Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Karet Alam OrganoMonmorillonit Menggunakan CetilTrimetilammonium Bromida sebagai Pemodifikasi Permukaan

(1)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET

ALAM/ORGANOMONMORILLONIT MENGGUNAKAN

CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA SEBAGAI

PEMODIFIKASI PERMUKAAN

SKRIPSI

GITA PUTRIYANTI

100802009

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET

ALAM/ORGANOMONMORILLONIT MENGGUNAKAN

CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA SEBAGAI

PEMODIFIKASI PERMUKAAN

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

GITA PUTRIYANTI

100802009

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERSETUJUAN

Judul : Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Karet Alam/OrganoMonmorillonit Menggunakan CetilTrimetilammonium Bromida sebagai Pemodifikasi Permukaan

Kategori : Skripsi

Nama : Gita Putriyanti

Nomor Induk Mahasiswa : 100802009

Program Studi : Sarjana (S1) Kimia

Departemen : Kimia

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara

Disetujui di,

Medan, Februari 2016

KomisiPembimbing :

Pembimbing 2, Pembimbing 1,

Saharman Gea, Ph.D Dr. Marpongahtun, M.Sc

NIP. 196811101999031001 NIP. 196111151988032002

Disetujui Oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

(4)

PERNYATAAN

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET ALAM/ORGANOMONMORILLONIT MENGGUNAKAN

CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA SEBAGAI PEMODIFIKASI PERMUKAAN

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa sekripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Februari 2016

(5)

PENGHARGAAN

Bismillahirrahmanniraahim

Alhamdulillah Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas rahmat dan karunianya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi sebaik mungkin. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih Kepada Ayahanda tersayang Hasan dan ibunda tercinta Yati Ruswidyanti atas segala do’a dan bimbingan, semangat, pengorbanan, dan kasih sayangnya yang telah diberikan kepada penulis sehingga bisa menyelesaikan studi penulis sampai sekarang ini. Serta kakak dan adik tercinta Cyndia Hemiranty dan Qori Hambali yang selalu mendukung penulis dalam suka dan duka.

Dr. Marpongahtun, M.Sc selaku dosen pembimbing 1 dan Saharman Gea, Ph.D selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan pengarahan, bimbingan, masukan, dan saran hingga terselesaikannya skripsi ini. Dr. Rumondang bulan, MS dan Drs. Albert Pasaribu, M.Sc Selaku ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU Serta seluruh staff pegawai Departemen Kimia. Bapak dan ibu dosen yang telah memberikan ilmunya selama masa studi penulis di FMIPA USU. Dan tak lupa penulis menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam dan tulus kepada Kepala Kepala Laboratorium Kimia Polimer dan Kimia Fisika USU, Bang edi dan kak Fia yang telah membantu penulis selama penelitian, teman-teman asisten Kimia Fisika dan Kimia Polimer Kak Wimpy, Bang Supran, Leny, Diana, Iis, Choliq, Habibi, Uci, Suci, Uli, Anes, Nina, Arbaiyah, Vivin dan Yudist serta teman-teman seperjuangan 2010 dan teman-teman kos yang selalu memberikan dukungan dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Kepada saudara dan teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah menyemangati penulis. Hanya Allah SWT yang dapat membalas kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Penulis berharap Allah SWT memberikan berkah-Nya kepada kita semua, amin ya rabbalalamin.

(6)

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET ALAM/ORGANOMONMORILLONIT MENGGUNAKAN

CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA SEBAGAI PEMODIFIKASI PERMUKAAN

ABSTRAK

Pembuatan dan karakterisasi komposit karet alam/organomonmorilonnit dengan cetiltrimetilammonium bromida (CTAB) sebagai pemodifikasi permukaan telah selesai dilakukan. Karet alam SIR-10 dimastikasi pada suhu 60oC dengan variasi waktu 0; 2; 4; 6; 8 dan 10 menit menggunakan two-roll mill. Kemudian SIR-10 yang telah dimastikasi selama 4 menit yang merupakan waktu optimum mendapatkan berat molekul terendah digrafting dengan MA untuk mendapatkan karet alam-g-MA yang selanjutnya digunakan sebagai bahan penyelaras (kompatibiliser). 10 g Monmorilonnit dimodifikasi dengan variasi konsentrasi CTAB 0,01; 0,03; 0,05 dan 0,07 mol dan kemudian ditambahkan ke dalam karet SIR-10 dan karet alam-g-MA menggunakan internal mixer menghasilkan komposit. Sampel komposit disiapkan mengikuti ASTM D-638 untuk uji tarik dengan kecepatan 1 mm/menit. Morfologi permukaan komposit dianalisis dengan SEM pada magnifikasi15 kV. Hasil kekuatan uji tarik optimum diperoleh pada penambahan monmorillonit dengan konsentrasi CTAB 0,05 mol yaitu 0,042 MPa dan nilai modulus young yaitu 0,09 MPa. Analisa morfologi menggunakan SEM menunjukkan permukaan komposit yang homogen.

