PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET
ALAM/MONMORILLONITE MENGGUNAKAN
POLIETILEN GLIKOL SEBAGAI
PEMODIFIKASI ORGANIK
SKRIPSI
CAROLINE HADIWIJAYA
100802027
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET
ALAM/MONMORILLONITE MENGGUNAKAN
POLIETILEN GLIKOL SEBAGAI
PEMODIFIKASI ORGANIK
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
CAROLINE HADIWIJAYA
100802027
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Karet Alam/Monmorillonite Menggunakan Polietilen Glikol Sebagai Pemodifikasi Organik.
Kategori : Skripsi
Nama : Caroline Hadiwijaya
Nomor Induk Mahasiswa : 100802027
Program Studi : Sarjana (S1) Kimia
Departemen :Kimia
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, April 2015
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2, Pembimbing 1,
Saharman Gea, Ph.D Dr.Yugia Muis, M. Si
NIP. 196408101991031002 NIP. 195310271980032003
Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
PERNYATAAN
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET ALAM/MONTMORILLONITE MENGGUNAKAN
POLIETLILEN GLIKOL SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, April 2015
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepadaTuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan karuniaNya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi sebaik mungkin. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Alm. Ayahanda Djoko Merdiko yang sudah ada di Rumah Bapa dan Ibunda Sonty Eveline yang telah memberikan kassih sayang, doa, restu dan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis sehingga dapatmenyelesaikan kuliah dan penelitiannya dengan baik. Kepada kakanda Tantriana yang selalu memberikan semangat, nasehat dan saran kepada penulis. Kepada Bude, Mbak Nian , Mba Dewi, Bapak Tua serta Inang Tua yang memberikan dukungan dan semangat kepada Penulis.
Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Yugia Muis, M. Si selaku dosen pembimbing 1 dan Bapak Saharman Gea, Ph.D selaku dosen pembimbing 2 yang telah meberikan waktu, bimbingan, dan saran kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Terima Kasih kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU Medan. Kepada Bapak Dr. Mimpin Ginting selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan dan saran kepada penulis selama perkuliahan. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada teman dekat penulis, Tio, Wiwi, Anggi, Irna, Putri, Ria, Agnes, Siska, Anggun, Patresia, Togi, Fitri yang telah memberikan semangat dan bantuan kepada penulis. Kepada teman-teman stambuk 2010 dan kos purithakarina yang telah memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terimakasihkepada saudara dan teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu-persatu atas dukungannya.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu diharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menyempurnakan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua.
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET ALAM/MONTMORILLONITE MENGGUNAKAN
POLIETLILEN GLIKOL SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan dan karakterisasi komposit karet alam/monmorillonite dengan polietilen glikol (PEG) sebagai pemodifikasi secara organic. Karet Alam SIR-10 dimastikasi pada suhu 60 oC 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 GMA untuk mendapatkan karet alam-g-GMA yang selanjutnya digunakan sebagai bahan penyelaras (kompatibiliser). Monmorillonite dalam jumlah yang sama yaitu 10 g dimodifikasi dengan PEG dalam konsentrasi yang berbeda-beda 0,01; 0,03; dan 0,05 mol dan kemudian ditambahkan ke dalam karet SIR-10 dan karet alam-g-GMA menggunakan two-roll mill menghasilkankomposit. Sampel komposit disiapkan mengikuti ASTM D-638 untuk uji tarik dengankecepatan1 mm/menitdanujitermaldengan TGAdari 30-800oC. Morfologi permukaan komposit dianalisis dengan SEM pada magnifikasi 15kV. Hasil kekuatan tarik optimum diperoleh pada penambahan monmorillonite dengan konsentrasi PEG 0,01 mol % yaitu3,82 MPa dan nilai modulus young yaitu 0,46 MPa. Analisis degradasi termal menggunakan TGA menunjukkan puncak degradasi termal pada 367,85 oC, dan persen residu 10,31 %. Analisis morfologi menggunakan SEM menunjukkan permukaan komposit yang homogen.
THE PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF NATURAL RUBBER/MONTMORILLONITECOMPOSITEBY MODIFYING
ORGANICALLY WITHPOLYETHYLENE GLYCOL
ABSTRACT
Research on the preparation of composite natural rubber/montmorillonite by modifyng organically with polyethylene glicol have been done. Natural rubber SIR-10 mastication at 60 oC with variation 0; 2; 4; 8; 10 minute using two-roll mill. SIR-10 mastication for 4 minute which is optimum time to get the lowest molecular weight greafted with GMA for receive natural rubber-g-GMA which used as compatibilizer agent. 10 gram montmorillonite modificated with PEG on various concetration 0.01; 0.03;0.05 mol and then added to rubber SIR-10 and natural rubber-g-GMA using two roll mill to get composite. Sample composite prepared based on ASTM D-638 to tensile test with velocity 1mm/minute and thermal degradation analysis using TGA from 30-800 oC. Morphological analysis composite using SEM at 15 kV. Results optimum stress provide on montmorillonite with 0.01 mol PEG is 3.82 MPa and modulus young is 0.46 MPa. Thermal degradation analysis showed the thermal degradation peak at 367.85 oC, and 10.31 % percent residue. Morphological analysis using SEM showed a homogenous surface of composite.
