Pembuatan Dan Karakterisasi Semi Interpenetrating Polymer Network (IPN) Dari Lateks Pekat Karet Alam - Tepung Ampas Tahu
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI SEMI INTERPENETRATING
POLYMER NETWORK (IPN) DARI LATEKS PEKAT
KARET ALAM - TEPUNG AMPAS TAHU
TESIS
WIMPY PRENDIKA
137006015/KIM
PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI SEMI INTERPENETRATING
POLYMER NETWORK (IPN) DARI LATEKS PEKAT
KARET ALAM - TEPUNG AMPAS TAHU
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dari
Program Studi Magister Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh
WIMPY PRENDIKA
137006015
PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
Judul Tesis
:
PEMBUATAN
DAN
KARAKTERISASI
SEMI
INTERPENETRATING POLYMER NETWORK (IPN)
DARI LATEKS PEKAT KARET ALAM - BUBUR
AMPAS TAHU
Nama Mahasiswa : Wimpy Prendika
Nomor Pokok
: 137006015
Program Studi
: Ilmu Kimia
Menyetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
Ketua
Ketua Program Studi
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
Dr. Krishna Surya Bhuana, MS
Anggota
Dekan
Dr. Sutarman, M.Sc
Tanggal Lulus : 21 Januari 2016
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 21 Januari 2016
Panitia Penguji Tesis
Ketua
: Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
Anggota
: 1. Dr. Krishna Surya Bhuana, MS
2. Prof. Dr. Harlem Marpaung
3. Dr. Marpongahtun, M.Sc
4. Saharman Gea, Ph.D
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINILITAS
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI SEMI INTERPENETRATING
POLYMER NETWORK (IPN) DARI LATEKS PEKAT
KARET ALAM - BUBUR AMPAS TAHU
Tesis
Dengan ini menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil
karya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan
sumbernya benar.
Medan, 21 Januari 2016
Wimpy Prendika
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan Rahmat
dan Karunia-Nya kepada saya sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan dengan tepat
waktu sebagai salah satu persyaratan untuk meraih gelar Master Sains departemen
Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara.
Saya menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam dan tulus
kepada Ayahanda tersayang Herman dan Ibunda tercinta Erni atas segala doa,
bimbingan, semangat, pengorbanan dan kasih sayangnya yang telah diberikan kepada
saya sehingga saya bisa menyelesaikan studi saya sampai sekarang ini. Adik-adik
yang selalu saya rindukan Wildo Pranata Indra, S.Pd., Dwiki Chandra dan Yolanda
Rahmona, semoga kita dapat meraih impian kita. Serta seluruh keluarga besar Mesran
dan Jawani yang menjadi inspirasi terbesar saya.
Dengan segala kerendahan hati, saya mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
Pejabat Rektor Universitas Sumatera Utara dan Dr. Sutarman, M.Sc selaku Dekan
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam USU.
Prof. Basuki Wirjosentono, MS,Ph.D selaku dosen pembimbing 1 dan Dr. Krishna
Surya Bhuana, MS selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan
pengarahan, bimbingan, masukan dan saran hingga terselesaikannya tesis ini. Prof.
Dr. Harlem Marpaung, Dr. Marpongahtun, M.Sc dan Saharman Gea, Ph.D selaku
dosen penguji dan seluruh staff FMIPA USU serta Bapak dan Ibu dosen yang telah
memberikan ilmunya selama masa studi saya di pascasarjana Ilmu Kimia FMIPA
USU. Dan tak lupa saya menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam
dan tulus kepada Kepala laboratorium Kimia Fisika dan polimer, bang Edy dan
Universitas Sumatera Utara
seluruh rekan-rekan Asisten Laboratorium Kimia Fisika- Polimer USU dan Lely
Ratnawati, S.T selaku staff departemen Ilmu Kimia pascasarjana FMIPA USU.
Terima kasih terkhusus untuk Pimpinan dan jajaran staff PT. Industri Karet
Nusantara (IKN) yang telah memfasilitasi penelitian saya dan teristimewa untuk Rika
Silvany, Nurmala Sari, Reni Juliana Hasibuan, Supran Hidayat Sihotang dan Reza
Zulmi, terima kasih untuk persahabatan terindah bersama kalian. Terimakasih
setulusnya untuk Dian Pratiwi, Novitya Maulita Sinaga, Annisa Suri, Maysita
Damayanti, Zoraya masitah, Maya Nan Sari, Chellyana Sintia, Monalisa, Poppy Zindi
dan terimakasih terdalam buat teman- teman Pascasarjana ilmu kimia USU sungguh
bahagia bisa mengenal kalian semua serta semua pihak yang terlibat dalam
penyelesaian tesis ini.
