PEMBUATAN KOMPOSIT BIODEGRADABEL DARI
α
-SELULOSA
AMPAS TEBU Bz 132 (Saccharum officinarum) DAN POLIPROPILENA
DENGAN MENGGUNAKAN POLIPROPILENA TERGRAFTING
MALEAT ANHIDRIDA DAN DIVINIL BENZENA
SEBAGAI AGEN PENGIKAT SILANG
TESIS
Oleh
Tengku Rachmi Hidayani
107006002/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN KOMPOSIT BIODEGRADABEL DARI
α
-SELULOSA
AMPAS TEBU Bz 132 (Saccharum officinarum) DAN POLIPROPILENA
DENGAN MENGGUNAKAN POLIPROPILENA TERGRAFTING
MALEAT ANHIDRIDA DAN DIVINIL BENZENA
SEBAGAI AGEN PENGIKAT SILANG
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Dalam Program Studi Ilmu Kimia Pada Fakultas Matematika Dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh
Tengku Rachmi Hidayani
107006002/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul Tesis :
PEMBUATAN KOMPOSIT BIODEGRADABEL
DARI
α
-SELULOSA AMPAS TEBU Bz 132
(
Saccharum officinarum
) DAN POLIPROPILENA
DENGAN MENGGUNAKAN POLIPROPILENA
TERGRAFTING MALEAT ANHIDRIDA DAN
DIVINIL BENZENA SEBAGAI AGEN
PENGIKAT SILANG
Nama Mahasiswa : Tengku Rachmi Hidayani Nomor Pokok : 107006002
Program Studi : Magister Ilmu Kimia
Menyetujui Komisi Pembimbing
(Dr. Darwin Yunus Nasution, MS) (Dr.Yugia Muis, MS)
Ketua Anggota
Ketua Program Studi Dekan
(Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D) (Dr. Sutarman, MSc)
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMBUATAN KOMPOSIT BIODEGRADABEL DARI
α
-SELULOSA
AMPAS TEBU Bz 132 (Saccharum officinarum) DAN POLIPROPILENA
DENGAN MENGGUNAKAN POLIPROPILENA TERGRAFTING
MALEAT ANHIDRIDA DAN DIVINIL BENZENA
SEBAGAI AGEN PENGIKAT SILANG
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya Tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 4 Mei 2012
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai Sivitas Akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Tengku Rachmi Hidayani Nomor Pokok : 107006002
Program Studi : Magister Ilmu Kimia Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusif Royalty
Free Right) atas Tesis saya yang berjudul:
PEMBUATAN KOMPOSIT BIODEGRADABEL DARI
α
-SELULOSA
AMPAS TEBU Bz 132 (Saccharum officinarum) DAN POLIPROPILENA
DENGAN MENGGUNAKAN POLIPROPILENA TERGRAFTING
MALEAT ANHIDRIDA DAN DIVINIL BENZENA
SEBAGAI AGEN PENGIKAT SILANG
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 4 Mei 2012
Telah diuji pada
Tanggal : 4 Mei 2012
PANITIA PENGUJI TESIS
KETUA : Dr. Darwin Yunus Nasution, MS
Anggota : 1. Dr. Yugia Muis, MS
2. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
3. Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Medan,Sumatera Utara pada tanggal 15 Maret 1988, anak pertama dan terakhir dari Bapak H.T.Syahril SH dan Ibu Hj.Dra.Nurtizar,Apt.
KATA PENGANTAR
Puji syukur atas limpahan rezeki dan Rahmat dari Allah SWT. Salawat dan salam untuk Rasulullah Muhammad SAW karena jika bukan karena-Nya,saya tidak akan mampu mengerjakan penelitian serta tesis ini dengan baik.
Tesis berjudul “PEMBUATAN KOMPOSIT BIODEGRADABEL DARI α -SELULOSA AMPAS TEBU Bz 132 (Saccharum officinarum) DAN
POLIPROPILENA DENGAN MENGGUNAKAN POLIPROPILENA
TERGRAFTING MALEAT ANHIDRIDA DAN DIVINIL BENZENA SEBAGAI AGEN PENGIKAT SILANG” ini dibuat sebagai salah satu syarat mendapatkan gelar Magister Sains pada bidang ilmu Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Pada kesempatan ini penulis ingin memberikan penghargaan yang setinggi-tingginya serta mengucapkan terima kasih yang tidak terhingga kepada berbagai pihak yang terlibat secara langsung maupun tidak langsung dan telah memberikan dukungan baik moril maupun materil. Dengan segala kerendahan hati dan rasa hormat yang mendalam penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tulus kepada:
Orang tua tercinta, Ayahanda H.T.Syahril SH dan Ibunda Hj.Dra.Nurtizar,Apt yang selalu memberikan limpahan kasih sayang,ketulusan dan keikhlasan dalam mendidik dan membesarkan penulis. Memberikan semangat terbesar yang tidak ada henti-hentinya kepada penulis. Semoga mama dan papa selalu dalam lindungan Allah SWT.
Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DMTH, MSc, CTM SpA (K) dan Dr. Sutarman, MSc selaku Rektor Universitas Sumatera Utara dan Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
meluangkan waktu,tenaga dan pikirannya serta memberikan masukan, saran, dan petunjuk kepada penulis dalam melakukan penelitian dan penyusunan tesis ini.
Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D dan Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc selaku ketua program studi dan sekretaris Pascasarjana Ilmu Kimia.
Bapak/Ibu dosen Pascasarjana Ilmu Kimia yang telah membimbing dan memotivasi serta memberi disiplin ilmu selama penulis menjalani studi.
Seluruh staf laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium Ilmu Dasar FMIPA USU, kak Ayu, serta seluruh adik-adik assisten kimia fisika dan kimia polimer, terima kasih atas bantuannya dalam penelitian.
Kak Leli selaku tata usaha Pascasarjana Ilmu Kimia dan bang Edi teknisi Laboratorium Kimia Polimer FMIPA-USU. Kakak tempat berbagi suka dan duka selama di Program Magister. Teman-teman Pascasarjana Ilmu Kimia USU Stambuk 2010 semester ganjil (kak Mawar, kak Efi, Kak Sari, Kak Angel, Bang Mulia, Bang Irwan, Bang Ridwan) dan juga stambuk 2010 semester genap.
Sahabat terbaik yang pernah penulis miliki, Rizki FitriYani,Reni Silvia Nasution,Widia Susanti. Sahabat lama yang tak pernah tergantikan : Uli, Kiki, Lia, Diah, Putri, Nanda, Ramadhani, Leila. Teman berbagi cerita dan melepas lelah : adik Dwi Ramadhani dan Wendy Syahfitri. Seluruh keluarga besar (sepupu,ponakan,om dan tante) yang selalu mendoakan yang terbaik kepada penulis. Seluruh teman-teman baik dari dunia maya,maupun dunia nyata yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Semangat dari kalian semua sangat berharga.
Hanya Allah yang dapat membalas segala kebaikan,ketulusan dan keikhlasan yang telah kalian berikan kepada penulis. Penulis berharap limpahan Rahmat Allah selalu mengalir untuk kita semua. Terima kasih.
Akhirnya penulis berharap tesis ini memberikan manfaat bagi setiap pembaca maupun kemajuan penelitian dan ilmu pengetahuan yang akan datang.
Medan, Mei 2012 Hormat Penulis
PEMBUATAN KOMPOSIT BIODEGRADABEL DARI α-SELULOSA AMPAS TEBU Bz 132 (Saccharum officinarum) DAN POLIPROPILENA DENGAN
MENGGUNAKAN POLIPROPILENA TERGRAFTING MALEAT ANHIDRIDA DAN DIVINIL BENZENA SEBAGAI
AGEN PENGIKAT SILANG
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang penggunaan polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan divinil benzene sebagai agen pengikat silang dalam pembuatan komposit biodegradabel dari α-selulosa yang bersumber dari ampas tebu dan polipropilena. Penelitian ini terdiri dari tiga tahapan. Tahap pertama yaitu pembuatan PP-g-MA dari polipropilena murni. Tahap kedua yaitu pemisahan α-selulosa dari ampas tebu yang dilakukan dengan metode Okhamafe. Tahapan yang terakhir adalah pencampuran antara polipropilena dan α-selulosa dari ampas tebu dengan agen pengikat silang dengan berbagai variasi massa. Proses pembuatan PP-g-MA dilakukan dengan mendegradasi polipropilena terlebih dahulu dengan BPO dalam internal mixer dengan perbandingan 90:10 (%berat/berat). Kemudian digrafting dengan maleat anhidrida dengan perbandingan PPd:MA:BPO 92:6:2 (%berat/berat). Hasil PP-g-Ma yang diperoleh dimurnikan dengan cara direfluks dengan pelarut xilena. Proses pemisahan α-selulosa dilakukan dengan metode Okhamafe yaitu dilakukan dengan perendaman dalam asam HNO 3,5%, pemutihan dengan Natrium Hipoklorit 1,75% dan pemurnian dengan NaOH 17,5%. Proses pencampuran α -selulosa dengan polipropilena dan agen pengikat silangnya dilakukan dengan metode kempa tekan pada suhu 160oC. Variasi komposisi dan massa dalam pembentukan komposit biodegradabel adalah PP:α-Selulosa (95:5), PP:α-Selulosa:PP-g-MA (95:5:1), PP:α-Selulosa:PP-g-MA:BPO (95:5:1:1), PP:α -Selulosa:PP-g-MA:BPO:DVB (95:5:1:1:1), PP:α-Selulosa:PP-g-MA:BPO:DVB (95:5:0,5:0,5:1), dan PP:α-Selulosa:BPO:DVB (95:5:1:1). Karakterisasi hasil komposit yang diperoleh dianalisa gugus fungsi dengan uji FTIR, analisa sifat morfologi dengan uji SEM, analisa sifat thermal dengan uji DTA, analisa sifat mekanis dengan uji tarik, analisa ketahanan terhadap air dengan uji daya serap air dan analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel. Hasil penelitian menunjukan bahwa komposit biodegradabel yang memiliki sifat terbaik dan sesuai dengan SNI 7188.7:2011 adalah dengan perbandingan PP: α-Selulosa:PP-g-MA:BPO:DVB (95:5:0,5:0,5:1) dengan nilai tegangan hasil uji tarik yaitu 50,031N/m2, daya serap air yang rendah yaitu 0,791%, hasil foto permukaan yang rata dan interaksi gugus yang kuat serta memiliki sifat biodegradabel yang baik.