(7)

THE PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF NATURAL RUBBER COMPOSITE/ORGANOMONMORILLONITE BY

USING CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA AS THE SURFACE MODIFICATION

ABSTRACT

The preparation and characterization of natural rubber composite/organomonmorillonite by using CTAB as the surface modification have been done. Sir 10 natural rubber was masticated on 60oC with various time of 0; 2; 4; 6; 8 and 10 minutes using two roll mill. Sir 10 which had been masticated for 4 minutes, the optimum time, received the lowest moleculer weight grafted with MA to obtain natural rubber-g-MA which is used as compatilizer agent. 10 g montmorillonite modified with CTAB on various concentration of 0,01; 0,03; 0,05 and 0,07 mole and then added to rubber Sir 10 and natural rubber-g-MA by using internal mixer to produce composite. The sample of composite was prepared based on ASTM D 638 for tensile test with velocity 1 mm/minute. The morphology of composite was analyzed by SEM at 15 kV. The optimum result of modulus young and strain was provided at 0,05 mole CTAB which was 0,042 MPa and the 0,09 MPa respectively. The analysis of morphology showed that the surface of the composite was homogen.

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak iv

Abstract v

Daftar Isi vi

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

Daftar Lampiran xi

Daftar Singkatan xii

Bab 1. Pendahuluan

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 2

1.3 Pembatasan Masalah 3

1.4 Tujuan Penelitian 3

1.5 Manfaat Penelitian 3

1.6 Metodologi Penelitian 3

1.7 Lokasi Penelitian 5

Bab 2. Tinjauan Pustaka

2.1 Karet Alam 6

2.1.1 Sifat fisika dan kimia karet alam 7

2.1.2 Standar Indonesian Rubber 8

2.1.3 Vulkanisasi karet 10

2.2 Mastikasi 10

2.3 Kompatibilitas Campuran Polimer 11

2.4 Surfaktan 11

2.4.1 Pembagian Surfaktan 12

2.4.1.1 Surfaktan anionic 12

2.4.1.2 Surfaktan kationik 13

2.4.1.3 Surfaktan non-ionik 13

2.4.1.4 Zwitterion 13

2.4.2 Cetiltrimetilammonium Bromida 14

2.5 Monmorillonit 14

2.5.1 Sifat-sifat monmorillonit 15

2.6 Bahan Pengisi 15

2.7 Komposit 16

2.7.1 Nanokomposit 17

2.7.2 Aplikasi dan penggunaan nanokomposit 18

2.8 Maleat Anhidrida 19

(9)

2.10 Asam Stearat 20 2.11 Analisis dan karakterisasi bahan polimer 20

2.11.1 Particle Size Analyzer 20

2.11.2 Spektroskopi Fourier Transform Infra Merah 21

2.11.3 Uji Kekuatan Tarik 22

2.11.4 Scanning Electron Microscopy 23

Bab 3. Metode Penelitian

3.1 Alat 24

3.2 Bahan 25

3.3 Prosedur Percobaan 26

3.3.1 Karakterisasi Monmorillonit 26

3.3.2 Pembuatan OrganoMonmorillonit 26

3.3.3 Mastikasi Karet Alam 26

3.3.4 Pemurnian Karet Alam yang telah dimastikasi 26 3.3.5 Proses Grafting Karet Alam SIR 10 dengan Maleat

Anhidrida

27 3.3.6 Penentuan Derajat Grafting NR-g-MA 27 3.3.7 Proses Pembuatan Komposit Karet Alam/Organo

