KARAKTERISASI LAPISAN SHELLAC-MONTMORILLONITE KOMPOSIT YANG DIPLASTISASI DENGAN POLIETILENA GLIKOL (PEG) BERAT MOLEKUL 400.
KARAKTERISASI LAPISAN SHELLAC-MONTMORILLONITE
KOMPOSIT YANG DIPLASTISASI DENGAN POLIETILENA
GLIKOL (PEG) BERAT MOLEKUL 400
Disusun oleh :
R DICKY AGUNG NUGROHO
M0211061
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016
i
HALAMAN PERSETUJUAN
SKRIPSI
Karakterisasi Lapisan Shellac-Montmorillonite Komposit yang Diplastisasi
dengan Polietilena Glikol (PEG) Berat Molekul 400
Oleh :
R DICKY AGUNG NUGROHO
M0211061
Telah Disetujui Oleh
Pembimbing I
Khairuddin, S.Si., M.Phil., Ph.D.
NIP. 19701018 199702 1 001
Tanggal :
Pembimbing II
Edi Pramono, S.Si., M.Si.
NIP. 19830918 200812 1 003
Tanggal :
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi dengan judul : Karakterisasi Lapisan Shellac-Montmorillonite Komposit
yang Diplastisasi dengan Polietilena Glikol (PEG) Berat
Molekul 400
Yang ditulis oleh:
Nama : R Dicky Agung Nugroho
NIM
: M0211061
Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada
Hari
: Selasa
Tanggal : 12 Januari 2016
Dewan Penguji :
1. Ketua Penguji
Drs. Hery Purwanto, M.Sc
NIP. 19590518 198703 1 002
(........................................)
2. Sekretaris Penguji
Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D
NIP. 19680508 199702 1 001
(........................................)
3. Anggota Penguji 1
Khairuddin, S.Si., M.Phil., Ph.D
NIP. 19701018 199702 1 001
(........................................)
4. Anggota Penguji 2
Edi Pramono, S.Si., M.Si
NIP. 19830918 200812 1 003
(........................................)
Disahkan pada tanggal
oleh
Kepala Program Studi Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Dr. Fahru Nurrosyid, S.Si., M.Si
NIP. 19721013 200003 1 002
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul
“KARAKTERISASI LAPISAN SHELLAC-MONTMORILLONITE KOMPOSIT
YANG DIPLASTISASI DENGAN POLIETILENA GLIKOL (PEG) BERAT
MOLEKUL 400” adalah benar-benar hasil penelitian saya dan sepengetahuan
saya hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau
ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali
telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi. Segala bentuk bantuan dari semua pihak
telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau
diphotocopy secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.
Surakarta, Januari 2016
Penulis
iv
MOTTO
“ Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah
selesai dari suatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain ”
( Q.S. Al – Insyirah : 6 – 7 )
“Tiada kata terlambat untuk belajar, berlatih, berusaha lebih keras dan bersyukur
pada diri sendiri”
( Penulis )
“Setiap orang berhak atas pendapatnya sendiri, tetapi tidak atas faktanya sendiri”
(Senator Pat Moynihan)
v
PERSEMBAHAN
Dengan rasa syukur, saya persembahkan karya kecil ini untuk :
Bapak, ibu, dan kakak saya tercinta. Terimakasih telah memberi semangat,
motivasi, do’a, dan selalu mengajari saya rasa bersyukur dan sabar dalam
situasi sesulit apapun.
Bapak Khairuddin dan Bapak Edi. Terimakasih telah mempercayakan
penelitian ini kepada kami dan terima kasih atas kesabaran, ilmu dan
bimbingannya selama penelitian.
Oktaviana Dyah Mayasari, terima kasih atas semangat, support, waktu dan
kesetiaanya hingga penelitian ini selesai.
Teman-teman seperjuanganku. Fisika 2011 & Fisika 2012, kos griya annur dan
teman perantau dari bekasi dan sekitarnya. Terimakasih atas waktu dan
kenangan yang kalian berikan selama ini. Kalian luar biasa.
