Peranan 2,6, Di-Tert-Butil-4-Metil Fenol Terhadap Stabilitas Panas Dan Nyala Kayu Kelapa Sawit Yang Terimpregnasi Polistirena
Jurnal Sains Kimia
Vol 9, No.1, 2005: 8-15
PERANAN 2,6, Di-TERT-BUTIL-4-METIL FENOL TERHADAP
STABILITAS PANAS DAN NYALA KAYU KELAPA SAWIT YANG
TERIMPREGNASI POLISTIRENA
Irfan Mustafa
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala, 23111
Abstrak
Impregnasi polistirena bekas yang dimodifikasi dengan asam akrilat dan benzoil peroksida sebagai
inisiator, ke dalam Kayu Kelapa Sawit (KKS) walaupun telah memperbaiki sifat mekanik KKS, namun
stabilitas termalnya masih rendah. Untuk meningkatkan stabilitas termal, khususnya stabilitas panas dan
ketahanan nyala KKS, maka dilakukan pemantapan resin Polistirena dengan antioksidan 2,6, di-tert butil4-metil fenol (BHT).
Dalam penelitian ini perbaikan sifat-sifat termal, dilakukan dengan penggunaan BHT sebagai stabiliser
pada resin pengimpregnasi. Proses pengimpregnasi dilakukan dalam impregnator dengan kondisi tekanan,
suhu dan waktu yang optimum. Kinerja dari bahan stabiliser pada resin untuk impregnasi KKS tersebut
diamati menggunakan Uji sifat mekanis, Mikroskop Elektron Payaran (SEM), Spektroskopi Infra Merah
Fourier Transform (FT-IR) dan Analisa Termal Differensial (DTA) dari specimen KKS terimpregnasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa stabilitas panas dan nyala KKS terimpregnasi dengan penambahan
0,02 g BHT (10% dari resin) meningkat 5 sampai 8 kali dibandingkan tanpa antioksidan. Hal ini
disebabkan oleh kemampuan Butil Hidroksi Toluena dalam berinteraksi dengan resin dan KKS serta
kemampuannya dalam mendeaktifkan radikal makro yang terbentuk akibat adanya pengaruh termal.
Kata Kunci: Impregnasi, Stabilitas Termal, BHT, Antioksidan, Stabiliser
PENDAHULUAN
Perkebunan
kelapa
sawit
di
Indonesia menghasilkan limbah padat
kayu kelapa sawit (KKS) yang cukup
banyak sementara pemanfaatannya
masih terbatas secara ekonomis karena
kualitasnya yang rendah dan mudah
rusak karena pengaruh cuaca dan
serangga (Wirjosentono, dkk,2000).
Limbah batang kelapa sawit yang
dihasilkan pada waktu peremajaan
tanaman menimbulkan pencemaran dan
masalah lingkungan lainnya, sehingga
mendorong
untuk
memanfaatkan
limbah kayu kelapa sawit yang banyak
dijumpai di Indonesia untuk mengganti
kayu konvensional seperti Jati, Pinus,
Meranti dan lain sebagainya.
Perkembangan perkebunan kelapa
sawit yang banyak dijumpai di
indonensia terus meningkat dengan laju
8
peremajaan tanaman sekitar 10% maka
dapat menghasilkan batang kelapa sawit
sebanyak 11,7 juta pohon per tahun,
yang setara dengan 5,85 juta ton kayu
per tahun. Pemanfaatan KKS untuk
keperluan pertukangan sudah dilakukan
hanya pada batang bagian bawah
(sampai 4 m dari permukaan tanah)
tetapi dalam jumlah terbatas karena
kesulitan pada pengolahannya. Karena
kebutuhan kayu di Indonesia pada tahun
2000 mencapai 80 juta m3 sementara
kemampuan pasokannya hanya 49 juta
m3 maka kemungkinan dari penggunaan
KKS
sebagai
substitusi
kayu
konvensional
perlu
diteliti.
(Prayitno,1995)
Kayu kelapa sawit harus mengalami
pengolahan khusus sebelum digunakan
untuk bahan bangunan atau perabotan
karena struktur KKS tidak memiliki
serat untuk fungsi mekanis, sehingga
Peranan 2,6,-Di-Tret-4-Butil-4- Metil Fenol Terhadap Stabilitas dan Panas Kayu Kelapa Sawit
(Irfan Mustafa)
rapuh dan tidak stabil. Untuk menjadi
bahan yang potensial KKS dapat
dimodifikasi agar mencapai kualitas
yang baik melalui proses impregnasi.
Penelitian tentang pemanfaatan limbah
padat KKS untuk dijadikan produk yang
mempunyai nilai ekonomis tinggi telah
dilakukan oleh beberapa peneliti
meskipun demikian tinjauan secara
komersil masih sedikit. Zulkarnain dkk
(1999) telah melakukan impregnasi
larutan resin getah Pinus Merkusi ke
dalam KKS, tetapi teknik ini
membutuhkan pelarut organik yang
banyak dan mahal. Sukatik (2001) juga
telah melakukan impregnasi resin
Polipropilena yang dimodifikasi dengan
asam akrilat, impregnasi ini dilakukan
pada suhu tinggi sehingga dapat
menyebabkan
kerusakan
kayu.
Demikian
juga
penelitian
yang
melakukan
impregnasi
KKS
menggunakan
resin
Polistirena
termodifikasi.
Walaupun
mampu
memperbaiki sifat-sifat dari kayu kelapa
sawit, namun belum adanya suatu
bahasan khusus mengenai ketahanan
termal dari kayu yang dihasilkan.
Nurfajriani (2002).
Berdasarkan penelitian-penelitian di
atas, khususnya impregnasi dengan
menggunakan Polistirena termodifikasi,
peneliti mencoba mengambil bahasan
penting mengenai stabilitas termal dari
KKS yang diimpregnasi mengunakan
antioksidan Butil Hidroksi Toluena
(BHT).
Hasil
yang
diperoleh,
diharapkan akan dapat memperbaiki
sifat termal dari KKS yang telah
diimpregnasi.
BAHAN DAN METODA
Bahan
Sampel Kayu Kelapa Sawit (KKS)
yang digunakan berumur + 25 tahun
dari jenis Dura, ketinggian 10 meter dan
diameter 35 cm. Polistirena bekas
diperoleh dari tempat pembuangan akhir
(TPA) Kodya Medan.
Bahan Kimia yang digunakan pada
penelitian ini adalah asam akrilat,
benzoil
peroksida,
n-heksane
(P.a.E.Merck), toluena dari Brataco
Chemica. Polistirena murni dan daur
ulang, BHT (2,6 di-tert-butil-4-metil
fenol)
Alat
Pisau
Pemotong,
dan
ImpregnatorAlat pencetak tekan di
laboratorium Kimia Polimer FMIPA
USU. Uji tarik dan kelenturan
menggunakan alat uji tarik model MFG
SC-2 DE.
Prosedur Kerja
Penyediaan Bahan
Kelapa Sawit (KKS)
Baku
Kayu
Sampel Kayu Kelapa Sawit (KKS) yang
digunakan diambil dari bagian luar
batang, dikeringkan dalam udara
terbuka selama 30 hari. Spesimen
dipotong-potong
dengan
ukuran
panjang
sesuai
dengan
ASTM
(American for Testing and Material) D
1324-60.
Penyediaan Resin Pengimpregnasi
Butiran polistirena bekas tersebut
ditimbang
sebanyak
20
gram
dimasukkan ke dalam gelas ukur
dilarutkan dengan toluena, dicampur
selama 5 menit lalu ditambahkan
dengan 0,1 gram benzoil peroksida
dicampur lagi hingga tercampur rata,
kemudian dimasukkan 3,6 gram asam
akrilat, dan dicampur lagi sampai
homogen. Setelah campuran benarbenar homogen, ditambahkan BHT
dengan variasi 0; 0,005; 0,01; 0,015;
0,02; 0,025; 0,03.
