PENGARUH PENAMBAHAN NANOKRISTAL SELULOSA TANDAN KOSONG SAWIT(Elaeis guineensis Jack)
TERHADAP MORFOLOGI DAN SIFAT MEKANIK PRODUK LATEKS
KARET ALAM
SKRIPSI
SISKA YULIANI 110802014
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGARUH PENAMBAHAN NANOKRISTAL SELULOSA TANDAN KOSONG SAWIT(Elaeis guineensis Jack)
TERHADAP MORFOLOGI DAN SIFAT MEKANIK PRODUK LATEKS
KARET ALAM SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
SISKA YULIANI 110802014
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : Pengaruh Penambahan Nanokristal Selulosa
Tandan Kosong Sawit (Elaeis guineens
Jack) Terhadap Morfologi dan Sifat Mekanik Produk Lateks Karet Alam
Kategori : Skripsi
Nama : Siska Yuliani
Nomor Induk Mahasiswa : 110802014
Program Studi : Sarjana (S1) Kimia
Departemen : Kimia
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Juli 2015
Komisi Pembimbing:
Pembimbing 2, Pembimbing 1,
Saharman Gea, PhD Dr. Marpongahtun,. M.Sc
NIP.19 6811101999031001 NIP.196111151988032002
Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
PERNYATAAN
PENGARUH PENAMBAHAN NANOKRISTAL SELULOSA TANDAN KOSONG SAWIT(Elaeis guineensis Jack)
TERHADAP MORFOLOGI DAN SIFAT MEKANIK PRODUK LATEKS
KARET ALAM
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2015
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 Syarifuddin dan Ibunda Erwanis, terima kasih atas segala doa, kasih sayang, pengorbanan, cinta, dukungan, dan kepercayaan yang tiada terkira kepada penulis. Kepada saudara saudari penulis Yunardi, Fitri Dayanti, Yetti Marni, Mulyadi, Novarisa Mayenti dan Rani Salsabila semoga kita semua bisa menjadi anak yang berbakti dan selalu bisa mengukir senyum di wajah kedua orang tua kita. Aamiin. Kepada seluruh keluarga, terima kasih atas segala doa dan dukungannya.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu Dr. Marpongahtun,.M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Bapak Saharman Gea, Ph.D selaku dosen pembimbing II yang telah memberi arahan, bimbingan, masukan, dan saran sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. 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 Departemen Kimia yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama pendidikan.
Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada sahabat-sahabat yang telah memberikan arti persahabatan yang tak akan terlupakan, rekan-rekan stambuk 2010-2014, terima kasih atas persaudaraan selama ±4 tahun ini. dan terima kasih kepada seluruh asisten Laboratorium Ilmu Dasar FMIPA USU. Kepada teman-teman seperjuangan stambuk 2011, terima kasih atas kebersamaannya selama ini dalam menjalani perkuliahan.
Semoga Allah senantiasa mengabulkan doa kita dan membalas segala kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Aamiin Ya Rabbal ‘Alamiin.
PENGARUH PENAMBAHAN NANOKRISTAL SELULOSA TANDAN KOSONG SAWIT(Elaeis guineensis Jack)
TERHADAP MORFOLOGI DAN SIFAT MEKANIK PRODUK LATEKS
KARET ALAM
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian mengenai pengaruh penambahan nanokristal selulosa (NKS) yang diisolasi dari tandan kosong sawit (TKS) terhadap morfologi dan sifat
mekanik produk lateks alam. Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap yaitu isolasi α -selulosa dari TKS yang dilanjutkan dengan proses isolasi NKS dari α-selulosa dengan menggunakan H2SO4 48,84 % pada suhu 450C selama 25 menit dan kemudian
pembuatan kompon lateks alam dengan variasi bahan pengisi NKS 0 phr, 0,6 phr, 1,2 phr, 1,8 phr, 2,4 phr, dan 3,0 phr. Pembuatan produk lateks alam dilakukan dengan menuangkan kompon ke dalam cetakan yang kemudian di vulkanisasi pada suhu 1200
C selama 30 menit. Lembaran produk lateks alam yang dihasilkan dikarakterisasi sifat mekanik dengan uji tarik dan analisa morfologi permukaan dengan SEM. Berdasarkan hasil uji tarik lembaran produk lateks alam yang optimum adalah pada penambahan 1,2 phr nanokristal selulosa dengan nilai uji tarik, regangan dan modulus Young’s masing-masing 3,771 MPa, 877% dan 0,430 MPa. Analisis morfologi permukaan menunjukkan penyebaran NKS secara homogen.
