Pengaruh Penambahan Nanokristal Selulosa Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (Elaeis Guineensis Jack) Terhadap Produk Karet Nanokomposit Dengan Teknik Pencelupan
PENGARUH PENAMBAHAN NANOKRISTAL SELULOSA DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (Elaeis Guineensis Jack) TERHADAP PRODUK KARET NANOKOMPOSIT
DENGAN TEKNIK PENCELUPAN SKRIPSI YESTI YULIANA 110802010
PENGARUH PENAMBAHAN NANOKRISTAL SELULOSA
DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (Elaeis Guineensis
Jack) TERHADAP PRODUK KARET NANOKOMPOSIT
DENGAN TEKNIK PENCELUPAN
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
YESTI YULIANA
110802010
PERSETUJUAN
Judul : Pengaruh Penambahan Nanokristal Selulosa Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (Elaeis Guineensis
Jack) Terhadap Produk Karet Nanokomposit
Dengan Teknik Pencelupan Kategori : Skripsi Nama : Yesti Yuliana Nomor Induk Mahasiswa : 110802010 Program Studi : Sarjana (S-1) Kimia Departemen : Kimia
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Disetujui di
Medan, April 2015 Komisi Pembimbing: Pembimbing 2 Pembimbing 1 Dr. Cut Fatimah Zuhra, M.Si Saharman Gea, Ph.D
PERNYATAAN
PENGARUH PENAMBAHAN NANOKRISTAL SELULOSA DARI
TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (Elaeis Guineensis Jack)TERHADAP PRODUK KARET NANOKOMPOSIT DENGAN TEKNIK PENCELUPAN SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan-ringkasan masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, April 2015 YESTI YULIANA 110802010
PENGHARGAAN
Bismillahirrahmanirrahim.Puji dan syukur diucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia – Nya, serta salawat beriring salam kepada Baginda Rasulullah SAW sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian sehingga selesainya penulisan skripsi ini sesuai waktu yang direncanakan.
Pada kesempatan ini, penulis ingin memberikan penghargaan dan ucapan terima kasih yang tulus kepada Ayahanda Kamil dan Ibunda Asdinar yang dengan doa dan kerja kerasnya telah ikhlas membesarkan, membiayai, dan mendidik penulis agar dapat menjadi manusia yang berguna bagi bangsa, agama dan negara. Abang Novri Yandi, dan adik Dasrel Effendi yang selalu memberikan semangat dan bantuan moril sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Bapak Saharman Gea, Ph.D sebagai dosen pembimbing I dan Ibu Dr. Cut Fatimah Zuhra, M.Si sebagai dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan pengarahan dan bimbingan hingga selesainya skripsi ini. Ibu Dr.
Rumondang Bulan Nasution, M. S, dan Bapak Drs. Albert Pasaribu, M. Sc selaku Ketua Departemen dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, semua dosen pada Departemen Kimia FMIPA USU, pegawai di FMIPA USU.
Sahabat-sahabat terbaikku yang selalu memberikan semangat dan doanya. Untuk teman-teman seperjuangan Stambuk 2011 yang namanya tidak bisa disebut satu persatu, untuk kakak dan abang Stambuk 2008-2010,dan untuk adik-adik 2012-2014. Terkhusus untuk yang selalu setia memberikan semangat serta mendoakan penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. Semoga Allah SWT akan membalasnya.
PENGARUH PENAMBAHAN NANOKRISTAL SELULOSA DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (Elaeis Guineensis Jack) TERHADAP PRODUK KARET NANOKOMPOSIT DENGAN TEKNIK PENCELUPAN ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh penambahan nanokristal selulosa dari serbuk tandan kosong kelapa sawit (Elaeis Guineensis Jack) pada pembuatan karet nanokomposit dengan teknik pencelupan. Penelitian ini dilakukan melalui tiga tahapan, yaitu proses isolasi α-selulosa dari serbuk tandan kosong kelapa sawit, proses isolasi nanokristal selulosa dari
α-selulosa dengan hidrolisis menggunakan H ₂SO₄ 48,84 % pada suhu 45 ˚C selama 25 menit, dan proses pembuatan karet nanokomposit. Analisis gugus fungsi α-selulosa dan nanokristal selulosa menggunakan Fourier Transform Infra-Red.Analisis ukuran nanokristal selulosa dilakukan dengan menggunakan Transmission Electron
Microscopy. Karet nanokomposit yang diperoleh diuji kekuatan tarik.Analisis
morfologi campuran menggunakan SEM, dan penentuan nilai swelling indeks .
