Pengaruh Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi Terhadap Sifat Mekanik dan Sifat Termal Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer antara Poliuretan-Karet Alam Sir-10
PENGARUH PENAMBAHAN BENTONIT SEBAGAI BAHAN
PENGISI TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT
TERMAL KOMPOSIT INTERPENETRASI
JARINGAN POLIMER ANTARA
POLIURETAN-KARET
ALAM SIR-10
SKRIPSI
NOVA KRISTINA SIANTURI
140822003
PROGRAM STUDI EKSTENSI KIMIA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN BENTONIT SEBAGAI BAHAN
PENGISI TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT
TERMAL KOMPOSIT INTERPENETRASI
JARINGAN POLIMER ANTARA
POLIURETAN-KARET
ALAM SIR-10
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
NOVA KRISTINA SIANTURI
140822003
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pengaruh Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi
Terhadap Sifat Mekanik dan Sifat Termal Komposit
Interpenetrasi Jaringan Polimer antara PoliuretanKaret Alam Sir-10
: Skripsi
: Nova Kristina Sianturi
: 140822003
: Sarjana (S1) Kimia
: Kimia
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
(FMIPA) Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Juni 2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Dr. Amir Hamzah Siregar, M.Si.
NIP. 196106114199131002
Prof. Dr. Thamrin, M.Sc.
NIP. 19600741989031003
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,
Dr. Rumondang Bulan, MS.
NIP. 195408301985032001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PENGARUH PENAMBAHAN BENTONIT SEBAGAI BAHAN PENGISI
TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT TERMAL KOMPOSIT
INTERPENETRASI JARINGAN POLIMER ANTARA
POLIURETAN-KARETALAM SIR-10
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2016
NOVA KRISTINA SIANTURI
140822003
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus, dengan anugerah-Nya Penulis
dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul Pengaruh Penambahan
Bentonit sebagai Bahan Pengisi Terhadap Sifat Mekanik dan Sifat Termal Komposit
Interpenetrasi Jaringan Polimer antara Poliuretan-Karet Alam Sir-10.
Selain itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Thamrin,
M.Sc. selaku dosen pembimbing 1 yang telah memberikan banyak masukan serta
bimbingan selama proses penelitian dan penyusunan skripsi ini dan Dr. Amir Hamzah
Siregar, M.Si. selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan pengarahan
dan bimbingan hingga terselesaikannya skripsi ini. Terima kasih kepada Dr.
Rumondang Bulan Nst, M.S selaku Ketua Departemen Kimia FMIPA USU dan Dr.
Darwin Yunus, M.S selaku Koordianator Ekstensi Kimia FMIPA USU, Dekan dan
Pembantu Dekan FMIPA USU, seluruh Staff dan Dosen Kimia FMIPA USU. Terima
kasih kepada Orang Tua Pae S. Sianturi dan Mae E. Lumban Gaol beserta K’δin, Paul
dan Jo tersayang atas doa, cinta, kasih sayang dan semangat yang telah diberikan
kepada Penulis selama ini. Terima kasih kepada teman-teman Mahasiswa Kimia
Ekstensi Angkatan 2014 atas dukungan dan semangat yang diberikan kepada Penulis.
Serta segala pihak yang telah membantu Penulis menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, karena
keterbatasan pengetahuan Penulis. Oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan
masukan yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini, dan semoga skripsi ini
bermanfaat bagi kita semua.
