PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI
TANDAN KELAPA (Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI
PLASTIK POLIPROPILENA YANG TERBIODEGRADASIKAN
TESIS
Oleh :
POPPY SYAHFRIANA 117006013/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI TANDAN KELAPA
(Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA YANG TERBIODEGRADASIKAN
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Dalam Program Studi Ilmu Kimia Pada Fakultas Matematika Dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh
Poppy Syahfriana
117006013/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul Tesis : PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI TANDAN KELAPA (Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA YANG TERBIODEGRADASIKAN
Nama Mahasiswa : Poppy Syahfriana Nomor Pokok : 117006013
Program Studi : Magister Ilmu Kimia
Menyetujui Komisi Pembimbing
(Dr. Yugia Muis, M.Si)
Ketua Anggota
(Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D)
Ketua Program Studi Dekan
(Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D) (Dr. Sutarman, MSc)
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI TANDAN KELAPA (Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA
YANG TERBIODEGRADASIKAN
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya Tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 27 April 2013
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai Sivitas Akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Poppy Syahfriana Nomor Pokok : 117006013
Program Studi : Magister Ilmu Kimia Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusif Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul:
PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI TANDAN KELAPA (Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA
YANG TERBIODEGRADASIKAN
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 27 April 2013
Telah diuji pada
Tanggal : 27 April 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
KETUA : Dr. Yugia Muis, M.Si
Anggota : 1. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D 2. Prof.Dr. Harlem Marpaung
3. Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc 4. Eddyanto, Ph.D
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Siabu, Sumatera Utara pada tanggal 20 Oktober 1985, anak
pertama dari Bapak Paino (alm) dan Ibu Ariani.
Penulis menimba ilmu di TK Aisyiah Medan pada tahun 1991-1992.
Melanjutkan pendidikan di SD Negeri 066048 Medan pada Tahun 1992-1998, SLTP
Negeri I8 Medan pada tahun 1998-2001, dan di SMA Negeri I2 Medan pada tahun
2001-2004. Kemudian melanjutkan jenjang perkuliahan dengan menjadi mahasiswa
Jurusan Pendidikan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Medan pada tahun 2004-2008. Lalu melanjutkan kembali
pendidikan pada program Magister Ilmu Kimia di Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur atas limpahan rezeki dan Rahmat dari Allah SWT. Salawat dan
salam untuk Rasulullah Muhammad SAW karena jika bukan karena-Nya, saya tidak
akan mampu mengerjakan penelitian serta tesis ini dengan baik.
Tesis berjudul “ PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI
TANDAN KELAPA (Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA YANG TERBIODEGRADASIKAN” ini dibuat sebagai salah
satu syarat mendapatkan gelar Magister Sains pada bidang ilmu Kimia Fakultas
Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Pada
kesempatan ini penulis ingin memberikan penghargaan yang setinggi-tingginya serta
mengucapkan terima kasih yang tidak terhingga kepada berbagai pihak yang terlibat
secara langsung maupun tidak langsung dan telah memberikan dukungan baik moril
maupun materil. Dengan segala kerendahan hati dan rasa hormat yang mendalam
penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tulus kepada:
Orang tua tercinta, Ayahanda Paino (alm) dan Ibunda Ariani yang selalu
memberikan limpahan kasih sayang, ketulusan dan keikhlasan dalam mendidik dan
membesarkan penulis. Dan kepada Suami tercinta R. Akhir, juga kepada putraku
Barack Ilmi Nugraha dan putriku tersayang Salma Adilla Putri yang telah
memberikan semangat terbesar yang tidak ada henti-hentinya kepada penulis.
Semoga kalian semua selalu dalam lindungan Allah SWT.
Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DMTH, MSc, CTM SpA (K) dan Dr.
Sutarman, MSc selaku Rektor Universitas Sumatera Utara dan Dekan Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Ibu Dr. Yugia Muis, M.Si selaku dosen pembimbing I, Bapak Prof. Basuki
Wirjosentono, MS, Ph.D selaku dosen Pembimbing II dan Bapak Prof.Dr. Harlem
Marpaung, Bapak Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc dan Bapak Eddyanto, Ph.D
pikirannya serta memberikan masukan, saran, dan petunjuk kepada penulis dalam
melakukan penelitian dan penyusunan tesis ini.
Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D dan Dr. Hamonangan
Nainggolan, MSc selaku ketua program studi dan sekretaris Pascasarjana Ilmu Kimia.
Bapak/Ibu dosen Pascasarjana Ilmu Kimia yang telah membimbing dan
memotivasi serta memberi disiplin ilmu selama penulis menjalani studi.
Seluruh staf laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium Ilmu Dasar
FMIPA USU, terima kasih atas bantuannya dalam penelitian.
Kepada staf tata usaha Pascasarjana Ilmu Kimia dan teknisi Laboratorium
Kimia Polimer FMIPA-USU. Dan kepada teman – teman pasca sarjana angkatan
2011-2013 yang telah memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.
Hanya Allah yang dapat membalas segala kebaikan,ketulusan dan keikhlasan
yang telah kalian berikan kepada penulis. Penulis berharap limpahan Rahmat Allah
selalu mengalir untuk kita semua. Terima kasih.
Penulis menyadari bahwa tesis ini tidak terlepas dari kekurangan. Oleh karena
itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun dan
menyempurnakan skripsi ini agar lebih baik lagi.
Akhirnya penulis berharap tesis ini memberikan manfaat bagi setiap pembaca
maupun kemajuan penelitian dan ilmu pengetahuan yang akan datang.
Medan, 27 April 2013 Hormat Penulis
PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI TANDAN KELAPA
(Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA YANG TERBIODEGRADASIKAN
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang penggunaan dalam pembuatan komposit biodegradabel dengan pengisi mikrokristal selulosa yang bersumber dari tandan kelapa (Cocos Nucifera L) dan polipropilena. Karakterisasi hasil komposit yang diperoleh dianalisa gugus fungsi dengan uji FTIR, analisa sifat morfologi dengan uji SEM, analisa sifat thermal dengan uji DTA, analisa sifat mekanis dengan uji tarik, analisa XRD, dan analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel. Hasil penelitian menunjukan bahwa komposit biodegradabel yang memiliki sifat terbaik dan sesuai dengan SNI 7188.7:2011 adalah dengan perbandingan PP dan MCC pada perbandingan 80% : 20% dimana mempunyai sifat mekanis yang paling maksimum dimana harga kekuatan tarik 25,722 N/m2 dan kemuluran 5,292%. Sedangkan pada perbandingan 70% : 30% harga kekuatan tarik 15,753 N/m2 dan kemuluran 3,760% .Dari uji DTA spesimen komposit PP : MCC (80:20) menunjukkan kenaikan temperatur leleh nya dari 62,65°C menjadi 62,85 °C dan kenaikan temperatur dekomposisi nya dari 376,28 °C menjadi 342,67 °C. Dari kedua data perbandingan spesimen pada uji XRD pada saat sebelum dan sesudah mengalami biodegradasi terlihat bahwa angle (ø2é) mengalami penurunan , sedangkan d–value nya mengalami kenaikan. Hal ini menunjukkan bahwa pada komposit yang pertama mengalami penguraian adalah mikrokristal selulosa nya. Laju persentase biodegradasi yang paling tinggi yakni pada komposit biodegradabel dengan perbanding 80 : 20 yaitu pada tanah kompos sebesar 2,668%. Dan dari hasil FTIR menunjukkan bahwa setelah biodegradasi telihat kenaikan gugus δ(O-H) pada peak 3445cm-1 dan kenaikan gugus δ(>C=O) pada peak 1730 cm-1 .
THE USE OF MICROCRYSTAL CELLULOSE OF COCONUT BUNCHES
(Cocos Nucifera L) AS THE FILLER OF BIODEGRADABLE POLIPROPILENA PLASTIC
ABSTRACT
A research has been done on the use of making a biodegradable composit with the microcrystal cellulose which is come from coconut bunches (Cocos Nucifera L)and polipropilena. The Characteristic of the composit result which is gain from the analisis of the function of DTA test, the analisis of the term of mechanism with the pulling test, the analisis of XRD, and the analisis of the capability to decompose in the field with biodegradable test. The result of the research shown that biodegradable composit which has the best characteristic and according to SNI 7188.7:2011 is with the comparison PP and MCC at the comparison 80% : 20%, which has the characteristic of the maximum mechanism which is the pull power price is 25,722 N/m2 and the flexibelity 3,760%. While at the comparison 70% : 30% pull power price is 15,753 N/m2 . From the DTA test the specimen composit PP : MCC (80:20), shown that the increase of the melting temperature from 62,65°C to 62,85 °C and the decrease of decomposition temperature from 376,28 °C to 342,67 °C. From those both data comparison specimen at XRD before and after test had biodegradaion. It shown that angle (ø2é) has decreased, while d–value has increased. This shown that at the first composit has become decomposer is microcrystal cellulose. The move of the highest biodegradation precentage is at the biodegradable composit with comparison 80: 20 that is at compose ground as 2,668%. And from FTIR result, it is found that after biodegratation, the cluster δ(O-H) at peak 3445cm-1 and the cluster δ(>C=O) at peak 1730 cm-1 have increased.