Penulis berharap tesis ini dapat dijadikan sebagai sumber informasi ilmiah
tentang “Pembuatan Dan Karakterisasi Semi Interpenetrating Polymer Network (IPN)
Dari Lateks Pekat Karet Alam - Bubur Ampas Tahu” meskipun thesis ini masih jauh
dari kesempurnaan, sehingga penulis membutuhkan sumbangan masukan dan saran.
Medan,
Januari 2016
Penulis,
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama
: Wimpy Prendika
Tempat dan Tanggal Lahir
: Peranap, 07 Juli 1990
Alamat
: Jln. H. Yakub Jabar, No.97, Kec. Peranap.
Kab. Indragiri Hulu,
Prov. Riau
Telepon/Hp
: 085278717347
Email
: [email protected]
Nama Ayah
: Herman
Nama Ibu
: Erni
DATA PENDIDIKAN
SD
: SDN 001 Peranap
Tamat : 2002
SMP
: SMP N 1 Peranap
Tamat : 2005
SMA
: SMA N 1 Peranap
Tamat : 2008
Strata-1
: Kimia S-1 FMIPA USU
Tamat : 2013
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI SEMI INTERPENETRATING
POLYMER NETWORK (IPN) DARI LATEKS PEKAT KARET
ALAM - BUBUR AMPAS TAHU
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan semi-IPN berbasis karet alam dan bubur ampas
tahu dengan sistem vulkanisasi semi-efisien. Produk semi-IPN divulkanisasi dengan
penambahan bubur ampas tahu dengan variasi berat 0, 2, 4, 6, 8 dan 10 phr dengan
sistem pencelupan pada suhu 100oC selama 20 menit. Variasi penambahan bubur
ampas tahu menunjukkan pengaruh terhadap sifat fisika dan mekanik meliputi uji
daya sera air, kekuatan tarik dan kemuluran pada produk semi-IPN. Variasi juga
berpengaruh terhadap biodegradasi dengan analisa TGA dan penanaman di tanah.
Morfologi permukaan, persen ikat silang dan analisa gugus fungsi dilakukan dengan
Scanning Electron Microscopy, Soxhlet extraction, dan analisa FTIR. Penambahan
bubur ampas tidak menunjukkan pengaruh yang signifikan pada analisis TGA. Hasil
optimum pada kekuatan tarik dan regangan (sifat mekanik) ditunjukkan oleh
formulasi 3 dengan penambahan bubur ampas tahu 4 phr sebesar 2,352 MPa dan
807,64%. Daya serap air meningkat dengan meningkatnya jumlah penambahan bubur
ampas tahu dengan maksimum penyerapan 11,1% pada 4 jam dan 47,05% pada 72
jam perendaman. Persen ikat silang menunjukkan formulasi 2 sebagai hasil terbesar
dengan nilai 98,10%. Puncak adsorpsi 1632 cm-1 untuk gugus fungsi C=O
menunjukkan kombinasi IPN dan morfologi permukaan dengan SEM menunjukkan
dispersi yang baik pada penambahan 4 phr bubur ampas tahu.
Kata Kunci : Karet semi-IPN, Bubur ampas tahu, Biodegradasi karet
Universitas Sumatera Utara
THE PREPARATION AND CARACTERIZATION OF SEMI
INTERPENETRATING POLYMER NETWORK
(IPN) FROM CONCENTRATED NATURAL
RUBBER LATEX-SOY PULP WASTED
ABSTRACT
The preparation of semi-IPN-based natural rubber and soy pulp wasted with
a semi-efficient vulcanization system has been done. Semi-IPN product has been
vulcanizated at 100oC for 20 minutes with various addition of soy pulp wasted
amount of weight 0, 2, 4, 6, 8 and 10 phr with dipping methode. The various of soy
pulp wasted in the semi-IPN products affect physical and mechanical properties such
as water absorption, tensile strength and strain. The various also affects
biodegradation resulted from Thermogravimetric Analysis and planting in soil.
