Pembuatan Komposit Terbiodegradasikan Dari Polipropilena, Polipropilena Tergrafting Maleat Anhidrida Dan Pati Biji Cempedak

PEMBUATAN KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI

POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING

MALEAT ANHIDRIDA DAN PATI

BIJI CEMPEDAK

OLEH

JUMIRAH

110822020

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

PEMBUATAN KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI

POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING

MALEAT ANHIDRIDA DAN PATI

BIJI CEMPEDAK

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

JUMIRAH

110822020

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PERSETUJUAN

Judul : PEMBUATAN KOMPOSIT

TERBIODEGRADASIKAN DARI POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING MALEAT

ANHIDRIDA DAN PATI BIJI CEMPEDAK

Kategori : SKRIPSI

Nama : JUMIRAH

Nomor Induk Mahasiswa : 110822020

Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA EKSTENSI

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di Medan, Juli 2013

Komisi Pembimbing

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Drs. Amir Hamzah Siregar, MSi Dr.DarwinYunus Nasution, MS NIP 196106141991031002 NIP 195508101981031001

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

Dr.Rumondang Bulan, MS NIP 195408301985032001

PERNYATAAN

PEMBUATAN KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING

MALEAT ANHIDRIDA DAN PATI BIJI CEMPEDAK

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya,

Medan, Julii 2013

JUMIRAH 110822020

PENGHARGAAN

Puji syukur atas limpahan rezeki dan Rahmat dari Allah SWT. Shalawat dan salam untuk Rasulullah Muhammad SAW karena jika bukan karena-Nya,saya tidak akan mampu mengerjakan penelitian serta Skripsi ini dengan baik.

Selesainya skripsi ini tidak lepas dari bimbingan, dukungan, dan bantuan dari berbagai pihak oleh karena itu penulis ingin menyampaikan terimahkasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Teristimewa Kedua orang tua saya, Bapak Safari dan Ibu Tuyani yang sangat penulis sayangi, yang telah banyak memberikan dukungan moril, doa dan materi sepenuhnya kepada saya sehingga dapat menyelesaikan studi, penelitian, dan penulisan skripsi ini. Kakak dan Abang saya Jais Syahputra, Tarsiah, Supriyani, Atriadi, Paniati, Amran, Wahono, Junendra, Supri, Erliana dan adik saya Waradito yang penulis sayangi.

2. Bapak Dr. Darwin Yunus Nasution,MS dan Drs. Amir Hamzah Siregar, MSi selaku pembimbing pada penyelesaian skripsi ini yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam penyelesaian skripsi ini.

3. Ucapan terimahkasih juga ditujukan kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan,MS dan Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU, Dekan dan pembantu Dekan FMIPA USU, serta semua dosen Departemen Kimia FMIPA USU dan pegawai di FMIPA USU.

4. Rekan-rekan Asisten di Laboratorium Kimia Polimer, terkhusus buat bang edi, rekan-rekan kuliah kimia Ekstensi 2011 yang tak dapat penulis sebutkan satu-persatu.

Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini dan isinya masih jauh dari sempurna, penulis dengan kerendahan hati dalam hal ini sangat mengharapkan masukan, saran, kritikan dari pembaca yang bersifat membangun demi sempurnanya skripsi ini.

Akhir kata penulis mengucapkan terimahkasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu demi selesainya skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan khususnya buat penulis.

PEMBUATAN KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING

MALEAT ANHIDRIDA DAN PATI BIJI CEMPEDAK

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan komposit terbiodegradasikan dari pati biji cempedak dengan menggunakan Polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrida telah dilakukan. Tahapan-tahapan dalam pembuatan ini yaitu, pertama adalah penyiapan tepung biji cempedak, kedua adalah proses grafting maleat anhidrida kedalam polipropilena dan ketiga adalah pembuatan komposit dengan perbandingan dari PP:PP-g-MA:pati biji cempedak yaitu (9,5:0,5:0,1)g, (9,5:0,5:0,2)g, (9,5:0,5:0,3)g, (9,5:0,5:0,4)g, (9,5:0,5:0,5)g dan PP:pati biji cempedak yaitu (10:2)g. Karakterisasi dilakukan berdasarkan, pengujian kekuatan tarik dan kemuluran, analisa Morfologi Permukaan dengan SEM, analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel, analisa gugus fungsi dengan uji FTIR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposit terbiodegradasikan yang memiliki sifat terbaik adalah perbandingan PP:PP-g-MA:pati biji cempedak(9,5:0,5:0,1)g dengan nilai tegangan hasil uji tarik yaitu 28,743N/m2 dan kemuluran 28,720%, hasil foto permukaan yang rata dan homogenitas yang lebih baik serta interaksi gugus yang kuat serta memiliki sifat biodegradabel yang baik.

Kata kunci: Pati Biji Cempedak; PP-g-MA; Grafting; Komposit Terbiodegradasikan

PREPARATION OF COMPOSITE BIODEGRADABLE FROM POLYPROPYLENE, POLYPROPYLENE USING

POLYPROPYLENE GRAFTED MALEIC ANHYDRADE AND STARCH

CEMPEDAK SEED

ABSTRACT

Research about preparation of composite biodegradable from starch cempedak seed, using Polypropylene, polypropylene grafting maleic anhydride has been done. The stages of this preparation were, the first had prepared of starch cempedak seed, the second had process of grafting maleic anhydride into polypropylene and the third had made of composite with composition ratio of PP: PP-g-MA:starch cempedak seed (9,5:0,5:0,1)g, (9,5:0,5:0,2)g, (9,5:0,5:0,3)g, (9,5:0,5:0,4)g, (9,5:0,5:0,5) g and PP: starch cempedak seed (10:2)g. characterization carried out by tensile stress test and elongation testing, surface morphology analysis by SEM, analysis in nature with the ability to decompose biodegradable test, and functional groups analysis by FTIR functional group. The results showed that the biodegradable composites has the best properties is the ratio of PP: PP-g-MA: starch cempedak seed (9,5:0,5:0,1)g with the test results of tensile stress is 28.743 N/m2, the images on a flat surface and improved homogeneity, and a strong group interactions as well as having good biodegradable properties.

DAFTAR ISI

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK iv

ABSTRACT v DAFTAR ISI vi DAFTAR TABEL viii DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR LAMPIRAN x DAFTAR SINGKATAN xi BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1 1.2 Permasalahan 4 1.3 Pembatasan Masalah 4 1.4.Tujuan Pelitian 4 1.5 Manfaat Penelitian 5 1.6 Metodologi Penelitian 5 1.7 Tujuan Penelitian 6 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 7

2.1 Komposit 7

2.1.1 Biokomposit 7

2.2 Kemasan 8

2.2.1 Kemasan Biodegradabel 8

2.3 Polipropilena 11

2.3.1 Grafting Polipropilena 12

2.4 Maleat Anhidrida 15

2.5 Dikumil Peroksida 16

2.5.1 Penggunaan DKP sebagai Inisiator 16

2.6 Cempedak 17

2.6.1 Biji Cempedak 18

2.7 Karbohidrat 19

2.7.1 Pati 20

2.8 Karakterisasi Komposit Terbiodegradasikan 22

2.8.1 Analisa Sifat Mekanik dengan Uji Kekuatan Tarik dan 22

Kemuluran 2.8.2 Analisa Sifat Permukaan dengan Pengujian SEM 23

2.8.4 Analisa Kemampuan Terurai dialam dengan uji biodegradabel 24

BAB 3 METODE PENELITIAN 26

3.1 Bahan 26

3.2 Alat 27

3.3 Prosedur Penelitian 27

3.3.1 Pembuatan Tepung Biji Cempedak 27

3.3.2 Pembuatan Grafting PP kedalam PP dengan Maleat Anhidrida 27 3.3.3 Proses Pemurnian PP-g-MA 28

3.3.4 Proses Pengepresan dengan Memvariasikan berat Tepung 28

Biji Cempedak 3.3.5 Karakterisasi 28

3.3.5.1 Pengukuran Kekuatan Tarik dan Kemuluran 28

3.3.5.2 Analisa SEM(Scanning Electron Microscopy) 29

3.3.5.3 Uji Biodegradabilitas komposit 29

3.4. Bagan Penelitian 30

3.4.1 Proses Penyiapan Tepung Biji Cempedak 30

3.4.2 Proses Grafting Maleat Kedalam PP 30

3.4.3 Pemurnian PP-g-MA 31

3.4.4 Proses Pengepresan dengan memvariasikan berat Tepung 32

Biji Cempedak 3.4.5 Uji Kekuatan Tarik dan kemuluran 33

3.4.6 Uji SEM 33

3.4.7 Uji Biodegradabel 34

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 35

4.1 Karakterisasi Berdasarkan Analisa Sifat Mekanik 35

dengan Uji Tarik Dan Kemuluran 4.2 Analisa Sifat Morfologi dengan Uji SEM 38

4.3 Analisa Kemampuan Terurai di Alam dengan Uji Biodegradasi 40

4.4 Analisa Gugus Fungsi dengan Uji FTIR 41

4.4.1 Komposit terbiodegradasikan PP:PP-g-MA:Tepung Biji 42

Cempedak (10:2)g 4.4.2 Komposit terbiodegradasikan PP:PP-g-MA:Tepung Biji 42

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 44

5.1 Kesimpulan 44

5.2 Saran 44

DAFTAR PUSTAKA 45

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

2.1 Persyaratan Kemasan Biodegradabel menurut SNI 7188.7:2011 8 2.2 Data komposisi kimia biji cempedak 15 4.1 Hasil perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran Komposit 31

