Fungsionalisasi Polipropilena Terdegradasi Menggunakan Benzoil Peroksida, Anhidrida Maleat Dan Divinil Benzena Sebagai Bahan Perekat Papan Partikel Kayu Kelapa Sawit

FUNGSIONALISASI POLIPROPILENA TERDEGRADASI

MENGGUNAKAN BENZOIL PEROKSIDA, ANHIDRIDA

MALEAT DAN DIVINIL BENZENA SEBAGAI

BAHAN PEREKAT PAPAN PARTIKEL

KAYU KELAPA SAWIT

DISERTASI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dalam Program Studi Kimia, Konsentarsi Ilmu Kimia pada

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Oleh

DARWIN YUNUS NASUTION

078103002

PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Judul Disertasi :

FUNGSIONALISASI POLIPROPILENA TERDEGRADASI MENGGUNAKAN BENZOIL PEROKSIDA, ANHIDRIDA MALEAT DAN DIVINIL BENZENA SEBAGAI BAHAN PEREKAT PAPAN PARRTIKEL KAYU KELAPA SAWIT

N a ma : Darwin Yunus Nasution Nomor Pokok : 078103002

Program studi : Doktor Ilmu Kimia

Menyetujui Komisi Pembimbing

Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Promotor

Dr. Ir. Tyahjono Herawan, M.Sc Eddyanto, Ph.D Co-Promotor Co-Promotor

Ketua Program Studi S3 Ilmu Kimia Dekan,

PROMOTOR

Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D

Guru Besar Kimia Bidang Kimia Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara

CO-POMOTOR

Dr. Ir. Tjahjono Herawan, M.Sc.

Peneliti Madya Bidang Teknologi Pascapanen

Pusat Penelitian Kelapa Sawit.

CO-PROMOTOR

Eddyanto, Ph.D

Staf Pengajar Bidang Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

TIM PENGUJI

Ketua : Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Guru Besar Kimia Bidang Kimia Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Anggota :

Dr. Ir. Tjahjono Herawan, M.Sc.

Peneliti Madya Bidang Teknologi Pasca Panen Pusat Penelitian Kelapa Sawit.

Eddyanto, Ph.D

Staf Pengajar Bidang Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan

Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phil Guru Besar Kimia Bidang Kimia Analitik

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc. Guru Besar Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr. Yunazar Manjang

Guru Besar Kimia Bidang Kimia Organik

PERNYATAAN ORISINALITAS

Disertasi ini adalah hasil karya penulis sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk telah penulis nyatakan dengan benar

Nama : Darwin Yunus Nasution

NIM : 078103002

Tanda Tangan :

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Sumatera Utara, saya bertanda tangan

dibawah ini :

Nama : Darwin Yunus Nasution

NIM : 078103002

Program Studi : Doktor Ilmu Kimia

Jenis Karya : Disertasi

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-eksklusif ( Non-exclusive

Royalty Free Right) atas disertasi saya yang berjudul :

FUNGSIONALISASI POLIPROPILENA TERDEGRADASI MENGGUNAKAN BENZOIL PEROKSIDA, ANHIDRIDA

MALEAT DAN DIVINIL BENZENA SEBAGAI BAHAN PEREKAT PAPAN PARTIKEL

KAYU KELAPA SAWIT

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti

Non-eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media

/formatkan, mengelola dalam bentuk database, merawat dan mempublikasikan

disertasi saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis dan pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini saya perbuat dengan sebenarnya

Dibuat di : Medan

Pada Tanggal : Januari 2011

Yang Menyatakan

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji dan syukur penulis sampaikan ke khadirat Allah SWT atas segala

limpahan rahmad dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian

dan penulisan disertasi ini.

Pada kesempatan ini ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya saya

sampaikan kepada Bapak Komisi Pembimbing, yaitu Bapak Prof. Basuki

Wirjosentono, MS, Ph.D selaku Promotor, Bapak Dr.Ir. Tyahjono Herawan, M.Sc

selaku Co-Promotor dan Bapak Eddyanto, Ph.D sebagai Co-Promotor atas segala

bantuan, arahan dan bimbingan selama perencanaan penelitian , pelaksanaan

penelitian sampai penyelesaian disertasi ini.

Ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya juga penulis sampaikan kepada

yang terhormat:

1. Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, D.T.M.

& H., M.Sc. (C.T. M), Sp.A. (K) yang telah memberikan kesempatan pada

saya untuk mengikuti program pendidikan Doktor dalam bidang Ilmu

Kimia pada FMIPA USU dan memberikan bantuan pendidikan.

2. Dekan FMIPA USU, Dr. Sutarman, M.Sc atas bantuan dan izin belajar

untuk mengikuti Program S3 Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam USU

3. Ketua Program Studi S2 dan S3 Ilmu Kimia FMIPA USU, Prof. Basuki

Wirjosentono, MS, Ph.D dan Bapak Sekretaris Program S2 dan S3 Ilmu

Kimia Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc. atas segala fasilitas dan

bantuan yang diberikan kepada penulis.

4. Tim Penguji, Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D., Dr. Ir. Tjahjono

Herawan, M.Sc. , Eddyanto, Ph.D., Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc,

M.Phil., Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc., Prof. Dr. Yunazar Manjang,

atas kesediaannya meluangkan waktu untuk memberikan penilaian

5. Ketua, Sekretaris beserta seluruh staf dosen dan pegawai Departemen

Kimia FMIPA USU atas segala dorongan moril, saran dan bantuan yang

diberikan

6. Kepala Laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium Penelitian FMIPA

USU atas segala fasilitas dan bantuan yang diberikan.

7. Semua pihak yang telah turut membantu dan berjasa dalam penyelesaian

penelitian dan penulisan disertasi ini sehingga dapat diselesaikan yang

tidak dapat penulis ucapkan satu per satu

Akhirnya secara khusus ucapan terima kasih yang tulus dan ikhlas penulis

sampaikan kepada kedua orang tua tercinta , Ayahanda Almarhum N.A Nasution dan

Ibunda Almarhumah M. Harahap, istri tersayang, Dra. Sri Zuhrini, putri-putri tercinta

Dini Rizky Nastiti dan Dear Putri Saptanopa dan seluruh keluarga yang telah

memberikan bantuan moril maupun doa restu sehingga disertasi ini selesai.

Medan, Januari 2011

Penulis,

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis lahir di Sibolga pada tanggal 10 Agustus 19955 dan merupakan anak ke enam dari tujuh bersaudara. Tamat dari SMA Negeri II Padang Sidimpuan pada tahun 1973 penulis melanjutkan pendidikan pada Jurusan Kimia di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan lulus pada tahun 1982. Pada tahun 1984 penulis mengikuti pendidikan S2 dalam bidang Kimia Fisika di Institut Teknologi Bandung dan lulus pada tahun 1988. Penelitian Tesis yang dilakukan adalah mengenai Degradasi Polimer Polivinil Klorida.

Pada saat ini penulis bekerja sebagai Staf Pengajar pada Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Mata kuliah yang diajarkan adalah Kimia Fisika II , Kimia Fisika III, Kimia Korosi dan Elektrokimia dan Gejala Transport. Jabatan fungsional dan golongan terakhir adalah Lektor Kepala/ IV C.

Pengalaman seminar/publikasi dalam dua tahun terakhir ini yang berkaitan dengan disertasi adalah :

1. Sebagai pemakalah pada International & Seminar on Chemistry and Polymer 2009, tanggal 19-20 Mei 2009 , Medan, Indonesia dengan Judul : Functionalization of polypropylene with maleic anhydride by free radical grafting reaction

2. Sebagai Pemakalah pada Seminar Nasional dan Rapat Tahunan Bidang Ilmu MIPA pada tanggal 10-11 Mei 2010 di Pakan Baru, Riau dengan Judul : Pengaruh konsentrasi benzoil peroksida terhadap degradasi polipropilena.

Pengalaman training / short courses :

1. Short course tentang pemakaian/operasional Instrumen-Instrumen spektrofotometer di University Teknologi Malaysia, Johor tahun 2006

