PEMBUATAN KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI
POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING
MALEAT ANHIDRIDA DAN PATI
BIJI CEMPEDAK
OLEH
JUMIRAH
110822020
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
PEMBUATAN KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI
POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING
MALEAT ANHIDRIDA DAN PATI
BIJI CEMPEDAK
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana
Sains
JUMIRAH
110822020
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PEMBUATAN KOMPOSIT
TERBIODEGRADASIKAN DARI POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING MALEAT
ANHIDRIDA DAN PATI BIJI CEMPEDAK
Kategori : SKRIPSI
Nama : JUMIRAH
Nomor Induk Mahasiswa : 110822020
Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA EKSTENSI
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di Medan, Juli 2013
Komisi Pembimbing
Pembimbing 2 Pembimbing 1
Drs. Amir Hamzah Siregar, MSi Dr.DarwinYunus Nasution, MS NIP 196106141991031002 NIP 195508101981031001
Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
PERNYATAAN
PEMBUATAN KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING
MALEAT ANHIDRIDA DAN PATI BIJI CEMPEDAK
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya,
Medan, Julii 2013
PENGHARGAAN
Puji syukur atas limpahan rezeki dan Rahmat dari Allah SWT. Shalawat dan salam untuk Rasulullah Muhammad SAW karena jika bukan karena-Nya,saya tidak akan mampu mengerjakan penelitian serta Skripsi ini dengan baik.
Selesainya skripsi ini tidak lepas dari bimbingan, dukungan, dan bantuan dari berbagai pihak oleh karena itu penulis ingin menyampaikan terimahkasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Teristimewa Kedua orang tua saya, Bapak Safari dan Ibu Tuyani yang sangat penulis sayangi, yang telah banyak memberikan dukungan moril, doa dan materi sepenuhnya kepada saya sehingga dapat menyelesaikan studi, penelitian, dan penulisan skripsi ini. Kakak dan Abang saya Jais Syahputra, Tarsiah, Supriyani, Atriadi, Paniati, Amran, Wahono, Junendra, Supri, Erliana dan adik saya Waradito yang penulis sayangi.
2. Bapak Dr. Darwin Yunus Nasution,MS dan Drs. Amir Hamzah Siregar, MSi selaku pembimbing pada penyelesaian skripsi ini yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
3. Ucapan terimahkasih juga ditujukan kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan,MS dan Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU, Dekan dan pembantu Dekan FMIPA USU, serta semua dosen Departemen Kimia FMIPA USU dan pegawai di FMIPA USU.
4. Rekan-rekan Asisten di Laboratorium Kimia Polimer, terkhusus buat bang edi, rekan-rekan kuliah kimia Ekstensi 2011 yang tak dapat penulis sebutkan satu-persatu.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini dan isinya masih jauh dari sempurna, penulis dengan kerendahan hati dalam hal ini sangat mengharapkan masukan, saran, kritikan dari pembaca yang bersifat membangun demi sempurnanya skripsi ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terimahkasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu demi selesainya skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan khususnya buat penulis.
PEMBUATAN KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING
MALEAT ANHIDRIDA DAN PATI BIJI CEMPEDAK
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan komposit terbiodegradasikan dari pati biji cempedak dengan menggunakan Polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrida telah dilakukan. Tahapan-tahapan dalam pembuatan ini yaitu, pertama adalah penyiapan tepung biji cempedak, kedua adalah proses grafting maleat anhidrida kedalam polipropilena dan ketiga adalah pembuatan komposit dengan perbandingan dari PP:PP-g-MA:pati biji cempedak yaitu (9,5:0,5:0,1)g, (9,5:0,5:0,2)g, (9,5:0,5:0,3)g, (9,5:0,5:0,4)g, (9,5:0,5:0,5)g dan PP:pati biji cempedak yaitu (10:2)g. Karakterisasi dilakukan berdasarkan, pengujian kekuatan tarik dan kemuluran, analisa Morfologi Permukaan dengan SEM, analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel, analisa gugus fungsi dengan uji FTIR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposit terbiodegradasikan yang memiliki sifat terbaik adalah perbandingan PP:PP-g-MA:pati biji cempedak(9,5:0,5:0,1)g dengan nilai tegangan hasil uji tarik yaitu 28,743N/m2 dan kemuluran 28,720%, hasil foto permukaan yang rata dan homogenitas yang lebih baik serta interaksi gugus yang kuat serta memiliki sifat biodegradabel yang baik.
PREPARATION OF COMPOSITE BIODEGRADABLE FROM POLYPROPYLENE, POLYPROPYLENE USING
POLYPROPYLENE GRAFTED MALEIC ANHYDRADE AND STARCH
CEMPEDAK SEED
ABSTRACT
Research about preparation of composite biodegradable from starch cempedak seed, using Polypropylene, polypropylene grafting maleic anhydride has been done. The stages of this preparation were, the first had prepared of starch cempedak seed, the second had process of grafting maleic anhydride into polypropylene and the third had made of composite with composition ratio of PP: PP-g-MA:starch cempedak seed (9,5:0,5:0,1)g, (9,5:0,5:0,2)g, (9,5:0,5:0,3)g, (9,5:0,5:0,4)g, (9,5:0,5:0,5) g and PP: starch cempedak seed (10:2)g. characterization carried out by tensile stress test and elongation testing, surface morphology analysis by SEM, analysis in nature with the ability to decompose biodegradable test, and functional groups analysis by FTIR functional group. The results showed that the biodegradable composites has the best properties is the ratio of PP: PP-g-MA: starch cempedak seed (9,5:0,5:0,1)g with the test results of tensile stress is 28.743 N/m2, the images on a flat surface and improved homogeneity, and a strong group interactions as well as having good biodegradable properties.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 44
5.1 Kesimpulan 44
5.2 Saran 44
DAFTAR PUSTAKA 45
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.1 Persyaratan Kemasan Biodegradabel menurut SNI 7188.7:2011 8 2.2 Data komposisi kimia biji cempedak 15 4.1 Hasil perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran Komposit 31
Terbiodegradasikan
4.2 Data hasil penurunan massa % spesimen komposit 38 Terbiodegradasikan setelah ditanam dalam tanah
4.4.1 Tabel bilangan gelombang komposit PP:Pati biji Cempedak (10:2)g 37 4.4.2 Tabel bilangan gelombang komposit PP:PP-g-MA:Pati 38
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
2.1 Struktur Polipropilena 9
2.2 Tahapan reaksi PP-g-MA 12
2.3 Struktur Maleat Anhidrida 12 2.4 Struktur Dikumil Peroksida 13 2.5 Biji cempedak dan buah cempedak 16
