Fungsionalisasi Polipropilena Terdegradasi Menggunakan Benzoil Peroksida, Anhidrida Maleat Dan Divinil Benzena Sebagai Bahan Perekat Papan Partikel Kayu Kelapa Sawit

FUNGSIONALISASI POLIPROPILENA TERDEGRADASI MENGGUNAKAN BENZOIL PEROKSIDA, ANHIDRIDA MALEAT DAN DIVINIL BENZENA SEBAGAI BAHAN PEREKAT PAPAN PARTIKEL KAYU KELAPA SAWIT
DISERTASI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dalam Program Studi Kimia, Konsentarsi Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh
DARWIN YUNUS NASUTION
078103002
PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2011
Universitas Sumatera Utara

Judul Disertasi : FUNGSIONALISASI POLIPROPILENA TERDEGRADASI
MENGGUNAKAN BENZOIL PEROKSIDA, ANHIDRIDA MALEAT DAN DIVINIL BENZENA SEBAGAI BAHAN PEREKAT PAPAN PARRTIKEL KAYU KELAPA SAWIT

N a ma

: Darwin Yunus Nasution

Nomor Pokok : 078103002

Program studi : Doktor Ilmu Kimia

Menyetujui Komisi Pembimbing

Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Promotor

Dr. Ir. Tyahjono Herawan, M.Sc Co-Promotor

Eddyanto, Ph.D Co-Promotor

Ketua Program Studi S3 Ilmu Kimia

Dekan,

Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D

Dr. Sutarman, M.Sc
Universitas Sumatera Utara

PROMOTOR Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Guru Besar Kimia Bidang Kimia Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara

CO-POMOTOR Dr. Ir. Tjahjono Herawan, M.Sc. Peneliti Madya Bidang Teknologi Pascapanen Pusat Penelitian Kelapa Sawit.
CO-PROMOTOR Eddyanto, Ph.D Staf Pengajar Bidang Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan
Universitas Sumatera Utara

Ketua

TIM PENGUJI
: Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Guru Besar Kimia Bidang Kimia Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Anggota :
Dr. Ir. Tjahjono Herawan, M.Sc. Peneliti Madya Bidang Teknologi Pasca Panen Pusat Penelitian Kelapa Sawit.

Eddyanto, Ph.D Staf Pengajar Bidang Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan

Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phil Guru Besar Kimia Bidang Kimia Analitik Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc. Guru Besar Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr. Yunazar Manjang Guru Besar Kimia Bidang Kimia Organik Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas Padang

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN ORISINALITAS
Disertasi ini adalah hasil karya penulis sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk telah penulis nyatakan dengan benar

Nama

: Darwin Yunus Nasution

NIM

: 078103002

Tanda Tangan :

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Sumatera Utara, saya bertanda tangan

dibawah ini :

Nama

: Darwin Yunus Nasution

NIM

: 078103002

Program Studi

: Doktor Ilmu Kimia

Jenis Karya

: Disertasi

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-eksklusif ( Non-exclusive

Royalty Free Right) atas disertasi saya yang berjudul :

FUNGSIONALISASI POLIPROPILENA TERDEGRADASI MENGGUNAKAN BENZOIL PEROKSIDA, ANHIDRIDA
MALEAT DAN DIVINIL BENZENA SEBAGAI BAHAN PEREKAT PAPAN PARTIKEL KAYU KELAPA SAWIT
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media /formatkan, mengelola dalam bentuk database, merawat dan mempublikasikan disertasi saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini saya perbuat dengan sebenarnya

Dibuat di Pada Tanggal

: Medan : Januari 2011

Yang Menyatakan Darwin Yunus Nasution

Universitas Sumatera Utara

UCAPAN TERIMA KASIH
Puji dan syukur penulis sampaikan ke khadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmad dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan disertasi ini.

Pada kesempatan ini ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya saya sampaikan kepada Bapak Komisi Pembimbing, yaitu Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D selaku Promotor, Bapak Dr.Ir. Tyahjono Herawan, M.Sc selaku Co-Promotor dan Bapak Eddyanto, Ph.D sebagai Co-Promotor atas segala bantuan, arahan dan bimbingan selama perencanaan penelitian , pelaksanaan penelitian sampai penyelesaian disertasi ini.
Ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya juga penulis sampaikan kepada yang terhormat:
1. Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, D.T.M. & H., M.Sc. (C.T. M), Sp.A. (K) yang telah memberikan kesempatan pada saya untuk mengikuti program pendidikan Doktor dalam bidang Ilmu Kimia pada FMIPA USU dan memberikan bantuan pendidikan.
2. Dekan FMIPA USU, Dr. Sutarman, M.Sc atas bantuan dan izin belajar untuk mengikuti Program S3 Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam USU
3. Ketua Program Studi S2 dan S3 Ilmu Kimia FMIPA USU, Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D dan Bapak Sekretaris Program S2 dan S3 Ilmu Kimia Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc. atas segala fasilitas dan bantuan yang diberikan kepada penulis.
4. Tim Penguji, Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D., Dr. Ir. Tjahjono Herawan, M.Sc. , Eddyanto, Ph.D., Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phil., Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc., Prof. Dr. Yunazar Manjang, atas kesediaannya meluangkan waktu untuk memberikan penilaian maupun saran-saran untuk perbaikan disertasi ini
Universitas Sumatera Utara

5. Ketua, Sekretaris beserta seluruh staf dosen dan pegawai Departemen Kimia FMIPA USU atas segala dorongan moril, saran dan bantuan yang diberikan
6. Kepala Laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium Penelitian FMIPA USU atas segala fasilitas dan bantuan yang diberikan.
7. Semua pihak yang telah turut membantu dan berjasa dalam penyelesaian penelitian dan penulisan disertasi ini sehingga dapat diselesaikan yang tidak dapat penulis ucapkan satu per satu
Akhirnya secara khusus ucapan terima kasih yang tulus dan ikhlas penulis sampaikan kepada kedua orang tua tercinta , Ayahanda Almarhum N.A Nasution dan Ibunda Almarhumah M. Harahap, istri tersayang, Dra. Sri Zuhrini, putri-putri tercinta Dini Rizky Nastiti dan Dear Putri Saptanopa dan seluruh keluarga yang telah memberikan bantuan moril maupun doa restu sehingga disertasi ini selesai.
Medan, Januari 2011 Penulis, Darwin Yunus Nasution.
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Sibolga pada tanggal 10 Agustus 19955 dan merupakan anak ke enam dari tujuh bersaudara. Tamat dari SMA Negeri II Padang Sidimpuan pada tahun 1973 penulis melanjutkan pendidikan pada Jurusan Kimia di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan lulus pada tahun 1982. Pada tahun 1984 penulis mengikuti pendidikan S2 dalam bidang Kimia Fisika di Institut Teknologi Bandung dan lulus pada tahun 1988. Penelitian Tesis yang dilakukan adalah mengenai Degradasi Polimer Polivinil Klorida.
Pada saat ini penulis bekerja sebagai Staf Pengajar pada Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Mata kuliah yang diajarkan adalah Kimia Fisika II , Kimia Fisika III, Kimia Korosi dan Elektrokimia dan Gejala Transport. Jabatan fungsional dan golongan terakhir adalah Lektor Kepala/ IV C.
Pengalaman seminar/publikasi dalam dua tahun terakhir ini yang berkaitan dengan disertasi adalah :
1. Sebagai pemakalah pada International & Seminar on Chemistry and Polymer 2009, tanggal 19-20 Mei 2009 , Medan, Indonesia dengan Judul : Functionalization of polypropylene with maleic anhydride by free radical grafting reaction

