Tabel 4.4 Nilai Kekuatan Tarik, Modulus Young’s, dan Regangan dari Produk Lembaran Lateks Alam
Komposisi Produk Kekuatan Tarik
MPa Modulus
Young’s MPa Regangan
Lateks Pekat 0,817
0,388 210
Lateks Pekat + 0,6 phr NKS 1,430
0,162 880
Lateks Pekat + 1,2 phr NKS 3,771
0,430 877
Lateks Pekat + 1,8 phr NKS 2,316
0,289 800
Lateks Pekat + 2,4 phr NKS 1,601
0,273 572
Lateks Pekat + 3,0 phr NKS 1,499
0,280 536
Berdasarkan hasil uji sifat mekanik produk lembaran lateks alam pada Tabel 4.4 dapat diketahui bahwa yang memiliki sifat mekanik optimum yaitu pada lembaran
nanokomposit dengan variasi berat bahan pengisi NKS sebesar 1,2 phr. Untuk kekuatan tarik, modulus Young’s dan regangan, yaitu masing-masing 5,249 MPa,
0,615 MPa, dan 877.
4.2 Pembahasan
4.2.1 Isolasi α-Selulosa dari Tandan Kosong Sawit
Sebelum dilakukan proses isolasi α-selulosa, dilakukan pencucian serat TKS yang bertujuan untuk menghilangkan zat pengotor seperti minyak dan pasir, sehingga
tidak menggannggu dalam proses isolasi. Serat TKS yang telah dicuci dikeringkan dan kemudian digunting hingga membentuk serat halus sehingga mempermudah
proses isolasi.
Universitas Sumatera Utara
Tahap pertama dari is olasi α-selulosa ini yaitu proses delignifikasi dengan
menggunakan campuran HNO
3
3,5 dan NaNO
2
dengan pemanasan yang bertujuan untuk menghilangkan lignin dimana akan terbentuk nitrolignin yang larut dalam air
Ohwoavworhua, 2005. Tahap selanjutnya proses pembuatan pulp, dimana pada penelitian ini dilakukan secara kimia, yaitu dengan proses kraft menggunakan
campuran NaOH 2 dan Na
2
SO
3
3 dengan pemanasan, pada proses ini NaOH merupakan bahan kimia pemasak utama dan natrium sulfit merupakan komponen
aktif tambahan. Selama proses digesti pemasakan polimer lignin akan terdegradasi dan kemudian larut dalam air Damat, 1989. Larutnya lignin ini disebabkan
terjadinya transfer ion hidrogen dari gugus hidroksil fenolik pada lignin oleh ion hidroksil dari NaOH Gilligan, 1974. Reaksi Lignin dengan Gugus Hidroksil dari
NaOH dapat dilihat pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Reaksi Lignin dengan Gugus Hidroksil dari NaOH Gilligan,1974
Proses digesti juga menyebabkan degradasi hemiselulosa menjadi D-xilosis dan monosakarida lainnya, yang menghasilkan pulp dan lindi yang berwarna
kecoklatan, dan menghasilkan bau sehingga dilakukan pemutihan. Tahap pemutihan bleaching dilakukan dengan penambahan NaOCl 1,75 sehingga menghasilkan
pulp yang lebih cerah dan putih. α-selulosa yang dihasilkan pada tahap ini masih belum murni dimana masih
mengandung β-selulosa dan γ-selulosa. Oleh karena itu perlu dilakukan pemisahan α-
selulosa dari β-selulosa dan γ-selulosa yang dilakukan dengan menggunakan larutan NaOH 17,5 dimana
β-selulosa dan γ-selulosa akan larut, sedangkan α-selulosa akan mengendap. Dari proses
ini α-selulosa yang dihasilkan berwarna kuning kecoklatan.
Universitas Sumatera Utara
Untuk menghilangkan warna tersebut dilakukan pemutihan dengan menggunakan H
2
O
2
10. α-selulosa yang diperoleh berbentuk pulp berwarna putih yang kemudian dikeringkan di dalam oven pada suhu 60
C selama 4 jam.