2.6 Struktur Amilosa 17
2.7 Struktur Amilopektin 18
2.8 Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM D-638-72 TypeIV 20 4.1 Grafik Kekuatan Tarik (δt)(N/m2) dari Komposit terbiodegradasikan 32 4.2 Grafik Kemuluran (%) Dari Komposit terbiodegradasikan 33 4.3 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP: Pati 34
Biji Cempedak (10:2)g pembesaran 2000x
4.4 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandinagan PP:PP-g-MA 35 Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g pembesaran 2000x
4.5 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:PP-g-MA 35 Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g setelah ditanam pada tanah
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
DAFTAR SINGKATAN
ASTM =American Standard For Tests Material CRT = Chatode Ray Tube
DKP = Dikumil Peroksida
FTIR = Fourier Transform Infrared Spectroscopy g = gram
MA = Maleat Anhidrida PP = Polipropilena
PP-g-MA = Polipropilena tergrafting maleat anhidrida SEM = Scanning Electron Microscopy
PEMBUATAN KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING
MALEAT ANHIDRIDA DAN PATI BIJI CEMPEDAK
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan komposit terbiodegradasikan dari pati biji cempedak dengan menggunakan Polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrida telah dilakukan. Tahapan-tahapan dalam pembuatan ini yaitu, pertama adalah penyiapan tepung biji cempedak, kedua adalah proses grafting maleat anhidrida kedalam polipropilena dan ketiga adalah pembuatan komposit dengan perbandingan dari PP:PP-g-MA:pati biji cempedak yaitu (9,5:0,5:0,1)g, (9,5:0,5:0,2)g, (9,5:0,5:0,3)g, (9,5:0,5:0,4)g, (9,5:0,5:0,5)g dan PP:pati biji cempedak yaitu (10:2)g. Karakterisasi dilakukan berdasarkan, pengujian kekuatan tarik dan kemuluran, analisa Morfologi Permukaan dengan SEM, analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel, analisa gugus fungsi dengan uji FTIR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposit terbiodegradasikan yang memiliki sifat terbaik adalah perbandingan PP:PP-g-MA:pati biji cempedak(9,5:0,5:0,1)g dengan nilai tegangan hasil uji tarik yaitu 28,743N/m2 dan kemuluran 28,720%, hasil foto permukaan yang rata dan homogenitas yang lebih baik serta interaksi gugus yang kuat serta memiliki sifat biodegradabel yang baik.
PREPARATION OF COMPOSITE BIODEGRADABLE FROM POLYPROPYLENE, POLYPROPYLENE USING
POLYPROPYLENE GRAFTED MALEIC ANHYDRADE AND STARCH
CEMPEDAK SEED
ABSTRACT
Research about preparation of composite biodegradable from starch cempedak seed, using Polypropylene, polypropylene grafting maleic anhydride has been done. The stages of this preparation were, the first had prepared of starch cempedak seed, the second had process of grafting maleic anhydride into polypropylene and the third had made of composite with composition ratio of PP: PP-g-MA:starch cempedak seed (9,5:0,5:0,1)g, (9,5:0,5:0,2)g, (9,5:0,5:0,3)g, (9,5:0,5:0,4)g, (9,5:0,5:0,5) g and PP: starch cempedak seed (10:2)g. characterization carried out by tensile stress test and elongation testing, surface morphology analysis by SEM, analysis in nature with the ability to decompose biodegradable test, and functional groups analysis by FTIR functional group. The results showed that the biodegradable composites has the best properties is the ratio of PP: PP-g-MA: starch cempedak seed (9,5:0,5:0,1)g with the test results of tensile stress is 28.743 N/m2, the images on a flat surface and improved homogeneity, and a strong group interactions as well as having good biodegradable properties.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini, penggunaan 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).
Sebagian besar polimer mempunyai sifat sangat tahan lama, sesungguhnya ini merupakan sifat yang memungkinkannya berkompetisi dengan bahan-bahan awet lainnya seperti gelas dan logam. Sebagaimana penelitian sebelumnya lebih berfokus pada peningkatan masa pakai polimer-polimer tertentu. Akan tetapi, keawetan bisa menghasilkan permasalahan baru. Akhir-akhir ini para konservasionis makin meningkatkan perhatiannya terhadap sampah polimer yang merusak pemandangan. Meskipun saat ini polimer-polimer sintesis mewakili persentase yang relatif kecil dari semua sampah yang berbentuk padat, mereka tetap sangat merusak pemandangan, teristimewa jika dilihat dari segi pemakaiannya yang meluas dalam bidang pengemasan (Stevens, 2007).
polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan walaupun pada temperatur tinggi (Gachter, 1990).
Polipropilena adalah suatu polimer yang bersifat non polar. Polipropilena ini dapat diubah sifat non polarnya menjadi polar dengan cara menggrafting gugus fungsi polar kedalam rantainya dengan adanya suatu inisiator. Grafting maleat anhidrida kedalam polpropilena bertujuan untuk meningkatkan kompatibilitas dan kereaktifan dari polipropilena. Reaksi grafting polipropilena telah banyak dilakukan tetapi dengan metode lelehan lebih baik bila dibandingkan dengan metode pencampuran dalam larutan (Gracia,1997).
Pati sangat banyak diperoleh dialam dan merupakan cadangan karbohidrat pada tanaman, pati dapat diperoleh dari berbagai biji-bijian seperti padi, ketela, sagu, jagung, dan lain sebagainya. Pati merupakan karbohidrat polimer tinggi yang tersusun dalam satuan Gluko pyranosa, dengan rangkaian glukosida. Karbohidrat mempunyai klasifikasi secara enzimatis sebagai monosakarida, disakarida,polisakarida. Merupakan bahan yang tidak berwarna, berbentuk Kristal yang biasanya mempunyai rasa, tidak mudah larut. Indonesia merupakan daerah yang cukup potensial sebagai penghasil pati seperti ubi kayu, sagu, jagung, ubi jalar dan lain sebagainya karena tanaman tersebut tersebar diseluruh Indonesia (Wahidoen, 1991).
Widyasari (2010) meneliti tentang Kajian Penambahan Onggok (Pati Tapioka) Termoplastis terhadap Karakteristik Plastik Komposit Polietilen,dimana dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan plastik komposit yang memiliki sifat fisik mekanik terbaik adalah LDPE dan onggok termoplastis yang ditambahkan gliserol 30% dengan rasio perbandingan 60:40 (LDPE:onggok termoplastis) secara umum komposit dapat terdegradasi secara enzimatis dan dapat ditumbuhi kapang, aplikasi dari produk komposit ini cocok untuk biofoam yaitu substitusi Styrofoam yang mudah terdegradasi.
modulus patah 59,91 kg/cm2, tegangan tarik maksimum 6,69 kg/cm2 pengembangan tebal 33,30%, persentase penyerapan air 77,63% dan persentase perubahan panjang 1,81%.