THE EFFECT OF ADDITION OF NANOCRYSTAL CELLULOSE EMPTY PALM BUNCHES (Elaeis guineensis Jack) ON
MORPHOLOGY AND MECHANICAL PROPERTIES OF PRODUCT OF
NATURAL LATEX
ABSTRACT
The research about effect of addition of nanocrystal cellulose (NCC) isolated from empty palm bunches (EPB) on morphology and mechanical properties of product of natural latex. This research was carried out in three step : i.e isolation of α-cellulose
from EPB, followed by isolation NCC from α-cellulose using H2SO4 48,84 % at
450C for 25 minutes and manufacture of latex compound with varying filler NCC 0 phr, 0,6 phr, 1,2 phr, 1,8 phr, 2,4 phr, and 3,0 phr. Manufacture product natural rubber made with pour compound followed by vulcanized at 120 0C for 30 minutes. The sheet product natural rubber produced later characterized his mechanical properties through tensile test and surface morphology analysis by SEM. The optimum value of the tensile test result of sheet product natural rubber was at the addition of 1,2 phr of nanocrytal cellulose with values of tensile test, elongation break, and Young’s modulus respectively 3,771 MPa, 877% and 0,430 MPa. Surface morphology analysis shows the spread NCC was homogen.
DAFTAR ISI
Daftar Singkatan xii
Daftar Lampiran xiii
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang 1
1.7. Metodologi Penelitian 5
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Lateks Alam 9
2.1. Tanaman Karet 9
2.2. Komposisi Lateks 10
2.2. Pembuatan Kompon Karet 12
2.2.1. Bahan Vulkanisasi 12
2.2.3. Bahan Antioksidan 15
2.2.4. Bahan Pemantap (Stabilizer) 15
2.2.5. Bahan Pengisi 15
2.3. Tandan Kosong Sawit 16
2.4. Selulosa 18
2.5. Nanokristal Selulosa 20
2.6. Nanokomposit 22
2.7. Teknik Pencetakan 23
2.8. Uji Karakteristik 24
2.8.1. Transmission Electron Microscopy (TEM) 24
2.8.2. Spectroscopi Fourier Transform Infrared 25
2.8.3. Uji Kekuatan Tarik 25
2.8.4. Scanning Electron Microscopy 27
2.8.5. Uji Swelling Indeks 28
BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1. Alat- alat 29
3.2. Bahan 30
3.3. Prosedur Penelitian 31
3.3.1. Pembuatan Reagen 31
3.3.1.1. Pembuatan Larutan HNO3 3,5% 31
3.3.1.11. Pembuatan ZDBC 50% 33
3.3.2. Preparasi Serbuk TKS 33
3.3.3. Isolasi α-selulosa dari TKS 33
3.3.4. Isolasi nanokristal selulosa dari α-selulosa 34
3.3.5. Pembuatan Produk Lembaran Lateks Alam 34
3.3.5.1. Pembersihan Plat Pencetak 34
3.3.5.2 Pencetakan Produk Lembaran Lateks Alam 34
3.3.6. Analisa Gugus Fungsi Dengan Spektroskopi FTIR 35
3.3.7. Uji Morfologi menggunakan TEM 36
3.3.8. Analisa Morfologi Dengan SEM 36
3.3.9. Uji Kekuatan Tarik 37
3.3.10.Swelling Indeks 37
3.4. Bagan Penelitian 38
3.4.1. Preparasi Serbuk TKS 38
3.4.2. Isolasi α-selulosa dari TKS 39
3.4.3. Isolasi nanokristal selulosa dari α-selulosa 40
3.4.4. Pembersihan Plat Pencetak 40
3.4.5. Pencetakan Produk Lembaran Lateks Alam 41
3.4.6. Karakterisasi Produk Lembaran Lateks Alam 41
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian 42
4.1.1. Hasil Isolasi α-selulosa dari TKS 42