2. Sebagai Pemakalah pada Seminar Nasional dan Rapat Tahunan Bidang Ilmu MIPA pada tanggal 10-11 Mei 2010 di Pakan Baru, Riau dengan Judul : Pengaruh konsentrasi benzoil peroksida terhadap degradasi polipropilena.
Pengalaman training / short courses : 1. Short course tentang pemakaian/operasional Instrumen-Instrumen spektrofotometer di University Teknologi Malaysia, Johor tahun 2006 2. Short course tentang Characterization and Degradation of Polyolefine , in Aston University, Birmingham, UK, 2003 3. Short course pada Economic Institute, Boulder, Colorado dan Mississippi State University, Starkville, Mississippi State, USA, 1993
Universitas Sumatera Utara

FUNGSIONALISASI POLIPROPILENA TERDEGRADASI MENGGUNAKAN BENZOIL PEROKSIDA, ANHIDRIDA MALEAT DAN DIVINIL BENZENA SEBAGAI BAHAN PEREKAT PAPAN PARTIKEL KAYU KELAPA SAWIT
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang penggunaan polipropilena terdegradasigraft-anhidrida maleat (PPd-g-AM ), benzoil peroksida dan divinil benzena sebagai perekat papan partikel kayu kelapa sawit. Penelitian ini dilakukan tiga tahap. Tahap pertama adalah mendegradasi polipropilena pada suhu pengolahannya (170 0C) dengan benzoil peroksida sebagai inisiator dengan berbagai variasi konsentrasi untuk memperoleh polipropilena terdegradasi, yang disingkat dengan PPd. Pengujian yang dilakukan terhadap PPd ini meliputi penentuan viskositas intrinsik, bobot molekul, dan titik leleh. Hasil pengujian menunjukkan bahwa PPd mempunyai bobot molekul – bobot molekul dan viskositas intrinsik- viskositas intrinsik yang lebih rendah dari pada polipropilena sedangkan titik lelehnya tidak mengalami perubahan. PPd yang mempunyai viskositas intrinsik 1,55 dan bobot molekul 194,894 g/mol dipilih untuk difungsionalisasi.. Pada tahap kedua adalah fungsionalisasi PPd dengan anhidrida maleat pada berbagai bervariasi konsentrasi dengan benzoil peroksida sebagai inisiator. Pada ini dihasilkan polipropilena terdegradsi-graft-anhidrida maleat, yang disebut PPd-g-AM. Pengujian yang dilakukan terhadap PPd-g-AM adalah penentuan derajat grafting, titik leleh dan analisis FTIR. PPd-g-AM yang mempunyai derajat grafting tertinggi (9,73 %) digunakan sebagai bahan perekat pembuatan papan partikel. Tahap ketiga adalah pembuatan papan partikel menggunakan campuran PPdg-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena sebagai bahan perekatnya. Pada tahap ini ada 2 macam komposisi papan partikel, yaitu komposisi 1 dan komposisi 2. Pengujian sifat-sifat fisik dan mekanik terhadap papan partikel yang meliputi sifat fisik dan mekanik, yaitu uji kerapatan, daya serap air, modulus of rupture (MoR) dan modulus of elasticity (MoE) didasarkan pada SNI 03-2105-2006 dan pengujian terhadap interaksi kimia dengan Fourer Transform Infra Merah (FTIR) dan Scanning Electron Microscopy (SEM). Hasil menunjukkan bahwa papan partikel dengan perbandingan serbuk kayu kelapa sawit : PPd-g-AM : divinil benzena : benzoil peroksida : polipropilena 60 : 30 : 10 : 2 : 10 merupakan papan partikel yang paling memenuhi syarat dalam komposisi 2 menurut SNI 03-2105-2006 dengan harga MoR = 182,40 kgf/cm2, MoE = 22798,12 kgf/cm2, kerapatan = 0,68 g/cm3, daya serap air = 0,64 % dan pengembangan tebal 1,89 % sedangkan papan partikel dengan perbandingan serbuk kayu kelapa sawit : PPd-g-AM : divinil benzena : benzoil peroksida 60 : 30 : 10 : 2 merupakan papan partikel yang paling optimum pada komposisi 1 dengan harga MoR = 176,22 kgf/cm2, MoE = 72298,02 kgf/cm2, kerapatan = 0,67 g/cm3, daya serap air = 0,80 % dan pengembangan tebal 2,09 %, akan tetapi papan partikel ini belum memenuhi syarat menurut SNI 03-2105-2006 bila ditinjau dari harga MoE yang masih dibawah persyaratan.
Universitas Sumatera Utara

FUNCTIONALISATION OF DEGRADATED POLYPROPYLENE BY USING BENZOYL PEROXIDE, MALEIC ANHYDRIDE AND DIVINYL BENZENE
AS A ADHESIVE ON PALM OIL TRUNK PARTICLEBOARD
ABSTRACT
Research about use of maleic anhydride – graft – degradated polypropylene (PPd-g-MA), benzoyl peroxide and divinyl benzene as a palm oil trunk particleboard adhesive have been done. The research have been done in three phases. In the first phase, polypropylene is degradated at 170 0C by using benzoyl peroxide as a initiator in various concentrations to produce a substance that called degradated polypropylene (PPd). PPd was tested for intrinsic viscosity, molecular mass and melting point. The result shows that intrinsic viscosities and molecular masses of PPd are lower than before degradation process while its melting points remain constant. The PPd with molecular mass 194,894 g/mol is chosen as sample to be functionalized in second phase. In the second phase, PPd is functionalized with maleic anhydride in various concentration by using benzoyl peroxide as a inisiator to produce maleic anhydride – graft – degradated polypropylene (PPd-g-MA). PPd-gMA was tested for degree of grafting, melting points and analysis of FTIR spectra. The PPd-g-MA with the higher degree of grafting is chosen as sample to be used as particleboard adhesive in third phase. The third phase is production of palm oil trunk particleboard by using PPd-g-MA, benzoyl peroxide and divinyl benzene as a adhesive. In the production the particleboard there are two kinds of particleboard composition, that is composition 1 and composition 2. Particleboards are tested for physical and mechanical properties according to SNI 03-2105-2006 including density, water absorption, swelling, modulus of rupture (MoR) and modulus of elastisity (MoE). Testing for chemical interaction by analysis of FTIR spectra and scanning electron microscopy (SEM). The result show that in the second composition, the particleboard with ratio palm oil wood : PPd-g-MA : Divinylbenzene: Benzoyl Peroxide: Polypropylene 60 : 30 : 10 : 2 : 10 is the particleboard that is able to fulfill requirement of the SNI-03-2105-206 with values of MoR = 182,40 kgf/cm2, MoE = 22798,12 kgf/cm2, density = 0,68 g/cm3, water absorption = 0,64 % and swelling = 1,89 % while in the first composition, the particleboard with ratio palm oil wood : PPd-g-MA : Divinylbenzene: Benzoyl Peroxide 60 : 30 : 10 : 2 is the particleboard that has the best physical and mechanical properties with the values of MoR = 176,40 kgf/cm2, MoE = 7229,02 kgf/cm2, density = 0,67 g/cm3, water absorption = 0,80 % and swelling = 2,09 % , but it is not able to fulfill requirement of SNI - 03 - 2105-2006 if it is considered from MoE.
Keyword : Anhydride maleic, Functionalisation, Grafting, Palm oil trunk, Particleboard and Polypropylene
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

