BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.4 Matriks Silicone Rubber
2.5. Silicone Rubber Berporos
Polimer berpori memiliki aplikasi yang luas. Salah satu strategi untuk menghasilkan polimer berporos adalah dengan proses pemisahan fasa (M. Ulbricht, 2006). Metode pemisahan fasa dapat diklasifikasikan menjadi empat metode utama, yaitu presipitasi oleh pendinginan yang disebut Thermal Induced Phase Separation (TIPS), presipitasi oleh imersi yang disebut Nonsolvent-Induced Phase Separation (NIPS), presipitasi oleh penyerapan non pelarut (air) dari fase uap (Vapor Induced Phase Separation/VIPS) dan Evaporation-Induced Phase Separation (EIPS). (Jian Zhao, 2013)
Metode pembuatan silicone rubber poros yang berstruktur padat juga dapat dilakukan dengan mencampurkan precursor silicone rubber, curing agent dan sacrificial filler untuk membentuk struktur poros. Sacrificial filler diutamakan adalah garam (J.P. Fuller , 2000). Silicone rubber memiliki kekentalan yang tinggi, sehingga akan sulit untuk melakukan pencampuran dengan sacrificial filler. Oleh karena itu digunakan heksana sebagai pelarut untuk menurunkan viskositas dari campuran (Keijiro Yoshimura, 2016). Heksana dapat diuapkan secara alami pada proses pengadukan selama 3 jam (Luheng Wang, 2010) atau diletakkan pada 30°C selama 60 menit untuk menguapkan heksana (Rui Xu, 2015). Untuk menghilangkan kandungan garam,
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
setelah curing, campuran dicuci dengan air beberapa kali hingga kandungan garam hilang (Keijiro Yoshimura, 2016). Hasil morfologi dari silicone rubber berporos pada penelitian Keijiro (2016) dapat dilihat pada Gambar 2.10
Gambar 2.10 SEM Komposit Silicone Rubber Berporos dengan variasi partikel NaCl 50 (a), 120 (b) , 320 (c), 490 (d) (Keijiro,
2016) 2.6 Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit
Kelapa sawit merupakan salah satu dari beberapa tanaman golongan palm dan berkeping satu yang termasuk dalam family palmae. Nama genus Elaesis berasal dari Bahasa Yunani Elatlori atau minyak, sedangkan nama spesies Guineensis berasal dari kata Guinea, yaiitu tempat dimana seorang ahli bernama
Jacquin menemukan tanaman kelapa sawit pertama kali di Guinea, Afrika Barat.
Gambar 2.11 Serat Alam Kelapa Sawit dari Pohonnya (Khalil, 2012) Bagian-bagian yang terdapat pada buah kelapa sawit dapat terlihat dari Gambar 2.12 dibawah ini, diantaranya sebagai berikut:
1. Exocarp
2. Mesocarp (daging buah) 3. Endocarp (cangkang) 4.Kernel
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2.12 Penampang Kelapa Sawit (Ari , 2011)
Gambar dari tandan kosong ditunjukkan pada Gambar 2.11. Serat tandan kosong kelapa sawit (STKKS) dan serat kelapa sawit mesocarp (Gambar 2.12) merupakan dua jenis penting dari material berserat yang tersisa di pabrik kelapa sawit. Serat TKKS diekstraksi dengan proses retting dari tandan kosong. Serat mesocarp ditinggalkan sebagai material limbah setelah proses ekstraksi minyak. Serat ini harus dibersihkan dari material berminyak dan kotor. Satu-satunya penggunaan material kaya selulosa yang sangat sering saat ini adalah sebagai bahan bakar boiler dan dalam pembuatan pupuk kalium. Serat kelapa sawit bersifat keras dan tangguh, dan menunjukkan kesamaan dengan serat sabut dalam struktur selular. Sampai saat ini, tidak ada kerja yang sistematis telah dilakukan untuk mengevaluasi sifat morfologi dan fisik dari serat kelapa sawit (Sreekala dkk, 1997). Adapun Komposisi Kimia dari Serat Kelapa Sawit seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.2 dan Sifat Fisik Mekanik dari Serat Kelapa Sawit yang ditunjukkan pada Tabel 2.3.