Dari data FTIR α-selulosa dan nanokristal selulosa menunjukkan puncak serapan gugus O-H pada 3300-3448 cm ˉ¹, dan gugus C-O pada 1050-1400 cmˉ¹ yang merupakan ciri khas molekul selulosa.Dari data TEM menunjukkan bahwa nanokristal selulosa yang diperoleh memiliki ukuran diameter berkisar 47,46nm. Kekuatan tarik dan morfologi campuran optimum diperoleh pada komposisi penambahan nanokristal selulosa 2 g dengan kekuatan tarik yaitu 5,249 MPa dan permukaan yang lebih rata dan homogen.Hasil ujiswelling menunjukkan bahwa penambahan pengisi nanokristal selulosa menyebabkan turunnya nilai swelling dimana swelling indeks yang paling rendah terdapat pada penambahan nanokristal selulosa 5 g yaitu 2,02. Hal ini menunjukkan bahwa terjadi peningkatan kekuatan tarikdengan penambahan nanokristal selulosasampai 2 g, namun kekuatan tarik mengalami penurunan dengan penambahan nanokristal selulosa 3-5 g. Sedangkan nilai swelling indeks mengalami penurunan.
EFFECT OF IMPROVING NANOCRYSTAL CELLULOSE FROM PALM
EMPTY FRUIT BUNCHES (Elaeis Guineensis Jack) FOR PRODUCT OF
RUBBER NANOCOMPOSITE WITH DIPPING TECHNIQUE`
ABSTRACT
Research on the effect of improving film nanocrystal cellulose from palm empty fruit bunches (Elaeis Guineensis Jack) for making nanocomposite rubber with dipping technique have been done. This research was carried out in three steps : i.e isolation of α-cellulose from palm empty fruit bunches, isolation of nanocrystal cellulose from α-cellulose wih hydrolysis process using H₂SO₄ 48,84 % at 45 ˚C for 25 minutes, nanocomposite rub ber preparation processes. Functional groups analysis of α-cellulose and nanocrystal cellulose using Fourier
Size analysis using Transmission Electron Microscopy.The Transform Infra-Red. nanocomposite rubber which got tested tensile strength. Morphological analysis using SEM, and value swelling index decided. From FTIR data α-cellulose and nanocrystal cellulose showed the absorption peak of the O-H group at 3350-3417 cm
ˉ¹, the C-H group at 2890-2945 cmˉ¹, and the C -O group at 1055-1083 cmˉ¹ which are the characteristic of cellulose molecules. From TEM data showed that nanocrystal cellulose have diameter of 47,46nm. The optimum results of tensile strength and morphological analysis indicate that the addition of nanocrystal cellulose at mass 2 gram with tensile strength of 5,249 MPa and surface is flatter and homogen. Result of swelling test show addition of nanocrystal cellulose filler can decreasing the swelling index of product while lowest swelling index is 2,02on product containing 5 g f nanocrystal cellulose. The case showed that the addition of nanocrystal cellulose as filler can improve the morphology and tensile strength of nanocomposite rubber until 2 gram, but tensile strength was descended with improving nanocrystal cellulose 3-5 g. Value swelling indexwas descended.
Keywords : Palm empty fruit bunches, Rubber, Nanocomposite, Dipping.