Dari uraian tersebut diatas, maka dari itu penulis berkeinginan membuat komposit terbiodegradasikan dengan menggunakan polipropilena yang di-grafting dengan maleat anhidrida dan menggunakan pati biji cempedak sebagai bahan pengisi(filler) untuk meningkatkan sifat fisik, mekanis, dan degradabilitas dari bahan komposit terbiodegradasikan. Diharapkan dari penelitian ini akan memberikan informasi bagi peneliti selanjutnya dan menghasilkan komposit sesuai dengan yang diharapkan.
1.2. Permasalahan
Bagaimanakah karakteristik dari komposit terbiodegradasikan dengan menggunakan
polipropilena yang digrafting dengan maleat anhidrida, dan berapakah variasi berat maksimum untuk menghasilkan bahan komposit terbiodegradasikan yang memiliki karakteristik meliputi: sifat mekanik, degradabilitas, morfologi bentuk yang baik dan analisa gugus fungsi dengan FTIR.
1.3. Pembatasan Masalah
1. Dalam penelitian ini biji cempedak yang digunakan yaitu biji cempedak yang diperoleh dari Bagan Batu Riau
2. Bahan polimer yang digunakan adalah polipropilena isotaktik, polipropilena isotaktik yang di-grafting dengan maleat anhidrida.
3. Pembuatan komposit biodegradabel dilakukan dengan metode kempa tekan (hot press).
1.4. Tujuan Penelitian
1.5.Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diinginkan dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi sifat komposit terbiodegradasikan dari polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan pati biji cempedak.
1.6. Metodologi Penelitian
Penelitian ini berupa eksperimen laboratorium. Ada beberapa tahapan penelitian.
1. Tahap pertama adalah penyiapan pati biji cempedak, biji cempedak yang telah dipisahkan dengan daging buah nya dicuci sampai bersih, dikeringkan untuk menghilangkan airnya, lalu dilakukan pengukusan untuk memudahkan pengupasan kulit keras maupun kulit ari biji cempedak selama 60 menit. setelah dingin, kemudian dikupas kulit arinya dan dipotong kecil-kecil, lalu diblender sampai halus.
2. Tahap kedua adalah proses grafting menggunakan alat internal mixer dengan perbandingan poliropilena, dikumil peroksida, maleat anhidrida yaitu 95% : 3% : 2% ( berat/berat) pada suhu 1650C dan menghasilkan polipropilena yang telah di-grafting dengan maleat anhidrida (PP-g-MA). Selanjutnya PP-g-MA dimurnikan dengan cara direfluks dengan xilena, diendapkan dengan aseton, disaring dan endapannya dicuci dengan methanol berulang-ulang. Kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 1200C selama 6 jam.
3. Tahap ketiga adalah pembuatan bahan komposit terbiodegradasikan dengan proses pengepresan dengan memvariasikan berat pati biji cempedak.
Variabel yang digunakan dalam penelitian adalah: 1. Variabel tetap
Suhu internal mixer pada saat grafting ( 1650C ) Ukuran partikel tepung ( m)
Berat PP-g-MA
Berat Polipropilena murni 2. Variabel bebas
Perbandingan yang digunakan (berat/berat)
PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1) g PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,2) g PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,3) g PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,4) g PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,5) g 3. Variabel terikat
Karakterisasi dengan Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran (ASTM D638), biodegradabilitas Komposit, morfologi SEM (Scaning Electron Microscopy), FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)
1.7. Lokasi Penelitian
BAB 2
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 (Rachmi, 2012).
Teknologi komposit saat ini telah banyak menggunakan karbon murni sebagai serat. Serat karbon memiliki kekuatan yang jauh lebih baik dibandingkan serat kaca tetapi biaya produksinya juga lebih mahal. Komposit dari serat karbon juga memiliki sifat ringan dan juga kuat. Komposit juga banyak digunakan untuk struktur pesawat terbang, alat-alat olahraga, dan terus meningkat diguanakan sebagai pengganti tulang rusak.(Syafriana, 2008)
2.1.1 Biokomposit
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 (Rachmi, 2012).
Polimer-polimer yang mampu terdegradasi harus memenuhi beberapa kriteria, yaitu mengandung salah satu dari jenis ikatan asetal, amida, atau ester, memiliki berat molekul dan kristalinitas rendah, serta memiliki hidrofilitas yang tinggi. Persyaratan ini tidak sesuai dengan spesifikasi teknis plastik yang diinginkan dan dibutuhkan pasar sehingga perlu adanya pengoptimalan pengaruh berat molekul, kristalinitas dan hidrofilitas terhadap biodegradabilitas dan sifat mekanik (Steven M.P., 2007).
Biodegradable didefinisikan sebagai kemampuan mendekomposisi bahan menjadi karbondioksida, metana, air, komponen anorganik atau biomassa melalui mekanisme enzimatis mikroorganisme, yang bisa diuji dengan pengujian standar dalam periode waktu tertentu. Biodegradable merupakan salah satu mekanisme degradasi material, selain compostable, hydrobiodegradable, photobiodegradable, biodegradable (Nolan-ITU, 2002).
Persyaratan yang dimuat dalam kriteria dan nilai ambang batas merupakan persyaratan khusus terkait dengan kategori produk, sedangkan persyaratan yang dimuat dalam persyaratan umum merupakan persyaratan umum yang berlaku untuk berbagai kategori produk manufaktur. Berikut adalah beberapa kriteria yang harus dipenuhi dalam produksi plastik ekolabel:
1. Bahan baku plastik yang digunakan harus mengandung prodegradant (zat pendegradasi)
Tabel 2.1 Persyaratan Kemasan Biodegradabel menurut SNI 7188.7:2011
No Aspek Lingkingan Persyaratan Metode Uji/Verifikasi 1
- Verifikasi pernyataan tertulis permohonan tentang pemenuhan persyaratan prodegradant yang dilengkapi dengan pernyataan dari pemasok
- verifikasi pernyataan tertulis tentang jenis dan sifat bahan dilengkapi
H
CH
3C = C
H
H
2.2. Polipropilena
Polipropilena merupakan polimer hidrokarbon yang termasuk kedalam polimer termoplastik yang dapat diolah pada suhu tinggi. Struktur molekul propilena dapat dilihat pada Gambar 2.1. berikut:
Gambar 2.1. Struktur Propilena
Polipropilena merupakan suatu polimer ideal yang sering digunakan sebagai lembar kemasan. Polipropilena memiliki sifat kelembapan yang baik kecuali terjadi inhibisi dengan oksigen. Untuk pemanfaatan penggunaan dari polipropilena tersebut, dapat dilakukan modifikasi terhadap polipropilena (Severini, 1999). Polipropilena merupakan suatu komoditas yang menarik dari polimer termoplastik. Ketertarikan terhadap polipropilena ini ditimbulkan karena aplikasinya dibidang komposit, bioteknologi, teknologi serbuk, bidang elektronik, dan pendukung katalisasi untuk bioreaktor dan pada pengeringan air (Paik, 2007).
2.2.1. Grafting Polipropilena
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.
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.
