PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI
TANDAN KELAPA (Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI
PLASTIK POLIPROPILENA YANG TERBIODEGRADASIKAN
TESIS
Oleh :
POPPY SYAHFRIANA 117006013/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI TANDAN KELAPA (Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA
YANG TERBIODEGRADASIKAN
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Dalam Program Studi Ilmu Kimia Pada Fakultas Matematika Dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh
Poppy Syahfriana
117006013/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul Tesis : PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI TANDAN KELAPA (Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA YANG TERBIODEGRADASIKAN
Nama Mahasiswa : Poppy Syahfriana Nomor Pokok : 117006013
Program Studi : Magister Ilmu Kimia
Menyetujui Komisi Pembimbing
(Dr. Yugia Muis, M.Si)
Ketua Anggota
(Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D)
Ketua Program Studi Dekan
(Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D) (Dr. Sutarman, MSc)
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI TANDAN KELAPA
(Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA
YANG TERBIODEGRADASIKAN
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya Tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 27 April 2013
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai Sivitas Akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Poppy Syahfriana Nomor Pokok : 117006013
Program Studi : Magister Ilmu Kimia Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusif Royalty
Free Right) atas Tesis saya yang berjudul:
PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI TANDAN KELAPA
(Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA
YANG TERBIODEGRADASIKAN
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 27 April 2013
Telah diuji pada
Tanggal : 27 April 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
KETUA : Dr. Yugia Muis, M.Si
Anggota : 1. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
2. Prof.Dr. Harlem Marpaung
3. Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc
4. Eddyanto, Ph.D
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Siabu, Sumatera Utara pada tanggal 20 Oktober 1985, anak
pertama dari Bapak Paino (alm) dan Ibu Ariani.
Penulis menimba ilmu di TK Aisyiah Medan pada tahun 1991-1992.
Melanjutkan pendidikan di SD Negeri 066048 Medan pada Tahun 1992-1998, SLTP
Negeri I8 Medan pada tahun 1998-2001, dan di SMA Negeri I2 Medan pada tahun
2001-2004. Kemudian melanjutkan jenjang perkuliahan dengan menjadi mahasiswa
Jurusan Pendidikan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Medan pada tahun 2004-2008. Lalu melanjutkan kembali
pendidikan pada program Magister Ilmu Kimia di Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur atas limpahan rezeki dan Rahmat dari Allah SWT. Salawat dan
salam untuk Rasulullah Muhammad SAW karena jika bukan karena-Nya, saya tidak
akan mampu mengerjakan penelitian serta tesis ini dengan baik.
Tesis berjudul “ PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI
TANDAN KELAPA (Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA YANG TERBIODEGRADASIKAN” ini dibuat sebagai salah
satu syarat mendapatkan gelar Magister Sains pada bidang ilmu Kimia Fakultas
Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Pada
kesempatan ini penulis ingin memberikan penghargaan yang setinggi-tingginya serta
mengucapkan terima kasih yang tidak terhingga kepada berbagai pihak yang terlibat
secara langsung maupun tidak langsung dan telah memberikan dukungan baik moril
maupun materil. Dengan segala kerendahan hati dan rasa hormat yang mendalam
penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tulus kepada:
Orang tua tercinta, Ayahanda Paino (alm) dan Ibunda Ariani yang selalu
memberikan limpahan kasih sayang, ketulusan dan keikhlasan dalam mendidik dan
membesarkan penulis. Dan kepada Suami tercinta R. Akhir, juga kepada putraku
Barack Ilmi Nugraha dan putriku tersayang Salma Adilla Putri yang telah
memberikan semangat terbesar yang tidak ada henti-hentinya kepada penulis.
Semoga kalian semua selalu dalam lindungan Allah SWT.
Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DMTH, MSc, CTM SpA (K) dan Dr.