2. Short course tentang Characterization and Degradation of Polyolefine , in Aston University, Birmingham, UK, 2003

FUNGSIONALISASI POLIPROPILENA TERDEGRADASI MENGGUNAKAN BENZOIL PEROKSIDA, ANHIDRIDA MALEAT DAN DIVINIL BENZENA

SEBAGAI BAHAN PEREKAT PAPAN PARTIKEL KAYU KELAPA SAWIT

ABSTRAK

FUNCTIONALISATION OF DEGRADATED POLYPROPYLENE BY USING BENZOYL PEROXIDE, MALEIC ANHYDRIDE AND DIVINYL BENZENE

AS A ADHESIVE ON PALM OIL TRUNK PARTICLEBOARD

ABSTRACT

Research about use of maleic anhydride – graft – degradated polypropylene (PPd-g-MA), benzoyl peroxide and divinyl benzene as a palm oil trunk particleboard adhesive have been done. The research have been done in three phases. In the first phase, polypropylene is degradated at 170 0C by using benzoyl peroxide as a initiator in various concentrations to produce a substance that called degradated polypropylene (PPd). PPd was tested for intrinsic viscosity, molecular mass and melting point. The result shows that intrinsic viscosities and molecular masses of PPd are lower than before degradation process while its melting points remain constant. The PPd with molecular mass 194,894 g/mol is chosen as sample to be functionalized in second phase. In the second phase, PPd is functionalized with maleic anhydride in various concentration by using benzoyl peroxide as a inisiator to produce maleic anhydride – graft – degradated polypropylene (MA). PPd-g-MA was tested for degree of grafting, melting points and analysis of FTIR spectra. The PPd-g-MA with the higher degree of grafting is chosen as sample to be used as particleboard adhesive in third phase. The third phase is production of palm oil trunk particleboard by using PPd-g-MA, benzoyl peroxide and divinyl benzene as a adhesive. In the production the particleboard there are two kinds of particleboard composition, that is composition 1 and composition 2. Particleboards are tested for physical and mechanical properties according to SNI 03-2105-2006 including density, water absorption, swelling, modulus of rupture (MoR) and modulus of elastisity (MoE). Testing for chemical interaction by analysis of FTIR spectra and scanning electron microscopy (SEM). The result show that in the second composition, the particleboard with ratio palm oil wood : PPd-g-MA : Divinylbenzene: Benzoyl Peroxide: Polypropylene 60 : 30 : 10 : 2 : 10 is the particleboard that is able to fulfill requirement of the SNI-03-2105-206 with values of MoR = 182,40 kgf/cm2, MoE = 22798,12 kgf/cm2, density = 0,68 g/cm3, water absorption = 0,64 % and swelling = 1,89 % while in the first composition, the particleboard with ratio palm oil wood : PPd-g-MA : Divinylbenzene: Benzoyl Peroxide 60 : 30 : 10 : 2 is the particleboard that has the best physical and mechanical properties with the values of MoR = 176,40 kgf/cm2, MoE = 7229,02 kgf/cm2, density = 0,67 g/cm3, water absorption = 0,80 % and swelling = 2,09 % , but it is not able to fulfill requirement of SNI - 03 - 2105-2006 if it is considered from MoE.

DAFTAR ISI

Halaman

UCAPAN TERIMA KASIH i

DAFTAR RIWAYAT HIDUP iii

ABSTRAK iv

ABSTRACT v

DAFTAR ISI vi

DAFTAR TABEL x

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR SINGKATAN xiii

DAFTAR LAMPIRAN xiv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Permasalahan 6