Teman-teman grup riset Fisika Polimer, mbak Ninna, mbak Nisa, A’an, Viki,
Tina, Diany, Imam. Terimakasih atas kerjasama dan sharingnya selama
penelitian.
vi
Karakterisasi Lapisan Shellac-Montmorillonite Komposit yang Diplastisasi
dengan Polietilena Glikol (PEG) Berat Molekul 400
R DICKY AGUNG NUGROHO
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Penelitian ini mengkaji tentang karakterisasi lapisan shellacmontmorillonite komposit yang diplastisasi dengan Polietilena glikol (PEG) berat
molekul 400. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan stabilitas dan
sifat fisis dari shellac yaitu dengan mengetahui penyebaran montmorillonite
(MMT) pada shellac dan PEG yang terbentuk, sifat termal, dan sifat perintang air
dari shellac. Lapisan shellac-MMT komposit yang diplastisasi PEG 400 dibuat
dengan metode solution casting dengan varian konsentrasi clay 5% , 10% , 20% ,
30% , dan 40% b/b. Sedangkan untuk konsentrasi PEG dibuat konstan yaitu 10%
b/b. Lapisan PEG-shellac-MMT dikarakterisasi dengan spektroskopi X-Ray
Diffraction (XRD), Differential Scanning Calorimetry (DSC), dan Water Vapour
Transmission Rate (WVTR). Data XRD menunjukkan peningkatan nilai dspacing MMT di dalam lapisan yang terbentuk dibandingkan MMT murni, ini
menunjukkan bahwa struktur yang terbentuk dari lapisan merupakan interkalasi
nanokomposit. Sifat perintang air terhadap lapisan PEG-Shellac-MMT
menunjukkan peningkatan kumulasi uap air oleh waktu penyimpanan. Stabilitas
perintang air yang optimal terletak pada konsentrasi MMT 5% b/b di bulan 1
sebesar 15,60 ± 4,71 gr/m2day. Data DSC menunjukkan Penambahan MMT 10%
dan 20% b/b dapat meningkatkan stabilitas termal dari lapisan shellac yang
ditunjukan oleh peningkatan suhu Transition glass (Tg). Lapisan PEG-shellac
tanpa MMT memiliki nilai Tg sebesar 51,875oC sedangkan untuk lapisan yang
mengandung MMT 10% b/b memiliki nilai Tg sebesar 53,075oC dan untuk
lapisan yang mengandung MMT 20% b/b memiliki nilai Tg sebesar 53,025oC.
Kata kunci : Shellac, MMT, PEG, Karakterisasi, Komposit, Plastisasi.
vii
Characterization of Shellac-Montmorillonite Composite Plastisized with
Polyethylene Glycol (PEG) Molecular Weight 400
R DICKY AGUNG NUGROHO
Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences,
Sebelas Maret University
ABSTRACT
This study discusses the characterization of films shellac-montmorillonite
composite plasticised with polyethylene glycol (PEG) molecular weight 400. The
aim of this study to improve the stability and physical properties of shellac to find
out the dispersion montmorillonite (MMT) on shellac and PEG formed, thermal
properties, and the water barrier properties of shellac. The shellac-MMT
composite films plasticised PEG 400 were prepared using solution casting method
with variation concentration clay 5% , 10% , 20% , 30% , and 40% wt. As for the
concentration of PEG is made constant 10% wt. Film of PEG-shellac-MMT are
characterized with X-Ray Diffraction (XRD), Differential Scanning Calorimetry
(DSC) and Water Vapour Transmission Rate (WVTR). XRD data showed an
increase d-spacing values MMT in films formed than pure MMT, this indicates
that the structure formed from film is the intercalated nanocomposite. Water
barrier properties of the films PEG-Shellac-MMT showed increased accumulation
of water by storage time. Optimal stability of water barrier is the concentration
MMT 5% wt in month 1 amounted to 15.60 ± 4.71 g/m2day. DSC data shows the
addition of MMT 10% and 20% wt can increase the thermal stability of shellac
film that is shown by the increase in the temperature glass Transition (Tg). PEGshellac films without MMT has a Tg value of 51.875 oC while for containing film
MMT to 10% wt has a Tg value of 53.075 oC and containing film MMT to 20%
wt has a Tg value of 53.025 oC.
Keyword : Shellac, MMT, PEG, Characterization, Composite, Plasticizer.
viii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamin, puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat
Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik, hidayah, dan inayah-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian serta penyusunan skripsi dengan
judul : “Karakterisasi Lapisan Shellac-Montmorillonite Komposit yang
Diplastisasi dengan Polietilena Glikol (PEG) Berat Molekul 400” yang
merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Jurusan
Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas
Maret, Surakarta.
