BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Polipropilena
Polipropilena merupakan plastik yang paling ringan, dengan densitas 0,905 g/cm3. Kristalinitas yang tinggi memberi kekuatan tarik yang besar, kekakuan dan kekerasan. Kekuatannya yang tinggi membuatnya banyak digunakan dalam berbagai aplikasi (Billmeyer, 1984). Struktur polipropilena dapat dilihat pada gambar 2.1,
Gambar 2.1 Struktur Polipropilena
Polipropilena memiliki temperatur transisi gelas (Tg) dan titik leleh (TL) yang tinggi daripada polietilena serta ketahanan terhadap retakan yang baik. Polipropilena memiliki ketahanan yang rendah terhadap degradasi daripada polietilena, rendahnya ketahanan degradasi PP dikarenakan adanya karbon tersier pada PP. Sebagai hasilnya antioksidan ditambahkan pada polipropilena untuk memperbaiki ketahanan oksidasinya (Harper, 1999).
2.2 Karet Sintetis
Karet yang merupakan bahan elastis dapat dibagi dalam 2 kelompok yaitu alami dan sintetis. Karet alam berarti karet yang terjadi secara alami sebagai hasil dari metabolisme pohon atau tanaman tertentu, yaitu pohon dengan jenis Hevea brasiliensis. Meskipun bukan bahan alami, karet alam merupakan linier cis 1,4 poliisoprena dengan berat molekul yang tinggi. Karet sintetis merupakan karet yang dihasilkan oleh manusia dari campuran kimia dengan berat molekul rendah (katakan kurang dari 500).
Karet sintetis dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu :
1. Karet sintetis untuk kegunaan umum digunakan untuk berbagai aplikasi seperti pada produksi ban dan produksi barang mekanik yang memiliki sifat yang baik pada temperatur kamar dan dapat bertahan pada jangka waktu tertentu pada kondisi normal.
2. Karet sintetis untuk kegunaan khusus memiliki sifat khusus seperti ketahanan terhadap minyak, serta untuk produksi barang untuk kegunaan khusus (Blackley, 1983).
2.2.1 Karet Ethylene Propylene Diene Monomer
Etilen-propilena merupakan elastomer sintetik dengan ketahanan terhadap oksigen, ozon, dan panas. Diperkenalkan di USA pada tahun 1962. Ada 2 jenis elastomer etilena propilena yang diproduksi, yaitu :
1. Kopolimer etilena-propilena (EPM)
2. Kopolimer etilena-propilena diena terpolimer (EPDM) (Ulrich, 1993).
Penggunaaan co-agent dapat meningkatkan kecepatan pemasakan karet dengan peroksida terutama yang mengandung sejumlah atom hidrogen tersier pada rantai utamanya. Co-agent dipercaya dapat ikut serta secara langsung pada reaksi ikat silang dengan ikatan rangkap yang paling reaktif dan bereaksi dengan pemotongan rantai hasil ikat silang yang lebih baik (Mitra, 2005). Karet EPDM banyak digunakan dalam pembuatan segel jendela, segel pintu mobil yang dibentuk melalui variasi ekstruksi (Simpson, 2002).
2.3 Bahan pengisi
Pengisi biasanya adalah padatan yang ditambahkan kedalam gabungan polimer untuk memodifikasi sifat fisikanya. Bahan pengisi yang banyak digunakan adalah serat misalnya dalam plastik, karet alam dan sintetis dan dalam pelapisan. Serat alam merupakan yang paling banyak digunakan karena memiliki beberapa keuntungan diantaranya harganya murah, mudah terurai, sumber yang dapat diperbaharui, tidak beracun, sifat tahan panas yang baik, ketahanan yang baik terhadap listrik dan juga memiliki sifat akustik yang baik ( Shinoj, 2010).
Ada tiga jenis pengisi yaitu : 1. Pengisi untuk memperkuat
Polimer berpenguat oleh serat berkekuatan tinggi diketahui sebagai serat berpenguat plastik (FRP) seperti gelas, grafit, alumina, karbon, dan boron.