Sutarman, MSc selaku Rektor Universitas Sumatera Utara dan Dekan Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Ibu Dr. Yugia Muis, M.Si selaku dosen pembimbing I, Bapak Prof. Basuki
Wirjosentono, MS, Ph.D selaku dosen Pembimbing II dan Bapak Prof.Dr. Harlem
Marpaung, Bapak Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc dan Bapak Eddyanto, Ph.D
pikirannya serta memberikan masukan, saran, dan petunjuk kepada penulis dalam
melakukan penelitian dan penyusunan tesis ini.
Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D dan Dr. Hamonangan
Nainggolan, MSc selaku ketua program studi dan sekretaris Pascasarjana Ilmu Kimia.
Bapak/Ibu dosen Pascasarjana Ilmu Kimia yang telah membimbing dan
memotivasi serta memberi disiplin ilmu selama penulis menjalani studi.
Seluruh staf laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium Ilmu Dasar
FMIPA USU, terima kasih atas bantuannya dalam penelitian.
Kepada staf tata usaha Pascasarjana Ilmu Kimia dan teknisi Laboratorium
Kimia Polimer FMIPA-USU. Dan kepada teman – teman pasca sarjana angkatan
2011-2013 yang telah memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.
Hanya Allah yang dapat membalas segala kebaikan,ketulusan dan keikhlasan
yang telah kalian berikan kepada penulis. Penulis berharap limpahan Rahmat Allah
selalu mengalir untuk kita semua. Terima kasih.
Penulis menyadari bahwa tesis ini tidak terlepas dari kekurangan. Oleh karena
itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun dan
menyempurnakan skripsi ini agar lebih baik lagi.
Akhirnya penulis berharap tesis ini memberikan manfaat bagi setiap pembaca
maupun kemajuan penelitian dan ilmu pengetahuan yang akan datang.
Medan, 27 April 2013 Hormat Penulis
PEMANFAATAN SELULOSA MIKROKRISTAL DARI TANDAN KELAPA (Cocos Nucifera L) SEBAGAI PENGISI PLASTIK POLIPROPILENA
YANG TERBIODEGRADASIKAN
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang penggunaan dalam pembuatan komposit biodegradabel dengan pengisi mikrokristal selulosa yang bersumber dari tandan kelapa (Cocos Nucifera L) dan polipropilena. Karakterisasi hasil komposit yang diperoleh dianalisa gugus fungsi dengan uji FTIR, analisa sifat morfologi dengan uji SEM, analisa sifat thermal dengan uji DTA, analisa sifat mekanis dengan uji tarik, analisa XRD, dan analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel. Hasil penelitian menunjukan bahwa komposit biodegradabel yang memiliki sifat terbaik dan sesuai dengan SNI 7188.7:2011 adalah dengan perbandingan PP dan MCC pada perbandingan 80% : 20% dimana mempunyai sifat mekanis yang paling maksimum dimana harga kekuatan tarik 25,722 N/m2 dan kemuluran 5,292%. Sedangkan pada perbandingan 70% : 30% harga kekuatan tarik 15,753 N/m2 dan kemuluran 3,760% .Dari uji DTA spesimen komposit PP : MCC (80:20) menunjukkan kenaikan temperatur leleh nya dari 62,65°C menjadi 62,85 °C dan kenaikan temperatur dekomposisi nya dari 376,28 °C menjadi 342,67 °C. Dari kedua data perbandingan spesimen pada uji XRD pada saat sebelum dan sesudah mengalami biodegradasi terlihat bahwa angle (ø2é) mengalami penurunan , sedangkan d–value
nya mengalami kenaikan. Hal ini menunjukkan bahwa pada komposit yang pertama mengalami penguraian adalah mikrokristal selulosa nya. Laju persentase biodegradasi yang paling tinggi yakni pada komposit biodegradabel dengan perbanding 80 : 20 yaitu pada tanah kompos sebesar 2,668%. Dan dari hasil FTIR menunjukkan bahwa setelah biodegradasi telihat kenaikan gugus δ(O-H) pada peak 3445cm-1 dan kenaikan gugus δ(>C=O) pada peak 1730 cm-1 .