UCAPAN TERIMA KASIH DAFTAR RIWAYAT HIDUP ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR SINGKATAN DAFTAR LAMPIRAN BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1.2 Permasalahan 1.3 Tujuan.Peneltian 1.4 Manfaat Penelitian 1.5 Metodologi Penelitian

Halaman i iii iv v vi x xi
xiii xiv
1 1 6 6 7 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Poliropropilena 2.2. Degradasi Polipropilena dengan Benzoil Peroksida 2.3. Fungsionalisasi Polipropilena 2.4. Metode Grafting 2.5. Interaksi Antara Polipropilena-PPd-g-MA-Serbuk Kayu 2.6. Papan Partikel

10 10 12
13 16
18 21

Universitas Sumatera Utara

2.7. Kayu Kelapa Sawit 2.8. Grafting Divinil Benzena pada Polipropilena 2.9. Ketahanan Lentur dan Modulus Elastisitas Lentur 2.10. Scanning Electron Microscopy (SEM) 2.11. Viskositas Intrinsik 2.12. Spektroskopi Infra Merah

22 24
22 23 23

BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian 3.2. Bahan-bahan 3.3. Alat-alat 3.4. Prosedur 3.4.1. Degradasi polipropilena dengan benzoil Peroksida 3.4.1.1. Penentuan viskositas intrinsik PPd 3.4.1.2. Penentuan bobot molekul PPd 3.4.1.3. Penentuan titik leleh PPd 3.4.2 Functionalisasi PPd dengan Anhidroda Maleat 3.4.4.1. Pemurnian PPd-g-AM 3.4.2.2. Penentuan Derajat Grafting PPd-g-AM 3.4.2.3. Uji Spektroskopi Infra Merah PPd-g-AM 3.4.2.4. Penentuan Titik Leleh PPd-g-AM 3.4.3. Pembuatan Papan Partikel
3.4.3.1. Penyediaan Serbuk Kelapa Sawit

3.4.3.2. Penyediaan Papan Partikel 3.4.3.3. Uji Kerapatan Papan Partikel 3.4.3.4. Uji Kadar Air Papan Partikel 3.4.3.5. Uji Pengembangan Tebal Papan Partikel

29 29 29 29 30
30 31 32 32 33 33 34 34 34 34
34
35 36 36 37

Universitas Sumatera Utara

3.4.3.6. Uji Keteguhan Lentur Kering dan Modulus Elastisitas
3.4.4. Bagan Pengambilan Data 3.4.4.1. Degradasi Termal Polipropilena Dengan Benzoil Peroksida 3.4.4.2. Fungsionalisai Anhidrida Maleat pada Polipropilena 3.4.4.2.1. Pemurnian PPd-g-AM 3.4.4.2.2. Analisis FTIR 3.4.4.2.3. Penentuan Titik Leleh 3.4.4.3. Pengujian Papan Partikel Komposisi 1 3.4.4.4. Pengujian Papan Partikel Komposisi 2

37 39
39
40 40 41 41 42 43

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Degradasi PP dengan Benzoil Peroksida 4.1.1. Viskositas Intrinsik 4.1.2. Bobot Molekul 4.1.3. Titik Leleh PPd 4.2 Grafting PPd dengan Anhidrida Maleat 4.2.1. Derajat Grafting PPd-g-AM 4.2.2. Spektrum FTIR dari PPd-g-AM Derajat Tertinggi 4.2.3. Hasil Penentuan Titik Leleh 4.3 Pembuatan Papan Partikel 4.3.1. Keteguhan Lentur Kering dan Modulus Elastisitas Kering 4.3.2. Kadar Air, Densitas dan Pengembangan Tebal 4.3.3. Analisis SEM Papan Partikel 4.3.4. Analisis Papan FTIR Partikel

44 44 44 46 47 48 48 49 54 55
55 57 60 62

Universitas Sumatera Utara

BAB V

4.3.5. Perkiraan Mekanisme Reaksi KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

66 74 74 75
76 82

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel Tabel 1.1 Tabel 1.2 Tabel 2.1 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.2 Tabel 4.1
Tabel 4.2 Tabel 4.3
Tabel 4.4
Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8 Tabel 4.9 Tabel 4.10

