PENGARUH SUHU VULKANISASI DAN KOMPOSISI
BENTONITE CLAY
YANG DIMODIFIKASI DENGAN
ALKANOLAMIDA DARI BAHAN BAKU RBDPKO
PADA PRODUK LATEKS KARET ALAM
SKRIPSI
Oleh
FRISKA ERDIANA
090405009
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
PENGARUH SUHU VULKANISASI DAN KOMPOSISI
BENTONITE CLAY
YANG DIMODIFIKASI DENGAN
ALKANOLAMIDA DARI BAHAN BAKU RBDPKO
PADA PRODUK LATEKS KARET ALAM
SKRIPSI
Oleh
FRISKA ERDIANA
090405009
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH SUHU VULKANISASI DAN KOMPOSISI BENTONITE CLAY
YANG DIMODIFIKASI DENGAN ALKANOLAMIDA DARI BAHAN BAKU RBDPKO PADA PRODUK LATEKS KARET ALAM
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, September 2015
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PENGARUH SUHU VULKANISASI DAN KOMPOSISI BENTONITE CLAY
YANG DIMODIFIKASI DENGAN ALKANOLAMIDA DARI BAHAN BAKU
RBDPKO PADA PRODUK LATEKS KARET ALAM
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan
pada sidang ujian skripsi pada 30 Juli 2015 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah
sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
Mengetahui, Medan, September 2015
Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing
Ir.Renita Manurung,MT Dr. Ir, Hamidah Harahap, M.Sc NIP. 19681214 1997022 002 NIP. 19671029 199501 2 001
Dosen Penguji I Dosen Penguji II
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Suhu Vulkanisasi Dan Komposisi Bentonite Clay Yang Dimodifikasi Dengan Alkanolamida Dari Bahan Baku RBDPKO Pada Produk Lateks Karet Alam”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Lateks Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universtas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil Penelitian ini diharapkan dapat memberikan gambaran kepada dunia industri tentang pembuatan produk lateks karet alam dengan pengisi bentonite clay yang dimodifikasi dengan alkanolamida.
Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ibu Ir. Hamidah Harahap, M.Sc, selaku Dosen Pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.
2. Ibu Dr. Halimatuddahliana, ST. M.Sc, dan Bapak Mhd. Hendra S. Ginting, ST. MT., selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
3. Bapak Dr.Eng.Ir. Irvan, MT., selaku ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT., selaku koordinator penelitian.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, September 2015 Penulis
DEDIKASI
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Friska Erdiana NIM : 090405009
Tempat / Tanggal Lahir : Aceh Tenggara / 08 Juni 1991 Nama Orang Tua: Ruddin Tambunan
Alamat Orang Tua :
Kutacane, kec. Babul Makmur, Kab. Aceh Tenggara
Asal Sekolah :
SD Santo Yosef Lawe. Desky, Aceh Tenggara 1997 – 2003 SMP Negeri 2 Lawe. Sigala-gala, Aceh Tenggara 2003 – 2006
SMA Swasta Panti Harapan Lawe. Desky, Aceh Tenggara 2006 – 2009
Pengalaman Organisasi / Kerja :
1. Himatek periode 2012 – 2013 sebagai Anggota Bidang Literatur dan Pengembangan
2. Kerja Praktek di PTPN II Pabrik Gula Sei Semayang, Sei Semayang, Medan
Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal :
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu vulkanisasi dan komposisi bentonite clay sebagai bahan pengisi yang baik terhadap sifat mekanik produk lateks karet alam. Dalam penelitian ini digunakan bentonite clay sebagai pengisi dan alkanolamida sebagai penyerasi. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah high ammonia lateks 60%, bahan kuratif seperti sulfur, ZnO, ZDEC, antioksidan, KOH, bentonite clay dan alkanolamida. Alkanolamida didapat melalui reaksi amidasi RBDPKO dengan dietanolamida. Penelitian dilakukan dengan mempravulkanisasi lateks karet alam terlebih dahulu dengan formulasi tertentu, lalu divulkanisasi melalui teknik pencelupan. Variabel yang digunakan adalah jumlah pembebanan pengisi bentonite clay yaitu dari 5, 10, 15, 20, dan 25 gram serta waktu vulkanisasi selama 10 menit. Produk yang didapat diuji sifat mekaniknya, karakterisasi FTIR, karakterisasi SEM dan crosslink density. Hasil yang diperoleh berupa alkanolamida yang dihasilkan memiliki gugus yang diharapkan. Pembebanan pengisi bentonite clay termodifikasi alkanolamida mampu meningkatkan crosslink density dan sifat mekanik produk yang dihasilkan. Pembebanan optimum terjadi pada 10 gram dan suhu vulkanisasi optimum 120oC.