1.3 Tujuan.Peneltian 6

1.4 Manfaat Penelitian 7

1.5 Metodologi Penelitian 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 10

2.1. Poliropropilena 10

2.2. Degradasi Polipropilena dengan Benzoil

Peroksida

12

2.3. Fungsionalisasi Polipropilena 13

2.4. Metode Grafting 16

2.5. Interaksi Antara Polipropilena-PPd-g-MA-Serbuk

Kayu 18

2.7. Kayu Kelapa Sawit 22

2.8. Grafting Divinil Benzena pada Polipropilena 24

2.9. Ketahanan Lentur dan Modulus Elastisitas Lentur

2.10. Scanning Electron Microscopy (SEM) 22

2.11. Viskositas Intrinsik 23

2.12. Spektroskopi Infra Merah 23

BAB III METODE PENELITIAN 29

3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian 29

3.2. Bahan-bahan 29

3.3. Alat-alat 29

3.4. Prosedur 30

3.4.1. Degradasi polipropilena dengan benzoil

Peroksida 30

3.4.1.1. Penentuan viskositas intrinsik PPd 31

3.4.1.2. Penentuan bobot molekul PPd 32

3.4.1.3. Penentuan titik leleh PPd 32

3.4.2 Functionalisasi PPd dengan Anhidroda Maleat 33

3.4.4.1. Pemurnian PPd-g-AM 33

3.4.2.2. Penentuan Derajat Grafting PPd-g-AM 34

3.4.2.3. Uji Spektroskopi Infra Merah PPd-g-AM 34

3.4.2.4. Penentuan Titik Leleh PPd-g-AM 34

3.4.3. Pembuatan Papan Partikel 34

3.4.3.1. Penyediaan Serbuk Kelapa Sawit 34

3.4.3.2. Penyediaan Papan Partikel 35

3.4.3.3. Uji Kerapatan Papan Partikel 36

3.4.3.4. Uji Kadar Air Papan Partikel 36

3.4.3.6. Uji Keteguhan Lentur Kering dan

Modulus Elastisitas 37

3.4.4. Bagan Pengambilan Data 39

3.4.4.1. Degradasi Termal Polipropilena Dengan

Benzoil Peroksida 39

3.4.4.2. Fungsionalisai Anhidrida Maleat pada

Polipropilena 40

3.4.4.2.1. Pemurnian PPd-g-AM 40

3.4.4.2.2. Analisis FTIR 41

3.4.4.2.3. Penentuan Titik Leleh 41

3.4.4.3. Pengujian Papan Partikel Komposisi 1 42

3.4.4.4. Pengujian Papan Partikel Komposisi 2 43

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 44

4.1. Degradasi PP dengan Benzoil Peroksida 44

4.1.1. Viskositas Intrinsik 44

4.1.2. Bobot Molekul 46

4.1.3. Titik Leleh PPd 47

4.2 Grafting PPd dengan Anhidrida Maleat 48

4.2.1. Derajat Grafting PPd-g-AM 48

4.2.2. Spektrum FTIR dari PPd-g-AM Derajat Tertinggi 49

4.2.3. Hasil Penentuan Titik Leleh 54

4.3 Pembuatan Papan Partikel 55

4.3.1. Keteguhan Lentur Kering dan Modulus Elastisitas

Kering 55

4.3.2. Kadar Air, Densitas dan Pengembangan Tebal 57

4.3.3. Analisis SEM Papan Partikel 60

4.3.5. Perkiraan Mekanisme Reaksi 66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 74

5.1. Kesimpulan 74

5.2. Saran 75

DAFTAR PUSTAKA 76

LAMPIRAN 82

DAFTAR TABEL

Halaman

Nomor Tabel Judul Tabel

Tabel 1.1 Komposisi Papan Partikel 1 8

Tabel 1.2 Komposisi Papan Partikel 2 9

Tabel 2.1 Beberapa Sifat Penting Kayu Kelapa Sawit 22

Tabel 3.1 Komposisi Sample 30

Tabel 3.2 Komposisi Sample PPd 33

Tabel 3.3 Komposisi Papan Partikel 1 35

Tabel 3.2 Komposisi Papan partikel 2 36

Tabel 4.1 Viskositas Intrinsik PPd Pada berbagai Perbandingan

Konsentrasi PP dan BPO

44

Tabel 4.2 Perhitungan viskositas intrinsik untuk sample PP 44

Tabel 4.3 Bobot Molekul PPd Pada berbagai Perbandingan

Konsentrasi PP dan BPO

46

Tabel 4.4 Titik Leleh PPd Pada berbagai Perbandingan

Konsentrasi PP dan BPO

48

Tabel 4.5 Hasil Derajat Grafting PPd-g-AM 49

Tabel 4.6 Bilangan Gelombang Poliropilena 50

Tabel 4.7 Bilangan Gelombang PPd-g-AM Sebelum Pemurnian 51

Tabel 4.8 Bilangan Gelombang PPd-g-AM Setelah Pemurnian 52

Tabel 4.9 Bilangan Gelombang Anhidrida Maleat 53

Tabel 4.10 Hasil Uji Ketahanan Lentur Kering dan Modulus

Papan Partikel Komposisi 1 55

Tabel 4.11 Hasil Uji Ketahanan Lentur Kering dan Modulus

Papan Partikel Komposisi 2

57

Tabel 4.12 Kadar Air, Kerapatan dan Pengembangan Tebal

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Nomor Gambar Judul Gambar

Gambar.2.1 Reaksi Polimerisasi Polipropilena 11

Gambar 2.2 Struktur Taktisitas Polipropilena 11

Gambar 2.3 Mekanisme Pemutusan Rantai PP Karena Adanya

Suatu Peroksida 13

Gambar 2.4 Struktur Kopolimer Graft 14

Gambar 2.5 Mekanisme Reaksi Grafting Polipropilena dengan

anhidrida Maleat dengan Adanya Inisiator Peroksida

15

Gambar 2.6 Reaki Gugus Anhidrida Maleat PPd-AM dengan Gugus

Hidroksil Kayu

20

Gambar 2.7 Belitan PP pada PPd-g-AM dalam Papan Partikel 20

Gambar 2.8 Struktur Molekul Selulosa 23

Gambar 2.9 Reaksi Antara Polipropilena Dengan Divil Benzena 25

Gambar 3.1 Uji Keteguhan Lentur Kering dan Modulus Elastisitas

Lentur

38

Gambar 4.1 Grafik Perubahan Viskositas Intrinsik PPd dengan

Penambahan Konsentrasi BPO

45

Gambar 4.2 Grafik Perubahan Bobot Molekul PPd dengan

Penambahan Konsentrasi BPO

47

Gambar 4.3 Spektrum FTIR dari PP Murni 50

Gambar 4.4 Spektrum FTIR dari PPd-g-AM Derajat Grafing

Tertingg Sebelum pemurnian

51

Gambar 4.5 Spektrum FTIR dari PPd-g-AM Derajat Grafing

Tertinggi Sesudah Pemurnian

52

Tertinggi Sesudah Pemurnian

Gambar 4.7 Hubunngan Antara Jumlah PPd-g-AM dengan MoR

Papan Partikel Kayu Kelapa Sawit 59

Gambar 4.8 Hubunngan Antara Jumlah PPd-g-AM dengan MoE

Papan Partikel Kayu Kelapa Sawit 59

Gambar 4.9 Foto SEM Papan Partikel Serbuk KKS + PPd-g-AM

+PP + BPO 60 : 30 :10 :2 60

Gambar 4.10 Foto SEM Papan Partikel Serbuk KKS + PPd-g-AM

+PP + DVB + BPO 60 : 30 :10 : 10 :2 60

Gambar 4.11 Foto SEM Papan Partikel Serbuk KKS + PPd-g-AM +

BPO + DVB 60 : 30 :10 :2 61

Gambar 4.12 Foto SEM papan partikel serbuk KKS +PP +BPO

60 : 30 : 2 62

Gambar 4.13 Spektum FTIR Serbuk Kering Kayu Kelapa Sawit 63

Gambar 4.14 Spektrum FTIR Papan Partikel dengan Komposisi KKS

: PPd-g-AM : BPO 60 : 30 : 2 64

Gambar 4.15 Foto SEM Papan Partikel Serbuk KKS + PPd-g-AM +

DVB + BPO 60 : 30 :10 :2 65

Gambar 4.16 Foto SEM Papan Partikel Serbuk KKS + PPd-g-AM

DAFTAR SINGKATAN

Singkatan Arti/Kepanjangan

DTA Differential Themal Analysis

KKS Kayu Kelapa Sawit

MoR Modulus of Rupture

MoE Modulus of Elasticity

BPO Benzoil Peroksida

PP Polipropilena

PPd Polipropilena Terputus Rantai/Terdegradasi

PPd-g-AM Polipropilena Terputus rantai-graft-Anhidrida Maleat

SEM Scanning Electron Microscopy

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran Judul Lampiran

1.1 Viskositas Polipropilena 83

1.2 Viskositas ( 28 g Polipropilena + 1,5 g Benzoil Peroksida 83

1.3 Viskositas ( 27 g Polipropilena + 3,0 g Benzoil Peroksida 84

1.4 Viskositas ( 25,5 g Polipropilena + 4,5 g Benzoil Peroksida 84

1.5 Viskositas ( 24 g Polipropilena + 6,0 g Benzoil Peroksida 84

1,6 Viskositas ( 22,5g Polipropilena + 7,5 g Benzoil Peroksida 85

2,0 Contoh Perhitungan Derajat Grafting 85

3.1 Diagram DTA Polipropilena Dengan Perlakuan Panas 86

3.2 Diagram DTA Polipropilena Dengan Tanpa Perlakuan

Panas

86

3.3 Diagram DTA ( 28 g Polipropilena + 1,5 g Benzoil

Peroksida )

87

3.4 Diagram DTA ( 27 g Polipropilena + 3,0 g Benzoil

Peroksida )

87

3.5 Diagram DTA ( 25,5 g Polipropilena + 4,5 g Benzoil

Peroksida )

88

3.6 Diagram DTA ( 24 g Polipropilena + 6,0 g Benzoil

Peroksida )

88

3.7 Diagram DTA ( 22,5g Polipropilena + 7,5 g Benzoil

Peroksida )

89

4.1 Data Sifat Mekanik Papan Partikel Komposisi 1 89

4.2 Data Sifat Mekanik Papan Partikel Komposisi 2 90

4.3 Data Kerapatan, Daya Serap Air dan Pengembangan Tebal 90

4.4 Contoh Perhitungan MoR 91

5.1 Gambar Alat Universal Testing Mechine 93

FUNGSIONALISASI POLIPROPILENA TERDEGRADASI MENGGUNAKAN BENZOIL PEROKSIDA, ANHIDRIDA MALEAT DAN DIVINIL BENZENA

SEBAGAI BAHAN PEREKAT PAPAN PARTIKEL KAYU KELAPA SAWIT

ABSTRAK

FUNCTIONALISATION OF DEGRADATED POLYPROPYLENE BY USING BENZOYL PEROXIDE, MALEIC ANHYDRIDE AND DIVINYL BENZENE

AS A ADHESIVE ON PALM OIL TRUNK PARTICLEBOARD

ABSTRACT

Research about use of maleic anhydride – graft – degradated polypropylene (PPd-g-MA), benzoyl peroxide and divinyl benzene as a palm oil trunk particleboard adhesive have been done. The research have been done in three phases. In the first phase, polypropylene is degradated at 170 0C by using benzoyl peroxide as a initiator in various concentrations to produce a substance that called degradated polypropylene (PPd). PPd was tested for intrinsic viscosity, molecular mass and melting point. The result shows that intrinsic viscosities and molecular masses of PPd are lower than before degradation process while its melting points remain constant. The PPd with molecular mass 194,894 g/mol is chosen as sample to be functionalized in second phase. In the second phase, PPd is functionalized with maleic anhydride in various concentration by using benzoyl peroxide as a inisiator to produce maleic anhydride – graft – degradated polypropylene (MA). PPd-g-MA was tested for degree of grafting, melting points and analysis of FTIR spectra. The PPd-g-MA with the higher degree of grafting is chosen as sample to be used as particleboard adhesive in third phase. The third phase is production of palm oil trunk particleboard by using PPd-g-MA, benzoyl peroxide and divinyl benzene as a adhesive. In the production the particleboard there are two kinds of particleboard composition, that is composition 1 and composition 2. Particleboards are tested for physical and mechanical properties according to SNI 03-2105-2006 including density, water absorption, swelling, modulus of rupture (MoR) and modulus of elastisity (MoE). Testing for chemical interaction by analysis of FTIR spectra and scanning electron microscopy (SEM). The result show that in the second composition, the particleboard with ratio palm oil wood : PPd-g-MA : Divinylbenzene: Benzoyl Peroxide: Polypropylene 60 : 30 : 10 : 2 : 10 is the particleboard that is able to fulfill requirement of the SNI-03-2105-206 with values of MoR = 182,40 kgf/cm2, MoE = 22798,12 kgf/cm2, density = 0,68 g/cm3, water absorption = 0,64 % and swelling = 1,89 % while in the first composition, the particleboard with ratio palm oil wood : PPd-g-MA : Divinylbenzene: Benzoyl Peroxide 60 : 30 : 10 : 2 is the particleboard that has the best physical and mechanical properties with the values of MoR = 176,40 kgf/cm2, MoE = 7229,02 kgf/cm2, density = 0,67 g/cm3, water absorption = 0,80 % and swelling = 2,09 % , but it is not able to fulfill requirement of SNI - 03 - 2105-2006 if it is considered from MoE.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkebunanan kelapa sawit merupakan salah satu sumber daya alam penting

di Indonesia yang memberikan manfaat langsung berupa minyak sawit mentah. Usia

produktif pohon kelapa sawit adalah sekitar 20-25 tahun, setelah itu diremajakan

Biasanya pohon-pohon kelapa sawit hasil peremajaan ini dibiarkan membusuk atau

dibakar dan kurang dimanfaatkan sebagai suatu sumber kayu alternatif, meskipun

sudah ada usaha untuk menggunakannya tetapi hasilnya belum memuaskan. Menurut

data, pada saat ini luas perkebunan kelapa sawit di Indonesia adalah kira-kira 7,5 juta

Ha (Kementerian Pertanian, 2010) . Dalam satu Ha lahan kebun kelapa sawit

terdapat 120-130 pohon kelapa sawit. Diperkirakan mulai pada tahun 2008 - 2015

sekitar 100.000 Ha perkebunan kelapa sawit akan diremajakan setiap tahun dan hal

ini berarti akan tersedia 11,7 juta m3 kayu kelap sawit per tahun (Prayitno, T.A) .

Jadi ketersediaan kayu kelapa sawit akan selalu ada sepanjang tahun karena

peremajaan dilakukan terus menerus.

Kebutuhan kayu dunia dan khususnya di Indonesia yang terus meningkat dari

tahun ke tahun seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, akan tetapi

kemampuan pasokannya hanya separuhnya. Untuk menutupi kekurangan kayu

tersebut sangat memungkinkan terjadi penebangan hutan alami secara illegal. Bila

mana kekurangan kebutuhan kayu tersebut dapat digantikan dengan kayu kelapa

sawit maka diharapkan kelestarian hutan di Indonesia dapat dipelihara dan kontribusi

negara kita terhadap pemanasan global akan berkurang.

Berbagai usaha telah dilakukan untuk menjadikan limbah kayu kelapa sawit

tersebut menjadi kayu alternatif. PT. Inhutani telah membuat papan dari kayu kelapa

sawit dengan cara densifikasi (PT. Inhutani, 2007). Cara lain dalam memanfaatkan

pengempaan panas campuran partikel atau serbuk kayu dengan perekat organik dan

bahan lainnya. Indra Mawardi (2009) memanfaatkan kayu kelapa sawit untuk

membuat papan partikel dengan menggunakan perekat berbasis polistitena.

Dilaporkan bahwa sifat fisis dan mekanis papan partikel mengalami peningkatan

dengan bertambahnya jumlah bahan perekat. Diaz, F.M (2005), dkk telah meneliti

hubungan antara compaction dengan sifat-sifat mekanik papan partikel kayu pinus

dengan bahan perekat urea formaldehida Dilaporkan semakin tinggi compaction

semakin baik sifat mekaniknya. Prayitno dan Darnoko telah meneliti pembuatan

papan partikel dari kayu kelapa sawit dengan menggunakan perekat urea formaldehid.

Dilaporkan bahwa papan partikel yang dihasilkan belum cukup baik karena

rongga-rongga masih terdapat diantara partikel kayu (Prayitno dan Darnoko, 1994).

