PEMBUATAN KOMPOSIT INTERPENETRASI JARINGAN
POLIMER ANTARA POLIURETAN-KARET ALAM
SIR-10 DENGAN PENAMBAHAN TITANIUM
DIOKSIDA SEBAGAI BAHAN PENGISI
SKRIPSI
WULAN DESTIA SYAHRI Br. SIPAYUNG 120802003
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2016
PEMBUATAN KOMPOSIT INTERPENETRASI JARINGAN
POLIMER ANTARA POLIURETAN-KARET ALAM
SIR-10 DENGAN PENAMBAHAN TITANIUM
DIOKSIDA SEBAGAI BAHAN PENGISI
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
WULAN DESTIA SYAHRI Br. SIPAYUNG 120802003
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2016
PERSETUJUAN
Judul : Pembuatan Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer antara Poliuretan-Karet Alam SIR-10 dengan Penambahan Titanium Dioksida sebagai Bahan Pengisi
Kategori : Skripsi
Nama : Wulan Destia Syahri Br. Sipayung Nomor Induk Mahasiswa : 120802003
Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen : Kimia
Fakultas : Matematika Dan IlmuPengetahuanAlam (FMIPA)Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Agustus2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2, Pembimbing 1,
Prof. Dr. Thamrin, M.Sc. Dr. Yugia Muis, M.Si NIP. 196007041989031003 NIP. 195310271980032003
Disetujui Oleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
Dr. Rumondang Bulan, M.S. NIP. 195408301985032001
PERNYATAAN
PEMBUATAN KOMPOSIT INTERPENETRASI JARINGAN POLIMER ANTARA POLIURETAN-KARET ALAM SIR-10 DENGAN
PENAMBAHAN TITANIUM DIOKSIDA SEBAGAI BAHAN PENGISI
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Agustus 2016
Wulan Destia Syahri Br.Sipayung 120802003
PENGHARGAAN
Bismillahirrahmanirrahim,
Puji dan syukur senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT karena berkat rahmatdan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat beriring salam penulis haturkan kepada nabi Muhammad SAW, semoga kita mendapat syafaatnya kelak di hari akhir nanti.
Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang tidak terhingga kepada orang tua tercinta, untuk Ayahanda tercinta Syahrun Sipayung dan Ibunda tercinta Susilawati, terima kasih atas segala kasih sayang, pengorbanan, dukungan dan kepercayaan kepada penulis. Kepada adik Agung Dwiki Sipayung dan kepada seluruh keluarga tercinta terima kasih atas segala doa dan dukungannya.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu Dr. Yugia Muis, M.Si selaku dosen pembimbing I dan Bapak Prof. Dr. Thamrin, M.Sc selaku dosen pembimbing II yang telah membantu dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini, terima kasih juga kepada Ibu Dr.Rumondang Bulan Nasution, MS dan kepada Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU. Kepada Bapak Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan motivasi selama masa perkuliahan. Terima kasih juga kepada Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama pendidikan.
Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Saharman Gea, Ph.D dan Kakak Sri Rahayu, S.Si selaku kepala dan laboran Laboratorium Kimia Dasar.Untuk keluarga besar Laboratorium Kimia Dasar, rekan-rekan stambuk 2011-2015, terima kasih atas persaudaraan selama ini. Terkhusus untuk sahabat-sahabat penulis Etika, Dian, Maulida, Nidaul, Fahmi, Rino, Yeni, Ifah, Puput, Henry, Siska, Muna, Jani, Nina, Ba’i, Alfi, Fitri, Cintaku, Laura, Kak Nova, Kak Diana, Bang Supran terima kasih telah menjadi keluarga untuk penulis selama ini. Kepada teman-teman seperjuangan Stambuk 2012 terima kasih atas segala doa dan kekompakannya.
Semoga Allah senantiasa mengabulkan doa kita dan membalas kebaikan kalian kepada penulis. Aamiin Ya Rabbal’Alamin.
PEMBUATAN KOMPOSIT INTERPENETRASI JARINGAN POLIMER ANTARA POLIURETAN-KARET ALAM SIR-10
DENGAN PENAMBAHAN TITANIUM DIOKSIDA SEBAGAI BAHAN PENGISI
ABSTRAK
Telah disintesis Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN) menggunakan Karet Alam SIR-10 (NR) dan Poliuretan (PU) secara serentak yang kemudian ditambahkan Titanium Dioksida (TiO2) sebagai bahan pengisi dalam
pembentukan komposit IPN. Prapolimer dari PU telah disintesis dengan menggunakan Polipropilen Glikol dan Toluen Diisosianat dengan perbandingan mol antara NCO : OH = 2 : 1. NR divulkanisasi dengan menambahkan Asam Stearat, Zink Oksida, MBTS, dan Sulfur. Prapolimer PU dan NR tervulkanisasi dicampur dengan menggunakan suhu 140°C untuk menghasilkan IPN NR-PU. Penambahan TiO2 ke dalam IPN PU akan menghasilkan komposit IPN
NR-PU-TiO2. Selanjutnya komposit IPN NR-PU-TiO2 yang terbentuk dikarakterisasi
dengan uji kekuatan tarik, SEM dan persentase ikat silang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa campuran komposit meningkat dengan bertambahnya TiO2
hingga batas optimum yakni pada perbandingan antara NR-PU dengan TiO2
adalah 66 phr : 34 phr yang memberikan kekuatan tarik dan kemuluran yang baik. Sifat mekanik, fisik dan morfologi komposit IPN ini dipengaruhi oleh jumlah TiO2 yang digunakan sehingga menghasilkan komponen yang saling terikat
silang.