Terbiodegradasikan

4.2 Data hasil penurunan massa % spesimen komposit 38 Terbiodegradasikan setelah ditanam dalam tanah

4.4.1 Tabel bilangan gelombang komposit PP:Pati biji Cempedak (10:2)g 37 4.4.2 Tabel bilangan gelombang komposit PP:PP-g-MA:Pati 38

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

2.1 Struktur Polipropilena 9

2.2 Tahapan reaksi PP-g-MA 12

2.3 Struktur Maleat Anhidrida 12 2.4 Struktur Dikumil Peroksida 13 2.5 Biji cempedak dan buah cempedak 16

2.6 Struktur Amilosa 17

2.7 Struktur Amilopektin 18

2.8 Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM D-638-72 TypeIV 20 4.1 Grafik Kekuatan Tarik (δt)(N/m2) dari Komposit terbiodegradasikan 32 4.2 Grafik Kemuluran (%) Dari Komposit terbiodegradasikan 33 4.3 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP: Pati 34

Biji Cempedak (10:2)g pembesaran 2000x

4.4 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandinagan PP:PP-g-MA 35 Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g pembesaran 2000x

4.5 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:PP-g-MA 35 Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g setelah ditanam pada tanah

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lampiran1. Rumus perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran 43 lampiran 2. Gambar penelitian 44 lampiran 3. Spektrum FTIR PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g dan 46 PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g

DAFTAR SINGKATAN

ASTM =American Standard For Tests Material CRT = Chatode Ray Tube

DKP = Dikumil Peroksida

FTIR = Fourier Transform Infrared Spectroscopy g = gram

MA = Maleat Anhidrida PP = Polipropilena

PP-g-MA = Polipropilena tergrafting maleat anhidrida SEM = Scanning Electron Microscopy

PEMBUATAN KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING

MALEAT ANHIDRIDA DAN PATI BIJI CEMPEDAK

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan komposit terbiodegradasikan dari pati biji cempedak dengan menggunakan Polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrida telah dilakukan. Tahapan-tahapan dalam pembuatan ini yaitu, pertama adalah penyiapan tepung biji cempedak, kedua adalah proses grafting maleat anhidrida kedalam polipropilena dan ketiga adalah pembuatan komposit dengan perbandingan dari PP:PP-g-MA:pati biji cempedak yaitu (9,5:0,5:0,1)g, (9,5:0,5:0,2)g, (9,5:0,5:0,3)g, (9,5:0,5:0,4)g, (9,5:0,5:0,5)g dan PP:pati biji cempedak yaitu (10:2)g. Karakterisasi dilakukan berdasarkan, pengujian kekuatan tarik dan kemuluran, analisa Morfologi Permukaan dengan SEM, analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel, analisa gugus fungsi dengan uji FTIR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposit terbiodegradasikan yang memiliki sifat terbaik adalah perbandingan PP:PP-g-MA:pati biji cempedak(9,5:0,5:0,1)g dengan nilai tegangan hasil uji tarik yaitu 28,743N/m2 dan kemuluran 28,720%, hasil foto permukaan yang rata dan homogenitas yang lebih baik serta interaksi gugus yang kuat serta memiliki sifat biodegradabel yang baik.

Kata kunci: Pati Biji Cempedak; PP-g-MA; Grafting; Komposit Terbiodegradasikan

PREPARATION OF COMPOSITE BIODEGRADABLE FROM POLYPROPYLENE, POLYPROPYLENE USING

POLYPROPYLENE GRAFTED MALEIC ANHYDRADE AND STARCH

CEMPEDAK SEED

ABSTRACT

Research about preparation of composite biodegradable from starch cempedak seed, using Polypropylene, polypropylene grafting maleic anhydride has been done. The stages of this preparation were, the first had prepared of starch cempedak seed, the second had process of grafting maleic anhydride into polypropylene and the third had made of composite with composition ratio of PP: PP-g-MA:starch cempedak seed (9,5:0,5:0,1)g, (9,5:0,5:0,2)g, (9,5:0,5:0,3)g, (9,5:0,5:0,4)g, (9,5:0,5:0,5) g and PP: starch cempedak seed (10:2)g. characterization carried out by tensile stress test and elongation testing, surface morphology analysis by SEM, analysis in nature with the ability to decompose biodegradable test, and functional groups analysis by FTIR functional group. The results showed that the biodegradable composites has the best properties is the ratio of PP: PP-g-MA: starch cempedak seed (9,5:0,5:0,1)g with the test results of tensile stress is 28.743 N/m2, the images on a flat surface and improved homogeneity, and a strong group interactions as well as having good biodegradable properties.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dewasa ini, penggunaan material komposit mulai banyak dikembangkan dalam dunia industri manufaktur. Material komposit yang ramah lingkungan dan bisa didaur ulang kembali, merupakan tuntutan teknologi saat ini. Salah satu material komposit yang diharapkan di dunia industri yaitu material komposit dengan material pengisi (filler) baik yang berupa serat alami maupun serat buatan. Pada dasarnya material komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih material yang berbeda menjadi suatu bentuk unit mikroskopik, yang terbuat dari bermacam-macam kombinasi sifat atau gabungan antara serat dan matrik. Saat ini bahan komposit yang diperkuat dengan serat merupakan bahan teknik yang banyak digunakan karena kekuatan dan sifat spesifik yang jauh di atas bahan teknik pada umumnya, sehingga sifatnya dapat didesain mendekati kebutuhan

(Jones, 1975).

Sebagian besar polimer mempunyai sifat sangat tahan lama, sesungguhnya ini merupakan sifat yang memungkinkannya berkompetisi dengan bahan-bahan awet lainnya seperti gelas dan logam. Sebagaimana penelitian sebelumnya lebih berfokus pada peningkatan masa pakai polimer-polimer tertentu. Akan tetapi, keawetan bisa menghasilkan permasalahan baru. Akhir-akhir ini para konservasionis makin meningkatkan perhatiannya terhadap sampah polimer yang merusak pemandangan. Meskipun saat ini polimer-polimer sintesis mewakili persentase yang relatif kecil dari semua sampah yang berbentuk padat, mereka tetap sangat merusak pemandangan, teristimewa jika dilihat dari segi pemakaiannya yang meluas dalam bidang pengemasan (Stevens, 2007).

Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang ringan, densitasnya 0,90-0,92 g/cm3, memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi serta bersifat kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hydrogen tersier. Penggunaan bahan pengisi dan penguat memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagai bahan

polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan walaupun pada temperatur tinggi (Gachter, 1990).

Polipropilena adalah suatu polimer yang bersifat non polar. Polipropilena ini dapat diubah sifat non polarnya menjadi polar dengan cara menggrafting gugus fungsi polar kedalam rantainya dengan adanya suatu inisiator. Grafting maleat anhidrida kedalam polpropilena bertujuan untuk meningkatkan kompatibilitas dan kereaktifan dari polipropilena. Reaksi grafting polipropilena telah banyak dilakukan tetapi dengan metode lelehan lebih baik bila dibandingkan dengan metode pencampuran dalam larutan (Gracia,1997).

Pati sangat banyak diperoleh dialam dan merupakan cadangan karbohidrat pada tanaman, pati dapat diperoleh dari berbagai biji-bijian seperti padi, ketela, sagu, jagung, dan lain sebagainya. Pati merupakan karbohidrat polimer tinggi yang tersusun dalam satuan Gluko pyranosa, dengan rangkaian glukosida. Karbohidrat mempunyai klasifikasi secara enzimatis sebagai monosakarida, disakarida,polisakarida. Merupakan bahan yang tidak berwarna, berbentuk Kristal yang biasanya mempunyai rasa, tidak mudah larut. Indonesia merupakan daerah yang cukup potensial sebagai penghasil pati seperti ubi kayu, sagu, jagung, ubi jalar dan lain sebagainya karena tanaman tersebut tersebar diseluruh Indonesia (Wahidoen, 1991).

Widyasari (2010) meneliti tentang Kajian Penambahan Onggok (Pati Tapioka) Termoplastis terhadap Karakteristik Plastik Komposit Polietilen,dimana dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan plastik komposit yang memiliki sifat fisik mekanik terbaik adalah LDPE dan onggok termoplastis yang ditambahkan gliserol 30% dengan rasio perbandingan 60:40 (LDPE:onggok termoplastis) secara umum komposit dapat terdegradasi secara enzimatis dan dapat ditumbuhi kapang, aplikasi dari produk komposit ini cocok untuk biofoam yaitu substitusi Styrofoam yang mudah terdegradasi.

Bambang (2011) meneliti tentang Penentuan Formula Komposit Plastik Biodegradable Glukomanan dari Umbi Porang (amorphophallus muelleri B) ditinjau dari karakteristik fisik dan mekanik, Formula komposit yang menghasilkan karakteristik plastik glukomanan biodegradable yang terbaik adalah komposit dengan formula kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 29 dengan nilai modulus elastisitas 58,70 kg/cm2,

modulus patah 59,91 kg/cm2, tegangan tarik maksimum 6,69 kg/cm2 pengembangan tebal 33,30%, persentase penyerapan air 77,63% dan persentase perubahan panjang 1,81%.

Dari uraian tersebut diatas, maka dari itu penulis berkeinginan membuat komposit terbiodegradasikan dengan menggunakan polipropilena yang di-grafting dengan maleat anhidrida dan menggunakan pati biji cempedak sebagai bahan pengisi(filler) untuk meningkatkan sifat fisik, mekanis, dan degradabilitas dari bahan komposit terbiodegradasikan. Diharapkan dari penelitian ini akan memberikan informasi bagi peneliti selanjutnya dan menghasilkan komposit sesuai dengan yang diharapkan.