Fungsionalisasi terhadap polipropilena oleh monomer-monomer polar yang merupakan suatu cara yang efektif untuk meningkatkan kepolaran dari polipropilena tersebut, dengan cara mengrafting maleat anhidrat pada polipropilena. Dan kenyataannya berbagai jenis dari polimer-polimer yang tergrafting telah digunakan secara luas untuk memperbaiki adhesi permukaan antara komponen pada campuran polimer. Modifikasi dari polipropilena juga digunakan secara luas untuk meningkatkan penggunaan dari bahan-bahan mekanik dari komposit yang berbahan dasar polipropilena dan juga meningkatkan kekuatan dari komposit tersebut (Rachmi, 2012).
Mekanisme penempelan gugus fungsi pada polipropilena diawali dengan hilangnya satu atom H dari atom C tersier dengan adanya inisiator dikumil peroksida menghasilkan radikal polipropilena, selanjutnya akan berinteraksi dengan gugus maleat anhidrat. Tahapan reaksinya adalah sebagai berikut :
- Propagasi
H CH3 H CH3 C C + C C
H n O O O H n
O O O
- Transfer rantai
H CH3 H CH3 H CH3
C C + C C C C + H n H H n H H n
O O O O O O
H CH3 C C H n
- Terminasi
H CH3 H CH3 H CH3
C C + C C C C + H n H n H H n
O O O O O O
H CH3 C C
H CH3 H CH3 H H H H C C + C C C C H n H n C C
CH3 CH3 O O O O O O
ikat silang (crosslinking)
Gambar 2.2 Reaksi PP-g-MA (Nasution, R. S, 2009).
2.3. Maleat Anhidrida
Maleat anhidrida larut dalam aseton dan air, tidak berwarna atau berwarna putih padat dalam keadaan murni dengan abu yang sangat tajam. Maleat anhidrida adalah senyawa vinil tidak jenuh yang merupakan bahan mentah dalam sintesa resin polyester, pelapisan permukaan karet seterjen, bahan aditif dan minyak pelumas, plastisizer, dan kopolimer. Maleat anhidrida mempunyai sifat kimia khas yaitu adanya ikatan etilenik dengan gugus karbonil didalamnya. Ikatan ini berperan dalam reaksi adisi. Maleat anhidrida juga dikenal sebagai 2,5-furandione (Parker,P.1984). Maleat anhidrida masih digunakan dalam penelitian polimer.
O O O
Gambar 2.3 Struktur Maleat Anhidrida
2.4. Dikumil Peroksida
2.4.1. Penggunaan Dikumil Peroksida (DCP) Sebagai Inisiator
Diantara berbagai tipe inisiator, peroksida (ROOR) dan hidroperoksida (ROOH) merupakan jenis yang paling banyak digunakan. Mereka tidak stabil dengan panas dan terurai menjadi radikal-radikal pada suatu suhu dan laju yang tergantung pada strukturnya. Yang ideal, suatu inisiator peroksida mestilah relatif stabil pada suhu pemrosesan polimer untuk menjamin laju reaksi yang layak (Steven, 2001).
Dikumil peeroksida adalah sumber radikal yang kuat, dan digunakan sebagai inisiator polimerisasi, katalis, dan zat pemvulkanisasi. Sifat fisik dikumil peroksida:
- Titik lebur 39-410C
- pH 5.7
- kelarutan larut dalam alcohol, keton, ester, dan aromatic hidrokarbon
- berupa bubuk putih
- titik didih 1300C
Teknik crosslinking (ikat silang) karet dengan peroksida telah dikenal sejak lama. Keuntungan umum menggunakan peroksida sebagai zat ikat silang adalah ketahanannya baik pada suhu tinggi dalam waktu yang lama, keelastisannya yang baik, dan tidak ada penghilangan warna pada produk akhir (Thitithammawong, 2007).
2.5. Cempedak
Klasifikasi botani tanaman cempedak adalah sebagai beikut : Kingdom : Plantae (Tumbuhan)
Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh) Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji Divisi : Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)
Varietas cempedak yang sudah umum dikenal masyarakat adalah:
1. Cempedak Biasa, yang merupakan buah asli dari Indonesia, banyak ditemukan di Sumatera, Jawa, Kalimantan, Sulawesi, dan Irian Jaya. Buahnya lonjong silindris, panjangnya 20-35 cm dan lebar 10-15 cm, berat 3-4 kg, berwarna kuning gading atau cokelat tanah, dan aromanya wangi sekali. Daging buah lunak dan mudah hancur, berwarna kuning-emas-gading-kemerahan dan rasanya manis. Produksinya bisa mencapai 60 buah per pohon per tahun.
2. Cempedak Malaysia, keistimewaannya yaitu buahnya tidak disukai hama lalat buah, lebih cepat berbuah (umur 5 tahun sudah berbuah, sedangkan pada cempedak biasa umur berbuah diatas 5 tahun ). Ukuran buahnya dua kali ukuran cempedak biasa, kulit buah berwarna hijau. Daging buah berwarna kuning jeruk kemerahan, rasanya manis, harum aromanya antara harum nangka dan cempedak. Biji relatif bulat dan ukurannya dua kali lebih besar dari pada biji cempedak biasa. Produksinya bisa mencapai 50 buah/pohon/tahun dengan bobot rata-rata per buah 8 kg. Cempedak malaysia ini di duga merupakan hasil persilangan alami antara nangka dan cempedak sebab ciri-cirinya menyerupai nangka dan cempedak (ebookbrowse.com).
tingginya dapat mencapai 20 m. Ranting-ranting dan pucuk dengan rambut halus dan kaku, kecoklatan. Buah semu majemuk (syncarp) berbentuk silinder sampai bulat, 10-15 × 20-35 cm, kehijauan, kekuningan sampai kecoklatan, dengan tonjolan piramida serupa duri lunak yang rapat atau licin berpetak-petak.
2.5.1. Biji Cempedak
Dari segi komposisi kimia, perbandingan bahan mentah biji cempedak dapat dilihat pada Tabel 2.2
Gambar 2.4. Biji Cempedak dan buah Cempedak
2.6. Karbohidrat
Karbohidrat adalah senyawa polihidroksi yang biasa terdapat di alam, baik sebagai molekul-molekul yang relatif kecil ( gula) maupun sebagai kesatuan yang besar sampai makromolekul (polisakarida). Nama karbohidrat semula berasal dari rumus umum Cx(H2O)y, dengan hidrat dari karbon, tetapi bentuk defenisi sederhana ini tidak mencakup kelas karbohidrat yang luas (Sjostrom, 1995).
Karbohidrat banyak terdapat dalam bahan nabati, baik berupa gula sederhana, heksosa, pentosa, maupun karbohidrat dalam berat molekul tinggi seperti pati, pektin, selulosa,lignin. Poliskarida seperti pati banyak terdapat dalam serealia dan umbi-umbian, selulosa dan pectin banyak terdapat dalam buah-buahan. Sumber karbohidrat utama bagi bahan makanan kita adalah serealia dan umbi-umbian. Misalnya kandunagn pati dalam beras 78,3%, jagung 72,4%, singkong 34,6%, dan talas 40%.