ABSTRACT
PREPARATION OF COMPOSITE BIODEGRADABLE FROM BAGGASE α -CELLULOSE Bz 132 (Saccharum officinarum) AND POLYPROPYLENE
USING POLYPROPYLENE GRAFTED MALEIC ANHYDRADE AND DIVINIL BENZENE AS CROSSLINKING AGENTS
Research about use of polypropylene grafted maleic anhydride and divinyl benzene as a crosslinking agent in the manufacture of composite biodegradable and
α-cellulose from bagasse and polypropylene. The study consisted of three stages. The
first stage of the manufacture of PP-g-MA of pure polypropylene. The second stage of the separation of α-cellulose from bagasse is performed by the Okhamafe methode. The last stage of the mixing between the polypropylene and α-cellulose from bagasse by crosslinking with various binding agents of mass variation. The process of making PP-g-MA polypropylene degrades done by BPO in advance in an internal mixer with a ratio of 90:10 (% w / w). Then PPd grafted with maleic anhydride in the ratio PPd : MA: BPO 92:6:2 (% w / w). The results of PP-g-ma obtained was purified by solvent refluxed with xylene. α-cellulose separation process performed by the
Okhamafe methode that is done by immersion in 3.5% HNO3 acid, bleaching with
sodium hypochlorite 1.75% and 17.5%, purification with NaOH. Α-mixing process
with polypropylene and cellulose binding agents is done by cross-clamp method at a
temperature of 1500C press. Variations in composition and mass of the formation of
polymer composites is a PP: α-Cellulose (95:5), PP: α-Cellulose: PP-g-MA (95:5:1),
PP:α-Cellulose:PP-g-MA:BPO (95:5:1:1), PP:α-Cellulose:PP-g-MA: BPO:DVB
(95:5:1:1:1), PP:α-Cellulose:PP-g-MA:BPO:DVB (95:5:0,5:0,5:1), PP:α -Cellulose:BPO:DVB (95:5:1:1).
Characterization of the composites obtained were analyzed with a functional group FTIR testing, analysis of morphology by SEM, analysis of thermal properties by DTA test, analysis of mechanical properties with tensile stress test, analysis of resistance to water with a water absorption test and analysis of its ability to decompose in
nature to the test biodegradable.
The results showed that the polymer composite that has the best properties and in
accordance with ISO 7188.7:2011 is the ratio of PP: α-Cellulose: PP-g-MA: BPO:
DVB (95:5:0,5:0,5:1) with the test results of tensile stress is 50.031 N/m2, low water absorption, namely 0.791%, the images on a flat surface and a strong group
interactions as well as having good biodegradable properties.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR i
ABSTRAK iv
ABSTRACT v
DAFTAR ISI vi
DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR LAMPIRAN xiii
DAFTAR SINGKATAN xiv
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Permasalahan 4
1.3 Pembatasan Masalah 4
1.4. Tujuan Pelitian 4
1.5 Manfaat Penelitian 5
1.6 Lokasi Penelitian 5
1.7 Metodologi Penelitian 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 7
2.1 Komposit 7
2.1.1 Biokomposit 8
2.1.2 Komposit biodegradabel dengan bahan dasar selulosa 8
2.2 Kemasan 9
2.2.1 Fungsi kemasan 10
2.2.2 Kemasan Biodegradabel 10
2.3 Tebu 12
2.3.1 Botani Tebu (Saccharum Officinarum) 12
2.4 Selulosa 14
2.4.1 Sifat-Sifat Selulosa 14
2.4.2 Pembagian Selulosa 16
2.4.3 α-Selulosa 16
2.4.4 Selulosa dari serat alam 17
2.4.5 Metode Pemisahan Selulosa 18
2.5 Polipropilena 19
2.5.1 Struktur Polipropilena 20
2.5.2 Pembentukan Radikal Bebas Pada Bahan Polimer 21 2.5.2.1 Radikal Bebas pada Polimerisasi 21
2.6 Degradasi dengan Inisiator Peroksida 23
2.7 Proses Grafting 23
2.8 Karakterisasi Komposit Biodegradabel 24
2.8.1 Analisa Sifat Thermal Komposit Biodegradabel 25
2.8.2 Spektofotometer FT-IR 27
2.8.3 Analisa Sifat Permukaan dengan Pengujian SEM 28 2.8.4 Analisa Sifat Mekanik dengan uji kekuatan tarik dan kemulura 29 2.8.5 Analisa Ketahanannya Terhadap Air dengan Uji serapan air 29 2.8.6 Analisa Kemampuan Terurai dialam dengan uji biodegradabel 30
Reaksi Penelitian 34
BAB 3 METODE PENELITIAN 37
3.1 Alat dan Bahan 37
3.1.1 Alat 37
3.1.2 Bahan 37
3.2 Prosedur Penelitian 38
3.2.1 Proses Degradasi Polipropilena dengan Benzoil Peroksida 38 3.2.2 Proses Grafting MA kedalam PP Terdegradasi 38
3.2.3 Pemurnian PP-g-MA 39
3.2.4 Preparasi Pembentukan Serbuk Polipropilena 39
3.2.5 Preparasi Serbuk Ampas Tebu 39
3.2.6 Ekstraksi α-Selulosa Dari Serbuk Ampas Tebu 39 3.2.7 Pembentukan komposit biodegradabel PP Murni dan 40
α-Selulosa
3.2.8 Pembentukan Komposit biodegradabel PP Murni, α-Selulosa 40 Dan PP-g-MA
3.2.9 Pembentukan Komposit biodegradabel PP Murni, α-Selulosa, 41 PP-g-MA dan BPO
3.2.10 Pembentukan Komposit biodegradabel PP Murni, α-Selulosa, 41 BPO dan DVB
3.2.11 Pembentukan Komposit biodegradabel PP Murni, α-Selulosa, 41 PP-g-MA, BPO dan DVB
3.2.12 Karakterisasi Komposit Biodegradabel 42 3.2.12.1 Analisa Gugus Fungsi Dengan FTIR 42 3.2.12.2 Analisa Sifat Thermal dengan Uji DTA 42 3.2.12.3 Analisa Sifat Mekanik dengan Uji Tarik 42 3.2.12.4 Analisa Sifat Morfologi dengan uji SEM 43 3.2.12.5 Analisa Sifat Ketahanan Terhadap Air dengan 43 Uji Serap Air
3.2.12.6 Analisa Kemampuan Terurai di Alam dengan 44 Uji Biodegradabel
3.3 Bagan Penelitian 44
3.3.1 Proses Degradasi Polipropilena dengan Benzoil Peroksida 44 3.3.2 Proses Grafting MA kedalam PP Terdegradasi 45
3.3.3 Pemurnian PP-g-MA 46
3.3.4 Preparasi Pembentukan Serbuk Polipropilena 47
3.3.5 Preparasi Serbuk Ampas Tebu 47
3.3.6 Ekstraksi α-Selulosa Dari Serbuk Ampas Tebu 48 3.3.7 Pembentukan komposit biodegradabel PP Murni dan 49
α-Selulosa
3.3.8 Pembentukan Komposit biodegradabel PP Murni, α-Selulosa 49 dan PP-g-MA
3.3.9 Pembentukan Komposit biodegradabel PP Murni, α-Selulosa, 50 PP-g-MA dan BPO
3.3.10 Pembentukan Komposit biodegradabel PP Murni, α-Selulosa, 50 BPO dan DVB
3.3.11 Pembentukan Komposit biodegradabel PP Murni, α-Selulosa, 51 PP-g-MA, BPO dan DVB
3.3.12 Uji Serap Air 51
3.3.13 Uji Biodegradabel 52
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 53
4.1 Karakterisasi Berdasarkan Analisa Sifat Mekanik dengan Uji Traik 53
4.2 Analisa Sifat Thermal dengan Uji DTA 55
4.5 Analisa Gugus Fungsi dengan Uji FTIR 61 4.5.1 Komposit biodegradabel PP:α-Selulosa:PP-g-MA (95:5:1) 64 4.5.2 Komposit biodegradabel PP:α-Selulosa:BPO:DVB (95:5:1:1) 64 4.5.3 Komposit biodegradabel PP:α-Selulosa:PP-g-MA:BPO:DVB 64 (95:5:0,5:0,5:1)
4.6 Analisa Kemampuan Terurai di Alam dengan Uji Biodegradasi 65
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 71
5.1 Kesimpulan 71
5.2 Saran 72
DAFTAR PUSTAKA 73
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.1 Persyaratan Kemasan Biodegradabel menurut SNI 7188.7:2011 11
2.2 Komposisi Kimia Ampas Tebu 13
3.1 Perbandingan Pembentukan Komposit Biodegradabel PP murni, 42 α-selulosa, PP-g-MA, BPO dan DVB
4.1 Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan kemuluran Komposit 53 Biodegradabel