Kata Kunci : Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN), Karet Alam SIR-10 (NR), Poliuretan (PU), Titanium Dioksida.
COMPOSITE INTERPENETRATING POLYMER NETWORKMAKING BETWEEN SIR-10 NATURAL RUBBER-POLYURETHANE
WITH TITANIUM DIOXIDEADDITIONAL CHARGERING MATERIAL
ABSTRACT
Interpenetration polymer network (IPN) has been synthesized by using SIR-10 Natural Rubber (NR) and polyurethane (PU) simultaneously then added to Titanium Dioxide (TiO2) as filler in the IPN composite formation. Prepolymer of
PU has synthesized by using Polypropylene Glycol and Toluene Diisocyanates mole ratio between the NCO : OH = 2 : 1. NR vulcanised by adding Stearic Acid, Zinc Oxide, MBTS and sulfur. PU prepolymer and NR vulcanized mixed by using a temperature of 140°C to produce IPN NR-PU. The addition of TiO2 into IPN
NR-PU will produce IPN NR-PU-TiO2 composite. Furthermore, IPN
NR-PU-TiO2 composite that is formed characterized by Tensile Strength Test, SEM and
crosslink percentage. The results showed that a mixture of IPN composites increased by increasing TiO2 until the optimum limit on the ratio between NR-PU
with TiO2 is 66 phr : 34 phr provide tensile strength and good elongation.
Mechanical properties, physical and IPN composite morphology is influenced by the amount of TiO2 that is used to produce components that is cross each other
atthe bond interface.
Keywords: Interpenetrating polymer network (IPN), SIR-10 Natural Rubber (NR), Titanium Dioxide
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan i Pernyataan ii Penghargaan iii Abstrak iv Abstract v Daftar Isi vi
Daftar Tabel viii
Daftar Gambar ix Daftar Lampiran x Daftar Singkatan xi BAB 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 3 1.3 Pembatasan Masalah 4 1.4 Tujuan Penelitian 4 1.5 Manfaat Penelitian 4 1.6 Lokasi Penelitian 4 1.7 Metodologi Penelitian 5
BAB 2. Tinjauan Pustaka
2.1 Polimer 7
2.2 Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN) 8
2.2.1 Klasifikasi IPN 9
2.3 Poliuretan 10
2.3.1 Komponen Pembentuk Poliuretan 13
2.4 Busa Poliuretan 15
2.5 Karet Alam 15
2.5.1. Jenis-jenis Karet Alam 16
2.5.2. Standard Indonesian Rubber (SIR) 17
2.5.3. Karet Alam SIR-10 18
2.5.4. Vulkanisasi 18
2.6 Komposit 19
2.7 Bahan Tambahan (Additive) 20
2.8 Titanium Dioksida 20
2.9 Karakterisasi polimer 21
2.9.1 Fourier Transform Infrared (FT-IR) 21 2.9.2 Scanning Electron Microscopy (SEM) 22
2.9.3 Uji Tarik 23
2.9.4 Persentase Ikat Silang 23
BAB 3. MetodePenelitian
3.1 Alat 24
3.2 Bahan 24
3.3.1 Preparasi Titanium Dioksida 25
3.3.2 Preparasi Karet Alam 25
3.3.3. Pembuatan Poliuretan dengan Menggunakan
Toluen Diisosianat dan Polipropilen Glikol 25 3.3.4 Sintesis IPN Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan 26
3.3.5 Pembuatan Komposit IPN Karet Alam SIR-10
dan Poliuretan dengan penambahan TiO2 27
3.4 Karakterisasi Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer 27 3.4.1 Scanning electron Microscopy 27 3.4.2 Spektroskopi Inframerah Fourier Transform 28
3.4.4 Uji Tarik 28
3.4.5 Persentase Ikat silang 28
3.5 Bagan Penelitian 29
3.5.1 Preparasi TiO2 29
3.5.2 Preparasi Karet Alam 29
3.5.3 Pembuatan Poliuretan dengan Menggunakan
Toluena Diisosianat dan Polipropilena Glikol 30 3.5.4 Sintesis Komposit IPN antara Poliuretan dan
Karet Alam SIR-10 31
3.5.5 Uji Persentase Ikat Silang Komposit IPN Poliuretan 31 Dan Karet Alam SIR-10
3.5.6Pembuatan komposit IPN Karet Alam SIR-10
dan Poliuretan Optimum dengan Penambahan TiO2 32
