PEMANFAATAN SERBUK BAN BEKAS YANG DICANGKOK DENGAN MALEAT ANHIDRIDA MENGGUNAKAN METODE GRAFT
COPOLYMERIZATION BLENDING SEBAGAI
PENYERAP MINYAK
SKRIPSI
TOHARUDDIN BATUBARA 110802018
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2016
PEMANFAATAN SERBUK BAN BEKAS YANG DI CANGKOK DENGAN MALEAT ANHIDRIDA MENGGUNAKAN METODE GRAFT
COPOLYMERIZATION BLENDING SEBAGAI
PENYERAP MINYAK
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
TOHARUDDIN BATUBARA 110802018
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2016
PERSETUJUAN
Judul : Pemanfaatan Serbuk Ban Bekas yang Dicangkok
Dengan Maleat Anhidrida Menggunakan Metode
Graft Copolymerization Blending sebagai
Penyerap Minyak
Kategori : Skripsi
Nama : Toharuddin Batubara
Nomor Induk Mahasiswa : 110802018
Program Studi : Sarjana (S1) Kimia
Departemen : Kimia
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Februari 2016
Komisi Pembimbing:
Pembimbing 2, Pembimbing1,
Dr. Marpongahtun, MSc Saharman Gea, Ph. D
NIP. 196111151988032002 NIP.196811101999031001
Diketahui/Disetujui Oleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
Dr. Rumondang Bulan Nst, MS NIP. 195408301985032001
PERNYATAAN
PEMANFAATAN SERBUK BAN BEKAS YANG DICANGKOK DENGAN MALEAT ANHIDRIDA MENGGUNAKAN METODE
GRAFT COPOLYMERIZATION BLENDING
SEBAGAI PENYERAP MINYAK
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Februari 2016
TOHARUDDIN BATUBARA 110802018
PENGHARGAAN
Bismillahirrahmanirrahiim,
Puji dan syukur senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat beriring salam penulis haturkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, semoga kita mendapat syafaatnya kelak di hari akhir nanti.
Penghargaan yang tinggi kepada orang tua tercinta, Ayahanda Abdul Kholid Batubara dan Ibunda Zakiah Nasution, terima kasih atas segala kasih sayang, pengorbanan, cinta, dukungan, dan kepercayaan yang tiada terkira kepada penulis. Kepada seluruh keluarga, terima kasih atas segala doa dan dukungannya.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Saharman Gea, Ph. D selaku dosen pembimbing I dan Ibu Marpongahtun, M.S selaku dosen pembimbing II yang telah membantu dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih juga kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan Nasution, MS dan kepada Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU. Kepada Bapak Dr, Darwin Yunus Nasution, MS selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan saran dan motivasi selama masa perkuliahan. Terima kasih juga kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama pendidikan.
Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Saharman Gea, Ph.D dan Kak Sri Rahayu, S.Si selaku kepala dan laboran Laboratorium Kimia Dasar. Terima kasih atas segala fasilitas selama mengerjakan penelitian. Untuk keluarga besar laboratorium Kimia Dasar, rekan-rekan stambuk 2010-2014, terima kasih atas persaudaraan selama ±4 tahun ini. Terkhusus untuk sahabat-sahabat penulis, Sakinah, Hendra, Riski, Dewi, Martha, Suci, Riana dan Saleh, terima kasih telah menjadi keluarga untuk penulis selama pendidikan ini dan terima kasih atas persahabatan yang tulus ini. Kepada teman-teman seperjuangan stambuk 2011, terima kasih atas segala doa dan kekompakannya.
Semoga Allah senantiasa mengabulkan doa kita dan membalas segala kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Aamiin Ya Rabbal ‘Alamiin.