4.2 Hasil Uji DTA Polipropilena Murni dan Komposit Biodegradabel 56
4.3 Data Hasil Uji Serapan Air 61
4.4 Bilangan Gelombang Polipropilena Murni 62
4.5 Bilangan Gelombang PP: α-selulosa:PP-g-MA (95:5:1) 62 4.6 Bilangan Gelombang PP: α-selulosa:BPO:DVB (95:5:1:1) 63
4.7 Bilangan Gelombang PP: α-selulosa: 63
PP-g-MA:BPO:DVB (95:5:0,5:0,5:1)
4.8 Data Hasil Penurunan Massa (%) Spesimen Komposit Biodegradebel 65 setelah Penguburan dalam Tanah
4.9 Bilangan Gelombang PP: α-selulosa:PP-g-MA (95:5:1) 66 setelah Penguburan
4.10 Bilangan Gelombang PP: α-selulosa:BPO:DVB (95:5:1:1) 67 setelah Penguburan
4.11 Bilangan Gelombang PP: α-selulosa: 67
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
2.1 Rumus Bangun Selulosa 15
2.2 Struktur Polipropilena 19
2.3 Polipropilena Isotatik, Sindiotaktik, Ataktik 21 2.4 Grafik (b) hasil dari set up yang diperlihatkan pada gambar 27
(a), Grafik (d) merupakan jejak DTA yang umum yang merupakan dari pengaturan yang diperlihatkan pada Gambar (c)
2.5 Reaksi Penelitian 36
3.1 Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM D-638-72 TypeIV 42 3.2 Proses Degradasi Polipropilena dengan Benzoil Peroksida 44 3.3 Proses Grafting Maleat Anhidrida kedalam Polipropilena Terdegradasi 45 3.4 Pemurnian Polipropilena Tergrafting Maleat Anhidrida 46 3.5 Preparasi Pembentukan Serbuk Polipropilena 47
3.6 Preparasi Serbuk Ampas Tebu 47
3.7 Ekstraksi α-Selulosa Dari Serbuk Ampas Tebu 48 3.8 Pembentukan Komposit biodegradabel Polipropilena Murni 49
dan α-Selulosa
3.9 Pembentukan Komposit biodegradabel Polipropilena Murni, 49 α-Selulosa, dan PP-g-MA
3.10 Pembentukan Komposit biodegradabel PP murni, α-Selulosa, 50 PP-g-MA, dan BPO
3.11 Pembentukan Komposit biodegradabel PP murni, 50 α-Selulosa, BPO, dan DVB
3.12 Pembentukan Komposit biodegradabel PP murni, PP-g-MA, BPO, 51 DVB, dan α-Selulosa
3.14 Uji Biodegradabel 52 4.1 Grafik Kekuatan Tarik (N/m2) dari Komposit Biodegradabel 54 4.2 Grafik Kemuluran (%) Dari Komposit Biodegradabel 54 4.3 Hasil Uji SEM dari Polipropilen Murni Pembesaran 1000 kali 57 4.4 Hasil Uji PP:α-Selulosa:PP-g-MA (95:5:1) Pembesaran 1000 kali 58 4.5 Hasil Uji Komposit biodegradabel PP:α-Selulosa: BPO:DVB (95:5:1:1) 59
Pembesaran 1000 kali
4.6 Hasil Uji Komposit biodegradabel PP:α-Selulosa: 60 PP-g-MA:BPO:DVB (95:5:0,5:0,5:1) Pembesaran 1000 kali
4.7 Mekanisme Reaksi Penguraian di Alam 69
4.8 Permukaan Komposit biodegradabel PP:α-Selulosa:PP-g-MA (95:5:1) 69 4.9 Permukaan Komposit biodegradabel PP:α-selulosa:BPO:DVB (95:5:1:1) 70 4.10 Permukaan Komposit biodegradabel PP:α-Selulosa: 70
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
1 Rumus perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran 81
2 Cara membaca data termogram uji DTA 81
3 Gambar Grafik Hasil Uji Tarik 82
4 Gambar Kromatogram Hasil Uji DTA Untuk Polipropilena murni 83
5 Gambar Kromatogram Hasil Uji DTA Untuk 84
PP:α-Selulosa: PP-g-MA (95:5:1)
6 Gambar Kromatogram Hasil Uji DTA Untuk
PP:α-Selulosa:PP-g-MA:BPO:DVB (95:5:0,5:0,5:1) 85 7 Gambar Kromatogram Hasil Uji DTA Untuk
PP:α-Selulosa:BPO:DVB (95:5:1:1) 86
8 Gambar Hasil Spektrum FTIR Polipropilena Murni 87
9 Gambar Hasil Spektrum FTIR Untuk 87
PP:α-Selulosa:PP-g-MA (95:5:1)
10 Gambar Hasil Spektrum FTIR Untuk 88
PP:α-Selulosa:BPO:DVB (95:5:1:1)
11 Gambar Hasil Spektrum FTIR Untuk 88
PP:α-Selulosa:PP-g-MA:BPO:DVB (95:5:0,5:0,5:1)
12 Gambar Hasil Spektrum FTIR Untuk PP: 89
α-Selulosa:PP-g-MA (95:5:1) setelah ditanam pada tanah sampah selama 1 bulan
13 Gambar Hasil Spektrum FTIR Untuk PP:α-Selulosa: 89 BPO:DVB (95:5:1:1) setelah ditanam pada tanah sampah selama
1 bulan
14 Gambar Hasil Spektrum FTIR Untuk 90
PP:α-Selulosa:PP-g-M:BPO:DVB (95:5:0,5:0,5:1) setelah ditanam pada tanah sampah selama 1 bulan
15 Gambar Spesimen Hasil Uji Tarik 90
16 Gambar Wadah Penguburan Spesimen 92
17 Gambar Bahan Baku Pembuatan Komposit Biodegradabel 93 18 Tabel Perbandingan Karakterisasi Dari Komposit Biodegradabel 95
DAFTAR SINGKATAN
PP = Polipropilena
PPd = Polipropilena terdegradasi MA = Maleat Anhidrida
PP-g-MA = Polipropilena tergrafting maleat anhidrida FTIR = Fourier Transform Infrared Spectroscopy SEM = Spectra Electro magnetic
BPO = Benzoil Peroksida DVB = Divinilbenzena
PEMBUATAN KOMPOSIT BIODEGRADABEL DARI α-SELULOSA AMPAS TEBU Bz 132 (Saccharum officinarum) DAN POLIPROPILENA DENGAN
MENGGUNAKAN POLIPROPILENA TERGRAFTING MALEAT ANHIDRIDA DAN DIVINIL BENZENA SEBAGAI
AGEN PENGIKAT SILANG
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang penggunaan polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan divinil benzene sebagai agen pengikat silang dalam pembuatan komposit biodegradabel dari α-selulosa yang bersumber dari ampas tebu dan polipropilena. Penelitian ini terdiri dari tiga tahapan. Tahap pertama yaitu pembuatan PP-g-MA dari polipropilena murni. Tahap kedua yaitu pemisahan α-selulosa dari ampas tebu yang dilakukan dengan metode Okhamafe. Tahapan yang terakhir adalah pencampuran antara polipropilena dan α-selulosa dari ampas tebu dengan agen pengikat silang dengan berbagai variasi massa. Proses pembuatan PP-g-MA dilakukan dengan mendegradasi polipropilena terlebih dahulu dengan BPO dalam internal mixer dengan perbandingan 90:10 (%berat/berat). Kemudian digrafting dengan maleat anhidrida dengan perbandingan PPd:MA:BPO 92:6:2 (%berat/berat). Hasil PP-g-Ma yang diperoleh dimurnikan dengan cara direfluks dengan pelarut xilena. Proses pemisahan α-selulosa dilakukan dengan metode Okhamafe yaitu dilakukan dengan perendaman dalam asam HNO 3,5%, pemutihan dengan Natrium Hipoklorit 1,75% dan pemurnian dengan NaOH 17,5%. Proses pencampuran α -selulosa dengan polipropilena dan agen pengikat silangnya dilakukan dengan metode kempa tekan pada suhu 160oC. Variasi komposisi dan massa dalam pembentukan komposit biodegradabel adalah PP:α-Selulosa (95:5), PP:α-Selulosa:PP-g-MA (95:5:1), PP:α-Selulosa:PP-g-MA:BPO (95:5:1:1), PP:α -Selulosa:PP-g-MA:BPO:DVB (95:5:1:1:1), PP:α-Selulosa:PP-g-MA:BPO:DVB (95:5:0,5:0,5:1), dan PP:α-Selulosa:BPO:DVB (95:5:1:1). Karakterisasi hasil komposit yang diperoleh dianalisa gugus fungsi dengan uji FTIR, analisa sifat morfologi dengan uji SEM, analisa sifat thermal dengan uji DTA, analisa sifat mekanis dengan uji tarik, analisa ketahanan terhadap air dengan uji daya serap air dan analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel. Hasil penelitian menunjukan bahwa komposit biodegradabel yang memiliki sifat terbaik dan sesuai dengan SNI 7188.7:2011 adalah dengan perbandingan PP: α-Selulosa:PP-g-MA:BPO:DVB (95:5:0,5:0,5:1) dengan nilai tegangan hasil uji tarik yaitu 50,031N/m2, daya serap air yang rendah yaitu 0,791%, hasil foto permukaan yang rata dan interaksi gugus yang kuat serta memiliki sifat biodegradabel yang baik.