9
Jurnal Sains Kimia
Vol 9, No.1,
2005: 8-15
Pembuatan Specimen
Hasil Modifikasi
Polistirena
Resin sebanyak 3 gr diletakkan diantara
2 (Dua) lempengan stainless stell
ukuran 15 x 15 cm yang sebelumnya
sudah dilapisi dengan kertas aluminium
foil. Lempengan kemudian diletakkan
diantara pemanas mesin pencetak tekan
pada suhu leleh dan diberi tekanan 100
KN, dibiarkan selama 3 menit. Setelah
itu
lempengan
dikeluarkan
dan
didinginkan serta sampelnya diambil.
Selanjutnya sampel dipotong dengan
pemotong Dumbbel ASTM 638.
Uji stabilitas termal
Pengujian ini didasarkan pada waktu
getas bahan dan untuk pengujian nyala
ditetapkan dalam ASTM-D635-1974.
Karakterisasi lanjutan
Dilakukan dengan analisa SEM, FTIR dan DTA.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi Awal Kayu Kelapa
Sawit (KKS)
Karakterisasi bahan
Sampel diambil pada ketinggian 10
meter dari bagian permukaan tanah dan
bagian
luar
batang
(periperal),
kemudian dibentuk menjadi specimen,
dikeringkan dalam udara terbuka,
selanjutnya
KKS
dipotong-potong
ASTM (American for Testing and
Material)
D
1324-60
Spesimen
kemudian dikeringkan dalam oven pada
suhu 40oC sampai diperoleh berat yang
konstan (meer dan Menzies,1997).
Kayu kelapa sawit hanya dikatagorikan
pada kelas IV, sedangkan data MoR dan
MoE KKS kering belum dapat
diklarifikasikan kedalam mutu kayu
kelas manapun menurut Standar
Nasional Indonesia (SNI 03 3527-1994)
Uji Kekuatan tarik
Modifikasi Resin Pengimpregnasi
Impregnasi Reaktif KKS
Menggunakan Resin Pengimpregnasi
KKS yang telah dibentuk menjadi
specimen bersama dengan resin
pengimpregnasi diatur sedemikian rupa
di dalam chamber impregnator yang
bertekanan dari tiga arah. Kemudian
dipasang penutupnya pada keadaan
kedap udara, chamber diletakkan di atas
pemanas dan dijepit agar penutup tetap
pada posisinya. Selanjutnya diatur
kondisi operasi impregnasi Optimum
(seperti yang telah dilaporkan oleh
Nurfajriani (2002)
Pengujian kekuatan tarik dan
kemuluran dilakukan dengan alat uji
terik terhadap tiap spesimen dengan
ketebalan 1 mm dan ukuran spesimen
berdasarkan ASTM D 638. Data
pengukuran tegangan regangan diubah
menjadi kuat tarik (σ), dan kemuluiran
(ε).
10
Pemodifikasian resin Polistirena
dilakukan dengan menambahkan bahan
pemodifikasi asam akrilat yang
berfungsi sebagai jembatan penghubung
(coupling agent) antara polistirena
dengan KKS dan Benzoil Peroksida
sebagai inisiator terutama dalam
Pembentukan
radikal
bebas.
Penambahan
asam
akrilat
ini
menyebabkan
rantai
polistirena
memiliki
gugus
polar
sehingga
diharapkan dapat berinteraksi dengan
Peranan 2,6,-Di-Tret-4-Butil-4- Metil Fenol Terhadap Stabilitas dan Panas Kayu Kelapa Sawit
(Irfan Mustafa)
senyawa
yang
bersifat
polar.
Penambahan
asam
akrilat
juga
meningkatkan sifat mekanis resin,
sehingga
terjadi
peningkatan
kompatibilitas kayu terimpregnasi.
Pemantapan
sifat
resin
yang
termodifikasi
dan
kayu
yang
diimpregnasi,
yaitu
dengan
menambahkan bahan antioksidan. Data
Uji tarik
dan Uji getas getas
menunjukkan terjadinya peningkatan
setelah
ditambahkan
antioksidan.
Peningkatan ini disebabkan oleh
interaksi dari gugus asam akrilat
(cangkokan) dengan gugus –OH dari
Butil
hidroksi
Toluena
yang
ditambahkan.
Tabel 1. Data pengukuran sifat mekanis resin PS bekas modifikasi
No
Komposisi Resin (gr) / 100 ml Toluena
PS
As.Akr.
BPO
BHT
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
20
20
20
20
20
20
20
20
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
KekuatanTarik
/ Kgf/mm2
Kemuluran
(%)
0,35
0,51
0,68
0,7
0,74
0,82
0,79
0,62
2,38
0,56
1,19
2,3
3,1
3,6
2,38
2,17
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
0,03
Impregnasi
resin
Polistirena
termodifikasi ke dalam KKS
Kayu Kelapa Sawit yang telah
berbentuk spesimen dengan ukuran
tertentu, diimpregnasi reaktif dengan
resin
Polistirena
yang
sudah
dimodifikasi dengan asam akrilat dan
BHT, berdasarkan kondisi optimum,
Kayu Kelapa Sawit yang telah
dimpregnasikan, kemudian dilakukan
beberapa uji mekanis dan pengukuran
harga MoE dan MoR. Tabel 2.
menunjukkan penggunaan antioksidan
Butil Hidroksi Toluena berpengaruh
kepada sifat-sifat mekanik KKS yang
diimpregnasi. Hal ini disebabkan
adanya gugus polar pada BHT yang
Waktu
Getas
(menit)
50
40
180
210
270
330
300
300
mampu mengadakan interaksi dengan
resin, sekaligus dengan gugus –OH
(selulosa).
Hasil
terbaik
yang
didapatkan adalah pada penambahan
antioksidan sebanyak 0,02 gr, yaitu
harga MoR adalah 617,12 Kg/cm2 dan
MoE sebesar 41,13 Kg/cm2.
Menurut data Standar Nasional
Indonesia (SNI, 1994), jika ditinjau dari
rapat massa, maka KKS hasil
impregnasi mengalami peningkatan dari
kelas IV (sebelum impregnasi) ke kelas
III (setelah impregnasi). Sedangkan
Modulus elastisitasnya KKS hasil
impregnasi dikatagorikan pada kelas III
dan dari harga MoE nya berada pada
kelas
IV.
Tabel 2. Data pengamatan Uji lentur
Specimen
KKS Kering
BHT
MoR
MoE
2
M.jenis
2
Keterangan
3
(gr)
(Kg/cm )
(Kg/cm )
(g/cm )
-
119,8
12.372
0,36
Mampu nyala
11
Jurnal Sains Kimia
Vol 9, No.1,
2005: 8-15
KKS + resin
-
507,41
34.102
0,62
Habis terbakar sendiri
KKS + resin + BHT
0,015
604,57
39,61
0,61
Tak mampu nyala
0,02
617,12
41,13
0,64
0,025
611,54
40.41
0.62
Harga b = 2, d = 1, I = 12 dan y = 0,3
Sehingga dari hasil ini dapat
disimpulkan,
bahwa
penggunaan
antioksidan, dapat juga menaikkan
harga MoE dan MoR kayu impregnasi,
walaupun tidak terlalu signifikan.
Analisis Mikroskop Elektron
Payaran (SEM)
Analisa mikroskop payaran (SEM)
digunakan untuk melihat permukaan
penampang melintang dan membujur
specimen secara mikroskopis, sehingga
topografi, tonjolan, lekukan dan pori-pori
pada permukaan dapat terlihat.