Tabel 4.11
Tabel 4.12

Halaman

Judul Tabel

Komposisi Papan Partikel 1

8

Komposisi Papan Partikel 2

9

Beberapa Sifat Penting Kayu Kelapa Sawit

22

Komposisi Sample

30

Komposisi Sample PPd

33

Komposisi Papan Partikel 1

35

Komposisi Papan partikel 2

36

Viskositas Intrinsik PPd Pada berbagai Perbandingan 44

Konsentrasi PP dan BPO

Perhitungan viskositas intrinsik untuk sample PP

44

Bobot Molekul PPd Pada berbagai Perbandingan 46

Konsentrasi PP dan BPO

Titik Leleh PPd Pada berbagai Perbandingan 48

Konsentrasi PP dan BPO

Hasil Derajat Grafting PPd-g-AM

49

Bilangan Gelombang Poliropilena

50

Bilangan Gelombang PPd-g-AM Sebelum Pemurnian 51

Bilangan Gelombang PPd-g-AM Setelah Pemurnian 52

Bilangan Gelombang Anhidrida Maleat

53

Hasil Uji Ketahanan Lentur Kering dan Modulus

Papan Partikel Komposisi 1

55

Hasil Uji Ketahanan Lentur Kering dan Modulus 57

Papan Partikel Komposisi 2

Kadar Air, Kerapatan dan Pengembangan Tebal

Papan Partikel Komposisi 2

58

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Nomor Gambar

Judul Gambar

Gambar.2.1

Reaksi Polimerisasi Polipropilena

11

Gambar 2.2

Struktur Taktisitas Polipropilena

11

Gambar 2.3

Mekanisme Pemutusan Rantai PP Karena Adanya

Suatu Peroksida

13

Gambar 2.4

Struktur Kopolimer Graft

14

Gambar 2.5

Mekanisme Reaksi Grafting Polipropilena dengan

15

anhidrida Maleat dengan Adanya Inisiator Peroksida

Gambar 2.6

Reaki Gugus Anhidrida Maleat PPd-AM dengan Gugus 20

Hidroksil Kayu

Gambar 2.7

Belitan PP pada PPd-g-AM dalam Papan Partikel

20

Gambar 2.8

Struktur Molekul Selulosa

23

Gambar 2.9

Reaksi Antara Polipropilena Dengan Divil Benzena

25

Gambar 3.1

Uji Keteguhan Lentur Kering dan Modulus Elastisitas 38

Lentur

Gambar 4.1

Grafik Perubahan Viskositas Intrinsik PPd dengan

45

Penambahan Konsentrasi BPO

Gambar 4.2

Grafik Perubahan Bobot Molekul PPd dengan

47

Penambahan Konsentrasi BPO

Gambar 4.3

Spektrum FTIR dari PP Murni

50

Gambar 4.4

Spektrum FTIR dari PPd-g-AM Derajat Grafing

51

Tertingg Sebelum pemurnian

Gambar 4.5

Spektrum FTIR dari PPd-g-AM Derajat Grafing

52

Tertinggi Sesudah Pemurnian

Gambar 4.6

Diagram DTA dari PPd-g-AM Derajat Grafting

54

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16

Tertinggi Sesudah Pemurnian

Hubunngan Antara Jumlah PPd-g-AM dengan MoR

Papan Partikel Kayu Kelapa Sawit

59

Hubunngan Antara Jumlah PPd-g-AM dengan MoE

Papan Partikel Kayu Kelapa Sawit

59

Foto SEM Papan Partikel Serbuk KKS + PPd-g-AM

+PP + BPO 60 : 30 :10 :2

60

Foto SEM Papan Partikel Serbuk KKS + PPd-g-AM

+PP + DVB + BPO 60 : 30 :10 : 10 :2

60

Foto SEM Papan Partikel Serbuk KKS + PPd-g-AM +

BPO + DVB 60 : 30 :10 :2

61

Foto SEM papan partikel serbuk KKS +PP +BPO

60 : 30 : 2

62

Spektum FTIR Serbuk Kering Kayu Kelapa Sawit

63

Spektrum FTIR Papan Partikel dengan Komposisi KKS

: PPd-g-AM : BPO 60 : 30 : 2

64

Foto SEM Papan Partikel Serbuk KKS + PPd-g-AM +

DVB + BPO 60 : 30 :10 :2

65

Foto SEM Papan Partikel Serbuk KKS + PPd-g-AM

+PP +DVB + BPO 60 : 30 :10 : 10 : 2

66

Universitas Sumatera Utara

Singkatan DTA KKS MoR MoE BPO PP PPd PPd-g-AM SEM FTIR

DAFTAR SINGKATAN
Arti/Kepanjangan Differential Themal Analysis Kayu Kelapa Sawit Modulus of Rupture Modulus of Elasticity Benzoil Peroksida Polipropilena Polipropilena Terputus Rantai/Terdegradasi Polipropilena Terputus rantai-graft-Anhidrida Maleat Scanning Electron Microscopy Fourier Transform Infra Red

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran

Judul Lampiran

1.1 Viskositas Polipropilena

83

1.2 Viskositas ( 28 g Polipropilena + 1,5 g Benzoil Peroksida 83

1.3 Viskositas ( 27 g Polipropilena + 3,0 g Benzoil Peroksida 84

1.4 Viskositas ( 25,5 g Polipropilena + 4,5 g Benzoil Peroksida 84

1.5 Viskositas ( 24 g Polipropilena + 6,0 g Benzoil Peroksida 84

1,6 Viskositas ( 22,5g Polipropilena + 7,5 g Benzoil Peroksida 85

2,0 Contoh Perhitungan Derajat Grafting

85

3.1 Diagram DTA Polipropilena Dengan Perlakuan Panas

86

3.2 Diagram DTA Polipropilena Dengan Tanpa Perlakuan

86

Panas

3.3 Diagram DTA ( 28 g Polipropilena + 1,5 g Benzoil

87

Peroksida )

3.4 Diagram DTA ( 27 g Polipropilena + 3,0 g Benzoil

87

Peroksida )

3.5 Diagram DTA ( 25,5 g Polipropilena + 4,5 g Benzoil

88

Peroksida )

3.6 Diagram DTA ( 24 g Polipropilena + 6,0 g Benzoil

88

Peroksida )

3.7 Diagram DTA ( 22,5g Polipropilena + 7,5 g Benzoil

89

Peroksida )

4.1 Data Sifat Mekanik Papan Partikel Komposisi 1

89

4.2 Data Sifat Mekanik Papan Partikel Komposisi 2

90

4.3 Data Kerapatan, Daya Serap Air dan Pengembangan Tebal 90

4.4 Contoh Perhitungan MoR

91

4.5 Contoh Perhitungan MoE

91

Universitas Sumatera Utara

5.1 Gambar Alat Universal Testing Mechine 5.2 Papan Partikel Sebelum Pengujian

93 93

Universitas Sumatera Utara

FUNGSIONALISASI POLIPROPILENA TERDEGRADASI MENGGUNAKAN BENZOIL PEROKSIDA, ANHIDRIDA MALEAT DAN DIVINIL BENZENA SEBAGAI BAHAN PEREKAT PAPAN PARTIKEL KAYU KELAPA SAWIT
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang penggunaan polipropilena terdegradasigraft-anhidrida maleat (PPd-g-AM ), benzoil peroksida dan divinil benzena sebagai perekat papan partikel kayu kelapa sawit. Penelitian ini dilakukan tiga tahap. Tahap pertama adalah mendegradasi polipropilena pada suhu pengolahannya (170 0C) dengan benzoil peroksida sebagai inisiator dengan berbagai variasi konsentrasi untuk memperoleh polipropilena terdegradasi, yang disingkat dengan PPd. Pengujian yang dilakukan terhadap PPd ini meliputi penentuan viskositas intrinsik, bobot molekul, dan titik leleh. Hasil pengujian menunjukkan bahwa PPd mempunyai bobot molekul – bobot molekul dan viskositas intrinsik- viskositas intrinsik yang lebih rendah dari pada polipropilena sedangkan titik lelehnya tidak mengalami perubahan. PPd yang mempunyai viskositas intrinsik 1,55 dan bobot molekul 194,894 g/mol dipilih untuk difungsionalisasi.. Pada tahap kedua adalah fungsionalisasi PPd dengan anhidrida maleat pada berbagai bervariasi konsentrasi dengan benzoil peroksida sebagai inisiator. Pada ini dihasilkan polipropilena terdegradsi-graft-anhidrida maleat, yang disebut PPd-g-AM. Pengujian yang dilakukan terhadap PPd-g-AM adalah penentuan derajat grafting, titik leleh dan analisis FTIR. PPd-g-AM yang mempunyai derajat grafting tertinggi (9,73 %) digunakan sebagai bahan perekat pembuatan papan partikel. Tahap ketiga adalah pembuatan papan partikel menggunakan campuran PPdg-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena sebagai bahan perekatnya. Pada tahap ini ada 2 macam komposisi papan partikel, yaitu komposisi 1 dan komposisi 2. Pengujian sifat-sifat fisik dan mekanik terhadap papan partikel yang meliputi sifat fisik dan mekanik, yaitu uji kerapatan, daya serap air, modulus of rupture (MoR) dan modulus of elasticity (MoE) didasarkan pada SNI 03-2105-2006 dan pengujian terhadap interaksi kimia dengan Fourer Transform Infra Merah (FTIR) dan Scanning Electron Microscopy (SEM). Hasil menunjukkan bahwa papan partikel dengan perbandingan serbuk kayu kelapa sawit : PPd-g-AM : divinil benzena : benzoil peroksida : polipropilena 60 : 30 : 10 : 2 : 10 merupakan papan partikel yang paling memenuhi syarat dalam komposisi 2 menurut SNI 03-2105-2006 dengan harga MoR = 182,40 kgf/cm2, MoE = 22798,12 kgf/cm2, kerapatan = 0,68 g/cm3, daya serap air = 0,64 % dan pengembangan tebal 1,89 % sedangkan papan partikel dengan perbandingan serbuk kayu kelapa sawit : PPd-g-AM : divinil benzena : benzoil peroksida 60 : 30 : 10 : 2 merupakan papan partikel yang paling optimum pada komposisi 1 dengan harga MoR = 176,22 kgf/cm2, MoE = 72298,02 kgf/cm2, kerapatan = 0,67 g/cm3, daya serap air = 0,80 % dan pengembangan tebal 2,09 %, akan tetapi papan partikel ini belum memenuhi syarat menurut SNI 03-2105-2006 bila ditinjau dari harga MoE yang masih dibawah persyaratan.
Universitas Sumatera Utara