Pembuatan papan partikel kayu kelapa sawit dengan menggunakan gambir sebagai

perekat juga telah dilakukan oleh Anwar Kasim, dkk dan disebutkan perlu

penambahan pendispersi agar bahan perekat dapat masuk ke antara partikel kayu

(Anwar Kasim, 2007). Penelitian lain tentang pembuatan papan partikel dari kayu

kelapa sawit adalah dengan menggunakan campuran matriks polietilena dan bahan

perekat urea formaldehida, walapun hasilnya belum cukup baik namum mutunya

menunjukkan peningkatan. Juga disini dilaporkan bahwa interaksi antara perekat

dengan partikel kayu hanya interaksi fisik (Rusphiandri, 2001) Penelitian lain

mengenai pemanfaatan batang kayu kelapa sawit adalah pembuatan kayu

termoplastik dengan pengolahan teknik impregnasi reaktif dengan menggunakan

poliolefin daur ulang dan disebutkan impregnasi poliolefin pada kayu kelapa sawit

hanya terjadi disekitar permukaan kayu dan tidak sampai jauh masuk kedalam kayu

(Wirjosentono, B, 2001)

Beberapa peneliti sudah mencoba menggunakan bermacam-macam perekat

papan partikel, seperti penggunaan kitosan sebagai perekat papan partikel ampas tebu

( Kenji Umemura, dkk) dan penggunaan serbuk kulit kayu akasia sebagai perekat

papan partikel ( Subyakto dan Bambang, P, 2003). Sejauh ini berdasarkan penelitian

digunakan pada papan partikel adalah bahan perekat termostet seperti senyawa

isosianat, urea formaldehida, fenol formaldehida dan melamin urea formaldehida.

Penggunaan senyawa isosianat dan formaldehida sebagai bahan perekat mempunyai

beberapa kekurangan dan keburukan antara lain :

1. Antara partikel kayu dan bahan perekat hanya terjadi interaksi fisik (

gaya-gayaantar molekul seperti ikatan hidrogen, ikatan Van der Waals, gaya-gaya dispersi

ataupun gaya-gaya dipol) dan tidak mampu berikatan secara kimia sehingga

mempengaruhi kekuatan kayu (Rusphiandri, 2001)

2. Terjadinya emisi formaldehida dari papan partikel (Ponessa, JT, 1999). Adanya

emisi formaldehida sebesar 0,3 ppm dari papan partikel akan menimbulkan efek

negatif terhadap kesehatan seperti timbulnya penyakit saluran pernafasan, asma, sakit

kepala, mata berair , dan bahkan diduga formaldehida bersifat karsinogen ( Cockcrop,

D, 2006, Laurier, B. 2010)

3. Urea formadehida tidak mampu mengisi seluruh celah-celah pada papan partikel

sehingga masih terdapat rongga-rongga atau kekosongan dalam papan partikel (Dias,

FM, 2005 dan Prayitno, T dan Darnoko,1994)

Pada penelitian ini dibuat bahan perekat polipropilena terdegradasi –

anhidrida maleat (PPd-g-AM) dari propilena (PP) dan akan digunakan sebagai

bahan perekat papan partikel serbuk kayu kelapa sawit dan papan partikel

polipropilena-serbuk kayu kelapa sawit . Diharapkan bahan perekat PPd-g-AM ini

dapat membentuk ikatan ester dengan selulosa dan menjadi sefasa dengan

polipropilena sehingga dihasilkan papan partikel yang kualitasnya lebih baik. Proses

yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : Tahapan pertama adalah

mendegradasi polipropilena (PP) dengan cara mereaksikan PP dengan benzoil

peroksida (BPO) pada suhu pengolahannya untuk memperoleh polipropilena bobot

molekul yang lebih kecil dan viskositas intrinsik yang lebih rendah yang selanjutnya

disebut sebagai polipropilena terdegradasi (PPd). Tahapan kedua adalah

fungsionalisasi PPd secara grafting dengan anhidrida maleat dengan adanya inisiator

terdegradasi-anhidrida maleat (PPd-g-AM). Tahapan ketiga adalah pembuatan papan partikel

serbuk kayu kelapa sawit dengan menggunakan campuran PPd-g-AM, benzoil

peroksida dan divinil benzena sebagai bahan perekat.

Penggunaan PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena sebagai bahan

perekat papan partikel mempunyai keunggulan karena :

1. PPd-g-AM bersifat lebih polar dan dapat membentuk ikatan kimia dengan gugus

hidroksil selulosa partikel kayu kelapa sawit sehingga dihasilkan papan partikel

lentur dan kuat

2. PPd-g-AM tidak mengalami emisi dari papan partikel karena PPd-g-AM bukan

merupakan senyawa organik mudah menguap (volatile organic compound)

3. PPd-g-AM relatif tidak menggangu kesehatan dan harganya lebih murah

4. PPd-g-AM bersifat termoplastik, rantai lebih pendek, titik leleh lebih rendah

sehingga mampu mengisi rongga-rongga yang tidak mampu diisi bahan perekat

formaldehida.

5. PPd-g-AM dapat membentuk ikatan silang dengan selulosa maupun dengan

divinil benzena dengan adanya benzoil peroksida.

Usaha – usaha yang telah dilakukan oleh para peneliti untuk meningkatkan

daya adesi atau kompabilitas antara bahan yang mengandung serat selulosa dengan

polimer poliolefina, antara lain dengan memodifikasi polimer dengan cara

memasukkan gugus fungsi polar kepada rantai polimer sehingga meningkatkan

polaritasnya, penambahan suatu coupling agent atau dengan melakukan perlakuan

secara kimia terhadap serat selulosa (Goselin, R, 2006), (Douglas,D, 2006), (Nicole,

M, 2003) dan (marek, G, 2007). Mousa, G dan Solaiman, R telah memodifikasi

polietilena dengan cara grafting anhirida maleat pada rantai polietilena dengan

menggunakan berbagai inisiator seperti benzoil peroksida, azobissobutironitil dan

dikumil peroksida dalam berbagai pelarut (Mousa, G dan Solaiman, R, 2003).

Modifikasi poliropilena dengan anhidrida maleat melalui reaksi grafting dengan

adanya inisiator telah dilaporkan (Dean,S, 2001, (Bettini,S.H, 1999),

coupling agent m anhidrida maleat pada komposit poliolefin-serbuk/serat kayu sudah

banyak dilaporkan dan disimpulkan bahwa adanya coupling agent anhidrida maleat

dapat meningkatkan kekuatan komposit (Lu,J.Z, 2005). Pedro, J dkk telah melakukan

penelitian mengenai pengaruh perlakuaan serat selulosa Henequen dengan xylene dan

penggunaan coupling agent silane terhadap sifat mekanik komposit LDPE-serat

Henequen. Dilaporkan bahwa kekuatan tarik komposit meningkat 50 % dan Young

modulus bertambah 200 % ( Fedro, J, 1996). Debasish, De, juga telah meneliti efek

perlakuan kimia terhadap serat rumput (grass fiber) dengan larutan natrium

hidroksida pada berbagai konsentrasi terhadap sifat mekanik, daya serap air dan tebal

swelling komposit serat rumput – resin formaldehid. Disebutkan bahwa perlakuan

dengan perendaman serat dalam larutan NaOH dapat meningkatkan kekuatan tarik,

menurunkan daya serat air dan menurunkan ketebalan swelling komposit (De, D,

Adhikari, 2007) Sampai sejauh ini belum dilaporkan adanya penelitian mengenai

fungsionalisasi terhadap polipropilena terputus rantai dengan maleat anhidrida dan

penggunaannya sebagai perekat papan

Penelitian ini perlu untuk dilakukan untuk memperoleh bahan perekat papan

partikel yang mampu berinteraksi dengan baik terhadap polipropilena dan serbuk

kayu kelapa sawit. Selanjutnya, berdasarkan kenyataan bahwa Indonesia masih

kekurangan bahan kayu untuk furniture dan dilain pihak limbah batang kayu kelapa

sawit yang merupakan serat selulosa , jumlahnya banyak dan tersedia sepanjang

tahun belum dimanfaatkan dengan efisien. Selain itu, papan partikel ini prospek

penggunaannya cukup baik, proses pengolahannya relatif mudah dan ekonomis

karena harga kayu kelapa sawit lebih murah dibandingkan dengan filler anorganik,

seperti kalsium karbonat.

