i
PENGARUH PENAMBAHAN PEMPLASTIS KARET ALAM TERHADAP DEFLEKSI, KEKUATAN BENDING DAN TIME TO IGNITION
KOMPOSIT POLIPROPILENA/SERAT KENAF/HALOISIT
Disusun oleh:
AMALIYAH SHOLIHATI
M0312004
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains dalam bidang ilmu kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
iii PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul
“PENGARUH PENAMBAHAN PEMPLASTIS KARET ALAM TERHADAP
DEFLEKSI, KEKUATAN BENDING DAN TIME TO IGNITION KOMPOSIT
POLIPROPILENA/SERAT KENAF/HALOISIT” belum pernah diajukan untuk
memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar
pustaka.
Surakarta, September 2017
PENGARUH PENAMBAHAN PEMPLASTIS KARET ALAM TERHADAP
DEFLEKSI, KEKUATAN BENDING DAN TIME TO IGNITION KOMPOSIT
POLIPROPILENA/SERAT KENAF/HALOISIT
AMALIYAH SHOLIHATI
Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Telah disintesis komposit dari limbah polipropilena (recycled
polypropylene, rPP) dengan bahan pengisi penguat serat kenaf (kenaf fiber, KF) dan bahan pengisi penghambat nyala lempung haloisit (Hall) dengan penambahan
pemplastis limbah karet alam (recycled natural rubber, rNR).Komposit diproses
dengan metode larutan secara reaktif menggunakan senyawa penggandeng
polipropilena-asam akrilat (PP-AA) dan agen pengikat silang divynil benzene
(DVB). Konsentrasi bahan pemplastis rNR divariasi 0%, 1%, 3%, 5%, dan 7% b/b. Kondisi optimum komposit diperoleh dengan penambahan rNR sebesar 3% (b/b). Pada pembuatan komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall, untuk mengetahui interaksi kimia antara material dilakukan karakterisasi inframerah (FTIR) terhadap komposit. Pengujian sifat mekanik berupa kekuatan bending dan
ketahanan nyala berupa time to ignition (TTI) berdasarkan prosedur ASTM D790
dan ASTM D635. Hasil dari pengujian bending menunjukkan bahwa pengaruh penambahan rNR ke dalam komposit meningkatkan nilai defleksi dan menurunkan elastisitas bending. Komposit rPP/3% rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall
mengalami peningkatan kekuatan bending (flexural strength, FS) dan ketahanan
nyala TTI sebesar 25,4% dan 0,04% dibandingkan komposit tanpa penambahan rNR. Penambahan pemplastis hingga kondisi optimum (rNR 3%) meningkatkan sifat mekanik dan ketahanan nyala komposit.
Kata kunci: limbah polipropilena, limbah karet alam, serat kenaf, haloisit,
v
EFFECT OF NATURAL RUBBER PLASTICIZER ADDITION ON DEFLECTION, BENDING STRENGTH AND TIME TO IGNITION OF
POLYPROPYLENE/KENAF FIBER/HALLOYSITE COMPOSITE
AMALIYAH SHOLIHATI
Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University
ABSTRACT
Composites of waste polypropylene (recycled polypropylene, rPP) had been synthesized using kenaf fiber (KF) as reinforcement and halloysite (Hall) as a flame retardant with the addition of recycled natural rubber (rNR) as a plasticizer. The composites were processed by a reactive solution method using polypropylene-acrylic acid (PP-AA) coupling agent and divynil benzene (DVB) crosslinker. The rNR plasticizer concentration was varied 0%, 1%, 3%, 5%, and 7% (w/w). The optimum condition of the composites was obtained by the addition of 3% (w/w) of rNR plastisizer. In order to investigate the interaction between raw materials, composites rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall have been characterized by an infrared spectrophotometer (FTIR). Flexural strength of the composites based on ASTM D790 and time to ignition (TTI) of composites according to ASTM D635 were measured. The results of the flexural strength tests showed that the deflection of the composites increased in addition of rNR, and the bending elasticity decreased. Composite rPP/3% rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall that compared to the composite without rNR has increased flexural strength (FS) and inflammability TTI to 25,4% and 0,04%, respectively. The addition of plasticizer to optimum condition (3% rNR) increased the mechanical properties and flame resistance of composite.
Keyword: recycled polypropylene, recycled natural rubber, kenaf fiber,
MOTTO
“... Allah akan meninggikan orang yang beriman diantaramu dan
orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat. Dan Allah mengetahui
apa yang kamu kerjakan.”
(Q.S. Al-Mujaadilah [58] : 11)
“Bersikaplah kukuh seperti batu karang yang tidak putus-putusnya dipukul
ombak. Ia tidak saja tetap berdiri kukuh, bahkan ia menenteramkan amarah
ombak dan gelombang itu.”
