengan meningkatkan suhu pada konsentrasirendah < 5% seperti halnya kopolimer blok

(EO)25-(PO)39-(EO)25yang memiliki ukuranjari-jari core 40 A pada 20°C menjadi 50 Apada 50°C [3]. Kedua tipe kopolimer blokPEO-PPO-PEO berbeda pada panjang rantaidari blok PEO, sehingga dengan berdasarkandata hasil penelitian kopolimer blok

(EO )25-(PO )39-(EO )25' akan di pelaj aristruktur misel dari kopolimer blok

(EO)I03-(PO)39-(EO)I03yang terbentuk secaraselfassembly sebagai fungsi suhu menggunakanperalatan SANS - BATAN di Serpong.

TEORI

.Hamburan sudut kecil dengan neutronmerupakan bentuk teknik difraksi untukmempelajari inhomogenitas dalam skala 1 Asampai dengan 10000 A dalam medium, sepertistruktur sistem polimer dan koloid, termasuk pulakristal cair, dan biomaterial. Interaksi antararadiasi neutron dengan mated memberikanhamburan yang merupakan hasil interaksineutrondengan inti atom. Interaksi neutron dengan duaisotop hidrogen, IH dengan 2Hatau Deuteriumsangat berbeda, karena panjang hamburankoheren (b) Hidrogen adalah -0,374 x 1O-I~:cmI

Studi Self-Assembly Kopolimer Blok (EO) 10J-(PO)J;(EO) 10Jdalam Larutan dengan Teknik Hamburan Neutron SudutKedl (SANS) (Edy Giri R. Putra)

sedangkan Deuterium adalah 0,667 x 10-12cm.Penggantian Hidrogen dengan Deuteriummerupakan teknikpenandaan untukmendapatkankontras antara obyek yang menjadi.perhatiandenganmediumnya.

Dalam percobaan hamburan neutron sudutkecil, rapat panjang hamburan Ii... r )dinyatakansebagai nilai rata-rata per volume, seperti volumepersatuunitmonomer:

""bP=L..~.Kemudian, amplitudo berkas radiasineutronyangdihamburkan dari obyek penghambur (partikel)atau sampel dengan vektor jarak r dan memilikirapat panjang hamburan Ii... r ).Hasil integralnyauntuk seluruh pusat hamburan yang ada dalamsampel dinyatakan dengan:

f(Q) = Jper) . exp[i(Q . r)]dF (1)

Faktor tlp adalah perbedaan rapat panjanghamburan antara obyek yang menjadi perhatian,dalam hal ini adalah misel dengan mediurnnya,seperti larutan.

Beberapa model untuk menganalisis datahamburan yang dihasilkan untuk memperolehinformasi mengenai struktur misel, seperti ukuranbagian inti dan ketebalan lapisan kulit telahdikembangkan berdasarkan perhitungan simulasiMonte Carlo [4]. Informasi mengenai lebih detailmenggunakan teknik SANS dengan menerapkanteknik penandaan (labelling) dan variasi kontras.Dua isotop hidrogen, IHdan 2Hatau deuteriumbila berinteraksi dengan neutron, akandihamburkan dengan fasa dan amplitudo yangberbeda, sehingga larutan yang digunakan

umumnya adalah air berat (D20).

METODEPERCOBAAN

dr.(Q) = (Ap)2 Jr(r). exp[i(Q . F)dF (3)dQ

di mana Q adalah momentum transfer yang

besamya dinyatakan sebagai:

dengan 'A. adalah panjang gelombang radiasineutron dan 2Badalah sudut hamburan. FungsiHamburan (scatteringfunction) adalah kuadratdari persamaan (1) dan kemudian digunakanbentuk integralnyamenjadi:

di mana }(r) = f:{r). f:{r') adalah fungsikorelasi pasangan (pair correlationfunction).Integrasi persamaan (3) dilakukan untuk seluruhvolume sampel. Sedangkan untuk hal monomeryang dapat beragregasi seperti misel, bentukintegrasi pada persamaan (3) dapat dibuat secaraterpisah menjadi fungsi korelasi intra-misel daninter-misel. Hasil dari Transformasi Fourier

terhadap fungsi korelasi intra-misel disebutdengan faktor bentuk, form factor P(Q),sedangkan terhadap fungsi korelasi inter-miseldisebut faktor struktur, structure factor S(Q):