ABSTRACT
PREPARATION OF COMPOSITE BIODEGRADABLE FROM BAGGASE α -CELLULOSE Bz 132 (Saccharum officinarum) AND POLYPROPYLENE
USING POLYPROPYLENE GRAFTED MALEIC ANHYDRADE AND DIVINIL BENZENE AS CROSSLINKING AGENTS
Research about use of polypropylene grafted maleic anhydride and divinyl benzene as a crosslinking agent in the manufacture of composite biodegradable and
α-cellulose from bagasse and polypropylene. The study consisted of three stages. The
first stage of the manufacture of PP-g-MA of pure polypropylene. The second stage of the separation of α-cellulose from bagasse is performed by the Okhamafe methode. The last stage of the mixing between the polypropylene and α-cellulose from bagasse by crosslinking with various binding agents of mass variation. The process of making PP-g-MA polypropylene degrades done by BPO in advance in an internal mixer with a ratio of 90:10 (% w / w). Then PPd grafted with maleic anhydride in the ratio PPd : MA: BPO 92:6:2 (% w / w). The results of PP-g-ma obtained was purified by solvent refluxed with xylene. α-cellulose separation process performed by the
Okhamafe methode that is done by immersion in 3.5% HNO3 acid, bleaching with
sodium hypochlorite 1.75% and 17.5%, purification with NaOH. Α-mixing process
with polypropylene and cellulose binding agents is done by cross-clamp method at a
temperature of 1500C press. Variations in composition and mass of the formation of
polymer composites is a PP: α-Cellulose (95:5), PP: α-Cellulose: PP-g-MA (95:5:1),
PP:α-Cellulose:PP-g-MA:BPO (95:5:1:1), PP:α-Cellulose:PP-g-MA: BPO:DVB
(95:5:1:1:1), PP:α-Cellulose:PP-g-MA:BPO:DVB (95:5:0,5:0,5:1), PP:α -Cellulose:BPO:DVB (95:5:1:1).
Characterization of the composites obtained were analyzed with a functional group FTIR testing, analysis of morphology by SEM, analysis of thermal properties by DTA test, analysis of mechanical properties with tensile stress test, analysis of resistance to water with a water absorption test and analysis of its ability to decompose in
nature to the test biodegradable.
The results showed that the polymer composite that has the best properties and in
accordance with ISO 7188.7:2011 is the ratio of PP: α-Cellulose: PP-g-MA: BPO:
DVB (95:5:0,5:0,5:1) with the test results of tensile stress is 50.031 N/m2, low water absorption, namely 0.791%, the images on a flat surface and a strong group
interactions as well as having good biodegradable properties.
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kemasan adalah suatu benda yang digunakan untuk wadah atau tempat yang akan dikemas dan dapat memberikan perlindungan sesuai dengan tujuannya. Beberapa tujuam dari penggunaan kemasan adalah mencegah/mengurangi kerusakan, melindungi bahan yang ada di dalamnya dari pencemaran serta gangguan fisik seperti gesekan, benturan dan getaran. Dari segi promosi kemasan berfungsi sebagai perangsang atau daya tarik pembeli. Bahan kemasan yang umum untuk pengemasan produk hasil produksi adalah kayu, serat goni, plastik, kertas dan gelombang karton (Mimi, 2002).
Penggunaan plastik sebagai bahan pengemas terutama karena keunggulannya dalam hal bentuknya yang fleksibel sehingga mudah mengikuti bentuk produk yang dikemas, berbobot ringan, tidak mudah pecah, bersifat transparan/tembus pandang, mudah diberi label dan dibuat dalam aneka warna, dapat diproduksi secara massal, harga relatif murah dan terdapat berbagai jenis pilihan bahan dasar plastik (Sinaga, 2011).
Sampah plastik bekas kemasan yang dihasilkan oleh masyarakat menimbulkan masalah terhadap lingkungan tidak dapatnya mikroorganisme yang terdapat dilingkungan untuk merombak dan menguraikan plastik. Informasi mengenai kemampuan lingkungan dalam menerima, merombak, dan menguraikan plastik sangat dibutuhkan saat ini.
Dewasa ini, pengunaan material komposit mulai banyak dikembangkan dalam dunia industri manufaktur. Material komposit yang ramah lingkungan dan bisa didaur ulang kembali, merupakan tuntutan teknologi saat ini. Salah satu material komposit yang diharapkan di dunia industri yaitu material komposit dengan material pengisi (filler) baik yang berupa serat alami maupun serat buatan. Pada dasarnya material komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih material yang berbeda menjadi suatu bentuk unit mikroskopik, yang terbuat dari bermacam-macam kombinasi sifat atau gabungan antara serat dan matrik. Saat ini bahan komposit yang diperkuat dengan serat merupakan bahan teknik yang banyak digunakan karena kekuatan dan sifat spesifik yang jauh di atas bahan teknik pada umumnya, sehingga sifatnya dapat didesain mendekati kebutuhan (Jones, 1975).
Telah dilakukan berbagai penelitian yang bertujuan untuk menghasilkan suatu material komposit yang bersifat biodegradabel seperti yang dilakukan oleh (Clemons, 2003) yang membuat suatu material komposit dengan menggabungkan material plastik polipropilena dengan selulosa yang dicampurkan kemudian diproduksi dengan dua cara yaitu dicetak tekan dan dengan sistem penyuntikan bahan matriks polipropilena (PP) untuk menghasilkan suatu komposit biodegradabel. Selulosa dipilih sebagai bahan pengisi karena kestabilannya terhadap panas yang baik dan tingkat kemurniannya yang tinggi. Pada hasil cetak tekan dan metode penyuntikan didapatkan penurunan sifat elastisitas dengan kenaikan persentasi selulosa. Pada hasil metode penyuntikan matriks, didapatkan hasil yang lebih baik pada uji permukaan yang dilakukan, karena susunan selulosa lebih teratur dibanding pada metode cetak tekan.
Fungsionalilsasi dari polipropilena dengan melakukan suatu reaksi grafting dengan suatu monomer tak jenuh seperti contohnya maleat anhidrida (MA), asam akrilat dan berbagai turunannya, dengan menambahan peroksida sebagai suatu bahan inisiator telah menjadi penelitian yang berkembang saat ini (Shi, 2001). Perubahan sifat fungsional dari polipropilena (baik yang berstruktur ataktik maupun isotaktik) akan menghasilkan hasil yang efektif untuk meningkatkan sifat kepolaran dari polipropilena (Zhang, 2005).
Tebu merupakan salah satu komoditi pertanian yang mengandung unsur lignoselulosa sehingga berpotensi sebagai bahan baku dalam pembuatan komposit biodegradabel. Selama ini pemanfaatan tebu masih terbatas pada industri pengolahan gula dengan hanya mengambil airnya, sedangkan ampasnya sekitar 35-40% dari berat tebu yang digiling hanya dimanfaatkan sebagai bahan bakar industri atau mungkin dibuang sehingga menjadi limbah (Krisna, 2009).
Selulosa merupakan bagian penyusun utama jaringan tanaman berkayu. Bahan
tersebut utamanya terdapat pada tanaman keras, namun demikian pada dasarnya selulosa
terdapat pada setiap jenis tanaman, termasuk tanaman semusim, tanaman perdu dan tanaman
rambat bahkan tumbuhan paling sederhana sekalipun. Seperti: jamur, ganggang dan lumut
(Tarmansyah, 2007).
Pemisahan α-selulosa dari serat tongkol jagung telah dilakukan oleh Okhamafe dengan mengambil serat halus dan kering dari tongkol jagung yang kemudian direndam
dalam HNO3 3,5% yang mengandung sejumlah NaNO3 pada suhu 90 0
C selama 2 jam.
Campuran tersebut kemudian direndam dan dipanaskan dengan 2% NaOH dan 2% Natrium
Sulfit pada suhu 50oC selama 1 jam, kemudian diputihkan dengan Natrium hipoklorit
(Ohwoavworhua, 2005).
Berdasarkan uraian-uraian diatas maka peneliti tertarik untuk melakukan penelitian
dengan membuat komposit biodegradabel dari α-selulosa ampas tebu Bz 132 (Saccharum Officinarum) dan polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan divinil benzena sebagai
agen pengikat silang. Hasil komposit yang diperoleh dianalisa gugus fungsi dengan uji
Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), analisa sifat morfologi dengan uji Spectra
(DTA), analisa sifat mekanis dengan uji tarik, analisa ketahanan terhadap air dengan uji daya
serap air dan analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel.
1.2 Permasalahan
Bagaimanakah karakteristik dari komposit biodegradabel dari α-selulosa ampas tebu Bz 132 (Saccharum Officinarum) dan polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan divinil benzena sebagai agen pengikat silang sebagai bahan pembuat produk kantong belanja plastik yang mampu terurai dialam?
1.3 Pembatasan Masalah
1. Polipropilena yang digunakan adalah polipropilena komersial yang dijual dipasaran.
2. α-Selulosa dari ampas tebu Bz 132 dipisahkan dengan metode Okhamafe.
3. Pembuatan komposit biodegradabel dilakukan dengan metode kempa tekan (hot press).
4. Jenis tebu (Saccharum Officinarum) yang digunakan adalah tebu Bz 132 yang biasa digunakan untuk pembuatan gula.
1.4 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengamati karakteristik dari komposit biodegradabel dari α-selulosa ampas tebu Bz 132 (Saccharum Officinarum) dan polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan divinil benzena sebagai agen pengikat silang sebagai bahan pembuat produk kantong belanja plastik yang mampu terurai di dalam.