FUNCTIONALISATION OF DEGRADATED POLYPROPYLENE BY USING BENZOYL PEROXIDE, MALEIC ANHYDRIDE AND DIVINYL BENZENE
AS A ADHESIVE ON PALM OIL TRUNK PARTICLEBOARD
ABSTRACT
Research about use of maleic anhydride – graft – degradated polypropylene (PPd-g-MA), benzoyl peroxide and divinyl benzene as a palm oil trunk particleboard adhesive have been done. The research have been done in three phases. In the first phase, polypropylene is degradated at 170 0C by using benzoyl peroxide as a initiator in various concentrations to produce a substance that called degradated polypropylene (PPd). PPd was tested for intrinsic viscosity, molecular mass and melting point. The result shows that intrinsic viscosities and molecular masses of PPd are lower than before degradation process while its melting points remain constant. The PPd with molecular mass 194,894 g/mol is chosen as sample to be functionalized in second phase. In the second phase, PPd is functionalized with maleic anhydride in various concentration by using benzoyl peroxide as a inisiator to produce maleic anhydride – graft – degradated polypropylene (PPd-g-MA). PPd-gMA was tested for degree of grafting, melting points and analysis of FTIR spectra. The PPd-g-MA with the higher degree of grafting is chosen as sample to be used as particleboard adhesive in third phase. The third phase is production of palm oil trunk particleboard by using PPd-g-MA, benzoyl peroxide and divinyl benzene as a adhesive. In the production the particleboard there are two kinds of particleboard composition, that is composition 1 and composition 2. Particleboards are tested for physical and mechanical properties according to SNI 03-2105-2006 including density, water absorption, swelling, modulus of rupture (MoR) and modulus of elastisity (MoE). Testing for chemical interaction by analysis of FTIR spectra and scanning electron microscopy (SEM). The result show that in the second composition, the particleboard with ratio palm oil wood : PPd-g-MA : Divinylbenzene: Benzoyl Peroxide: Polypropylene 60 : 30 : 10 : 2 : 10 is the particleboard that is able to fulfill requirement of the SNI-03-2105-206 with values of MoR = 182,40 kgf/cm2, MoE = 22798,12 kgf/cm2, density = 0,68 g/cm3, water absorption = 0,64 % and swelling = 1,89 % while in the first composition, the particleboard with ratio palm oil wood : PPd-g-MA : Divinylbenzene: Benzoyl Peroxide 60 : 30 : 10 : 2 is the particleboard that has the best physical and mechanical properties with the values of MoR = 176,40 kgf/cm2, MoE = 7229,02 kgf/cm2, density = 0,67 g/cm3, water absorption = 0,80 % and swelling = 2,09 % , but it is not able to fulfill requirement of SNI - 03 - 2105-2006 if it is considered from MoE.
Keyword : Anhydride maleic, Functionalisation, Grafting, Palm oil trunk, Particleboard and Polypropylene
Universitas Sumatera Utara

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Perkebunanan kelapa sawit merupakan salah satu sumber daya alam penting
di Indonesia yang memberikan manfaat langsung berupa minyak sawit mentah. Usia produktif pohon kelapa sawit adalah sekitar 20-25 tahun, setelah itu diremajakan Biasanya pohon-pohon kelapa sawit hasil peremajaan ini dibiarkan membusuk atau dibakar dan kurang dimanfaatkan sebagai suatu sumber kayu alternatif, meskipun sudah ada usaha untuk menggunakannya tetapi hasilnya belum memuaskan. Menurut data, pada saat ini luas perkebunan kelapa sawit di Indonesia adalah kira-kira 7,5 juta Ha (Kementerian Pertanian, 2010) . Dalam satu Ha lahan kebun kelapa sawit terdapat 120-130 pohon kelapa sawit. Diperkirakan mulai pada tahun 2008 - 2015 sekitar 100.000 Ha perkebunan kelapa sawit akan diremajakan setiap tahun dan hal ini berarti akan tersedia 11,7 juta m3 kayu kelap sawit per tahun (Prayitno, T.A) . Jadi ketersediaan kayu kelapa sawit akan selalu ada sepanjang tahun karena peremajaan dilakukan terus menerus.
Kebutuhan kayu dunia dan khususnya di Indonesia yang terus meningkat dari tahun ke tahun seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, akan tetapi kemampuan pasokannya hanya separuhnya. Untuk menutupi kekurangan kayu tersebut sangat memungkinkan terjadi penebangan hutan alami secara illegal. Bila mana kekurangan kebutuhan kayu tersebut dapat digantikan dengan kayu kelapa sawit maka diharapkan kelestarian hutan di Indonesia dapat dipelihara dan kontribusi negara kita terhadap pemanasan global akan berkurang.
Berbagai usaha telah dilakukan untuk menjadikan limbah kayu kelapa sawit tersebut menjadi kayu alternatif. PT. Inhutani telah membuat papan dari kayu kelapa sawit dengan cara densifikasi (PT. Inhutani, 2007). Cara lain dalam memanfaatkan limbah kayu kelapa sawit ini adalah membuat papan partikel, yaitu lembaran hasil
Universitas Sumatera Utara