~<g)= (Ap)2 P(Q) S(Q) (4)

Bahan

Sampel kolimer blok (EO)103-(PO)39­(EO)103'F88 Pluronic, diperoleh oleh penulis dariPS Goyal dan VK Aswal, Bhabba AtomicResearch Center, India. Sampel dilarutkan

satu mal am dalam air berat, D20 konsentrasi5% (w/w). Larutan yang diperoleh bening danmemiliki viskositas yang rendah. Konsentrasi5% ini diambil berdasarkan diagram fasa

kopolimer blok (EO)2S-(PO)39-(EO)2Ssebagai

perbandingan Y'JIlgmasih merupakan larutanpadatemperaturrua:hg.[1-3] Di atas konsentrasi 5%,telah terjadi agregasi monodisphere atau unimer

(EO)2S-(PO)39-(EO)2Smembentuk misel padatemperatur ruang. Dengan demikian, variasitemperatur sebagai salah satu parametertermodinamika dapat diterapkan pada sampel

kopolimer blok (EO)I03-(PO)39-(EO)I03untukmempelajari struktur misel yang terbentuk.

AIat

Peralatan SANS BATAN yapgdilengkapidengan detektordua4imensi (Two'::mmeiisiondlPosition Sensitive Detector atau 2D PSD), telahdikalibrasi menggunakan sampel standar AgBE(Silver Behenate) yang memberikan satu puncakBragg:yang tajam pada Q= 0,108 A-I. Hasil inikemudian dibandingkan dengan hasilpengukuran

................. (2)1_, 47TQ =Q=-sinBA

135

Pros;d;llg S;mpos;um Nas;ollal Polimer IV

yang diperoleh menggunakan SANS ANSTO,Australia dan SANS JAERI, Jepang danmemberikan hasil yang sarna. Dengan demikian,panjang gelombang (1) SANS BATAN yangdigunakan dalam percobaan ini adalah 4,3 A.Detail peralatan SANS BATAN dijelaskan padamakalah lainnya [5-7].

Cara Kerja

Salah satu keunggulan teknik SANSdibanding teknik konvensionallainnya adalahdapat melakukan percobaan secara in situ.Heater atau pemanas kedl telah didesain

ISSN 1410-8720

dan dibuat untuk melihat perubahan at autransisi dari molekul unimer kopolimer blok(EO)\03-(PO)39-(EO)J03menjadi mise! sebagaifungsi suhu. Detail desain dan pembuatan heaterserta kalibrasinya dijelaskan pada artikellainnya [8]. Dalam percobaan ini, sampeldimasukan ke dalam cuvet quartz denganketebalan sampell nun dan kemudian dilakukanpengukuran pada suhu kamar, 30 °e, 40 °e,50 °e, 60 °e, dan 70 °e. Jarak sampel kedetektor (sample-ta-detector distance)dilakukaIi pada 1,5 m, 3 m dan 8 m yangmencakup daerah momentum transfer sebesar

(a) 1,5m - temperatur kamar

(a) 1,5m-40DC

xc> •••

(a) 1,5m - 60 DC

(b) 3m - temperatur kamar

.000.

(b) 3m -40 DC

• 00<0

(b) 3m - 60 DC

(c) 8m - temperatur kamar

(c)8m-40DC

(c) 8m - 60 DC

Gambar 2. Profil hamburan 2-dimensi dari sampel5% larutan kopolimer blok (EO)IOJ-(PO)J9-(EO)IOJpadajarak (a) 1,5 m (b) 3 m dan (c) 8 m untuk setiap suhu yang ditunjukkan pada gambar.