2.6.1 Pati
Pati merupakan karbohidrat, kandungan utama pada tanaman tingkat tinggi yang diproduksi melalui fotosintesis dalam tanaman hijau. Pati diperoleh dalam seluruh organ tanaman tingkat tinggi yang disimpan dalam biji, umbi, akar, dan jaringan batang tanaman sebagai cadangan energy untuk masa pertumbuhan dan pertunasan. Selain sebagai bahan makanan pati juga digunakan dalam non food, diantaranya perekat,dtergen, dalam industry tekstil dan polimer. Pati merupakan polisakarida yang dapat diperbaharui (renewable), mudah rusak (degradable) dan harga murah (Winarno, 1998).
Pati digunakan dalam industri makanan baik sebagai komponen bahan makanan atau dihidrolisis lebih lanjut dengan menggunakan glukosa. Pati juga digunakan untuk menghasilkan kanji untuk kertas dan tekstil dan untuk diragikan menjadi alkohol (Cowd, 1991). Pati merupakan granula berwarna putih dengan diameter 2-100 µm, merupakan polimer karbohidrat dari unit anhidroglukosa. Pati tersususn dari 2 fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak larut disebut amilopektin.
Sifat-sifat dari amilosa:
1. Ikatannya linier (lurus)
2. Larut dalam air dingin dalam batas tertentu 3. Berat molekul rata-rata 1000-60000 (103-603)
4. Ikatan antara molekul α.D.glukosa dihubungkan pada ikatan 1,4.
Gambar 2.6 Struktur Amilopektin ( Sastrohamidjojo, 2005).
Sifat-sifat dari amilopektin :
1. Ikatannya bercabang 2. Tidak larut dalam air dingin
3. Mempunyai berat molekul 60000-100000 (603-104)
4. Ikatan antar molekul α.D.glukosa dihubungkan oleh ikatan 1,4 dan ikatan 1,6 pada percabangan.
2.7. Karakterisasi dan pengujian bahan polimer
dalam penelitian ini adalah menggunakan analisa Sifat mekanik meliputi kekuatan tarik dan kemuluran, SEM ( Scanning Electron Microscopy), Uji biodegradable.
2.7.1. Analisa Sifat Mekanik dengan Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran
Sifat mekanis biasanya biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan tarik (σ t) menggunakan alat pengukuran tensometer atau dinamometer, bila terhadap bahan diberikan tegangan. Secara praktis kekuatan tarik diartikan sebagai besarnya beban maksimum (F
maks) yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan, dibagi dengan luas penampang bahan. Karena selama dibawah pengaruh tegangan, spesimen mengalami perubahan bentuk (deformasi) maka definisi kekuatan tarik dinyatakan dengan luas penampang semula (A0)
σ
t = Fmaks / Ao ………..………….. (2.2) selama deformasi, dapat diasumsikan bahwa volum spesimen tidak berubah, sehingga perbandingan luas penampang semula dengan penampang setiap saat, A
o/A = l/lo, dengan l dan l
o masing-masing adalah panjang spesimen setiap saat dan semula. Bila didefenisikan besaran kemuluran (ε) sebagai nisbah pertambahan panjang terhadap
panjang spesimen semula (ε = Δl/lo) maka diperoleh hubungan:
A = A
o/ (l + ε) ………...… (2.3)
Gambar 2.8 Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM D – 638 – 72 – Type IV
Kedua ujung spesimen dijepit pada alat kemuluran kemudian dicatat perubahan panjang (mm) berdasarkan besar kecepatan 50 mm/menit (Yazdani, 2000).
2.7.2. Analisa Sifat Permukaan dengan Pengujian Scanning Electron Microscopy (SEM)
SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara makroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar X, elektron sekunder dan absorpsi elektron.
Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 μm dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan tofografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan. Gambar tofografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor yang diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar di monitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke dalam suatu disket.
digunakan adalah perak, tetapi juga dianalisa dalam waktu yang lama, lebih baik digunakan emas atas campuran emas dan palladium (Rusdi, 2008).
2.7.3. Analisa Spektrofotometer FTIR
Sistem analisa spektroskopi infra merah (IR) telah memberikan keunggulan dalam mengkarakterisasi senyawa organik dan formulasi material komposit. Analisa infra merah (IR) akan menentukan gugus fungsi dari molekul yang memberikan regangan pada daerah serapan infra merah. Tahap awal identifikasi bahan polimer, maka harus diketahui pita serapan yang karakteristik untuk masing-masing polimer dengan membandingkan spektrum yang telah dikenal. Pita serapan yang khas ditunjukkan oleh monomer penyusun material dan struktur molekulnya ( Hummel, 1985)
2.7.4. Analisa Kemampuannya Terurai di Alam dengan Uji Biodegradable
Prosedur analitik untuk mengamati biodegradasi antara lain dengan : pengamatan visual, perubahan sifat mekanik dan massa molar, pengukuran pengurangan berat (penentuan polimer residu), konsumsi O2 dan perubahan CO2, penentuan biogas, pelabelan radio aktif, pembentukan daerah nyata (pada cawan agar), penurunan densitas optik, penurunan ukuran partikel, dan penentuan asam bebas. Standarisasi uji biodegradasi terbagi berdasarkan lingkungan uji yakni:
a. Pengujian kompos
b. Pengujian biodegradasi anaerobik
c. Pengujian biodegradasi di tanah. (Müller, 2005)
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1. Bahan
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
Biji cempedak Bagan Batu Riau Polipropilena Isotaktik Sigma Aldrich Maleat Anhidrida 97% p.a merck Dikumil peroksida 98% Aldrich Metanol 99% p.a merck Xilen 99,8% p.a merck Aseton 99,8% p.a merck
3.2. Alat
Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut
Pendingin Liebig
Hot plate stirer Favorit HS 0707V2 Magnetic Stirer
Labu Alas 250 ml Pyrex Termometer Pyrex
Blender Miyako
Ayakan Tantalum 3N8 Purity Beaker glass Pyrex
Oven Memmert Spatula
Internal mixer Heles CR-52 Pompa vakum Welch Duo Seal Kertas saring whatman no 42
Seperangkat alat SEM JOEL type JSM-6360LA Alat pencetak tekan Type HPTS 0001.08
Universal Testing Machine Type SC-2DE, CAP 2000 kgF
Fourier Transform Infrared Spectroscopy Shimadzu
(FTIR)
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1. Pembuatan Pati Biji Cempedak
Biji buah cempedak yang telah dijemur kering,lalu dikukus untuk mempermudah proses pengupasan kulit arinya, kemudian didinginkan. Setelah itu dilakukan proses pengupasan kulit ari agar pati yang dihasilkan berwarna putih. Lalu biji cempedak di potong kecil-kecil agar mempermudah saat diblender,diblender biji cempedak hingga halus berbentuk tepung, kemudian pati yang diperoleh dijemur untuk mengurangi kadar air yang terkandung dalam pati.