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai analisa sifat komposit biodegradabel dari α-selulosa ampas tebu Bz 132 (Saccharum Officinarum) dan polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan divinil benzena sebagai agen pengikat silang yang diharapkan dapat berguna sebagai acuan dalam membuat kemasan plastik yang ramah lingkungan dan dapat meningkatkan nilai ekonomis dari limbah ampas tebu.
1.6 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Kimia Dasar Universitas Sumatera Utara, Uji tarik dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, uji SEM dilakukan di Laboratorium Geologi Kuarter PPGL Bandung, uji DTA dilakukan di Perguruan Teknologi Kimia Industri (PTKI), Uji FTIR dilakukan di Laboratorium Bea Cukai Belawan.
1.7 Metodologi Penelitian
FTIR, analisa morfologinya dengan uji permukaan (SEM), analisa ketahanannya terhadap air dengan uji serapan air dan analisa kemampuannya terurai dialam dengan uji biodegradabel.
Variabel – Variabel dalam penelitian ini Variabel terikat (pada tahapan ketiga): 1. Analisa gugus fungsi dengan uji FTIR 2. Analisa sifat mekanis dengan uji tarik
3. Analisa Morfologi dengan uji permukaan (SEM)
4. Analisa ketahanannya terhadap air dengan uji serapan air 5. Analisa sifat thermalnya dengan uji DTA
6. Analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradable
Variabel tetap (pada tahapan pertama):
1. Perbandingan PP dan BPO sebelum degradasi adalah 90:10 2. Perbandingan PPd:MA:BPO adalah 92:6:2
Pada tahapan ketiga Massa polipropilena dan α-selulosa adalah 95:5 Variabel bebas (pada tahapan ketiga):
Perbandingan yang digunakan (berat/berat) 1. PP : α-selulosa ( 95 : 5 )
2. PP : α-selulosa : PP-g-MA ( 95 : 5 : 1)
3. PP : α-selulosa : PP-g-MA : BPO ( 95 : 5 : 1 : 1)
4. PP : α-selulosa : PP-g-MA : BPO : DVB ( 95 : 5 : 1 : 1 : 1 ) 5. PP : α-selulosa : PP-g-MA : BPO : DVB ( 95 : 5 : 0,5 : 0,5 : 1 ) 6. PP : α-selulosa : BPO : DVB ( 95 : 5 : 1 : 1 )
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Komposit
Komposit adalah penggabungan dua atau lebih material yang berbeda sebagai suatu kombinasi yang menyatu. Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai pengisi dan bahan pengikat serat yang disebut matrik. Didalam komposit unsur utamanya serat, sedangkan bahan pengikatnya polimer yang mudah dibentuk. Penggunaan serat sendiri yang utama adalah menentukan karakteristik bahan komposit, seperti kekakuan, kekuatan serta sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi, serat digunakan untuk menahan gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik berfungsi melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi. Oleh karena itu untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih bahan-bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia (Hadi, 2000).
2.1.1 Biokomposit
Komposit dari serat alam merupakan suatu usaha yang dilakukan untu tetap menjaga kelestarian lingkungan hidup. Komposit serat alam diharapkan menjadi suatu material yang bersifat dapat diperbaharui sehingga mengurangi dan mencegah dampak kerusakan lingkungan dari bahan polimer seperti plastik yang tidak dapat diperbaharui. Disamping itu, komposit dari serat alam juga bertujuan untuk memanfaatkan limbah dari bahan serat alam seperti serat rami,sampah kulit pisang dan lain-lain agar dapat lebih memeberikan daya guna (Mathur, 2005).
Biokomposit adalah suatu material yang terdiri dari satu fasa atau lebih bahan yang berasal dari alam. Bahan ini bertindak sebagai penguat seperti contohnya sumber yang berasal dari serat tanaman seperti kapas, rami atau sejenisnya atau dapat pula dari serat kayu ataupun kertas daur ulang, atau dari bahan tanaman yang menjadi limbah. Regenerasi serat selulosa juga termasuk dalam bahan biokomposit, karena pada dasarnya regenerasi selulosa adalah merupakan bahan yang dapat diperbaharui oleh alam Sebagai matriks dalam biokomposit tersebut dapat berupa bahan polimer yang secara idealnya dapat diperbaharui pula seperti misalnya dari minyak sayur. Namun pada saat ini, matriks yang lebih umum digunakan adalah matriks sintesis yang bersumber dari minyak bumi. Matriks sintesis yang sering digunakan adalah berupa bahan termoplastik yang dapat didaur ulang seperti polietilen, polipropilena, polistirena dan polivinil klorida. Dapat pula digunakan bahan dari termoset seperti polyester tak jenuh, fenol formaldehida, isosianat dan epoksida (Fowler, 2006).
2.1.2 Komposit biodegradabel Dengan Bahan Dasar Selulosa
memiliki beberapa kelemahan yaitu serat kayu tidak tahan terhadap panas, sehingga jika pada proses pencampuran terjadi panas yang tidak sesuai, maka pencampuran atau pembentukan komposit tidak akan berhasil. Oleh sebab itu mulai dilakukan alternatif untuk mengatasi masalah tersebut yaitu dengan mengubah serat kayu tersebut dengan mengambil hanya selulosanya saja untuk digunakan sebagai bahan pengisi matriks polimer (That, 2008).
2.2 Kemasan
Plastik memiliki pencampuran rendah entropi, yang disebabkan oleh besarnya berat
molekul dari rantai polimer mereka. Pemanasan saja tidak cukup untuk melarutkan molekul
besar dari plastik karena plastik hampir identik dengan komposisi campuran efisiennya. Hal
lain yang menyebabkan plastik sulit di daur ulang adalah karena adanya bahan pengisi, dan
aditif lainnya dalam plastik. Polimer umumnya terlalu kental untuk menghapus ekonomi
pengisi, dan akan rusak oleh banyak proses yang murah bisa menghapus pewarna tambahan.
Zat aditif tidak banyak digunakan dalam wadah minuman dan kantong plastik, sehingga
memungkinkan mereka untuk dapat didaur ulang . Adanya kemasan, membuat kita dapat
menikmati roti dengan mentega atau selai, biskuit, mi instan, dan macam-macam minuman.
Kemasan telah mengamankan dan mengawetkan segala jenis makanan dan minuman.
Kemasan telah dikenal oleh manusia sejak zaman dahulu kala. Sekitar tahun 8.000 SM
kemasan dari bahan-bahan sederhana, seperti kulit binatang ataupun keranjang rumput, telah
digunakan sebagai wadah buah-buahan yang dipungut dari hutan. Bangsa Cina menggunakan
keramik sebagai wadah, balk untuk benda padat maupun cair. Sedangkan bangsa Indonesia
menggunakan wadah bambu (bumbung) untuk menyimpan benda cair. Sekitar tahun 1550
SM, bangsa Mesir telah membuat industri botol yang penting bagi kehidupan masyarakatnya.
Sekitar tahun 750 M proses pembuatan kertas tersebar luas mulai dari Asia Tengah.
2.2.1 Fungsi Kemasan
Dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia, kemasan didefinisikan sebagai bungkus
terbuat dari timah, kayu, kertas, gelas, besi, plastik, selulosa transparan, kain, karton, atau
material lainnya, yang digunakan untuk penyimpanan barang dari produsen ke konsumen.
Dalam industri makanan atau pangan, kemasan mempunyai peranan yang sangat penting.
Fungsi kemasan adalah:
1. melindungi produk terhadap pengaruh cuaca, sinar matahari, benturan, kotoran dan
lain-lain
2. menarik perhatian konsumen,
3. memudahkan distribusi, penyimpanan dan pemajangan (display)
4. tempat penempelan label yang berisi informasi tentang nama produk, komposisi bahan
(ingridient), isi bersih, nama dan alamat produsen/importir, nomor pendaftaran, kode
produksi, tanggal kadaluwarsa, petunjuk penggunaan, informasi nilai gizi (nutrition fact),
tanda halal, serta klaim/pernyataan khusus.
Kemasan juga harus dirancang agar memenuhi beberapa persyaratan penting, yaitu:
1. Tingkat keefisienan, meliputi kemudahan untuk dibawa, dibuka, dan dipegang
2. Bentuk yang menarik, meliputi paduan warna, logo, huruf dan tata letak tulisan,
3. Faktor identitas agar tampil beda dengan produk lain dan mudah dikenali (Astawan,2008)
2.2.2 Kemasan Biodegradabel
Penggunaan kantong belanja dari plastik semakin menambah kompleksitas
permasalah sampah karena sifatnya yang sulit terdegradasi. Plastik diperkirakan
membutuhkan waktu 100 hingga 500 tahun hingga dapat terdegradasi dengan sempuna.
Kriteria ekolabel yang disusun berdasarkan aspek sepanjang daur hidup suatu produk
diharapkan dapat mengurangi dampak lingkungan yang diakibatkan oleh produk tersebut.
Kriteria ekolabel yang harus dipenuhi sebagai produk yang ramah lingkungan juga
diharapkan dapat mengurangi dampak pemakaiannya terhadap lingkungan.
Persyaratan yang dimuat dalam kriteria dan nilai ambang batas merupakan
persyaratan khusus terkait dengan katergori produk, sedangkan persyaratan yang dimuat
dalam persyaratan umum merupakan persyaratan umum yang berlaku untuk berbagai
kategori produk manufaktur.
1. Bahan baku plastik yang digunakan harus mengandung prodegradant (zat pendegradasi)
2. Campuran bahan baku harus menggunakan pati atau bahan yang bersumber dari
[image:34.612.115.537.206.703.2]alam,serta bahan termoplastik
Tabel 2.1 Persyaratan Kemasan Biodegradabel menurut SNI 7188.7:2011
No Aspek Lingkingan Persyaratan Metode Uji/Verifikasi
1
2.