Selama melakukan penelitian maupun penyusunan skripsi ini penulis telah
mendapat banyak masukan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak yang
sangat bermanfaat baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu
pada kesempatan yang baik ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Dr. Fahru Nurrosyid., S.Si., M.Si. selaku Ketua Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas
Maret.
2. Bapak dan ibu komisi skripsi prodi fisika UNS yang menjadwalkan dan
memantau mahasiswa dalam menempuh skripsi hingga lancar.
3. Bapak Khairuddin S.Si., M.Phil., Ph.D selaku Pembimbing I yang
membimbing
serta
meluangkan
waktu
untuk
memberi
arahan,
pengetahuan, dan memberi berbagai masukan kepada saya.
4. Bapak Edi Pramono M.Si selaku Pembimbing II yang senantiasa
membimbing dan memberi berbagai masukan dalam penyusunan skripsi.
5. Bapak Suharyana S.Si., M.Sc selaku pembimbing akademik yang telah
membimbing dan selalu memberi motivasi selama awal dan akhir
perkuliahan.
6. Bapak Hery Purwanto, M.Sc dan bapak Ahmad Marzuki, Ph.D selaku
dewan penguji skripsi yang memberi masukan dan ilmu bagi penulis.
ix
7. Bapak Ibu Dosen Jurusan Fisika FMIPA UNS yang telah memberikan
ilmu begitu manfaat selama proses belajar.
8. Bapak Anang dan mbak Nanik yang selalu membantu penulis dalam
melakukan penelitian di Lab. Kimia FMIPA UNS.
9. Bapak, Ibu, Mas Aji, mba ayu dan maya yang selalu mendo’akan dan
memberi dukungan kepada penulis dalam penyusunan skripsi.
10. Mbak Ninna, Mbak Nisa, A’an, Viki, Tina, Diany, Iqo dan Imam sebagai
teman seperjuangan dalam penelitian Shellac.
11. Seluruh teman-teman Fisika 2011 yang selalu memberi semangat kepada
penulis dalam penyusunan skripsi.
12. Seluruh adik tingkatku Fisika 2012, Fisika 2013 dan Fisika 2014.
13. Teman-teman kos griya annur beserta pak seno yang senantiasa menghibur
dan memberi tempat tinggal yang nyaman selama perkuliahan.
Semoga Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah
diberikan dengan balasan yang lebih baik. Amin.
Penulis berharap semoga karya kecil ini bermanfaat.
Surakarta, Januari 2016
Penulis
x
PUBLIKASI
Sebagian
skripsi
saya
yang
berjudul
“Karakterisasi
Lapisan
Shellac-
Montmorillonite Komposit yang Diplastisasi dengan Polietilena Glikol (PEG)
Berat Molekul 400” dipublikasikan pada DIGILIB Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta.
xi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iii
HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................ iv
HALAMAN MOTTO .................................................................................... v
HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................... vi
HALAMAN ABSTRAK ................................................................................ vii
HALAMAN ABSTRACT .............................................................................. viii
KATA PENGANTAR .................................................................................... ix
HALAMAN PUBLIKASI.............................................................................. xi
DAFTAR ISI ................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2. Batasan Masalah............................................................................ 4
1.3. Rumusan Masalah ......................................................................... 4
1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................... 4
1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................ 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Shellac .......................................................................................... 6
2.2. Plastisizer ...................................................................................... 7
2.3. Lempung ....................................................................................... 9
2.4. Polimer-Lempung Nanokomposit ................................................. 12
2.5. Differential Scanning Calorimetry ( DSC ) .................................. 14
2.6. Water Vapour Transmission Rate (WVTR) ................................. 15
2.7. X-Ray Diffraction .......................................................................... 16
xii
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................... 18
3.2. Alat dan Bahan .............................................................................. 18
3.2.1. Alat Penelitian ..................................................................... 18
3.2.2. Bahan Penelitian .................................................................. 19
3.3. Metode Penelitian .......................................................................... 19
3.3.1. Prosedur Penelitian .............................................................. 20
3.3.2. Preparasi Bahan ................................................................... 21
3.3.3. Pembuatan Larutan Shellac & Suspensi Clay ..................... 21
3.3.4. Pencampuran dan plastisasi PEG- Shellac-MMT komposit 21
3.3.5. Penguapan Pelarut ............................................................... 21
3.2.2. Karakterisasi ........................................................................ 21
3.2.2. XRD ................................................................................. 21