1.2. Permasalahan

Bagaimanakah karakteristik dari komposit terbiodegradasikan dengan menggunakan

polipropilena yang digrafting dengan maleat anhidrida, dan berapakah variasi berat maksimum untuk menghasilkan bahan komposit terbiodegradasikan yang memiliki karakteristik meliputi: sifat mekanik, degradabilitas, morfologi bentuk yang baik dan analisa gugus fungsi dengan FTIR.

1.3. Pembatasan Masalah

1. Dalam penelitian ini biji cempedak yang digunakan yaitu biji cempedak yang diperoleh dari Bagan Batu Riau

2. Bahan polimer yang digunakan adalah polipropilena isotaktik, polipropilena isotaktik yang di-grafting dengan maleat anhidrida.

3. Pembuatan komposit biodegradabel dilakukan dengan metode kempa tekan (hot press).

1.4. Tujuan Penelitian

Untuk mengetahui karakteristik komposit terbiodegradasikan dari polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan pati biji cempedak

1.5.Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang diinginkan dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi sifat komposit terbiodegradasikan dari polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan pati biji cempedak.

1.6. Metodologi Penelitian

Penelitian ini berupa eksperimen laboratorium. Ada beberapa tahapan penelitian.

1. Tahap pertama adalah penyiapan pati biji cempedak, biji cempedak yang telah dipisahkan dengan daging buah nya dicuci sampai bersih, dikeringkan untuk menghilangkan airnya, lalu dilakukan pengukusan untuk memudahkan pengupasan kulit keras maupun kulit ari biji cempedak selama 60 menit. setelah dingin, kemudian dikupas kulit arinya dan dipotong kecil-kecil, lalu diblender sampai halus.

2. Tahap kedua adalah proses grafting menggunakan alat internal mixer dengan perbandingan poliropilena, dikumil peroksida, maleat anhidrida yaitu 95% : 3% : 2% ( berat/berat) pada suhu 1650C dan menghasilkan polipropilena yang telah di-grafting dengan maleat anhidrida (PP-g-MA). Selanjutnya PP-g-MA dimurnikan dengan cara direfluks dengan xilena, diendapkan dengan aseton, disaring dan endapannya dicuci dengan methanol berulang-ulang. Kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 1200C selama 6 jam.

3. Tahap ketiga adalah pembuatan bahan komposit terbiodegradasikan dengan proses pengepresan dengan memvariasikan berat pati biji cempedak.

4. Tahap keempat yaitu tahapan karakterisasi, untuk karakterisasi yang dilakukan adalah uji kekuatan tarik (tensile test) dan kemuluran, sifat morfologi dengan uji Scanning Electron Microscopy (SEM), Uji biodegradable,uji FTIR.

Variabel yang digunakan dalam penelitian adalah: 1. Variabel tetap

Suhu internal mixer pada saat grafting ( 1650C ) Ukuran partikel tepung ( m)

Berat PP-g-MA

Berat Polipropilena murni 2. Variabel bebas

Perbandingan yang digunakan (berat/berat)

PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1) g PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,2) g PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,3) g PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,4) g PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,5) g 3. Variabel terikat

Karakterisasi dengan Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran (ASTM D638), biodegradabilitas Komposit, morfologi SEM (Scaning Electron Microscopy), FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)

1.7. Lokasi Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer, Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran dilakukan dilaboratorium Penelitian Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Uji SEM dilaboratorium Geologi Kuarter Bandung, FTIR dilakukan diBea Cukai Belawan Medan.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposit

Komposit adalah penggabungan dua atau lebih material yang berbeda sebagai suatu kombinasi yang menyatu. Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai pengisi dan bahan pengikat serat yang disebut matrik. Didalam komposit unsur utamanya serat, sedangkan bahan pengikatnya polimer yang mudah dibentuk. Penggunaan serat sendiri yang utama adalah menentukan karakteristik bahan komposit, seperti kekakuan, kekuatan serta sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi, serat digunakan untuk menahan gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik berfungsi melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi. Oleh karena itu untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih bahan-bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia (Rachmi, 2012).

Teknologi komposit saat ini telah banyak menggunakan karbon murni sebagai serat. Serat karbon memiliki kekuatan yang jauh lebih baik dibandingkan serat kaca tetapi biaya produksinya juga lebih mahal. Komposit dari serat karbon juga memiliki sifat ringan dan juga kuat. Komposit juga banyak digunakan untuk struktur pesawat terbang, alat-alat olahraga, dan terus meningkat diguanakan sebagai pengganti tulang rusak.(Syafriana, 2008)

2.1.1 Biokomposit

Biokomposit adalah suatu material yang terdiri dari satu fasa atau lebih bahan yang berasal dari alam. Bahan ini bertindak sebagai penguat seperti contohnya sumber yang berasal dari serat tanaman seperti kapas, rami atau sejenisnya atau dapat pula dari serat kayu ataupun kertas daur ulang, atau dari bahan tanaman yang menjadi limbah. Regenerasi serat selulosa juga termasuk dalam bahan biokomposit, karena pada dasarnya regenerasi selulosa adalah merupakan bahan yang dapat diperbaharui oleh alam Sebagai matriks dalam biokomposit tersebut dapat berupa bahan polimer yang secara idealnya dapat diperbaharui pula seperti misalnya dari minyak sayur. Namun pada saat ini, matriks

yang lebih umum digunakan adalah matriks sintesis yang bersumber dari minyak bumi. Matriks sintesis yang sering digunakan adalah berupa bahan termoplastik yang dapat didaur ulang seperti polietilen, polipropilena, polistirena dan polivinil klorida. Dapat pula digunakan bahan dari termoset seperti polyester tak jenuh, fenol formaldehida, isosianat dan epoksida (Rachmi, 2012).

Polimer-polimer yang mampu terdegradasi harus memenuhi beberapa kriteria, yaitu mengandung salah satu dari jenis ikatan asetal, amida, atau ester, memiliki berat molekul dan kristalinitas rendah, serta memiliki hidrofilitas yang tinggi. Persyaratan ini tidak sesuai dengan spesifikasi teknis plastik yang diinginkan dan dibutuhkan pasar sehingga perlu adanya pengoptimalan pengaruh berat molekul, kristalinitas dan hidrofilitas terhadap biodegradabilitas dan sifat mekanik (Steven M.P., 2007).

Biodegradable didefinisikan sebagai kemampuan mendekomposisi bahan menjadi karbondioksida, metana, air, komponen anorganik atau biomassa melalui mekanisme enzimatis mikroorganisme, yang bisa diuji dengan pengujian standar dalam periode waktu tertentu. Biodegradable merupakan salah satu mekanisme degradasi material, selain compostable, hydrobiodegradable, photobiodegradable, biodegradable (Nolan-ITU, 2002).

Persyaratan yang dimuat dalam kriteria dan nilai ambang batas merupakan persyaratan khusus terkait dengan kategori produk, sedangkan persyaratan yang dimuat dalam persyaratan umum merupakan persyaratan umum yang berlaku untuk berbagai kategori produk manufaktur. Berikut adalah beberapa kriteria yang harus dipenuhi dalam produksi plastik ekolabel:

1. Bahan baku plastik yang digunakan harus mengandung prodegradant (zat pendegradasi)

2. Campuran bahan baku harus menggunakan pati atau bahan yang bersumber dari alam,serta bahan termoplastik (Flieger,2003).

Tabel 2.1 Persyaratan Kemasan Biodegradabel menurut SNI 7188.7:2011 No Aspek Lingkingan Persyaratan Metode Uji/Verifikasi 1

2.

3.

Bahan baku dan aditif a. Thermoplastik

mengandung prodegradant

b. Campuran yang mengandung pati (starch) dan thermoplastik Degradabilitas

Degradabilitas a. Thermoplastik

mengandung prodegradant

b. Campuran yang mengandung pati (starch) dan thermoplastic

Kandungan logam berat

- Prodegradant harus memenuhi RoHS (Restriction of Hazardous Substances) - Tidak mengandung

zat warna azo

- Tensile enlongation (elongation ato break) kurang dari 5% dicapai setelah mengalami

perlakuan penyinaran sinar UV maksimal selama 250 jam - Pertumbuhan

mikroba pada permukaan produk > 60% selama 1 minggu

Kandungan logam berat dalam produk Cd < 0,5 ppm Pb <50 ppm Hg < 0,5 ppm Cr+6 < 50 ppm

- Verifikasi pernyataan tertulis permohonan tentang pemenuhan persyaratan prodegradant yang dilengkapi dengan pernyataan dari pemasok

- verifikasi pernyataan tertulis tentang jenis dan sifat bahan dilengkapi dengan pernyataan pemasok atau pengukuran GC-MS atau metode pengujian lainnya yang divalidasi oleh laboratorium pengujian yang telah menerapkan ISO/IEC 17025:2008

- Tensile enlongation (elongation ato break) kurang dari 5% dicapai setelah mengalami perlakuan penyinaran sinar UV maksimal selama 250 jam

- ASTM G21-09 atau metode pengujian lainnya yang dilakukan oleh laboratorium pengujian yang telah menerapkan SNI ISO/IEC 17025:2008

- Verifikasi pernyataan pemohon tentang pemenuhan persyaratan disertai laporan hasil pengujian menurut metode uji : IEC-6221 Ed 1.0 2008 atau metode pengujian lainnya yang divalidasu atau diverifikasi, yang dilakukan olehn laboratorium pengujian yang telah menerapkan SNI ISO/IEC

17025:2008 (SNI 7188.7:2011).