ABSTRACT
The research aims to determine the effect of vulcanization temperature and composition of bentonite clay as good filler on mechanical properties of natural rubber latex product. In this study, we use bentonite clay as filler and alkanolamide as compatibilizer. The material used in this study are high ammonia latex 60%, curative agents such as sulfur, ZnO, ZDEC, AO, KOH, bentonite clay and alkanolamide. Alkanolamide is synthesized from amidation reaction between RBDPKO and diethanolamine. The methodology includes pre-vulcanizing natural rubber latex with certain formulation, then vulcanized using dipping method. The variable used in this study is filler loading, from 5, 10, 15, 20, and 25 gram, and vulcanization time 10 minutes. The products were then tested in order to observe its mechanical properties, FTIR characterization, SEM characterization and crosslink density. The results show that the synthesized alkanolamide possess the functional group desired. Alkanolamide modified bentonite clay loading is capable of increasing crosslink density and mechanical properties of the products. Optimum filler loading is reported on 10 gram and optimum vulcanization at 120oC.
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS vi
ABSTRAK vi
2.2 Pembuatan Senyawa Lateks Karet Alam ... 8
2.2.1 Bahan Vulkanisasi ... 8
2.2.2 Bahan Pencepat Reaksi ... 9
2.2.3 Bahan Pengaktif (Activator) ... 9
2.2.4 Bahan Penstabil (Stabilizer) ... 10
2.2.5 Bahan Antioksidan (Antioxidan) ... 10
2.2.6 Bahan Pengisi (Filler) ... 10
2.3 Proses Pencelupan ... 14
2.4 Pengujian/Karakteristik ... 14
2.4.1 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength) ... 14
2.4.2 Uji Swelling Index Untuk Mendapatkan Kerapatan Sambung Silang (Crosslink Density) ... 15
2.4.3 Karakterisasi Fourier Transform Infra Red (FT-IR) ... 17
2.4.4 Karakteristik Scanning Electron Microscope (SEM) ... 17
2.4.5 Analisa Biaya ... 18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 21
3.1 Lokasi Penelitian ... 21
3.2 Bahan Dan Peralatan ... 21
3.2.1 Bahan ... 21
3.2.1.1 Bahan Yang Digunakan Untuk Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida ... 21
3.2.1.2 Bahan Yang Digunakan Untuk Pembuatan Senyawa Lateks Karet Alkanolamida ... 21
3.2.2 Peralatan ... 22
3.2.2.1 Peralatan Yang Digunakan Untuk Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida ... 22
3.2.2.2 Peralatan Yang Digunakan Untuk Pembuatan Senyawa Lateks Karet Alam ... 23
3.3 Formulasi Bahan ... 23
3.3.1 Formulasi Dispersi Bentonite Clay dan Alkanolamida 23 3.3.2 Formulasi Lateks Karet Alam Dan Bahan Kuratif ... 23
3.4 Prosedur Penelitian ... 24
3.4.1 Prosed ur Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida ... 24
3.4.2 Prosedur Pendispersian Bentonite Clay Dan Alkanolamida ... 24
3.4.3 Prosedur Analisa Kandungan Padatan Total (TSC) Dari Lateks Karet Alam ... 25