3.3.2. Pembuatan grafting polipropilena dengan maleat anhidrida
3.3.3. Proses Pemurnian PP-g-MA
Ditimbang PP-g-MA sebanyak 30 gram kemudian dimasukkan kedalam labu alas. Ditambahkan 200 ml xilena dan direflux sampai larut. Selanjutnya diendapkan dengan 150 ml aseton. Disaring dengan kertas yang terhubung dengan pompa vakum. Endapan dicuci dengan metanol berulang-ulang. Endapannya dikeringkan dalam oven pada suhu
1200C selama 6 jam.
3.3.4. Proses Pembuatan Spesimen Komposit dengan memvariasikan berat Pati biji
Cempedak
Ditimbang Pati biji cempedak dan PP-g-MA masing-masing sesuai dengan variasi sebagai berikut:0,1gram; 0,2gram; 0,3gram; 0,4gram; dan 0,5gram dan pada proses ini juga dilakukan Pada berat PP-g-MA dengan berat PP-g-MA adalah: 9,5gram
Dicampur sampel 1 kedalam beaker glass, diblender kering sampai rata kemudian dituang kedalam cetakan, dan di press pada alat hidrolik press pada suhu 1600C selama 30 menit. Hasilnya didinginkan pada suhu kamar dan dikeluarkan dari dalam cetakan. Selanjutnya dilakukan prosedur yang sama untuk sampel yang lain.
3.3.5. Karakterisasi
3.3.5.1. Pengukuran Kekuatan Tarik dan Kemuluran
Dihidupkan alat Torsee’s Elektronik System. Dibiarkan selama 1 jam. Dijepit sampel dengan menggunakan griff. Diatur tegangan, regangan, dan satuannya. Dihidupkan recorder (ON). Dipasang Tinta pencatat. Diatur sumbu x (regangan) dan sumbu y (tegangan) serta diatur satuannya. Dipasang sampel. Ditekan tombol start. Dinolkan nilai load dan stroke. Dilihat angka di load (tegangan) dan stroke (regangan), bila sampel sudah putus. Dicatat nilai load dan stroke sampel.
3.3.5.2 Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy)
Proses pengamatan mikroskopik menggunakan SEM diawali dengan merekatkan sampel dengan stab yang terbuat dari logam spesimen older. Kemudian setelah sampel dibersihkan dengan alat peniup, sampel disi dengan emas dan paladium dengan mesin diospater yang bertekanan 1492 x 10-2 atm. Sampel selanjutnya dimasukkan kedalam ruangan yang khusus dan kemudian disinari dengan pancaran elektron terpental yang dapat dideteksi dengan detektor scienter yang kemudian diperkuat dengan suatu rangkaian listrik yang menyebabkan timbulnya gambar CRT (Chatode Ray Tube). Pemotretan dilakukan setelah memilih bagian tertentu dari objek (sampel) dan pembesaran yang diinginkan sehingga diperoleh foto yang baik dan jelas.
3.3.5.3. Uji Biodegradabilitas Komposit
3.4. Bagan Penelitian
3.4.1. Proses Penyiapan Pati Biji Cempedak
Dicuci bersih
Dikeringkan
Dikukus
Didinginkan
Diblender
Dijemur sampai kering
3.4.2. Proses Grafting Maleat Anhidrida(MA) kedalam PP
Biji Cempedak
Pati Biji Cempedak
Dimasukkan kedalam internal mixer pada suhu 1650C dan diputar sampai melebur
Ditambahkan DKP Sebanyak 1g dan
diputar kembali selama 5 menit
Dikeluarkan dan didinginkan pada suhu kamar
PP sebanyak 47,5 g + MA sebanyak 1,5 g
Leburan PP + MA
3.4.3.Pemurnian PP-g-MA
Endapan basah
PP-g-MA murni
Disaring dengan kertas saring yang terhubung dengan pompa vakum
Filtrat
PP-g-MA sebanyak 30 g
Larutan PP-g-MA
Direfluks dengan 200ml xilena sampai
Ditambahkan 150 ml aseton
Dicuci kembali dengan metanol berulang-ulang Dikeringkan dalam oven pada suhu 1200C selama 6 jam
3.4.4. Proses pembuatan spesimen komposit dengan memvariasikan berat pati biji cempedak
PP
Uji kekuatan tarik dan kemuluran
PP-g-MA Pati Biji Cempedak
Spesimen Komposit Polimer
Uji SEM Uji biodegradabel
Dicampurkan dalam gelas beaker dan diaduk dengan blender kering
Di press pada alat hidraulik press pada suhu 1600C selama 30 menit
Didinginkan pada suhu kamar
Dikeluarkan dari dalam cetakan
Dikarakterisasi dengan beberapa uji
3.4.5. Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran Bahan Komposit
sampel diletakkan secara mendatar pada penyangga
diatur kecepatan mesin uji 10mm / menit
dihidupkan tombol pembebanan
dicatat defleksi dan beban sampai beban maksimum
3.4.6. Uji SEM
Sampel diletakkan secara mendatar pada penyangga
Diatur kecepatan uji 10 mm/menit
Dihidupkan tombol pembebanan
Dicatat defleksi dan beban sampai beban maksimum
Pemotretan dilakukan setelah gambar CRT muncul Sampel Uji
Hasil
Direkatkan dengan stub dari logam sampel dibersihkan dengan alat peniup
Sampel dilapisi dengan emas atau palladium dalam
ruangan bertekanan 1492 x 10-2
dimasukkan kedalam ruangan khusus dan disinari
dengan pancaran electron sehingga mengeluarkan
electron sekunder
3.4.7. Uji Biodegradabilitas Bahan Komposit
Lembaran Komposit terbiodegradasikan
Spesimen
Dipotong dengan ukuran 2x2 cm
Ditimbang, difoto permukaannya sebelum penguburan dalam tanah
Hasil penimbangan berat, serta permukaan sebelum penguburan dalam tanah
Hasil perubahan berat, serta perubahan permukaan setelah penguburan dalam tanah
Dikubur dalam tiga jenis tanah (tanah berpasir, tanah perkebunan, tanah sampah)
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakterisasi Berdasarkan Analisa Sifat Mekanik dengan Uji Tarik dan Kemuluran
Analisa kekuatan tarik dan kemuluran dari komposit terbiodegradasikan dari Pati Biji Cempedak dan polipropilena dengan menggunakan polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrida dengan berbagai variasi komposisi dan massa yaitu:
1. PP : Pati Biji Cempedak (10 : 2)g
Gambar 4.1 Grafik Kekuatan Tarik (δt)(N/m2) dari Komposit Terbiodegradasikan
Keterangan :
1 : Polipropilena Murni
2 : PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g
Grafik 4.2 Grafik Kemuluran (%) Dari Komposit Terbiodegradasikan
Keterangan :
1 : Polipropilena
2 : PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g
3 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g 4 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,2)g 5 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,3)g 6 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,4)g 7 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,5)g
Cempedak (10:2)g yaitu 17,461 N/m2, dan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,5)g yaitu 15,401 N/m2.