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN BENTONIT SEBAGAI BAHAN PENGISI
TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT TERMAL KOMPOSIT
INTERPENETRASI JARINGAN POLIMER ANTARA
POLIURETAN-KARET ALAM SIR-10
ABSTRAK
Telah disintesis komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN) menggunakan Karet
Alam SIR-10 dan Poliuretan (PU) secara serentak yang kemudian ditambahkan
Bentonit sebagai bahan pengisi dalam pembentukan komposit IPN. Prapolimer dari
PU telah disintesis dengan menggunakan Polipropilen Glikol dan Toluen Diisosianat
dengan perbandingan mol antara NCO : OH = 2 : 1. NR divulkanisasi dengan
menambahkan Asam Stearat, Zink Oksida, MBTS, dan Sulfur. Prapolimer PU-NR
tervulkanisasi dicampur dengan menggunakan suhu 140 oC untuk menghasilkan IPN
NR-PU. Penambahan Bentonit ke dalam IPN NR-PU akan menghasilkan komposit
IPN NR-PU-Bentonit. Selanjutnya komposit IPN NR-PU-Bentonit yang terbentuk
dikarakterisasi dengan Uji Mekanik, Uji Derajat Ikat Silang, dan uji termal
menggunakan Differential Scaning Calorimeter (DSC). Hasil penelitian menunjukkan
bahwa campuran komposit meningkat dengan bertambahnya Bentonit hingga batas
optimum yakni pada perbandingan antara NR-PU dengan Bentonit adalah 66 phr : 34
phr yang memberikan nilai kekuatan tarik sebesar 27,97 x 10-3 Mpa, nilai regangan
tarik sebesar 901,6 %, dan nilai Modulus Elastisitas sebesar 3,10 x 10 -3 Mpa. Sifat
mekanik dan sifat termal komposit IPN ini dipengaruhi oleh jumlah bentonit yang
digunakan sehingga menghasilkan komponen yang saling terikat silang.
Kata kunci: IPN, komposit, Karet Alam, Poliuretan, Bentonit
Universitas Sumatera Utara
THE EFFECT OF BENTONITE AS FILLER TO MECHANIC AND THERMAL
CHARACTERISTIC OF IPN COMPOSITE BETWEEN POLYURETHANENATURAL RUBBER SIR-10
ABSTRACT
Interpenetrating polymer network has synthesized using SIR-10 Natural Rubber (NR)
and Polyurethane (PU) simultaneously then added Bentonite as filler in formation of
the IPN composite. Prepolymer of PU has synthesized by using polypropylene Glycol
and Toluen Diisocyanates with mole ratio between the NCO:OH = 2:1. NR vulcanized
by adding Stearic Acid, Zinc Oxide, MBTS, and Sulphur. Prepolymer of vulcanized
PU-NR mixed with temperature on 140 oC to produce IPN NR-PU. The addition of
Bentonite into IPN NR-PU will produce IPN NR-PU-Bentonite composite.
Futhermore, IPN composite of NR-PU-Bentonite that is formed characterize by
Mechanic Test, Crosslink Percentage, and Thermal test using Differential Scaning
Calorimeter (DSC). The results showed that a mixture of IPN composite increased by
increasing Bentonite until the optimum limit on the ratio between NR-PU with
Bentonite is 66 phr : 34 phr provide tensile strength is 27,97 x 10-3 Mpa, strain point
is 901,6 %, and Modulus Elastisity is 3,10 x 10 -3 Mpa. Mechanical and thermal IPN
composite properties is influenced by the amount of Bentonite that is used to produce
component that is cross each other at the bond interface.
Keywords : IPN, composite, Narutal Rubber, Polyurethane, Bentonite
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
ix
x
xi
xii
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Singkatan
Daftar Lampiran
BAB 1.
BAB 2.
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Perumusan Masalah
1.3 Pembatasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Metodologi Penelitian
1.7 Lokasi Penelitian
1
3
4
4
4
5
6
Tinjauan Pustaka
2.1 Polimer
2.1.1 Polimer Jaringan
2.2 Interpenetrasi Jarinngan Polimer (IPN)
2.2.1 Jenis-jenis IPN
2.2.2 Aplikasi IPN
2.3 Poliuretan
2.3.1 Pembuatan Poliuretan
2.3.2 Busa Poliuretan
2.4 Karet Alam
2.4.1. Jenis-jenis Karet Alam
2.5 Bentonit
2.6 Bahan Pengisi
2.7 Vulkanisasi
2.7.1 Vulkanisasi Menggunakan Belerang
2.8 Bahan Tambahan
2.8.1 Bahan Pemercepat (Acceleator)
2.8.2 Bahan Penggiat (Activator)
2.8.3 Bahan Pemvulkanisasi (Vulcanizing Agent)
2.9 Sifat Mekanik Polimer
2.10 Pengujian Persentase Ikat Silang
2.11 Sifat Termal
7
8
9
10
12
13
14
15
17
19
20
21
23
24
25
25
27
27
28
30
31
Universitas Sumatera Utara
BAB 3.