Diharapkan dengan penelitian ini limbah kayu kelapa sawit dapat dijadikan

sebagai kayu alternatif, khususnya untuk pembuatan furniture sekolah-sekolah

maupun perkantoran yang berdampak pada berkurangnya pengerusakan hutan akibat

pengambilan kayunya sehingga kontribusi Indonesia terhadap pemanasan global

1.2 Permasalahan

1. Bagaimanakah karasteristik polipropilena setelah terdegradasi pada suhu

pengolahan dengan benzoil peroksida

2. Bagaimanakah karasteristik senyawa polipropilena terdegradasi – graft – anhidrida

maleat ( PPd-g- AM) yang terbentuk sebagai hasil fungsionalilasi polipropilena

terdegradasi (PPd) dengan anhidrida maleat (AM)

3. Apakah PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena dapat digunakan

sebagai perekat pada pembuatan papan partikel serbuk kayu kelapa sawit

4. Apakah PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena dapat dapat digunakan

sebagai perekat pada pembuatan papan partikel kayu polipropilena - serbuk kayu

kelapa sawit

5. Bagaimanakah karasteristik papan partikel serbuk kayu kelapa sawit dengan

perekat PPd-g-AM , benzoil peroksoda dan divinil benzena

6. Bagaimanakah karasteristik papan partikel polipropilena - serbuk kayu kelapa

sawit dengan perekat PPd-g-AM, benzoil peoksida dan divinil benzena

1.3.Tujuan

Adapun tujuan adalah sebagai berikut

1. Untuk mengetahui karasteristik polipropilena terdegradasi (PPd) sebagai hasil dari

degradasi poliproplena dengan benzoil peroksida pada suhu 170 0C

2. Untuk mengetahui karasteristik senyawa polipropilena terdegradsi – graft –

anhidrida maleat ( PPd-g-AM) yang terbentuk sebagai hasil funsionalilasi

polipropilena terdegradasi (PPd) dengan anhidrida maleat (AM)

3. Untuk mengetahui apakah PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena dapat

digunakan sebagai perekat pada pembuatan papan partikel serbuk kayu kelapa sawit

4. Untuk mengetahui apakah PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena dapat

digunakan sebagai perekat pada pembuatan papan partikel polipropilena - serbuk

5. Menentukan karasteristik papan partikel serbuk kayu kelapa sawit dengan perekat

PPd-g-AM , benzoil peroksida dan divinil bnezena

6. Menentukan karasteristik papan partikel polipropilena - serbuk kayu kelapa sawit

dengan perekat PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil bnezena

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi terhadap penyediaan

bahan perekat papan partikel dan khususnya sebagai perekat papan partikel kayu

kelapa sawit. Selain itu juga diharapkan papan partikel yang dihasilkan dapat

merupakan suatu bahan alternatif untuk membantu mengatasi kebutuhan kayu

domestik yang terus meningkat dari tahun ke tahun. Selanjutnya diharapkan dapat

membantu mengurangi masalah limbah padat perkebunan kelapa sawit khususnya

limbah batang kelapa sawit.

1.5 Metodologi Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan dalam tahapan-tahapan seperti berikut ini :

Tahap 1. Degradasi polipropilena (PP) dengan benzoil peroksida (BPO) dalam. Pada

tahap 1 ini dihasilkan polipropilena terdegradasi yang disingkat dengan PPd.

Variabel bebas : Perbandingan PP dan BPO ( 95 : 5, 90 : 10, 85:15, 80 : 20,

75 : 25)

Variabel terikat : Viskositas, bobot molekul dan titik leleh PPd

Variabel tetap : Suhu 170 0C dan waktu 15 menit

Tahap 2. Fungsionalisasi PPd dengan AM dalam internal mixer dengan inisiator BPO

menghasilkan (PPd-g-AM). Sampel yang difungsionalisasi adalah PPd dari hasil

degradasi PP tahap 1 dengan perbandingan PP : BPO (85 : 15) % yang mempunyai

bobot molekul 194,849 g/mol.

Variabel bebas : Perbandingan PPd : AM : BPO ( 97: 1 : 2, 95 : 3 : 2 , 93 : 5 : 2, 91:

7 : 2, 89 : 9 :2) %

leleh PPd-g-AM

Variabel tetap : Konsentrasi BPO (2 %) ,suhu (170 0C) dan waktu 15 menit

Tahap 3. Pembuatan papan partikel.

Pada tahap 3 ini , campuran PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena

yang digunakan sebagai perekat papan partikel. PPd-g-AM yang digunakan adalah

PPd-g-AM hasil grafting tahap 2 yang mempunyai derajat grafting tertinggi, yaitu

9,73 % (perbandingan PPd : AM : BPO adalah 95 : 3 : 2).

Papan partikel dibuat dalam dua macam komposisi, yaitu

Komposisi 1 adalah sebagai berikut :

Variabel bebas : Perbandingan PPd-g-AM : Serbuk KKS

Variabel terikat : Kadar air, kerapatan, pengembangan tebal, keteguhan lentur kering

(MoR) dan modulus elatisitas lentur (MoE) papan partikel

Variabel tetap : Berat BPO (2 g) , DVB (10 g), suhu pengempaan (170 0C) dan

[image:31.612.119.522.464.616.2]

waktu pengempaan 15 menit dan tekanan 40 bar.

Tabel 1.1 Komposisi 1 (satu) Papan Partikel

No Komposisi Papan Partikel

Serbuk KKS (g) PPd-g-AM (g)

DVB (g)

BPO (g)

1 80 10 10 2

2 70 20 10 2

3 60 30 10 2

4 50 40 10 2

5 40 50 10 2

6 30 60 10 2

7 80 10 0 2

Komposisi 2 (dua) adalah sebagai berikut :

Variabel terikat : Kadar air, kerapatan, pengembangan tebal, keteguhan lentur kering

dan modulus elatisitas lentur papan partikel

Variabel tetap : Berat BPO (2 g) , DVB (10 g) , PP (10 g) suhu pengempaan (170

0

[image:32.612.112.536.236.390.2]

C) dan waktu pengempaan 15 menit dan tekanan 40 bar.

Tabel 1.2 Komposisi 2 (dua) Papan Partikel

No Komposisi Papan Partikel

Serbuk KKS (g)

PPd-g-AM (g)

DVB (g)

BPO (g)

PP (g)

1 80 10 10 2 10

2 70 20 10 2 10

3 60 30 10 2 10

4 50 40 10 2 10

5 40 50 10 2 10

6 30 60 10 2 10

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Polipropilena.

Polipropilena adalah suatu polimer termoplastik dan dipakai dalam

bermacam-macam penggunaan seperti kemasan makanan, kemasan air minum,

tekstil, alat-alat laboratorium, komponen automotif, pengeras suara, mainan

anak-anak, botol dan sebagainya. Polipropilena menempati urutan kedua polimer yang

paling populer setelah polietilena. Polimer ini mempunyai derajat kristalinitas antara

LDPE dan HDPE dan kekuatannya lebih rendah dibandingkan dengan HDPE dan

fleksibilitasnya lebih rendah dari LDPE. Density adalah antara 0,85-0,95 g/cm 3 ,

temperatur transisi gelas, Tg = -150C, nomor Chemical Abstract Service ( CAS)

9003-07-0, titik leleh 1700C dan rumus molekul (C3H6)n. Polipropilena mempunyai

nama kimia poli (1-metiletilena). Nama lain dari polimer ini adalah polipropena,

polipropena, polimer propena dan homopolimer 1- propena. Monomer dari

polipropilena adalah propilena atau propena. (http : WWW. Wikipedia.org.2008)

Polimerisasi propilena menjadi polipropilena berlangsung secara adisi dengan

mekanisme radikal bebas dengan adanya suatu inisiator peroksida atau melalui

mekanisme senyawa komplek dengan adanya katalis Ziegler-Natta. Katalis ini

mampu mengarahkan monomer ke orientasi spesifik sehingga menghasilkan

polipropilena 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 cendrung amorf, hal ini

disebabkan tingginya reaktifitas hidrogen alilik. Tahapan reaksi polimerisasi

polipropilena meliputi tahap inisiasi, propagasi dan terminasi.

CH3= CH-CH3 [ —CH2-CH—] n

Propilena CH3

Polipropilena

Gbr . 2.1 : Reaksi polimerisasi propilena

Berdasarkan struktur rantainya polipropilena terdapat tiga susunan gugus

metil terhadap bidang utama rantai-rantai karbon, dengan kata lain terdapat tiga

isomer ruang (taktisitas) :

Ataktik : Gugus-gugus metil tertata secara acak pada rantai polipropilena.

Isotaktik : Gugus-gugus metil berada pada pada sisi yang sama

Sindiotaktik : Gugus-gugus metil tertata secara berselang seling pada kedua sisi

rantai (Hans,Elias.G, 1977)

Isotaktik

Sindiotaktik

Ataktik

Polipropilena mempunyai konduktivitas panas rendah, kekuatan benturan

yang tinggi, tahan terhadap pelarut organik. Terhadap termal polipropilena kurang

stabil hal ini adalah karena adanya hidrogen tertier yang labil. Pencampuran

polipropilena dengan bahan pengisi dan penguat memungkinkan polipropilena mejadi

bahan yang tahan terhadap tekanan meskipun pada suhu tinggi. Kerapuhan pada suhu

rendah juga dapat dihilangkan dengan menggunakan bahan pengisi dan penguat

(Gacther, 1990)

2.2 Degradasi Polipropilena dengan Benzoil Peroksida.

Polipropilena adalah suatu polimer atau makromolekul rantai panjang yang

mempunyai derajat polimer tinggi . Polipropilena termasuk polimer termoplastik

yang akan lunak bila dipanaskan dan kembali mengeras bila dingin. Pada pemanasan

pada suhu pengolahannya dengan adanya suatu initsiator peroksida, seperti benzoil

peroksida polimer ini akan mengalami degradasi , yaitu terjadi pemutusan pandai

rantai utama.

Pada penelitian ini degradasi polipropilena dilakukan dengan tujuan untuk

memperoleh polipropilena yang mempunyai bobot molekul lebih rendah dan rantai

lebih pendek. Polipropilena bobot molekul rendah dan rantai lebih pendek ini

diharapkan setelah digrafting dengan anhidrida maleat lebih mudah bereaksi dengan

gugus hidroksil selulosa dan masuk keantara serat-serat selulosa dalam papan

partikel.