Sedangkan nilai Kemuluran paling maksimum pada perbandingan antara PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,1)g yaitu 28,720%, kemudian diikuti dengan PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,2)g yaitu 18,300%, PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,4)g yaitu 10,300%, dan PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,5)g yaitu 8,060%, lalu PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,3)g yaitu 5,900%, serta PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g yaitu 3,560%. Dari hasil perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran diatas dapat disimpulkan bahwa kekuatan Tarik menurun dengan kenaikan bahan pengisi pati biji cempedak yang ditambahkan karena ketidakmampuan pengisi pati biji cempedak untuk mendukung tekanan yang ditransfer oleh matriks komposit. Dispersi pengisi yang baik dan interaksi matriks-pengisi mungkin menjadi dua factor utama yang bertanggung jawab untuk penurunan kekuatan tarik, kekuatan tarik berbanding lurus dengan kemuluran.
4.2. Analisa Sifat Morfologi dengan Uji SEM (Scanning Electron Microscopy)
Gambar 4.3 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g pembesaran 2000 x
Gambar 4.3 adalah foto SEM komposit dengan perbandingan PP:Pati biji cempedak (10:2)g menunujukkan permukaan dari komposit terbiodegradasikan tersebut tidak rata dan menunjukkan adanya gumpalan-gumpalan diatasnya yang mengindikasikan bahwa gumpalan
tersebut adalah Pati Biji Cempedak yang tidak dapat berinteraksi dengan baik dengan
Polipropilena.
Gambar 4.4 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g pembesaran 2000x
Gambar 4.4 adalah hasil foto SEM permukaan komposit terbiodegradasikan PP:PP-g-MA:Pati
Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g dengan pembesaran 2000 kali terlihat bahwa permukaannya rata
dan tidak terdapat gumpalan seperti hasil SEM komposit sebelumnya. Hal ini mengindikasikan
bahwa antara campuran bahan yang digunakan untuk membuat komposit terbiodegradasikan ini
dalam hal ini PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g dapat berinteraksi dengan baik dan
Gambar 4.5 Foto SEM komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g setelah ditanam pada tanah sampah dengan pembesaran 2000x
Pada gambar 4.5 hasil foto SEM komposit dengan perbandingan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak(9,5:0,5:0,1)g setelah ditanam pada tanah sampah selama 30hari, menunjukkan permukaan yang rata dan tidak ada gumpalan,hal ini mengindikasikan komposit ini dapat berinteraksi dengan baik sehingga menghasilkan permukaan yang rata dan homogen,hasilnya sama dengan hasil foto SEM Pada Gambar 4.4 hanya saja permukaannya sedikit lebih kasar,hal ini disebabkan karena komposit sudah ditanam pada tanah sampah.
4.3 Analisa Kemampuannya Terurai di Alam dengan Uji Biodegradasi
Penanaman spesimen komposit terbiodegradasikan pada berbagai jenis tanah (tanah sampah, tanah kebun, dan tanah pasir) bertujuan untuk melihat tingkat biodegradasinya di alam hal ini karena salah satu tempat akhir kemasan plastik adalah kembali ke tanah. Oleh sebab itu, sangat perlu dilakukan pengujian sifat degradasi spesimen komposit terbiodegradasikan secara in vivo (pengomposan). Data penurunan berat hasil pengomposan spesimen uji dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Data Hasil Penurunan Massa (%) Spesimen Komposit Terbiodegradasikan Setelah ditanam Dalam Tanah
N o
Jenis Sampel Tanah sampah (hari) Tanah Kebun (hari) Tanah Pasir (hari) 10 20 30 10 20 30 10 20 30
Penanaman spesiman dilakukan pada beberapa jenis tanah selama 30 hari dengan pengamatan setiap 10 hari. Berdasarkan tabel di atas memperlihatkan laju pengurangan massa yang tidak begitu besar. besarnya penurunan massa spesimen matriks polimer komposit sejalan dengan lamanya waktu penanaman. Harga penurunan massa komposit terbiodegradasikan yang terbesar adalah pada tanah sampah lalu tanah kebun kemudian tanah pasir. Hal ini mungkin disebabkan karena jumlah nutrisi dalam tanah sampah lebih banyak dibandingkan tanah lainnya sehingga jumlah dan jenis mikrobanya juga lebih banyak. Oleh karena itu, terjadi kinerja yang sinergis antara kegiatan beberapa mikroba (Basuki Wirjosentono, 1998).
4.4 Analisa Gugus Fungsi dengan Uji FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)
Analisa dengan menggunakan spektrum infra merah ini dilakukan untuk mengetahui perubahan gugus fungsi yang mengindikasikan adanya interaksi kimia antara komponen satu dengan komponen lainnya. Analisa dengan spectrum infra merah ini dilakukan dengan cara mengamati frekuensi-frekuensi yang khas dari gugus fungsi spektra FTIR masing-masing sampel. Hasil spektra FTIR yang dihasilkan dapat dilihat pada Lampiran
4.4.1 Komposit terbiodegradasikan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (10:2)g
Tabel 4.3 Bilangan Gelombang PP:Pati Biji Cempedak(10:2)g
Sampel Bilangan Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi PP:Pati biji cempedak
4.4.2 Komposit terbiodegradasikan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak
(9,5:0,5:0,1)g
Pada tabel 4.3 menunjukkan FTIR dari campuran PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g dengan serapan puncak 3500-3200 cm-1 yang menunjukkan O-Hyang diduga berasal dari Pati, Pada bilangan gelombang 1840-1810 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus fungsi C=O Anhidrid yang diduga berasal dari maleat anhidrida.
Dari hasil analisa gugus fungsi dengan FTIR, diketahui bahwa spektrum yang dihasilkan tidak memiliki perubahan gugus fungsi yang mencolok. Hal ini dapat dibandingkan dengan tabel 4.4 dengan adanya penambahan PP-g-MA hanya terjadi pergeseran gelombang dan tidak terlihat bahwa terbentuknya gugus fungsi yang baru, Hanya pada tabel 4.4 dipeoleh panjang gelombang 1755-1735 cm-1 menunjukkan C=O yang diperkirakan adalah berasal dari ester yang dihasilkan meskipun hanya kecil (telah terjadi reaksi esterifikasi). Telah terjadi reaksi esterifikasi antara Maleat anhidrida dengan gugus OH dari bahan baku (pati) yaitu pati biji cempedak meskipun reaksi itu hanya kecil.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa komposit terbiodegradasikan dengan perbandingan PP:PP-g-MA:Pati biji cempedak (9,5:0,5:0,1)g memiliki sifat fisik, sifat kimia, degradabilitas yang paling baik dibandingkan dengan komposit terbiodegradasikan dengan variasi komposisi dan massa yang lain. Hal ini dapat dibuktikan dengan:
1. Dari analisa sifat mekaniknya diperoleh nilai tegangan kekuatan tarik dan kemuluran yang tinggi yaitu 28,743 N/m2dan 28,720%
2. Dari analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel menunjukan laju persentase biodegradasi dari komposit terbiodegrasikan ini adalah paling tinggi yakni 5% penurunan massa dalam tanah sampah.