Gambar 2. Foto SEM Kayu Kelapa Sawit hasil
impregnasi
Gambar bagian permukaan dari
KKS yang telah diimpregnasikan,
terlihat pori-pori dari KKS sebagian
besar telah terisi oleh resin. Ronggarongga KKS telah tertutupi dan
distribusi resin pengimpregnasi merata,
sehingga permukaannya lebih rata.
Resin pengimpregnasi juga dapat
memasuki bagian dalam KKS, namun
hanya sebagian dari rongga kayu poripori yang terisi oleh resin tersebut.
sehingga dapat dikatakan bahwa proses
impregnasi
telah
terjadi
dan
menyebabkan kenaikan sifat mekanik
KKS hasil impregnasi akibat pori-pori
KKS telah terisi oleh resin.
Analisis FT-IR
Analisis FT-IR Resin ( PS bekas dan
PS modifikasi )
Gambar
1.
Foto SEM KKS
diimpregnasi
sebelum
Pada Gambar menunjukkan KKS
memiliki banyak pori atau rongga-rongga
dan mempunyai banyak serat ( fibril ) serta
Vasculer bundle (bagian terang) yang
mengelilingi parenkim (bagian yang gelap).
12
Spektroskopi FT-IR membantu
memberikan
informasi
tentang
perubahan gugus fungsi dan adanya
interaksi secara kimia.
Data spektrum FT-IR menunjukkan
serapan yang khas untuk resin
polistirena yaitu 3026,1; 2850,6;1600,8;
1492,8; 1452,3; 1373,2 cm-1 dan gugus
asam akrilat ( C= O) yaitu disekitar
Dengan
adanya
1724,2
cm-1.
penambahan antioksidan Butil Hidroksil
Toluena
ke dalam resin, ternyata
spektrum FT-IR menunjukkan adanya
gugus baru di serapan 3440,8 cm-1 yang
Peranan 2,6,-Di-Tret-4-Butil-4- Metil Fenol Terhadap Stabilitas dan Panas Kayu Kelapa Sawit
(Irfan Mustafa)
diperkuat dengan 1164,9 cm-1 adalah
merupakan gugus OH dari fenol atau Ar
C-OH. Kemudian adanya serapan di
1870–1725 cm-1 semakin mempertajam
interaksi dari gugus C=O dengan
munculnya dua puncak. Data lainnya
yang mendukung adalah serapan 3080–
3030 cm-1 sebagai bentukan dari Ar CH.
Tabel 3. Data FT-IR Resin Polistirena modifikasi (BHT)
Bil. Gel. (cm-1)
pergeseran
Gugus fungsi
Keterangan
s3028 dan 2850,6
3026 dan 2850,6
CH (Aromatik)
Polistirena
1625-1575
1600,8
Ar C-C
1492,8 - 1450,4
1492,8 - 1452,3
Uluran –CH2-
1300-1100
1373,2
(CH2)n
1728,1
C=O
3440,8
O-H
1164,9
Ar C-OH
840
800-700
1728,1
Dari data diatas, menunjukkan telah
terjadinya interaksi antara resin dan
antioksidan yang ditambahkan, karena
gugus fenol yang dipunyai oleh BHT dapat
resin
polistirena
terikat
dengan
termodifikasi.
Analisis FT-IR KKS awal dan KKS
hasil Impregnasi
Spektroskopi FT-IR ini dilakukan
untuk mengetahui informasi tentang
perubahan gugus fungsi dan interaksi yang
terjadi antara resin dengan selulosa KKS,
dan untuk mengetahui adanya gugus
karbonil serta serapan khas matriks dari
resin polistirena. Analisa ini juga sangat
penting dalam menginformasikan seberapa
jauh resin dapat masuk ke dalam KKS.
As.akrilat
BHT
Data
FT-IR
dari
KKS
awal,
menunjukkan beberapa gugus penting dari
rangkaian kayu kelapa sawit, dimana
kandungannya adalah selulosa. Hal ini
dapat dilihat pada bilangan gelombang dan
gugus fungsinya. Sedangkan spektrum KKS
yang telah diimpregnasi, menginformasikan
tentang keberadaan gugus dasar KKS dan
gugus resin yang diimpregnasikan serta
interaksi keduanya. Adanya serapan pada
1/ 3429,2 cm-1 yang merupakan gugus
hidroksil (-OH) selulosa KKS dan diperkuat
dengan serapan 1029,9 dan 1242,1 cm-1.
Serapan pada daerah 1600,8 cm-1
merupakan gugus C-C selulosa serta
serapan di 1242,1 cm-1 menunjukkan
keberadaan
C-O-C
dalam
selulosa.
Sedangkan untuk bilangan gelombang
2920,0 cm-1 merupakan khas dari C-H yang
diperkuat dengan serapan 1373,2 cm-1.
Tabel 4. Data FT-IR KKS hasil impregnasi (BHT )
Bil. Gel. (cm-1)
Pergeseran
Gugus fungsi
Keterangan
3429,2 dan 1029,9
2920,0
1600,8
1373,2
1242,1
3429,2 dan 1029,9
2920,0
1600,8
1373,2
1242,1
OH
CH
C-C
CH3, CH2
C-O-C (sel)
Kayu Kelapa Sawit
13
Jurnal Sains Kimia
Vol 9, No.1,
2005: 8-15
3024,2 dan 2850,6
1600,8
1492,8 - 1450,4
1728
3024,2 dan 2850,6
1600,8
1492,8 - 1450,4
1728
CH (Aromatik)
Ar C-C
Uluran –CH2C=O
3427,3
1164,9
OH
Ar C-OH
Data di atas menunjukkan adanya
pergeseran serapan pada daerah 3421,5
menjadi 3429,2 cm-1 setelah KKS
diimpregnasi. Hal ini dimungkinkan dengan
adanya ikatan hidrogen antar molekul yang
bertambah akibat interaksi gugus hidroksil
dari resin termodifikasi dengan gugus OH
dalam selulosa KKS. Pergeseran lainnya
adalah pada 3058,9 menjadi 2920 cm-1
yaitu gugus C-H selulosa.
Demikian juga gugus fungsi dari resin
yaitu, dengan adanya serapan pada daerah
3024 dan 2850,6 cm-1 adalah khas dari
Polistirena yang diperkuat pada serapan
1492,8-1450,4 cm-1 dan adanya serapan
C=O pada daerah 1728 cm-1. serta serapan
pada 1600,8 cm-1 yang memperkuat
keberadaan resin didalam KKS yang
diimpregnasi.
Spektrum FT-IR dari KKS yang
diimpregnasikan resin dengan penambahan
antioksidan ternyata menunjukkan hasil
yang sedikit berbeda. Perbedaan yang
sangat signifikan adalah dengan munculnya
gugus fenol (senyawa BHT) pada bilangan
gelombang 1166,9 cm-1. Perbedaan lainnya
adalah serapan pada 987,5 yang merupakan
bentukan dari benzena tersubstitusi.
Sedangkan
serapan
pada
bilangan
gelombang
yang
lainnya
hanyalah
merupakan pergeseran yang terjadi akibat
adanya interaksi antar molekul seperti
3421,5 menjadi 3427,3 cm-1 dengan
munculnya beberapa puncak yang mewakili
gugus –OH. Hal ini dimungkinkan dengan
adanya ikatan hidrogen antar molekul yang
bertambah akibat interaksi gugus hidroksil
dari resin termodifikasi dengan gugus OH
dalam selulosa KKS.
Analisis Termal (DTA)
DTA adalah merupakan salah satu
metode untuk menetukan perubahan termal
suatu bahan sebagai fungsi temperatur.