H

CH

3

C = C

H

H

2.2. Polipropilena

Polipropilena merupakan polimer hidrokarbon yang termasuk kedalam polimer termoplastik yang dapat diolah pada suhu tinggi. Struktur molekul propilena dapat dilihat pada Gambar 2.1. berikut:

Gambar 2.1. Struktur Propilena

Polipropilena merupakan suatu polimer ideal yang sering digunakan sebagai lembar kemasan. Polipropilena memiliki sifat kelembapan yang baik kecuali terjadi inhibisi dengan oksigen. Untuk pemanfaatan penggunaan dari polipropilena tersebut, dapat dilakukan modifikasi terhadap polipropilena (Severini, 1999). Polipropilena merupakan suatu komoditas yang menarik dari polimer termoplastik. Ketertarikan terhadap polipropilena ini ditimbulkan karena aplikasinya dibidang komposit, bioteknologi, teknologi serbuk, bidang elektronik, dan pendukung katalisasi untuk bioreaktor dan pada pengeringan air (Paik, 2007).

2.2.1. Grafting Polipropilena

Grafting kopolimer adalah suatu polimer yang terdiri dari molekul-molekul dengan satu atau lebih jenis dari monomer yang terhubung pada sisi rantai utama. Grafting kopolimer dapat juga disiapkan oleh proses kopolimerisasi cabang dengan monomer yang akan membentuk rantai utama.

Grafting maleat anhidrida pada polipropilena yaitu (PP-g-MA) saat ini merupakan menjadi daya tarik industri yang sedang sangat berkembang dan patut untuk dipertimbangkan dan dikembangkan, karena dapat menghasilkan keselarasan dan peningkatan kereaktifan.

Secara laporan fungsionalisasi yang diterima, proses dilakukan dengan cara grafting maleat anhidrida (MA) kepada polipropilena yang dalam kondisi cair dengan keberadaan suatu peroksida organik. Reaksi tersebut dapat dijabarkan sebagai suatu mekanisme reaksi radikal. Inisiator peroksida membentuk suatu radikal yaitu yang akan menyerang satu atom hidrogen yang berasal dari karbon tersier polipropilena yang akan membentuk polipropilena makro radikal.

Fungsionalisasi terhadap polipropilena oleh monomer-monomer polar yang merupakan suatu cara yang efektif untuk meningkatkan kepolaran dari polipropilena tersebut, dengan cara mengrafting maleat anhidrat pada polipropilena. Dan kenyataannya berbagai jenis dari polimer-polimer yang tergrafting telah digunakan secara luas untuk memperbaiki adhesi permukaan antara komponen pada campuran polimer. Modifikasi dari polipropilena juga digunakan secara luas untuk meningkatkan penggunaan dari bahan-bahan mekanik dari komposit yang berbahan dasar polipropilena dan juga meningkatkan kekuatan dari komposit tersebut (Rachmi, 2012).

Mekanisme penempelan gugus fungsi pada polipropilena diawali dengan hilangnya satu atom H dari atom C tersier dengan adanya inisiator dikumil peroksida menghasilkan radikal polipropilena, selanjutnya akan berinteraksi dengan gugus maleat anhidrat. Tahapan reaksinya adalah sebagai berikut :

- Dekomposisi peroksida

CH3 CH3 CH3 C O O C 165°C 2 C O CH3 CH3 CH3

Dikumil Peroksida

- Inisiasi

CH3 H CH3 H CH3 CH3 C O + C C C C + C OH CH H H n H n CH

- Propagasi

H CH3 H CH3 C C + C C

H n O O O H n

O O O

- Transfer rantai

H CH3 H CH3 H CH3

C C + C C C C + H n H H n H H n

O O O O O O

H CH3 C C H n

- Terminasi

H CH3 H CH3 H CH3

C C + C C C C + H n H n H H n

O O O O O O

H CH3 C C

n disproporsionasi

H CH3 H CH3 H H H H C C + C C C C H n H n C C

CH3 CH3 O O O O O O

ikat silang (crosslinking)

Gambar 2.2 Reaksi PP-g-MA (Nasution, R. S, 2009).

2.3. Maleat Anhidrida

Maleat anhidrida larut dalam aseton dan air, tidak berwarna atau berwarna putih padat dalam keadaan murni dengan abu yang sangat tajam. Maleat anhidrida adalah senyawa vinil tidak jenuh yang merupakan bahan mentah dalam sintesa resin polyester, pelapisan permukaan karet seterjen, bahan aditif dan minyak pelumas, plastisizer, dan kopolimer. Maleat anhidrida mempunyai sifat kimia khas yaitu adanya ikatan etilenik dengan gugus karbonil didalamnya. Ikatan ini berperan dalam reaksi adisi. Maleat anhidrida juga dikenal sebagai 2,5-furandione (Parker,P.1984). Maleat anhidrida masih digunakan dalam penelitian polimer.

O O O

Gambar 2.3 Struktur Maleat Anhidrida

2.4. Dikumil Peroksida

Sekarang sudah banyak tersedia inisiator-inisiator radikal bebas; mereka biasa dikelompokkan ke dalam 4 tipe utama : peroksida dan hidroperoksida, senyawa azo, inisiator redoks, dan beberapa senyawa yang membentuk radikal-radikal di bawah pengaruh cahaya. Radiasi berenergi tinggi bisa juga menimbulkan polimerisasi radikal bebas meskipun radiasi seperti ini jarang digunakan.

2.4.1. Penggunaan Dikumil Peroksida (DCP) Sebagai Inisiator

Diantara berbagai tipe inisiator, peroksida (ROOR) dan hidroperoksida (ROOH) merupakan jenis yang paling banyak digunakan. Mereka tidak stabil dengan panas dan terurai menjadi radikal-radikal pada suatu suhu dan laju yang tergantung pada strukturnya. Yang ideal, suatu inisiator peroksida mestilah relatif stabil pada suhu pemrosesan polimer untuk menjamin laju reaksi yang layak (Steven, 2001).

Dikumil peeroksida adalah sumber radikal yang kuat, dan digunakan sebagai inisiator polimerisasi, katalis, dan zat pemvulkanisasi. Sifat fisik dikumil peroksida:

- Titik lebur 39-410C

- pH 5.7

- kelarutan larut dalam alcohol, keton, ester, dan aromatic hidrokarbon

- berupa bubuk putih

- titik didih 1300C

Teknik crosslinking (ikat silang) karet dengan peroksida telah dikenal sejak lama. Keuntungan umum menggunakan peroksida sebagai zat ikat silang adalah ketahanannya baik pada suhu tinggi dalam waktu yang lama, keelastisannya yang baik, dan tidak ada penghilangan warna pada produk akhir (Thitithammawong, 2007).

2.5. Cempedak

Klasifikasi botani tanaman cempedak adalah sebagai beikut : Kingdom : Plantae (Tumbuhan)

Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh) Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji Divisi : Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga) Kelas : Magnoliopsida (berkeping dua / dikotil) Sub Kelas : Dilleniidae

Ordo : Urticales

Famili : Moraceae (suku nangka-nangkaan) Genus : Artocarpus

Spesies : Artocarpus integer (Thunb.) Merr.

Varietas cempedak yang sudah umum dikenal masyarakat adalah:

1. Cempedak Biasa, yang merupakan buah asli dari Indonesia, banyak ditemukan di Sumatera, Jawa, Kalimantan, Sulawesi, dan Irian Jaya. Buahnya lonjong silindris, panjangnya 20-35 cm dan lebar 10-15 cm, berat 3-4 kg, berwarna kuning gading atau cokelat tanah, dan aromanya wangi sekali. Daging buah lunak dan mudah hancur, berwarna kuning-emas-gading-kemerahan dan rasanya manis. Produksinya bisa mencapai 60 buah per pohon per tahun.

2. Cempedak Malaysia, keistimewaannya yaitu buahnya tidak disukai hama lalat buah, lebih cepat berbuah (umur 5 tahun sudah berbuah, sedangkan pada cempedak biasa umur berbuah diatas 5 tahun ). Ukuran buahnya dua kali ukuran cempedak biasa, kulit buah berwarna hijau. Daging buah berwarna kuning jeruk kemerahan, rasanya manis, harum aromanya antara harum nangka dan cempedak. Biji relatif bulat dan ukurannya dua kali lebih besar dari pada biji cempedak biasa. Produksinya bisa mencapai 50 buah/pohon/tahun dengan bobot rata-rata per buah 8 kg. Cempedak malaysia ini di duga merupakan hasil persilangan alami antara nangka dan cempedak sebab ciri-cirinya menyerupai nangka dan cempedak (ebookbrowse.com).

Cempedak adalah tanaman buah-buahan yang mempunyai bentuk buah, rasa dan keharumannya seperti nangka, namun aromanya menusuk kuat mirip buah durian.

tingginya dapat mencapai 20 m. Ranting-ranting dan pucuk dengan rambut halus dan kaku, kecoklatan. Buah semu majemuk (syncarp) berbentuk silinder sampai bulat, 10-15 × 20-35 cm, kehijauan, kekuningan sampai kecoklatan, dengan tonjolan piramida serupa duri lunak yang rapat atau licin berpetak-petak.