Tabel 2.2 Komposisi Kimia dari Serat Kelapa Sawit (Shinoj, dkk, 2009) Constituents Range Cellulose (%) 42.7-65 Lignin (%) 13.2-25.31 Hemicellulosa (%) 17.1-33.5 Holocellulose (%) 68.3-86.3 Ash content (%) 1.3-6.04
Extractives in hot water (%) 2.8-14.79 Solubles in cold water (30oC) (%) 8-11.46 Alkali soluble (%) 14.5-31.17 Alfa-cellulose (%) 41.9-60.6 Alcohol-benzene solubility (%) 2.7-12 Pentosan (%) 17.8-20.3 Arabinose (%) 2.5 Xylose (%) 33.1 Mannose (%) 1.3 Galactose (%) 1.0 Glucose (%) 66.4 Silica (EDAX) (%) 1.8 Cooper (g/g) 0.8 Calcium (g/g) 2.8 Manganese (g/g) 7.4 Iron (g/g) 10.0 Sodium (g/g) 11.0
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Tabel 2.3 Sifat Fisik-Mekanik dari Serat Kelapa Sawit (Shinoj, dkk, 2009)
Property Range
Diameter (µm) 150-500
Microfibrillar angle (o) 46
Density (g/cm3) 0.7-1.55
Tensile strength (MPa) 50-400 0.57-9 Elongation at break (%) 4-18
Tensile strain (%) 13.71
Light-weighted fiber length (mm) 0.99 Cell wall thickness (µm) 3.38 Fiber coarseness (mg/g) 1.37
Fines (<0.2mm) (%) 27.6
Rigidity index, (T/D)3 x 10-4 55.43 2.6.1 Selulosa
Selulosa merupakan suatu polisakarida yang mempunyai formula umum seperti pati (C6H10O5)n. Sebagin besar selulosa terdapat pada dinding sel dan bagian-bagian berkayu dari tumbuhan-tumbuhan (Anggorodi, 1994). Selulosa merupakan substansi yang tidak larut dalam air yang terdapat di dalam dinding sel tanaman terutama dari bagian batang, tangkai dan
semua bagian yang mengandung kayu. Selulosa merupakan homopolisakarida yang mempunyai molekul berbentuk linear (Lehninger et.al, 2000). Struktur yang linier menyebabkan selulosa bersifat kristalin dan tidak mudah larut. Selulosa tidak mudah didegradasi secara kimia maupun mekanis. Di alam, biasanya selulosa berasosiasi dengan polisakarida lain seperti hemiselulosa atau lignin membentuk kerangka utama dinding sel tumbuhan (Holtzapple et.al, 2003). Struktur kimia selulosa ditunjukkan pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13 Struktur Kimia Selulosa (Chen, 2014) 2.6.2 Nanocellulose
Nanocellulose diekstrak dari serat setelah kelarutan lengkap dari fraksi non-kristalin (Kalia, 2013). Berbagai metode isolasi seperti steam explosion, enzimatis dan hidrolisis asam telah digunakan untuk mengisolasi partikel kristalin. Di antara metode yang disebutkan tersebut, hidrolisis asam adalah yang terkenal dan selalu menjadi pendekatan utama. Pendekatan ini mengadopsi asam untuk memecah bagian selulosa yang berantakan dan amorfus, meninggalkan domain kristalin utuh. Selulosa kristalin ukuran nano diperoleh selalu disebut sebagai NanoCrystalline Cellulose (NCC), or Cellulose NanoCrystals (CNC) (Shanmugarajah, 2015).
Mengisolasi selulosa berukuran nano dari serat lignoselulosa dapat dicapai dengan menggunakan perlakuan kimia murni dari hidrolisis asam kuat mengakibatkan suspensi koloid agregat, tinggi kristal dan dengan rasio aspek rendah bundel fibril (Pääkko, 2007).
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2.14 Proses Hidrolisis Selulosa (Peng, 2011)
Proses hidrolisis selulosa (Gambar 2.14) adalah proses utama untuk sintesis nanoselulosa. Hidrolisis asam melibatkan depolimerisasi rantai selulosa dengan pemecahan secara hidrolitik pada ikatan glikosida. Depolimerisasi selulosa terjadi secara acak, dimana asam cenderung menyerang selulosa amorf daripada kristal, sehingga mengakibatkan pembentukan ukuran seragam nanoselulosa (L. Brinci, 2013). Sehingga, daerah amorf dalam mikrofibril selulosa mudah terurai menjadi kristal lebih pendek ketika lignoselulosa mengalami depolimerisasi (Beck-Candanedo, 2005). Hidrolisis asam juga menyebabkan turunnya stabilitas termal (Joao Paulo, 2012).
Poses isolasi nanoselulosa dari tandan kosong adalah dengan menggiling tandan kosong, kemudian menyaringnya. Serbuk tandan kosong yang sudah disaring dicuci dengan air destilasi untuk menghilangkan zat - zat lunak yang menutupi permukaan serat. Setelah itu, serbuk tandan kosong direndam larutan NaOH 2% selama 3 jam pada 70°C dibawah pengadukan magnetik. Kemudian sampel dicuci menggunakan air destilasi untuk menghilangkan sisa alkali pada permukaan. Lalu serat di-bleaching kemudian dicuci menggunakan air destilasi untuk mencapai pH 7. Selanjutnya proses hidrolisis dilakukan dengan
menggunakan larutan H2SO4 64% pada temperatur 40°C dibawah pengadukan mekanik selama 45 menit. Reaksi dihentikan dengan mengencerkannya menggunakan air yang telah dimurnikan. Sisa asam sulfat dihilangkan dengan sentrifugasi pada 7000rpm selama 10 menit. (Bawaani, 2015). Gambar 2.15 merupakan hasil TEM dari Nano Fibrillated Cellulose.
Gambar 2.15 TEM dari Nano Fibrillated Cellulose dengan Perbesaran 50.000x (Ireana, 2014)
BAB II TINJAUAN PUSTAKA