14
Resin Polistirena
termodifikasi
BHT
Hasil analisis termal untuk resin Polistirena
modifikasi, dapat diketahui mempunyai
suhu leleh 120 –140oC sedangkan
Polistirena modifikasi dengan penambahan
BHT, ternyata mengalami peningkatan
sampai range suhu 150–190oC
DTA untuk KKS sebelum di
impregnasi terlihat bahwa reaksi cenderung
melepaskan kalor (reaksi eksoterm), ini
terjadi karena KKS bersifat hidrofil dan
banyak mempunyai susunan gugus –OH
selulosa yang mudah terurai menjadi lebih
sederhana. Dari kurva terlihat bahwa KKS
sebelum
impregnasi,
terdekomposisi
seluruhnya pada suhu 390oC. Penyusun
KKS seperti lignin dan hemiselulosa
meleleh di 110-150oC sedangkan pada suhu
210 – 230 merupakan lelehan selulosa yang
berakhir di sekitar 260-280oC. Semakin
besar temperatur tersebut, menunjukkan
bahwa selulosa penyusun KKS adalah
selulosa yang berupa kristalin.
Sedangkan data DTA untuk KKS
setelah impregnasi resin modifikasi tanpa
antioksidan mengalami banyak perubahan
reaksi baik secara eksoterm atau
endotermis, karena pengaruh dari resin
yang telah memasukinya. Dari data
diperoleh adanya puncak pelelehan pada
suhu 110, 120, 150 dan 160oC yang bersifat
eksotermis dari resin dan mengalami masa
transisi dengan reaksi endotermis untuk
temperatur glass yang dimulai dari range
225oC–335oC dengan puncak eksotermis
pada 305oC. Reaksi ini berakhir dengan
proses dekomposisi dari komponen yang
terjadi pada temperatur 410–435oC.
Kayu Kelapa Sawit yang diimpregnasi
resin modifikasi dengan penggunaan
antioksidan,
memperlihatkan
adanya
perbedaan dan kenaikan temperatur pada
tingkat tertentu. Data yang didapatkan
terlihat adanya kenaikan untuk fase leleh
resin dari 110-120 menjadi 135oC dan
berakhir di sekitar 190oC. Sedangkan
Peranan 2,6,-Di-Tret-4-Butil-4- Metil Fenol Terhadap Stabilitas dan Panas Kayu Kelapa Sawit
(Irfan Mustafa)
temperatur transisi mengalami kenaikan
dari suhu sebelumnya menjadi 230-360
dengan puncak tertinggi pada 320oC
bersifat eksotermis dan berakhir untuk
proses dekomposisi pada suhu 425-450oC.
Dari data-data tersebut, ternyata
dengan penggunaan metode impergnasi
akan memberikan sejumlah pengaruh
termal terhadap KKS, karena pengaruh
masuknya resin dapat meningkatkan
soliditas specimen sehingga lebih sukar
terdekomposisi.
Demikain
juga
penggunaan antioksidan akan dapat
meningkatkan stabilitas termal KKS,
sehingga memperjelas peranan dari
Butil
Hidroksi
Toluena
dalam
mengatasi pengaruh termal yang
diberikan terhadap Kayu Kelapa Sawit
yang terimpregnasi.
KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian ini dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut :
1. KKS dapat diimpregnasikan dengan
resin polistirena termodifikasi asam
akrilat dan Butil Hidroksi Toluena,
serta dapat meningkatkan mutu KKS
sehingga dapat digunakan untuk kayu
pertukangan dengan interaksi fisikkimia antara polistirena dengan selulosa
KKS.
2. Penggunaan 2,6 di-tert-butil-4-metil
fenol sebanyak 10 %, ternyata mampu
meningkattkan stabilitas termal KKS
yang diimpregnasi pada tekanan 1
kg/cm2, waktu 9 jam dan konsentrasi
resin 20 %(b/v).
3. KKS setelah dimpregnasi dengan resin
polistirena termodifikasi, kualitasnya
meningkat. Harga MoR dan MoE KKS
awal (119,8 dan 12.372,51) kg/cm2
setelah diimpregnasi menjadi (617,12
dan 41,13) kg/cm2. Menurut SNI
tentang mutu kayu dari harga MoR-nya
KKS terimpregnasi dikatagorikan pada
kelas III dan dari harga MoE-nya
berada pada kelas IV.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada
Bapak Prof.Basuki Wirjosentono, MS,
Ph.D,
Dr.Purboyo
Guritno,
MSc,
Drs.Thamrin, MSc dan bapak Drs. Harry
Agusnar, MSc, M.Phil atas bimbingan
selama melakukan penelitian dan penulisan.
Juga terima kasih kepada semua pihak yang
telah memberikan bantuannya. Semoga
Allah SWT melimpahkan rahmatNya dan
memberikan balasan yang lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Andrew S, (2002),”Ordered Nanoporous
Polymers from Polystyrene-Polylactide
Block
Copolymers”,
Journal
AM.Chem.Soc. Vol.124.
Al-Malaika, S, (1997),”Reaktive Modifiers For
Polymers”, Blanckie Academic and
professional, London.
Al-Malaika, S. and G. Scot, (1983), “Degradasi
and Stabilisation of Polyoleofins”, App.
Sci.Publ, Ltd. London
Billmeyer,W.F, (1984),”Textbook of Polymer
Science”, 3ed, Johm Wiley and Sons,
New York.
Cowd,.(1991),”Kimia Polimer”, ITB Bandung.
Darwin. Y dan Thamrin, (2001), “Pembuatan
kayu termoplastis dari batang Kayu
Kelapa Sawit”, FMIPA USU.
Dodd, J.W, (1987),”Termal Method : Analitical
Chemistry by Open Learning”, John
Wilwy and sons, New York.
Dodong,A,(1996),”Sistem Pengeringan Kayu”,
Kanisius, Yogyakarta.
Dumanauw, J.F, (1993),”Mengenal Kayu”,
Kanisius, Yogyakarta.
Fengel,D.G. Wegener, (1996),”Kayu,Kimia dan
Ultra Struktur”, Gajah mada University
Press, Yogyakarta.
Fernanda, (1997), “Modification of Wood with
Coupling Agent”’ J.of.Apl.Polymer
Science, 1227-1235.
Gerald
scott,Norman
G,(1985),”Polymer
Degradation
dan
Stabilisation,”
Melbourne Sydney.
Kirk-Orthmer, (1987),”Encyclopedia of Oil
Palm solid Waste Based Industries in
Indonesia”,Proceedings of The Third
National Seminar, Malaysia.
Lubis,A., Guritno, P dan Darnoko, (1994),
“Prospek Industri dengan bahan baku
Limbah padat Kelapa Sawit di
Indonesia”, Berita PPKS, 2, 203-208.
Norman,G
dan
Gerald,S,(1985),”Polymer
Degradation
dan
Stabilisation”,
Cambridge University Press.
15
Jurnal Sains Kimia
Vol 9, No.1,
2005: 8-15
Prayitno,
T.A
dan
Darnoko,
(1994),
“Karakterisasi papan Partikel dari pohon
Kelapa Sawit”, Berita PPKS, 12, 65-71.
Rabek, F.J., (1980), “Experimental Methods in
Polymer Chemistry”,JohnWiley and
Sons,New York.
Sastrohamijoyo,H,(1995),”Kimia
Kayu”,Gajahmada University Press,
Yogyakarta.
Seymour,R.B.,(1984), ”Polymer Composites”,
Utrecht, Nederland
Sukatik, (2001), “Impregnasi Kayu Kelapa
Sawit dengan Polipropilena bekas yang
dimodifikasi dengan asam akrilat”,
Thesis Kimia PPs-USU, Medan
Surdia, T. and S. Saito, (1995), “Pengetahuan
Bahan
Teknik”,Pradanya
Paramita,
Jakarta.
Wirjosentono, B., A.N.Sitompul, Sumarno, T.A.