3.2.2. WVTR .............................................................................. 22
3.2.2. DSC .................................................................................. 22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Lapisan PEG-shellac-clay nanokomposit ..................................... 24
4.2. Uji X-Ray Diffraction (XRD) ........................................................ 25
4.3. Uji Water Vapour Transmission Rate (WVTR) ............................ 27
4.4. Uji Differential Scanning Calorimetry (DSC) .............................. 30
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ................................................................................... 31
5.2. Saran .............................................................................................. 31
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 33
LAMPIRAN
Lampiran 1 Data XRD ......................................................................... 36
Lampiran 2 Data WVTR ...................................................................... 55
Lampiran 3 Data DSC .......................................................................... 58
Lampiran 4 Data Pengukuran Ketebalan Lapisan PEG-SHL-MMT ... 66
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur Kimia Shellac ............................................................... 6
Gambar 2.2. Struktur Kimia PEG ................................................................... 8
Gambar 2.3. Proses polimerisasi pada shellac ................................................ 9
Gambar 2.4. Tetrahedron Tunggal dan Struktur Lapisan Tetrahedron .......... 10
Gambar 2.5. Oktahedron Tunggal dan Struktur Lapisan Oktahedron ............ 10
Gambar 2.6. Struktur lapis clay 2:1 ................................................................ 11
Gambar 2.7. Struktur Kristal montmorillonite ................................................ 12
Gambar 2.8. Morfologi pendispersian filler clay pada matriks polimer ......... 13
Gambar 2.9. Kurva DSC ................................................................................. 15
Gambar 2.10.Difraksi berkas sinar-x pada bidang atom .................................. 17
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ............................................................. 20
Gambar 4.1. Lapisan PEG-Shellac-Clay yang terbentuk ................................ 24
Gambar 4.2. Diffractogram shellac waxfree, clay & PEG.............................. 25
Gambar 4.3. Diffractogram PEG-Shellac-Clay Nanokomposit ...................... 26
Gambar 4.4. Kumulasi uap air yang melewati lapisan.................................... 28
Gambar 4.5. Data WVTR selama satu bulan .................................................. 28
Gambar 4.6. Kurva DSC pada lapisan PEG-Shellac-Clay.............................. 30
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Tebal lapisan PEG-shellac-clay komposit ....................................... 25
Tabel 4.2 Nilai d-spacing sampel dari hasil XRD ........................................... 27
xv
KOMPOSIT YANG DIPLASTISASI DENGAN POLIETILENA
GLIKOL (PEG) BERAT MOLEKUL 400
Disusun oleh :
R DICKY AGUNG NUGROHO
M0211061
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016
i
HALAMAN PERSETUJUAN
SKRIPSI
Karakterisasi Lapisan Shellac-Montmorillonite Komposit yang Diplastisasi
dengan Polietilena Glikol (PEG) Berat Molekul 400
Oleh :
R DICKY AGUNG NUGROHO
M0211061
Telah Disetujui Oleh
Pembimbing I
Khairuddin, S.Si., M.Phil., Ph.D.
NIP. 19701018 199702 1 001
Tanggal :
Pembimbing II
Edi Pramono, S.Si., M.Si.
NIP. 19830918 200812 1 003
Tanggal :
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi dengan judul : Karakterisasi Lapisan Shellac-Montmorillonite Komposit
yang Diplastisasi dengan Polietilena Glikol (PEG) Berat
Molekul 400
Yang ditulis oleh:
Nama : R Dicky Agung Nugroho
NIM
: M0211061
Telah diuji dan dinyatakan lulus oleh dewan penguji pada
Hari
: Selasa
Tanggal : 12 Januari 2016
Dewan Penguji :
1. Ketua Penguji
Drs. Hery Purwanto, M.Sc
NIP. 19590518 198703 1 002
(........................................)
2. Sekretaris Penguji
Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D
NIP. 19680508 199702 1 001
(........................................)
3. Anggota Penguji 1
Khairuddin, S.Si., M.Phil., Ph.D
NIP. 19701018 199702 1 001
(........................................)
4. Anggota Penguji 2
Edi Pramono, S.Si., M.Si
NIP. 19830918 200812 1 003
(........................................)
Disahkan pada tanggal
oleh
Kepala Program Studi Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Dr. Fahru Nurrosyid, S.Si., M.Si
NIP. 19721013 200003 1 002
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul
“KARAKTERISASI LAPISAN SHELLAC-MONTMORILLONITE KOMPOSIT
YANG DIPLASTISASI DENGAN POLIETILENA GLIKOL (PEG) BERAT
MOLEKUL 400” adalah benar-benar hasil penelitian saya dan sepengetahuan
saya hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau
ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali
telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi. Segala bentuk bantuan dari semua pihak
telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau
diphotocopy secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.
