SINTESIS DAN KARAKTERISASI PEREKAT POLIURETAN DARI CAMPURAN BAHAN ALAMI SARI TEBU DAN MDI
(4,4-Diphenilmethane Diisosianat) DENGAN PEG (Polietilen Glikol)
Oleh:
Muhammad Alsya Rinaldhy NIM : 408231033 Program Studi Kimia
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karuniaNya yang memberikan kesehatan dan hikmah kepada penulis sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik sesuai waktu yang direncanakan.
Skripsi berjudul “Sintesis Dan Karakterisasi Perekat Poliuretan Dari Campuran Bahan Alami Sari Tebu Dan MDI (4,4-Diphenilmethane Diisosianat) Dengan PEG (Polietilen Glikol)” disusun untuk memperoleh gelar Sarjana Sain Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Unimed.
Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada : Ibu Dra. Ani Sutiani, M.Si, sebagai dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal penelitian sampai selesainya penelitian dan skripsi ini. Ucapan terima kasih juga penulis
sampaikan kepada Bapak Dr. Zainuddin M., M.Si, Ibu Dra. Ratu Evina Dibiyantini, M.Si, Ibu Lisnawaty Simatupang, S.Si, M.Si, yang telah memberikan
masukan dan saran-saran mulai dari rencana penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi ini.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Drs. Germanicus Sinaga, M.Pd. selaku dosen pembimbing akademik, Bapak Drs. Jamalum purba, M.Si, Bapak Drs. Rahmat Nauli, M.Si, Bapak Dr. Marham Sitorus, M.Si, Bapak dan Ibu Dosen yang telah mendidik penulis selama melakukan studi di kampus Unimed dan juga staf Pegawai Jurusan Kimia FMIPA Unimed, Bang Jhon, Bang Eriadi, Bang Nizam, Bang Helmi, Kak Tia, Kak Minda, Kak Sherry, yang sudah membantu penulis.
Terima kasih juga kepada teman penulis stambuk 2008 atas doa, saran, motivasi dan kerjasama yang diberikan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Buat sahabat-sahabat saya Reza, Ikhmam, Ali, Eriska, Lia, Ficka, Nia, Aulia, dan Dewi yang selalu memberikan dorongan buat penulis. Juga kepada Molani Paulina Hasibuan yang telah memberikan motivasi, doa, dan masukkan kepada penulis.
Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam penyelesaian skripsi ini, namun penulis sadar masih banyak kekurangan dan kelemahan di dalam skripsi ini, baik dari segi tata bahasa atau penulisan. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca. Penulis berharap isi skripsi ini bermanfaat bagi penulis sendiri dan pembaca seluruhnya.
Medan, Agustus 2012 Penulis,
SINTESIS DAN KARAKTERISASI PEREKAT POLIURETAN DARI CAMPURAN BAHAN ALAMI SARI TEBU DAN MDI
(4,4-Diphenilmethane diisosianat) DENGAN PEG (Polietilen Glikol)
Oleh :
MUHAMMAD ALSYA RINALDHY 408231033
Abstrak
Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui apakah sukrosa dari sari tebu dapat digunakan untuk membuat perekat poliuretan dan mengetahui jenis PEG (Polietilen Glikol) yang lebih baik digunakan untuk mendapat perekat poliuretan yang paling baik juga mengetahui variasi komposisi yang paling optium. Jenis PEG yang dipakai adalah PEG 1000 dan PEG 400 dan sumber poliolnya adalah Sari Tebu. Sumber isosianatnya adalah MDI (4,4-Diphenilmethane diisosianat). Perekat poliuretan dibuat dengan mencampurkan sari tebu dengan PEG sampai homogen, lalu dicampurkan kembali dengan MDI sambil dialiri gas nitrogen pada suhu kamar, campuran diaduk selama 15 menit. Hasil dari pembuatan poliuretan langsung direkatkan pada spesimen uji berupa kayu dengan ukuran panjang 16 cm, lebar 3 cm, tebal 1 cm untuk uji tarik, dan untuk uji kekuatan lentur direkatkan pada spesimen uji berupa kayu dengan ukuran panjang 10 cm, lebar 1,5 cm, tebal 1 cm. Dari hasil pengujian yang dilakukan dengan alat uji tarik dan kekuatan lentur Tokyo Testing Machine, diperoleh nilai kekuatan tarik paling maksimum adalah 45,467 x 104 N/m2, persen perpanjangan 49,125 % pada perbandingan 1 mL sari tebu : 1 gram PEG 1000 : 2 mL MDI (komposisi 1:1:2). Sedangkan nilai kekuatan lentur paling maksimum adalah 822,8 x102 N/m2 pada perbandingan 1 mL sari tebu : 2 gram PEG 1000 : 3 mL MDI (komposisi 1:1:2). Karakteristik sifat fisik perekat poliuretannya adalah kental, berwarna kuning susu dan cepat mengeras sedangkan karakteristik gugus fungsi dilakukan dengan uji FTIR dengan hasil penelitian sesuai dengan gugus fungsi poliuretan.