2. Pengisi aktif
Bahan pengisi yang dapat meningkatkan sifat mekanik disebut pengisi aktif
dan yang tidak dapat meningkatkan disebut pengisi tidak aktif seperti karbon hitam dan silika gel.
3. Pengisi tidak aktif
2.3.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit
Kelapa sawit adalah salah satu komoditi andalan Indonesia yang perkembangannya demikian pesat. Selain produksi minyak kelapa sawit yang tinggi, produk samping atau limbah pabrik kelapa sawit juga tinggi, limbah padat yang berasal dari proses pengolahan berupa tandan kosong kelapa sawit (TKKS), cangkang atau tempurung, serat, sludge atau lumpur, dan bungkil.
Gambar 2.2 Tandan kosong kelapa sawit
Setiap tahun di Indonesia sekitar 5 juta ton limbah biomassa (dalam bentuk TKKS) dihasilkan dari pabrik kelapa sawit. Diantara jenis sumber serat pada pohon kelapa sawit, tandan kosong memiliki potensial hasil hingga 73%.
Tabel 2.1 Komposisi Kimia dari TKKS
Komponen Nilai (%)
Selulosa 42,7 – 65
Lignin 13,2 – 25,31
Hemiselulosa 17,1 – 33,5
Holoselulosa 68,3 – 86,3
Abu 1,3 – 6,04
Tabel 2.2 Sifat Fisika TKKS
Sifat Nilai
Diameter (µm) 150 – 500
Densitas (g/cm3) 0,7 – 1,56
Kekuatan tarik (Mpa) 50 – 400
Perpanjangan Putus(%) 4 – 18
Daya regang (%) 13,71
Sumber : Shinoja, 2011
2.4 Termoplastik Elastomer
Termoplastik elastomer memiliki sifat fisik seperti karet, lunak, fleksibel, dan daya kembali tetapi berbeda dengan karet konvensional, jenis ini diproses seperti termoplastik. Termoplastik elastomer memiliki sifat mudah kembali ke bentuk semula setelah dipanaskan. Termoplastik elastomer dapat diproses dengan plastik komersil, seperti injeksi dan ekstruder (Kroschwitz, 1990).
2.5 Kompatibilisasi Campuran Polimer
Kompatibilisasi campuran polimer dapat didefinisikan sebagai : 1. Campuran dari polimer pada skala molekul tertentu. 2. Kesesuaian campuran polimer yang sifatnya diinginkan.
3. Kesesuaian campuran polimer yang menunjukkan satu fasa ketika digabung (Bhatnagar, 2004).
Kebanyakan paduan polimer memperlihatkan sistem yang tidak bercampur, bukan hanya pada komposisi campuran tetapi juga bergantung sekali pada ukuran partikel fasa terdispersi, dan juga interaksi antara komponen campuran. Banyak pasangan polimer, bukan hanya tidak bercampur tetapi juga tidak sesuai (Buthaina, 2010). Ada dua jenis kompatibilisasi, yaitu; kompatibilisasi yang dilakukan sebelum pencampuran disebut dengan kompatibilisasi secara fisika sedangkan kompatibilisasi yang yang terjadi pada reaksi antarmuka disebut kompatibilisasi reaktif (Peter, 2004).
Kompatibilisasi berguna untuk :
1. Mengurangi energi antarmuka dan memperbaiki adhesi antara fase dengan mengumpulkan pada batas layar, sehingga memperkecil fase dispersi ukuran partikel.
2. Memperoleh dispersi yang baik selama campuran.
3. Menstabilkan dispersi yang baik terhadap agglomeration (penumpukan) selama berlangsungnya proses.
2.6 Bahan Pendispersi
Pada mekanisme pelunakan, bahan pendispersi merupakan pelarut atau pelunak yang mampu membawa matriks polimer untuk memasuki pori-pori serbuk pengisi, sehingga akan memperluas permukaan kontak antara matriks dengan serbuk pengisi. Penambahan bahan pendispersi berfungsi sebagai pelunak dan pembasah pada matriks polimer. Pelunak atau pemlastis merupakan bahan yang ditambahkan kedalam bahan polimer sehingga molekul pemlastis akan berada antara rantai polimer yang mempengaruhi mobilitas rantai dan menaikkan plastisitas bahan.