3.
Bahan baku dan aditif a. Thermoplastik
mengandung prodegradant
b. Campuran yang mengandung pati (starch) dan thermoplastik Degradabilitas
Degradabilitas a. Thermoplastik
mengandung prodegradant
b. Campuran yang mengandung pati (starch) dan thermoplastic
Kandungan logam berat
- Prodegradant harus memenuhi RoHS (Restriction of Hazardous Substances) - Tidak mengandung
zat warna azo
- Tensile enlongation (elongation ato break) kurang dari 5% dicapai setelah mengalami
perlakuan penyinaran sinar UV maksimal selama 250 jam - Pertumbuhan
mikroba pada permukaan produk > 60% selama 1 minggu
Kandungan logam berat dalam produk Cd < 0,5 ppm Pb <50 ppm Hg < 0,5 ppm Cr+6 < 50 ppm
- Verifikasi pernyataan tertulis permohonan tentang pemenuhan persyaratan prodegradant yang dilengkapi dengan pernyataan dari pemasok
- verifikasi pernyataan tertulis tentang jenis dan sifat bahan dilengkapi dengan pernyataan pemasok atau pengukuran GC-MS atau metode pengujian lainnya yang divalidasi oleh laboratorium pengujian yang telah menerapkan ISO/IEC 17025:2008
- Tensile enlongation (elongation ato break) kurang dari 5% dicapai setelah mengalami perlakuan penyinaran sinar UV maksimal selama 250 jam
- ASTM G21-09 atau metode pengujian lainnya yang dilakukan oleh laboratorium pengujian yang telah menerapkan SNI ISO/IEC 17025:2008
laboratorium pengujian yang telah menerapkan SNI ISO/IEC
17025:2008 (SNI 7188.7:2011).
2.3 Tebu
2.3.1 Botani Tanaman Tebu (Saccharum Officinarum)
Tebu (Saccharum Officinarum) merupakan tanaman perkebunan semusim yang mempunyai sifat tersendiri, sebab di dalam batangnya terdapat zat gula. Tebu termasuk keluarga rumput-rumputan (family Graminae). Akar tanaman adalah akar serabut dan tanaman ini termasuk dalam kelas monocotyledone. Tanaman tebu mempunyai batang yang tinggi kurus, tidak bercabang, dan tumbuh tegak. Tanaman yang tumbuh baik tinggi batangnya dapat mencapai 3-5 meter atau lebih. Pada batangnya beruas-ruas dengan panjang ruas 10-30cm. Daun berpangkal pada buku batang dengan kedudukan yang berseling (Penebar Swadaya, 2000).
Tebu dapat hidup dengan baik pada ketinggian tempat 5-500 meter diatas permukaan laut, pada daerah beriklim panas dan lembab dengan kelembaban lebih dari 70% hujan yang merata setelah tanaman berumur 8 bulan dan suhu udara berkisar antara 28-34oC (Krisna, 2009).
2.3.2 Ampas Tebu
Ampas tebu atau lazimnya disebut bagas, adalah hasil samping dari proses ekstraksi
(pemerahan) cairan tebu. Dari satu pabrik dihasilkan ampas tebu sekitar 35 – 40% dari berat tebu yang digiling. Husin menambahkan, berdasarkan data dari Pusat Penelitian Perkebunan
Gula Indonesia (P3GI) ampas tebu yang dihasilkan sebanyak 32% dari berat tebu giling. Pada
musim giling 2006 lalu, data yang diperoleh dari Ikatan Ahli Gula Indonesia (Ikagi)
menunjukkan bahwa jumlah tebu yang digiling oleh 57 pabrik gula di Indonesia mencapai
sekitar 30 juta ton, sehingga ampas tebu yang dihasilkan diperkirakan mencapai 9.640.000
ton. Namun, sebanyak 60% dari ampas tebu tersebut dimanfaatkan oleh pabrik gula sebagai
bahan bakar, bahan baku untuk kertas, bahan baku industri kanvas rem, industri jamur dan
dimanfaatkan. Ampas tebu sebagian besar mengandung ligno-cellulose. Panjang seratnya
antara 1,7 sampai 2 mm dengan diameter sekitar 20 mikro, sehingga ampas tebu ini dapat
memenuhi persyaratan untuk diolah menjadi papan-papan buatan. Bagase mengandung air 48
- 52%, gula rata-rata 3,3% dan serat rata-rata 47,7%. Serat bagase tidak dapat larut dalam air
dan sebagian besar terdiri dari selulosa, pentosan dan lignin. Hasil analisis serat ampas tebu
dapat dilihat dalam Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Komposisi Kimia Ampas Tebu
Pada umumnya, pabrik gula di Indonesia memanfaatkan ampas tebu sebagai bahan
bakar bagi pabrik yang bersangkutan, setelah ampas tebu tersebut mengalami pengeringan.
Disamping untuk bahan bakar, ampas tebu juga banyak digunakan sebagai bahan baku pada
industri kertas, industri papan partikel, indutri papan serat dan beberapa industri lain
(http://bioindustri.blogspot.com/2008/04/ampas-tebu.html).
2.4 Selulosa
Selulosa adalah bahan yang bersumber dari tanaman yang diperoleh dengan cara
tertentu yang dimanfaatkan sebagai bahan pembuat tali dan pakaian. Selama beberapa tahun
terakhir, beberapa peneliti mulai mengembangkan manfaat dari selulosa yang dapat
digunakan sebagai bahan pengisi dalam pembuatan komposit biodegradabel. Selulosa dipilih
sebagai bahan pengisi dari matrisk polimer didasari beberapa alasan yaitu harganya yang
relatif murah dibanding dengan bahan sintesis seperti serat kaca serta kemampuannya untuk
dapat didaur ulang sehingga tidak mengakibatkan pencemaran lingkungan (Eichhron, 2001).
Selulosa adalah bagian utama dari dinding sel kayu. Selulosa adalah suatu polimer karbohidrat yang kompleks yang memiliki persentase komposisi yang sama dengan tepung (kanji) dimana nilai glukosa dapat ditentukan dengan hidrolisis
No Kandungan Kadar (%)
menggunakan asam. Unit molekul penyusun selulosa adalah glukosa yang merupakan gula. Banyak molekul glukosa yang bergabung bersama-sama membentuk rantai selulosa. Rumus kimia selulosa adalah (C6H10O5)n dimana n adalah jumlah unit pengulangan glukosa, n juga disebut derajat polimerisasi (DP). Nilai dari (n) bervariasi tergantung sumber selulosa yang berbeda . Selama pengolahan pulp dalam digester, derajat polimerisasi akan menurun beberapa derajat. Ini penting untuk tidak turun terlalu banyak, karena rantai selulosa yang lebih pendek pada akhirnya menghasilkan pulp yang kurang bagus. Selulosa dalam kayu mempunyai nilai derajat polimerisasi rata-rata 3500 dimana selulosa dalam pulp mempunyai rata-rata derajat polimerisasi dalam rentang 600-1500. Selulosa adalah polimer lurus tidak bercabang. Ini membuat kemungkinan untuk beberapa rantai selulosa digabungkan bersama dan membentuk struktur kristal yang teratur. Struktur kristal yang teratur ini juga disebut
micele. Di antara micele ada beberapa rantai selulosa yang tidak teratur, ikatan ini
disebut mikrofibril. Mikrofibril ini membentuk dinding serat kayu.
Gambar 2.1. Rumus Bangun Selulosa (C6H10O5) (Mimms, 1993).
2.4.1 Sifat-sifat Selulosa
Sifat-sifat selulosa terdiri dari sifat fisika dan sifat kimia. Selulosa dengan rantai panjang mempunyai sifat fisik yang lebih kuat, lebih tahan lama terhadap degradasi yang disebabkan oleh pengaruh panas, bahan kimia maupun pengaruh biologis. Sifat fisika dari selulosa yang penting adalah panjang, lebar dan tebal molekulnya. Sifat fisik lain dari selulosa adalah:
C C
C O C C
CH O
C C C C H O H O H O H OH OH H CH2OH
H
H OH
H
CH2OH OH
1. Dapat terdegradasi oleh hidrolisa, oksidasi, fotokimia maupun secara mekanis sehingga berat molekulnya menurun.
2. Tidak larut dalam air maupun pelarut organik, tetapi sebagian larut dalam larutan alkali.
3. Dalam keadaan kering, selulosa bersifat higroskopis, keras dan rapuh. Bila selulosa cukup banyak mengandung air maka akan bersifat lunak. Jadi fungsi air disini adalah sebagai pelunak.
4. Selulosa dalam kristal mempunyai kekuatan lebih baik jika dibandingkan dengan bentuk amorfnya (Fengel, 1995).
2.4.2 Pembagian Selulosa
Selulosa merupakan bagian penyusun utama jaringan tanaman berkayu. Bahan tersebut terdapat pada tanaman kertas, namun demikian pada dasamya selulosa terdapat pada setiap jenis tanaman, termasuk tanaman semusim, tanaman perdu dan tanaman rambat bahkan tumbuhan paling sederhana sekalipun. Seperti: jamur, ganggang dan lumut. Berdasarkan derajat polimerisasi (DP) dan kelarutan dalam senyawa natrium hidroksida (NaOH) 17,5%, selulosa dapat dibedakan atas tiga jenis yaitu:
1. Selulosa α (Alpha Cellulose) adalah selulosa berantai panjang, tidak larut dalam larutan NaOH 17,5% atau larutan basa kuat dengan DP (derajat polimerisasi) 600-1500.
Selulosa α dipakai sebagai penduga dan atau penentu tingkat kemumian selulosa.