(Jalinus At-Thabib)
“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagi kamu. Dan boleh
jadi kamu mencintai sesuatu, padahal ia amat buruk bagi kamu. Allah Maha
mengetahui sedangkan kamu tidak mengetahui.”
vii PERSEMBAHAN
Karya sederhana ini penulis persembahkan untuk :
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari Prodi Kimia FMIPA UNS. Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak, oleh karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Triana Kusumaningsih, S.Si., M.Si. selaku Kepala Prodi Kimia
FMIPA UNS.
2. Ibu Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing
Skripsi sekaligus Pembimbing Akademik.
3. Dr. Sayekti Wahyuni, M.Si. selaku Kepala Laboratorium MIPA Terpadu
UNS.
4. Dr. Khoirina Dwi N., M.Si. selaku Kepala Laboratorium Kimia FMIPA UNS.
5. Bapak dan Ibu Dosen dan seluruh staf Jurusan Kimia FMIPA UNS.
6. Ketua dan seluruh staf serta laboran Laboratorium Material Jurusan Teknik
Mesin FT dan Sub Laboratorium Kimia Pusat Universitas Sebelas Maret.
7. Ibu dan (Alm.) Bapak serta keluarga yang telah memberikan perhatian, doa,
nasihat dan motivasi kepada penulis.
8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penelitian dalam skripsi ini merupakan bagian dari proyek penelitian
Kolaborasi Internasional (KI) PNBP UNS yang berjudul “Development of
Lightweight, High Mechanical and Inflammability Properties Thermoplastic
Elastomer for Automotive Components” dengan Nomor Kontrak PNBP Batch 2
International Collaboration No. 1073/UN27.21/PP/2017 atas nama Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.S., Ph.D. Berkaitan dengan hal tersebut maka penggandaan atau pengambilan segala sesuatu dari penelitian ini harus seijin Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.S. Ph.D sebagai pemilik proyek penelitian.
ix
sebagai bahan pertimbangan untuk membuat karya yang lebih baik. Namun, penulis berharap semoga karya ini bermanfaat bagi pembaca.
Surakarta, September 2017
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERNYATAAN... ii
HALAMAN ABSTRAK ... iv
HALAMAN ABSTRACT... v
HALAMAN MOTTO ... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined.
A. Latar Belakang ... Error! Bookmark not defined.
B. Perumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
1. Identifikasi Masalah ... Error! Bookmark not defined.
2. Batasan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
3. Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
C. Tujuan Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
D. Manfaat Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
BAB II LANDASAN TEORI ... Error! Bookmark not defined.
A. Tinjauan Pustaka ... Error! Bookmark not defined.
1. Polipropilena ... Error! Bookmark not defined.
xi
3. Bahan Pengisi Lempung ... Error! Bookmark not defined.
4. Bahan Pemplastis ... Error! Bookmark not defined.
5. Komposit ... Error! Bookmark not defined.
6. Karakterisasi Komposit ... Error! Bookmark not defined.
7. Pengujian Komposit ... Error! Bookmark not defined.
a. Pengujian Sifat Mekanik ... Error! Bookmark not defined.
b. Pengujian Ketahanan Nyala ... Error! Bookmark not defined.
B.Kerangka Pemikiran ... Error! Bookmark not defined.
C.Hipotesis... Error! Bookmark not defined.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... Error! Bookmark not defined.
A.Desain Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
B.Metodologi Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
C.Tempat dan Waktu Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
D.Alat dan Bahan yang Digunakan ... Error! Bookmark not defined.
1. Alat ... Error! Bookmark not defined. 2. Bahan ... Error! Bookmark not defined.
E.Prosedur Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
1. Preparasi Limbah Polipropilena ... Error! Bookmark not defined.
2. Pembuatan Senyawa Penggandeng PP-AA dengan metode larutanError! Bookmark n
3. Preparasi Serat Kenaf (KF)... Error! Bookmark not defined.
4. Preparasi Lempung Haloisit ... Error! Bookmark not defined.
5. Pembuatan Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/HallError! Bookmark not defined.
6. Pembuatan Spesimen... Error! Bookmark not defined.
7. Karakterisasi Komposit ... Error! Bookmark not defined.
9. Pengujian Ketahanan Nyala KompositError! Bookmark not defined.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... Error! Bookmark not defined.
A.Karakterisasi Gugus Fungsi ... Error! Bookmark not defined.
B.Pengaruh Penambahan rNR terhadap Sifat Mekanik Komposit . Error!
Bookmark not defined.
C.Pengaruh Penambahan rNR terhadap Ketahanan Nyala Komposit
Error! Bookmark not defined.
BAB V PENUTUP ... Error! Bookmark not defined.
A.Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined.
B.Saran ... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined.
xiii DAFTAR TABEL
Table 1 Komposisi kimia serat kenaf (KF) ... Error! Bookmark not defined.
Table 2 Formulasi pembuatan senyawa penggandeng PP-AAError! Bookmark
not defined.
Table 3. Formulasi pembuatan komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall .... Error!