pengempaan panas campuran partikel atau serbuk kayu dengan perekat organik dan bahan lainnya. Indra Mawardi (2009) memanfaatkan kayu kelapa sawit untuk membuat papan partikel dengan menggunakan perekat berbasis polistitena. Dilaporkan bahwa sifat fisis dan mekanis papan partikel mengalami peningkatan dengan bertambahnya jumlah bahan perekat. Diaz, F.M (2005), dkk telah meneliti hubungan antara compaction dengan sifat-sifat mekanik papan partikel kayu pinus dengan bahan perekat urea formaldehida Dilaporkan semakin tinggi compaction semakin baik sifat mekaniknya. Prayitno dan Darnoko telah meneliti pembuatan papan partikel dari kayu kelapa sawit dengan menggunakan perekat urea formaldehid. Dilaporkan bahwa papan partikel yang dihasilkan belum cukup baik karena ronggarongga masih terdapat diantara partikel kayu (Prayitno dan Darnoko, 1994). Pembuatan papan partikel kayu kelapa sawit dengan menggunakan gambir sebagai perekat juga telah dilakukan oleh Anwar Kasim, dkk dan disebutkan perlu penambahan pendispersi agar bahan perekat dapat masuk ke antara partikel kayu (Anwar Kasim, 2007). Penelitian lain tentang pembuatan papan partikel dari kayu kelapa sawit adalah dengan menggunakan campuran matriks polietilena dan bahan perekat urea formaldehida, walapun hasilnya belum cukup baik namum mutunya menunjukkan peningkatan. Juga disini dilaporkan bahwa interaksi antara perekat dengan partikel kayu hanya interaksi fisik (Rusphiandri, 2001) Penelitian lain mengenai pemanfaatan batang kayu kelapa sawit adalah pembuatan kayu termoplastik dengan pengolahan teknik impregnasi reaktif dengan menggunakan poliolefin daur ulang dan disebutkan impregnasi poliolefin pada kayu kelapa sawit hanya terjadi disekitar permukaan kayu dan tidak sampai jauh masuk kedalam kayu (Wirjosentono, B, 2001)
Beberapa peneliti sudah mencoba menggunakan bermacam-macam perekat papan partikel, seperti penggunaan kitosan sebagai perekat papan partikel ampas tebu ( Kenji Umemura, dkk) dan penggunaan serbuk kulit kayu akasia sebagai perekat papan partikel ( Subyakto dan Bambang, P, 2003). Sejauh ini berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dan juga literatur disebutkan bahwa bahan perekat yang umum
Universitas Sumatera Utara

digunakan pada papan partikel adalah bahan perekat termostet seperti senyawa isosianat, urea formaldehida, fenol formaldehida dan melamin urea formaldehida. Penggunaan senyawa isosianat dan formaldehida sebagai bahan perekat mempunyai beberapa kekurangan dan keburukan antara lain : 1. Antara partikel kayu dan bahan perekat hanya terjadi interaksi fisik ( gayagayaantar molekul seperti ikatan hidrogen, ikatan Van der Waals, gaya-gaya dispersi ataupun gaya-gaya dipol) dan tidak mampu berikatan secara kimia sehingga mempengaruhi kekuatan kayu (Rusphiandri, 2001) 2. Terjadinya emisi formaldehida dari papan partikel (Ponessa, JT, 1999). Adanya emisi formaldehida sebesar 0,3 ppm dari papan partikel akan menimbulkan efek negatif terhadap kesehatan seperti timbulnya penyakit saluran pernafasan, asma, sakit kepala, mata berair , dan bahkan diduga formaldehida bersifat karsinogen ( Cockcrop, D, 2006, Laurier, B. 2010) 3. Urea formadehida tidak mampu mengisi seluruh celah-celah pada papan partikel sehingga masih terdapat rongga-rongga atau kekosongan dalam papan partikel (Dias, FM, 2005 dan Prayitno, T dan Darnoko,1994)
Pada penelitian ini dibuat bahan perekat polipropilena terdegradasi – anhidrida maleat (PPd-g-AM) dari propilena (PP) dan akan digunakan sebagai bahan perekat papan partikel serbuk kayu kelapa sawit dan papan partikel polipropilena-serbuk kayu kelapa sawit . Diharapkan bahan perekat PPd-g-AM ini dapat membentuk ikatan ester dengan selulosa dan menjadi sefasa dengan polipropilena sehingga dihasilkan papan partikel yang kualitasnya lebih baik. Proses yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : Tahapan pertama adalah mendegradasi polipropilena (PP) dengan cara mereaksikan PP dengan benzoil peroksida (BPO) pada suhu pengolahannya untuk memperoleh polipropilena bobot molekul yang lebih kecil dan viskositas intrinsik yang lebih rendah yang selanjutnya disebut sebagai polipropilena terdegradasi (PPd). Tahapan kedua adalah fungsionalisasi PPd secara grafting dengan anhidrida maleat dengan adanya inisiator BPO dan hasil tahapan ini selanjutnya disebut sebagai polipropilena terdegradasi-
Universitas Sumatera Utara

anhidrida maleat (PPd-g-AM). Tahapan ketiga adalah pembuatan papan partikel serbuk kayu kelapa sawit dengan menggunakan campuran PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena sebagai bahan perekat.
Penggunaan PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena sebagai bahan perekat papan partikel mempunyai keunggulan karena : 1. PPd-g-AM bersifat lebih polar dan dapat membentuk ikatan kimia dengan gugus hidroksil selulosa partikel kayu kelapa sawit sehingga dihasilkan papan partikel lentur dan kuat 2. PPd-g-AM tidak mengalami emisi dari papan partikel karena PPd-g-AM bukan merupakan senyawa organik mudah menguap (volatile organic compound) 3. PPd-g-AM relatif tidak menggangu kesehatan dan harganya lebih murah 4. PPd-g-AM bersifat termoplastik, rantai lebih pendek, titik leleh lebih rendah sehingga mampu mengisi rongga-rongga yang tidak mampu diisi bahan perekat formaldehida. 5. PPd-g-AM dapat membentuk ikatan silang dengan selulosa maupun dengan divinil benzena dengan adanya benzoil peroksida.
Usaha – usaha yang telah dilakukan oleh para peneliti untuk meningkatkan daya adesi atau kompabilitas antara bahan yang mengandung serat selulosa dengan polimer poliolefina, antara lain dengan memodifikasi polimer dengan cara memasukkan gugus fungsi polar kepada rantai polimer sehingga meningkatkan polaritasnya, penambahan suatu coupling agent atau dengan melakukan perlakuan secara kimia terhadap serat selulosa (Goselin, R, 2006), (Douglas,D, 2006), (Nicole, M, 2003) dan (marek, G, 2007). Mousa, G dan Solaiman, R telah memodifikasi polietilena dengan cara grafting anhirida maleat pada rantai polietilena dengan menggunakan berbagai inisiator seperti benzoil peroksida, azobissobutironitil dan dikumil peroksida dalam berbagai pelarut (Mousa, G dan Solaiman, R, 2003). Modifikasi poliropilena dengan anhidrida maleat melalui reaksi grafting dengan adanya inisiator telah dilaporkan (Dean,S, 2001, (Bettini,S.H, 1999), (GarciaMartinez, 1997), (Qiw Wulin, 2005). Mengenai aspek reaksi , kinerja dan mekanisme
Universitas Sumatera Utara