Surakarta, Januari 2016
Penulis
iv
MOTTO
“ Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah
selesai dari suatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain ”
( Q.S. Al – Insyirah : 6 – 7 )
“Tiada kata terlambat untuk belajar, berlatih, berusaha lebih keras dan bersyukur
pada diri sendiri”
( Penulis )
“Setiap orang berhak atas pendapatnya sendiri, tetapi tidak atas faktanya sendiri”
(Senator Pat Moynihan)
v
PERSEMBAHAN
Dengan rasa syukur, saya persembahkan karya kecil ini untuk :
Bapak, ibu, dan kakak saya tercinta. Terimakasih telah memberi semangat,
motivasi, do’a, dan selalu mengajari saya rasa bersyukur dan sabar dalam
situasi sesulit apapun.
Bapak Khairuddin dan Bapak Edi. Terimakasih telah mempercayakan
penelitian ini kepada kami dan terima kasih atas kesabaran, ilmu dan
bimbingannya selama penelitian.
Oktaviana Dyah Mayasari, terima kasih atas semangat, support, waktu dan
kesetiaanya hingga penelitian ini selesai.
Teman-teman seperjuanganku. Fisika 2011 & Fisika 2012, kos griya annur dan
teman perantau dari bekasi dan sekitarnya. Terimakasih atas waktu dan
kenangan yang kalian berikan selama ini. Kalian luar biasa.
Teman-teman grup riset Fisika Polimer, mbak Ninna, mbak Nisa, A’an, Viki,
Tina, Diany, Imam. Terimakasih atas kerjasama dan sharingnya selama
penelitian.
vi
Karakterisasi Lapisan Shellac-Montmorillonite Komposit yang Diplastisasi
dengan Polietilena Glikol (PEG) Berat Molekul 400
R DICKY AGUNG NUGROHO
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Penelitian ini mengkaji tentang karakterisasi lapisan shellacmontmorillonite komposit yang diplastisasi dengan Polietilena glikol (PEG) berat
molekul 400. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan stabilitas dan
sifat fisis dari shellac yaitu dengan mengetahui penyebaran montmorillonite
(MMT) pada shellac dan PEG yang terbentuk, sifat termal, dan sifat perintang air
dari shellac. Lapisan shellac-MMT komposit yang diplastisasi PEG 400 dibuat
dengan metode solution casting dengan varian konsentrasi clay 5% , 10% , 20% ,
30% , dan 40% b/b. Sedangkan untuk konsentrasi PEG dibuat konstan yaitu 10%
b/b. Lapisan PEG-shellac-MMT dikarakterisasi dengan spektroskopi X-Ray
Diffraction (XRD), Differential Scanning Calorimetry (DSC), dan Water Vapour
Transmission Rate (WVTR). Data XRD menunjukkan peningkatan nilai dspacing MMT di dalam lapisan yang terbentuk dibandingkan MMT murni, ini
menunjukkan bahwa struktur yang terbentuk dari lapisan merupakan interkalasi
nanokomposit. Sifat perintang air terhadap lapisan PEG-Shellac-MMT
menunjukkan peningkatan kumulasi uap air oleh waktu penyimpanan. Stabilitas
perintang air yang optimal terletak pada konsentrasi MMT 5% b/b di bulan 1
sebesar 15,60 ± 4,71 gr/m2day. Data DSC menunjukkan Penambahan MMT 10%
dan 20% b/b dapat meningkatkan stabilitas termal dari lapisan shellac yang
ditunjukan oleh peningkatan suhu Transition glass (Tg). Lapisan PEG-shellac
tanpa MMT memiliki nilai Tg sebesar 51,875oC sedangkan untuk lapisan yang
mengandung MMT 10% b/b memiliki nilai Tg sebesar 53,075oC dan untuk
lapisan yang mengandung MMT 20% b/b memiliki nilai Tg sebesar 53,025oC.