Pada tahap awal reaksi karena pengaruh panas, inisiator benzoil peroksida

terdekomposisi secara homolitik membentuk radikal, RO•. Selanjutnya radikal ini

akan menarik sebuah atom hidrogen dari molekul polipropilena sehingga terbentuk

makromolekul radikal tertier, 3P•. Kemudian makromolekul radikal tertier ini

mengalami pemutusan rantai pada posisi ß sehingga rantai polipropilena makin

pendek, bobot molekul turun dan viskositas intrinsik turun dan proses ini akan terus

berlanjut bila tidak ada terminasi rantai sesuai dengan mekanisme reaksi berikut

Terminasi

3

P• +

2

P

t

•

3

P

2

P

t

(4)

Gbr. 2.3 : Reaksi dedgradasi polipropilena oleh suatu peroksida

2.3 Fungsionalisasi Polipropilena

Polipropilena mempunyai kedudukan penting diantara polimer sintesis karena

aplikasi komersialnya. Kekurangan dari polipropilena adalah sensitif terhadap foto

oksidasi, sukar diwarnai dan permukaannya bersifat hirofobik sehingga membatasi

pemakaiannya dalam beberapa bidang penting secara teknologi. Kekurangan ini dapat

diatasi dengan fungsionalisasi dengan teknik grafting, yaitu mencangkokkan

monomer maupun polimer ke rantai poliproplena. Dengan teknik ini polipropilena

memperoleh sifat-sifat tambahan yang diperlukan untuk aplikasi khusus tanpa

mengubah sifat-sifat asli yang diinginkan. Fungsionalisasi polipropilena dengan suatu

gugus reaktif polar merupakan suatu cara yang efektif untuk meningkatkan polaritas

Dekomposisi peroksida

Penarikan atom hidrogen

polipropilena sehingga affinitasnya dengan bahan polar lain semakin bertambah.

Adanya gugus reaktif polar pada polipropilena akan memperbaiki adesi antar

permukaan antara komponen polipropilena dengan komponen selulosa dalam papan

partikel. Teknik grafting dapat dilakukan dalam larutan maupun dalam keadaan cair

(molten state).

Polimer graft adalah suatu polimer yang terdiri dari satu atau lebih spesi,

terikat sebagai rantai samping pada rantai utama dan mempunyai susunan atau

konfigurasi yang berbeda dari susunan dan konfigurasi rantai utama. Struktur paling

sederhana dari suatu kopolimer graft adalah

—MMMMMMXMMMMMM—

G

Gbr. 2.4 : Struktur kopolimer graft.

Rangkaian unit monomer M adalah rantai utama, G adalah rantai samping (graft) dan

X adalah unit pada rantai utama tempat G terikat. Pada polimer graft rantai utama dan

rantai samping dapat berupa unit homopolimer atau kopolimer.

Reaksi grafting ini pada umumnya diinisiasi oleh suatu radikal peroksida yang

mentrasfer aktifitasnya ke rantai polimer (Dean,S 2001, Garcia, M 1997, Russel,

2002, Keener, 2004)

Funsionalisasi polipropilena dengan maleat anhidrida berlangsung secara

grafting dalam internal mixer pada suhu titik leleh polipropilena dengan adanya

benzoil peroksida sebagai sumber radikal bebas. Tahapan reaksi meliputi

dekomposisi inisiator membentuk radikal bebas, penarikan sebuah atom hidrogen

oleh radikal bebas dari polipropilena, pemutusan rantai polipropilena, reaksi grafting

maleat anhidrida pada polipropilena, transfer rantai dan terminasi. Menurut Bettini,

Gbr : 2.5 Mekanisme reaksi grafting polipropilena dengan anhidrida maleat Grafting anhidrida maleat

Grafting anhidrida maleat

Transfer rantai

Terminasi secara kombinasi

Derajat grafting dapat ditentukan dengan cara titrasi dengan menggunakan larutan

basa dalam metanol atau etanol seperti natrium hidroksida atau kalium hidroksida,

dengan indikator phenolptalein. Perlu diperhatikan sebelum titrasi dilakukan harus

ditambahkan beberapa tetes air agar gugus anhidrida terbuka menjadi karboksilat.

Untuk melihat apakah grafting anhidrida maleat telah terjadi dapat diketahui dengan

membandingkan spektrum FTIR nya dengan spektrum FTIR polipropilena murni.

Salah satu indikasi telah terjadi grafting ditandai dengan munculnya serapan karbonil

yang khas pada bilangan gelombang sekitar 1720 cm-1 ( Eddyanto, 2007)

2.4 Metode-metode Grafting

Pembentukan kopolimer graft biasanya melibatkan difusi melewati batas fasa

antara monomer dan polimer. Ada empat macam metode grafting ( mekanisme)

yang umum dilakukan, yaitu ( Hans, R.K, Oscar, N, 2005)

1. Mekanisme radikal bebas

Metode polimerisasi radikal bebas adalah metode tertua dan paling banyak dipakai

untuk mensistesis polimer graft karena relatif sederhana. Ada lima macam metode

grafting suatu polimer secara mekanisme radikal bebas.

a. Metode kimia

Sumber radikal bebas diperoleh dari suatu inisiator seperti benzoil peroksida atau

azobisobutironitril (AIBN). Inisiator akan terdekomposisi menghasilkan radikal

bebas. Selanjutnya dikal bebas ini menarik satu atom hidrogen dari polimer sehingga

dihasilkan polimer radikal. Kemudian polimer radikal akan bereaksi dengan

monomer ( senyawa yang akan digraft pada rantai polimer) membentuk polimer

graft.

b. Metode fotografting

Gugus kromofor yang ada pada polimer menyerap radiasi elektromagnetik pada

daerah visible dan ultra violet. Hal ini akan memustuskan ikatan dan terbentuknya

tidak langsung diinisiasi dengan menggunakan fotosensitizer yang menyerap sinar

dan mentransfer energi sinar tersebut ke spesi lain dalam sistem.

c. Metode grafting radiasi.

Pada metode ini radikal dihasilkan akibat adanya pemutusan rantai utama oleh

energi radiasi yang tinggi ( radiasi gamma). Keburukan cara ini adalah ikatan silang

dan degradasi polimer dapat terjadi bersamaan dengan grafting.

d. Metode grafting plasma

Paparan ( exposure) polimer terhadap glow discharge menghasilkan radikal

bebas pada rantai utama yang selanjutnya mengadisi monomer. Pada discharge suhu

rendah sistem terdiri dari elektron, atom, ion-ion, atom dan molekul tereksitasi..

Partikel-partikel ini menyebabkan terjadinya efek radiasi pada permukaan maupun

pada bagian dalam zat.

e. Metode grafting mekanokimia

Gabungan gaya mekanik dan ultasonik dapat menyebabkan polimer terdegradasi,

dan umumnya akan menghsilkan radikal bebas. Degradasi mekanik dapat dilakukan

dengan cara mastikasi, miling, ekstrusi atau pengadukan. Radikal yang dihasilkan

akan mengadisi monomer membentuk polimer graft.

2. Mekanisme ion

a. Metode anion

Polimerisasi anion menjadi suatu metode yang sangat baik untuk membuat

polimer blok dan graft. Polimer graft diinisiasi oleh anion-anion yang dihasilkan oleh

reaksi antara basa dengan poroton asam pada rantain utama. Pembawa rantai adalah

muatan negatif

b. Metode kation

Inisiasi reaksi antara alkil halida labil dan asam-asam lewis digunakan untuk

grafting kation pada polimer terhalogenasi. Pembawa rantai adalah suatu makro

3. Mekanisme koordinasi

Streospesifik inisiator dapat memberikan polimer streoblock yang mengandung

urutan isotaktik dan heterotaktik. Greber menggrafting olefin pada

polistirena-butadiena menggunakan sistem inisiator Ziegler-Natta dimana dietil aluminium

hidrida bereaksi denga gugus pendant membentuk makromolekul trialkilaluminium.

4 Mekanismen koupling

Polimer mengadung hidrogen aktif dapat dipakai untuk sintesis polimer graft.

Polimer graft juga dapat dibuat dengan koupling dua atau lebih polimer yang

mengadung gugus fungsi yang sesuai.

2.5 Interaksi antara polipropilena-PPd-g-AM - Serbuk kayu

Interaksi antara polimer dengan serbuk kayu dapat dibagi menjadi dua jenis,

yaitu interaksi fisik dan interaksi kimia. Pada interaksi fisik yang terjadi hanya ikatan

sekunder, yang terbentuk antara molekul polimer dengan molekul bahan filler

Interaksi ini termasuk ikatan hidrogen, ikatan van der waals, gaya-gaya dispers dan

gaya-gaya dipol. Dalam interaksi ini sturuktur molekul polimer dan sturuktur molekul

serbuk kayu tetap dipertahankan. Pada interaksi kimia, akan terbentuk suatu ikatan

antara gugus fungsi polimer dan gugus fungsi bahan aditif sehingga membentuk

kopolimer. Terbentuknya ikatan ini dapat diketahui dari analisis spektrum FTIR,

yaitu adanya pembentukan gugus fungsi baru atau hilangnya gugus fungsi pada

polimer dan bahan aditif. Bila ditinjau dari sudut kekuatan ikatan maka interaksi

kimia jauh lebih kuat daripada interaksi fisik. (Singh,R.P, 1992)