Metode Penelitian
3.1 Alat
3.2 Bahan
3.3
34
34
Prosedur Penelitian
3.3.1 Preparasi Bentonit
3.3.2 Preparasi Karet Alam
3.3.3. Pembuatan Poliuretan dengan Menggunakan
Toluen Diisosianat dan Polipropilen Glikol
3.3.4 Pembuatan Komposit dari IPN NR-PU Optimum
dengan Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi
3.4 Karakterisasi Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN)
3.4.1 Uji Mekanik
3.4.2 Uji Persentase Ikat Silang
3.4.2.1 Uji Persentase Ikat Silang Metode Sokletasi
3.4.2.2 Uji Persentase Ikat Silang Metode Solvent
Swelling
35
35
35
35
36
37
37
38
38
39
3.4.2 Analisa Sifat Termal dengan Uji Differential
Scanning Calorimeter (DSC)
39
3.5 Bagan Penelitian
40
3.5.1 Preparasi Bentonit
40
3.5.2 Preparasi Karet Alam
40
3.5.3 Pembuatan Poliuretan dengan Menggunakan Toluen Diisosianat
dan Polipropilena Glikol
41
3.5.4 Sintesis Komposit IPN dari IPN NR-PU optimal
dengan Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi
42
3.5.5 Uji Persentase Ikat Silang
43
3.5.5.1 Uji Persentase Ikat Silang Metode Sokletasi
43
3.5.5.2 Uji Persentase Ikat Silang Metode Solvent
Swelling
43
BAB 4.
Hasil dan Pembahasan
44
4.1 Hasil Analisa Gugus Fungsi Poliuretan dari Toluen dan
Propilen Glikol
44
4.2 Karakterisasi Sifat Mekanik
46
4.2.1 Hasil Pengujian Sifat Mekanik Komposit IPN NR-PU dengan
Penambahan Bentonit
46
4.3 Karakterisasi Persentase Ikat Silang IPN antara Poliuretan
dan Karet Alam SIR 10 dengan Penambahan Bahan Pengisi
49
4.3.1 Karakterisasi Persentase Ikat Silang IPN antara
Poliuretan dan Karet Alam SIR 10 dengan
Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi
Metode Sokletasi
50
4.3.2 Karakterisasi Persentase Ikat Silang IPN antara
Poliuretan dan Karet Alam SIR 10 dengan
Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi
Metode Solvent Swelling
50
Universitas Sumatera Utara
4.4
4.5
Analisa Sifat Termal Komposit IPN dengan Uji DSC
(Differential Scanning Calorimeter)
Reaksi Penelitian
51
54
BAB 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
56
57
Daftar Pustaka
Lampiran
58
61
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
2.1
2.2
3.1
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
Judul
Halaman
SIR (Standard Indonesian Rubber)
Penggolongan Sistem Vulkanisasi
Perbandingan Penambahan NR-PU dan Bentonit
Pita Serapan Spektrum IR Poliuretan
Hasil Pengujian Sifat Mekanik Komposit IPN NR-PU
dengan Penambahan Bentonit
Hasil Uji Persentase Ikat Silang Komposit IPN antara
Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan dengan
Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi
Metode Solvent Swelling
Hasil Pengukuran Sifat Termal IPN NR-PU
Hasil Pengukuran Sifat Termal
Komposit IPN NR-PU-Bentonit
20
25
37
45
47
50
52
52
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
3.1
4.1
4.2
4.3
4.4
4.4
Judul
Halaman
Klasifikasi
IPN
1
0
a) semi IPN, b) non-kovalen full IPN
a. IPN secara serentak (simultaneous IPN),
b. IPN secara bertahap (sequential IPN)
Reaksi poliol dan isosianat membentuk poliuretan
Reaksi pembentukan Biskloroformat
Reaksi pembentukan Poliuretan dari Biskloroformat
dan Diamin
Struktur kimia Karet
Struktur Bentonit
Karet yang Mengalami Vulkanisasi oleh Sulfur
Struktur MBTS
Spesimen Uji berdasarkan ASTM D638 Tipe V
Spektrum FT-IR Poliuretan (PU) dari Toluena
dan Polipropilena Glikol.