3.5.7 Uji Persentase Ikat Silang Komposit IPN Poliuretan dan Karet Alam SIR-10 dengan Penambahan TiO2 32
BAB 4. Hasil dan Pembahasan 33
4.1 Hasil Penelitian
4.1.1 Hasil Analisa Gugus Fungsi Poliuretan dengan FT-IR 33
4.2 Pembahasan 35
4.2.1 Analisa Sifat Mekanik IPN Poliuretan Dan Karet
Alam SIR-10 35
4.2.2 Analisa Sifat Mekanik IPN Karet Alam SIR-10
dan Poliuretan dengan Penambahan TiO2 38
4.3 Karakterisasi Persentase Ikat Silang 41 4.3.1 Karakterisasi Persentase Ikat Silang Komposit
IPN Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan 41 4.3.2 Karakterisasi Persentase Ikat Silang Komposit
IPN Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan dengan
Penambahan TiO2 42
4.4 Analisa Sifat Morfologi Komposit IPN dengan Uji SEM 42 BAB 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan 45
5.2 Saran 46
Daftar Pustaka 47
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
Judul Halaman
2.1 SIR (Standard Indonesian Rubber) 18
3.1 Penambahan Poliuretan dan Karet Alam SIR-10 26 3.2 Perbandingan Penambahan NR-PU Dan TiO2 27
4.1 Hasil Identifikasi Serapan FT-IR Poliuretan 34 4.2 Hasil Pengujian Sifat Mekanik IPN Poliuretan Dan Karet
Alam SIR-10
36
4.3 Hasil pengujian Sifat Mekanik IPN antara Karet Alam SIR-10 Dan Poliuretan Dengan Penambahan TiO2
38
4.4 Persentase Ikat Silang IPN antara Karet Alam SIR-10 Dan Poliuretan
41
4.5 Persentase Ikat silang Komposit IPN antara Karet Alam SIR-10 Dan Poliuretan dengan Penambahan TiO2
DAFTARGAMBAR
Nomor Gambar
Judul Halaman
2.1. Klasifikasi IPN 9
2.2. Reaksi Isosianat Dan Alkohol Membentuk Uretan 11 2.3. Reaksi Golongan Isosianat Dengan Membentuk Urea 11 2.4. Poliuretan Yang Mengandung Unit-Unit Berulang
Uretan Dan Urea
11 2.5. Reaksi Fosfogena Dan Diol Membentuk Biskloroformat 12 2.6. Reaksi Biskloformat Dan Diamin Membentuk
Poliuretan
12 2.7. Reaksi Isosianat Dan Alkohol membentuk Uretan 13
2.8. Struktur (i) 2,4-TDI, (ii) 2,6-TDI 13
2.9. Struktur PPG 14
3.1. Spesimen Uji Berdasarkan ASTM D638 Tipe IV 26
4.1. Hasil Spektrum FT-IR Poliuretan 33
4.2. Reaksi Pembuatan Poliuretan 35
4.3. Grafik Uji tegangan Tarik (Stress) Komposit IPN Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan (PU)
36 4.4. Grafik Uji Regangan Tarik (Strain) Komposit IPN karet
Alam SIR-10 dan Poliuretan (PU)
37 4.5. Grafik Modulus Elastisitas (Modulus Young) Komposit
Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan (PU)
37 4.6. Grafik Uji Tegangan Tarik (Stress) Komposit IPN
dengan Penambahan Titanium Dioksida
39 4.7. Grafik Uji Regangan Tarik (Strain) Komposit IPN
dengan Penambahan Titanium Dioksida
39 4.8. Grafik Modulus Elastisitas Komposit IPN dengan
Penambahan Titanium Dioksida
40 4.9. Hasil Foto SEM Dari Komposit IPN Karet Alam SIR-10
dan Poliuretan dengan penambahan Titanium Dioksida pada Perbandingan 66 : 34 phr dengan Perbesaran 300x dan perbesaran 600x
43
4.10. Hasil Foto SEM Dari Komposit IPN Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan dengan penambahan Titanium Dioksida pada Perbandingan 82 : 18 phr pada Perbesaran 300x dan Perbesaran 600x
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran Judul Halaman 1. Bahan-bahan Penelitian 49 2. Peralatan Penelitian 50 3. Hasil Penelitian 514. Perhitungan Nilai Stress (Tegangan) 53
5. Perhitungan Nilai Strain (Regangan) 54
6. Perhitungan Nilai Modulus Elastisitas (ModulusYoung) 54
DAFTAR SINGKATAN
FTIR : Fourier Transform Infrared
IPN : Interpenetrating Polymer Network NR : Natural Rubber
PPG : Polypropilane Glycol PU : Polyurethane
SEM : Scanning Electron Microscopy TDI : Toluena Diisosianat