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan ... i
Riwayat Hidup ... ii
Abstrak ... iii
Kata Pengantar ... iv
Daftar Isi ... vi
Daftar Gambar ... viii
Daftar Tabel ... ix
Daftar Lampiran ... x
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang Masalah ... 1
1.2. Batasan Masalah... 3
1.3. Rumusan Masalah ... 4
1.4. Tujuan Penelitian ... 4
1.5. Manfaat Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Konsep Polimer ... 5
2.2. Polimerisasi ... 5
2.3. Klasifikasi Polimer ... 6
2.4. Senyawa Isosianat ... 8
2.5. Makroglikol ... 9
2.6. Polietilen Glikol (PEG) ... 9
2.7. Tebu... 10
2.8. Sukrosa Sebagai Bahan Alami Sumber Poliol ... 11
2.9. Perekat (Adhesive) ... 12
2.10. Poliuretan ... 15
2.11. Perekat Poliuretan ... 16
2.12. Karakterisasi Poliuretan ... 17
2.12.1. Analisis Spektrofotometri Infra Merah ... 17
2.12.3. Uji Kekuatan Lentur (UFS) ... 19
BAB III METODE PENELITIAN ... 21
3.1. Lokasi Dan waktu Penelitian ... 21
3.2. Alat Dan Bahan ... 21
3.3. Prosedur Penelitian... 21
3.3.1. Pembuatan Perekat Poliuretan... 21
3.3.2. Pembuatan Spesimen Uji Poliuretan ... 21
3.4. Karakterisasi Poliuretan ... 23
3.4.1. Uji Infra Merah ... 23
3.4.2. Uji Tarik ... 23
3.4.3. Uji Kekuatan Lentur (UFS) ... 23
3.5. Diagram Alir Penelitian ... 23
BAB IV PEMBAHASAN ... 25
4.1. Data Awal Sumber Poliol... 25
4.2. Pembuatan Perekat Poliuretan... 25
4.3. Proses Pembuatan Spesimen Uji ... 29
4.4. Perhitungan Uji Tarik ... 29
4.5. Analisa Uji Kekuatan Tarik Perekat Poliuretan ... 30
4.6. Perhitungan Uji Kekuatan Lentur ... 33
4.8. Analisa Gugus Fungsi dengan FTIR ... 37
4.8.1. Analisa Gugus Fungsi pada MDI ... 37
4.8.2. Analisa Gugus Fungsi pada PEG 1000 ... 38
4.8.3. Analisa Gugus Fungsi pada PEG 400 ... 39
4.8.4. Analisa Gugus Fungsi Sukrosa dan Poliuretan dari PEG 1000 ... 40
4.8.5. Analisa Gugus Fungsi Sukrosa dan Poliuretan dari PEG 400 ... 43
BAB V PENUTUP ... 45
5.1. Kesimpulan ... 45
5.2. Saran ... 45
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Syarat Mutu Perekat ... 14
Tabel 4.1. Sifat Fisik Poliuretan yang Dihasilkan dari PEG 1000 ... 26
Tabel 4.2. Sifat Fisik Poliuretan yang Dihasilkan dari PEG 400 ... 27
Tabel 4.3. Data Uji Tarik Poliuretan ... 31
Tabel 4.4. Data Uji Tarik beberapa produk perekat komersil ... 31
Tabel 4.5. Data uji Kekuatan Lentur ... 35
Tabel 4.6. Data Uji Kekuatan Lentur Produk Perekat Komersil... 35
Tabel 4.7. Data gugus fungsi dari MDI, PEG, dan Sukrosa ... 42
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Polimer Linier ... 6
Gambar 2.2. Polimer Bercabang ... 7
Gambar 2.3. Polimer Jaringan Tiga Dimensi ... 7
Gambar 2.4. Struktur Polietilen Glikol ... 10
Gambar 2.5. Tanaman Tebu ... 11
Gambar 2.6. Ikatan poliuretan dan reaksi pembentukan poliuretan... 15
Gambar 3.3. Diagram Alir Penelitian ... 24