Grafik Uji Tegangan Tarik (Stress) Komposit IPN
dengan Penambahan Bentonit
Grafik Uji Regangan Tarik (Strain) Komposit IPN
dengan Penambahan Bentonit
Grafik Uji Modulus Elastisitas Komposit IPN dengan
Penambahan Bentonit
Grafik Hasil Uji DSC IPN NR-PU, Komposit IPN
NR-PU-Bentonit dengan variasi 82:18, 74:26, 66:34
11
11
14
15
15
18
21
26
24
37
44
47
48
48
51
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
DSC
FTIR
IPN
NR
PPG
PSA
PU
TDI
: Differential Scanning Calorimeter
: Fourier Transform Infrared
: Interpenetrating Polymer Network
: Natural Rubber
: Polypropilane Glycol
: Particle Size Analyzer
: Polyurethane
: Tholuen Diisocyanate
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Judul
Halaman
Bahan-bahan Penelitian
Peralatan Penelitian
Hasil Beberapa Spesimen Komposit IPN
Perhitungan Nilai Stress (Tegangan)
Perhitungan Nilai Strain (Regangan)
Perhitungan Nilai Modulus Elastisitas
(Modulus Young)
Perhitungan Persen Pengikat Silang
Metode Sokletasi
Perhitungan Persen Ikat Silang Metode
Solvent Swelling
Analisa Sifat Mekanik IPN antara Karet Alam
SIR-10 dan Poliuretan
Karakterisasi Persentase Ikat Silang IPN
antara Poliuretan dan Karet Alam SIR-10
Hasil Pengujian Sifat Termal NR:PU (80:20)
dengan Menggunakan DSC
Hasil Pengujian Sifat Termal NR-PU:Bentonit
(66 : 34) dengan Menggunakan DSC
Hasil Pengujian Sifat Termal NR-PU:Bentonit
(74 : 26) dengan Menggunakan DSC
Hasil Pengujian Sifat Termal NR-PU:Bentonit
(82 : 18) dengan Menggunakan DSC
57
58
59
60
60
61
61
62
62
63
64
64
65
65
Universitas Sumatera Utara
PENGISI TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT
TERMAL KOMPOSIT INTERPENETRASI
JARINGAN POLIMER ANTARA
POLIURETAN-KARET
ALAM SIR-10
SKRIPSI
NOVA KRISTINA SIANTURI
140822003
PROGRAM STUDI EKSTENSI KIMIA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN BENTONIT SEBAGAI BAHAN
PENGISI TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT
TERMAL KOMPOSIT INTERPENETRASI
JARINGAN POLIMER ANTARA
POLIURETAN-KARET
ALAM SIR-10
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
NOVA KRISTINA SIANTURI
140822003
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pengaruh Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi
Terhadap Sifat Mekanik dan Sifat Termal Komposit
Interpenetrasi Jaringan Polimer antara PoliuretanKaret Alam Sir-10
: Skripsi
: Nova Kristina Sianturi
: 140822003
: Sarjana (S1) Kimia
: Kimia
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
(FMIPA) Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Juni 2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Dr. Amir Hamzah Siregar, M.Si.
NIP. 196106114199131002
Prof. Dr. Thamrin, M.Sc.
NIP. 19600741989031003
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,
Dr. Rumondang Bulan, MS.
NIP. 195408301985032001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PENGARUH PENAMBAHAN BENTONIT SEBAGAI BAHAN PENGISI
TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT TERMAL KOMPOSIT
INTERPENETRASI JARINGAN POLIMER ANTARA
POLIURETAN-KARETALAM SIR-10
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2016
NOVA KRISTINA SIANTURI
140822003
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus, dengan anugerah-Nya Penulis
dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul Pengaruh Penambahan
Bentonit sebagai Bahan Pengisi Terhadap Sifat Mekanik dan Sifat Termal Komposit
Interpenetrasi Jaringan Polimer antara Poliuretan-Karet Alam Sir-10.
Selain itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Thamrin,
M.Sc. selaku dosen pembimbing 1 yang telah memberikan banyak masukan serta
bimbingan selama proses penelitian dan penyusunan skripsi ini dan Dr. Amir Hamzah
Siregar, M.Si. selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan pengarahan
dan bimbingan hingga terselesaikannya skripsi ini. Terima kasih kepada Dr.