Surface morphology, crosslink persentage and function groups have also been
investigated by using Scanning Electron Microscopy, Soxhlet extraction, and FTIR
analyses respectively. It is shown by TGA that soy pulp wasted content has not give a
significant effect. The optimum value of the tensile strength and strain (mechanical
properties) were abtained at the addition of 4 phr of soy pulp wasted with values
2,352 MPa and 807.64%. Water adsortion increased with increasing amount of
addition of soy pulp wasted with a maximum absrorption of 11,1% at 4 hours and
47,05% at 72 hours of immersion. It is also indicated that formulation 2 has a
maximum value of crosslink persentage i.e. 98,10%. FTIR analyses show that having
added soy pulp wasted C=O function groups occured at 1632 cm-1. SEM analyses
show that soy pulp wasted with 4 phr gives a good dispersion.
Keyword: Semi-IPN rubber, Soy Pulp Wasted, Rubber Biodegradation
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR
RIWAYAT HIDUP
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR SINGKATAN
i
iii
iv
v
vi
x
xi
xii
xiii
BAB 1. PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Permasalahan
4
1.3 Pembatasan Masalah
5
1.4 Tujuan Penelitian
5
1.5 Manfaat Penelitian
6
1.6 Metodologi Penelitian
6
1.7 Lokasi Penelitian
7
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
8
2.1 Polimer
8
2.2 Paduan Polimer (Blend Polymer)
8
2.3 Interpenetrasi Jaringan Polimer (Interenetrating Polymer
Networks (IPN)
10
2.3.1 Klasifikasi IPN
11
2.3.2 Semi IPN
13
2.4 Lateks Pekat Karet Alam (LPKA)
13
2.4.1 Komposisi Lateks
15
2.4.2 Kualitas karet
15
Universitas Sumatera Utara
2.4.3 Pengolahan Lateks Pekat
2.5 Kompon karet
16
16
2.5.1 Bahan Vulkanisasi
17
2.5.2 Sistem vulkanisasi
19
2.5.3 Bahan Pencepat
20
2.5.4 Bahan Pengaktif
21
2.5.5 Bahan Pengisi
21
2.6 Ampas Tahu
22
2.7 Teknik pencelupan
24
2.8 Karakterisasi Campuran Polimer
26
2.8.1 Scanning Electron Microscopy (SEM)
26
2.8.2 Daya Serap Air
26
2.8.3 Uji Persen Ikat Silang
27
2.8.4 Fourier Transform Infrared (FTIR)
28
2.8.5 Uji Biodegradasi
29
2.8.6 Thermogravimetric Analysis
29
2.8.7 Uji Kekuatan Tarik
30
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1 Bahan-bahan dan Alat-alat Penelitian
31
31
3.1.1 Bahan-bahan Penelitian
31
3.1.1 Alat-alat Penelitian
31
3.2 Prosedur Kerja
33
3.2.1 Penyiapan Sampel
33
3.2.2 Pembuatan Spesimen
34
3.2.3 Analisa permukaan dengan SEM
37
3.2.4 Spektroskopi FTIR
37
3.2.5 Persentasi Ikat Silang
37
3.2.6 Uji Daya Serap Air
38
Universitas Sumatera Utara
3.2.7 Uji Kekuatan Tarik
38
3.3 Skema Pengambilan Data
39
3.3.1 Preparasi Bubur Ampas Tahu
39
3.3.2 Pembuatan Semi IPN
40
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
41
4.1 Preparasi dan karakterisasi semi-interpenetrating karet
alam dengan bubur ampas tahu terhadap sifat mekanik
dan fisika ditinjau dari kekuatan tarik dan kemuluran
serta daya serap air
41
4.1.1 Preparasi semi-interpenetrating karet alam dengan
bubur ampas
41
4.1.2 Analisa sifat mekanik lembaran karet dengan pengisi
bubur ampas tahu
43
4.1.3 Hasil analisa penyeraan air lembaran karet dengan
pengisi bubur ampas tahu
46
4.2 Biodegradasi semi-interpenetrating karet alam dengan bubur
ampas tahu dengan karatkeristik uji ketahanan termal dan
pengurangan berat selama penanaman
48
4.2.1 Hasil analisa biodegradasi lembaran karet dengan
pengisi tepung ampas tahu dengan penanaman di tanah
48
4.2.2 Hasil analisa analisa Termogravimetri
52
4.3 Morfologi semi-interpenetrating karet alam dengan serat
ampas tahu berdasarkan karatkeristik uji persen ikat silang,