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR i
ABSTRAK iii
ABSTRACT iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR LAMPIRAN x
DAFTAR SINGKATAN xi
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Perumusan Permasalahan . 3
1.3 Pembatasan Masalah 3
1.4 Tujuan Penelitian 4
1.5 Manfaat Penelitian 4
1.6 Metodologi Penelitian 4
1.7 Lokasi Penelitian 6
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 7
2.1 Tandan Kelapa 7
2.2 Material Komposit 11
2.3 Poliproilena 17
2.3.1 Sifat -sifat Polipropilena 21
2.3.2 Penggunaan Polipropilena 22
2.4 Selulosa 23
2.4.1 Sifat-sifat Selulosa 25
2.5 Degradasi Bahan Polimer 29
2.6 Biodegradasi Polimer 32
2.7 Kekuatan Tarik UTS (Ultimate Tensile Strenght) 34
2.8 Mikroskop Elektron Payaran 35
2.9 Analisis Termal Bahan Polimer 36
2.1.0 Analisis Spektroskopi Infra Merah ( FT-IR ) 37
2.1.1 X-Ray Diffraction (XRD) 37
2.1.2 Mekanismee Reaksi . 38
BAB 3 METODE PENELITIAN 43
3.1 Alat dan Bahan 43
3.1.1 Alat yang Digunakan Pada Penelitian 43
3.1.2 Bahan yang Digunakan Pada Penelitian 44
3.2 Prosedur Penelitian 44
3.2.1 Penyediaan Serat Tandan Kelapa 44
3.2.2 Proses Delignifikasi 44
3.2.3 Proses Hidrolisa 45
3.2.4 Proses Pembuatan Mikrokristal 45
3.2.5 Proses Pembuatan Komposit 45
3.2.6 Pembuatan Film 46
3.2.7 Uji Biodegradasi 46
3.3 Bagan Penelitian 47
3.3.1 Pembuatan alfa Selulosa 47
3.3.2 Pembuatan Mikrokristal Selulosa 48
3.3.3 Pembuatan Film Polipropilena dengan Mikrokristal
Selulosa 49
BAB 4 PEMBAHASAN 51 4.1 Preparasi MCC dari Tandan Kelapa ( Cocos Nucifera L ) 51
4.1.1 Uji SEM Mikrokristal Selulosa 51
4.1.2 Uji FT-IR dari Mikrokristal Selulosa 52
4.1.3 Uji XRD dari Mikrokristal Selulosa 53
4.1.4 Uji DTA dari Mikrokristal Selulosa 54
4.2 Pengaruh Komposisi MCC Sebagai Penguat Komposit Polipropilena 55
4.2.1 Data Uji Tarik 55
4.2.2 Kemungkinan Mekanisme Reaksi 58
4.2.3 Analisa Sifat Termal dengan Uji DTA (Diffrential Thermal
Analysis) 59
4.2.4 Analisis Sifat Morfologi dengan Uji SEM (Scanning
Electron Microscopy) 60
4.2.5 Analisis Gugus Fungsi dengan Uji FTIR ( Fourier Transform
Infra Red Spectroscopy) 63
4.2.6 Analisa Kristalinitas dengan Uji XRD (X-Ray Diffraction) 65
4.3 Analisa Kemampuannya Terurai di alam dengan Uji Biodegradable 66
4.3.1 Analisa Sifat Thermal dengan Uji DTA ( Diffrential Thermal
Analysis) 68
4.3.2 Analisa Kristalinitas dengan Uji XRD (X-Ray Diffraction) 69
4.3.3 Analisa Sifat Morfologi dengan Uji SEM (Scanning
Electron Microscopy) 70
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 71
5.1 Kesimpulan 71
5.2 Saran 73
Daftar Tabel
Nomor Judul Halaman
1. Tabel 2.1 Komposisi Kimia dari Berbagai Jenis Serat Lignoselulosa 10
2. Tabel 2.2 Komposisi Komia Berbagai Bagian dari Tanaman Kelapa 11
3. Tabel 2.3 Sifat Umum Polipropilena 20
4. Tabel 2.4 Sifat_sifat Fisika Selulosa 26
5. Tabel 4.1 Serapan Gugus Fungsi dari MCC 52
6. Tabel 4.2 Variasi Penambahan MCC Sebagai Bahan Pengisi
Polipropilena 55
7. Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran
Komposit 56
8. Tabel 4.4 Hasil Uji DTA Sebelum Biodegradasi 60
9. Tabel 4.5 Bilangan Gelombang Polipropilena Murni 63
10. Tabel 4.6 Data Hasil Penurunan Massa (%) Spesimen Setelah Penanaman Dalam Tanah 67
11. Tabel 4.7 Hasil Uji DTA Setelah Biodegradasi 69
Daftar Gambar
Nomor Judul Halaman
1. Gambar 2.1 Tanaman Kelapa dan Tandan Kelapa 9
2. Gambar 2.2 Pembagian Komposit Berdasarkan Konstituennya 12
3. Gambar 2.3 Skema Bahan Pengisi Polimer 15
4. Gambar 2.4 Rumus Bangun Selulosa 23
5. Gambar 2.5 Mekanisme Sirkulasi Degradasi Polimer 30
6. Gambar 4.1 Hasil Uji SEM dari Mikrokristalin Selulosa 51
7. Gambar 4.2 Hasil Uji FTIR Mikrokristal Selulosa 52
8. Gambar 4.3 Difrakogram Sinar X-Sampel MCC
9. Gambar 4.4 Difrakogram Sinar X-Sampel MCC Ardizone et al (1999) 54
10. Gambar 4.5 Hasil Uji DTA MCC 54
11. Gambar 4.6 Grafik Tensile Stenght (N/m2
PP-BPO-MCC-MA 56 ) dalam Komposit
12. Gambar 4.7 Grafik Elongation et Break (%) dari komposit
PP-BPO-MCC-MA 57
13. Gambar 4.8 Hasil Uji SEM dari PP murni 61
14. Gambar 4.9 Hasil Uji SEM PP:MCC (70:30) Sebelum Biodegradasi 61
15. Gambar 4.1.0 Hasil Uji SEM PP:MCC (80:20) Sebelum Biodegradasi 62
16. Gambar 4.1.1 Hasil Spektrum FTIR PPMCC Sebelum dan Sesudah
Biodegradasi 64
17. Gambar 4.1.2 Hasil Uji XRD PPMCC (80:20) Sebelum Biodegradasi 65
18. Gambar 4.1.3 Hasil Uji XRD PPMCC (80:20) Sesudah Biodegradasi 69
Daftar Lampiran
Nomor Judul Halaman
1. Lampiran 1 Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemulura 80
2. Lampiran 2 Perhitungan Persen Penurunan Massa Uji Biodegradable 83
3. Lampiran 3 Gambar Kromatogran Hasil Uji DTA Untuk MCC 84
4. Lampiran 4 Gambar Kromatogran Hasil Uji DTA Untuk PP Murni 85
5. Lampiran 5 Gambar Kromatogran Hasil Uji DTA Untuk PP:MCC
(70:30) Sebelum Biodegradasi 86
6. Lampiran 6 Gambar Kromatogran Hasil Uji DTA Untuk PP:MCC
(70:30) Setelah Biodegradasi 87
7. Lampiran 7 Gambar Kromatogran Hasil Uji DTA Untuk PP:MCC
(80:20) Sebelum Biodegradasi 88
8. Lampiran 8 Gambar Kromatogran Hasil Uji DTA Untuk PP:MCC
(80:20) Setelah Biodegradasi 89
9. Lampiran 9 Gambar Spektrum FTIR Polipropilena Murni 90
10. Lampiran 10 Gambar Spektrum FTIR PPMCC Sebelum dan Sesudah
Biodegradasi 91
11. Lampiran 11 Hasil Uji XRD Sebelum Biodegradasi 92
DAFTAR SINGKATAN
PP = Polipropilena
PPd = Polipropilena terdegradasi MA = Maleat Anhidrida
MCC = Mikrokristal Selulosa
PP-g-MA = Polipropilena tergrafting maleat anhidrida FTIR = Fourier Transform Infrared Spectroscopy SEM = Scanning Electron microscopy
BPO = Benzoil Peroksida
PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI TANDAN KELAPA
(Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA YANG TERBIODEGRADASIKAN
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang penggunaan dalam pembuatan komposit biodegradabel dengan pengisi mikrokristal selulosa yang bersumber dari tandan kelapa (Cocos Nucifera L) dan polipropilena. Karakterisasi hasil komposit yang diperoleh dianalisa gugus fungsi dengan uji FTIR, analisa sifat morfologi dengan uji SEM, analisa sifat thermal dengan uji DTA, analisa sifat mekanis dengan uji tarik, analisa XRD, dan analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel. Hasil penelitian menunjukan bahwa komposit biodegradabel yang memiliki sifat terbaik dan sesuai dengan SNI 7188.7:2011 adalah dengan perbandingan PP dan MCC pada perbandingan 80% : 20% dimana mempunyai sifat mekanis yang paling maksimum dimana harga kekuatan tarik 25,722 N/m2 dan kemuluran 5,292%. Sedangkan pada perbandingan 70% : 30% harga kekuatan tarik 15,753 N/m2 dan kemuluran 3,760% .Dari uji DTA spesimen komposit PP : MCC (80:20) menunjukkan kenaikan temperatur leleh nya dari 62,65°C menjadi 62,85 °C dan kenaikan temperatur dekomposisi nya dari 376,28 °C menjadi 342,67 °C. Dari kedua data perbandingan spesimen pada uji XRD pada saat sebelum dan sesudah mengalami biodegradasi terlihat bahwa angle (ø2é) mengalami penurunan , sedangkan d–value nya mengalami kenaikan. Hal ini menunjukkan bahwa pada komposit yang pertama mengalami penguraian adalah mikrokristal selulosa nya. Laju persentase biodegradasi yang paling tinggi yakni pada komposit biodegradabel dengan perbanding 80 : 20 yaitu pada tanah kompos sebesar 2,668%. Dan dari hasil FTIR menunjukkan bahwa setelah biodegradasi telihat kenaikan gugus δ(O-H) pada peak 3445cm-1 dan kenaikan gugus δ(>C=O) pada peak 1730 cm-1 .