2. Selulosa (Betha Cellulose) adalah selulosa berantai pendek, larut dalam larutan NaOH
17,5% atau basa kuat dengan DP 15 - 90, dapat mengendap bila dinetralkan.
3. Selulosa µ (Gamma cellulose) adalah sama dengan selulosa , tetapi DP nya kurang dari
15. Selain itu ada yang disebut Hemiselulosa dan Holoselulosa, yaitu:
a. Hemiselulosa adalah polisakarida yang bukan selulosa, jika dihidrolisis akan
menghasilkan D-manova, D-galaktosa, D-Xylosa, L-arabinosa dan asam uranat.
b. Holoselulosa adalah bagian dari serat yang bebas dan sari dan lignin, terdiri dari
(http://buletinlitbang.dephan.go.id/index.asp?vnomor=18&mnorutisi=3).
2.4.3 α-Selulosa
Selulosa α merupakan kualitas selulosa yang paling tinggi (mumi). Selulosa α > 92% memenuhi syarat untuk digunakan sebagai bahan baku utama pembuatan propelan dan atau
bahan peledak. Sedangkan selulosa kualitas dibawahnya digunakan sebagai bahan baku pada
industri kertas dan industri sandang/kain (serat rayon).
Alfa selulosa adalah selulosa berantai panjang, tidak larut dalam larutan NaOH
17,5% atau larutan basa kuat dengan DP (derajat polimerisasi) 600 - 1500. Alfa selulosa
dipakai sebagai penduga atau penentu tingkat kemurnian selulosa. Holoselulosa terdiri dari
alfa selulosa, beta selulosa dan gamma selulosa. Alfa selulosa pada tanaman dapat dilihat
berdasarkan ketidak larutannya pada NaOH 17,5% tapi akan diperoleh endapan ketika larutan
diasamkan. Pada umumnya diketahui beta selulosa pada kayu tidak ada akan tetapi terbentuk
dari pembentukan alfa selulosa selama proses pulping, gamma selulosa diketahui ada pada
tanaman.
Alfa selulosa biasanya diperoleh dengan metode gravimetri dimana tidak larut dalam
NaOH 17,5% dingin disaring dan ditimbang. Beta dan gamma selulosa juga dapat diperoleh
dengan metode gravimetri tetapi keduanya sangat sulit diperoleh karena dalam bentuk gel.
Alfa selulosa secara empiris merupakan fraksi molekul selulosa dengan beda berat molekul.
Jika alfa selulosa diambil dari kayu yang memiliki persentase lignin yang tinggi maka harus
dihilangkan dahulu. Prosedur umum untuk penentuan alfa selulosa pada awalnya dengan
penentuan holoselulosa dengan metode klorin dan klorit kemudian holoselulosa ditambah
alkali untuk menghilangkan hemiselulosa. Residu yang diperoleh dari hasil prosedur tersebut
adalah alfa selulosa (Yusuf, 2004).
2.4.4 Selulosa dari Serat Alam
Selulosa yang dihasilkan langsung dari serat alam sangat berkembang pesat saat ini.
Pasar industri akan menerima serat selulosa hasil ekstraksi dari alam dengan cepat
dikarenakan kebutuhan akan selulosa yang terus meningkat pada saat ini khususnya dalam
Proses pembentukan selulosa dari serat alam dapat dilakukan dengan berbagai cara yaitu secara enzimatik, dan dapat pula dikembangkan secara kimia. Secara kimia, selulosa dapat diektraksi dengan mencampurkan serat alam dengan suatu asam pada konsentrasi tertentu diikuti dengan proses pembuangan lignin. Proses selanjutnya adalah pemutihan tepung selulosa yang diperoleh dengan hipoklorit ataupun dengan peroksida (Sehaqui, 2010).
2.4.5 Metode Pemisahan Selulosa
Secara kimia, selulosa merupakan senyawa polisakarida yang terdapat banyak di
alam. Bobot molekulnya tinggi, struktumya teratur berupa polimer yang linear terdiri dari
unit ulangan -D-Glukopiranosa. Karakteristik selulosa antara lain muncul karena adanya
struktur kristalin dan amorf serta pembentukan micro fibril dan fibril yang pada akhirnya
menjadi serat selulosa. Sifat selulosa sebagai polimer tercermin dari bobot molekul rata-rata,
polidispersitas dan konfigurasi rantainya. Dalam praktek, parameter yang banyak diukur
adalah berupa derajat polimerisasi (DP) dan kekentalan (viscositas) yang juga merupakan
tolok ukur kualitas selulosa.
Pemisahan selulosa dari tumbuhan dapat dilakukan dengan cara hidrolisis melalui
prosedur HoloselulosaTappi Standard Tgm (Useful method 249, ASTM Standard D 1104 dan
Sll) atau penentuan selulosa Cross dan Sevan dan selulosa Kursner. Bagian dari selulosa yang
tahan dan tidak larut oleh larutan basa kuat disebut selulosa α (α -cellulose). Bagian yang terlarut tetapi dapat mengendap apabila ekstrak dinetralkan dikenal sebagai selulosa (Betha Cellulosa). Bagian yang tinggal dalam larutan walaupun sudah dinetralkan dikenal sebagai selulosa .
Kemurnian selulosa sering dinyatakan melaui parameter selulosa α. Biasanya semakin tinggi kadar selulosa α, maka semakin baik mutu bahannya. Selulosa dapat diesterkan (esterifikasi) dengan asam anorganik seperti asam nitrat, asam sulfat dan asam
fosfat. Hasilnya berturut-turut adalah selulosa nitrat, selulosa sulfat dan selulosa fosfat.
Secara niaga selulosa nitrat/NC adalah yang terpenting yang banyak digunakan untuk bahan
dasar pembuatan bahan peledak atau propelan. Selulosa nitrat tersebut dibuat berdasarkan
reaksi alkohol dan asam nitrat dengan katalis asam sulfat pekat terhadap selulosa yang
sebelumnya dibuat menjadi selulosa alkali.
(http://buletinlitbang.dephan.go.id/index.asp?vnomor=18&mnorutisi=3).
C = C
CH
3H
H
H
Polimer didefinisikan sebagai suatu molekul yang besar yang terdiri atas susunan
ulang unit kimia yang kecil dan sederhana yang disebut monomer. Monomer polipropilena
(CH2=CHCH3) diperoleh dari hasil samping pemurnian minyak bumi. Polipropilena (CH2
-CHCH3)n merupakan suatu jenis polimer termoplastik yang mempunyai sifat melunak dan
meleleh jika dipanaskan (Billmeyer, 1971).
Polipropilena merupakan polimer hidrokarbon yang termasuk kedalam polimer
termoplastik yang dapat diolah pada suhu tinggi. Struktur molekul propilena dapat dilihat
pada Gambar 2.2. berikut:
Gambar 2.2. Struktur Propilena
Karena keteraturan ruang polimer ini, rantai dapat dikemas lebih terjejal sehingga
menghasilkan plastik yang kuat dan tahan panas. Pada suhu ruang, beberapa sifat, seperti
daya regang dan kekakuan, sama dengan sifat polietena bermassa jenis tinggi, tetapi sifat itu
berubah pada suhu yang lebih tinggi. Sifat kelarutan poli(propena) sama dengan sifat
kelarutan yang dimiliki poli(etena), yakni tak larut pada suhu ruang (Cowd, M.A., 1991).
Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang ringan, densitas 0,90-0,92,
memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap
panas dikarenakan adanya hidrogen tersier. Penggunaan bahan pengisi dan penguat
memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagai bahan polimer dan
tahan terhadap pemecahan karena tekanan (stress-cracking) walaupun pada temperatur tinggi.
Kerapuhan polipropilena di bawah 0oC dapat dihilangkan dengan penggunaan bahan pengisi
(Gachter, 1990).
2.5.1. Struktur Polipropilena
Dalam struktur polimer atom-atom karbon terikat secara tetrahedral dengan sudut
antara ikatan C-C 109,5oC dan membentuk rantai zigzag planar. Untuk polipropilena struktur
C H H C C C C C C C H CH3 H H H H H CH3 H H CH3 H H CH3
posisi gugus metil satu sama lain. Ini menghasilkan struktur isotaktik, sindiotaktik atau
ataktik. Ketiga struktur polipropilena tersebut pada pokoknya secara kimia berbeda satu sama
lainnya. Pada polipropilena isotaktik semua gugus metil (CH3) terletak pada sisi yang sama
dari rantai utama karbonnya, pada sindiotaktik gugus metil terletak arah berlawanan
selang-seling, sedangkan yang ataktik gugus metilnya acak seperti gambar dibawah ini (Hartomo,
A.J., 1995).
Polimerisasi propilena menjadi polipropilena berlangsung secara adisi dengan
mekanisme radikal bebas dengan adanya katalis Ziegler-Natta. Katalis ini mampu
mengarahkan monomer ke orientasi spesifik sehingga menghasilkan polipropilrna isotaktik
dengan derajat kristalinitas yang tinggi. Kristalinitas yang tinggi pada polipropilena
mengakibatkan polimer ini mempunyai daya regang tinggi dan kaku.
Polimerisasi propilena secara radikal bebas umumnya akan menghasilkan polipropilena
ataktik dengan derajat kristalinitas rendah dan cenderung amorf, hal ini disebabkan tingginya
reaktifitas hidrogen alilik. Tahapan reaksi polimerisasi polipropilena meliputi tahap inisiasi,
propagasi dan terminasi.