4.2.2 Isolasi Nanokristal Selulosa dari α-Selulosa
Pada proses isolasi nanokristal selulosa dilakukan melalui beberapa tahapan. Tahap pertama yaitu hidrolisis α-selulosa dengan menggunakan H
2
SO
4
48,84 selama 25 menit. Tujuan dari proses ini adalah untuk memecah daerah amorf selulosa
sehingga yang diperoleh hanya daerah kristalin saja . Reaksi hidrolisis α-selulosa
dengan menggunakan H
2
SO
4
48,84 dapat dilihat pada Gambar 4.7.
O OH
O HO
HO
O O
HO
OH
OH
O
O OH
O HO
HO
O
H
2
SO
4
O
OSO
3 -
HO HO
HO
OH
n
Gambar 4.7 Reaksi Hidrolisis α-selulosa dengan H
2
SO
4
Benavides, 2011
Universitas Sumatera Utara
Selanjutnya dilakukan proses sentrifugasi serta penetralan dari suspensi yang terbentuk menghilangkan sisa-sisa asam dan bagian amorf yang masih berikatan
dengan bagian kristal pada proses hidrolisis yang terbentuk selama proses hidrolisis berlangsung. Tahap selanjutnya adalah proses dialisis dengan menggunakan membran
dialisis. Tujuan dari proses dialisis adalah untuk memisahkan partikel yang berukuran nanometer dari partikel yang bukan berukuran nanometer. Partkel yang berukuran
nanometer akan berdifusi langsung keluar dari membran, sedangkan partikel yang bukan berukuran nanometer akan tertinggal di dalam membran. Tahapan terakhir
adalah penguapan aquadest, sehingga pada tahap akhir akan diperoleh nanokristal selulosa yang berbentuk kristal jarum berwarna bening Ohwoavworhua, 2005.
4.2.3 Analisa Gugus Fungsi dengan Spektroskopi FT-IR
Spektroskopi FT-IR merupakan suatu teknik analisis yang dilakukan untuk mengidentifikasi gugus fungsi dari suatu molekul dalam suatu sampel. Pada
penelitian ini telah dilakukan analisa gugus fungsi menggunakan FT-IR untuk sampel α-selulosa dan nanokristal selulosa.
Dari Gambar 4.4 dapat diketahui bahwa spektrum untuk α-selulosa, dan NKS
tidak menunjukkan perbedaan yang mencolok. Hal ini disebabkan karena keduanya berasal dari selulosa. Pada kedua spektrum FTIR Gambar 4.4 terdapat pergeseran pita
serapan pada daerah bilangan gelombang 3335 cm
-1
pada α-selulosa menjadi 3429 cm
-1
pada NKS yang merupakan vibrasi gugus O-H, pergeseran pita serapan pada bilangan gelombang 2916 cm
-1
pada α-selulosa menjadi 2885 cm
-1
pada NKS yang merupakan vibrasi CH
2
, pergeseran pita serapan pada bilangan gelombang 1315 cm
-1
pada α-selulosa menjadi 1419 cm
-1
pada NKS yang merupakan vibrasi C-H, pergeseran pita serapan pada bilangan gelombang 1031 cm
-1
pada α-selulosa menjadi 1095 cm
-1
pada NKS yang merupakan vibrasi C-O-C, juga terdapat pita serapan pada 895 cm
-1
pada α-selulosa dan 798 cm
-1
pada NKS ini merupakan ikatan dari β- glikosidik antar unit glukosa dari selulosa Sun dkk, 2004.
Universitas Sumatera Utara
4.2.4 Analisis Morfologi Menggunakan TEM
Dari hasil analisi morfologi menggunakan TEM menunjukkan bahwa nanokristal selulosa merupakan kristal tunggal dimana partikel-partikel nanokristal selulosaal
selulosa terpisah antara satu dengan yang lainnya. Selain itu, dapat juga diketahui ukuran partikel nanokristal selulosa yang bervariasi. Berdasarkan perhitungan yang
dilakukan, maka diperoleh ukuran diameter nanokristal selulosa berkisar antara 47,46 nm. Adanya variasi diameter nanokristal selulosa ini disebabkan karena ukuran pori-
pori dari membran dialisis yang digunakan berkisar antara 1-100 nm.