Siregar dan S.B. Lubis, (1995), “Analisis
dan Karakterisasi Polimer”, USU Press,
Medan.
16
Vol 9, No.1, 2005: 8-15
PERANAN 2,6, Di-TERT-BUTIL-4-METIL FENOL TERHADAP
STABILITAS PANAS DAN NYALA KAYU KELAPA SAWIT YANG
TERIMPREGNASI POLISTIRENA
Irfan Mustafa
Jurusan Kimia FMIPA
Universitas Syiah Kuala, 23111
Abstrak
Impregnasi polistirena bekas yang dimodifikasi dengan asam akrilat dan benzoil peroksida sebagai
inisiator, ke dalam Kayu Kelapa Sawit (KKS) walaupun telah memperbaiki sifat mekanik KKS, namun
stabilitas termalnya masih rendah. Untuk meningkatkan stabilitas termal, khususnya stabilitas panas dan
ketahanan nyala KKS, maka dilakukan pemantapan resin Polistirena dengan antioksidan 2,6, di-tert butil4-metil fenol (BHT).
Dalam penelitian ini perbaikan sifat-sifat termal, dilakukan dengan penggunaan BHT sebagai stabiliser
pada resin pengimpregnasi. Proses pengimpregnasi dilakukan dalam impregnator dengan kondisi tekanan,
suhu dan waktu yang optimum. Kinerja dari bahan stabiliser pada resin untuk impregnasi KKS tersebut
diamati menggunakan Uji sifat mekanis, Mikroskop Elektron Payaran (SEM), Spektroskopi Infra Merah
Fourier Transform (FT-IR) dan Analisa Termal Differensial (DTA) dari specimen KKS terimpregnasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa stabilitas panas dan nyala KKS terimpregnasi dengan penambahan
0,02 g BHT (10% dari resin) meningkat 5 sampai 8 kali dibandingkan tanpa antioksidan. Hal ini
disebabkan oleh kemampuan Butil Hidroksi Toluena dalam berinteraksi dengan resin dan KKS serta
kemampuannya dalam mendeaktifkan radikal makro yang terbentuk akibat adanya pengaruh termal.
Kata Kunci: Impregnasi, Stabilitas Termal, BHT, Antioksidan, Stabiliser
PENDAHULUAN
Perkebunan
kelapa
sawit
di
Indonesia menghasilkan limbah padat
kayu kelapa sawit (KKS) yang cukup
banyak sementara pemanfaatannya
masih terbatas secara ekonomis karena
kualitasnya yang rendah dan mudah
rusak karena pengaruh cuaca dan
serangga (Wirjosentono, dkk,2000).
Limbah batang kelapa sawit yang
dihasilkan pada waktu peremajaan
tanaman menimbulkan pencemaran dan
masalah lingkungan lainnya, sehingga
mendorong
untuk
memanfaatkan
limbah kayu kelapa sawit yang banyak
dijumpai di Indonesia untuk mengganti
kayu konvensional seperti Jati, Pinus,
Meranti dan lain sebagainya.
Perkembangan perkebunan kelapa
sawit yang banyak dijumpai di
indonensia terus meningkat dengan laju
8
peremajaan tanaman sekitar 10% maka
dapat menghasilkan batang kelapa sawit
sebanyak 11,7 juta pohon per tahun,
yang setara dengan 5,85 juta ton kayu
per tahun. Pemanfaatan KKS untuk
keperluan pertukangan sudah dilakukan
hanya pada batang bagian bawah
(sampai 4 m dari permukaan tanah)
tetapi dalam jumlah terbatas karena
kesulitan pada pengolahannya. Karena
kebutuhan kayu di Indonesia pada tahun
2000 mencapai 80 juta m3 sementara
kemampuan pasokannya hanya 49 juta
m3 maka kemungkinan dari penggunaan
KKS
sebagai
substitusi
kayu
konvensional
perlu
diteliti.
(Prayitno,1995)
Kayu kelapa sawit harus mengalami
pengolahan khusus sebelum digunakan
untuk bahan bangunan atau perabotan
karena struktur KKS tidak memiliki
serat untuk fungsi mekanis, sehingga
Peranan 2,6,-Di-Tret-4-Butil-4- Metil Fenol Terhadap Stabilitas dan Panas Kayu Kelapa Sawit
(Irfan Mustafa)
rapuh dan tidak stabil. Untuk menjadi
bahan yang potensial KKS dapat
dimodifikasi agar mencapai kualitas
yang baik melalui proses impregnasi.
Penelitian tentang pemanfaatan limbah
padat KKS untuk dijadikan produk yang
mempunyai nilai ekonomis tinggi telah
dilakukan oleh beberapa peneliti
meskipun demikian tinjauan secara
komersil masih sedikit. Zulkarnain dkk
(1999) telah melakukan impregnasi
larutan resin getah Pinus Merkusi ke
dalam KKS, tetapi teknik ini
membutuhkan pelarut organik yang
banyak dan mahal. Sukatik (2001) juga
telah melakukan impregnasi resin
Polipropilena yang dimodifikasi dengan
asam akrilat, impregnasi ini dilakukan
pada suhu tinggi sehingga dapat
menyebabkan
kerusakan
kayu.
Demikian
juga
penelitian
yang
melakukan
impregnasi
KKS
menggunakan
resin
Polistirena
termodifikasi.
Walaupun
mampu
memperbaiki sifat-sifat dari kayu kelapa
sawit, namun belum adanya suatu
bahasan khusus mengenai ketahanan
termal dari kayu yang dihasilkan.
Nurfajriani (2002).
Berdasarkan penelitian-penelitian di
atas, khususnya impregnasi dengan
menggunakan Polistirena termodifikasi,
peneliti mencoba mengambil bahasan
penting mengenai stabilitas termal dari
KKS yang diimpregnasi mengunakan
antioksidan Butil Hidroksi Toluena
(BHT).
Hasil
yang
diperoleh,
diharapkan akan dapat memperbaiki
sifat termal dari KKS yang telah
diimpregnasi.
BAHAN DAN METODA
Bahan
Sampel Kayu Kelapa Sawit (KKS)
yang digunakan berumur + 25 tahun
dari jenis Dura, ketinggian 10 meter dan
diameter 35 cm. Polistirena bekas
diperoleh dari tempat pembuangan akhir
(TPA) Kodya Medan.
Bahan Kimia yang digunakan pada
penelitian ini adalah asam akrilat,
benzoil
peroksida,
n-heksane
(P.a.E.Merck), toluena dari Brataco
Chemica. Polistirena murni dan daur
ulang, BHT (2,6 di-tert-butil-4-metil
fenol)
Alat
Pisau
Pemotong,
dan
ImpregnatorAlat pencetak tekan di
laboratorium Kimia Polimer FMIPA
USU. Uji tarik dan kelenturan
menggunakan alat uji tarik model MFG
SC-2 DE.
Prosedur Kerja
Penyediaan Bahan
Kelapa Sawit (KKS)
Baku
Kayu
Sampel Kayu Kelapa Sawit (KKS) yang
digunakan diambil dari bagian luar
batang, dikeringkan dalam udara
terbuka selama 30 hari. Spesimen
dipotong-potong
dengan
ukuran
panjang
sesuai
dengan
ASTM
(American for Testing and Material) D
1324-60.
Penyediaan Resin Pengimpregnasi
Butiran polistirena bekas tersebut
ditimbang
sebanyak
20
gram
dimasukkan ke dalam gelas ukur
dilarutkan dengan toluena, dicampur
selama 5 menit lalu ditambahkan
dengan 0,1 gram benzoil peroksida
dicampur lagi hingga tercampur rata,
kemudian dimasukkan 3,6 gram asam
akrilat, dan dicampur lagi sampai
homogen. Setelah campuran benarbenar homogen, ditambahkan BHT
dengan variasi 0; 0,005; 0,01; 0,015;
0,02; 0,025; 0,03.