Polipropilena dengan tepung kelapa sawit merupakan dua bahan polimer

yang sukar bercampur, karena derajat kepolaran yang berbeda dan daya adesinya

yang lemah. Untuk mendapatkan campuran yang homogen, pengolahannya tidak

dapat dilakukan dengan cara konvensional, yang hanya menghasilkan interaksi fisik

kompabilitas komposit, yaitu kokristalisasi, penambahan bahan perekat , pengikatan

silang dan pembentukan kopolimer. Keempat proses ini dilakukan dalam mesin

pengolah yang sekaligus berfungsi sebagai reaktor modifikasi. Cara ini disebut

Teknik Pengolahan Reaktif.(Caulfield,D.F 2005, Hans, Elias,G 1977, Paul Fowler,

2006 Khairijah, H.B, 2005)

Buruknya interaksi antara segmen-segmen molekul yang dicampur

menyebabkan tingginya tegangan antarmuka antara polipropilena dan serbuk kayu

kelapa sawit sehingga mengakibatkan serbuk kelapa sawit sulit terdispersi pada

matrik Keadaan ini menyebabkan kerapuhan campuran dan ini disebut kegagalan

mekanik dan cara menanggulanginya disebut kompabilitasi (Bledzi,A.K 1999,

Amash, A 1998, Maloney,TM, 1993)

Untuk mendapatkan kompabilitas dan kekuatan papan partikel yang baik ,

salah satu cara yang dilakukan adalah dengan menambahkan bahan perekat. Dalam

hal ini bahan perekat yang digunakan adalah PPd-g-AM. Bahan perekat PPd-g-AM

dibuat dengan cara grafting ( mencangkokkan ) suatu gugus reaktif anhidrida maleat

ke rantai utama molekul polipropilena dalam internal mixer pada suhu titik lelehnya

(170o C) dengan adanya suatu inisiator benzoil peroksida. Sebelum dilakukan grafting

anhidrida maleat pada polipropilena, polipropilena terlebih dahulu didegradasi

dengan benzoil peroksida untuk memperoleh polipropilena yang mempunyai bobot

molekul lebih kecil dan rantai lebih pendek dengan tujuan agar PPd-g-AM yang

terbentuk mempunyai titik leleh lebih rendah. Terikatnya gugus anhidrida malet

pada molekul polipropilena (terbentuknya PPd-g-MA) , maka polaritas PPd-g-MA

semakin meningkat sehingga akan menambah reaktifitasnya sebagai bahan perekat

antara serbuk kayu kelapa sawit ( selulosa ) dengan matrik polipropilena. Selanjutnya

diperediksi akan terjadi ikatan ester antara gugus anhidrida maleat dengan gugus

hidroksil dari selulosa kayu kelapa sawit dan ini akan meningkatkan sifat-sifat

mekanik papan partikel . Reaksi antara bahan perekat PPd-g-AM dengan serat

selulosa dan belitan rantai polipropilena ditunjukkan pada gambar 2.6 dan gambar

Gbr. 2.6 : Reaksi gugus anhidrida dalam PPd-g-AM dengan gugus hidroksil kayu (Caulfield, D.F 2005)

Gbr. 2.7. Belitan ( entanglement ) Poliprolena (PP) pada PPd-g- AM dalam papan partikel (Caulfield,D.F 2005)

Permukaan serat

lignoselulosa PPd – g - Ma

serat

2.6 Papan Partikel

Papan partikel adalah suatu bahan buatan yang diproses melalui

percampuran atau penggabungan komponen kayu dalam bentuk serat, partikel

maupun serbuk dengan bahan perekat dan bahan aditif lainnya seperti pewarna,

penstabil dan sebagainya kemudian dikempa panas sehingga memiliki sifat seperti

kayu (Amash, A 1998). Serbuk kayu yang digunakan dapat berasal dari serbuk

penggergajian, limbah pertukangan dan limbah perkebunan sehingga tidak

memerlukan sumber kayu dan plastik dapat diperoleh hasil plastik daur ulang. Pada

umumnya proses pembuatan papan partikel mencakup pembuatan partikel,

pengelompokan ukuran partikel, pengeringan partikel, pencampuran partikel dan

perekat, pencetakan, pengempaan, pendinginan, penghalusan dan penimpanan. Mutu

papan partikel ditentukan oleh jenis kayu, jumlah zat ekstraktif, rapat massa kayu,

ukuran partikel, perekat dan cara pengolahan. (Tomimura, 1992)

Bentuk partikel yang digunakan dalam pembuatan partikel dapat

mermacam-macam seperti bentuk : serbuk, serpih ( flake), hasil ketaman (shaving), potongan

kecil (chips), untai (strand), sliver, dan wafer.

Jenis-jenis papan partikel dapat dibedakan berdasarkan :

a. Kekuatan : Ada tiga kelompok kekuatan papan partikel, yaitu tinggi, sedang

dan rendah

b. Bentuk : Bentuk yang umum adalah datar, melengkung dan tertentu

(cetakan)

c. Macam perekat : Penggolongan berdasarkan jenis perekat, yaitu tipe U (urea

formaldehid, tipe M ( melaminformaldehid) dan tipe P ( fenol formaldehid)

d. Kerapatan : Berdasarkan kerapatan papan partikel dikelompokkan dengan

kerapatan rendah, sedang dan tinggi.

1. Papan partikel berkerapatan rendah ( Low Density Particleboard ),

yaitu papan yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,4 g/cm3

2. Papan partikel berkerapatan rendah ( Medium Density Particleboard ),

3. Papan partikel berkerapatan rendah ( High Density Particleboard ),

yaitu papan yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 g/cm3

e. Susunan partikel : Berdasarkan penyusunan partikel, papan partikel dibagi

menjadi papan partikel homogen, berlapis tiga dan bertingkat.

f. Arah partikel : Arah partikel berbentuk acak, sejajar dan berselang-seling.

2.7. Kayu Kelapa Sawit

Pohon kelapa sawit ( Elais guinensis Jaqc) termasuk dalam Palmales, famili

cocoideae. Ketinggian tanaman ini dapat mencapai 12 meter dan tumbuh tegak lurus

dengan diameter berkisar antara 45 - 60 cm. Usia produktif tanaman kelapa sawit

bisa mencapai 25 tahun. Kayu kelapa sawit mempunyai sifat yang berbeda antara

bagian pangkal batang dan bagian ujung, bagian tengah batang, inti dan bagian

tepinya. Beberapa sifat kayu kelapa sawit dapat dilihat pada tabel berikut (Bakar, E.S

2003)

Tabel 2.1 : Beberapa sifat-sifat penting kayu kelapa swit :

No Sifat-Sifat Penting Kayu

Kelapa Sawit

Bagian Dalam Batang

Tepi Tengah Inti

1 Kerapatan ( g/cm 3) 0,35 0,28 0,20

2 Kadar air (%) 156 257 365

3 Kekuatan lentur ( kg/cm 2) 29,99 11,42 6,98

4 Keteguhan lentur (kg/cm 2) 295 129 67

5 Susut volume (%) 26 39 48

6 Kelas awet V V V

7 Kelas Kuat III-V V V

Sumber : Bakar (2003)

Komponen utama yang terkandung pada batang kelapa sawit adalah

selululosa, lignin, air, pati dan abu. Kadar air dan pati yang tinggi menyebabkan

kestabilan dimensi kayu , sifat fisik, sifat mekanik rendah sehingga mudah patah,

retak dan berjamur (Eero sjostrom 1993). Dalam kayu kelapa sawit kering pada

ketinggian sampai 6 meter terdapat kandungan selulosa (39,77 %), pentosa (21,53

%), lignin (18,10 %), air (12,05 %) abu (2,20 %), SiO2 (0,71%) (Manurung, E.D

2001)

Kayu kelapa sawit mempunyai sifat yang tidak seragam mulai dari bagian luar

sampai ke bagian dalam, demikian juga mulai dari pangkal bawah sampai ke bagian

atas batang. Secara umum kekurangan kayu kelapa sawit dibandingkan dengan kayu

lainnya adalah kandungan air dan zat pati yang tinggi, dalam pngolahan mudah

menumpulkan pisau dan gergaji, kualitas permukaan kayu yang rendah dan

keawetannya rendah. Masalah lain dalam pemanfatannya adalah sifatnya yang sangat

higroskopis. Walaupun kayu kelapa sawit sudah dikeringkan, akan tetapi kayu ini

masih dapat lagi mnyerap air kembali hingga 20 % (Balfas, 2003)

Selulosa yang merupakan komponen utama dalam kayu kelapasawit dan

mempunya struktur sebagai berikut ( Eero Sjostrom, 1993)

Gbr : 2.8 Struktur molekul selulosa

Selulosa adalah suatu polisakarida homopolimer yang tersusun dari unit-unit

ß-D-glukopiranosa yang diikat dengan ikatan ß (1,4) glukosida. Molekul-molekul

secara intra dan antarmolekul. Molekul-molekul selulosa bergabung bersama-sama

membentuk mikrofibril yang terdiri dari bagian sangat teratur (kristalin) yang

berselang seling dengan bagian tidak teratur (amorf). Mikrofibril membentuk fibril

dan akhirnya serat selulosa. Sebagai konsekuensi dari struktur fibril dan ikatan

hidrogen yang kuat selulosa mempunyai kekuatan tarik tinggi dan tidak larut dalam

kebanyakan pelarut.

Struktur kristalin selulosa dikarakterisasi secara analisis difraksi sinar-X dan

dengan metode yang didasarkan pada absorpsi radiasi infra merah terpolarisasi

Selulosa tidak larut dalam air, kristalin dan mempunyai bobot molekul tinggi.