THE USE OF MICROCRYSTAL CELLULOSE OF COCONUT BUNCHES
(Cocos Nucifera L) AS THE FILLER OF BIODEGRADABLE POLIPROPILENA PLASTIC
ABSTRACT
A research has been done on the use of making a biodegradable composit with the microcrystal cellulose which is come from coconut bunches (Cocos Nucifera L)and polipropilena. The Characteristic of the composit result which is gain from the analisis of the function of DTA test, the analisis of the term of mechanism with the pulling test, the analisis of XRD, and the analisis of the capability to decompose in the field with biodegradable test. The result of the research shown that biodegradable composit which has the best characteristic and according to SNI 7188.7:2011 is with the comparison PP and MCC at the comparison 80% : 20%, which has the characteristic of the maximum mechanism which is the pull power price is 25,722 N/m2 and the flexibelity 3,760%. While at the comparison 70% : 30% pull power price is 15,753 N/m2 . From the DTA test the specimen composit PP : MCC (80:20), shown that the increase of the melting temperature from 62,65°C to 62,85 °C and the decrease of decomposition temperature from 376,28 °C to 342,67 °C. From those both data comparison specimen at XRD before and after test had biodegradaion. It shown that angle (ø2é) has decreased, while d–value has increased. This shown that at the first composit has become decomposer is microcrystal cellulose. The move of the highest biodegradation precentage is at the biodegradable composit with comparison 80: 20 that is at compose ground as 2,668%. And from FTIR result, it is found that after biodegratation, the cluster δ(O-H) at peak 3445cm-1 and the cluster δ(>C=O) at peak 1730 cm-1 have increased.
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Menurut Hartono (1998) komposisi sampah atau limbah plastik yang dibuang
oleh setiap rumah tangga adalah 9,3% dari total sampah rumah tangga. Di
Jabodetabek rata-rata setiap pabrik menghasilkan satu ton limbah plastik setiap
minggunya. Jumlah tersebut akan terus bertambah disebabkan sifat-sifat yang
dimiliki oleh plastik, antara lain tidak membusuk, tidak terurai secara alami, tidak
dapat menyerap air maupun tidak berkarat yang pada akhirnya menjadi masalah bagi
lingkungan kita, dan tidak dapatnya mikroorganisme yang terdapat dilingkungan
untuk merombak dan menguraikan plastik. Informasi mengenai kemampuan
lingkungan dalam menerima, merombak, dan menguraikan plastik sangat dibutuhkan
saat ini.
Pengembangan bahan plastik biodegradabel merupakan alternatif untuk
memecahkan masalah penanganan sampah plastik. Produksi bahan plastik
biodegradabel mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya kesadaran akan
pentingnya kelestarian lingkungan (Pranamuda, 2011).
Tanaman kelapa merupakan jenis tanaman tropik. Tanaman ini dapat tumbuh
baik di wilyah dengan iklim panas seperti di Amerika, Asia dan sebagian di Afrika.
Tanaman kelapa mudah ditemui hampir di seluruh wilayah Nusantara, Kesemua
bagian pohon kelapa berguna kecuali kemungkinannya bagian akar.Ohwoavworhua
and Adelakun (2005) meneliti bahwa mikrokristalin selulosa umumnya dipakai
sebagai bahan pengisi dan pengikat pada tablet obat karena kemampuan mengikatnya
yang sangat baik sebagai dry binder. Pemilihan tandan kelapa (Cocos Nucifra L)
sebagai bahan pembuatan mikrokristal selulosa adalah karena dilihat dari diameter
dan panjang nya serat tandan kelapa merupakan serat multiseluler (Rajan, et al 2005),
memiliki % lignin dan % selulosa yang tinggi sehingga membuat serat menjadi kuat
Pada penelitian ini digunakan maleat anhidrat sebagai copling agent dengan
alasan bahwa kehadiran anhidrida maleat sebagai senyawa penghubung dapat
meningkatkan adhesi antarmuka antara tepung kayu dan matriks pp dan membawa
enkapsulasi yang lebih baik dari partikel kayu oleh plastik yang akibatnya
menghasilkan modulus lentur tinggi (
Benzoil Peroksida merupakan senyawa peroksida yang berfungsi sebagai
inisiator dalam proses polimerisasi dan dalam pembentukan ikatan silang berbagai
polimer dan materialnya. Senyawa peroksida ini dapat digunakan sebagai pembentuk
radikal bebas. Peroksida akan membentuk radikal yang memicu reaksi pengikat
persilangan ( Al Malaika, 1997 ). Mekanisme penempelan gugus fungsi pada matriks
polipropilena melalui pembentukan radikal pada atom C tersier dengan adanya
inisiator Benzoil Peroksida maka atom H terlepas dan terbentuk radikal , selanjutnya
akan berinteraksi melalui gugus vinil asam akrilat (Al Malaika, 1997).
Behzad Kord, 2011). Perubahan sifat fungsional
dari polipropilena (baik yang berstruktur ataktik maupun isotaktik) akan
menghasilkan hasil yang efektif untuk meningkatkan sifat kepolaran dari
polipropilena (Zhang, 2005).
Telah banyak penelitian yang dilakukan dengan menggunakan bahan pengisi
alami sebagai penguat pada komposit seperti: nenas, sisal, sabut kelapa, tempurung
kelapa, rami, kapas, sekam padi, bambu dan tandan kosong kelapa sawit. Luo dan
Netravali (1999) telah meneliti dan membuktikan bahwa sifat-sifat regangan dan
fleksibilitas yang dihasilkan pada komposit dengan kandungan serat nenas yang
berbeda-beda, lebih baik dibandingkan dengan resin tanpa pengisi. Belmeras, dkk
(1983), menemukan bahwa serat-serat sisal dan kelapa sawit memiliki sifat regangan,
sifat kimia dan fisika yang sama sehingga baik digunakan sebagai bahan pengisi.
Selain itu, telah dilakukan pula penelitian oleh (Oksman, 2007) yaitu dengan
mencampurkan 60% serat dengan polipropilena dan polipropilena yang telah
dimodifikasi dengan memasukkan gugus fungsi berupa maleat anhidrida. Kenaikan
jumlah serat yang digunakan mengakibatkan kenaikan kekakuan sifat komposit yang
anhidrida meningkatkan sifat kekakuan dan kekuatan komposit secara signifikan.
Abubakar (2009) juga telah melakukan penelitian mengenai Biodegrdasi Bahan
Komposit Polipropilena Dengan Pengisi Serat Limbah Padat (Fiber Recovery).
Berdasarkan hasil uraian diatas maka peneliti tertarik untuk melakukan penelitian
dengan memanfaatkan mikrokristal selulosa dari tandan kelapa (Cocos Nucifera L)
sebagai bahan pengisi plastik polipropilena yang terbiodegradasikan.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun permasalahan yang ditemui dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana Preparasi MCC dari tandan kelapa sebagai pengisi plastik
terbiodegradable.
2. Bagaimana pengaruh penambahan komposisi selulosa mikrokristal dari tandan
kelapa dengan perbandingan tertentu sebagai penguat komposit polipropilena
yang terbiodegradasikan.
3. Bagaimana pengaruh coupling agent anhidrida asam maleat (MA) terhadap
morfologi dari sifat komposit polipropilena dengan bahan pengisi selulosa
mikrokristal dari tandan kelapa dengan perbandingan tertentu sebagai penguat
komposit polipropilena yang terbiodegradasikan .
4. Bagaimana karakteristik dan interaksi dari polipropilena dengan bahan pengisi
selulosa mikrokristal dari tandan kelapa dengan adanya anhidrida asam maleat
yang diperiksa dengan uji tarik, FT-IR, SEM, DTA, XRD dan uji biodegradasi.
1.3 Pembatasan Masalah
Adapun masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini akan dibatasi pada :
1. Serat yang digunakan adalah serat yang berasal dari tandan kelapa yang
selanjutnya dibuat menjadi mikrokristal.