9
Jurnal Sains Kimia
Vol 9, No.1,
2005: 8-15
Pembuatan Specimen
Hasil Modifikasi
Polistirena
Resin sebanyak 3 gr diletakkan diantara
2 (Dua) lempengan stainless stell
ukuran 15 x 15 cm yang sebelumnya
sudah dilapisi dengan kertas aluminium
foil. Lempengan kemudian diletakkan
diantara pemanas mesin pencetak tekan
pada suhu leleh dan diberi tekanan 100
KN, dibiarkan selama 3 menit. Setelah
itu
lempengan
dikeluarkan
dan
didinginkan serta sampelnya diambil.
Selanjutnya sampel dipotong dengan
pemotong Dumbbel ASTM 638.
Uji stabilitas termal
Pengujian ini didasarkan pada waktu
getas bahan dan untuk pengujian nyala
ditetapkan dalam ASTM-D635-1974.
Karakterisasi lanjutan
Dilakukan dengan analisa SEM, FTIR dan DTA.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi Awal Kayu Kelapa
Sawit (KKS)
Karakterisasi bahan
Sampel diambil pada ketinggian 10
meter dari bagian permukaan tanah dan
bagian
luar
batang
(periperal),
kemudian dibentuk menjadi specimen,
dikeringkan dalam udara terbuka,
selanjutnya
KKS
dipotong-potong
ASTM (American for Testing and
Material)
D
1324-60
Spesimen
kemudian dikeringkan dalam oven pada
suhu 40oC sampai diperoleh berat yang
konstan (meer dan Menzies,1997).
Kayu kelapa sawit hanya dikatagorikan
pada kelas IV, sedangkan data MoR dan
MoE KKS kering belum dapat
diklarifikasikan kedalam mutu kayu
kelas manapun menurut Standar
Nasional Indonesia (SNI 03 3527-1994)
Uji Kekuatan tarik
Modifikasi Resin Pengimpregnasi
Impregnasi Reaktif KKS
Menggunakan Resin Pengimpregnasi
KKS yang telah dibentuk menjadi
specimen bersama dengan resin
pengimpregnasi diatur sedemikian rupa
di dalam chamber impregnator yang
bertekanan dari tiga arah. Kemudian
dipasang penutupnya pada keadaan
kedap udara, chamber diletakkan di atas
pemanas dan dijepit agar penutup tetap
pada posisinya. Selanjutnya diatur
kondisi operasi impregnasi Optimum
(seperti yang telah dilaporkan oleh
Nurfajriani (2002)
Pengujian kekuatan tarik dan
kemuluran dilakukan dengan alat uji
terik terhadap tiap spesimen dengan
ketebalan 1 mm dan ukuran spesimen
berdasarkan ASTM D 638. Data
pengukuran tegangan regangan diubah
menjadi kuat tarik (σ), dan kemuluiran
(ε).
10
Pemodifikasian resin Polistirena
dilakukan dengan menambahkan bahan
pemodifikasi asam akrilat yang
berfungsi sebagai jembatan penghubung
(coupling agent) antara polistirena
dengan KKS dan Benzoil Peroksida
sebagai inisiator terutama dalam
Pembentukan
radikal
bebas.
Penambahan
asam
akrilat
ini
menyebabkan
rantai
polistirena
memiliki
gugus
polar
sehingga
diharapkan dapat berinteraksi dengan
Peranan 2,6,-Di-Tret-4-Butil-4- Metil Fenol Terhadap Stabilitas dan Panas Kayu Kelapa Sawit
(Irfan Mustafa)
senyawa
yang
bersifat
polar.
Penambahan
asam
akrilat
juga
meningkatkan sifat mekanis resin,
sehingga
terjadi
peningkatan
kompatibilitas kayu terimpregnasi.
Pemantapan
sifat
resin
yang
termodifikasi
dan
kayu
yang
diimpregnasi,
yaitu
dengan
menambahkan bahan antioksidan. Data
Uji tarik
dan Uji getas getas
menunjukkan terjadinya peningkatan
setelah
ditambahkan
antioksidan.
Peningkatan ini disebabkan oleh
interaksi dari gugus asam akrilat
(cangkokan) dengan gugus –OH dari
Butil
hidroksi
Toluena
yang
ditambahkan.
Tabel 1. Data pengukuran sifat mekanis resin PS bekas modifikasi
No
Komposisi Resin (gr) / 100 ml Toluena
PS
As.Akr.
BPO
BHT
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
20
20
20
20
20
20
20
20
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
3,6
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
KekuatanTarik
/ Kgf/mm2
Kemuluran
(%)
0,35
0,51
0,68
0,7
0,74
0,82
0,79
0,62
2,38
0,56
1,19
2,3
3,1
3,6
2,38
2,17
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
0,03
Impregnasi
resin
Polistirena
termodifikasi ke dalam KKS
Kayu Kelapa Sawit yang telah
berbentuk spesimen dengan ukuran
tertentu, diimpregnasi reaktif dengan
resin
Polistirena
yang
sudah
dimodifikasi dengan asam akrilat dan
BHT, berdasarkan kondisi optimum,
Kayu Kelapa Sawit yang telah
dimpregnasikan, kemudian dilakukan
beberapa uji mekanis dan pengukuran
harga MoE dan MoR. Tabel 2.
menunjukkan penggunaan antioksidan
Butil Hidroksi Toluena berpengaruh
kepada sifat-sifat mekanik KKS yang
diimpregnasi. Hal ini disebabkan
adanya gugus polar pada BHT yang
Waktu
Getas
(menit)
50
40
180
210
270
330
300
300
mampu mengadakan interaksi dengan
resin, sekaligus dengan gugus –OH
(selulosa).
Hasil
terbaik
yang
didapatkan adalah pada penambahan
antioksidan sebanyak 0,02 gr, yaitu
harga MoR adalah 617,12 Kg/cm2 dan
MoE sebesar 41,13 Kg/cm2.
Menurut data Standar Nasional
Indonesia (SNI, 1994), jika ditinjau dari
rapat massa, maka KKS hasil
impregnasi mengalami peningkatan dari
kelas IV (sebelum impregnasi) ke kelas
III (setelah impregnasi). Sedangkan
Modulus elastisitasnya KKS hasil
impregnasi dikatagorikan pada kelas III
dan dari harga MoE nya berada pada
kelas
IV.
Tabel 2. Data pengamatan Uji lentur
Specimen
KKS Kering
BHT
MoR
MoE
2
M.jenis
2
Keterangan
3
(gr)
(Kg/cm )
(Kg/cm )
(g/cm )
-
119,8
12.372
0,36
Mampu nyala
11
Jurnal Sains Kimia
Vol 9, No.1,
2005: 8-15
KKS + resin
-
507,41
34.102
0,62
Habis terbakar sendiri
KKS + resin + BHT
0,015
604,57
39,61
0,61
Tak mampu nyala
0,02
617,12
41,13
0,64
0,025
611,54
40.41
0.62
Harga b = 2, d = 1, I = 12 dan y = 0,3
Sehingga dari hasil ini dapat
disimpulkan,
bahwa
penggunaan
antioksidan, dapat juga menaikkan
harga MoE dan MoR kayu impregnasi,
walaupun tidak terlalu signifikan.
Analisis Mikroskop Elektron
Payaran (SEM)
Analisa mikroskop payaran (SEM)
digunakan untuk melihat permukaan
penampang melintang dan membujur
specimen secara mikroskopis, sehingga
topografi, tonjolan, lekukan dan pori-pori
pada permukaan dapat terlihat.