136

Studi Self-Assembly Kopolimer Blok (EO),oF(PO)J9-(EO)'OJ dalam Larutan dengan Teknik Hamburan Neutron SudutKecil (SANS) (Edy Giri R. Putra)

0,01 < Q (A-\) < 0,3 atau yang berkaitan dengandimensi ukuransebesar20 <d(A)<620. Lama

pengukuran setiap sampel adalah 3 jam untukjarak detektor 1,5 m dan 3 m serta 5 jam untuk

jarak detektor 8m. Pengukuran latar belakangyang menggunakan Cadmium dan cuvet quartz

kosong dilakukan masing-masing selama 12jamdan 6 jam untuk setiap jarak detektor 1,5 m, 3 mdan 8 m. Pengukuran latar belakang ini dilakukanuntuk mengkoreksi hamburan yang dihasilkan dari

sampel yang berada di dalam cuvet.

Adanya profil fungsi hamburan, yaitu

hamburan isotropik menunjukkan adanya interaksiantara neutron dengan partikel penghambur didalam sampel padasuatu nilai momentum transfer

tertentu. Dengan melakukan analisis data

hamburan yang diperoleh, maka profil hamburanyang merupakan fungsi intensitas atau penampanglintang hamburan (aLl(0) terhadap momentum

transfer, Q ditunjukkan pada Gambar 3.

30

HASIL DAN PEMBAHASAN25

Gombar 3. Profil fungsi hamburan dari 5%larutan kopolimer blok (EO)'03-(PO)39-(EO)103pada beberapa suhu seperti yang ditunjukkandalam Gambar 2.

Gambar 3 adalah profil fungsi

hamburan dari 5% larutan kopolimer blok

(EO)I03-(PO)39-(EO)\03 yang diamati padatemperatur kamar hingga 70°C. Pola hamburan

yang diberikan menunjukkan adanya beberapafasa atau keadaan. Pada suhu kamar dan 30°C,

profil fungsi hamburan tidak memberikan adanyapuncak hamburan pada momentum transfertertentu. Pada suhu ini, hamburan yang dihasilkan

berasal dari masing-masing molekul, yaitu satu

rantai kopolimer blok (EO)\03-(PO)39-(EO)103atau unimer yang mempunyai struktur Gaussian

coil di dalam larutan (Gambar 4a). Jari:..jarigirasi

dari kopolimer blok (EO) 103-(PO)39-(EO) 103yangterlarut dalam air pada suhu kamar dan 30°C

clapat ditentukan dengan merrifittingprofil fungsihamburannya dengan menggunakan persamaan(4) dengan S(Q) = 1dan P(Q) diberikan sebagai

fungsi Debye untuk rantai Gaussian yaitu:[3]

+ Room Temperatureo T-3O'C

-€I- T-~'C-b- T- 50'C~ T-6O'C-i!- T- 70 'C

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16QIA",

(5)P(Q) ~ x-2 exp[(-x) + x - I]

o

20

10

Gambar 2a menampilkan profil hamburan

dalam 2-dimensi padajarak 1,5 m untuk suhukamar, 40°C dan 60°C tidak menunjukkanadanya hamburan isotropik pada daerah

0,056<Q (A-l) <0,3. Intensitas yanglebih tinggidi tengah detektor, lebih disebabkan pada adanya

efek divergensi berkas neutron yang tidakmengalami hamburan atau berkas langsung (direct

beam). Profil hamburan yang dihasilkan oleh

berkas neutron langsung, identik dengan profil

hamburan tanpa sampel atau dari cuvet. Namun,demikian intensitas dari hamburan pada berkas

langsung semakin tinggi bila sampel dengankenaikan suhu. Ini menunjukkan bahwa hamburanisotropik yang dihasilkan masih bercampur dengan

berkas langsung dan tidak dapat dianalisis untukjarakdetektor 1,5 m.

Profil hamburan akan terlihat berbeda

ketika suhu dinaikkan dan diamati pada jarakdetektor 3 m dan 8 m. Hamburan isotropik

berbentuk lingkaran terlihat dengan jelas pada suhu60°C untukjarak 8 m. Pada suhu 40°C untuk

jarak 8m profil hamburan tidak tampak jelas,namun setelah dilakukan koreksi data hamburan

dengan hamburan latar belakang akan

memberikan suatu puncak hamburan sepertiterlihat pada Gambar 3. Profil hamburan isotropik

juga terlihat untukjarak detektor 3 m, pada suhu40°C dan 60°C, sekalipun hamburannya

berdekatan dengan berkas langsung. Berbedauntuk sampel yang diukur pada suhu kamar

denganjarak detektor 8 m. Profil hamburannyaidentik dengan hamburan berkas langsung, sepertijuga terlihat untuk sampel pada suhu 40°Cdan 60°C.