2. Polipropilena yang digunakan adalah polipropilena komersial.
3. Perbandingan komposisi PP-MCC yang digunakan adalah 100 : 0 , 90 : 10, 80 :
4. Pembuatan film dilakukan dengan metode kempa ( hot press )
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Menyelidiki pengaruh penambahan komposisi selulosa mikrokristal dari tandan
kelapa dengan perbandingan tertentu sebagai penguat komposit polipropilena
yang terbiodegradasikan.
2. Menyelidiki pengaruh coupling agent asam maleat anhidrat (MA) terhadap
morfologi dari sifat komposit polipropilena dengan bahan pengisi selulosa
mikrokristal dari tandan kelapa dengan perbandingan tertentu sebagai penguat
komposit polipropilena yang terbiodegradasikan .
3. Menyelidiki karakteristik dan interaksi polipropilena dengan bahan pengisi
selulosa mikrokristal dari tandan kelapa dengan adanya Maleat Anhidrat yang
diperiksa dengan uji tarik, FT-IR, SEM, DTA, XRD dan uji biodegradasi.
1.5 Manfaat Penelitian
Adanya penelitian ini diharapkan mempunyai manfaat sebagai berikut :
1. Memanfaatkan limbah tandan kelapa menjadi bahan yang mempunyai nilai
ekonomis.
2. Pemanfaatan selulosa mikrokristal dari limbah tandan kelapa sebagai bahan
alternatif pengisi komposit polipropilena yang terbiodegradasi
3. Dengan adanya bahan plastik yang biodegradable diharapkan dapat mengurangi
masalah pencemaran limbah plastik .
1.6 Metodologi Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimen Laboratorium yaitu terdiri dari tiga tahapan.
Tahapan yang pertama adalah pemisahan α-selulosa dari serat tandan kelapa
dilakukan dengan metode Okhamafe yang kemudaian di hidrolisa dengan HCl 2,5 N
untuk memperoleh mikrokristal selulosa. Tahapan kedua adalah membuat larutan
xilena. Tahap ketiga adalah pembuatan film yang dilakukan dengan metode kempa
tekan pada suhu 160oC
Adapun variabel yang digunakan adalah:
dengan menggunakan benzoil peroksida sebagai inisiator/zat
pendegradasi, polipropilena tergrafting maleat anhidrida
Variabel bebas :
1. Serat tandan kelapa diambil secara acak dari limbah kelapa.
2. Variasi massa mikrokristal selulosa 1 g ; 2 g; 3 g; 4 g dan 5 g.
Variabel tetap :
1. Pembuatan alfa selulosa menggunakan serat tandan kelapa sebanyak 75 g dengan
suhu 90 o
2. Suhu dalam pembuatan bahan campuran polypropilen dan mikrokristal selulosa C.
adalah 170 o
3. MA 3% dari total perbandingan komposisi (sebanyak 10 ml dalam larutan
xylena).
C dengan pelarut Xylen dan waktu 15 menit.
4. BPO 1% dari berat MA (sebanyak 10 ml dalam larutan xylena).
Variabel terikat:
1. Analisa gugus fungsi dengan uji FTIR
2. Analisa sifat mekanis dengan uji tarik
3. Analisa Morfologi dengan uji permukaan (SEM)
4. Analisa sifat thermalnya dengan uji DTA
5. Analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradasi dalam
bentuk penyimpanan dalam tanah selama 30 hari.
1.7 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Dasar USU, Laboratorium
Kimia Polimer USU, Laboratorium Politeknik Loksemawe Banda Aceh dan
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tandan Kelapa (Cocos Nucifera L)
Tanaman kelapa (Cocos Nucifera L) termasuk genus cocos yang hanya memiliki satu species yaitu cocos nucifera L, tetapi memiliki fenotipik yang sangat
beragam. Keanekaragaman tanaman ini terutama pada sifat kecepatan berbunga
pertama , warna buah, bentuk dan ukuran buah, jumlah buah pertandan, tinggi batang,
hasil dan kualitas kopra. Indonesia merupakan negara penghasil kelapa utama dunia
dengan luas 3,9 juta hektar, diikuti dengan filiphina seluas 3,2 juta hektar dan india
seluas 1,9 juta hektar (jabatan pertanian malaysia, 2007). Kelapa (cocos nicifera L)
merupakan komoditas strategis yang memiliki peran sosial, budaya, dan budaya
dalam kehidupan masyarakat indonesia. Tanaman ini dapat tumbuh baik di wilayah
dengan iklim panas seperti Amerika, Asia, dan di Afrika. Tinggi tanaman kelapa
mencapai 20-30 m. Batangnya bergaris tengah 20-35 cm, lurus dan tidak bercabang.
Biasanya satu tandan kelapa tumbuh pada satu ketiak daun, jadi jumlah tandan sama
dengan jumlah daun. Tanaman kelapa memiliki taksonomi klasifikasi sebagai berikut:
Kingdom :Plantae (Tumbuhan)
Subkingdom :Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)
Super Divisi :Spermatophyta (Menghasilkan biji)
Divisi :Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)
Kelas :Liliopsida (berkeping satu / monokotil)
Sub Kelas :Arecidae
Ordo :Arecales
Famili
Genus
Tinggi tanaman kelapa mencapai 20-30 m. Batangnya bergaris tengah 20 – 35
cm, lurus dan tidak bercabang. Normalnya tanaman ini tumbuh tegak lurus pada
permukaan tanah, kecuali pada tanah yang lunak, kelapa seringkali tumbuh miring.
Karangan bunga kelapa yang biasa disebut manggar tumbuh keluar dari ketiak daun
setelah pohon kelapa mencapai umur tertentu. Biasanya satu tandan tumbuh pada satu
ketiak daun, jadi jumlah tandan sama dengan jumlah daun. Bunga betinanya dalam
bahasa Jawa disebut bluluk, dapat dimakan. Cairan manis yang keluar dari tangkai
bunga disebut nira. Bila manggar kelapa disadap niranya, maka dari manggar
tersebut tidak akan dihasilkan buah kelapa.
Kesemua bagian pohon kelapa berguna kecuali kemungkinannya bagian akar.
menyirip sejajar tunggal, pelepah pada ibu tangkai daun pendek, duduk pada batang,
warna daun hijau kekuninga
dilindungi oleh bractea; terdapat bunga jantan dan betina, berumah satu, bunga betina
terletak di pangkal karangan, sedangkan bunga jantan di bagian yang jauh dari
pangkal (http:/eemoo-espirit.blogspot.com/2010/09/kelepacoconut.html).
Batangnya, yang disebut glugu dipakai orang sebagai kayu dengan mutu
menengah, dan daunnya dipakai sebagai atap rumah setelah dikeringkan. Daun muda
kelapa, disebut janur, dipakai sebagai bahan anyaman dalam pembuatan ketupat atau
berbagai bentuk hiasan yang sangat menarik, terutama oleh masyarakat Jawa dan Bali
dalam berbagai upacara, dan menjadi bentuk kerajinan tangan yang berdiri sendiri
(seni merangkai janur). Tangkai anak daun yang sudah dikeringkan, disebut lidi,
dihimpun menjadi satu menjadi sapu.
kuning, hijau, atau coklat; buah tersusun dari
disebut sabut, melindungi bagia
dan fase padatannya mengendap pada dinding endokarp ketika buah menua; embrio
kecil dan baru membesar ketika buah siap untuk berkecambah.
Gambar 2.1. Tanaman Kelapa dan tandan kelapa
Konstituen utama dari serat kelapa adalah : 1. Selulosa
2. Hemiselulosa
3. Lignin dan komponen - komponen vital lainnya yang disebut dengan “building
block” dalam struktur sel. Serat kelapa secara alami merupakan multiselular dan diameternya dan panjang seratnya berbeda dimensinya dan biasanya sangat tebal
pada bagian tengah serat.
4. Serat kelapa mengandung volume lignin dengan persentase yang tertinggi, dimana
membuat serat kelapa ini sangat kuat dan kaku jika dibandingkan dengan serat
alami lainnya. Hal ini menjadi pelengkap fakta bahwa lignin membantu
menyediakan jaringan tanaman dan sel – sel individu dengan kekuatan yang baik
dan juga kekakuan dinding sel serat melindungi karbohidrat dari kerusakan secara
fisik maupun kimia.
5. Kandungan lignin juga mempengaruhi struktur; sifat; fleksibilitas, laju hidrolisis
dan dengan kandungan lignin yang tinggi menjadikannya lebih halus dan lebih
fleksibel (Rajan, et al, 2005).
Tabel 2.1 Komposisi Kimia dari Berbagai Jenis Serat Lignoselulosa
Daun kelapa
sawit
Kelapa Daun nenas
Batang pisang
Softwood Hardwood
ekstraktif 4,5 6,4 5,5 10,6 0,2 – 8,5 0,1 – 7,7 Holoselulosa 83,5 56,3 80,5 65,2 60 – 80 71 - 89 α-selulosa 49,8 44,2 73,4 63,9 30 – 60 31 – 64
Lignin 20,5 32,8 10,5 18,6 21 – 37 14 – 34
Abu 2,4 2,2 2,0 1,5 < 1 < 1
Dikutip dari (Tsoumis, 1991)
Hasil bioenergi kotor yang dihasilkan dari kelapa, termasuk nira,
tempurung, dan sabut diperkirakan sebesar 316,1 MJ/pohon (Soerawidjaja (2006) di
dalam Prastowo, (2007)). Tanaman kelapa yang dapat dimanfaatkan sebagai
sumber bioenergi, diperhitungkan sekitar 25% dari luas areal tanam dan sekitar
25% yang memerlukan peremajaan, karena sudah tua, rusak, dan kurang terawat,
sehingga diperhitungkan menghasilkan bioenergi sekitar 0,13 EJ atau 130 juta GJ
(Prastowo, 2007).