2.5.1. Biji Cempedak

Dari segi komposisi kimia, perbandingan bahan mentah biji cempedak dapat dilihat pada Tabel 2.2

Tabel 2.2 Data Komposisi Kimia Biji Cempedak per 100 gram: Komposisi biji Biji cempedak

Energi (kkal) 116 Protein (gram) 3,0 Lemak (gram) 0,4 Karbohidrat (gram) 28,6

Kalsium (gram) 0,022 Fosfor (gram) 0,030 Besi (gram) 0,00015

Air (gram) 67,0 Vit A (gram) 0,2 Vit B (gram) 0 Vit C (gram) 0,015

Sumber : Direktorat Gizi Departemen Kesehatan RI (1992)

Biji cempedak merupakan sumber karbohidrat (28,6 g/100 g), yang jumlahnya tiga kali lipat jumlah biji gandum. Protein biji cempedak (3,0 g/100 g) hampir melebihi setengah dari kandungan gandum, dengan energi (116 kkal/100 g), sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan pangan yang potensial. Biji cempedak juga merupakan sumber mineral yang baik. Kandungan mineral per 100 gram Biji cempedak adalah fosfor (0,030 gram), kalsium (0,022 gram), dan besi (0,00015 gram). Protein yang terkandung pada biji cempedak hampir lebih dari setengah gandum (hafiz, 2010).

Gambar 2.4. Biji Cempedak dan buah Cempedak

2.6. Karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa polihidroksi yang biasa terdapat di alam, baik sebagai molekul-molekul yang relatif kecil ( gula) maupun sebagai kesatuan yang besar sampai makromolekul (polisakarida). Nama karbohidrat semula berasal dari rumus umum Cx(H2O)y, dengan hidrat dari karbon, tetapi bentuk defenisi sederhana ini tidak mencakup kelas karbohidrat yang luas (Sjostrom, 1995).

Karbohidrat banyak terdapat dalam bahan nabati, baik berupa gula sederhana, heksosa, pentosa, maupun karbohidrat dalam berat molekul tinggi seperti pati, pektin, selulosa,lignin. Poliskarida seperti pati banyak terdapat dalam serealia dan umbi-umbian, selulosa dan pectin banyak terdapat dalam buah-buahan. Sumber karbohidrat utama bagi bahan makanan kita adalah serealia dan umbi-umbian. Misalnya kandunagn pati dalam beras 78,3%, jagung 72,4%, singkong 34,6%, dan talas 40%.

Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam dan mereka dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-atomnya, panjang/pendeknya rantai serta jenis ikatan akan membedakan karbohidrat yang satu dengan yang lainnya. Dari kompleksitas strukturnya dikenal kelompok karbohidrat sederhana (seperti monoskarida dan disakarida) dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks atau poliskarida (seperti pati, glikogen, selulosa dan hemiselulosa) (Winarno,1992).

2.6.1 Pati

Pati merupakan karbohidrat, kandungan utama pada tanaman tingkat tinggi yang diproduksi melalui fotosintesis dalam tanaman hijau. Pati diperoleh dalam seluruh organ tanaman tingkat tinggi yang disimpan dalam biji, umbi, akar, dan jaringan batang tanaman sebagai cadangan energy untuk masa pertumbuhan dan pertunasan. Selain sebagai bahan makanan pati juga digunakan dalam non food, diantaranya perekat,dtergen, dalam industry tekstil dan polimer. Pati merupakan polisakarida yang dapat diperbaharui (renewable), mudah rusak (degradable) dan harga murah (Winarno, 1998).

Pati digunakan dalam industri makanan baik sebagai komponen bahan makanan atau dihidrolisis lebih lanjut dengan menggunakan glukosa. Pati juga digunakan untuk menghasilkan kanji untuk kertas dan tekstil dan untuk diragikan menjadi alkohol (Cowd, 1991). Pati merupakan granula berwarna putih dengan diameter 2-100 µm, merupakan polimer karbohidrat dari unit anhidroglukosa. Pati tersususn dari 2 fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak larut disebut amilopektin.

Sifat-sifat dari amilosa:

1. Ikatannya linier (lurus)

2. Larut dalam air dingin dalam batas tertentu 3. Berat molekul rata-rata 1000-60000 (103-603)

4. Ikatan antara molekul α.D.glukosa dihubungkan pada ikatan 1,4.

Gambar 2.6 Struktur Amilopektin ( Sastrohamidjojo, 2005).

Sifat-sifat dari amilopektin :

1. Ikatannya bercabang 2. Tidak larut dalam air dingin

3. Mempunyai berat molekul 60000-100000 (603-104)

4. Ikatan antar molekul α.D.glukosa dihubungkan oleh ikatan 1,4 dan ikatan 1,6 pada percabangan.

2.7. Karakterisasi dan pengujian bahan polimer

Teknik karakterisasi bahan polimer mencakup teknik spektroskopi, analisis termal, pengujian sifat fisik, dan sifat mekanis. Mengkarakterisasi polimer jauh lebih rumit daripada mengkarakterisasi senyawa-senyawa dengan berat molekul rendah. Karakterisasi yang dilakukan untuk menganalisa campuran polimer yang dilakukan

dalam penelitian ini adalah menggunakan analisa Sifat mekanik meliputi kekuatan tarik dan kemuluran, SEM ( Scanning Electron Microscopy), Uji biodegradable.

2.7.1. Analisa Sifat Mekanik dengan Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran

Sifat mekanis biasanya biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan tarik (σ t) menggunakan alat pengukuran tensometer atau dinamometer, bila terhadap bahan diberikan tegangan. Secara praktis kekuatan tarik diartikan sebagai besarnya beban maksimum (F

maks) yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan, dibagi dengan luas penampang bahan. Karena selama dibawah pengaruh tegangan, spesimen mengalami perubahan bentuk (deformasi) maka definisi kekuatan tarik dinyatakan dengan luas penampang semula (A0)

σ

t = Fmaks / Ao ………..………….. (2.2) selama deformasi, dapat diasumsikan bahwa volum spesimen tidak berubah, sehingga perbandingan luas penampang semula dengan penampang setiap saat, A

o/A = l/lo, dengan l dan l

o masing-masing adalah panjang spesimen setiap saat dan semula. Bila didefenisikan besaran kemuluran (ε) sebagai nisbah pertambahan panjang terhadap

panjang spesimen semula (ε = Δl/l_o) maka diperoleh hubungan: A = A

o/ (l + ε) ………...… (2.3) Hasil pengamatan sifat kekuatan tarik ini dinyatakan dalam bentuk kurva tegangan, yakni nisbah beban dengan luas penampang, terhadap perpanjangan bahan (regangan), yang disebut dengan kurva tegangan-regangan. Bentuk kurva tegangan- regangan ini merupakan karakteristik yang menunjukkan indikasi sifat mekanis bahan yang lunak, keras, kuat, lemah, rapuh atau liat (Basuki wirjosentono, 1995). Film hasil spesimen dengan ketebalan 0,2 mm dipotong membentuk spesimen untuk pengujian kemuluran (uji tarik).

Gambar 2.8 Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM D – 638 – 72 – Type IV

Kedua ujung spesimen dijepit pada alat kemuluran kemudian dicatat perubahan panjang (mm) berdasarkan besar kecepatan 50 mm/menit (Yazdani, 2000).

2.7.2. Analisa Sifat Permukaan dengan Pengujian Scanning Electron Microscopy (SEM)

SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara makroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar X, elektron sekunder dan absorpsi elektron.

Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 μm dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan tofografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan. Gambar tofografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor yang diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar di monitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke dalam suatu disket.

Sampel yang dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai permukaan dengan konduktivitas tinggi. Karena polimer mempunyai kondiktivitas rendah maka bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor (bahan pengantar) yang tipis. Bahan yang biasa

digunakan adalah perak, tetapi juga dianalisa dalam waktu yang lama, lebih baik digunakan emas atas campuran emas dan palladium (Rusdi, 2008).

2.7.3. Analisa Spektrofotometer FTIR

Sistem analisa spektroskopi infra merah (IR) telah memberikan keunggulan dalam mengkarakterisasi senyawa organik dan formulasi material komposit. Analisa infra merah (IR) akan menentukan gugus fungsi dari molekul yang memberikan regangan pada daerah serapan infra merah. Tahap awal identifikasi bahan polimer, maka harus diketahui pita serapan yang karakteristik untuk masing-masing polimer dengan membandingkan spektrum yang telah dikenal. Pita serapan yang khas ditunjukkan oleh monomer penyusun material dan struktur molekulnya ( Hummel, 1985)

2.7.4. Analisa Kemampuannya Terurai di Alam dengan Uji Biodegradable

Prosedur analitik untuk mengamati biodegradasi antara lain dengan : pengamatan visual, perubahan sifat mekanik dan massa molar, pengukuran pengurangan berat (penentuan polimer residu), konsumsi O2 dan perubahan CO2, penentuan biogas, pelabelan radio aktif, pembentukan daerah nyata (pada cawan agar), penurunan densitas optik, penurunan ukuran partikel, dan penentuan asam bebas. Standarisasi uji biodegradasi terbagi berdasarkan lingkungan uji yakni:

a. Pengujian kompos

b. Pengujian biodegradasi anaerobik

c. Pengujian biodegradasi di tanah. (Müller, 2005)

Biodegradasi plastik dipengaruhi oleh karakteristik polimer, tipe organism, dan perlakuan awal.karakteristik polimer tersebut meliputi mobilitas, kristalinitas,taksititas, berat molekul, tipe gugus fungsi, bahan pemlastis, atau bahan tambahan yang ditambahkan dalam polimer (shah et al 2008). Analisis pengujian sifat biodegradabilitas pada plastik komposit dengan dua cara pendekatan yaitu secara kuantitatif dengan reaksi enzimatis (penambahan enzim alfa amilase dan selulase) dan secara kualitatif penanaman pada cawan agar yang diinokulasikan dengn kapang penicillium sp dan aspergillus niger. (widyasari, 2010)