4.1.2. Hasil Isolasi nanokristal selulosa dari α-selulosa 43
4.1.3. Produk Lembaran Lateks Alam 43
4.1.4. Hasil Analisa Gugus Fungsi dengan FTIR 44
4.1.5. Hasil Analisa Morfologi dengan TEM 45
4.1.6. Hasil Pengujian Kandungan Padatan Total (TSC%) 46
4.1.7. Hasil Pengujian Swelling Indeks 47
Alam
4.2. Pembahasan 49
4.2.1. Isolasi α-selulosa dari TKS 49
4.2.2. Isolasi nanokristal selulosa dari α-selulosa 50
4.2.3. Analisa Gugus Fungsi dengan FTIR 52
4.2.4. Analisis Morfologi Menggunakan TEM 52
4.2.4. Pengujian Swelling Indeks dan TSC 53
4.2.5. Analisa Sifat Mekanik Produk Lembaran Lateks
Alam
54
4.2.6. Analisa Morfologi dengan SEM 55
BAB 5 KESIMPULAN Dan SARAN 56
5.1. Kesimpulan 56
5.2. Saran 56
DAFTAR TABEL Nomor
Tabel
Judul Halaman
2.1 Komposisi Kimia Lateks 10
2.2 Komposisi Kimia Tandan Kosong Sawit 17
3.1 Formula Kompon dengan Variasi NKS 34
4.1 Daerah Absorbansi untuk Gugus Fungsi dari α-selulosa dan
Nanokristal selulosa (NKS)
44
4.2 Nilai TSC% Sesudah Maturasi 45
4.3 Nilai Swelling Indeks Lembaran Produk Lateks Alam
Pravulkanisasi dan Setelah Maturasi
46
4.4 Nilai Kekuatan Tarik, Modulus Young’s, dan Regangan dari
Lembaran Produk Lateks Alam
DAFTAR GAMBAR Nomor
Gambar
Judul Halaman
2.1 Struktur Karet Alam Cis-1,4-Poliisoprena 9
2.2 Reaksi Vulkanisasi Karet Alam 13
2.3 Struktur Bahan Pemercepat Reaksi 14
2.4 Struktur Selulosa 18
2.5 Uji tarik berdasarkan ASTM D 638 tipe IV 26
4.1 (a) Serat TKS yang telah dihaluskan (b) α-selulosa yang
diisolasi dari TKS
42
4.2 Nanokristal Selulosa 43
4.3 Produk Lembaran Lateks Alam 43
4.4 Spektrum FTIR dari α-Selulosa dan NKS 44
4.5 Hasil Analisis Morfologi Nanokristal Selulosa
Menggunakan TEM
45
4.6 Raksi Lignin dengan Gugus Hidroksil dari NaOH 50
4.7 Reaksi Hidrolisis α-selulosa dengan H2SO4 51
4.8 Grafik Nilai Swelling Indeks 53
4.9 Morfologi SEM Lembaran Lateks Tanpa Pengisi
dengan Pembesaran 500x dan lembaran dengan bahan
pengisi 1,2 phr
DAFTAR LAMPIRAN Nomor
Lampiran
Judul Halaman
1 Proses Pembuatan α-Selulosa hingga Pembuatan Produk
KLateks Alam
63
2 Analisa Ukuran Partikel NKS Menggunakan TEM 66
3 Hasil Analisa Sifat Mekanik 67
4 Analisa Morfologi Produk Lembaran Lateks Alam dengan
dengan Penambahan 1,2 phr NKS dengan SEM
69
5 Analisa Morfologi Lembaran Produk Lateks Alam t Tanpa
Pengisi dengan SEM
70
6 Spektrum FTIR dari α-Selulosa 71
7 Spektrum FTIR dari NKS 72
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG
Singkatan Nama
ASTM American Standart for Testing and Material
CBS N-Cyclohxylbenzothiazole
EPB Empty Palm Bunches
FTIR Spektroskopi Fourier Transform InfraRed
HA High Ammoniac
MBS 2-morpholinthiobenzothiazole
MBT 2-mercaptobenzothiazole
MBTS 2,2-mercaptodithiobenzothiazole
NKS Nanokristal Selulosa
Phr Part per Hundred Rubber
SEM Scanning Electron Microscopy
TEM Transmission Electron Microscopy
TMTD Tetramethylthiuram disulfide
TSC Total Solid Content
TKS Tandan Kosong Sawit
ZDBC Zinc dibuthyl dithio carbamate
ZDEC Zinc diethyl dithio carbamate