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan iii
Pernyataan iv
Penghargaan v
Abstrak vi
Daftar Lampiran xii
Bab 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang 1
1.7 Metodologi Penelitian 5
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1 Karet Alam 7
2.1.1 2.1.1 Jenis-jenis Karet 8
2.1.2 2.2.2 Standard Indonesia Rubber 9
2.2 Mastikasi 11
2.3 Monmorillonite 11
2.3.1 Struktur Monmorillonite 13
2.3.2 Sifat-Sifat Monmorillonite 14
2.4 Komposit 14
2.4.1 Nanokomposit karet Alam/MMT 15
2.5 Proses Grafting 15
2.6 Bahan Kompon 19
2.7 Surfaktan 21
2.8 Analisis dan Karakteristik Bahan Polimer 22
2.8.1 Spektroskopi FT-IR 22
2.8.2 Analisis Sifat Kekuatan dan Kemuluran 22
2.8.3 Analisis Morfologi 23
2.8.4 Analisis Termogravimetrik 24
Bab 3. Metode Penelitian
3.1 Alat 25
3.2 Bahan 25
3.3.1 Pembuatan Organomonmorillonite 26
3.3.2 Mastikasi Karet Alam 26
3.3.3 Pemurnian Karet Alam yang Telah Dimastikasi 26 3.3.4 Proses Grafting Karet Alam SIR 10 dengan
GMA
26
3.3.5 Proses Pembuatan Komposit NR SIR 10, NR-g-GMAdengan Organomontmorillonite
3.3.6.2 Analisis Sifat Morfologi 27 3.3.6.3 Analisis Sifat Termal dengan Uji TGA 28
3.4 Bagan Penelitian 29
3.4.1 Pembuatan Organomonmorillonite 29
3.4.2 Mastikasi Karet Alam 30
3.4.3 Pemurnian Karet Alam yang Telah Dimastikasi 30 3.4.4 Proses Grafting Karet Alam SIR 10 dengan
GMA
31
3.4.5 Pembuatan Komposit NR SIR10, NR-g-GMA dengan Organomontmorillonite
32
Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Penurunan Berat Molekul Karet Alam 33 4.2 Analisis Ukuran Partikel MMT dengan PSA 34 4.3 Analisis Gugus Fungsi Organomonmorillonite/PEG
Menggunakan Spektroskopi FT-IR
35
4.4 Pembuatan Karet Alam Tergrafting GMA 36 4.5 Pembuatan Komposit Karet
Alam/OrganoMontmorillonite Menggunakan Polietilen Glikol
38
4.5 Analisis Sifat Mekanik Menggunakan Uji Tarik 38 4.6 Analisis Degradasi Termal dengan TGA 39 4.7 Analisis Sifat Morfologi Menggunakan SEM 41
Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan 43
5.2 Saran 43
Daftar Pustaka 44
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
Judul Halaman
4.1 Data Hasil Berat Molekul Dengan Metode Viskositas Mooney
34
4.2 Hasil Analisis FT-IR dari Organomontmorillonite, Polietilen Glikol.
36
4.4 Hasil Analisis FT-IR Karet Alam-g-GMA 37
4.5 Kekuatan Tarik, Modulus Young, dan Perpanjangan Pada Saat Putus dari Komposit Karet
Alam/Organomonmorillonit Dengan PEG
39
4.6 Hasil Analisis TGA dari Komposit Karet Alam/Organomonmorillonite dengan PEG Pemodifikasi Organik
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar
Judul Halaman
2.1 Struktur MMT 13
2.2 Mekanisme Reaksi Grafting GMA pada Karet Alam 16
2.3 Struktur PEG 22
3.1 Spesimen Uji Berdasarkan ASTM D 639 no V 27
4.1 Grafik Penurunan Berat Molekul 33
4.2 Grafik Distribution Number Monmorillonite Komersil 34 4.3 Spektrum FTIR dari Organomonmorillonite, Polietilen
Glikol
35
4.4 Spektrum Hasil Analisis FT-IR Karet Alam-g-GMA 37 4.5 Kurva Regangan vs Tegangan dari Komposit Karet
Alam/Organomonmorillonite dengan PEG
38
4.6 Kurva Suhu vs Massa dari Komposit Karet Alam/Organomonmorillonite 0,01; 0,03 mol; dan karet alam tanpa filler
40
4.7 Hasil Analisis SEM Karet
Alam/Organomonmorillonite dengan PEG 0.01 mol
41
DAFTAR SINGKATAN
GMA = Glysidil Metacrylat
SIR = Standard Indonesian Rubber BPO = Benzoil Peroksida
MMT = Montmorillonite PEG = Polietilen Glikol
SEM = Scanning Electron Microscopy MBT = Mercaptobenzo Thiazole TGA = Thernogravimetric Analysis FT-IR = Fourier Tranform-Infra Red
ASTM = American Society for Testing and Materials
MPa = Mega Pascal
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
Judul Halaman
1 Sampel yang Digunakan 47
2 Alat yang Digunakan Dalam Penelitian 48
3 Proses Grafting Karet Alam dengan GMA 49
4 Hasil Penelitian Berupa Komposit Karet Alam/Organomonmorillonite dengan PEG
49
5 Hasil Perhitungan Penentuan Berat Molekul, Derajat Grafting dan Massa PEG
50
6 Spektrum FT-IR dari Organomonmorillonite/PEG 51 7 Spektrum FT-IR Monmorllonite (Darehkordi, 2012) 52
8 Spektrum FT-IR Karet Alam-g-GMA 53
9 Spektrum FT-IR Karet Alam-g-GMA (Eddiyanto, 2007) 53 10 Hasil Analisis Ukuran Partikel Monmorillonite dengan
PSA
54
11 Hasil Analisis Uji Tarik Komposit Karet Alam/Organomonmorillonite PEG 0,01 mol
55
12 Hasil Analisis TGA Komposit Karet
Alam/Organomonmorillonite PEG 0,01 mol
56
13 Hasil Analisis Morfologi Komposit Karet Alam/Organomonmorillonite dengan PEG