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan ii
Pernyataan iii
Penghargaan iv
Abstrak v
Abstract vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel ix
Daftar Gambar x
Daftar Lampiran xi
Daftar Singkatan xii
Bab1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Permasalahan
4
1.3 Pembatasan Masalah
4
1.4 Tujuan Penelitian
4
1.5 Manfaat Penelitian
5
1.6 Lokasi Penelitian
5
1.7 Metodologi Penelitian
5 Bab2 Tinjauan Pustaka
2.1 Lateks Alam
7
2.1.1 Tanaman Karet Alam
7
2.1.2 Cara Memperoleh Lateks Pekat
7
2.2 Tandan Kosong Kelapa Sawit
11
2.2.1 Tanaman Kelapa Sawit
11
2.2.2 Tandan Kosong Kelapa Sawit
11
2.3 Selulosa
12 Bab3Metode Penelitian
3.1 Alat-Alat
39
35
4.1.1 Hasil Isolasi α-selulosa dari TKKS
35
4.1.2 Hasil I solasi Nanokristal selulosa dari α-Selulosa
36
4.1.3 Hasil Analisis Gugus Fungsi Menggunakan FTIR
36
4.1.4 Hasil Analisis Nanokristal Menggunakan TEM
37
4.1.5 Hasil Pembuatan Lembaran Karet Nanokomposit
38
4.1.6 Hasil Analisis Sifat Mekanik Mengunakan Uji Tarik
4.1.7 Hasil Analisis Morfologi Karet Nanokompoit Menggunakan SEM
34 Bab 4 Hasil Dan Pembahasan
40
4.2 Pembahasan
41
4.2.1 Isolasi a-Selulosa dari TKKS
41
4.2.2 Isolasi Nanokristal Selulosa dariα-Selulosa
42
4.2.3 Analisa Gugus Fungsi Dengan Menggunakan FTIR
43
4.2.4 Analisa Morfologi Dengan TEM
43
4.2.5 Pembuatan Lembaran Karet Nanokomposit
4.1 Hasil Penelitian
3.4.5 Pembuatan Lembaran Karet Nanokomposit
23
3.3.4.1 Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran
3.2 Bahan-Bahan
24
3.3 Prosedur Penelitian
24
3.3.1 Pembuatan Pereaksi
24
3.3.2 Isolasi Nanokristal Selulosa dari TKKS
26
3.3.3 Pembuatan Lembaran Karet Nanokomposit
27
3.3.4 Karakterisasi
30
30
33
3.3.4.2 Uji Morfologi Permukaan Dengan SEM
30
3.3.4.3 ProsesSwelling Indeks
30
3.4 Bagan Penelitian
31
3.4.1 Preparasi Sampel TKKS
31
3.4.2 Isolasi α-Selulosa Dari TKKS
32
3.4.3 Isolasi Nanokristal Selulosa Dari α-Selulosa TKKS
33
3.4.4 Proses Pembersihan Plat Pencetak
43
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel
2.1 Komposisi Lateks
10
2.2 Komposisi Kimia TKKS
12
3.1 Formulasi Kompon dengan Variasi NCC
28
4.1 Bilangan gelombang Dari Berbagai Gugus Fungsi pada α-Selulosa dan Nanokristal Selulosa
36
4.2 Kekuatan Tarik, Modulus Young, dan Regangan dari Lateks Pekat dan Nanokomposit Lateks Pekat/Nanokristal Selulosa
39
4.3 Data Swelling Indeks Karet Nanokomposit Berpengisi NCC
45
4.4 Data Jumlah Padatan Total Kompon Lateks
46
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman Gambar
44
4.8 Grafik Hubungan Berat NCC dengan Kekuatan Uji Tarik
42
b) morfologi karet nanokomposit (NCC 2 g)
4.6 Analisa SEM dari a) morfologi lateks pekat tanpa bahan pengisi 40
39
4.5 Lembaran Karet Nanokomposit
38 Menggunakan TEM
4.4 Hasil Analisa morfologi Nanokristal Selulosa
37
36
4.2 Serbuk Nanokristal selulosa
35
4.1 α- Selulosa yang Diisolasi dari TTKS
18
2.3 Reaksi Vulkanisasi Karet Alam
12
2.2 Struktur Kimia Selulosa
8
2.1 Struktur cis-1,4 polisoprena