coupling agent m anhidrida maleat pada komposit poliolefin-serbuk/serat kayu sudah banyak dilaporkan dan disimpulkan bahwa adanya coupling agent anhidrida maleat dapat meningkatkan kekuatan komposit (Lu,J.Z, 2005). Pedro, J dkk telah melakukan penelitian mengenai pengaruh perlakuaan serat selulosa Henequen dengan xylene dan penggunaan coupling agent silane terhadap sifat mekanik komposit LDPE-serat Henequen. Dilaporkan bahwa kekuatan tarik komposit meningkat 50 % dan Young modulus bertambah 200 % ( Fedro, J, 1996). Debasish, De, juga telah meneliti efek perlakuan kimia terhadap serat rumput (grass fiber) dengan larutan natrium hidroksida pada berbagai konsentrasi terhadap sifat mekanik, daya serap air dan tebal swelling komposit serat rumput – resin formaldehid. Disebutkan bahwa perlakuan dengan perendaman serat dalam larutan NaOH dapat meningkatkan kekuatan tarik, menurunkan daya serat air dan menurunkan ketebalan swelling komposit (De, D, Adhikari, 2007) Sampai sejauh ini belum dilaporkan adanya penelitian mengenai fungsionalisasi terhadap polipropilena terputus rantai dengan maleat anhidrida dan penggunaannya sebagai perekat papan
Penelitian ini perlu untuk dilakukan untuk memperoleh bahan perekat papan partikel yang mampu berinteraksi dengan baik terhadap polipropilena dan serbuk kayu kelapa sawit. Selanjutnya, berdasarkan kenyataan bahwa Indonesia masih kekurangan bahan kayu untuk furniture dan dilain pihak limbah batang kayu kelapa sawit yang merupakan serat selulosa , jumlahnya banyak dan tersedia sepanjang tahun belum dimanfaatkan dengan efisien. Selain itu, papan partikel ini prospek penggunaannya cukup baik, proses pengolahannya relatif mudah dan ekonomis karena harga kayu kelapa sawit lebih murah dibandingkan dengan filler anorganik, seperti kalsium karbonat.
Diharapkan dengan penelitian ini limbah kayu kelapa sawit dapat dijadikan sebagai kayu alternatif, khususnya untuk pembuatan furniture sekolah-sekolah maupun perkantoran yang berdampak pada berkurangnya pengerusakan hutan akibat pengambilan kayunya sehingga kontribusi Indonesia terhadap pemanasan global dapat diminimalisir.
Universitas Sumatera Utara

1.2 Permasalahan 1. Bagaimanakah karasteristik polipropilena setelah terdegradasi pada suhu pengolahan dengan benzoil peroksida 2. Bagaimanakah karasteristik senyawa polipropilena terdegradasi – graft – anhidrida maleat ( PPd-g- AM) yang terbentuk sebagai hasil fungsionalilasi polipropilena terdegradasi (PPd) dengan anhidrida maleat (AM) 3. Apakah PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena dapat digunakan sebagai perekat pada pembuatan papan partikel serbuk kayu kelapa sawit 4. Apakah PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena dapat dapat digunakan sebagai perekat pada pembuatan papan partikel kayu polipropilena - serbuk kayu kelapa sawit 5. Bagaimanakah karasteristik papan partikel serbuk kayu kelapa sawit dengan perekat PPd-g-AM , benzoil peroksoda dan divinil benzena 6. Bagaimanakah karasteristik papan partikel polipropilena - serbuk kayu kelapa sawit dengan perekat PPd-g-AM, benzoil peoksida dan divinil benzena
1.3.Tujuan Adapun tujuan adalah sebagai berikut
1. Untuk mengetahui karasteristik polipropilena terdegradasi (PPd) sebagai hasil dari degradasi poliproplena dengan benzoil peroksida pada suhu 170 0C 2. Untuk mengetahui karasteristik senyawa polipropilena terdegradsi – graft – anhidrida maleat ( PPd-g-AM) yang terbentuk sebagai hasil funsionalilasi polipropilena terdegradasi (PPd) dengan anhidrida maleat (AM) 3. Untuk mengetahui apakah PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena dapat digunakan sebagai perekat pada pembuatan papan partikel serbuk kayu kelapa sawit 4. Untuk mengetahui apakah PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena dapat digunakan sebagai perekat pada pembuatan papan partikel polipropilena - serbuk kayu kelapa sawit
Universitas Sumatera Utara

5. Menentukan karasteristik papan partikel serbuk kayu kelapa sawit dengan perekat PPd-g-AM , benzoil peroksida dan divinil bnezena 6. Menentukan karasteristik papan partikel polipropilena - serbuk kayu kelapa sawit dengan perekat PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil bnezena
1.4 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi terhadap penyediaan
bahan perekat papan partikel dan khususnya sebagai perekat papan partikel kayu kelapa sawit. Selain itu juga diharapkan papan partikel yang dihasilkan dapat merupakan suatu bahan alternatif untuk membantu mengatasi kebutuhan kayu domestik yang terus meningkat dari tahun ke tahun. Selanjutnya diharapkan dapat membantu mengurangi masalah limbah padat perkebunan kelapa sawit khususnya limbah batang kelapa sawit.
1.5 Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan dalam tahapan-tahapan seperti berikut ini : Tahap 1. Degradasi polipropilena (PP) dengan benzoil peroksida (BPO) dalam. Pada tahap 1 ini dihasilkan polipropilena terdegradasi yang disingkat dengan PPd. Variabel bebas : Perbandingan PP dan BPO ( 95 : 5, 90 : 10, 85:15, 80 : 20, 75 : 25) Variabel terikat : Viskositas, bobot molekul dan titik leleh PPd Variabel tetap : Suhu 170 0C dan waktu 15 menit Tahap 2. Fungsionalisasi PPd dengan AM dalam internal mixer dengan inisiator BPO menghasilkan (PPd-g-AM). Sampel yang difungsionalisasi adalah PPd dari hasil degradasi PP tahap 1 dengan perbandingan PP : BPO (85 : 15) % yang mempunyai bobot molekul 194,849 g/mol. Variabel bebas : Perbandingan PPd : AM : BPO ( 97: 1 : 2, 95 : 3 : 2 , 93 : 5 : 2, 91: 7 : 2, 89 : 9 :2) % Variabel terikat : Derajat grafting PPd-g-AM, Spektum FTIR PPd-g-AM dan Titik
Universitas Sumatera Utara

leleh PPd-g-AM Variabel tetap : Konsentrasi BPO (2 %) ,suhu (170 0C) dan waktu 15 menit Tahap 3. Pembuatan papan partikel. Pada tahap 3 ini , campuran PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena yang digunakan sebagai perekat papan partikel. PPd-g-AM yang digunakan adalah PPd-g-AM hasil grafting tahap 2 yang mempunyai derajat grafting tertinggi, yaitu 9,73 % (perbandingan PPd : AM : BPO adalah 95 : 3 : 2). Papan partikel dibuat dalam dua macam komposisi, yaitu Komposisi 1 adalah sebagai berikut : Variabel bebas : Perbandingan PPd-g-AM : Serbuk KKS Variabel terikat : Kadar air, kerapatan, pengembangan tebal, keteguhan lentur kering (MoR) dan modulus elatisitas lentur (MoE) papan partikel Variabel tetap : Berat BPO (2 g) , DVB (10 g), suhu pengempaan (170 0C) dan waktu pengempaan 15 menit dan tekanan 40 bar.

Tabel 1.1 Komposisi 1 (satu) Papan Partikel

No
Serbuk KKS (g)
1 80 2 70 3 60 4 50 5 40 6 30 7 80

Komposisi Papan Partikel

PPd-g-AM (g) 10 20 30 40 50 60 10

DVB (g) 10 10 10 10 10 10 0

Komposisi 2 (dua) adalah sebagai berikut : Variabel bebas : Perbandingan PPd-g-AM: Serbuk KKS

BPO (g) 2 2 2 2 2 2 2

Universitas Sumatera Utara

Variabel terikat : Kadar air, kerapatan, pengembangan tebal, keteguhan lentur kering dan modulus elatisitas lentur papan partikel Variabel tetap : Berat BPO (2 g) , DVB (10 g) , PP (10 g) suhu pengempaan (170 0C) dan waktu pengempaan 15 menit dan tekanan 40 bar.