FTIR dan SEM
54
4.3.1 Persen ikat silang dan hasil analisa FTIR lateks pekat
dengan pengisi bubur ampas tahu
54
4.3.2 Analisa permukaan dengan SEM (Scanning Electron
Microscopy)
58
Universitas Sumatera Utara
BAB 5. KESIMULAN DAN SARAN
60
5.1 Kesimpulan
60
5.2 Saran
60
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel 2.1 Tipe Polipaduan
9
Tabel 2.2 Standar Mutu Lateks Pekat
14
Tabel 2.3 Kandungan bahan-bahan Dalam lateks segar dan lateks
yang dikeringkan
15
Tabel 2.4 Sistem vulkanisasi sulfur
20
Tabel 2.5 Karakterisasi Kimia Bubur Ampas Kedelai dari Limbah
Pembuatan Tahu
23
Tabel 3.1 Formulasi Kompon dengan Variasi bubur ampas tahu
35
Tabel 4.1 Hasil analisa kekuatan tarik dan regangan lembaran
karet dengan pengisi BAT
43
Tabel 4.2 Penyerapan air pada lembaran karet
46
Tabel 4.3 Biodegradasi lembaran karet dengan pengisi BAT
49
Tabel 4.4 Hasil analisa TGA
53
Tabel 4.5 Data hasil pengujian persen ikat silang dengan penentuan
kelarutan dan fraksi gel
54
Tabel 4.6 Daerah absorpsi FTIR dari gugus fungsi lembaran karet
55
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
Gambar 2.1 Semi IPN kovalen
11
Gambar 2.2 Semi IPN non kovalen
11
Gambar 2.3 IPN Penuh kovalen
12
Gambar 2.4 Struktur Semi IPN
13
Gambar 2.5 Vulkasisasi Karet Alam dengan Sulfur
18
Gambar 3.1 Tepung ampas tahu dari ampas kedelai
33
Gambar 4.1 Lembaran karet dengan pengisi BAT
41
Gambar 4.2 Hasil pengukuran kekuatan dari lembaran karet dengan
pengisi BAT
44
Gambar 4.3 Hasil analisa regangan lembaran karet dengan pengisi
BAT
44
Gambar 4.4 Grafik penyerapan air oleh lembaran karet dengan
pengisi BAT
47
Gambar 4.5 Hasil analisa biodegradasi lembaran karet dengan
pengisi BAT dengan penanaman di tanah
50
Gambar 4.6 Analisa termogravimetri lembaran karet dengan
pengisi BAT
52
Gambar 4.7 Spektrum FTIR lembaran karet
55
Gambar 4.8 Analisa permukaan lembaran karet (a) lembaran karet
tanpa pengisi BAT (b) lembaran karet dengan pengisi
BAT 4 phr dan (c) lembaran karet dengan pengisi
BAT 10 phr
59
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran 1
Judul
Halaman
Hasil Analisa Sifat Mekanik Kekuatan tarik
lembaran karet
67
Lampiran 2
Analisa TGA Formulasi
68
Lampiran 3
Foto kompon karet setelah biodegradasi
di tanah
71
Lampiran 4
Hasil analisa FTIR
74
Lampiran 5
Hasil analisa SEM
76
Lampiran 6
Karakterisasi Tepung ampas tahu
77
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan
Nama
BAT
Bubur Ampas Tahu
CV
Conventional Vulcanization
EV
Efficient Vulcanization
FTIR
Fourier Transform Infrared
HA
Hight Ammonia
IPN
Interpenetrating Polymer Network
KKK
Kadar Karet Kering
KPS
Kalium Persulfat
LKA
Latek Karet Alam
LPKA
Lateks Pekat Karet Alam
MBA
N’N-Methylene-Bis-Acrylamide
SEM
Scanning Electron Microscopy
SEMI-IPN
Semi-Interpenetratingpolymer Network
SEV
Semi-Efficient Vulcanization
TBBS
N-Tert-Butyl-2-Benzothiazyl Sulphenamide
TGA
Thermogravimetric Analysis
WSR
Water- Swellable Rubber
ZDBC
Zinkdithiocarbamate
ZnO
Zink Oksida
Universitas Sumatera Utara
POLYMER NETWORK (IPN) DARI LATEKS PEKAT
KARET ALAM - TEPUNG AMPAS TAHU
TESIS
WIMPY PRENDIKA
137006015/KIM
PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI SEMI INTERPENETRATING
POLYMER NETWORK (IPN) DARI LATEKS PEKAT
KARET ALAM - TEPUNG AMPAS TAHU
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dari
Program Studi Magister Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh
WIMPY PRENDIKA
137006015
PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
Judul Tesis
:
PEMBUATAN
DAN
KARAKTERISASI
SEMI
INTERPENETRATING POLYMER NETWORK (IPN)