Monmorillonit

27 3.3.8 Karakterisasi Karet Alam/OrganoMonmorillonit 27

3.3.8.1 Uji Tarik 27

3.3.8.2 Analisa Sifat Morfologi dengan Uji Scanning Electron Microscopy (SEM)

28

3.4 Bagan Penelitian 29

3.4.1 Karakterisasi Monmorillonit 29

3.4.2. Pembuatan OrganoMonmorillonit 29

3.4.3 Mastikasi Karet Alam 30

3.4.4 Pemurnian Karet Alam yang telah dimastikasi 30 3.4.5 Proses Grafting Karet Alam SIR 10 dengan Maleat

Anhidrida

31 3.4.6 Penentuan Derajat Grafting NR-g-MA 31 3.4.7 Pembuatan Komposit Karet

Alam/OrganoMonmorillonit

32

Bab 4. Hasil dan Pembahasan

4.1 Karakterisasi Ukuran Partikel Montmorillonit Komersil Dengan Menggunakan Particle Size Analyzer

33 4.2 Hasil Analisa Modifikasi Montmorillonit 33 4.3 Hasil Analisa Berat Molekul Karet Alam Termastikasi

Dengan Menggunakan Viskositas Mooney

35 4.4 Hasil Analisa Penentuan Persentase Derajat Grafting

NR-g-MA Secara Kualitatif Dan Kuantitatif

37 4.5 Hasil Analisa Sifat Mekanik Pada Komposit

MA, MA/Montmorillonit dan NR/NR-g-MA/Montmorillonit modifikasi

40

(10)

Bab 5. Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 47

5.2 Saran 47

Daftar Pustaka

48

(11)

DAFTAR TABEL

Daftar Tabel

Judul Halaman

4.1 Hasil analisa FT-IR pada Montmorillonit, Montmorillonit modifikasi CTAB

34 4.2 Hasil analisa berat molekul dengan Menggunakan

Viskositas Mooney

36

4.3 Analisa NR-g-MA Secara Kualitatif 38

4.4 Titrasi Terhadap Larutan Blanko 39

4.5 Titrasi Terhadap Larutan NR-g-MA 40

4.6 Kekuatan Tarik, Modulus Young dan Perpanjangan Pada Saat Putus Dari Komposit MA, NR/NR-g-MA/MMT dan NR/NR-g-NR/NR-g-MA/MMT modifikasi surfaktan

(12)

DAFTAR GAMBAR

Daftar Gambar

Judul Halaman

2.1 Reaksi polimerisasi Cis-1,4 Isoprena menjadi Cis-1,4 Isopropena

7

2.2 Rumus struktur monmorillon 15

2.3 Struktur Maleat Anhidrida 19

4.1 Spektrum FT-IR Montmorillonit, Montmorillonit Modifikasi Dengan Variasi Konsentrasi

35 4.2 Perubahan berat molekul terhadap waktu lamanya

Mastikasi

36

4.3 Spektrum FT-IR NR-g-MA 38

4.4 Kekuatan tarik dari komposit NR/NR-g-MA, NR/NR-g-MA/MMT dan NR/NR-g-MA/MMT Modifikasi surfaktan

42

4.5 Elongation at break dari komposit NR/NR-g-MA, NR/NR-g-MA/MMT dan NR/NR-g-MA/MMT Modifikasi surfaktan

43

4.6 Modulus young dari komposit NR/NR-g-MA, NR/NR-g-MA/MMT dan NR/NR-g-MA/MMT Modifikasi surfaktan

44

4.7 Hasil analisa SEM Komposit a) NR/NR-g-MA; b) NR/NR-g-MA/MMT; c) NR/NR-g-MA/MMT modifikasi surfaktan perbesaran 100X

(13)

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Lampiran

Judul Halaman

1 Hasil Analisis Ukuran Partikel Monmorillonit dengan PSA

52

2 Spektrum FT-IR dari Monmorillonit 53

3 Spektrum FT-IR dari MMT + CTAB 0.01 mol 53

7 Spektrum FT-IR dari NR-g-MA 55

8 Hasil Analisis Sifat Mekanik Menggunakan Uji Tarik dari Komposit Karet Alam/Monmorillonit dengan CTAB 0,01 mol

56

9 Hasil Analisis Sifat Mekanik MenggunakanUji Tarik dari Komposit Karet Alam/Monmorillonit dengan CTAB 0,03 mol

57

58

59

12 Hasil Analisis Morfologi Komposit Karet Alam-g-MA

60 13 Hasil Analisis Morfologi Komposit Karet

Alam-g-MA+MMT

60 14 Hasil Analisis Morfologi Komposit Karet

Alam-g-MA+CTAB

(14)

DAFTAR SINGKATAN

MA = Maleat Anhidrida

SIR = Standard Indonesian Rubber BPO = Benzoil Peroksida

MMT = Monmorillonit

CTAB = Cetiltrimetilammonium Bromida SEM = Scanning Electron Microscopy MBT = Mercaptobenzo Thiazole FT-IR = Fourier Transform-Infra Red

ASTM = American Society for Testing and Materials MPa = Mega Pascal