3.4.4 Prosedur Pembuatan Senyawa Lateks Karet Alam ... 25
3.4.4.1 Prosedur Pra-vulkanisasi Lateks Karet Alam ... 25
Pra-Vulkanisasi ... 25
3.4.4.3 Prosedur Vulkanisasi Dan Pembuatan Film Lateks Karet Alam .. 26
3.5 Flowchart Percobaan ... 27
3.5.1 Flowchart Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida ... 27
3.5.2 Flowchart Pendispersian Bentonite Clay Dan Alkanolamida ... 28
3.5.3 Flowchart Analisa Kandungan Padatan Total (TSC) Dari Lateks Karet Alam 29 3.5.4 Flowchart Pra-Vulkanisasi Lateks Karet Alam 30 3.5.5 Flowchart Uji Kloroform Pada Lateks Karet Alam Pra-Vulkanisasi 31 3.5.6 Flowchart Vulkanisasi Dan Pembuatan Lateks Karet Alam 32 3.6 Pengujian Produk Lateks Karet Alam ... 33
3.6.1 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Dengan ASTM D 412 33 3.6.2 Uji Swelling Index Dan Kerapatan Sambung Silang (Crosslink Density) Dengan ASTM D 471 33 3.6.3 Karakteristik Fourier Transform Infra-Red (FTIR) Dengan ASTM D 412 34 3.6.4 Karakteristik Scanning Electron Microscope (SEM) 35 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 36
4.1 Karakteristik Fourier Transform Infra Red (FTIR) Bahan Penyerasi alkanolamida ... 36
4.2 Karakteristik Fourier Transform Infra Red (FTIR) Produk Lateks Karet Alam Dengan Pengisi Bentonite Clay Dan Penyerasi Alkanolamida ... 37
4.3 Pengaruh Suhu Vulkanisasi Pada Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Bentonite Clay Dan Penyerasi Alkanolamida Terhadap Sifat-Sifat Mekanik Produk Lateks Karet Alam ... 39
4.3.1 Densitas Sambung Silang (Crosslink Density) ... 39
4.3.2 Kekuatan Tarik (Tensile Strength) ... 40
4.3.3 Pemanjangan Saat Putus (Elongation at Break) ... 42
4.4 Pengaruh Konsentrasi Pengisi Bentonite Clay Dan Penyerasi Alkanolamida Terhadap Sifat-Sifat Mekanik Produk Lateks Karet Alam ... 43
4.4.1 Densitas Sambung Silang (Crosslink Density) ... 43
4.4.3 Pemanjangan Saat Putus (Elongation at Break) ... 45
4.5 Karakteristik Scanning Electron Microscope (SEM) Produk Lateks Karet Alam Dengan Pengisi Bentionite Clay Dan Penyerasi Alkanolamida ... 46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 48
5.1 Kesimpulan ... 48
5.2 Saran 49
DAFTAR PUSTAKA ... 50
LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN ... 55
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN ... 59
LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN ... 61
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Reaksi Amidasi Trigliserida Dengan Dietanolamida Menjadi
Alkanolamida ... 14 Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida ... 27 Gambar 3.2 Flowchart Pendispersian Bentonite Clay Dan Alkanolamida ... 28 Gambar 3.3 Flowchart Analisa Kandungan Padatan Total (TSC) Dari Lateks