DARI LATEKS PEKAT KARET ALAM - BUBUR
AMPAS TAHU
Nama Mahasiswa : Wimpy Prendika
Nomor Pokok
: 137006015
Program Studi
: Ilmu Kimia
Menyetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
Ketua
Ketua Program Studi
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
Dr. Krishna Surya Bhuana, MS
Anggota
Dekan
Dr. Sutarman, M.Sc
Tanggal Lulus : 21 Januari 2016
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 21 Januari 2016
Panitia Penguji Tesis
Ketua
: Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
Anggota
: 1. Dr. Krishna Surya Bhuana, MS
2. Prof. Dr. Harlem Marpaung
3. Dr. Marpongahtun, M.Sc
4. Saharman Gea, Ph.D
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINILITAS
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI SEMI INTERPENETRATING
POLYMER NETWORK (IPN) DARI LATEKS PEKAT
KARET ALAM - BUBUR AMPAS TAHU
Tesis
Dengan ini menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil
karya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan
sumbernya benar.
Medan, 21 Januari 2016
Wimpy Prendika
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan Rahmat
dan Karunia-Nya kepada saya sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan dengan tepat
waktu sebagai salah satu persyaratan untuk meraih gelar Master Sains departemen
Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara.
Saya menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam dan tulus
kepada Ayahanda tersayang Herman dan Ibunda tercinta Erni atas segala doa,
bimbingan, semangat, pengorbanan dan kasih sayangnya yang telah diberikan kepada
saya sehingga saya bisa menyelesaikan studi saya sampai sekarang ini. Adik-adik
yang selalu saya rindukan Wildo Pranata Indra, S.Pd., Dwiki Chandra dan Yolanda
Rahmona, semoga kita dapat meraih impian kita. Serta seluruh keluarga besar Mesran
dan Jawani yang menjadi inspirasi terbesar saya.
Dengan segala kerendahan hati, saya mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
Pejabat Rektor Universitas Sumatera Utara dan Dr. Sutarman, M.Sc selaku Dekan
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam USU.
Prof. Basuki Wirjosentono, MS,Ph.D selaku dosen pembimbing 1 dan Dr. Krishna
Surya Bhuana, MS selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan
pengarahan, bimbingan, masukan dan saran hingga terselesaikannya tesis ini. Prof.
Dr. Harlem Marpaung, Dr. Marpongahtun, M.Sc dan Saharman Gea, Ph.D selaku
dosen penguji dan seluruh staff FMIPA USU serta Bapak dan Ibu dosen yang telah
memberikan ilmunya selama masa studi saya di pascasarjana Ilmu Kimia FMIPA
USU. Dan tak lupa saya menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam
dan tulus kepada Kepala laboratorium Kimia Fisika dan polimer, bang Edy dan
Universitas Sumatera Utara
seluruh rekan-rekan Asisten Laboratorium Kimia Fisika- Polimer USU dan Lely
Ratnawati, S.T selaku staff departemen Ilmu Kimia pascasarjana FMIPA USU.
Terima kasih terkhusus untuk Pimpinan dan jajaran staff PT. Industri Karet
Nusantara (IKN) yang telah memfasilitasi penelitian saya dan teristimewa untuk Rika
Silvany, Nurmala Sari, Reni Juliana Hasibuan, Supran Hidayat Sihotang dan Reza
Zulmi, terima kasih untuk persahabatan terindah bersama kalian. Terimakasih
setulusnya untuk Dian Pratiwi, Novitya Maulita Sinaga, Annisa Suri, Maysita
Damayanti, Zoraya masitah, Maya Nan Sari, Chellyana Sintia, Monalisa, Poppy Zindi
dan terimakasih terdalam buat teman- teman Pascasarjana ilmu kimia USU sungguh
bahagia bisa mengenal kalian semua serta semua pihak yang terlibat dalam
penyelesaian tesis ini.