137

Prosiding Simposium Nasional Polimer IV ISSN 1410-8720

(a) Temperatur Kamar (b) T,

Gambar 4. Model skematik fasa serta struktur misel yang ada pada 5% larutan kopolimer blok

(EO)103-(PO)39-(EO)103 dalam air sebagai fungsi suhu dengan suhu kamar < T, < T2 <T3.

5

15

20

• Data Experiment

- Calculation Rg = 30 A

0.200.150.050.00

o

Gambar 5. Kurva fungsi hamburan 5% larutan

kopo Iimer b10k(EO) 103-(PO )39-(EO) 103pada suhukamar yang difitting dengan fungsi Debye. ~.

corona (Garnbar 4b). Pembentukan strukturmisel ini menyebabkan puncak fungsi hamburankorelasi interaksi antar-miselatau dikenal denganinter-micellar correlations semakin kuat.

Persarnaan (4) di atas dapat pula dinyatakandengan:

~C:;)= nV2(!.lp)2 P(Q) S(Q) (6)

di mana n adalahjumlah pertikel per unit volumedan Vadalah volume rata-rata satu partikel.Keadaan ini ditunjukkan dengan model padaGambar 4b-d, di mana jumlah dan ukuran miseIsangat mempengaruhi intensitas demikian puladengan jarak antar partikel yang dinyatakansebagai fungsi korelasi inter-partikel.

di mana x = (QR )2. Data dianalisis untukg

mendapatkan fitting yang terbaik terhadap datapercobaan dalarn menentukan jari-jari girasi,R (Gambar 5). Berdasarkan hasil analisisg

data, diperoleh jari-jari girasi kopolimer blok

(EO)I03-(PO)39-(EO)I03sebesar 30 A pada suhukamar.Hasilyang sarnajuga diperolehuntuk suhu30°C. Kedua hasil perhitungan ini masihsebanding dengan hasil yang diberikan untukjari-jari girasi core 5% larutan kopolimer blok

(EO)99-(PO)6S-(EO)99yaitu 22 A pada suhu5°C.[3] Kelarutan antara blok rantai PEO danPPO berbeda dalam air pada suhu kamar.PEO memiliki kelarutan yang tinggi, sedangkanPPO hanya sekitar 40,5% (w-%). Maka, ketikasuhu dinaikkan di atas 30°C menyebabkanperbedaan rasio kelarutan antara blok rantai PEOdan PPO dalarn air semakin tinggi. Molekul airtidak lagi berada dekat dengan satuan unit dariblok rantai PPO. Akibatnya blok rantai PPOmenjadi lebih bersifat hidrofobik sehingga lebihmudah berinteraksi dengan blok rantai PPOlainnya,baikdari rantaipolimeryangsarnamaupunrantai polimer lainnya, bila suhu terns dinaikkan.Fenomena mulai berinteraksinya blok rantai PPObaik dalarn rantai polimer yang sarna maupunrantai polimer lainnya, merupakan awalteIjadinya self-assembly unimer kopolimer blok

(EO)I03-:CPO)39-(EO)I03membentuk strukturmisel (Gambar4b).

Self-assembly kopolimer blok

(EO)103-(PO)39-(EO)I03membentuk misel teIjadisetelah mencapai suhu kritisnya atau cmt (criticalmicellation temperature) dengan blok rantaiPPO sebagai core dan blok rantai PEO sebagai

138

Stud; Self-Assembly Kopolimer Blok (EO)/OJ-(PO)J.-(EO)/OJ datam Larutan dengan Tekn;k Hamburan Neutron SudutKecil (SANS) (Edy G;r; R. Putra)

Ai'.Q

.."~

.~, ..fi> ..