THE USE OF MICROCRYSTAL CELLULOSE OF COCONUT BUNCHES (Cocos Nucifera L) AS THE FILLER OF BIODEGRADABLE
POLIPROPILENA PLASTIC
ABSTRACT
A research has been done on the use of making a biodegradable composit with the microcrystal cellulose which is come from coconut bunches (Cocos Nucifera L)and polipropilena. The Characteristic of the composit result which is gain from the analisis of the function of DTA test, the analisis of the term of mechanism with the pulling test, the analisis of XRD, and the analisis of the capability to decompose in the field with biodegradable test. The result of the research shown that biodegradable composit which has the best characteristic and according to SNI 7188.7:2011 is with the comparison PP and MCC at the comparison 80% : 20%, which has the characteristic of the maximum mechanism which is the pull power price is 25,722 N/m2 and the flexibelity 3,760%. While at the comparison 70% : 30% pull power price is 15,753 N/m2 . From the DTA test the specimen composit PP : MCC (80:20), shown that the increase of the melting temperature from 62,65°C to 62,85 °C and the decrease of decomposition temperature from 376,28 °C to 342,67 °C. From those both data comparison specimen at XRD before and after test had biodegradaion. It shown that angle (ø2é) has decreased, while d–value has increased. This shown that at the first composit has become decomposer is microcrystal cellulose. The move of the highest biodegradation precentage is at the biodegradable composit with comparison 80: 20 that is at compose ground as 2,668%. And from FTIR result, it is found that after biodegratation, the cluster δ(O-H) at peak 3445cm-1 and the cluster δ(>C=O) at peak 1730 cm-1 have increased.
2.5 Degradasi Bahan Polimer 29
3.3.3 Pembuatan Film Polipropilena dengan Mikrokristal
Selulosa 49
BAB 4 PEMBAHASAN 51
4.2 Pengaruh Komposisi MCC Sebagai Penguat Komposit Polipropilena 55
4.2.1 Data Uji Tarik 55
4.2.2 Kemungkinan Mekanisme Reaksi 58
4.2.3 Analisa Sifat Termal dengan Uji DTA (Diffrential Thermal
Analysis) 59
4.2.4 Analisis Sifat Morfologi dengan Uji SEM (Scanning
Electron Microscopy) 60
4.2.5 Analisis Gugus Fungsi dengan Uji FTIR ( Fourier Transform
Infra Red Spectroscopy) 63
4.2.6 Analisa Kristalinitas dengan Uji XRD (X-Ray Diffraction) 65
4.3 Analisa Kemampuannya Terurai di alam dengan Uji Biodegradable 66
4.3.1 Analisa Sifat Thermal dengan Uji DTA ( Diffrential Thermal
Analysis) 68
4.3.2 Analisa Kristalinitas dengan Uji XRD (X-Ray Diffraction) 69
4.3.3 Analisa Sifat Morfologi dengan Uji SEM (Scanning
Electron Microscopy) 70
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 71
5.1 Kesimpulan 71
5.2 Saran 73
Daftar Tabel
Nomor Judul Halaman
1. Tabel 2.1 Komposisi Kimia dari Berbagai Jenis Serat Lignoselulosa 10
2. Tabel 2.2 Komposisi Komia Berbagai Bagian dari Tanaman Kelapa 11