Biomassa lignosellulosik dari tanaman kelapa seperti tandan kelapa, lembaran
daun, dan sabut kelapa telah diujikan sebagai substrat untuk pembudidayaan jamur
tiram Pleurotus sajr-caju (Fr.) yang dilaporkan oleh Thomas et al (1998). Budidaya jamur konsumsi adalah salah satu proses yang secara ekonomis dapat berjalan terus
sebagai biokonversi dari limbah lignosellulosik. Tabel 2.2 Komposisi kimia dari
bagian tanaman kelapa seperti yang dilaporkan oleh Thomas et al, 1998 adalah
Tabel 2.2 Komposisi kimia berbagai bagian dari tanaman kelapa
Bagian tanaman Selulosa (%)
Pemilihan tandan kelapa (Cocos Nucifra L) sebagai bahan pembuatan
mikrokristal selulosa adalah karena dilihat dari diameter dan panjang nya serat tandan
kelapa merupakan serat multiseluler (Rajan et al, 2005) memiliki % lignin dan %
slulosa yang tinggi sehingga membuat serat menjadi kuat dan kaku ( Tsoumis, 1991)
dan merupakan serat terorientasi.
2.2 Material Komposit
Komposit adalah suatu bahan yang tersusun melalui pencampuran dua atau
lebih bahan konstituen yang berbeda bentuk maupun komposisinya dan tidak larut
satu sama lain. Penyusun komposit secara umum adalah logam, bahan organik dan
anorganik. Bentuk bahan utama yang digunakan dalam pembentukan komposit
adalah fiber, partikel, laminae atau layer, flakes, filler (pengisi) dan matriks. Matriks
merupakan body constituent yang bertanggung jawab dalam pembentukan akhir komposit, sedangkan fiber, partikel, laminae, flake dan filler (pengisi), merupakan
constituent pembentuk struktur internal komposit.
Menurut Premasingan (2000) komposit dapat dikelompokkan sebagai berikut:
1. Komposit jenis serat yang mengandung serat-serat pendek dengan diameter kecil
yang disokong oleh matriks yang berfungsi untuk menguatkan komposit, seperti
2. Komposit jenis lamina yaitu komposit yang mengandung bahan pelapis yang diikat
bersama antara satu sama lain dengan menggunakan pengikat.
3. Komposit jenis partikel yaitu partikel tersebar dan diikat bersama oleh matriks
polimer.
Berdasarkan konstituennya (Schwart, 1984) komposit dapat dibagi menjadi lima ,
yaitu:
1. Komposit serat yang terdiri dari serat dengan atau tanpa matriks
2. Komposit flake yang terdiri dari flake dengan atau tanpa matriks
3. Komposit partikel yang terdiri dari partikel dengan atau tanpa matriks
4. Komposit rangka (komposit terisi) yang terdiri dari matriks rangka selanjar yang
terisi dengan bahan kedua.
5. Komposit laminat yang terdiri dari konstituen lapiasan atau laminat.
Gambar 2.2 Pembagian komposit berdasarkan konstituennya (Schwartz,1984)
Secara umum fasa matriks haruslah berperan sebagai (Kennedy dan Kelly, 1966):
a. Bahan yang mampu memindahkan beban yang dikenakan kepada fasa tersebar atau
fasa penguat yang berfungsi sebagai media alas beban.
b. Bahan yang dapat menjaga fasa penguat atau fasa tersebar dari kerusakan oleh
faktor lingkungan seperti kelembaban dan panas.
c. Pengikat yang memegang fasa penguat untuk menghasilkan antara muka fasa
Fasa penguat atau fasa tersebar merupakan bahan yang bersifat lengai (inert)
dalam bentuk serat, partikel atau kepingan yang ditambahkan ke dalam fasa matriks
untuk meningkatkan sifat mekanik dan fisik komposit, seperti kekuatan, kekakuan
dan keliatan. Beberapa sifat yang dapat dihasilkan dengan menggunakan fasa penguat
yaitu ( Ismail, 2004) : peningkatan sifat fisik, penyerapan kelembaban yang rendah,
sifat pembahasan yang baik, biaya yang rendah dan mudah diperoleh, ketahanan api
yang baik, ketahanan kimia yang baik, sifat kelarutan dalam air dan pelarut yang
rendah, ketahanan terhadap panas yang baik, sifat penyebaran yang baik, dapat
diperoleh dalam berbagai ukuran.
Komposit polipropilena dengan serat kayu (fiber wood) dapat digunakan
sebagai pengganti bahan komposit konvensional yang mahal dan kurang bersahabat
dengan lingkungan. Polipropilena adalah matrik polimer yang dapat didaur ulang
sedangkan, serat kayu (fiber wood) diperoleh dari sumber yang dapat diperbaharui
dan dapat terbiodegradasikan (Andrzejk, et al. 2004). Serat kayu yang merupakan
serat alami (natural fiber) sebagai penguat (reinforcement) polipropilena mempunyai
keuntungan dibandingkan dengan fiber glass, yaitu biaya rendah, berat jenis (density)
rendah mempunyai kekakuan dan kekuatan yang spesifik, sifat termal yang baik,
mempunyai nilai tambah dari hasil produksi pertanian yang rendah dan bersahabat
dengan lingkungan seperti recovery energi dengan pembakaran yang bersih dari
biodegradasi ( bledzki, A.K, et al. 1999)
Berbagai jenis pengisi digunakan dalam polimer alamiah dan polimaer sintetik
untuk memperbaiki dan meningkatkan sifat-sifat fisik bahan. Penambahan pengisi
bertujuan untuk mengurangi biaya, mewarnai dan menguatkan bahan polimer. Secara
umum, keupayaan penguat suatu pengisi dipengaruhi oleh 3 (tiga) faktor utama yaitu:
1.Ukuran dan luas permukaan partikel
Peningkatan sifat fisik bahan polimer dapat dikaitkan denagn ukuran partikel
pengisi. Contohnya, tegasandan modulus polimer berpengisi tergantung pada ukuran
partikel. Ukuran partikel pengisi yang kecil akan meningkatkan tingkat penguatan
partikel mempunyai hubungan secara langsung dengan permukaan per gram pengisi.
Oleh sebab itu, ukuran partikel yang kecil akan memperluas permukaan sehingga
interaksi diantara polimer matrik dan pengisi seterusnya akan meningkatkan
penguatan baha polimer. Ringkaannya, semakin kecil ukuran partikel semakin tinggi
interaksi antara pengisi dan matrik polimer. Kohls & beaucage (2002) melaporkan
bahwa luas permukaan bahwa luas permukaan dapat ditingkatkan dengan adnya
permukaan yang poros pada permukaan pengisi maka polimer dapat menembus
masuk ke dalam permukaan yang poros semasa proses pencampuran.
Selain dari luas permukaan, kehomogenan penyebaran di dalam matrik polimer
juga penting untuk meningkatka kekuatan interaksi diantara pengisi dan matriks
polimer. Partikel yang berserakan secara homogen dapat meningkatkan interaksi
mulai penyerapan polimer pada permukaan pengisi. Sebaliknya, partikel yang tidak
berserakan secara homogen mungkin menghasilkan anglomerat dalam matriks
polimer. Adanya anglomerat akan memperkecil luas permukaan dan seterusnya akan
melemahkan interaksi diantara pengisi dan matriks dan mengakibatkan penurunan
sifat fisik bahan polimer.
2.Bentuk dan Struktur Partikel
Bentuk partikel pengisi merupakan ciri yang penting selain dari pada ukuran
partikel. Pengisi organik dan mineral memiliki bentuk yang berbeda. Terdapat tiga
bentuk partikel pengisi yang utama yaitu sfera, platelet dan rod. Bentuk partikel dapat
mempengaruhi sifat mekanik polimer
3. Aktivitas dan Sifat Kimia
Ukuran dan struktur partikel dikatagorikan sebagai ciri fisikal pengisi tetapi
aktifitas permukaan dikatagorikan sebagai ciri kimia pengisi yang memberi kesan
terhadap penguatan polimer (Kohls & Beucage, 2002). Kimia permukaan pengisi
merupakan keupayaan pengisi untuk berinteraksi dengan polimer yang seterusnya
meningkatkan kekuatan bahan. Ikatan diantara polimer dan pengisi dapat dibentuk
apabila pengisi memiliki tempat yang aktif untuk berinteraksi dengan rantai polimer.
Pengisi dapat diklasifikasikan menurut sifat - sifat kimia dan fisikanya.
Pada awalnya pengisi dapat dibagi atas pengisi organik dan anorganik tetapi
dapat juga dibagikan pada pengisi berserat dan partikulat.