~ 0 Data experiment T= 4O"C~ • Calculation

~mmmm

" ~

,~•~ 0 Data experiment T = 70 ·C~ • Calculation..0•. m, .

~ ....!!!!~

10

8

~- 6'e~a'0~ 4

2

o

0.00 0.04

(a)

0.12 0.16

30

25

20

10

5

0-it-'0.00 0.04

(b)

0.12 0.16

Gombar 6. Kurva hasil data percobaan yang difitting menggunakan program data analisis

BARC-India 5% larutan kopolimer blok (EO)I03-(PO)39-(EO)103 pada suhu (a) 40 °C dan (b) 70 0c.

Data-data hasil percobaan kemudian

dianalisis menggunakan program data analisis yangdiperoleh dari PS Goyal dan VKAswal. Besaran

atau parameter yang dapat diperoleh antara lain,ukuran partikel,jumlah molekul kopolimer blok·

yang membentuk partikel atau misel, j arak

inter-partikel yang dinyatakan dengan posisi

puncak fungsi hamburan, Qmax' Salah satu contohhasil data analisis dapat dilihat pad a Gambar 6.

. Nilai besaran atau parameter hasilfittingdata perobaan 5% larutan kopolimer blok

{EO)103':(PO )39-(EO) 103dalam air menggunakanprogram data analisis, ditunjukkan pada Tabell.Radius atau jari-jari core yang merupakan blok

rantai PPO meningkat dengan kenaikan suhu,sedangkanjari-jari corona yang merupakan blok

rantai PEa relatifkonstan terhadap kenaikan suhu.Kelarutan blok rantai PEO dalam air, dalam kasus

ini adalah air berat, semakin tinggi dengan

kenaikan suhu menyebilbkan molekul air dengan

mudah berintekasi dengan blok rantai PEa. Hal

ini memungkinkan molekul air terinterusi ke dalamlapisan kulit mise! yang merupakan blok rantai

PEa sehingga jari-jari corona relatiftetap dengan

menerapkan model bola-keras (hard-sphfremodel) dalam data analisisnya.

Kenaikan jumlah rantai polimer yang

menyusun mise!, dinyatakan dengan besaran

aggregation number tidak mempengaruhijari-jari lapisan kulit mise!. Dengan demikian,

peningkatan jumlah rantai polimer yang menyusun.mise! hanya akan meningkatkan volume bagianinti mise! yang merupakan biok rantai PPO

sehinggadapatdiisi dengan bahan lain yang beiWathidrofobik seperti, bahan obat, partikel magnetik

dan lainnya.Besaran lain yang penting adalah posisi

puncak fungsi hamburan, Qmax yang menJpakan

Tabe/l. Parameteri hasil fitting data percobaan dengan·program data analisis

BARC - India, sampel5% (EO)I03-(PO)39-(EO)I03 dalam air sebagai fungsi suhu.

Parameter T = 40°CT = 50°CT = 60°CT = 70°C

Radius core43A45A48A51 A

Radius corona

96A100 A99 A100 A

Aggregation number

336392450688

Linier parameter

0,530,600,740,79

Background1,050,950,770,55

Qmax

0,030 ),,-,0,032 ),,-,0,031 ),,-,0,029 ),,-1

139

Prosiding Simposium Nasional Polimer IV

fungsi korelasi inter-partikel atau misel dalam

percobaan ini. Dari Tabell ditunjukkan Qrnax padasuhu 40°C lebih kecil dibanding 50°C, dan

kemudian Qrnax akan menjadi lebih kecil dengankenaikan suhu lebih lanjut. Dari Gambar 3 dapatdilihat kurva fungsi hamburan pada suhu 40°Cmemiliki puncak yang lemah. Hal inimenjelaskanjumlah partikelpenghamburataumiselmasihrelatifsedikit dan jarak inter-partikel yang cukup besar.Ketika suhu dinaikkan,jumlah molekul kopolimer

blok (EO)I03-(PO)39-(EO)]03semakin banyakyang beragregasi sehingga jumlah dan ukuranpartikel penghambur meningkat. Hal ini ditandaidengan peningkatan intensitas serta pergesaran