Tabel 1.2 Komposisi 2 (dua) Papan Partikel

No Komposisi Papan Partikel

Serbuk KKS (g)
1 80 2 70 3 60 4 50 5 40 6 30 7 80

PPd-g-AM (g) 10 20 30 40 50 60 10

DVB (g) 10 10 10 10 10 10 0

BPO (g) 2 2 2 2 2 2 2

PP (g) 10 10 10 10 10 10 10

Universitas Sumatera Utara

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Polipropilena. Polipropilena adalah suatu polimer termoplastik dan dipakai dalam
bermacam-macam penggunaan seperti kemasan makanan, kemasan air minum, tekstil, alat-alat laboratorium, komponen automotif, pengeras suara, mainan anakanak, botol dan sebagainya. Polipropilena menempati urutan kedua polimer yang paling populer setelah polietilena. Polimer ini mempunyai derajat kristalinitas antara LDPE dan HDPE dan kekuatannya lebih rendah dibandingkan dengan HDPE dan fleksibilitasnya lebih rendah dari LDPE. Density adalah antara 0,85-0,95 g/cm 3 , temperatur transisi gelas, Tg = -150C, nomor Chemical Abstract Service ( CAS) 9003-07-0, titik leleh 1700C dan rumus molekul (C3H6)n. Polipropilena mempunyai nama kimia poli (1-metiletilena). Nama lain dari polimer ini adalah polipropena, polipropena, polimer propena dan homopolimer 1- propena. Monomer dari polipropilena adalah propilena atau propena. (http : WWW. Wikipedia.org.2008)
Polimerisasi propilena menjadi polipropilena berlangsung secara adisi dengan mekanisme radikal bebas dengan adanya suatu inisiator peroksida atau melalui mekanisme senyawa komplek dengan adanya katalis Ziegler-Natta. Katalis ini mampu mengarahkan monomer ke orientasi spesifik sehingga menghasilkan polipropilena isotaktik dengan derajat kristalinitas yang tinggi. Kristalinitas yang tinggi pada polipropilena mengakibatkan polimer ini mempunyai daya regang tinggi dan kaku.
Polimerisasi propilena secara radikal bebas umumnya akan menghasilkan polipropilena ataktik dengan derajat kristalinitas rendah dan cendrung amorf, hal ini disebabkan tingginya reaktifitas hidrogen alilik. Tahapan reaksi polimerisasi polipropilena meliputi tahap inisiasi, propagasi dan terminasi.
Secara umum reaksi polimerisasi polipropilena adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara

CH3= CH-CH3

[ —CH2-CH—] n

Propilena

CH3

Polipropilena

Gbr . 2.1 : Reaksi polimerisasi propilena

Berdasarkan struktur rantainya polipropilena terdapat tiga susunan gugus

metil terhadap bidang utama rantai-rantai karbon, dengan kata lain terdapat tiga

isomer ruang (taktisitas) :

Ataktik

: Gugus-gugus metil tertata secara acak pada rantai polipropilena.

Isotaktik : Gugus-gugus metil berada pada pada sisi yang sama

Sindiotaktik : Gugus-gugus metil tertata secara berselang seling pada kedua sisi

rantai (Hans,Elias.G, 1977)

Isotaktik

Sindiotaktik Ataktik

Gbr. 2.2. Struktur taktisitas polipropilena
Universitas Sumatera Utara

Polipropilena mempunyai konduktivitas panas rendah, kekuatan benturan yang tinggi, tahan terhadap pelarut organik. Terhadap termal polipropilena kurang stabil hal ini adalah karena adanya hidrogen tertier yang labil. Pencampuran polipropilena dengan bahan pengisi dan penguat memungkinkan polipropilena mejadi bahan yang tahan terhadap tekanan meskipun pada suhu tinggi. Kerapuhan pada suhu rendah juga dapat dihilangkan dengan menggunakan bahan pengisi dan penguat (Gacther, 1990)
2.2 Degradasi Polipropilena dengan Benzoil Peroksida. Polipropilena adalah suatu polimer atau makromolekul rantai panjang yang
mempunyai derajat polimer tinggi . Polipropilena termasuk polimer termoplastik yang akan lunak bila dipanaskan dan kembali mengeras bila dingin. Pada pemanasan pada suhu pengolahannya dengan adanya suatu initsiator peroksida, seperti benzoil peroksida polimer ini akan mengalami degradasi , yaitu terjadi pemutusan pandai rantai utama.
Pada penelitian ini degradasi polipropilena dilakukan dengan tujuan untuk memperoleh polipropilena yang mempunyai bobot molekul lebih rendah dan rantai lebih pendek. Polipropilena bobot molekul rendah dan rantai lebih pendek ini diharapkan setelah digrafting dengan anhidrida maleat lebih mudah bereaksi dengan gugus hidroksil selulosa dan masuk keantara serat-serat selulosa dalam papan partikel.
Pada tahap awal reaksi karena pengaruh panas, inisiator benzoil peroksida terdekomposisi secara homolitik membentuk radikal, RO•. Selanjutnya radikal ini akan menarik sebuah atom hidrogen dari molekul polipropilena sehingga terbentuk makromolekul radikal tertier, 3P•. Kemudian makromolekul radikal tertier ini mengalami pemutusan rantai pada posisi ß sehingga rantai polipropilena makin pendek, bobot molekul turun dan viskositas intrinsik turun dan proses ini akan terus berlanjut bila tidak ada terminasi rantai sesuai dengan mekanisme reaksi berikut (Bettini, S.H, 1999)
Universitas Sumatera Utara

Dekomposisi peroksida Penarikan atom hidrogen
Pemutusan ß

Terminasi
3P• + 2Pt•

3P2Pt

(4)

Gbr. 2.3 : Reaksi dedgradasi polipropilena oleh suatu peroksida

2.3 Fungsionalisasi Polipropilena Polipropilena mempunyai kedudukan penting diantara polimer sintesis karena
aplikasi komersialnya. Kekurangan dari polipropilena adalah sensitif terhadap foto oksidasi, sukar diwarnai dan permukaannya bersifat hirofobik sehingga membatasi pemakaiannya dalam beberapa bidang penting secara teknologi. Kekurangan ini dapat diatasi dengan fungsionalisasi dengan teknik grafting, yaitu mencangkokkan monomer maupun polimer ke rantai poliproplena. Dengan teknik ini polipropilena memperoleh sifat-sifat tambahan yang diperlukan untuk aplikasi khusus tanpa mengubah sifat-sifat asli yang diinginkan. Fungsionalisasi polipropilena dengan suatu gugus reaktif polar merupakan suatu cara yang efektif untuk meningkatkan polaritas

Universitas Sumatera Utara

polipropilena sehingga affinitasnya dengan bahan polar lain semakin bertambah. Adanya gugus reaktif polar pada polipropilena akan memperbaiki adesi antar permukaan antara komponen polipropilena dengan komponen s