Ber
Gambar 2.3. Skema bahan pengisi polimer
Menurut Maulida, et al (2000), penggunaan pengisi alamiah sebagai penguat
pada material komposit memberikan beberapa keuntungan dibanding bahan pengisi
mineral, yaitu: kuat dan pejal, ringan, ramah lingkungan, sangat ekonomis dan
sumber dapat diperbaharui. Tetapi disisi lain menurut Belmares, et al (1983), pengisi
alamiah juga memiliki kelemahan dan kekurangan yaitu, mudah terurai karena
kelembaban, adhesi permukaan yang lemah pada polimer hidrofobik, ukuran pengisi
yang tidak seragam, tidak cocok dipakai pada temperatur tinggi dan mudah
yang umum digunakan dalam komposit ialah serat kaca, serat karbon, serat kevlar,
dan serat alamiah seperti serat kelapa, serat nenas, sera kelapa sawit, serat pohon
karet, serbuk kayu dan sebagainya.
Telah banyak penelitian yang dilakukan dengan menggunakan bahan pengisi
alami sebagai penguat pada komposit seperti: nenas, sisal, sabut kelapa, tempurung
kelapa, rami, kapas, sekam padi, bambu dan tandan kosong kelapa sawit. Luo dan
Netravali (1999) telah meneliti dan membuktikan bahwa sifat-sifat regangan dan
fleksibilitas yang dihasilkan pada komposit dengan kandungan serat nenas yang
berbeda-beda, lebih baik dibandingkan dengan resin tanpa pengisi. Belmeras, et al
(1983), menemukan bahwa serat-serat sisal dan kelapa sawit memiliki sifat regangan,
sifat kimia dan fisika yang sama sehingga baik digunakan sebagai bahan pengisi.
Serat selulosa saat ini banyak digunakan sebagai material penguat yang
potensial karena memiliki banyak keuntungan seperti ketersediaan yang melimpah
massa yang rendah, biodegradabel, murah, dapat diperbaharui, abrasif rendah,
merupakan limbah biomassa, dan sifat-sifat mekanik yang baik (Bledzki et al, 1996)
Serat selulosa mempunyai kekuatan yang relatif tinggi, kekakuan yang tinggi,
dan densitas yang rendah. 23. Perbedaan sifat mekanik dapat digabungkan kedalam
serat alami selama periode pemrosesan. Teknik digesti pada serat adalah faktor yang
sangat penting dalam menentukan struktur begitu juga nilai karakteristik serat.
Modulus elastik dari sejumlah besar serat alami seperti kayu sekitar 10 GPa. Serat
selulosa dengan modulus diatas 40 GPa dapat dipisahkan dari kayunya dengan proses
kimia. Serat tersebut selanjutnya dapat dibagi menjadi mikrofibril dengan modulus
elastik sebesar 70 GPa (Kalia et al, 2011).
Serat selulosa bersifat higroskopis; absorpsi kelembapan dapat menyebabkan
penggelembungan serat sehingga menghasilkan keretakan mikro dari komposit dan
degradasi sifat mekanik. Permasalahan ini dapat diatasi dengan mereaksikan serat ini
dengan bahan kimia yang mengurangi gugus hidroksil yang terlibat dalam
mengaktifkan gugus–gugus ini atau menghasilkan gugus baru yang dapat secara
efektif terikat dengan matriks.
Nagaraja G. K et al, 2011 telah melaporkan pembuatan biokomposit berbahan
modifikasi antara selulosa dengan poliasam laktat (PLA) dengan tujuan
mengkarakterisasi sifat mekanik, absorpsi kelembapan, dan sifat biodegradasi.
Hasilnya adalah bahwa selulosa dapat menurunkan absorpsi kelembapan, dan dapat
juga mengurangi laju transmisi oksigen dengan meningkatkan konsentrasi selulosa
modifikasi. Tetapi film modifikasi selulosa ini kurang efektif dalam memperlambat
laju peresapan uap air (Laxmeshwar et al, 2012).
Perkembangan teknologi dewasa ini yang menuntut dihasilkannya produk yang
ramah lingkungan dan lebih ekonomis, membuat setiap industri berusaha
memanfaatkan sumber daya alam yang dapat diperbaharui. Di dalam pembuatan
komposit, bahan pengisi yang mengandung selulosa menjadi perhatian yang besar
karena kemampuannya sebagai penguat pada polimer – polimer termoplastik dengan
titik peleburan yang rendah, salah satu alternatif yang dapat digunakan sebagai bahan
pengisi adalah selulosa yang diperoleh dari tandan kelapa.
2.3 Polipropilena
Salah satu bahan plastik yang umum digunakan adalah polipropilen (PP).
Monomer-monomer penyusun rantai polipropilen adalah propilena yang diperoleh
dari pemumian minyak bumi. Propilena, merupakan senyawa vinil yang memiliki
struktur CH
2= CH-CH3. Secara industri polimerisasi polipropilena dilakukan dengan menggunakan katalisasi koordinasi. Proses polimerisasi ini akan menghasilkan suatu
rantai linear yang terbentuk -A-A-A-A- dengan A merupakan propilena. Polipropilen
biasanya didaur-ulang, dan simbol daur ulangnya adalah nomor "5": (http://
Wikipedia, diunduh pada september 2012). Berdasarkan struktur rantainya
polipopilena terdapat tiga susunan gugus metil terhadap bidang utama rantai-rantai
C
1. Isotaktik: Gugus-gugus metil berada pada sisi-sisi yang sama
2. Sindiotaktik: Gugus-gugus metil tertata secara berselang-seling pada sisi rantai
3. Ataktik: Gugus-gugus metil tertata secara acak pada rantai polipropilena
(Hans, 1977).
Krisatlinitas merupaka sifat penting yang terdapat pada polimer yang
menunjukkan susunan molekul yang lebih teratur. Sifat kristalinitas yang tinggi
menyebabkan regangannya tinggi dan kaku. Dalam polipropilena, rantai polimer
yang terbentuk dapat tersusun membentuk daerah kristalin dan amorf yang mana
atom-atom yang terikat secara tetrahedral dengan sudut ikatan C-C sebesar 109,5°C
dan membentuk rantai zig-zag planar (cowd, 1991). Polimer khas ruang (stereo
keteraturan ruang ini rantai dapat terjejal sehingga menghasilkan plastik yang kuat
dan tahan panas.
Kebanyakan polipropilena komersial merupakan isotaktik, Polipropilena
memiliki titik lebur ~160 °C (320 °F), sebagaimana yang ditentukan Differential
Scanning Calorimetry
berawan, keras tetapi fleksibel, kuat, permukaan berlilin, tahan terhadap bahan kimia,
panas dan minyak. Merupakan pilihan bahan plastik yang baik untuk kemasan
pangan, tempat obat, botol susu, sedotan. Polipropilena juga lebih kuat dan lebih
tahan dari polietilena.
Polypropylene memiliki sifat – sifat yang serupa dengan polyethylene Sifat mekaniknya dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan jalan mencampurkan
serat gelas dan pemuaian termal juga dapat diperbaiki sampai setingkat dengan bahan
thermoseting. Sifat- sifat listriknya hampir sama dengan sifat-sifat pada polyethylene.
Tahan kimianya kira-kira sama bahkan lebih baik dari pada polyethylene massa jenis
tinggi.
Polypropylene paling umum digunakan untuk cetakan plastik, dimana hal ini disuntikkan ke dalam cetakan sementara cair, membentuk bentuk kompleks dengan
biaya yang relatif rendah dan volume tinggi; contoh termasuk tutup botol, botol, dan
alat kelengkapan. Polypropylene memiliki rumus molekul (C3H6)n. Massa jenisnya
rendah (0,90 - 0,92) termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan polimer,
dapat terbakar bila dinyalakan dibandingkan polyethylene massa jenis tinggi. Titik
lelehnyanya tinggi sekali (176°C), kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekuatannya
lebih tinggi tetapi tahan impaknya lebih rendah terutama pada temperatur
Tabel 2.3. Sifat Umum Polipropilena.
D792 Densitas (lb/in3
(g/cm
D790 Modulus Lentur (psi) 180,000 160,000 145,000
D695 Kekuatan Tekan (psi) 7,,000 6,000 -
D695 Modulus Tekan (psi) - - -
D785 Kekerasan, Rockwell R 92 80 -
D256 Pengaruh berkumai IZOD
(ft-lb/in)
1.9 7.5 0.65
PANAS
D696 Koefisien Linear Ekspansi panas
(x 10-5
2.3.1 Sifat-sifat Polipropilena
Poliproilena mempunyai konduktifitas panas yang rendah (0.12 w/m) ,
tegangan permukaan yang rendah, kekuatan benturan yang tinggi, tahan terhadap
pelarut organk, bahan kimia organik, uap air, minyak, asam dan basa, isolator yang
baik tetapi dapat dirusak oleh asam nitrat pekat, mudah terbakar dengan nyala yang
lambat. Titik leleh 160 °C dan suhu dekomposisi 380 °C. Pada suhu kamar
polipropilena nyaris tidak larut dalam toluena, dalam silena larut dengan pemanasan,
akan tetapi polipropilena dapat terdegradasi oleh zat pengoksidasi seperti asam nitrat
dan hidrogen peroksida ( Al-malaika, 1983).