Rumondang Bulan Nst, M.S selaku Ketua Departemen Kimia FMIPA USU dan Dr.
Darwin Yunus, M.S selaku Koordianator Ekstensi Kimia FMIPA USU, Dekan dan
Pembantu Dekan FMIPA USU, seluruh Staff dan Dosen Kimia FMIPA USU. Terima
kasih kepada Orang Tua Pae S. Sianturi dan Mae E. Lumban Gaol beserta K’δin, Paul
dan Jo tersayang atas doa, cinta, kasih sayang dan semangat yang telah diberikan
kepada Penulis selama ini. Terima kasih kepada teman-teman Mahasiswa Kimia
Ekstensi Angkatan 2014 atas dukungan dan semangat yang diberikan kepada Penulis.
Serta segala pihak yang telah membantu Penulis menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, karena
keterbatasan pengetahuan Penulis. Oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan
masukan yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini, dan semoga skripsi ini
bermanfaat bagi kita semua.
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN BENTONIT SEBAGAI BAHAN PENGISI
TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN SIFAT TERMAL KOMPOSIT
INTERPENETRASI JARINGAN POLIMER ANTARA
POLIURETAN-KARET ALAM SIR-10
ABSTRAK
Telah disintesis komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN) menggunakan Karet
Alam SIR-10 dan Poliuretan (PU) secara serentak yang kemudian ditambahkan
Bentonit sebagai bahan pengisi dalam pembentukan komposit IPN. Prapolimer dari
PU telah disintesis dengan menggunakan Polipropilen Glikol dan Toluen Diisosianat
dengan perbandingan mol antara NCO : OH = 2 : 1. NR divulkanisasi dengan
menambahkan Asam Stearat, Zink Oksida, MBTS, dan Sulfur. Prapolimer PU-NR
tervulkanisasi dicampur dengan menggunakan suhu 140 oC untuk menghasilkan IPN
NR-PU. Penambahan Bentonit ke dalam IPN NR-PU akan menghasilkan komposit
IPN NR-PU-Bentonit. Selanjutnya komposit IPN NR-PU-Bentonit yang terbentuk
dikarakterisasi dengan Uji Mekanik, Uji Derajat Ikat Silang, dan uji termal
menggunakan Differential Scaning Calorimeter (DSC). Hasil penelitian menunjukkan
bahwa campuran komposit meningkat dengan bertambahnya Bentonit hingga batas
optimum yakni pada perbandingan antara NR-PU dengan Bentonit adalah 66 phr : 34
phr yang memberikan nilai kekuatan tarik sebesar 27,97 x 10-3 Mpa, nilai regangan
tarik sebesar 901,6 %, dan nilai Modulus Elastisitas sebesar 3,10 x 10 -3 Mpa. Sifat
mekanik dan sifat termal komposit IPN ini dipengaruhi oleh jumlah bentonit yang
digunakan sehingga menghasilkan komponen yang saling terikat silang.
Kata kunci: IPN, komposit, Karet Alam, Poliuretan, Bentonit
Universitas Sumatera Utara
THE EFFECT OF BENTONITE AS FILLER TO MECHANIC AND THERMAL
CHARACTERISTIC OF IPN COMPOSITE BETWEEN POLYURETHANENATURAL RUBBER SIR-10
ABSTRACT
Interpenetrating polymer network has synthesized using SIR-10 Natural Rubber (NR)
and Polyurethane (PU) simultaneously then added Bentonite as filler in formation of
the IPN composite. Prepolymer of PU has synthesized by using polypropylene Glycol
and Toluen Diisocyanates with mole ratio between the NCO:OH = 2:1. NR vulcanized
by adding Stearic Acid, Zinc Oxide, MBTS, and Sulphur. Prepolymer of vulcanized
PU-NR mixed with temperature on 140 oC to produce IPN NR-PU. The addition of
Bentonite into IPN NR-PU will produce IPN NR-PU-Bentonite composite.