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Reaksi Polimerisasi Polipropilena ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2 Taksisitas Polipropilena dengan R = CH3Error! Bookmark not
defined.
Gambar 3 (a) Kode kemasan recycle jenis PP, (b) Limbah polipropilena (rPP) ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4 (a) Serat Kenaf (Kenaf Fiber, KF), (b) Tanaman Kenaf (Hibiscus
cannabinus) ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 5 Struktur Kimia Selulosa ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 6 (a) Struktur Lapisan Lempung Tipe 1:1 dan (b) Struktur Lapisan
Lempung Tipe 2:1 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 7 (a) Morfologi Pendispersian Lempung pada Matrik (HaiYun dkk., 2011) ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 8 (a) Pohon Karet (Havea brasiliensis), (b) Limbah Produk NR (Sarung
Tangan Karet Alam) ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 9 Struktur (a) Isoprena, (b) 1,4 cis-poliisoprenaError! Bookmark not
defined.
Gambar 10 Struktur Kimia (a) Xilena, (b) Benzoil Peroksida (BPO), (c)
Pembentukan Radikal Bebas BPO ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 11 (a) Struktur Asam Akrilat (AA), (b) Reaksi Pembentukan Senyawa
Penggandeng PP-AA ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 12 Struktur Kimia DVB ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 13 Spektra FTIR dari Komposit rPP/DVB/AA/BPError! Bookmark not
defined.
Gambar 14 Skema Pengujian (a) three point bending, (b) four point bending
... Error! Bookmark not defined.
Gambar 15 Sampel Pengujian Three Point Bending berdasarkan ASTM D790
... Error! Bookmark not defined.
Gambar 16 Ilustrasi perubahan tinggi (defleksi) ... Error! Bookmark not defined.
xv
Gambar 18 Sampel Pengujian Ketahanan Nyala berdasarkan ASTM D635 . Error!
Bookmark not defined.
Gambar 19 Skema Pengujian Ketahanan Nyala berdasarkan ASTM D635 .. Error!
Bookmark not defined.
Gambar 20 Desain Penelitian ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 21 (a) Alat Hot Press Modifikasi dari D-7064 Rhemsalden-Brunbach, (b)
Lembaran Spesimen Komposit ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 22 Spektrofotometer FTIR Model Prestige-21 Merek Shimadzhu .. Error!
Bookmark not defined.
Gambar 23 (a) UTM Model JTM-UTS510,(b) Spesimen Uji Kekuatan Bending ... Error! Bookmark not defined. Gambar 24 (a) Spesimen Uji Ketahanan Nyala, (b) Alat Uji Ketahanan Nyala
Buatan Siswanto Mengadopsi ASTM D635Error! Bookmark not
defined.
Gambar 25 Spektra FTIR (a) rPP, (b) AA, (c) PP-AAError! Bookmark not
defined.
Gambar 26 Spektra FTIR (a) Komposit rPP/DVB/PP-AA/20% KF/20% Hall, (b) rNR, dan (c) Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% Hall ... Error! Bookmark not defined. Gambar 27 Penentuan Kondisi Optimum Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/23%
KF/23% Hall ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 28 Grafik Pengaruh Penambahan rNR terhadap Nilai Defleksi Komposit
rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% HallError! Bookmark not
defined.
Gambar 29 Grafik Pengaruh Penambahan rNR terhadap Nilai EB Komposit
rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% HallError! Bookmark not
defined.
Gambar 30 Grafik Pengaruh Penambahan rNR terhadap Nilai FS Komposit
rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% HallError! Bookmark not
defined.
Gambar 31 Grafik Pengaruh Penambahan rNR terhadap Nilai TTI Komposit
rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% HallError! Bookmark not
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Bagan Alir Preparasi rPP ... Error! Bookmark not defined.
Lampiran 2. Bagan Alir Sintesis Senyawa Penggandeng PP-AA ... Error!
Bookmark not defined.
Lampiran 3. Bagan Alir Preparasi Serat Kenaf .. Error! Bookmark not defined.
Lampiran 4. Bagan Alir Preparasi Lempung HaloisitError! Bookmark not
defined.
Lampiran 5. Bagan Alir Sintesis Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall Error! Bookmark not defined.
Lampiran 6. Bagan Alir Pembuatan Spesimen ... Error! Bookmark not defined.
Lampiran 7. Formula Komposit dan KeterangannyaError! Bookmark not
defined.
Lampiran 8. Data Hasil Pengujian Defleksi ... Error! Bookmark not defined.
Lampiran 9. Data Nilai Gaya Penekanan (P) dari Hasil Uji Bending ... Error!
Bookmark not defined.
Lampiran 10. Data Hasil Pengujian Elastisitas Bending (EB)Error! Bookmark
not defined.
Lampiran 11. Data Hasil Pengujian Kekuatan Bending (flexural strength, FS)
Error! Bookmark not defined.
Lampiran 12. Data Hasil Pengujian Ketahanan Nyala (TTI)Error! Bookmark
not defined.