4.2.5 Analisa Swelling Indeks dan Total Solid Content dari Produk Lembaran Aateks Alam
Gambar 4.8 Grafik Nilai Swelling Indeks
Berdasarkan Gambar 4.9 nilai swelling indeks dari lembaran yang dihasilkan semakin berkurang dengan bertambahnya bahan pengisi NKS. Swelling indeks
1 2
3 4
5 1
2 3
4
Nila i
Sw ellin
g Indek
s
Berat Nanokristal Selulosa gr
Pravulkanisasi Setelah Maturasi
Universitas Sumatera Utara
menurun menunjukkan bahwa lembaran yang dihasilkan telah mengalami sambung silang yang baik Yuniati dkk, 2011.
Jumlah padatan total adalah banyaknya zat padat yang terdapat di dalam lateks yang tidak dapat menguap bila dikeringkan pada suhu 70
o
C selama 16 jam atau pada suhu 100
o
C selama 2 jam Ompusunggu, 1989. Nilai TSC yang paling tinggi yaitu pada variasi bahan pengisi NKS sebanyak 1,2 phr. Nilai TSC dari kompon
lateks menentukan kualitas produk lateks yang dihasilkan. Bila nilai TSC rendah maka kekuatan tarik produk semakin rendah. Sesuai dengan ASTM D 1076 dan ISO
2004 Mutu lateks pekat nilai TSC minimal adalah 61,5 .
4.2.6 Analisa Sifat Mekanik Lembaran Produk Lateks Alam
Bahan pengisi NKS di dalam matriks polimer dapat memperkuat komposit, dikarenakan kuatnya ikatan kimia dan ikatan hidrogen yang terjadi antara NKS dan
matriks polimer. Selain itu juga NKS memiliki homogenitas ukuran partikel, sehingga nanokristal selulosa dapat terdispersi dengan baik dan merata di dalam
matriks polimer. Sifat mekanik dari komposit baik tegangan, regangan, dan modulus Young’s dipengaruhi oleh perbandingan NKS dan matriks polimer. Berdasarkan hasil
uji kekuatan tarik pada Tabel 4.4 menunjukkan bahwa produk lembaran yang dihasilkan dengan pengisi NKS sebanyak 1,2 phr merupakan lembaran nanokomposit
yang memiliki sifat mekanik kekuatan tarik, modulus Young’s, dan regangan yang paling optimum, yaitu masing-masing 3,771 MPa, 0,430 MPa dan 877 .
Peningkatan sifat mekanik produk lembaran lateks alam pada penambahan bahan pengisi NKS sebanyak 1,2 phr. Hal ini karena NKS bersifat sebagai penguat,
dapat meningkatkan kekuatan di daerah antarmuka bahan pengisi dan matriks,
Universitas Sumatera Utara
sehingga bahan pengisi memiliki kemampuan untuk menahan tegangan yang diberikan pada matriks. Penurunan sifat kekuatan tarik yang terjadi pada
nanokomposit, dikarenakan kuantitas bahan pengisi semakin banyak sedangakan kuantitas matriks semakin menurun sehingga daerah antar muka menjadi lemah, dan
menyebabkan kekuatan tarik yang dimiliki oleh produk lembaran untuk menerima tegangan semakin menurun, dan menyebabkan terjadinya aglomerasi bahan pengisi
sehingga terjadi penurunan transfer tegangan dari matriks ke bahan pengisi.
Universitas Sumatera Utara
4.2.7 Analisa Morfologi dengan Scanning Elektron Microcopy
Analisa morfologi dengan menggunakan SEM untuk mengamati permukaan dari lembaran nanokomposit berbasis lateks pekat karet alam. Berdasarkan hasil
analisa morfologi dengan menggunakan SEM menunjukkan perbedaan pada permukaan lembaran nanokomposit lateks pekat tanpa pengisi dan dengan pengisi
NKS. Morfologi dengan pengisi NKS menunjukkan agregat yang lebih besar dibandingan dengan morfologi SEM tanpa bahan pengisi, hal ini karena adanya
agregat dari NKS yang melapisi permukaan matriks karet alam, sehingga juga memberikan pengaruh pada dari sifat mekanik lembaran nanokomposit menjadi
meningkat.
Gambar 4.9 Morfologi SEM Lembaran Produk Lateks Alam aTanpa bahan pengisi dengan Pembesaran 500x dan
b Bahan pengisi 1,2 phr dengan Perbesaran 500x
a b
Universitas Sumatera Utara
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