Penulis
PEMANFAATAN SERBUK BAN BEKAS YANG DICANGKOK DENGAN MALEAT ANHIDRIDA MENGGUNAKAN METODE GRAFT
COPOLYMERIZATION BLENDING SEBAGAI
PENYERAP MINYAK ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian mengenai pemanfaatan serbuk ban bekas yang dicangkok dengan maleat anhidrida menggunakan metode graft copolymerization blending sebagai penyerap minyak. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi penambahan maleat anhidrida, penambahan benzoil peroksida dan variasi waktu pada serbuk ban bekas-g-maleat anhidrida. Proses grafting dilakukan dengan teknik refluks dalam labu alas yang dirangkai dengan kondensor dan oil bath pada
suhu (105-110)oC, variasi konsentrasi MA (3, 6, 9, 12, 15) phr, variasi konsentrasi
benzoil peroksida (0,50; 0,10; 0,15) molar ratio dan variasi waktu (15, 30, 60, 90) menit. Selanjutnya dilakukan penentuan derajat grafting dengan metode titrasi, analisis spektra FT-IR untuk menentukan adanya grafting MA pada serbuk ban bekas, uji SEM untuk mengetahui morfologi sampel tersebut dan uji pengembangan dilakukan dengan perendaman terhadap minyak tanah dan toluena. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan menunujukkan bahwa proses serbuk ban bekas-g-MA maksimum terjadi pada perbandingan 15 phr pada variasi penambahan maleat anhidrida dengan derajat grafting 0,490% ; perbandingan 0,15 molar ratio pada variasi penambahan benzoil peroksida dengan derajat grafting 0,245%; dan pada variasi waktu 90 menit dengan derajat grafting 6,61%. Kemudian hasil analisis
spektra FT-IR didapat serapan gugus C=O pada daerah 1705,07 cm-1dan analisis
morfologi menunjukkan penyebaran yang merata dan homogen dengan luas permukaan yang cukup besar dengan ukuran pori-pori yang kecil pada 7,609-102,9 µm. Kemudian uji swelling membuktikan dari kedua proses perendaman dengan pelarut yang berbeda bahwa viskositas toluena sangat kecil dibandingkan dengan karosen dan molekul-molekul toluena sangat mudah berdifusi.
RECYCLING OF WASTE TYRE RUBBER GRAFTING MALEIC ANHYDRIDE USING GRAFT COPOLYMERIZATION
BLENDING METHOD INTO OIL ABSORBENT ABSTRACT
Recycling of waste tyre rubber grafting maleic anhydride using graft copolymerization blending method into oil absorbent has been researched. This research purposed to learn the influence variation of the additions maleic anhydride, the addition benzoyl peroxide and the variation of times to Waste Tyre Rubber-g-Maleic Anhydride. Grafting process has been done by using reflux method in the
flask connected with condensor and oil bath at (105-110)oC, the variation of
concentrations MA (3, 6, 9, 12, 15) phr, the variation of concentration benzoyl peroxide (0.50; 0.10; 0.15) molar ratio and the variation of times (15, 30, 60, 90) minute. Then, analyzed by determining of grafting degree with titration method, FT-IR analysis to determine the presence of grafted-MA to waste tyre rubber, SEM analysis to know morphologically sample and swelling test is done by using soil and toluene. The result shows that WTR-g-MA process gets maximum concentration MA at ratio 15 phr with grafting degree 0.490 %; gets maximum concentration benzoyl peroxide at ratio 0.15 phr with grafting degree 0.245 %; and the variation of time at 90 minute with grafting degree 6.61 %. FT-IR analysis results the absorption of C=O
group at 1705.0707 cm-1 and morphology analysis shows the homogeneous and
compatible surface with high surface pores area at 7.609-102.9 µm. Swelling index shows from the both of submersion process with different solvents that toluene has lower viscosity than kerosene and the molecules of toluene are easy to difuse.
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan ii Pernyataan iii Penghargaan iv Abstrak v Abstract vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel ix
Daftar Gambar x
Daftar Singkatan xi
Daftar Lampiran xii
Bab 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Permasalahan 4 1.3. Pembatasan Masalah 4 1.4. Tujuan Penelitian 4 1.5. Manfaat Penelitian 5 1.6. Lokasi Penelitian 5 1.7. Metodologi Penelitian 5
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1. Ban 7 2.1.1. Vulkanisasi 7 2.1.2.BahanTambahan 8 2.1.3. Inisiator 9 2.1.4. Bahan Pengaktif(Activator) 9 2.1.5. Bahan Pemercepat(Akselerator) 10 2.1.6. Bahan Penstabil 11 2.2. Proses Grafting 12