Karet Alam ... 29 Gambar 3.4 Flowchart Pra-Vulkanisasi Lateks Karet Alam ... 30 Gambar 3.5 Flowchart Uji Kloroform Pada Lateks Karet Alam Pra-Vulkanisasi .. 31 Gambar 3.6 Flowchart Vulkanisasi Dan Pembuatan Lateks Karet Alam ... 32 Gambar 3.7 Sketsa Spesimen Uji Tarik ASTM D 412 ... 33 Gambar 4.1 Karakteristik FTIR Bahan Penyerasi Alkanolamida ... 36 Gambar 4.2 Karakteristik FTIR Dari Produk Lateks Karet Alam Dengan Pengisi
Bentonite Clay Dan Penyerasi Dlkanolamida ... 37
Gambar 4.3 Reaksi Antara Bentonite Clay Dengan Alkanolamida ... 39 Gambar 4.3 Pengaruh Suhu Vulkanisasi Pada Produk Lateks Karet Alam
Berpengisi Bentonite Clay Dan Penyerasi Alkanolamida Terhadap Densitas Sambung Silang (Crosslink Density) ... 40 Gambar 4.4 Pengaruh Suhu Vulkanisasi Pada Produk Lateks Karet Alam
Berpengisi Bentonite Clay Dan Penyerasi Alkanolamida Terhadap Kekuatan Tarik (Tensile Strength) ... 41 Gambar 4.5 Pengaruh Suhu Vulkanisasi Pada Produk Lateks Karet Alam
Berpengisi Bentonite Clay Dan Penyerasi Alkanolamida Terhadap Pemanjangan Saat Putus (Elongation at Break) ... 42 Gambar 4.6 Pengaruh Konsentrasi Pengisi 10% Dan 15% Pada Produk Lateks
Karet Alam Pada Suhu Vulkanisasi 100oC Dan Waktu Vulkanisasi 10 Menit Terhadap Densitas Sambung Silang (Crosslink Density) ... 43 Gambar 4.7 Pengaruh Konsentrasi Pengisi 10% Dan 15% Pada Produk Lateks
Karet Alam Pada Suhu Vulkanisasi 100oC Dan Waktu Vulkanisasi 10 Menit Terhadap Kekuatan Tarik (Tensile Strength) ... 44
Gambar 4.8 Pengaruhkonsentrasi pengisi 10% dan 15% pada produk lateks Karet Alam Pada Suhu Vulkanisasi 100oC Dan Waktu Vulkanisasi 10 Menit Terhadap Pemanjangan Saat Putus (Elongation at Break) . 45 Gambar 4.9 Analisa SEM Patahan Produk Lateks Karet Alam Tanpa Dan
Dengan Pengisi Bentonite Clay Dengan Perbesaran 3000x ... 46
Gambar 4.10 Analisa SEM Patahan Produk Lateks Karet Alam Dengan Konsentrasi Pengisi 10% Dan 15% Dengan Perbesaran 1000x ... 47
Gambar L3.1 Proses Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida ... 61
Gambar L3.2 Ekstraksi Bahan Penyerasi Alkanolamida ... 61
Gambar L3.3 Bahan Penyerasi Alkanolamida ... 61
Gambar L3.4 Bentonite Clay Dengan Ukuran 100 Mesh... 62
Gambar L3.5 Proses Pendispersian Bentonite Clay dan Alkanolamida ... 62
Gambar L3.6 Larutan Hasil Dispersi Bentonite Clay dan Alkanolamida ... 62
Gambar L3.7 Bahan Kuratif Produk Lateks Karet Alam ... 63
Gambar L3.8 Proses Pra-Vulkanisasi Produk Lateks Karet Alam ... 63
Gambar L3.9 Proses Uji Kloroform Produk Lateks Karet Alam... 63
Gambar L3.10 Larutan Pembersih Plat Pencelupan Produk Lateks Karet Alam .... 64
Gambar L3.11 Wadah Pencelupan Produk Lateks Karet Alam ... 64
Gambar L3.12 Proses Vulkanisasi Produk Lateks Karet Alam ... 64
Gambar L3.13 Proses Pembedakan Produk Lateks Karet Alam ... 65
Gambar L3.14 Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Bentonite Clay Dan Bahan Penyerasi Alkanolamida ... 65