Sifat – sifat polipropilena serupa dengan sifat – sifat polietilen. Massa
jenisnya rendah (0,90 – 0,92). Termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan
polimer. Dapat terbakar jika dinyalakan , titik lunaknya tinggi sekali (176°C, Tm),
kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekakuannya lebih tinggi, tetapi ketahanan
impaknya rendah terutama pada suhu rendah. Sifat tembus cahayanya pada
pencetakan lebih baik daripada polietilen dengan permukaan yang mengkilap,
penyusutannya pada pencetakan kecil, penampilan dan ketelitian dimensinya lebih
baik. Sifat mekaniknya dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan jalan
mencampurkan serat gelas. Pemuaian termal juga dapat diperbaiki sampai setingkat
dengan resin termoset. Sifat – sifat listriknya hampir sama dengan sifat – sifat listrik
polietilen. Ketahanan kimianya kira – kira sama bahkan lebih baik daripada polietilen
massa jenis tinggi. Ketahanan retak – tegangannya sangat baik. Dalam hidrokarbon
aromatik dan hidrokarbon yang terklorinasi, larut pada 80°C atau lebih, tetapi pada
suhu biasa hanya memuai.
Oleh karena itu sukar untuk diolah dengan perekatan dan pencapan seperti
halnya dengan polietilen yang memerlukan perlakuan tertentu pada permukaannya.
Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang ringan, densitas 0,90 – 0,92,
memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil
terhadap panas dikarenakan adanya hidrogen tersier. Penggunaan bahan pengisi dan
polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan (stress-cracking) walaupun
pada temperatur tinggi. Kerapuhan polipropilena dibawah 0°C dapat dihilangkan
dengan penggunaan bahan pengisi. Dengan bantuan pengisi dan penguat, akan
terdapat adhesi yang baik.Polimer yang memiliki konduktivitas panas rendah seperti
polipropilena (konduktivitas = 0,12 W/m) kristalinitasnya sangat rentan terhadap laju
pendinginan. Misalnya dalam suatu proses pencetakan termoplastik membentuk
barang jadi yang tebal dan luas, bagian tengah akan menjadi dingin lebih lambat dari
pada bagian luar, yang bersentuhan langsung dengan cetakan. Akibatnya, akan terjadi
perbedaan derajat kristalinitas pada permukaan dengan bagian tengahnya.
Polipropilena mempunyai tegangan (tensile) yang rendah, kekuatan benturan
(impact strength) yang tinggi dan ketahan yang tinggi terhadap pelarut organik.
Polipropilena juga mempunyai sifat isolator yang baik mudah diproses dan sangat
tahan terhadap air karena sedikit sekali menyerap air, dan sifat kekakuan yang tinggi.
Seperti polyolefin lain, polipropilena juga mempunyai ketahan yang sangat baik
terhadap bahan kimia anorganik non pengoksidasi, deterjen, alcohol dan sebagainya.
Tetapi polipropilena dapat terdegradasi oleh zat pengoksidasi seperti asam nitrat dan
hidrogen peroksida. Sifat kristalinitasnya yang tinggi menyebabkan daya
regangannya tinggi, kaku dan keras (Ahmad Hafizullah,2011)
2.3.2 Penggunaan Polipropilena
Polipropilena diproduksi sejak tahun 1958 dengan menggunakan katalis
ziegler. Polimer khas ruang (stereo spesifik) ini khususnya disintesis isotaktik
sehingga kekristalannya tinggi. Karena keteraturan ruang polimer ini, rantai dapat
terjejal sehingga menghasilkan plastik yang kuat dan tahan panas. Sebagai jenis
plastik komoditas , polipropilena banyak digukana untuk bagian dalam mesin
pencuci, komponen mobil dan suku cadang otomotif, botol kemasan, margarin,
isolaor plastik, kemasan (berupa lembaran tipis) makanan dan barang (cowd, 1991).
C C
Sedangkan polipropilena daur ulang dapat digunakan untuk membuat sikat gigi,
corong minyak, dan kabel baterai.
2.4 Selulosa
Selulosa berasal dari kata Selopan yang terdiri dari cello dan phane yaitu cellulose dan diaphane (bahasa Perancis) dimana cello artinya selulosa dan phane artinya transparan. Selulosa (C6H10O5)n adalah polimer berrantai panjang, polisakarida karbohidrat dari beta-glukosa. Selulosa merupakan komponen struktural
utama dari tumbuhan dan tidak dapat dicerna oleh manusia. Rumus bangun selulosa
dapat dilihat sebagai berikut :
Gambar 2.4. Rumus Bangun Selulosa (C6H12O5) (Mimms, 1993)
Selulosa merupakan senyawa organik yang terdapat pada dinding sel bersana
lignin berperan dalam mengokohkan struktur tumbuhan. Kira-kira 40-45 % bahan
kering dalam kebanyakan spesies kayu adalah selulosa (Eero Sjostrom,1995).
Selulosa tersusun atas glukosa. Selulosa lazim disebut serat dan merupaka
polisakarida terbanyak.
Selulosa banyak terdapat pada dinding sel tanaman, alga dan jamur. Beberapa
bakteri mengeluarkan selulosa dalam bentuk biofin. Selulosa banyak dijumpai di
alam. Sekitar 33% dari bagian tanaman terdir dari selulosa (pada kapas sekitar 90%
dan pada kayusekitar 50%). Dalam industri selulosa digunakan sebagai bahan
pembuatan pulp dan kapas yang akan memproduksi kertas dan karton. Tanaman
sebagai sumber bahan bakar alternatif dengan mengubah selulosa dari energi menjadi
biofluels. Beberapa batang, terutama skala pemamah biak dan pemakan rumput, dapat
mencerna selulosa dengan bantuan mikroorganisme sinbiotik. Selulosa tidak dapat
dicerna oleh manusia dan dalam bentuk serat berfungsi untuk melancarkan
pembuangan sisa makanan.
Selulosa ditemukan oleh ahli kimia Prancis yang bernama Anselme Payen
yang diisolasinya dari tanaman dan ditentukan rumus kimianya selulosa yang
diperoleh berhasil memproduksi polimer termoplastik yaitu seluloid oleh Hyatt
Manufacturing Company pada tahun 1870. Herman Staudinger menentukan struktur
polimer selulosa pada tahun 1920. Pada tahun 1992 disintesa pertama sekali oleh
Kobyasi dan Shoda. Selulosa tidak mempunyai rasa dan bau, bersifat hidrofilik, tidak
larut dalam kebanyakan bahan pelarut organik serta dapat terbiodegradasi.
Dibandingkan denagn pati, selulosa lebih bersifat kristal dimana pati berubah
dari kristal menjadi amorf pada suhu berkisar antara 60-70°C dalam air, selulosa pada
suhu sekitar 320°C dan pada tekanan 25Mpa berubah menjadi bentuk amorf dalam
air. Molekul-molekul selulosa seluruhnya berbentuk linear dan mempunyai
kecendrungan kuat membentuk ikatan-ikatan hidrogen intra dan intermolekul.
Berkas-berkas molekul selulosa membentuk agregat bersama-sama dalam bentuk
mikrofibril, dalam mana tempat-tempat yang sangat teratur (kristalin) diselingi
dengan tempat-tempat yang kurang teratur (amorf). Mikrofibril membentuk
fibril-fibril dan akhirnya serat-serat selulosa. Sebagai akibat dari struktur yang berserat dan
ikatan-ikatan hidrogen yang kuat selulosa mempunyai kekuatan tarik yang tinggi dan
tidak larut dalam kebanyakan pelarut.
Untuk mengetahui kualitas dari selulosa, antara lain dengan pemantauan
Derajat polimerisasi (DP). Berdasarkan derajat polimerisasi dan kelarutan dalam
senyawa natrium hidroksida (NaOH) 17,5%, selulosa dapat dibedakan atas tiga jenis
yaitu :
1500. Selulosa α dipakai sebagai penduga dan atau penentu tingkat kemurnian selulosa.
2. Selulosa β (Betha Cellulose) adalah selulosa berantai pendek, larut dalam larutan NaOH 17,5% atau basa kuat dengan derajat polimerisasi 15 - 90, dapat
mengendap bila dinetralkan.
3. Selulosa γ (Gamma cellulose) adalah sama dengan selulosa β, tetapi derajat polimerisasinya kurang dari 15.
Selulosa α merupakan kualitas selulosa yang paling tinggi (murmi). Selulosa α > 92% memenuhi syarat untuk digunakan sebagai bahan baku utama pembuatan propelan
dan atau bahan peledak.
2.4.1 Sifat-sifat Selulosa
Morfologi selulosa mempunyai pengaruh yang besar pada reaktivitasnya.