Futhermore, IPN composite of NR-PU-Bentonite that is formed characterize by
Mechanic Test, Crosslink Percentage, and Thermal test using Differential Scaning
Calorimeter (DSC). The results showed that a mixture of IPN composite increased by
increasing Bentonite until the optimum limit on the ratio between NR-PU with
Bentonite is 66 phr : 34 phr provide tensile strength is 27,97 x 10-3 Mpa, strain point
is 901,6 %, and Modulus Elastisity is 3,10 x 10 -3 Mpa. Mechanical and thermal IPN
composite properties is influenced by the amount of Bentonite that is used to produce
component that is cross each other at the bond interface.
Keywords : IPN, composite, Narutal Rubber, Polyurethane, Bentonite
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
ix
x
xi
xii
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Singkatan
Daftar Lampiran
BAB 1.
BAB 2.
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Perumusan Masalah
1.3 Pembatasan Masalah
1.4 Tujuan Penelitian
1.5 Manfaat Penelitian
1.6 Metodologi Penelitian
1.7 Lokasi Penelitian
1
3
4
4
4
5
6
Tinjauan Pustaka
2.1 Polimer
2.1.1 Polimer Jaringan
2.2 Interpenetrasi Jarinngan Polimer (IPN)
2.2.1 Jenis-jenis IPN
2.2.2 Aplikasi IPN
2.3 Poliuretan
2.3.1 Pembuatan Poliuretan
2.3.2 Busa Poliuretan
2.4 Karet Alam
2.4.1. Jenis-jenis Karet Alam
2.5 Bentonit
2.6 Bahan Pengisi
2.7 Vulkanisasi
2.7.1 Vulkanisasi Menggunakan Belerang
2.8 Bahan Tambahan
2.8.1 Bahan Pemercepat (Acceleator)
2.8.2 Bahan Penggiat (Activator)
2.8.3 Bahan Pemvulkanisasi (Vulcanizing Agent)
2.9 Sifat Mekanik Polimer
2.10 Pengujian Persentase Ikat Silang
2.11 Sifat Termal
7
8
9
10
12
13
14
15
17
19
20
21
23
24
25
25
27
27
28
30
31
Universitas Sumatera Utara
BAB 3.
Metode Penelitian
3.1 Alat
3.2 Bahan
3.3
34
34
Prosedur Penelitian
3.3.1 Preparasi Bentonit
3.3.2 Preparasi Karet Alam
3.3.3. Pembuatan Poliuretan dengan Menggunakan
Toluen Diisosianat dan Polipropilen Glikol
3.3.4 Pembuatan Komposit dari IPN NR-PU Optimum
dengan Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi
3.4 Karakterisasi Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN)
3.4.1 Uji Mekanik
3.4.2 Uji Persentase Ikat Silang
3.4.2.1 Uji Persentase Ikat Silang Metode Sokletasi
3.4.2.2 Uji Persentase Ikat Silang Metode Solvent
Swelling
35
35
35
35
36
37
37
38
38
39
3.4.2 Analisa Sifat Termal dengan Uji Differential
Scanning Calorimeter (DSC)
39
3.5 Bagan Penelitian
40
3.5.1 Preparasi Bentonit
40
3.5.2 Preparasi Karet Alam
40
3.5.3 Pembuatan Poliuretan dengan Menggunakan Toluen Diisosianat
dan Polipropilena Glikol
41
3.5.4 Sintesis Komposit IPN dari IPN NR-PU optimal
dengan Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi
42
3.5.5 Uji Persentase Ikat Silang
43
3.5.5.1 Uji Persentase Ikat Silang Metode Sokletasi
43
3.5.5.2 Uji Persentase Ikat Silang Metode Solvent
Swelling
43
BAB 4.