Adanya gugus hidroksil menyebabkan selulosa dapat membentuk ikatan hidrogen

baik secara intra maupun antarmolekul. Teradapat dua ikatan hidrogen dalam setiap

rantai selulosa, yaitu dari O(6) pada sutu glukosa ke O(2)H pada glukosa didekatnya

dan juga dari O(3)H ke oksigen cincin. Rantai selulosa liner adalah merupakan

bentuk satu dimensi dan rantai ini akan membentuk ikatan hidrogen dengan rantai

selulosa liner lain membentuk selulosa dua dimensi. Ikatan hidrogen antar rantai ini

terjadi melalui O(3) pada suatu rantai ke posisi O(6) pada rantai lain. Selanjutnya

struktur-struktur selulosa dua dimensi ini akan diikat dengan ikatan Van der Waals

membentuk struktur tiga dimensi yang disebut dengan struktur kristalin mikrofibril

(Eero Sjostroms, 1993).

2.8. Grafting Divinil Benzena pada Polipropilen.

Reaksi grafting divinil benzena pada polipropilena dapat terjadi selama proses

pembuatan papan partikel. Mekanisme reaksi diperkirakan berlangsung melalui

mekanisme radikal bebas. Reaksi diawali dengan dekomposisi inisiator oleh termal

sehingga terbentukan radikal bebas. Selanjutnya radikal bebas ini akan menyerang

ikatan rangkap dari divinil benzena dan terbentuk radikal divinil benzena. Kemudian

radikal divinil bnzena ini berikatan dengan polipropilena dan terbentuk ikatan silang.

Adanya ikatan silang ini akan menambah kekuatan sifat mekanik papan partikel

Menurut (Eddyanto, 2007) reaksi pengikatan silang antara rantai polipropilena

dengan molekul-molekul divinil benzena berlangsung seperti gambar 2.9. Disamping

terjadinya reaksi pengikatan silang, reaksi polimerisasi divinil benzena membentuk

homopolimer sangat mungkin terjadi karena adanya inisiator benzoil peroksida

sebagai sumber radikal bebas dan reaksi ini tidak diharapkan.

Gbr. 2.9 : Reaksi antara polipropilena dengan divinil benzena.

2.9. Ketahanan Lentur Kering dan Modulus Elastisitas Lentur

Ketahanan lentur kering adalah merupakan sifat mekanik sutu bahan. Sifat

mekanik bahan adalah hubungan antara respons atau deformasi bahan terhadap beban

yang bekerja. Sifat mekanik berkaitan dengan kekuatan, kekerasan dan kekuatan.

Pengujian ketahanan lentur dimaksudkan untuk mengetahui ketahanan papan patikel

terhadap pembebanan pada tiga titik lentur dan juga untuk mengetahui keelastisan

bahan. Ketahanan lentur adalah tegangan terbesar yang dapat diterima bahan akibat

pembebanan luar tanpa bahan tersebut mengalami deformasi yang besar. Besarnya

kekuatan lentur bergantung pada bahan dan kuatnya beban. Pada pengujian lentur,

bagian atas spesimen akan mengalami tekanan dan bagian bawah bahan akan

CH CH₂

CH

CH₂

CH CH₃

CH

CH₃

T-101, 180 o_C

TR, 15 min.

PP-g-DVB DVB

PP

+

1576,1595

1630

mengalami tegangan tarik. Kekuatan lentur dihitung dengan persamaan menurut SNI

03-2015-2006.

2.10. Scanning Electron Microscopy (SEM)

SEM merupakan salah satu jenis mikroskop elektron yang menggunakan berkas

elektron untuk menggambarkan profil permukaan suatu bahan. Pada dasarnya kerja

dari SEM adalah dengan cara menembakkan arus elektron berenergi tinggi pada

permukaan bahan yang dikenai arus elektron tersebut akan memantulkan berkas

tersebut kesegala arah dengan intensitas yang berbeda-beda. Detektor akan

mendeteksi lokasi dan arah permukaan yang memantulkan elektron dengan

intensitas yang paling tinggi dan memberi informasi mengenai profil permukaan

tersebut. Permukaan bahan yang ditembak dengan berkas elektron diamati dengan

scanning. Berdasarkan arah pantulan berkas elektron pada berbagai titik, maka profil

permukaan dapat dibangun dengan program komputer. SEM memiliki resolusi yang

lebih tinggi dari pada mikroskopi optik, hal ini disebabkan panjang gelombang optik

lebih panjang dari pada panjang gelombang de Boglie. Agar SEM memberikan

gambar yang baik maka permukaan bahan terebut harus dapat memantulkan elektron

atau dapat melepaskan elektron sekunder. Pada umumnya bahan yang demikian

adalah logam. Untuk bahan yang bukan logam, agar profil permukaannya dapat

diamati, maka bahan tersebut harus dilapisi dengan film tipis logam. Metode

pelapisan yang umum adalah cara evaporasi dan sputtering.

2.11 Viskositas Intrinsik.

Viskositas larutan polimer dapat memberikan informasi tentang

volume,bentuk,kelenturan molekul, berat molekul maupun interaksi antara polimer

dan molekul-molekul pelarut. Interpretasi sifat dasar viskositas larutan polimer encer

didasarkan pada analisa sifat-sifat hidrodinamikanya, yaitu sifat-sifat yang

berhubungan dengan gerakan-gerakan molekul dalam larutan. Gerak translasi relatif

terarah (difusi) atau gerakan pada medan sentrifugal ( pengendapan). Pada aliran

laminar dengan kecepatan gradien tertntu sebagian makro molekul bergerak dengan

kecepatan yang berbeda, tergantung apakah makro molekul berada pada zona liran

cepat atau pada aliran lambat. Akibatnya, makro molekul mengalami gaya kopel yang

membuatnya berotasi dalam aliran. Gerak translasi dan rotasi makro molekul

meenyebabkan gesekan antara segmen-segmen makro molekul dan molekul-molekul

pelarut yang mengakibatkan viskositas larutan lebih tinggi dari pada pelarutnya.

Pertambahan viskositas karena rotasi makromolekul ditetapkan sebagai viskositas

intrinsik (Tager, A). Hubungan antara berat molekul dengan viskositas intrinsik

adalah dinyatakan dengan persamaan Mark-Kuhn-Houwink

[ ]

η =_KMa

_{(2.1 )}

[ ]

η = Viskositas intrinsik

K dan a = tetapan

Viskositas larutan polimer ditentukan dengan menggunakan viskosimeter Oswald

2.12 Spektroskopi Infra Merah

Untuk dapat mengidentifikasi data infra merah polimer, persyaratan yang

harus dipenuhi adalah zat tersebut harus homogen secara kimia. Spektrum infra

merah suatu zat polimer pada dasarnya adalah serapan-serapan monomer dan

pengaruh kopling antara monomer-monomer diabaikan. Seringkali suatu polimer

mempunyai spektrum yang lebih sederhana dari pada spektrum

monomer-monomernya, meskipun polimer dapat mengadung 10 4 atom. Hal ini disebabkan

tidak ada perubahan tetapan gaya pada kelompok-kelompok atom sejenis. Atom-atom

dalam kelompok ini akan selalu bervibrasi pada frekuensi yang sama dan tidak

tetapan gaya pada kelompok tidak berubah dipenuhi. Faktor ini merupakan hal yang

sangat penting untuk karaktererisasi spektrum infra merah.

Bila sinar infra merah dilewatkan melalui sample, maka sejumlah frekuensi

diserap sedangkan frekuensi lain diteruskan tanpa diserap. Spektrum infra merah akan

dihasilkan bila dilukiskan persen seapan dengan frekuensi. Molekul hanya menyerap

sinar infra merah jika dalam molekul ada transisi energi sebesar hν. Transisi yang

terjadi di dalam serapan infra merah berkaitan dengan perubahan vibrasi molekul.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium kimia polimer Departemen Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera

Utara. Pengambilan spektrum FT-IR dilakukan di Laboratorium Bea Cukai Belawan

dan Laboratorium Universitas Gajah Mada. Pengujian titik leleh dengan DTA

dilakukan di laboratorium PTKI Medan. Pengujian keteguhan lentur kering dan

modulus elastis lentur dilakukan di laboratorium penelitian FMIPA USU Medan dan

pengujian SEM dilakukan di Laboratorium Geologi Bandung. Penelitian ini

dilaksanakan mulai dari Mei 2009 sampai dengan Desember 2010

3.2 Bahan Kimia

Polipropilena Yuhwa, Korea Ltd

Benzoil peroksida Merck

Xylena Merck

Divinil benzena Merck

Anhidrida Maleat Merck

Aseton Merck

Etanol Merck

Kalium Hidroksida Merck

Metanol Merck

3.3 Alat-alat

Internal mixer HELES CR 52

Spektrofotometer FTIR Perkin Elmer dan

Neraca analitis Metles AE 2000

Oven Memmert

Hydraulic press -

Universal Testing Machine Type SC-2DE, CAP

2000 kgf

Pengaduk magnet Cimarec

Waterbath Memmert

Viskometer Oswald Pyrex

Analytical Scanning Electron Microscope JEOL type JSM-6360LA

Pompa vakum Welch-duo-seal

3.4 Prosedur

3.4.1. Degradasi Termal Polipropilena dengan Benzoil Peroksida

Pada penelitian ini degradasi polipropilena dilakukan dalam internal mixer

dengan mereaksikannya dengan benzoil peroksida pada suhu titik lelehnya (170 0C).

[image:53.612.119.511.478.613.2]

Komposisi sample dibuat seperti tercantum dalam tabel 3.1

Tabel 3.