3. Tabel 2.3 Sifat Umum Polipropilena 20
4. Tabel 2.4 Sifat_sifat Fisika Selulosa 26
5. Tabel 4.1 Serapan Gugus Fungsi dari MCC 52
6. Tabel 4.2 Variasi Penambahan MCC Sebagai Bahan Pengisi
Polipropilena 55
7. Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran
Komposit 56
8. Tabel 4.4 Hasil Uji DTA Sebelum Biodegradasi 60
9. Tabel 4.5 Bilangan Gelombang Polipropilena Murni 63
10. Tabel 4.6 Data Hasil Penurunan Massa (%) Spesimen Setelah Penanaman Dalam Tanah 67
11. Tabel 4.7 Hasil Uji DTA Setelah Biodegradasi 69
Daftar Gambar
Nomor Judul Halaman
1. Gambar 2.1 Tanaman Kelapa dan Tandan Kelapa 9
2. Gambar 2.2 Pembagian Komposit Berdasarkan Konstituennya 12
3. Gambar 2.3 Skema Bahan Pengisi Polimer 15
4. Gambar 2.4 Rumus Bangun Selulosa 23
5. Gambar 2.5 Mekanisme Sirkulasi Degradasi Polimer 30
6. Gambar 4.1 Hasil Uji SEM dari Mikrokristalin Selulosa 51
7. Gambar 4.2 Hasil Uji FTIR Mikrokristal Selulosa 52
8. Gambar 4.3 Difrakogram Sinar X-Sampel MCC
9. Gambar 4.4 Difrakogram Sinar X-Sampel MCC Ardizone et al (1999) 54
10. Gambar 4.5 Hasil Uji DTA MCC 54
11. Gambar 4.6 Grafik Tensile Stenght (N/m2
PP-BPO-MCC-MA 56 ) dalam Komposit
12. Gambar 4.7 Grafik Elongation et Break (%) dari komposit
PP-BPO-MCC-MA 57
13. Gambar 4.8 Hasil Uji SEM dari PP murni 61
14. Gambar 4.9 Hasil Uji SEM PP:MCC (70:30) Sebelum Biodegradasi 61
15. Gambar 4.1.0 Hasil Uji SEM PP:MCC (80:20) Sebelum Biodegradasi 62
16. Gambar 4.1.1 Hasil Spektrum FTIR PPMCC Sebelum dan Sesudah
Biodegradasi 64
17. Gambar 4.1.2 Hasil Uji XRD PPMCC (80:20) Sebelum Biodegradasi 65
18. Gambar 4.1.3 Hasil Uji XRD PPMCC (80:20) Sesudah Biodegradasi 69
Daftar Lampiran
Nomor Judul Halaman
1. Lampiran 1 Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemulura 80
2. Lampiran 2 Perhitungan Persen Penurunan Massa Uji Biodegradable 83
3. Lampiran 3 Gambar Kromatogran Hasil Uji DTA Untuk MCC 84
4. Lampiran 4 Gambar Kromatogran Hasil Uji DTA Untuk PP Murni 85
5. Lampiran 5 Gambar Kromatogran Hasil Uji DTA Untuk PP:MCC
(70:30) Sebelum Biodegradasi 86
6. Lampiran 6 Gambar Kromatogran Hasil Uji DTA Untuk PP:MCC
(70:30) Setelah Biodegradasi 87
7. Lampiran 7 Gambar Kromatogran Hasil Uji DTA Untuk PP:MCC
(80:20) Sebelum Biodegradasi 88
8. Lampiran 8 Gambar Kromatogran Hasil Uji DTA Untuk PP:MCC
(80:20) Setelah Biodegradasi 89
9. Lampiran 9 Gambar Spektrum FTIR Polipropilena Murni 90
10. Lampiran 10 Gambar Spektrum FTIR PPMCC Sebelum dan Sesudah
Biodegradasi 91
11. Lampiran 11 Hasil Uji XRD Sebelum Biodegradasi 92
DAFTAR SINGKATAN
PP = Polipropilena
PPd = Polipropilena terdegradasi MA = Maleat Anhidrida
MCC = Mikrokristal Selulosa
PP-g-MA = Polipropilena tergrafting maleat anhidrida FTIR = Fourier Transform Infrared Spectroscopy SEM = Scanning Electron microscopy
BPO = Benzoil Peroksida