Gambar 2. Foto SEM Kayu Kelapa Sawit hasil
impregnasi
Gambar bagian permukaan dari
KKS yang telah diimpregnasikan,
terlihat pori-pori dari KKS sebagian
besar telah terisi oleh resin. Ronggarongga KKS telah tertutupi dan
distribusi resin pengimpregnasi merata,
sehingga permukaannya lebih rata.
Resin pengimpregnasi juga dapat
memasuki bagian dalam KKS, namun
hanya sebagian dari rongga kayu poripori yang terisi oleh resin tersebut.
sehingga dapat dikatakan bahwa proses
impregnasi
telah
terjadi
dan
menyebabkan kenaikan sifat mekanik
KKS hasil impregnasi akibat pori-pori
KKS telah terisi oleh resin.
Analisis FT-IR
Analisis FT-IR Resin ( PS bekas dan
PS modifikasi )
Gambar
1.
Foto SEM KKS
diimpregnasi
sebelum
Pada Gambar menunjukkan KKS
memiliki banyak pori atau rongga-rongga
dan mempunyai banyak serat ( fibril ) serta
Vasculer bundle (bagian terang) yang
mengelilingi parenkim (bagian yang gelap).
12
Spektroskopi FT-IR membantu
memberikan
informasi
tentang
perubahan gugus fungsi dan adanya
interaksi secara kimia.
Data spektrum FT-IR menunjukkan
serapan yang khas untuk resin
polistirena yaitu 3026,1; 2850,6;1600,8;
1492,8; 1452,3; 1373,2 cm-1 dan gugus
asam akrilat ( C= O) yaitu disekitar
Dengan
adanya
1724,2
cm-1.
penambahan antioksidan Butil Hidroksil
Toluena
ke dalam resin, ternyata
spektrum FT-IR menunjukkan adanya
gugus baru di serapan 3440,8 cm-1 yang
Peranan 2,6,-Di-Tret-4-Butil-4- Metil Fenol Terhadap Stabilitas dan Panas Kayu Kelapa Sawit
(Irfan Mustafa)
diperkuat dengan 1164,9 cm-1 adalah
merupakan gugus OH dari fenol atau Ar
C-OH. Kemudian adanya serapan di
1870–1725 cm-1 semakin mempertajam
interaksi dari gugus C=O dengan
munculnya dua puncak. Data lainnya
yang mendukung adalah serapan 3080–
3030 cm-1 sebagai bentukan dari Ar CH.
Tabel 3. Data FT-IR Resin Polistirena modifikasi (BHT)
Bil. Gel. (cm-1)
pergeseran
Gugus fungsi
Keterangan
s3028 dan 2850,6
3026 dan 2850,6
CH (Aromatik)
Polistirena
1625-1575
1600,8
Ar C-C
1492,8 - 1450,4
1492,8 - 1452,3
Uluran –CH2-
1300-1100
1373,2
(CH2)n
1728,1
C=O
3440,8
O-H
1164,9
Ar C-OH
840
800-700
1728,1
Dari data diatas, menunjukkan telah
terjadinya interaksi antara resin dan
antioksidan yang ditambahkan, karena
gugus fenol yang dipunyai oleh BHT dapat
resin
polistirena
terikat
dengan
termodifikasi.
Analisis FT-IR KKS awal dan KKS
hasil Impregnasi
Spektroskopi FT-IR ini dilakukan
untuk mengetahui informasi tentang
perubahan gugus fungsi dan interaksi yang
terjadi antara resin dengan selulosa KKS,
dan untuk mengetahui adanya gugus
karbonil serta serapan khas matriks dari
resin polistirena. Analisa ini juga sangat
penting dalam menginformasikan seberapa
jauh resin dapat masuk ke dalam KKS.
As.akrilat
BHT
Data
FT-IR
dari
KKS
awal,
menunjukkan beberapa gugus penting dari
rangkaian kayu kelapa sawit, dimana
kandungannya adalah selulosa. Hal ini
dapat dilihat pada bilangan gelombang dan
gugus fungsinya. Sedangkan spektrum KKS
yang telah diimpregnasi, menginformasikan
tentang keberadaan gugus dasar KKS dan
gugus resin yang diimpregnasikan serta
interaksi keduanya. Adanya serapan pada
1/ 3429,2 cm-1 yang merupakan gugus
hidroksil (-OH) selulosa KKS dan diperkuat
dengan serapan 1029,9 dan 1242,1 cm-1.
Serapan pada daerah 1600,8 cm-1
merupakan gugus C-C selulosa serta
serapan di 1242,1 cm-1 menunjukkan
keberadaan
C-O-C
dalam
selulosa.
Sedangkan untuk bilangan gelombang
2920,0 cm-1 merupakan khas dari C-H yang
diperkuat dengan serapan 1373,2 cm-1.
Tabel 4. Data FT-IR KKS hasil impregnasi (BHT )
Bil. Gel. (cm-1)
Pergeseran
Gugus fungsi
Keterangan
3429,2 dan 1029,9
2920,0
1600,8
1373,2
1242,1
3429,2 dan 1029,9
2920,0
1600,8
1373,2
1242,1
OH
CH
C-C
CH3, CH2
C-O-C (sel)
Kayu Kelapa Sawit
13
Jurnal Sains Kimia
Vol 9, No.1,
2005: 8-15
3024,2 dan 2850,6
1600,8
1492,8 - 1450,4
1728
3024,2 dan 2850,6
1600,8
1492,8 - 1450,4
1728
CH (Aromatik)
Ar C-C
Uluran –CH2C=O
3427,3
1164,9
OH
Ar C-OH
Data di atas menunjukkan adanya
pergeseran serapan pada daerah 3421,5
menjadi 3429,2 cm-1 setelah KKS
diimpregnasi. Hal ini dimungkinkan dengan
adanya ikatan hidrogen antar molekul yang
bertambah akibat interaksi gugus hidroksil
dari resin termodifikasi dengan gugus OH
dalam selulosa KKS. Pergeseran lainnya
adalah pada 3058,9 menjadi 2920 cm-1
yaitu gugus C-H selulosa.
Demikian juga gugus fungsi dari resin
yaitu, dengan adanya serapan pada daerah
3024 dan 2850,6 cm-1 adalah khas dari
Polistirena yang diperkuat pada serapan
1492,8-1450,4 cm-1 dan adanya serapan
C=O pada daerah 1728 cm-1. serta serapan
pada 1600,8 cm-1 yang memperkuat
keberadaan resin didalam KKS yang
diimpregnasi.
Spektrum FT-IR dari KKS yang
diimpregnasikan resin dengan penambahan
antioksidan ternyata menunjukkan hasil
yang sedikit berbeda. Perbedaan yang
sangat signifikan adalah dengan munculnya
gugus fenol (senyawa BHT) pada bilangan
gelombang 1166,9 cm-1. Perbedaan lainnya
adalah serapan pada 987,5 yang merupakan
bentukan dari benzena tersubstitusi.
Sedangkan
serapan
pada
bilangan
gelombang
yang
lainnya
hanyalah
merupakan pergeseran yang terjadi akibat
adanya interaksi antar molekul seperti
3421,5 menjadi 3427,3 cm-1 dengan
munculnya beberapa puncak yang mewakili
gugus –OH. Hal ini dimungkinkan dengan
adanya ikatan hidrogen antar molekul yang
bertambah akibat interaksi gugus hidroksil
dari resin termodifikasi dengan gugus OH
dalam selulosa KKS.
Analisis Termal (DTA)
DTA adalah merupakan salah satu
metode untuk menetukan perubahan termal
suatu bahan sebagai fungsi temperatur.