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Bahan

Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

Biji cempedak Bagan Batu Riau Polipropilena Isotaktik Sigma Aldrich Maleat Anhidrida 97% p.a merck Dikumil peroksida 98% Aldrich Metanol 99% p.a merck Xilen 99,8% p.a merck Aseton 99,8% p.a merck

3.2. Alat

Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut

Pendingin Liebig

Hot plate stirer Favorit HS 0707V2 Magnetic Stirer

Labu Alas 250 ml Pyrex Termometer Pyrex

Blender Miyako

Ayakan Tantalum 3N8 Purity Beaker glass Pyrex

Oven Memmert Spatula

Internal mixer Heles CR-52 Pompa vakum Welch Duo Seal Kertas saring whatman no 42

Seperangkat alat SEM JOEL type JSM-6360LA Alat pencetak tekan Type HPTS 0001.08

Universal Testing Machine Type SC-2DE, CAP 2000 kgF

Fourier Transform Infrared Spectroscopy Shimadzu (FTIR)

3.3. Prosedur Penelitian

3.3.1. Pembuatan Pati Biji Cempedak

Biji buah cempedak yang telah dijemur kering,lalu dikukus untuk mempermudah proses pengupasan kulit arinya, kemudian didinginkan. Setelah itu dilakukan proses pengupasan kulit ari agar pati yang dihasilkan berwarna putih. Lalu biji cempedak di potong kecil-kecil agar mempermudah saat diblender,diblender biji cempedak hingga halus berbentuk tepung, kemudian pati yang diperoleh dijemur untuk mengurangi kadar air yang terkandung dalam pati.

3.3.2. Pembuatan grafting polipropilena dengan maleat anhidrida

Ditimbang polipropilena dengan maleat anhidrida dan juga dikumil peroksida dengan menggunakan alat internal mixer dengan perbandingan polipropilena, dikumil peroksida, maleat anhidrida 95% : 3% : 2% (berat/berat) pada suhu 1650C dan akan dihasilkan polipropilena yang telah tergrafting dengan maleat anhidrida (PP-g-MA).

3.3.3. Proses Pemurnian PP-g-MA

Ditimbang PP-g-MA sebanyak 30 gram kemudian dimasukkan kedalam labu alas. Ditambahkan 200 ml xilena dan direflux sampai larut. Selanjutnya diendapkan dengan 150 ml aseton. Disaring dengan kertas yang terhubung dengan pompa vakum. Endapan dicuci dengan metanol berulang-ulang. Endapannya dikeringkan dalam oven pada suhu

1200C selama 6 jam.

3.3.4. Proses Pembuatan Spesimen Komposit dengan memvariasikan berat Pati biji Cempedak

Ditimbang Pati biji cempedak dan PP-g-MA masing-masing sesuai dengan variasi sebagai berikut:0,1gram; 0,2gram; 0,3gram; 0,4gram; dan 0,5gram dan pada proses ini juga dilakukan Pada berat PP-g-MA dengan berat PP-g-MA adalah: 9,5gram

Dicampur sampel 1 kedalam beaker glass, diblender kering sampai rata kemudian dituang kedalam cetakan, dan di press pada alat hidrolik press pada suhu 1600C selama 30 menit. Hasilnya didinginkan pada suhu kamar dan dikeluarkan dari dalam cetakan. Selanjutnya dilakukan prosedur yang sama untuk sampel yang lain.

3.3.5. Karakterisasi

3.3.5.1. Pengukuran Kekuatan Tarik dan Kemuluran

Dihidupkan alat Torsee’s Elektronik System. Dibiarkan selama 1 jam. Dijepit sampel dengan menggunakan griff. Diatur tegangan, regangan, dan satuannya. Dihidupkan recorder (ON). Dipasang Tinta pencatat. Diatur sumbu x (regangan) dan sumbu y (tegangan) serta diatur satuannya. Dipasang sampel. Ditekan tombol start. Dinolkan nilai load dan stroke. Dilihat angka di load (tegangan) dan stroke (regangan), bila sampel sudah putus. Dicatat nilai load dan stroke sampel.

Perhitungan Uji Kuat Tarik :

Kekuatan tarik =

A o L o a A o

F m a k s₌

Keterangan : Load = tegangan Ao = Luas spesimen

3.3.5.2 Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy)

Proses pengamatan mikroskopik menggunakan SEM diawali dengan merekatkan sampel dengan stab yang terbuat dari logam spesimen older. Kemudian setelah sampel dibersihkan dengan alat peniup, sampel disi dengan emas dan paladium dengan mesin diospater yang bertekanan 1492 x 10-2 atm. Sampel selanjutnya dimasukkan kedalam ruangan yang khusus dan kemudian disinari dengan pancaran elektron terpental yang dapat dideteksi dengan detektor scienter yang kemudian diperkuat dengan suatu rangkaian listrik yang menyebabkan timbulnya gambar CRT (Chatode Ray Tube). Pemotretan dilakukan setelah memilih bagian tertentu dari objek (sampel) dan pembesaran yang diinginkan sehingga diperoleh foto yang baik dan jelas.

3.3.5.3. Uji Biodegradabilitas Komposit

Uji biodegradabilitas dilakukan dengan penanaman pada lingkungan tanah dimulai dengan menanamkan setiap spesimen dalam wadah yang masing-masing berisi 3 jenis tanah yaitu tanah pasir, tanah sampah,tanah kebun. Hal ini dilakukan dengan tujuan untuk melihat pada jenis tanah yang mana tingkat biodegradasinya yang lebih baik. Laju biodegradasai penanaman dalam tanah diamati selama 1 bulan dengan pengamatan setiap 10 hari, dengan dihitung presentase perubahan berat spesimen dilakukan dengan penimbangan Spesimen dan dengan hasil SEM. Dan dihitung berat awal sebelum penanaman dan berat setelah penanaman, dicatat selisih nya sebagai % perubahan berat.

3.4. Bagan Penelitian

3.4.1. Proses Penyiapan Pati Biji Cempedak

Dicuci bersih Dikeringkan Dikukus

Didinginkan Diblender

Dijemur sampai kering

3.4.2. Proses Grafting Maleat Anhidrida(MA) kedalam PP

Biji Cempedak

Pati Biji Cempedak

Dimasukkan kedalam internal mixer pada suhu 1650C dan diputar sampai melebur

Ditambahkan DKP Sebanyak 1g dan

diputar kembali selama 5 menit

Dikeluarkan dan didinginkan pada suhu kamar

PP sebanyak 47,5 g + MA sebanyak 1,5 g

Leburan PP + MA

3.4.3.Pemurnian PP-g-MA

Endapan basah

PP-g-MA murni

Disaring dengan kertas saring yang terhubung dengan pompa vakum

Filtrat

PP-g-MA sebanyak 30 g

Larutan PP-g-MA

Direfluks dengan 200ml xilena sampai

Ditambahkan 150 ml aseton

Dicuci kembali dengan metanol berulang-ulang Dikeringkan dalam oven pada suhu 1200C selama 6 jam

3.4.4. Proses pembuatan spesimen komposit dengan memvariasikan berat pati biji cempedak

PP

Uji kekuatan tarik dan kemuluran

PP-g-MA Pati Biji Cempedak

Spesimen Komposit Polimer

Uji SEM Uji biodegradabel

Dicampurkan dalam gelas beaker dan diaduk dengan blender kering

Di press pada alat hidraulik press pada suhu 1600C selama 30 menit

Didinginkan pada suhu kamar Dikeluarkan dari dalam cetakan

Dikarakterisasi dengan beberapa uji

3.4.5. Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran Bahan Komposit

sampel diletakkan secara mendatar pada penyangga

diatur kecepatan mesin uji 10mm / menit

dihidupkan tombol pembebanan

dicatat defleksi dan beban sampai beban maksimum

3.4.6. Uji SEM

Sampel

Hasil

diukur panjang, lebar, dan tebalnya

Sampel diletakkan secara mendatar pada penyangga Diatur kecepatan uji 10 mm/menit

Dihidupkan tombol pembebanan

Dicatat defleksi dan beban sampai beban maksimum

Pemotretan dilakukan setelah gambar CRT muncul Sampel Uji

Hasil

Direkatkan dengan stub dari logam sampel dibersihkan dengan alat peniup

Sampel dilapisi dengan emas atau palladium dalam ruangan bertekanan 1492 x 10-2

dimasukkan kedalam ruangan khusus dan disinari dengan pancaran electron sehingga mengeluarkan electron sekunder

3.4.7. Uji Biodegradabilitas Bahan Komposit

Lembaran Komposit terbiodegradasikan

Spesimen

Dipotong dengan ukuran 2x2 cm

Ditimbang, difoto permukaannya sebelum penguburan dalam tanah

Hasil penimbangan berat, serta permukaan sebelum penguburan dalam tanah

Hasil perubahan berat, serta perubahan permukaan setelah penguburan dalam tanah

Dikubur dalam tiga jenis tanah (tanah berpasir, tanah perkebunan, tanah sampah)

Diamati perubahan berat, serta perubahan permukaan dengan difoto SEM selama 1 bulan

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Karakterisasi Berdasarkan Analisa Sifat Mekanik dengan Uji Tarik dan Kemuluran

Analisa kekuatan tarik dan kemuluran dari komposit terbiodegradasikan dari Pati Biji Cempedak dan polipropilena dengan menggunakan polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrida dengan berbagai variasi komposisi dan massa yaitu:

1. PP : Pati Biji Cempedak (10 : 2)g

2. PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5 : 0,5 : 0,1)g 3. PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5 : 0,5 : 0,2)g 4. PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5 : 0,5 : 0,3)g 5. PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5 : 0,5 : 0,4)g 6. PP : PP-g-MA : Pati Biji Cempedak (9,5 : 0,5 : 0,5)g

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran Komposit terbiodegradasikan

No Perbandingan (komposisi dan massa) Kuat Tarik (σt) (N/m2)

Kemuluran (%) 1 2 3 4 5 6 7 Polipropilena murni

PP:Pati Biji Cempedak (10:2)

PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,1) PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,2) PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (95:0,5:0,3) PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (95:0,5:0,4) PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (95:0,5:0,5)

58,618 17,461 28,743 23,249 18,050 17,854 15,401 10,296 3,560 28,720 18,300 5,900 10,300 8,060

Gambar 4.1 Grafik Kekuatan Tarik (δt)(N/m2) dari Komposit Terbiodegradasikan Keterangan :

1 : Polipropilena Murni

2 : PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g

3 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g 4 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,2)g 5 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,3)g 6 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,4)g 7 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,5)g

Grafik 4.2 Grafik Kemuluran (%) Dari Komposit Terbiodegradasikan Keterangan :

1 : Polipropilena

2 : PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g

3 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g 4 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,2)g 5 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,3)g 6 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,4)g 7 : PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,5)g

Berdasarkan hasil perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran komposit terbiodegradasikan, variasi perbandingan antara PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,1)g memiliki sifat mekanis paling maksimum yaitu 28,743 N/m2, kemudian diikuti dengan PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,2)g yaitu 23,249 N/m2, lalu PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,3)g yaitu 18,050 N/m2, dan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,4)g dengan nilai tegangan 17,854 lalu PP:Pati Biji

Cempedak (10:2)g yaitu 17,461 N/m2, dan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,5)g yaitu 15,401 N/m2.

Sedangkan nilai Kemuluran paling maksimum pada perbandingan antara PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,1)g yaitu 28,720%, kemudian diikuti dengan PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,2)g yaitu 18,300%, PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,4)g yaitu 10,300%, dan PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,5)g yaitu 8,060%, lalu PP:Pati Biji Cempedak:PP-g-MA (9,5:0,5:0,3)g yaitu 5,900%, serta PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g yaitu 3,560%. Dari hasil perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran diatas dapat disimpulkan bahwa kekuatan Tarik menurun dengan kenaikan bahan pengisi pati biji cempedak yang ditambahkan karena ketidakmampuan pengisi pati biji cempedak untuk mendukung tekanan yang ditransfer oleh matriks komposit. Dispersi pengisi yang baik dan interaksi matriks-pengisi mungkin menjadi dua factor utama yang bertanggung jawab untuk penurunan kekuatan tarik, kekuatan tarik berbanding lurus dengan kemuluran.

4.2. Analisa Sifat Morfologi dengan Uji SEM (Scanning Electron Microscopy)

Gambar 4.3 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g pembesaran 2000 x

Gumpalan yang tidak rata yaitu tepung biji cempedak yang tidak dapat berinteraksi dgn PP

Gambar 4.3 adalah foto SEM komposit dengan perbandingan PP:Pati biji cempedak (10:2)g menunujukkan permukaan dari komposit terbiodegradasikan tersebut tidak rata dan menunjukkan adanya gumpalan-gumpalan diatasnya yang mengindikasikan bahwa gumpalan tersebut adalah Pati Biji Cempedak yang tidak dapat berinteraksi dengan baik dengan Polipropilena.

Gambar 4.4 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g pembesaran 2000x

Gambar 4.4 adalah hasil foto SEM permukaan komposit terbiodegradasikan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g dengan pembesaran 2000 kali terlihat bahwa permukaannya rata dan tidak terdapat gumpalan seperti hasil SEM komposit sebelumnya. Hal ini mengindikasikan bahwa antara campuran bahan yang digunakan untuk membuat komposit terbiodegradasikan ini dalam hal ini PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g dapat berinteraksi dengan baik dan menghasilkan campuran yang homogen.

Gambar 4.5 Foto SEM komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g setelah ditanam pada tanah sampah dengan pembesaran 2000x

Pada gambar 4.5 hasil foto SEM komposit dengan perbandingan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak(9,5:0,5:0,1)g setelah ditanam pada tanah sampah selama 30hari, menunjukkan permukaan yang rata dan tidak ada gumpalan,hal ini mengindikasikan komposit ini dapat berinteraksi dengan baik sehingga menghasilkan permukaan yang rata dan homogen,hasilnya sama dengan hasil foto SEM Pada Gambar 4.4 hanya saja permukaannya sedikit lebih kasar,hal ini disebabkan karena komposit sudah ditanam pada tanah sampah.

4.3 Analisa Kemampuannya Terurai di Alam dengan Uji Biodegradasi

Penanaman spesimen komposit terbiodegradasikan pada berbagai jenis tanah (tanah sampah, tanah kebun, dan tanah pasir) bertujuan untuk melihat tingkat biodegradasinya di alam hal ini karena salah satu tempat akhir kemasan plastik adalah kembali ke tanah. Oleh sebab itu, sangat perlu dilakukan pengujian sifat degradasi spesimen komposit terbiodegradasikan secara in vivo (pengomposan). Data penurunan berat hasil pengomposan spesimen uji dapat dilihat pada Tabel 4.2.

permukaannya sedikit lebih kasar,hal ini disebabkan karena komposit sudah dikubur pada tanah sampah

Tabel 4.2 Data Hasil Penurunan Massa (%) Spesimen Komposit Terbiodegradasikan Setelah ditanam Dalam Tanah

N o

Jenis Sampel Tanah sampah (hari) Tanah Kebun (hari) Tanah Pasir (hari) 10 20 30 10 20 30 10 20 30 1 2 3 4 5 PP: Pati: PP-g-MA (95:0,5:0,1) PP: Pati: PP-g-MA: (95:5:0,5:0,2) PP: Pati: PP-g-MA ( 95:0,5:0,3) PP:Pati: PP-g-MA (9,5:0,5:0,4) PP:Pati: PP-g-MA (9,5:0,5:0,5) 0,80 0,60 0,60 0,52 0,60 0,76 0.60 0,57 0,52 0,60 0,74 0,60 0,57 0,50 0,58 0,70 0,70 0,60 0,60 0,60 0,68 0,67 0,56 0,55 0,55 0,66 0,68 0,57 0,55 0,54 0,70 0,70 0,60 0,60 0,60 0,70 0,70 0,60 0,56 0,59 0,70 0,70 0,60 0,55 0,58

Penanaman spesiman dilakukan pada beberapa jenis tanah selama 30 hari dengan pengamatan setiap 10 hari. Berdasarkan tabel di atas memperlihatkan laju pengurangan massa yang tidak begitu besar. besarnya penurunan massa spesimen matriks polimer komposit sejalan dengan lamanya waktu penanaman. Harga penurunan massa komposit terbiodegradasikan yang terbesar adalah pada tanah sampah lalu tanah kebun kemudian tanah pasir. Hal ini mungkin disebabkan karena jumlah nutrisi dalam tanah sampah lebih banyak dibandingkan tanah lainnya sehingga jumlah dan jenis mikrobanya juga lebih banyak. Oleh karena itu, terjadi kinerja yang sinergis antara kegiatan beberapa mikroba (Basuki Wirjosentono, 1998).

Tahap utama degradasi adalah pemutusan rantai utama membentuk fragmen – fragmen dengan berat molekul rendah (oligomer) yang dapat diasimilasi oleh mikroba. Berdasarkan uraian tersebut, dapat dilihat degradasi secara penanaman lebih cepat karena semua faktor yang memicu terjadinya degradasi terdapat di lingkungan luar.

4.4 Analisa Gugus Fungsi dengan Uji FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)

Analisa dengan menggunakan spektrum infra merah ini dilakukan untuk mengetahui perubahan gugus fungsi yang mengindikasikan adanya interaksi kimia antara komponen satu dengan komponen lainnya. Analisa dengan spectrum infra merah ini dilakukan dengan cara mengamati frekuensi-frekuensi yang khas dari gugus fungsi spektra FTIR masing-masing sampel. Hasil spektra FTIR yang dihasilkan dapat dilihat pada Lampiran

4.4.1 Komposit terbiodegradasikan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (10:2)g

Tabel 4.3 Bilangan Gelombang PP:Pati Biji Cempedak(10:2)g

Sampel Bilangan Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi PP:Pati biji cempedak

(10:2)g 3500-3200 1840-1810 1377,0 1166,0 973,0 840,1 O-H C=O CH 3 C-O C-O C-H

4.4.2 Komposit terbiodegradasikan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g

Tabel 4.4 Bilangan Gelombang PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g Sampel Bilangan Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi PP :PP-g-MA:Pati Biji

Cempedak (9,5 : 0,5 : 0,1)g

2965,0 1755-1735 1458,1 1377,1 1167,1 997,2 973,2 841,2 CH C=O CH2 CH3 C-O C-O C-O C-H Aromatik

Pada tabel 4.3 menunjukkan FTIR dari campuran PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g dengan serapan puncak 3500-3200 cm-1 yang menunjukkan O-Hyang diduga berasal dari Pati, Pada bilangan gelombang 1840-1810 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus fungsi C=O Anhidrid yang diduga berasal dari maleat anhidrida.