Gambar 4.1. Reaksi Pembentukan perekat poliuretan dengan sumber poliol alami sukrosa ... 28
Gambar 4.2. Pengaruh variasi jenis PEG terhadap kekuatan tarik perekat poliuretan... 32
Gambar 4.3. Pengaruh variasi jenis PEG terhadap persen perpanjangan perekat poliuretan ... 33
Gambar 4.4. Pengaruh variasi jenis PEG terhadap kekuatan lentur perkeat poliuretan... 36
Gambar 4.5. Spektrum gugus fungsi MDI ... 38
Gambar 4.6. Spektrum gugus fungsi PEG 1000 ... 39
Gambar 4.7. Spektrum gugus fungsi PEG 400 ... 40
Gambar 4.8. Spektrum gugus fungsi sukrosa... 41
Gambar 4.13. Spektrum gugus fungsi Poliuretan dari PEG 1000... 41
Gambar 4.10. Spektrum gugus fungsi Sukrosa ... 43
DAFTAR LAMPIRAN
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Polimer adalah molekul besar yang tersusun secara berulang dari molekul-molekul kecil yang saling berikatan kovalen. Molekul-molekul-molekul ini biasa disebut monomer (Riswiyanto, 2009). Dengan bertambahnya perkembangan desain dan tekhnik di bidang polimer, maka perkembangan akan perekat, plastik, serat dan karet juga semakin berkembang. Perkembangan bahan polimer secara polimerisasi juga sangat maju dan berkembang pesat, begitu juga polimerisasi polimer untuk menghasilkan perekat (Hartomo, 1992).
Perekat yang banyak dipergunakan di lingkungan sekitar kita adalah perekat dengan berbahan poliuretan. Perekat poliuretan pertama kali ditemukan oleh Prof. Otto Bayer pada tahun 1971 sebagai bahan pembentuk serat yang dibuat untuk menandingi serat nylon. Tetapi penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa poliuretan bukan saja dapat digunakan sebagai serat, tetapi juga dapat
digunakan untuk membuat busa, bahan elastomer, lem, pelapis dan lain-lain. (Anonim, 2007).
Penggunaan perekat poliuretan di Indonesa sebagai bahan industri masih tergantung pada impor. Di bidang industri poliuretan digunakan sebagai furniture, alat-alat olahraga, serta berbagai pembungkus. Di bidang kedokteran juga digunakan sebagai pelindung muka, kantung darah dan lain-lain. Maka hal ini menunjukkan bahwa prospek dalam pengolahan poliuretan dimasa depan sangat menjanjikan (Anonim, 2007).
2
Poliuretan berbasis HTPB (Hidroksil Terminate Polibutadiena) banyak digunakan untuk bahan perekat propelan komposisi padat. Namun menurut Wibowo (2000), permasalahan yang muncul dengan pemakaian poliuretan berbasis HTPB adalah bahwa HTPB merupakan bahan yang mahal, sulit pengadaannya dan berasal dari bahan industri petrokimia yang tidak terbaharukan serta masih diimpor. Oleh karena itu perlu dilakukan usaha untuk memperoleh suatu bahan alternatif lain yang dapat digunakan sebagai perekat. Salah satu bahan yang memungkinkan untuk penggantian HTPB adalah senyawa polimer yang berasal dari monogliserid minyak atau bentuk epoksidanya.