Penulis berharap tesis ini dapat dijadikan sebagai sumber informasi ilmiah
tentang “Pembuatan Dan Karakterisasi Semi Interpenetrating Polymer Network (IPN)
Dari Lateks Pekat Karet Alam - Bubur Ampas Tahu” meskipun thesis ini masih jauh
dari kesempurnaan, sehingga penulis membutuhkan sumbangan masukan dan saran.
Medan,
Januari 2016
Penulis,
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama
: Wimpy Prendika
Tempat dan Tanggal Lahir
: Peranap, 07 Juli 1990
Alamat
: Jln. H. Yakub Jabar, No.97, Kec. Peranap.
Kab. Indragiri Hulu,
Prov. Riau
Telepon/Hp
: 085278717347
: [email protected]
Nama Ayah
: Herman
Nama Ibu
: Erni
DATA PENDIDIKAN
SD
: SDN 001 Peranap
Tamat : 2002
SMP
: SMP N 1 Peranap
Tamat : 2005
SMA
: SMA N 1 Peranap
Tamat : 2008
Strata-1
: Kimia S-1 FMIPA USU
Tamat : 2013
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI SEMI INTERPENETRATING
POLYMER NETWORK (IPN) DARI LATEKS PEKAT KARET
ALAM - BUBUR AMPAS TAHU
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan semi-IPN berbasis karet alam dan bubur ampas
tahu dengan sistem vulkanisasi semi-efisien. Produk semi-IPN divulkanisasi dengan
penambahan bubur ampas tahu dengan variasi berat 0, 2, 4, 6, 8 dan 10 phr dengan
sistem pencelupan pada suhu 100oC selama 20 menit. Variasi penambahan bubur
ampas tahu menunjukkan pengaruh terhadap sifat fisika dan mekanik meliputi uji
daya sera air, kekuatan tarik dan kemuluran pada produk semi-IPN. Variasi juga
berpengaruh terhadap biodegradasi dengan analisa TGA dan penanaman di tanah.
Morfologi permukaan, persen ikat silang dan analisa gugus fungsi dilakukan dengan
Scanning Electron Microscopy, Soxhlet extraction, dan analisa FTIR. Penambahan
bubur ampas tidak menunjukkan pengaruh yang signifikan pada analisis TGA. Hasil
optimum pada kekuatan tarik dan regangan (sifat mekanik) ditunjukkan oleh
formulasi 3 dengan penambahan bubur ampas tahu 4 phr sebesar 2,352 MPa dan
807,64%. Daya serap air meningkat dengan meningkatnya jumlah penambahan bubur
ampas tahu dengan maksimum penyerapan 11,1% pada 4 jam dan 47,05% pada 72
jam perendaman. Persen ikat silang menunjukkan formulasi 2 sebagai hasil terbesar
dengan nilai 98,10%. Puncak adsorpsi 1632 cm-1 untuk gugus fungsi C=O
menunjukkan kombinasi IPN dan morfologi permukaan dengan SEM menunjukkan
dispersi yang baik pada penambahan 4 phr bubur ampas tahu.
Kata Kunci : Karet semi-IPN, Bubur ampas tahu, Biodegradasi karet
Universitas Sumatera Utara
THE PREPARATION AND CARACTERIZATION OF SEMI
INTERPENETRATING POLYMER NETWORK
(IPN) FROM CONCENTRATED NATURAL
RUBBER LATEX-SOY PULP WASTED
ABSTRACT
The preparation of semi-IPN-based natural rubber and soy pulp wasted with
a semi-efficient vulcanization system has been done. Semi-IPN product has been
vulcanizated at 100oC for 20 minutes with various addition of soy pulp wasted
amount of weight 0, 2, 4, 6, 8 and 10 phr with dipping methode. The various of soy
pulp wasted in the semi-IPN products affect physical and mechanical properties such
as water absorption, tensile strength and strain. The various also affects
biodegradation resulted from Thermogravimetric Analysis and planting in soil.