Dari hasil analisa gugus fungsi dengan FTIR, diketahui bahwa spektrum yang dihasilkan tidak memiliki perubahan gugus fungsi yang mencolok. Hal ini dapat dibandingkan dengan tabel 4.4 dengan adanya penambahan PP-g-MA hanya terjadi pergeseran gelombang dan tidak terlihat bahwa terbentuknya gugus fungsi yang baru, Hanya pada tabel 4.4 dipeoleh panjang gelombang 1755-1735 cm-1 menunjukkan C=O yang diperkirakan adalah berasal dari ester yang dihasilkan meskipun hanya kecil (telah terjadi reaksi esterifikasi). Telah terjadi reaksi esterifikasi antara Maleat anhidrida dengan gugus OH dari bahan baku (pati) yaitu pati biji cempedak meskipun reaksi itu hanya kecil.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa analisa dengan FTIR juga dapat memberikan informasi bahwa adanya interaksi kimia antara PP,PP-g-MA,dan Pati Biji Cempedak berdasarkan adanya perubahan bilangan gelombang pada masing-masing material penyusun campuran, Perubahan gelombang memang tidak terlalu mencolok.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa komposit terbiodegradasikan dengan perbandingan PP:PP-g-MA:Pati biji cempedak (9,5:0,5:0,1)g memiliki sifat fisik, sifat kimia, degradabilitas yang paling baik dibandingkan dengan komposit terbiodegradasikan dengan variasi komposisi dan massa yang lain. Hal ini dapat dibuktikan dengan:

1. Dari analisa sifat mekaniknya diperoleh nilai tegangan kekuatan tarik dan kemuluran yang tinggi yaitu 28,743 N/m2dan 28,720%

2. Dari analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel menunjukan laju persentase biodegradasi dari komposit terbiodegrasikan ini adalah paling tinggi yakni 5% penurunan massa dalam tanah sampah.

3. Dari analisa morfologinya diperoleh hasil uji SEM yang menunjukan bentuk campuran yang rata dan homogen.

4. Dari analisa hasil FTIR dipeoleh panjang gelombang 1755-1735 cm-1 menunjukkan gugus C=O yang diperkirakan adalah berasal dari ester yang dihasilkan meskipun intensitasnya kecil (telah terjadi reaksi esterifikasi). Telah terjadi reaksi esterifikasi antara Maleat anhidrida dengan gugus OH dari bahan baku (pati) yaitu pati biji cempedak meskipun reaksi yang terjadi itu kecil.

5.2 Saran

1. berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dan hasil yang diperoleh, maka disarankan agar peneliti selanjutnya pengujian biodegradasi dengan metode yang lain agar diperoleh tingkat biodegradasi yang tinggi.

DAFTAR PUSATAKA

Al-Malaika.S and K.Artus., 1997. Chemical Modification of Polymer Blends by Reactive Processing: In Situ Reaction of Interlinking Agents In PS/EPDM Blend Polymer. J Appl. Polym.Sci.,1993-1951

Cowd, M.A., 1991. Kimia polimer. Bandung : Penerbit ITB Ebookbrowse.com. Diakses pada tanggal 20 September 2012

Flieger, M.M., A. Kantorova, T. Prell, Rezanka and Votruba J. 2003. Biodegradable Plastic Renewable Sources. J Folia Microbiol 48 (1) : 22-44

Gatcher,M.1990.Plastic Additives Handbook.Third Edition.Hanser Publisher : Munich

Gracia-Martinez, JM, O Laguna, EP Collar . 1997. Role of Reaction in batch Process Modification of Atactic Polypropilena by Maleic Anhydride in Melt. Madrid-Spain: John Wiley & Sons, Inc.

Hafiz., 2010. Pemanfaatan biji cempedak sebagai alternatif pengganti tepung terigu dengan kualitas dan gizi tinggi.PKM.Malang : Universitas Negeri Malang.

Hummel,D.O.1985.Infrared Spectra Polymer in The Medium and Long Wavelength Region.Jhon Willey and Sons : London

Jones, RM., 1975. Mechanics of Composite Materials. Washington DC: Scripta Book

Company

Muller R.J. 2005. Biodegradability of Polymers : Regulations and Methods for Testing. Standard Article. Wiley – VCH Verlag GmbH & Co. KGaA

Nasution.R.S., 2009. Pengaruh Konsentrasi Maleat Anhidrida Terhadap Derajat Grafting Maleat Anhidrida pada Polipropilena Terdegradasi Inisiator Benzoil Peroksida. Skripsi Universitas Sumatera Utara.

Nolan-ITU. 2002. Biodegradables Plastics developments ands Environmental Impacts. Prepared in association with ExcelPlas Australia.Ref: 3111-(01) : 29

Paik, P. 2007. Kinetics of Thermal Degradation and Estimation Of Lifetime for Polypropylene Particles : Effect of Particle Size. Elsevier : India

Parker,P.1984. McGraw-Hill Dictionary of Chemical Terms.New York: McGraw-Hill Book Company

Rachmi, T., 2012. Pembuatan Komposit Biodegradable Dari α-Selulosa Ampas Tebu Bz 132 (Saccharum officinarum) Dan Poliropilena Dengan Menggunakan Polipropilena Tergrafting Maleat Anhidrida Dan Divinil Benzen Sebagai Agen pengikat Silang.Tesis. Medan : USU

Rusdi. R. 2008. Karakteristik Matriks Termoplastik Polietilena Terplastisasi Poligliserol Asetat. Tesis Program Pascasarjana USU. Medan.

Rini. 1992. Karet: Strategi Pemasaran Tahun 2000 Budidaya dan pengolahannya. Jakarta: Penebar Swadaya.

Sastrohamidjojo, 2005. Kimia Organik, Stereokimia, Karbohidrat, Lemak dan Protein.Yogyakarta: Gadjah Mada University Press

Severini, F. 1999. Free Radical Grafting of Maleic Anhydride In Vapour Phase On Polypropylene Film. Elsevier Science : Milan.

SNI 7188.7 : 2011. Persyaratan Kemasan Biodegradable

Sjostrom, E., Hardjono, S., 1993. Kimia Kayu, Dasar-Dasar dan Penggunaan. Edisi kedua. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press

Stevens, MP., 2001. Kimia polimer. Cetakan Pertama. Jakarta : Pradya Paramita

Syafriana, P., 2008. Pembuatan Komposit Kayu Plastik Dari High Density Polyethylene Dan Serbuk Kayu Kelapa Sawit Dengan Coupling Agent Maleat Anhidrida-High Density Polyethylene. Skripsi. USU:Medan

Thitithammawong,A.,Nakason.C.,Sahakaro,K.Noordermeer,J.2007.Effect of Different Types of Peroxides on Rheological, mechanical, and Morphological Properties of Thermoplastik Vulcanizates Based on Natural Rubber/Polypropylene Blends. Polymer testing 26 : 537-546

Verheij, E.W.M. dan R.E. Coronel (eds.). 1997. Sumber Daya Nabati Asia Tenggara 2: Buah- buahan yang dapat dimakan. PROSEA – Gramedia. Jakarta.

Widyasari, R. 2010. Kajian Penambahan Onggok Termoplastis Terhadap Karakteristik Komposit Polietilen.Tesis Institut Pertanian Bogor.

Wahidoen, A.A. 1991. Kimia Dasar. Gramedia. Jakarta

Winarno, F.G. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Winarno, F.G. 1998. Kimia Pangan. PT Gramedia, Jakarta.

Wirjosentono Basuki, Abdi Negara Sitompul, Sumarno, Tirena A. Siregar, Syamsul Bahri Lubis. 1995. Analisis dan Karakterisasi Polimer. USU – Press: Medan. Wirjosentono, B.1998. Struktur dan Sifat mekanisme Polimer. Intan Dirja Lela, Medan.

Lampiran 1 Rumus perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran

Kekuatan Tarik (σt) = =

Ao = tebal x lebar spesimen, lebar = 6 mm Dimana Ao = 1,6mm x 6 mm tebal = 1,6 mm Ao = 9,6 mm2

1 kgF = 9,81 N Contoh :

Kekuatan Tarik Spesimen PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)gram

Kekuatan tarik(σt) = = 2,93 kgF/mm2 = 28,743 N/m2 Kemuluran (%) = x 100%

= x 100% Dimana

Lo = 50 mm Contoh :

KemuluranSpesimen PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1) % = x 100%

Lampiran 2 Gambar Penelitian

Biji Cempedak Pati Biji Cempedak

PP PP-g-MA PP-g-MA Murni

Internal Mixer Oven

Lampiran 4 Spektrum FTIR PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g dan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g

Lampiran 1 Rumus perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran

Kekuatan Tarik (σt) = =

Ao = tebal x lebar spesimen, lebar = 6 mm Dimana Ao = 1,6mm x 6 mm tebal = 1,6 mm Ao = 9,6 mm2

1 kgF = 9,81 N Contoh :

Kekuatan Tarik Spesimen PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)gram Kekuatan tarik(σt) = = 2,93 kgF/mm2 = 28,743 N/m2

Kemuluran (%) = x 100% = x 100% Dimana

Lo = 50 mm Contoh :

KemuluranSpesimen PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1) % = x 100%

Lampiran 2 Gambar Penelitian

Biji Cempedak Pati Biji Cempedak

PP PP-g-MA PP-g-MA Murni

Internal Mixer Oven

Lampiran 4 Spektrum FTIR PP:Pati Biji Cempedak (10:2)g dan PP:PP-g-MA:Pati Biji Cempedak (9,5:0,5:0,1)g