Hasil dan Pembahasan
44
4.1 Hasil Analisa Gugus Fungsi Poliuretan dari Toluen dan
Propilen Glikol
44
4.2 Karakterisasi Sifat Mekanik
46
4.2.1 Hasil Pengujian Sifat Mekanik Komposit IPN NR-PU dengan
Penambahan Bentonit
46
4.3 Karakterisasi Persentase Ikat Silang IPN antara Poliuretan
dan Karet Alam SIR 10 dengan Penambahan Bahan Pengisi
49
4.3.1 Karakterisasi Persentase Ikat Silang IPN antara
Poliuretan dan Karet Alam SIR 10 dengan
Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi
Metode Sokletasi
50
4.3.2 Karakterisasi Persentase Ikat Silang IPN antara
Poliuretan dan Karet Alam SIR 10 dengan
Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi
Metode Solvent Swelling
50
Universitas Sumatera Utara
4.4
4.5
Analisa Sifat Termal Komposit IPN dengan Uji DSC
(Differential Scanning Calorimeter)
Reaksi Penelitian
51
54
BAB 5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
56
57
Daftar Pustaka
Lampiran
58
61
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
2.1
2.2
3.1
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
Judul
Halaman
SIR (Standard Indonesian Rubber)
Penggolongan Sistem Vulkanisasi
Perbandingan Penambahan NR-PU dan Bentonit
Pita Serapan Spektrum IR Poliuretan
Hasil Pengujian Sifat Mekanik Komposit IPN NR-PU
dengan Penambahan Bentonit
Hasil Uji Persentase Ikat Silang Komposit IPN antara
Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan dengan
Penambahan Bentonit sebagai Bahan Pengisi
Metode Solvent Swelling
Hasil Pengukuran Sifat Termal IPN NR-PU
Hasil Pengukuran Sifat Termal
Komposit IPN NR-PU-Bentonit
20
25
37
45
47
50
52
52
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
3.1
4.1
4.2
4.3
4.4
4.4
Judul
Halaman
Klasifikasi
IPN
1
0
a) semi IPN, b) non-kovalen full IPN
a. IPN secara serentak (simultaneous IPN),
b. IPN secara bertahap (sequential IPN)
Reaksi poliol dan isosianat membentuk poliuretan
Reaksi pembentukan Biskloroformat
Reaksi pembentukan Poliuretan dari Biskloroformat
dan Diamin
Struktur kimia Karet
Struktur Bentonit
Karet yang Mengalami Vulkanisasi oleh Sulfur
Struktur MBTS
Spesimen Uji berdasarkan ASTM D638 Tipe V
Spektrum FT-IR Poliuretan (PU) dari Toluena
dan Polipropilena Glikol.
Grafik Uji Tegangan Tarik (Stress) Komposit IPN
dengan Penambahan Bentonit
Grafik Uji Regangan Tarik (Strain) Komposit IPN
dengan Penambahan Bentonit
Grafik Uji Modulus Elastisitas Komposit IPN dengan
Penambahan Bentonit
Grafik Hasil Uji DSC IPN NR-PU, Komposit IPN
NR-PU-Bentonit dengan variasi 82:18, 74:26, 66:34
11
11
14
15
15
18
21
26
24
37
44
47
48
48
51
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
DSC
FTIR
IPN
NR
PPG
PSA
PU
TDI
: Differential Scanning Calorimeter
: Fourier Transform Infrared
: Interpenetrating Polymer Network
: Natural Rubber
: Polypropilane Glycol
: Particle Size Analyzer
: Polyurethane
: Tholuen Diisocyanate
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Judul
Halaman
Bahan-bahan Penelitian
Peralatan Penelitian
Hasil Beberapa Spesimen Komposit IPN
Perhitungan Nilai Stress (Tegangan)
Perhitungan Nilai Strain (Regangan)
Perhitungan Nilai Modulus Elastisitas
(Modulus Young)
Perhitungan Persen Pengikat Silang
Metode Sokletasi
Perhitungan Persen Ikat Silang Metode
Solvent Swelling
Analisa Sifat Mekanik IPN antara Karet Alam
SIR-10 dan Poliuretan
Karakterisasi Persentase Ikat Silang IPN
antara Poliuretan dan Karet Alam SIR-10
Hasil Pengujian Sifat Termal NR:PU (80:20)
dengan Menggunakan DSC
Hasil Pengujian Sifat Termal NR-PU:Bentonit
(66 : 34) dengan Menggunakan DSC
Hasil Pengujian Sifat Termal NR-PU:Bentonit
(74 : 26) dengan Menggunakan DSC
Hasil Pengujian Sifat Termal NR-PU:Bentonit
(82 : 18) dengan Menggunakan DSC
57
58
59
60
60
61
61
62
62
63
64
64
65
65
Universitas Sumatera Utara