Surface morphology, crosslink persentage and function groups have also been
investigated by using Scanning Electron Microscopy, Soxhlet extraction, and FTIR
analyses respectively. It is shown by TGA that soy pulp wasted content has not give a
significant effect. The optimum value of the tensile strength and strain (mechanical
properties) were abtained at the addition of 4 phr of soy pulp wasted with values
2,352 MPa and 807.64%. Water adsortion increased with increasing amount of
addition of soy pulp wasted with a maximum absrorption of 11,1% at 4 hours and
47,05% at 72 hours of immersion. It is also indicated that formulation 2 has a
maximum value of crosslink persentage i.e. 98,10%. FTIR analyses show that having
added soy pulp wasted C=O function groups occured at 1632 cm-1. SEM analyses
show that soy pulp wasted with 4 phr gives a good dispersion.
Keyword: Semi-IPN rubber, Soy Pulp Wasted, Rubber Biodegradation
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR
RIWAYAT HIDUP
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR SINGKATAN
i
iii
iv
v
vi
x
xi
xii
xiii
BAB 1. PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Permasalahan
4
1.3 Pembatasan Masalah
5
1.4 Tujuan Penelitian
5
1.5 Manfaat Penelitian
6
1.6 Metodologi Penelitian
6
1.7 Lokasi Penelitian
7
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
8
2.1 Polimer
8
2.2 Paduan Polimer (Blend Polymer)
8
2.3 Interpenetrasi Jaringan Polimer (Interenetrating Polymer
Networks (IPN)
10
2.3.1 Klasifikasi IPN
11
2.3.2 Semi IPN
13
2.4 Lateks Pekat Karet Alam (LPKA)
13
2.4.1 Komposisi Lateks
15
2.4.2 Kualitas karet
15
Universitas Sumatera Utara
2.4.3 Pengolahan Lateks Pekat
2.5 Kompon karet
16
16
2.5.1 Bahan Vulkanisasi
17
2.5.2 Sistem vulkanisasi
19
2.5.3 Bahan Pencepat
20
2.5.4 Bahan Pengaktif
21
2.5.5 Bahan Pengisi
21
2.6 Ampas Tahu
22
2.7 Teknik pencelupan
24
2.8 Karakterisasi Campuran Polimer
26
2.8.1 Scanning Electron Microscopy (SEM)
26
2.8.2 Daya Serap Air
26
2.8.3 Uji Persen Ikat Silang
27
2.8.4 Fourier Transform Infrared (FTIR)
28
2.8.5 Uji Biodegradasi
29
2.8.6 Thermogravimetric Analysis
29
2.8.7 Uji Kekuatan Tarik
30
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1 Bahan-bahan dan Alat-alat Penelitian
31
31
3.1.1 Bahan-bahan Penelitian
31
3.1.1 Alat-alat Penelitian
31
3.2 Prosedur Kerja
33
3.2.1 Penyiapan Sampel
33
3.2.2 Pembuatan Spesimen
34
3.2.3 Analisa permukaan dengan SEM
37
3.2.4 Spektroskopi FTIR
37
3.2.5 Persentasi Ikat Silang
37
3.2.6 Uji Daya Serap Air
38
Universitas Sumatera Utara
3.2.7 Uji Kekuatan Tarik
38
3.3 Skema Pengambilan Data
39
3.3.1 Preparasi Bubur Ampas Tahu
39
3.3.2 Pembuatan Semi IPN
40
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
41
4.1 Preparasi dan karakterisasi semi-interpenetrating karet
alam dengan bubur ampas tahu terhadap sifat mekanik
dan fisika ditinjau dari kekuatan tarik dan kemuluran
serta daya serap air
41
4.1.1 Preparasi semi-interpenetrating karet alam dengan
bubur ampas
41
4.1.2 Analisa sifat mekanik lembaran karet dengan pengisi
bubur ampas tahu
43
4.1.3 Hasil analisa penyeraan air lembaran karet dengan
pengisi bubur ampas tahu
46
4.2 Biodegradasi semi-interpenetrating karet alam dengan bubur
ampas tahu dengan karatkeristik uji ketahanan termal dan
pengurangan berat selama penanaman