Bahan pelunak atau pemlastis seperti minyak organik dengan berat molekul yang rendah yang digunakan pada proses pencampuran polimer yaitu asam stearat, lilin, gliserol monostearat, palmitat, dan garam logam. Salah satunya yang paling sering digunakan adalah asam stearat. Asam stearat memiliki sifat bau tajam dan tak sedap. Bau domba disebabkan oleh asam rantai lurus dengan 6, 8, dan 10 karbon (C-6, C-8, C-10). Anggota deret yang lebih tinggi tidak atsiri, bertitik leleh rendah, dan berwujud padat seperti lilin. Asam stearat (C-18) diperoleh dari lemak sapi (Wilbraham, 1992).
2.7 Material akustik
Bunyi dihubungkan dengan indera pendengaran kita, dan berarti juga dengan fisiologi telinga dan fisiologi otak yang menerjemahkan sensasi yang mencapai telinga. Istilah bunyi (sound) juga merujuk pada sensasi fisik yang merangsang telinga kita, yaitu gelombang longitudinal. Telinga manusia dapat mendengar frekuensi dalam jangkauan 20 Hz sampai 20000 Hz, frekuensi di atas 20000 Hz disebut ultrasonic ( Giancoli, 2001).
Kebisingan mempengaruhi kita dengan berbagai cara terutama secara psikologis, pengendalian kebisingan merupakan masalah yang sulit. Isolasi sumber bunyi dengan pelindung cukup membantu, tetapi mahal dan tidak selalu memudahkan. Penyerapan suara atau absorbsi suara merupakan perubahan energi suara menjadi bentuk lain, biasanya menjadi energi panas, akibat gelombang suara melalui media atau membentur suatu permukaan bahan. Penyerapan suara lebih berkaitan dengan kualitas akustik atau suara (sound quality) pada suatu ruangan. Penyerapan suara yang baik diperoleh dari bahan yang berpori (porous) dimana dihasilkan intermolekuler friksi atau gesekan saat gelombang suara mengenai bahan
( Karlinasari, 2011).
2.8 Dikumil Peroksida
Inisiator-inisiator radikal bebas dikelompokkan ke dalam empat tipe utama yaitu peroksida dan hidroperoksida, senyawa azo, inisiator redoks, dan beberapa senyawa yang membentuk radikal-radikal di bawah pengaruh cahaya (fotoinisiator). Di antara berbagai tipe inisiator, peroksida (ROOR) dan hidroperoksida (ROOH) merupakan jenis yang paling banyak dipakai. Jenis ini tidak stabil terhadap panas dan terurai menjadi radikal-radikal pada suatu suhu dan laju yang bergantung pada strukturnya (Stevens, 2001).
C O
2 RH (substrat) 2 RH (substrat)
2 C
Gambar 2.3 Reaksi dekomposisi Dikumil Peroksida (Thitithammawong, 2007)
2.9 Divinilbenzena
Divinilbenzena yang memiliki rumus molekul (C6H4(CH=CH2)2) adalah agen pengikat silang yang dapat memperbaiki sifat polimer. Divinilbenzena dibentuk melalui reaksi dehidrogenasi dari campuran isomer dietilbenzena. Monomer komersial yang utama adalah campuran dari meta dan para dari divinilbenzena yang lemah dengan etilvinilbenzena. Divinilbenzena memiliki kemiripan dengan monomer stirena yang memiliki sifat beracun. Divinilbenzena digunakan pada resin penukar ion (Kroschwitz, 1990).