2.3. Pencampuran Polimer (Polimer Blends/Composite) 13
2.3.1 Kopolimerisasi 13
2.4. Paduan Polimer (Polymer Blend) 16
2.5. Serbuk Ban Bekas 16
2.6. Maleat Anhidrida 18
2.9. Adsorben 21
2.10. Swelling Index 23
2.11. Fourier Transform- Infra Red (FTIR) 24
2.12. Scanning Electron Microscopy (SEM) 2.13. Analisa Derajat Grafting
2.14. Uji Sifat-Sifat Pengembangan
26 27 27
Bab 3. Metode Penelitian
3.1. Alat 29
3.2. Bahan 30
3.3. Prosedur Kerja 30
3.3.1. Penyiapan Bahan 30
3.3.2. Pembuatan Larutan Pereaksi 30
3.3.2.1. Pembuatan Larutan KOH 0,5 N 30
3.3.3. Proses Pengekstrakan Ban Bekas 31
3.3.4. Proses Grafting antara WTR-g-MA 31
3.3.5. Proses Penghitungan Derajat Grafting 31
3.3.6. Analisa Gugus Fungsi dengan FTIR 32
3.3.7. Analisa Sifat Morfologi dengan SEM 32
3.3.8. Analisa Sifat-Sifat Pengembangan 33
3.3.9. Analisis Data 33
3.3.9.1.Analysis of Variance 34
3.4. Bagan Penelitian 37
3.4.1. Bagan Preparasi Sampel 37
3.4.2. Bagan Proses Pengekstrakan Karet Ban Bekas 37
3.4.3. Bagan Proses Grafting antara WTR-g-MA 38
Bab 4 Hasil dan Pembahasan
4.1 Hasil Penelitian 40
4.1.1. Hasil Pengekstrakan Karet Ban Bekas 40
4.1.2.Hasil Grafting WTR-g-MA 41
4.2 Pembahasan 42
4.2.1. Pengekstrakan Serbuk Ban Bekas 42
4.2.2. Karakterisasi WTR dan WTR-g-MA dengan FTIR 42
4.2.3. Proses Grafting antara WTR-g-MA 45
4.2.4. Penghitungan Derajat Grafting 47
4.2.4.1. Pengaruh variasi konsentrasi MA terhadap 47
Derajat Grafting
4.2.4.2. Pengaruh variasi konsentrasi BPO terhadap 49
Derajat Grafting
4.2.4.3. Pengaruh variasi waktu terhadap derajat grafting 50
4.2.5. Analisa Sifat Morfologi WTR-g-MA dengan SEM 52
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1 Komposisi ban di Indonesia 7
2.2 3.1 3.2 3.3
Pembagian daerah radiasi inframerah Variasi Maleat Anhidrida (MA) Variasi Benzoil Peroksida (BPO) Variasi waktu
25 34 34 34
4.1 Hasil identifikasi serapan FT-IR WTR dan
WTR-g-MA
41
4.2 Data WTR-g-MA variasi MA 46
4.3 Data derajat grafting WTR-g-MA variasi MA 46
4.4 Data WTR-g-MA variasi BPO 47
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10
Data derajat grafting WTR-g-MA variasi BPO Data WTR-g-MA variasi waktu
Data derajat grafting WTR-g-MA variasi waktu Data analisa pengembangan (swelling)
Data analisa pengembangan terhadap toluena Data analisa pengembanagn terhadap karosen
48 49 49 52 52 53
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2.1 Skema kopolimer yang berbeda 13
2.2 Gambar kopolimer blok 14
2.3 Gambar kopolimer graft/cangkok 14
2.4 Gambar kopolimer Bergantian/alternating 15
2.5 Gambar kopolimer acak 15
2.6 2.7 2.8
Dasar pembuatan maleat anhidrida
Rumus dan struktur kimia benzoil peroksida Reaksi dekomposisi benzoil peroksida
19 20 21
4.1 Serbuk ban bekas hasil ekstruksi 38
4.2 4.3 4.4
Hasil WTR-g-MA waktu 90 menit
Spektrum FT-IR (a) WTR (b) WTR-g-MA Reaksi karet alam dengan maleat anhidrida
39 42 44
4.5 Grafik derajat grafting WTR-g-MA variasi MA 46
4.6 Grafik derajat grafting WTR-g-MA variasi BPO 48
4.7 4.8 4.9
Grafik derajat grafting WTR-g-MA variasi waktu Hasil analisa SEM
Grafik analisa pengembangan terhadap karosen
50 51 53
DAFTAR SINGKATAN
FT-IR = Fourier Transform Infrared
WTR = Waste Tyre Rubber
MA = Maleat Anhidrida
KOH = Kalium Hidroksida
SEM = Scanning Electron Microscopy
BPO = Benzoil Peroksida
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
Judul Halaman
1 Gambar Penelitian 62
2 Hasil Analisa Gugus Fungsi WTR dengan
Fourier Transform Infrared (FT-IR)
64 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Hasil Analisa Gugus Fungsi WTR-g-MA dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR) Analisa Sifat Morfologi WTR-g-MA sengan SEM
Perhitungan Penentuan Derajat Grafting Variasi Maleat Anhidrida
Perhitungan Penentuan Derajat Grafting Variasi Benzoil Peroksida
Perhitungan Penentuan Derajat Grafting Variasi Waktu
Perhitungan Sifat-Sifat Pengembangan (Swelling)
Data Hasil Sidik Ragam Pengaruh Penambahan MA terhadap WTR-g-MA
Data Hasil Sidik Ragam Pengaruh Penambahan BPO terhadap WTR-g-MA
Data Hasil Sidik Ragam Pengaruh Penambahan Waktu terhadap WTR-g-MA
Data Hasil Sidik Ragam Pengaruh Penambahan Waktu Swelling terhadap WTR-g-MA 65 66 67 69 70 72 73 73 73 74