Gugus-gugus hidroksil yang terdapat dalam daerah-daerah amorf sangat mudah
dicapai dan mudah bereaksi, sedangkan gugus-gugus hidroksil yang terdapat dalam
daerah-daerah kristalin dengan berkas yang rapat dan ikatan antar rantai yang kuat
mungkin tidak dapat dicapai sama sekali. Pembengkakan awal selulosa diperlukan baik dalam eterifikasi (alkali) maupun dalam esterfikasi (asam) (Eero Sjőstrőm, 1995). Sifat-sifat selulosa terdiri dari sifat fisika dan sifat kimia. Selulosa dengan
rantai panjang mempunyai sifat fisik yang lebih kuat, lebih tahan lama terhadap
degradasi yang disebabkan oleh pengaruh panas, bahan kimia maupun pengaruh
biologis. Sifat fisika dari selulosa yang penting adalah panjang, lebar dan tebal
molekulnya. Sifat fisik lain dari selulosa adalah:
1. Dapat terdegradasi oleh hidrolisa, oksidasi, fotokimia maupun secara mekanis
sehingga berat molekulnya menurun.
2. Tidak larut dalam air maupun pelarut organik, tetapi sebagian larut dalam larutan
3. Dalam keadaan kering, selulosa bersifat higroskopis, keras dan rapuh. Bila
selulosa cukup banyak mengandung air maka akan bersifat lunak. Jadi fungsi air
disini adalah sebagai pelunak.
4. Selulosa dalam kristal mempunyai kekuatan lebih baik jika dibandingkan dengan
bentuk amorfnya (Fengel, 1995).
Sifat-sifat fisika selulosa dapat dilihat pada tabel 2.4.
Tabel 2.4. Sifat-sifat fisika selulosa
Sifat Nilai
Rumus Kimia (C6H10O5
Kandungan Selulosa 44 – 99.6 % )n
Densitas 1 – 1.1 g/cm
Temperatur Bakar 290°C 3
Temperatur Maksimum Penggunaan 200 °C
Kandungan Kelembapan 2 – 10%
Absorpsi Kelembapan 420 – 1000%
Kandungan Abu 0.13 – 0.4 %
Ukuran Pori 100°A ( hanya polimer BM < 10.000)
Panjang Serat 22 – 290 µm
Diameter Serat 5 – 30 µm
Luas Permukaan Spesifik 1 m2/g (kering) atau 100 – 200 m2
/g (basah)
2.4.2 Mikrokristal Selulosa ( MCC )
Salah satu turunan selulosa adalah mikrokristal selulosa. Selulosa mikrokristal
diperkenalkan pada awal tahun 1960-an merupakan eksipien terbaik dalam
pembuatan tablet secara cetak langsung . Selulosa mikrokristal dibuat dengan cara
hidrolisis terkontrol alfa selulosa, suatu pulp dari tumbuhan yang berserat dengan
larutan asam mineral encer (Rowe, et al., 2009). Selulosa mikrokristal dapat
diperoleh secara komersial dari berbagai kualitas dan merek dagang. Salah satu
produk selulosa mikrokristal di perdagangan dikenal dengan merek dagang Avicel.
Di alam kristal selulosa terdapat dalam dua bentuk utama, triklinik dan monoklinik.
Daerah kristal disebut kristalit selulosa yang dibentuk oleh rantai seulosa karena
interaksi antara ikatan vander walls dan ikatan hidrogen. Mikrokristalin selulosa
( MCC ) merupakan bentuk yang dimurnikan dari subunit poliselubiosa yang berasal
dari selulosa melalui hidrolisa asam dari tumbuhan kayu ( Batlista et al, 1997 ).
Mikrokristalin selulosa ( MCC ) merupakan bagian hasil hidrolisa dengan
asam mineral encer. Mikrokristal selulosa memiliki struktur paling teratur,
homogenitas yang tinggi diantara bahan selulosa dengan batas derajat polimerisasi
150-250. Selulosa mikrokristalin menunjkkan reaktivtas terhadap karboksimetilasi,
asetilasi dan oksidasi ( Kazakova , 2008 )
Mikrokristalin selulosa (MCC) digambarkan sebagai hasil pemurnian, sebagian depolimerisasi selulosa dengan mereaksikan α-selulosa, yang didapat sebagai pulp dari tanaman yang berserat dengan suatu asam mineral. Mikrokristalin
selulosa komersial didapat dari berbagai tanaman gymnospermae (umumnya tanaman
conifer) dan berbagai softwood dan tanaman hardwood dicotyledons. Selulosa
mikrokristal dibuat dari tumbuhan berkayu dan kapas. Produk komersial selulosa
mikrokristal yang ada di pasaran bersumber dari tumbuhan berkayu, misalnya konifer
(Bimte dan Tayade, 2007; Ohwoavworhua dan Adelakun, 2005). Mikrokrisstalin
selulosa sebagai penguat komposit polimer memiliki keuntungan seperti renewability,
(kimia modifikasi), untuk meningkatkan sifat penghalang ( yakubu, A et al, 2011).
Beberapa laporan penelitian menunjukkan bahwa selulosa mikrokristal dapat
dihasilkan dari kulit kacang kedelai, sekam padi, ampas tebu, kulit kacang tanah,
tongkol jagung, bambu India dan lain-lain (Ejikeme, 2000).
Hasil penelitian Ohwoavrhua et al (2011) bahwa mereka telah membuat dan
mengkarakterisasi mikrokristalin selulosa yang diperoleh dari serat kasar tanaman
Cochlospermum planchonii yang digunakan sebagai bahan pengisi dan bahan pengikat dalam tablet obat – obatan. Berdasarkan hasil yang didapat, MCC yang
dapat diekstrak sekitar 21%. Material selulosa tersusun sebagai serat – serat selulosa
yang tidak teratur dengan kandungan kelembapan 7,2% dan kadar abu 0,12%.
Densitas yang diperoleh 1,38 (Ohwoavrhua et al, (2011).
Yakubu et al (2011) juga telah melaporkan bahwa mikrokristalin selulosa juga
dapat dimodifikasi secara kimia dengan proses blending dengan polimer sintetik
yakni polietilen menghasilkan kemasan yang biodegradable yang diaplikasikan pada
industri tekstil, makanan dan farmasi.
Hasil blending yang diperoleh antara MCC dengan polietilen menunjukkan peningkatan sifat – sifat fisik seperti fleksibilitas, kehalusan, transparansi, kekuatan
dan biodegradabilitas yang mana menunjukkan peningkatan hidrofobisitas relatif
terhadap sampel yang non modifikasi. Modifikasi ini sangat penting untuk membawa
perubahan terhadap interaksi permukaan antara selulosa dengan HDPE (high density
polyethylene) berdasarkan prinsip “like dissolve like” (Yakubu et al, 2011).
Selulosa fibril secara alami memiliki polaritas permukaan yang tinggi
(hidrofilik) dimana tidak dapat berinteraksi dengan baik dengan permukaan yang
bersifat hidrofobik yang umumnya digunakan dalam polimer sintetik. Mikrokristalin
selulosa sebagai penguat polimer komposit menarik perhatian lebih karena
kelebihannya yang potensial seperti sifat terbarukan, biodegradabilitas, sifat mekanik
yang baik dan kapasitas luas permukaannya yang memungkinkan penyesuaian atau
Hasil penelitian dari Yakubu et al (2011), yang memodifikasi mikrokristalin
selulosa yang telah diasetilasi dan diblending dengan polietilen (AMCCPB)
memperlihatkan kenaikan sifat mekanik dan sifat kimia, sebagai contoh
dihasilkannya tekstur yang halus, transparan, fleksibel, dan biodegradabel.
Karekteristik yang dihasilkan dari proses blending antara mikrokristalin
selulosa terasetilasi dengan polietilen mengindikasikan bahwa sifat penahan dalam
selulosa dapat berinteraksi dengan polimer sintetik dan karenanya, dimungkinkan
untuk proses blending dalam aplikasi untuk kemasan pada makanan, farmasi dan
industri tekstil (Yakubu et al, 2011).
2.5 Degradasi Bahan Polimer
Degradasi adalah pemutusan rantai molekul polimer akibat adanya pengaruh
cahaya panas, atmosfer, dan lingkungan. Material polimer yang telah mengalami
degradasi akan mengalami oksidasi dengan sendirinya (auto-oksidasi) membentuk
radikal peroksida, kemudian radikal ini akan merusak rantai olimer lain, sehingga
proses perusakannya akan terus menerus terjadi. Polimer alam, seperti halnya lignin
dan polisakarida, dapat terdegradasi menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana.
Mekanisme umum degradasi polimer menjadi molekul yang sederhana dapat
dijelaskan secara kimiawi. Organisme hidup mempunyai kemampuan untuk
memproduksi bermacam-macam enzim yang dapat menghancurkan struktur
biopolimer. Kerja suatu enzim sebagai katalisator dalam merombak struktur polimer
merupakan kerja yang spesifik, artinya suatu enzim tertentu hanya memiliki
kemampuan untuk mengkatalisis suatu reaksi kimia tertentu pula.
Biodegradasi material organik, terutama Biodegradasi material organik,
terutama polimer alam seperti selulosa, lignin, atau karet alam, dapat terjadi akibat
serangan secara mikrobiologis terhadap material tersebut. Mikroorganisme
mempunyai kemampuan memproduksi bermacam-macam enzim yang dapat bereaksi
dengan polimer alam. Reaksi enzimatik terhadap polimer merupakan suatu proses