Tabel 2.3 Karakteristik divinilbenzena sebagai berikut (E. Merck, 2013)
Rumus molekul C10H10
Berat molekul 130,18 g/mol
Densitas 0,913-0,916 g/cm3
Titik didih 195 oC
Keadaan fisik Cairan bening
2.10 Karakterisasi Campuran Polimer
2.10.1 Uji Kekuatan Tarik
Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan tarik (σt) menggunakan alat pengukur tensometer atau dinamometer, bila terhadap bahan diberikan tegangan. Secara praktis, kekuatan tarik diartikan sebagai besarnya beban maksimum (Fmaks) yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan, dibagi dengan luas penampang bahan. Karena selama di bawah pengaruh tegangan, spesimen mengalami perubahan bentuk (deformasi) maka definisi kekuatan tarik dinyatakan dengan luas penampang semula (Ao).
σt = 𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐴𝐴𝐴𝐴 (2.1)
Selama perubahan bentuk ,dapat diasumsikan bahwa volume specimen tidak berubah. Perpanjangan tegangan pada saat bahan terputus disebut kemuluran. Besaran kemuluran (ε) dapat di defenisikan sebagai berikut :
ε = 𝑙𝑙−𝑙𝑙𝐴𝐴𝑙𝑙𝐴𝐴 x 100 % (2.2)
keterangan : ε = kemuluran (%)
l0 = panjang specimen mula-mula (mm)
l = panjang spesimen saat putus (mm) (Wirjosentono, 1995).
2.10.2 Scanning Electron Microscopy (SEM)
sinar katoda, yang memproduksi suatu citra dengan kedalaman medan yang besar dan penampakan yang hampir tiga dimensi. Dalam penelitian morfologi permukaan SEM terbatas pemakaiannya, tetapi memberikan informasi yang bermanfaat mengenai topologi permukaan dengan resolusi sekitar 100 Å .
Aplikasi – aplikasi yang khas mencakup penelitian dispersi-dispersi pigmen dalam cat, pelepuhan atau peretakan koting, batas-batas fasa dalam polipaduan yang tidak dapat bercampur, struktur sel busa-busa polimer, dan kerusakan pada bahan perekat. SEM teristimewa berharga dalam mengevaluasi betapa penanaman (implant) bedah polimerik bereaksi baik dengan lingkungan bagian tubuhnya (Stevens, 2001).
2.10.3 Pengujian Koefisien Serap (𝜶𝜶) Bunyi
Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan tabung impedansi yang digunakan sebagai alat pengukur koefisien serap bunyi. Pengukurannya didasarkan pada dua mikrofon yang berfungsi sebagai metode uji, pembuat pengukuran simultan pada semua jenis frekuensi, seperti yang digambarkan pada ASTM E-1050. Pengukuran dilakukan dengan meletakkan sampel pada tabung silinder dengan bagian belakang yang keras. Sampel diuji dengan gelombang bunyi yang menyebar di sepanjang poros tabung.
Metode ini terutama digunakan didalam pekerjaan riset ataupun dalam pengaturan kualitas untuk pembuatan dari bahan–bahan penyerapan suara. Jika perpindahan gelombang datang yang terjadi pada sembarang waktu, dapat ditunjukkan dengan persamaan:
d1 =Asin(ωt−kx) (2.3)
dan perpindahan gelombang pantulan dapat ditunjukkan pada Gambar 2.4 dengan persamaan:
d2 =RAsin(ωt+kx) (2.4)
dimana:
A = simpangan maksimum mula–mula R = koefisien energi pantul gelombang
ω = frekuensi sudut k = bilangan gelombang t = waktu
x = jarak titik ke sumber gelombang
Jadi sebagai akibat perpindahan pada setiap titik diberikan dengan:
d =d1+d2
=Asin(ϖt−kx)+RAsin(ϖt+kx)
=A(1+R)sinϖtcoskx+A(1−R)cosωtsinkx (2.5)
Gambar 2.4. Perpindahan energi gelombang datang dan gelombang pantul
(1 )
Energi dapat ditunjukkan sebagai berbanding langsung terhadap amplitudo kuadrat yaitu:
22
R = sebagian energi yang dipantulkan (refleksi)
α = koefisien energi yang diserap (absorbsi) maka:
Tube dimana Pmax adalah puncak gelombang dan Pmin adalah lembah gelombang.
Gambar 2.5. Resultan bentuk gelombang di dalam Impedance Tube
2.10.4Differential Thermal Analysis(DTA)