3. Dari analisa morfologinya diperoleh hasil uji SEM yang menunjukan bentuk campuran yang rata dan homogen.
4. Dari analisa hasil FTIR dipeoleh panjang gelombang 1755-1735 cm-1 menunjukkan gugus C=O yang diperkirakan adalah berasal dari ester yang dihasilkan meskipun intensitasnya kecil (telah terjadi reaksi esterifikasi). Telah terjadi reaksi esterifikasi antara Maleat anhidrida dengan gugus OH dari bahan baku (pati) yaitu pati biji cempedak meskipun reaksi yang terjadi itu kecil.
5.2 Saran
1. berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dan hasil yang diperoleh, maka disarankan agar peneliti selanjutnya pengujian biodegradasi dengan metode yang lain agar diperoleh tingkat biodegradasi yang tinggi.
DAFTAR PUSATAKA
Al-Malaika.S and K.Artus., 1997. Chemical Modification of Polymer Blends by Reactive Processing: In Situ Reaction of Interlinking Agents In PS/EPDM Blend Polymer. J Appl. Polym.Sci.,1993-1951
Cowd, M.A., 1991. Kimia polimer. Bandung : Penerbit ITB Ebookbrowse.com. Diakses pada tanggal 20 September 2012
Flieger, M.M., A. Kantorova, T. Prell, Rezanka and Votruba J. 2003. Biodegradable Plastic Renewable Sources. J Folia Microbiol 48 (1) : 22-44
Gatcher,M.1990.Plastic Additives Handbook.Third Edition.Hanser Publisher : Munich
Gracia-Martinez, JM, O Laguna, EP Collar . 1997. Role of Reaction in batch Process Modification of Atactic Polypropilena by Maleic Anhydride in Melt. Madrid-Spain: John Wiley & Sons, Inc.
Hafiz., 2010. Pemanfaatan biji cempedak sebagai alternatif pengganti tepung terigu dengan kualitas dan gizi tinggi.PKM.Malang : Universitas Negeri Malang.
Hummel,D.O.1985.Infrared Spectra Polymer in The Medium and Long Wavelength Region.Jhon Willey and Sons : London
Jones, RM., 1975. Mechanics of Composite Materials. Washington DC: Scripta Book
Company
Muller R.J. 2005. Biodegradability of Polymers : Regulations and Methods for Testing. Standard Article. Wiley – VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
Nasution.R.S., 2009. Pengaruh Konsentrasi Maleat Anhidrida Terhadap Derajat Grafting Maleat Anhidrida pada Polipropilena Terdegradasi Inisiator Benzoil Peroksida. Skripsi Universitas Sumatera Utara.
Nolan-ITU. 2002. Biodegradables Plastics developments ands Environmental Impacts. Prepared in association with ExcelPlas Australia.Ref: 3111-(01) : 29
Paik, P. 2007. Kinetics of Thermal Degradation and Estimation Of Lifetime for Polypropylene Particles : Effect of Particle Size. Elsevier : India
Parker,P.1984. McGraw-Hill Dictionary of Chemical Terms.New York: McGraw-Hill Book Company
Rachmi, T., 2012. Pembuatan Komposit Biodegradable Dari α-Selulosa Ampas Tebu Bz 132 (Saccharum officinarum) Dan Poliropilena Dengan Menggunakan Polipropilena Tergrafting Maleat Anhidrida Dan Divinil Benzen Sebagai Agen pengikat Silang.Tesis. Medan : USU
Rusdi. R. 2008. Karakteristik Matriks Termoplastik Polietilena Terplastisasi Poligliserol Asetat. Tesis Program Pascasarjana USU. Medan.
Rini. 1992. Karet: Strategi Pemasaran Tahun 2000 Budidaya dan pengolahannya. Jakarta: Penebar Swadaya.
Severini, F. 1999. Free Radical Grafting of Maleic Anhydride In Vapour Phase On Polypropylene Film. Elsevier Science : Milan.
SNI 7188.7 : 2011. Persyaratan Kemasan Biodegradable
Sjostrom, E., Hardjono, S., 1993. Kimia Kayu, Dasar-Dasar dan Penggunaan. Edisi kedua. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press
Stevens, MP., 2001. Kimia polimer. Cetakan Pertama. Jakarta : Pradya Paramita
Syafriana, P., 2008. Pembuatan Komposit Kayu Plastik Dari High Density Polyethylene Dan Serbuk Kayu Kelapa Sawit Dengan Coupling Agent Maleat Anhidrida-High Density Polyethylene. Skripsi. USU:Medan
Thitithammawong,A.,Nakason.C.,Sahakaro,K.Noordermeer,J.2007.Effect of Different Types of Peroxides on Rheological, mechanical, and Morphological Properties of Thermoplastik Vulcanizates Based on Natural Rubber/Polypropylene Blends. Polymer testing 26 : 537-546
Verheij, E.W.M. dan R.E. Coronel (eds.). 1997. Sumber Daya Nabati Asia Tenggara 2: Buah- buahan yang dapat dimakan. PROSEA – Gramedia. Jakarta.
Widyasari, R. 2010. Kajian Penambahan Onggok Termoplastis Terhadap Karakteristik Komposit Polietilen.Tesis Institut Pertanian Bogor.
Wahidoen, A.A. 1991. Kimia Dasar. Gramedia. Jakarta
Winarno, F.G. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Winarno, F.G. 1998. Kimia Pangan. PT Gramedia, Jakarta.
Lampiran 1 Rumus perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran
Kekuatan Tarik (σt) = =
Ao = tebal x lebar spesimen, lebar = 6 mm Dimana Ao = 1,6mm x 6 mm tebal = 1,6 mm Ao = 9,6 mm2
1 kgF = 9,81 N
Contoh :
Kekuatan Tarik Spesimen PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)gram
Kekuatan tarik(σt) = = 2,93 kgF/mm2 = 28,743 N/m2 Kemuluran (%) = x 100%
= x 100% Dimana
Lo = 50 mm
Contoh :
KemuluranSpesimen PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1) % = x 100%
Lampiran 2 Gambar Penelitian
Biji Cempedak Pati Biji Cempedak
PP PP-g-MA PP-g-MA Murni
Internal Mixer Oven
Lampiran 4 Spektrum FTIR PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g dan
PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g