Penelitian untuk mendapatkan poliuretan sudah mulai dilakukan, seperti yang dilakukan oleh Erlinda (2008) mencampurkan minyak jarak, PEG 400 dan MDI dengan memvariasikan suhu reaksi polimerisasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil dengan sifat mekanik maksimal diperoleh pada suhu 30ºC dengan kekuatan tarik 11,625 Kgf/cm2 dan perpanjangan 272%. Penelitian
oleh Putri (2010) menggunakan minyak jarak teralkoholisasi juga dilakukan untuk memperbaiki mutu perekat poliuretan. Hasil penelitian maksimal ditunjukkan
pada perbandingan MJT : PEG 1000 : MDI sebesar 1:1:3 dengan hasil kekuatan tarik maksimum 23,833x104 N/m dan perpanjangan 42%.
Penelitian oleh Yoshendra (2011) tentang pembuatan perekat poliuretan dari sumber poliol alami (glukosa, fruktosa, sukrosa) dengan PEG dan MDI diperoleh hasil maksimal perbandingan SP : PEG 1000 : MDI sebesar 1:1:3 dengan hasil kekuatan tarik maksimum 46,82 N/m2 dan kekuatan lentur maksimum sebesar 822x104 N/m2 yang diperoleh pada pembentukan poliretan dengan sumber bahan alami sukrosa. Kualitas perekat secara fisik tidak dapat memenuhi karena perekat yang dihasilkan mudah mengeras sehingga sulit untuk diaplikasikan.
3
x 104 N/m2, persen perpanjangan sebesar 74,9 % dan nilai kelenturan sebesar 801,6 N/m2.
Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Henri (2011) yang digunakan sebagai sumber alami poliol adalah larutan sukrosa murni. Larutan sukrosa murni memiliki harga yang relatif mahal sehingga diperlukan mencari sumber alami poliol yang biasa didapatkan dengan mudah dari alam. Sukrosa atau gula secara kimia termasuk ke dalam golongan karbohidrat dengan rumus C12H22O11. Sukrosa terbentuk melalui proses fotosintesis yang ada pada
tumbuh-tumbuhan. Pada proses tersebut terjadi interaksi antara karbon dioksida dengan air didalam sel yang mengandung klorofil.
Menurut Hart et al (2003), sukrosa merupakan disakarida dan secara komersial diperoleh dari batang tebu dan bit gula. Kandungan sukrosa pada tebu tergantung kepada masing-masing jenis tebu dan lokasi penanamannya. Menurut Widyastuti (1999), kandungan sukrosa pada tebu yaitu berkisar antara 11% - 19%.
Dan menurut Moerdokusumo (1993), kandungan sukrosa dalam tebu yaitu berkisar antara 11% - 14%.
Oleh karena itu, dalam penelitian ini dilakukan pembuatan perekat poliuretan dari sumber alami sukrosa dari sari tebu dengan penggabungan dengan polietilen glikol (PEG) dan diisosianat berupa 4,4-diphenilmethane diisosianate (MDI) dengan variasi komposisi MDI dan jenis PEG, sehingga diharapkan diperoleh perekat dengan kualitas yang terbaik.
1.2. Batasan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka peneliti membuat beberapa batasan masalah, yaitu :
1. Bahan alami yang dipakai sebagai sumber poliol dalam penelitian ini adalah sukrosa dari sari tebu.
2. Jenis PEG yang digunakan adalah PEG 400 dan 1000.
4
1.3. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Apakah sumber alami poliol sukrosa dari sari tebu dapat digunakan untuk menghasilkan perekat poliuretan?