Kata kunci : Shellac, MMT, PEG, Karakterisasi, Komposit, Plastisasi.
vii
Characterization of Shellac-Montmorillonite Composite Plastisized with
Polyethylene Glycol (PEG) Molecular Weight 400
R DICKY AGUNG NUGROHO
Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences,
Sebelas Maret University
ABSTRACT
This study discusses the characterization of films shellac-montmorillonite
composite plasticised with polyethylene glycol (PEG) molecular weight 400. The
aim of this study to improve the stability and physical properties of shellac to find
out the dispersion montmorillonite (MMT) on shellac and PEG formed, thermal
properties, and the water barrier properties of shellac. The shellac-MMT
composite films plasticised PEG 400 were prepared using solution casting method
with variation concentration clay 5% , 10% , 20% , 30% , and 40% wt. As for the
concentration of PEG is made constant 10% wt. Film of PEG-shellac-MMT are
characterized with X-Ray Diffraction (XRD), Differential Scanning Calorimetry
(DSC) and Water Vapour Transmission Rate (WVTR). XRD data showed an
increase d-spacing values MMT in films formed than pure MMT, this indicates
that the structure formed from film is the intercalated nanocomposite. Water
barrier properties of the films PEG-Shellac-MMT showed increased accumulation
of water by storage time. Optimal stability of water barrier is the concentration
MMT 5% wt in month 1 amounted to 15.60 ± 4.71 g/m2day. DSC data shows the
addition of MMT 10% and 20% wt can increase the thermal stability of shellac
film that is shown by the increase in the temperature glass Transition (Tg). PEGshellac films without MMT has a Tg value of 51.875 oC while for containing film
MMT to 10% wt has a Tg value of 53.075 oC and containing film MMT to 20%
wt has a Tg value of 53.025 oC.
Keyword : Shellac, MMT, PEG, Characterization, Composite, Plasticizer.
viii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamin, puji dan syukur saya panjatkan atas kehadirat
Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik, hidayah, dan inayah-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian serta penyusunan skripsi dengan
judul : “Karakterisasi Lapisan Shellac-Montmorillonite Komposit yang
Diplastisasi dengan Polietilena Glikol (PEG) Berat Molekul 400” yang
merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Jurusan
Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas
Maret, Surakarta.
Selama melakukan penelitian maupun penyusunan skripsi ini penulis telah
mendapat banyak masukan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak yang
sangat bermanfaat baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu
pada kesempatan yang baik ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Dr. Fahru Nurrosyid., S.Si., M.Si. selaku Ketua Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas
Maret.
2. Bapak dan ibu komisi skripsi prodi fisika UNS yang menjadwalkan dan
memantau mahasiswa dalam menempuh skripsi hingga lancar.
3. Bapak Khairuddin S.Si., M.Phil., Ph.D selaku Pembimbing I yang
membimbing
serta
meluangkan
waktu
untuk
memberi
arahan,
pengetahuan, dan memberi berbagai masukan kepada saya.
4. Bapak Edi Pramono M.Si selaku Pembimbing II yang senantiasa
membimbing dan memberi berbagai masukan dalam penyusunan skripsi.
5. Bapak Suharyana S.Si., M.Sc selaku pembimbing akademik yang telah
membimbing dan selalu memberi motivasi selama awal dan akhir
perkuliahan.
6. Bapak Hery Purwanto, M.Sc dan bapak Ahmad Marzuki, Ph.D selaku
dewan penguji skripsi yang memberi masukan dan ilmu bagi penulis.
ix
7. Bapak Ibu Dosen Jurusan Fisika FMIPA UNS yang telah memberikan
ilmu begitu manfaat selama proses belajar.
8. Bapak Anang dan mbak Nanik yang selalu membantu penulis dalam
melakukan penelitian di Lab. Kimia FMIPA UNS.
9. Bapak, Ibu, Mas Aji, mba ayu dan maya yang selalu mendo’akan dan
memberi dukungan kepada penulis dalam penyusunan skripsi.
10. Mbak Ninna, Mbak Nisa, A’an, Viki, Tina, Diany, Iqo dan Imam sebagai
teman seperjuangan dalam penelitian Shellac.
11. Seluruh teman-teman Fisika 2011 yang selalu memberi semangat kepada
penulis dalam penyusunan skripsi.
12. Seluruh adik tingkatku Fisika 2012, Fisika 2013 dan Fisika 2014.
13. Teman-teman kos griya annur beserta pak seno yang senantiasa menghibur
dan memberi tempat tinggal yang nyaman selama perkuliahan.
Semoga Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah
diberikan dengan balasan yang lebih baik. Amin.
Penulis berharap semoga karya kecil ini bermanfaat.