14
Resin Polistirena
termodifikasi
BHT
Hasil analisis termal untuk resin Polistirena
modifikasi, dapat diketahui mempunyai
suhu leleh 120 –140oC sedangkan
Polistirena modifikasi dengan penambahan
BHT, ternyata mengalami peningkatan
sampai range suhu 150–190oC
DTA untuk KKS sebelum di
impregnasi terlihat bahwa reaksi cenderung
melepaskan kalor (reaksi eksoterm), ini
terjadi karena KKS bersifat hidrofil dan
banyak mempunyai susunan gugus –OH
selulosa yang mudah terurai menjadi lebih
sederhana. Dari kurva terlihat bahwa KKS
sebelum
impregnasi,
terdekomposisi
seluruhnya pada suhu 390oC. Penyusun
KKS seperti lignin dan hemiselulosa
meleleh di 110-150oC sedangkan pada suhu
210 – 230 merupakan lelehan selulosa yang
berakhir di sekitar 260-280oC. Semakin
besar temperatur tersebut, menunjukkan
bahwa selulosa penyusun KKS adalah
selulosa yang berupa kristalin.
Sedangkan data DTA untuk KKS
setelah impregnasi resin modifikasi tanpa
antioksidan mengalami banyak perubahan
reaksi baik secara eksoterm atau
endotermis, karena pengaruh dari resin
yang telah memasukinya. Dari data
diperoleh adanya puncak pelelehan pada
suhu 110, 120, 150 dan 160oC yang bersifat
eksotermis dari resin dan mengalami masa
transisi dengan reaksi endotermis untuk
temperatur glass yang dimulai dari range
225oC–335oC dengan puncak eksotermis
pada 305oC. Reaksi ini berakhir dengan
proses dekomposisi dari komponen yang
terjadi pada temperatur 410–435oC.
Kayu Kelapa Sawit yang diimpregnasi
resin modifikasi dengan penggunaan
antioksidan,
memperlihatkan
adanya
perbedaan dan kenaikan temperatur pada
tingkat tertentu. Data yang didapatkan
terlihat adanya kenaikan untuk fase leleh
resin dari 110-120 menjadi 135oC dan
berakhir di sekitar 190oC. Sedangkan
Peranan 2,6,-Di-Tret-4-Butil-4- Metil Fenol Terhadap Stabilitas dan Panas Kayu Kelapa Sawit
(Irfan Mustafa)
temperatur transisi mengalami kenaikan
dari suhu sebelumnya menjadi 230-360
dengan puncak tertinggi pada 320oC
bersifat eksotermis dan berakhir untuk
proses dekomposisi pada suhu 425-450oC.
Dari data-data tersebut, ternyata
dengan penggunaan metode impergnasi
akan memberikan sejumlah pengaruh
termal terhadap KKS, karena pengaruh
masuknya resin dapat meningkatkan
soliditas specimen sehingga lebih sukar
terdekomposisi.
Demikain
juga
penggunaan antioksidan akan dapat
meningkatkan stabilitas termal KKS,
sehingga memperjelas peranan dari
Butil
Hidroksi
Toluena
dalam
mengatasi pengaruh termal yang
diberikan terhadap Kayu Kelapa Sawit
yang terimpregnasi.
KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian ini dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut :
1. KKS dapat diimpregnasikan dengan
resin polistirena termodifikasi asam
akrilat dan Butil Hidroksi Toluena,
serta dapat meningkatkan mutu KKS
sehingga dapat digunakan untuk kayu
pertukangan dengan interaksi fisikkimia antara polistirena dengan selulosa
KKS.
2. Penggunaan 2,6 di-tert-butil-4-metil
fenol sebanyak 10 %, ternyata mampu
meningkattkan stabilitas termal KKS
yang diimpregnasi pada tekanan 1
kg/cm2, waktu 9 jam dan konsentrasi
resin 20 %(b/v).
3. KKS setelah dimpregnasi dengan resin
polistirena termodifikasi, kualitasnya
meningkat. Harga MoR dan MoE KKS
awal (119,8 dan 12.372,51) kg/cm2
setelah diimpregnasi menjadi (617,12
dan 41,13) kg/cm2. Menurut SNI
tentang mutu kayu dari harga MoR-nya
KKS terimpregnasi dikatagorikan pada
kelas III dan dari harga MoE-nya
berada pada kelas IV.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada
Bapak Prof.Basuki Wirjosentono, MS,
Ph.D,
Dr.Purboyo
Guritno,
MSc,
Drs.Thamrin, MSc dan bapak Drs. Harry
Agusnar, MSc, M.Phil atas bimbingan
selama melakukan penelitian dan penulisan.
Juga terima kasih kepada semua pihak yang
telah memberikan bantuannya. Semoga
Allah SWT melimpahkan rahmatNya dan
memberikan balasan yang lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Andrew S, (2002),”Ordered Nanoporous
Polymers from Polystyrene-Polylactide
Block
Copolymers”,
Journal
AM.Chem.Soc. Vol.124.
Al-Malaika, S, (1997),”Reaktive Modifiers For
Polymers”, Blanckie Academic and
professional, London.
Al-Malaika, S. and G. Scot, (1983), “Degradasi
and Stabilisation of Polyoleofins”, App.
Sci.Publ, Ltd. London
Billmeyer,W.F, (1984),”Textbook of Polymer
Science”, 3ed, Johm Wiley and Sons,
New York.
Cowd,.(1991),”Kimia Polimer”, ITB Bandung.
Darwin. Y dan Thamrin, (2001), “Pembuatan
kayu termoplastis dari batang Kayu
Kelapa Sawit”, FMIPA USU.
Dodd, J.W, (1987),”Termal Method : Analitical
Chemistry by Open Learning”, John
Wilwy and sons, New York.
Dodong,A,(1996),”Sistem Pengeringan Kayu”,
Kanisius, Yogyakarta.
Dumanauw, J.F, (1993),”Mengenal Kayu”,
Kanisius, Yogyakarta.
Fengel,D.G. Wegener, (1996),”Kayu,Kimia dan
Ultra Struktur”, Gajah mada University
Press, Yogyakarta.
Fernanda, (1997), “Modification of Wood with
Coupling Agent”’ J.of.Apl.Polymer
Science, 1227-1235.
Gerald
scott,Norman
G,(1985),”Polymer
Degradation
dan
Stabilisation,”
Melbourne Sydney.
Kirk-Orthmer, (1987),”Encyclopedia of Oil
Palm solid Waste Based Industries in
Indonesia”,Proceedings of The Third
National Seminar, Malaysia.
Lubis,A., Guritno, P dan Darnoko, (1994),
“Prospek Industri dengan bahan baku
Limbah padat Kelapa Sawit di
Indonesia”, Berita PPKS, 2, 203-208.
Norman,G
dan
Gerald,S,(1985),”Polymer
Degradation
dan
Stabilisation”,
Cambridge University Press.
15
Jurnal Sains Kimia
Vol 9, No.1,
2005: 8-15
Prayitno,
T.A
dan
Darnoko,
(1994),
“Karakterisasi papan Partikel dari pohon
Kelapa Sawit”, Berita PPKS, 12, 65-71.
Rabek, F.J., (1980), “Experimental Methods in
Polymer Chemistry”,JohnWiley and
Sons,New York.
Sastrohamijoyo,H,(1995),”Kimia
Kayu”,Gajahmada University Press,
Yogyakarta.
Seymour,R.B.,(1984), ”Polymer Composites”,
Utrecht, Nederland
Sukatik, (2001), “Impregnasi Kayu Kelapa
Sawit dengan Polipropilena bekas yang
dimodifikasi dengan asam akrilat”,
Thesis Kimia PPs-USU, Medan
Surdia, T. and S. Saito, (1995), “Pengetahuan
Bahan
Teknik”,Pradanya
Paramita,
Jakarta.
Wirjosentono, B., A.N.Sitompul, Sumarno, T.A.
Siregar dan S.B. Lubis, (1995), “Analisis
dan Karakterisasi Polimer”, USU Press,
Medan.
16