48
4.2.1 Hasil analisa biodegradasi lembaran karet dengan
pengisi tepung ampas tahu dengan penanaman di tanah
48
4.2.2 Hasil analisa analisa Termogravimetri
52
4.3 Morfologi semi-interpenetrating karet alam dengan serat
ampas tahu berdasarkan karatkeristik uji persen ikat silang,
FTIR dan SEM
54
4.3.1 Persen ikat silang dan hasil analisa FTIR lateks pekat
dengan pengisi bubur ampas tahu
54
4.3.2 Analisa permukaan dengan SEM (Scanning Electron
Microscopy)
58
Universitas Sumatera Utara
BAB 5. KESIMULAN DAN SARAN
60
5.1 Kesimpulan
60
5.2 Saran
60
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel 2.1 Tipe Polipaduan
9
Tabel 2.2 Standar Mutu Lateks Pekat
14
Tabel 2.3 Kandungan bahan-bahan Dalam lateks segar dan lateks
yang dikeringkan
15
Tabel 2.4 Sistem vulkanisasi sulfur
20
Tabel 2.5 Karakterisasi Kimia Bubur Ampas Kedelai dari Limbah
Pembuatan Tahu
23
Tabel 3.1 Formulasi Kompon dengan Variasi bubur ampas tahu
35
Tabel 4.1 Hasil analisa kekuatan tarik dan regangan lembaran
karet dengan pengisi BAT
43
Tabel 4.2 Penyerapan air pada lembaran karet
46
Tabel 4.3 Biodegradasi lembaran karet dengan pengisi BAT
49
Tabel 4.4 Hasil analisa TGA
53
Tabel 4.5 Data hasil pengujian persen ikat silang dengan penentuan
kelarutan dan fraksi gel
54
Tabel 4.6 Daerah absorpsi FTIR dari gugus fungsi lembaran karet
55
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
Gambar 2.1 Semi IPN kovalen
11
Gambar 2.2 Semi IPN non kovalen
11
Gambar 2.3 IPN Penuh kovalen
12
Gambar 2.4 Struktur Semi IPN
13
Gambar 2.5 Vulkasisasi Karet Alam dengan Sulfur
18
Gambar 3.1 Tepung ampas tahu dari ampas kedelai
33
Gambar 4.1 Lembaran karet dengan pengisi BAT
41
Gambar 4.2 Hasil pengukuran kekuatan dari lembaran karet dengan
pengisi BAT
44
Gambar 4.3 Hasil analisa regangan lembaran karet dengan pengisi
BAT
44
Gambar 4.4 Grafik penyerapan air oleh lembaran karet dengan
pengisi BAT
47
Gambar 4.5 Hasil analisa biodegradasi lembaran karet dengan
pengisi BAT dengan penanaman di tanah
50
Gambar 4.6 Analisa termogravimetri lembaran karet dengan
pengisi BAT
52
Gambar 4.7 Spektrum FTIR lembaran karet
55
Gambar 4.8 Analisa permukaan lembaran karet (a) lembaran karet
tanpa pengisi BAT (b) lembaran karet dengan pengisi
BAT 4 phr dan (c) lembaran karet dengan pengisi
BAT 10 phr
59
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran 1
Judul
Halaman
Hasil Analisa Sifat Mekanik Kekuatan tarik
lembaran karet
67
Lampiran 2
Analisa TGA Formulasi
68
Lampiran 3
Foto kompon karet setelah biodegradasi
di tanah
71
Lampiran 4
Hasil analisa FTIR
74
Lampiran 5
Hasil analisa SEM
76
Lampiran 6
Karakterisasi Tepung ampas tahu
77
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan
Nama
BAT
Bubur Ampas Tahu
CV
Conventional Vulcanization
EV
Efficient Vulcanization
FTIR
Fourier Transform Infrared
HA
Hight Ammonia
IPN
Interpenetrating Polymer Network
KKK
Kadar Karet Kering
KPS
Kalium Persulfat
LKA
Latek Karet Alam
LPKA
Lateks Pekat Karet Alam
MBA
N’N-Methylene-Bis-Acrylamide
SEM
Scanning Electron Microscopy
SEMI-IPN
Semi-Interpenetratingpolymer Network
SEV
Semi-Efficient Vulcanization
TBBS
N-Tert-Butyl-2-Benzothiazyl Sulphenamide
TGA
Thermogravimetric Analysis
WSR
Water- Swellable Rubber
ZDBC
Zinkdithiocarbamate
ZnO
Zink Oksida
Universitas Sumatera Utara