Surakarta, Januari 2016
Penulis
x
PUBLIKASI
Sebagian
skripsi
saya
yang
berjudul
“Karakterisasi
Lapisan
Shellac-
Montmorillonite Komposit yang Diplastisasi dengan Polietilena Glikol (PEG)
Berat Molekul 400” dipublikasikan pada DIGILIB Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta.
xi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iii
HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................ iv
HALAMAN MOTTO .................................................................................... v
HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................... vi
HALAMAN ABSTRAK ................................................................................ vii
HALAMAN ABSTRACT .............................................................................. viii
KATA PENGANTAR .................................................................................... ix
HALAMAN PUBLIKASI.............................................................................. xi
DAFTAR ISI ................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2. Batasan Masalah............................................................................ 4
1.3. Rumusan Masalah ......................................................................... 4
1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................... 4
1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................ 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Shellac .......................................................................................... 6
2.2. Plastisizer ...................................................................................... 7
2.3. Lempung ....................................................................................... 9
2.4. Polimer-Lempung Nanokomposit ................................................. 12
2.5. Differential Scanning Calorimetry ( DSC ) .................................. 14
2.6. Water Vapour Transmission Rate (WVTR) ................................. 15
2.7. X-Ray Diffraction .......................................................................... 16
xii
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................... 18
3.2. Alat dan Bahan .............................................................................. 18
3.2.1. Alat Penelitian ..................................................................... 18
3.2.2. Bahan Penelitian .................................................................. 19
3.3. Metode Penelitian .......................................................................... 19
3.3.1. Prosedur Penelitian .............................................................. 20
3.3.2. Preparasi Bahan ................................................................... 21
3.3.3. Pembuatan Larutan Shellac & Suspensi Clay ..................... 21
3.3.4. Pencampuran dan plastisasi PEG- Shellac-MMT komposit 21
3.3.5. Penguapan Pelarut ............................................................... 21
3.2.2. Karakterisasi ........................................................................ 21
3.2.2. XRD ................................................................................. 21
3.2.2. WVTR .............................................................................. 22
3.2.2. DSC .................................................................................. 22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Lapisan PEG-shellac-clay nanokomposit ..................................... 24
4.2. Uji X-Ray Diffraction (XRD) ........................................................ 25
4.3. Uji Water Vapour Transmission Rate (WVTR) ............................ 27
4.4. Uji Differential Scanning Calorimetry (DSC) .............................. 30
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ................................................................................... 31
5.2. Saran .............................................................................................. 31
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 33
LAMPIRAN
Lampiran 1 Data XRD ......................................................................... 36
Lampiran 2 Data WVTR ...................................................................... 55
Lampiran 3 Data DSC .......................................................................... 58
Lampiran 4 Data Pengukuran Ketebalan Lapisan PEG-SHL-MMT ... 66
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur Kimia Shellac ............................................................... 6
Gambar 2.2. Struktur Kimia PEG ................................................................... 8
Gambar 2.3. Proses polimerisasi pada shellac ................................................ 9
Gambar 2.4. Tetrahedron Tunggal dan Struktur Lapisan Tetrahedron .......... 10
Gambar 2.5. Oktahedron Tunggal dan Struktur Lapisan Oktahedron ............ 10
Gambar 2.6. Struktur lapis clay 2:1 ................................................................ 11
Gambar 2.7. Struktur Kristal montmorillonite ................................................ 12
Gambar 2.8. Morfologi pendispersian filler clay pada matriks polimer ......... 13
Gambar 2.9. Kurva DSC ................................................................................. 15
Gambar 2.10.Difraksi berkas sinar-x pada bidang atom .................................. 17
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ............................................................. 20
Gambar 4.1. Lapisan PEG-Shellac-Clay yang terbentuk ................................ 24
Gambar 4.2. Diffractogram shellac waxfree, clay & PEG.............................. 25
Gambar 4.3. Diffractogram PEG-Shellac-Clay Nanokomposit ...................... 26
Gambar 4.4. Kumulasi uap air yang melewati lapisan.................................... 28
Gambar 4.5. Data WVTR selama satu bulan .................................................. 28
Gambar 4.6. Kurva DSC pada lapisan PEG-Shellac-Clay.............................. 30
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Tebal lapisan PEG-shellac-clay komposit ....................................... 25
Tabel 4.2 Nilai d-spacing sampel dari hasil XRD ........................................... 27
xv