2. Apakah jenis Polietilen Glikol (PEG) yang digunakan dapat mempengaruhi sifat perekat poliuretan yang dihasilkan?
3. Pada komposisi Sukrosa Tebu : PEG : MDI manakah dihasilkan perekat poliuretan dengan sifat perekat yang maksimal?
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
1. Mengetahui apakah sumber alami poliol sukrosa dari sari tebu dapat digunakan untuk menghasilkan perekat poliuretan.
2. Mengetahui pengaruh jenis Polietilen Glikol (PEG) yang digunakan dalam pembuatan perekat poliuretan.
3. Mengetahui komposisi manakah yang menghasilkan perekat poliuretan yang memiliki sifat perekat paling maksimal.
1.5.Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah :
1. Memberikan informasi mengenai penggunaan sukrosa sari tebu dalam sintesa pembuatan perekat poliuretan.
BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Penggunaan sukrosa alami dari sari tebu dalam reaksi polimerisasi pembentukan perekat poliuretan dengan PEG dan MDI berhasil dilakukan.
2. Perekat poliuretan dengan sumber poliol alami sukrosa sari tebu menunjukkan penggunaan PEG 1000 lebih baik daripada PEG 400.
3. Variasi komposisi yang paling maksimal memberikan kekuatan tarik dalam pembuatan perekat poliuretan adalah pada variasi komposisi SP:PEG:MDI (1:1:2) pada jenis PEG 1000.
4. Variasi komposisi yang paling maksimal memberikan kekuatan lentur perekat poliuretan adalah variasi komposisi SP:PEG:MDI (1:2:3) pada jenis PEG 1000.
5.2. Saran
46
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2007, Poliuretan, http//:www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ekt=65 Barus, Y., (2011), Pembuatan Perekat Poliuretan Dari Sumber Poliol Alami
(Glukosa, Fruktosa, Sukrosa) Dengan Polietilen Glikol (PEG 1000) dan
diisosianat 4,4-diphenilmethane diisosianat (MDI), skripsi, FMIPA
UNIMED, Medan.
Blackburn, F., 1984, Sugar Cane, Longman Group Ltd, London 414p Cowd, M.A., dan Stark, J.G., 1991, Kimia Polimer, ITB, Bandung
Erlinda, (2008), Pembuatan Poliuretan Dari Campuran Minyak Jarak, Glikol Dan Diisosianat Dengan Variasi Suhu Reaksi, skripsi, FMIPA UNIMED,
Medan.
Hart, H., Lesliie E. Craine & David J. Hart.,(2003), Kimia Organik edisi 11, Erlangga, Jakarta
Hartomo, A.J., (1992), Memahami Polimer san Perekat, Andi Offset, Yogyakarta
Hepburn, C., 1992, Poliurethane Elastomer, 2nd Edition, Elsevier Science Publisher Ltd, London
Hummel, D.O., 1985, Infrared Spectra Polymer In The Medium And Long Wavelength Regions, John Willey Dan Sons, London
Mardhia, Y., (2008), Pengaruh Jumlah Penambahan Air Imbibisi Pada Stasiun Gilingan Terhadap Kehilangan Gula Dalam Ampas Di Pabrik Gula
Kwala Madu PTPN II, Skripsi, Departemen Kimia, FMIPA USU
Moerdokusumo, A., (1993), Pengawasan Kualitas dan Teknologi Pembuatan Gula di Indonesia, ITB, Bandung
Odian, G., 1991, Peinciples of Poyimerization. 3rd edition, John Wiley & Sons, Inc :New York
Panggabean, H., (2011), Sintesis dan Karakterisasi Perekat Poliuretan dari Campuran Bahan Alami Sukrosa dan MDI (4,4-diphenilmethane
diisosianate) dengan Variasi Jenis PEG (Polietilen Glikol), skripsi,
47
Putri, A.S., (2010), Pengaruh Variasi MDI (Metilen-4, 4-diphenil diisosianat) Dalam Pembuatan Perekat Poliuretan Dengan Campuran PEG (Polietilen
Glikol) 1000 Dan Minyak Jarak, skripsi, FMIPA UNIMED, Medan.
Sutiani, A., Dibyantini, R.E., Nauli, R., (2004), Sintesis Dan Karakterisasi Plastik Poliuretan Yang Bersifat Biodegradable Dari Bahan Baku Minyak Jarak,
Laporan Penelitian Dosen Muda, Dirjen Dikti, Depdiknas, Jakarta.
Tano, E., (1997), Pedoman Membuat Perekat Sintesis, Cetakan Pertama, PT. Rineka Cipta, Jakarta