Gambar L4.1 Hasil FTIR Alkanolamida ... 66
Gambar L4.2 Hasil FTIR Produk Lateks Karet Alam Tanpa Penambahan Pengisi Bentonite Clay dan Tanpa Penyerasi Alkanolamida ... 66
Gambar L4.3 Hasil FTIR Produk Lateks Karet Alam Dengan Penambahan Pengisi Bentonite Clay dan Tanpa Penyerasi Alkanolamida... 67
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Variabel Tetap Yang Dilakukan Dalam Penelitian ... 4
Tabel 1.3 Formulasi Dispersi Bentonite Clay Dan Alkanolamida ... 5
Tabel 2.1 Sifat Fisis Lateks Karet Alam ... 7
Tabel 2.3 Rincian Biaya Bahan Pembuatan Produk Lateks Karet Alam ... 19
Tabel 2.4 Rincian Biaya Peralatan Pembuatan Produk Lateks Karet Alam 19
Tabel 2.5 Rincian Biaya Analisa Pembuatan Produk Lateks Karet Alam ... 19
Tabel 3.1 Formulasi Dispersi Bentonite Clay dan Alkanolamida ... 23
Tabel 3.2 Formulasi Lateks Karet Alam Dan Bahan Kuratif... 23
Tabel 3.2 Tingkat Pematangan Lateks Karet Alam Pra-Vulkanisasi Melalui Tes Koagulasi-Kloroform... 26
Tabel 4.1 Pemisahan Gugus-Gugus Fungsi Bahan Penyerasi Alkanolamida ... 36
Tabel 4.2 Pemisahan Gugus-Gugus Fungsi Produk Lateks Karet Alam Dengan Pengisi Bentonite Clay dan Penyerasi Alkanolamida ... 38
Tabel L1.1 Data Hasil Densitas Sambung Silang (Crosslink Density) ... 55
Tabel L1.2 Data Hasil Kekuatan Tarik (Tensile Strength) ... 56
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Data Penelitian 55
L1.1 Data Hasil Densitas Sambung Silang (Crosslink Density) 55 L1.2 Data Hasil Kekuatan Tarik (Tensile Strength) 56 L1.3 Data Hasil Pemanjangan Saat Putus (Elongation at Break) 57
Lampiran 2 Contoh Perhitungan 59
L2.1 Perhitungan Densitas Sambung Silang (Crosslink Density)
Produk Lateks Karet Alam 59
Lampiran 3 Dokumentasi Penelitian 61 L3.10 Larutan Pembersih Plat Pencelupan Produk Lateks Karet Alam 64 L3.11 Wadah Pencelupan Produk Lateks Karet Alam 64 L3.12 Proses Vulkanisasi Produk Lateks Karet Alam 64 L3.13 Proses Pembedakan Produk Lateks Karet Alam 65 L3.14 Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Bentonite Clay Dan Bahan
Penyerasi Alkanolamida 65
Lampiran 4 Hasil Pengujian Lab Analisis Dan Instrumen 66
L4.1 Hasil FTIR Alkanolamida 66
L4.2 Hasil FTIR Produk Lateks Karet Alam Tanpa Penambahan Pengisi Bentonite Clay Dan Tanpa Penyerasi Alkanolamida 66 L4.3 Hasil FTIR Produk Lateks Karet Alam Dengan Penambahan
L4.4 Hasil FTIR Produk Lateks Karet Alam Dengan Penambahan
DAFTAR SINGKATAN
ASTM American Standart Testing of Material
FTIR Fourier Transform Infra Red
RBDPKO Refined Bleached Deodorized Palm Kernel Oil SEM
ZnO KOH ZDEC
Scanning Elentron Microscopy
Zinc Oksida
Kalium Hidroksida
DAFTAR SIMBOL
Simbol
T
Keterangan
Suhu
Dimensi
o C
σ Kekuatan tarik N/mm2
F Gaya yang Diperlukan N
Ao Luas Penampang Awal mm2
2Mc-1 Vo ρ
Densitas Sambung Silang Volume Molar
Massa Jenis
mm mol.cm-3 kg/m3
Wi Berat Setelah Perendaman gram