posisi puncak fungsi hamburan. Kenaikan Qrnax

dengan kenaikan suhu dapat dipahami sebagaisemakin meningkatnya jumlah serta ukuranpartikel penghambur yang terjJentuk sertamemperkecil jarak antar partikel. Sebagai

akibatnya Qrnax menjadi lebih besar (Gambar 4b).Namun, ketika suhu dinaikkan lebih lanjut, yaitulebih besar dari 50°C, Qrnax menjadi kecil yangbersesuaian dengan semakin jauhnya jarak antarpartikel. Fenomena ini dapat dijelaskan sebagaiterjadinya disosiasi molekul-molekul unimer

kopolimer blok (EO)I03-(PO)39-(EO)103dalammisel untuk kemudian bergabung dengan misellainnya membentuk misel yang lebih besar,digambarkan seperti model yang ditunjukkanpada Gambar 4c. Jumlah partikel penghamburakan berkurang seiring dengan peningkatkanjumlah molekul yang beragregasi menjadi partikelpenghambur yang lebih besar (Tabel 1) dangambaran sederhananya ditunjukkan pada(Gambar4d).

KESIMPULAN

Self-assembly molekul dari 5% larutan

kopolimer blok (EO)I03-(PO)39-(EO)103dalam airterjadidengan kenaikan suhu karena terbentuknyamisel dan ditandai dengan peningkatan intensitaskorelasi inter-partikel fungsi hamburan pada nilaimomentum transfer sekitar 0,03 A-l.

Struktur kopolimer blok (EO)I03-(PO)39­(EO)I03dalam air dengan konsentrasi 5% padasuhu kamar hingga 30°C adalah Gaussian coildenganjari-jari girasi sekitar 30 A. Sedangkan

140

ISSN 1410-8720

pada suhu di atas 30°C terbentuk misel yangberbentuk bola (spherical). Ukuran atau jari-jaricore misel dari blok rantai PPO semakin

meningkatdari43 A hingga 51 A dengankenaikansuhu, sedangkanjari-jari lapisankulit atau coronadari blok rantai PEO relatif tetap, yaitu antara9~ A hingga 100 A. Kenaikan suhu, di atas40°C, menyebabkan terjadinya disosiasi molekul

unimer kopolimer blok (EO)I03-(PO)39-(EO)103dalam misel untuk bergabung dengan misellainnyayang ditandai dengan peningkatanjumlahmolekul yang beragregasi danjarak inter-miselsebagai konsekuensi dari penurunan fungsikorelasi inter-misel.

UCAPAN TERIMAKASIH

Penulismenyampaikanterima kasihkepadaDr. P. S. Goyal dan Dr. V.K. Aswal dari BhabbaAtomic Research Center (BARC), India yangtelah menyediakan sampel kopolimer blok

(EO)I03-(PO)39-(EO)I03 serta program dataanalisis hamburan neutron sudut kecil. Ucapanterima kasih juga disampaikan kepada EddySantoso dan Sairun, Balai Spektrometri, PusatPenelitian Ilmu dan Teknologi Bahan, BadanTenagaNuklirNasionalyangtelahmendesain sertamembuat heater sehingga memungkinkan untukdilakukan percobaan secara in situ menggunakanspektrometer SANS BATAN yang ada diSerpong.

DAFfAR PUSTAKA

[1]. MORTENSEN, K., J Phys. Condens. Matter,8. (1996) 103-124

[2]. MORTENSEN, K., Colloid Surf A, 183,(2001) 277-292

[3]. MORTENSEN, K., Polym. Adv Technol, 12,(2001) 2-22

[4] PEDERSEN, J. S., SVANEBORG, C., CurrOpinion Coli Interface Sci., 7, (2002) 158­166

[5]. SUTIARSO, GUNAWAN, UTOMO, I. P.,Progress Report Hamburan Neutron,

[6]. GUNAWAN, ASIH, A, MUJAMILAH,

KENCONO, AW, Progress Report HamburanNeutron. 1, (1996) 18 - 22