Berdasarkan struktur rantainya polipopilena terdapat tiga susunan gugus metil
terhadap bidang utama rantai-rantai karbon, atau terdapat tiga isomer (taktisitas):
1. Isotaktik: Gugus-gugus metil berada pada sisi-sisi yang sama
2. Sindiotaktik: Gugus-gugus metil tertata secara berselang-seling pada sisi rantai
3. Ataktik: Gugus-gugus metil tertata secara acak pada rantai polipropilena
(Hans, 1977).
C H H C C C C C C C H CH3 H H H H CH3 H H H CH3 H H CH3 C H H C C C C C C C H CH3 H H H H H CH3 H H H CH3 CH3 H
2. Polipropilena Sindiotaktik
[image:43.612.140.416.111.344.2]3. Polipropilena Ataktik
Gambar 2.3 Polipropilena (a) isotaktik, (b) sindiotaktik, (c) ataktik
2.5.2 Pembentukan Radikal Bebas Pada Bahan Polimer
2.5.2.1 Radikal Bebas pada polimerisasi
Pada radikal polimerisasi pusat aktif yang dipelajari adalah mengenai pembentukan
radikal bebas. Berdasarkan keberadaan dan kehadiran dari elektron yang tidak berpasangan
yang akan menghasilkan suatu radikal bebas yang akan mengakibatkan radikal tersebut
dengan mudah bereaksi dengan monomer yang lain, yaitu mengikuti reaksi berikut ini:
R • + CH2 = CHX R – CH2– CHX ... (2.1) Salah satu cara pembentukan radikal pada bahan polimer adalah dengan metode
inisiasi polimerisasi yaitu dalam hal ini radikal dihadirkan kedalam sistem dengan tanpa
peningkatan nilai dari reaksi tesebut. Radikal tersebut akan masuk kedalam kedudukan bebas
atau pada komponen yang terdekomposisi yaitu pada proses polimerisasi dari radikal bebas
(suatu zat yang ditambahkan kedalam reaksi tersebut disebut dengan inisiator).
Dekomposisi dari suatu inisiator menjadi suatu radikal bebas menggunakan energi
yang lebih sedikit dibandingkan dengan formasi penyusunan aktivasi dari molekul monomer.
Namun demikian, penambahan inisiator secara tajam akan meningkat pada tahap awal
(formasi pusat aktif) dan karenanya akan mempengaruhi keseluruhan dari reaksi polimerisasi
dekomposisi dari inisiator tersebut adalah dengan suatu tahap awal yaitu membentuk rantai
propagasi. Setelah itu, radikal bebas atau komposisinya secara keseluruhan masuk kedalam
bahan polimer dan berinteraksi dengan cara polimerisasi.
Apabila radikal bebas dimasukkan misalnya kedalam suatu sistem, polimerisasi
dimulai dengan propagasi dan melewati tahapan inisiasi. Polimerisasi pada komponen buatan
akan terdekomposisi menjadi radikal bebas dibawah kondisi dari reaksi yang mengikuti tiga
tahap reaksi, namun pada tahapan yang pertama (formasi pusat aktif) hanya akan
membutuhkan sedikit energi aktivasi.Proses ketiga tahap reaksi tersebut dijabarkan sebagai
berikut (Strepikheyev, 1971).
(R)2 βR•
R• + A1 R – A1•
R – A1• + A1 R – A2• PROPAGASI ………...
R – Am-1 +A1 R - Am•
R – Am R – An ( m ≤ n ) Terminasi
2.6 Degradasi dengan Inisiator Peroksida
Kemampuan degradasi dari peroksida dapat dilihat dari sifat stabil pelelehannya. Keefektifan stabilitas pelelehan dari penggunaan peroksida belum dapat dipastikan secara teknik konvensional dikarenakan tidak efektifnya konsentrasi dari peroksida yang dapat bereaksi. Karena adanya kekurangan dari teknik digunakan, dilakukan penelitian yang bertujuan untuk memaksimalkan kemampuan degradasi dari peroksida. Beberapa faktor yang harus dipertimbangkan ketika memilih peroksida:
a. Waktu paruh dari peroksida
b. Konsentrasi
c. Jenis radikal yang dihasilkan
d. Lingkungan
(Allen, 1983).
2.7 Proses Grafting
Grafting pada permukaan pada bahan polimer adalah merupakan suatu variasi
teknologi yang telah diketahui sangat mempengaruhi kenaikan sifat permukaan dari suatu
bahan polimer. Metode ini sedang sangat berkembang dan memiliki fungsi yang sangat besar
pada berbagai bidang misalnnya pada serat dan kaca yang akan mempengaruhi dari
stabilitasnya secara termal (Saihi, 2001).
Grafting kopolimer adalah suatu polimer yang terdiri dari molekul-molekul dengan
satu atau lebih jenis dari monomer yang terhubung pada sisi rantai utama. Grafting kopolimer
dapat juga disiapkan oleh proses kopolimerisasi cabang dengan monomer yang akan
membentuk rantai utama.
Grafting maleat anhidrida pada polipropilena yaitu (PP-g-MA) saat ini merupakan
menjadi daya tarik industri yang sedang sangat berkembang dan patut untuk dipertimbangkan
dan dikembangkan, karena dapat menghasilkan keselarasan dan peningkatan kereaktifan.
Secara laporan fungsionalisasi yang diterima, proses dilakukan dengan cara grafting
maleat anhidrida (MA) kepada polipropilena yang dalam kondisi cair dengan keberadaan
suatu peroksida organik.
Reaksi tersebut dapat dijabarkan sebagai suatu mekanisme reaksi radikal. Inisiator
peroksida membentuk suatu radikal yaitu yang akan menyerang satu atom hidrogen yang
berasal dari karbon tersier polipropilena yang akan membentuk polipropilena makro radikal.
Setelah langkah tersebut langkah tersebut akan terjadi grafting dari maleat anhidrida yang
mengikuti tahap reaksi sebagai berikut:
a. Pada satu sisi, maleat anhidrida akan bereaksi dengan makro radikal dari polipropilena
dan pada sisi lain anhidrat suksinat akan terdistribusi pada sepanjang rantai yang akan
terisolasi pada unit tersebut.
b. Pada sisi lain, polipropilena yang bersifat makro radikal diterima sebagai penggerak
utama rangkaian b scission, dari radikal atom C sekunder yang menghasilkan b scission
sehingga terjadi suatu penggabungan dengan maleat anhidrida. Grafting dari maleat
anhidrida tersebut terhadap polipropilena akan menghasilkan hasil samping yaitu
2.8 Karakterisasi Komposit biodegradabel
Analisa sifat komposit biodegradabel yang diperoleh dapat menunjukan perubahan sifat dari setiap bahan dasar komposit seperti perubahan sifat permukaan komposit biodegradabel seperti yang dilakukan oleh (Wang, 2006) yang mengamti sifat mekanik dari nano materi selulosa dan polipropilena. Serat selulosa, fragmen pada dinding sel dan mikrofibrilnya yang dapat digunakan sebagai bahan penguat dalam komposit biodegradabel. Teknik yang digunakan untuk menentukan sifat mekanik ada dengan metode penetrasi sampel dengan menggunakan indentor pada kedalaman tertentu. Hasil yang diperoleh yaitu kenaikan kekuatan dan ketahanan sampel pada kenaikan nilai selulosa yang ditambahkan,dan terjadinya kenaikan nilai kekuatan lentur pada penambahan bahan polipropilena yang ditambahkan.
2.8.1 Analisa Sifat Thermal Komposit Biodegradabel
Analisa termal dapat didefinisikan sebagai pengukuran sifat-sifat fisik dan kimia
material sebagai fungsi dari suhu. Pada prakteknya, istilah analisa termal seringkali
digunakan untuk sifat-sifat spesifik tertentu. Misalnya entalpi, kapasitas panas, massa dan
koefisien ekspansi termal. Dengan menggunakan peralatan modern, sejumlah besar material
dapat dipelajari dengan metode ini. Penggunaan analisa termal pada ilmu mengenai zat padat
telah demikian luas dan bervariasi, mencakup studi reaksi keadaan padat, dekomposisi termal dan transisi fasa dan penentuan diagram fasa. Kebanyakan padatan bersifat ‘aktif secara termal’ dan sifat ini menjadi dasar analisa zat padat menggunakan analisa termal. Analisa diferensial termal (DTA) yang mengukur perbedaan suhu (T), antara sampel dengan material
referen yang inert sebagai fungsi dari suhu.
Keberadaan DTA dapat digunakan sebagai alat kerakterisasi atau analisa material.
Pada suatu sampel yang identitasnya tidak diketahui maka penggunakan DTA saja tidak akan
banyak membantu pada identifikasinya. Namun DTA dapat menjadi berguna pada
pembandingan sekelompok material tertentu, misalnya mineral kaolin yang telah disebutkan
sebelumnya. DTA juga dapat digunakan sebagai panduan bagi penentuan kemurnian,
0,02 wt% karbon suhu transisi berkurang dari 910oC ke 723oC. Titik leleh juga seringkali
dipengaruhi oleh impuritas, terutama apabila impuritas ini dapat memunculkan eutektik
dengan titik leleh yang lebih rendah. TGA juga dapat digunakan untuk menetukan
ketidakmurnian, dengan membandingkan hilangnya massa pada dekomposisi dari senyawa
tertentu dan dekomposisi yang diharapkan berlangsung pada senyawa murni secara teoritis.
Analisis termal bukan saja mampu untuk memberikan informasi tentang perubahan
fisik sampel (misalnya titik leleh dan penguapan), tetapi terjadinya proses kimia yang
mencakup polimerisasi, degradasi, dekomposisi, dan sebagainya. Dalam bidang campuran
polimer (poliblen) pengamatan suhu tra
