Analisis Spektroskopi Infra Merah FTIR Selulosa dan Selulosa Asetat.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Analisis Spektroskopi Infra Merah FTIR Selulosa dan Selulosa Asetat.

Analisis FT-IR dilakukan untuk mengetahui perubahan gugus fungsi dan interaksi secara kimia antara matriks LDPE dengan bahan pengisi selulosa. Analisa FT-IR dilakukan terhadap LDPE tanpa pengisi, selulosa, selulosa asetat dan komposit LDPE dengan bahan pengisi selulosa yang telah dimodifikasi. Gambar 4.1 dan 4.2 menunjukkan perbandingan FTIR pada pengisi selulosa tanpa asetilasi dan dengan asetilasi. Dari Gambar 4.2 dapat dijelaskan bahwa FTIR selulosa yang telah mengalami asetilasi menunjukkan adanya perubahan di sekitar gugus –OH seperti pita serapan dari 3437,15cm -1 pita serapan gugus –OH selulosa menjadi 3433,29cm -1 . Hal ini menunjukkan telah terjadi interaksi atau reaksi kimia antara selulosa dengan asam asetat terutama gugus hidroksida -OH. Pada proses asetilasi selulosa, gugus- gugus –OH pada kedua senyawa tersebut akan terbuka, tetapi hanya sebagian dari gugus –OH yang dapat diputuskan oleh asam asetat. Hal ini dapat dilihat adanya pita serapan pada daerah bilangan gelombang 3398,57cm -1 . Penelitian sebelumnya mengatakan bahwa adanya serapan pada bilangan gelombang 3483cm -1 menunjukkan bahwa selulosa masih memiliki gugus hidroksil yang belum terasetilasi Misdawati, 2005 Pengaruh modifikasi selulosa dengan asam asetat juga dapat dilihat dengan adanya pita serapan 1735,93cm -1 pada FTIR hasil modifikasi selulosa asetat menunjukkan adanya gugus karbonil C=O ester dan adanya pita serapan pada 44 Universitas Sumatera Utara 1246,02cm -1 ,menunjukkan adanya ikatan C-O ester dari asetat. Hal tersebut juga dapat dilihat dari penelitian sebelumnya yang menyatakan bahwa pita serapan 1751cm -1 merupakan pita serapan gugus karbonil C=O dan serapan pada 1242cm -1 merupakan pita serapan C-O ester Misdawati, 2005. Hasil FT-IR dari bahan pengisi selulosa sebelum asetilasi dapat dilihat pada Gambar 4.1. Gambar 4.1. Hasil Uji FT-IR Selulosa Sedangkan hasil uji FT-IR terhadap selulosa setelah asetilasi dapat dilihat pada Gambar 4.2. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.2. Hasil Uji FT-IR Selulosa Setelah Asetilasi Sementara itu, banyaknya kandungan bahan pengisi pada komposit LDPE dan perubahan temperatur pada saat pencampuran, tidak terlalu berpengaruh terhadap FTIR komposit, karena antara bahan pengisi dengan matriks LDPE tidak terjadi pembentukan gugus baru atau tidak terjadi reaksi kimia tetapi hanya bercampur secara fisika mekanik. Dalam hal ini proses asetilasi yang dilakukan pada selulosa hanya bertujuan untuk menurunkan tingkat kepolaran dari bahan pengisi, yaitu selulosa. Hal ini dapat dilihat dari hasil uji FT-IR komposit LDPE dengan bahan pengisi selulosa yang telah dimodifikasi seperti pada Gambar 4.3 dan 4.4. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.3. Hasil Uji FT-IR Komposit Dengan Kandungan Bahan Pengisi 10 Gambar 4.4. Hasil Uji FT-IR Komposit Dengan Kandungan Bahan Pengisi 20 Universitas Sumatera Utara IV.2 Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi dan Temperatur Terhadap Kekuatan Tarik Komposit LDPE. Dari Gambar 4.5. dapat dilihat pengaruh penambahan bahan pengisi selulosa pada matriks LDPE terhadap kekuatan tarik komposit. Dari hasil uji tarik komposit diperoleh bahwa kekuatan tarik maksimum, terdapat pada komposit dengan kandungan bahan pengisi selulosa 5, yaitu sebesar 13,81 MPa. Sedangkan kekuatan tarik LDPE tanpa bahan pengisi adalah sebesar 9,39 MPa, dimana dari data literatur diperoleh bahwa kekuatan tarik untuk LDPE antara 8,3-31 MPa Stevens, 2001. 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 955 9010 8515 8020 LDPE K ekua ta n T ar ik M P a 115 0C 125 0C 135 0C LDPESelulosa Gambar 4.5. Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi dan Temperatur Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Universitas Sumatera Utara Hamid 2008, dalam penelitiannya juga menerangkan bahwa kekuatan tarik maksimum dengan kadar pengisi tempurung kelapa 40 sebesar 12,2 MPa. Dari hasil uji tarik komposit juga diperoleh bahwa kekuatan tarik bahan komposit menurun dengan naiknya kandungan bahan pengisi selulosa. Penurunan nilai kekuatan tarik ini disebabkan masih rendahnya sifat adhesi antara bahan matriks LDPE dan bahan pengisi selulosa. Selain itu juga sifat kepolaran antara bahan matriks dan bahan pengisi yang masih berbeda menghalangi interaksi antara keduanya. Kepolaran tersebut juga dapat dilihat dari hasil FTIR selulosa asetat pada Gambar 4.2, bahwa munculnya pita serapan 3433,29 dan 3238,48cm -1 menunjukkan bahwa rantai selulosa masih memiliki gugus hidroksil OH yang belum termodifikasi, artinya modifikasi hanya terjadi pada sebagian gugus hidroksi pada selulosa, menyebabkan kepolaran selulosa masih lebih tinggi dibandingkan dengan LDPE. Disamping hal tersebut, penurunan kekuatan tarik komposit juga disebabkan oleh kandungan lignin yang masih terdapat pada bahan pengisi, hasil analisa menunjukkan kadar lignin pada selulosa 1,15 PPKS. Menurut Kim dkk 2007, lignin berfungsi sebagai bahan pengkaku pada molekul-molekul selulosa. Keberadaan lignin pada bahan pengisi juga akan mempengaruhi interaksi antara selulosa dengan LDPE atau ikatan permukaan antara matriks LDPE dan selulosa semakin kecil, sehingga kekuatan tarik juga kurang sempurna atau semakin kecil. Menurut Hariadi 2000, bahwa salah satu faktor yang dapat memperkuat bahan komposit harus ada ikatan permukaan yang kuat antara matriks dengan bahan pengisi. Hal lain yang dapat mempengaruhi kekuatan tarik komposit adalah penyebaran bahan pengisi pada matriks belum merata secara Universitas Sumatera Utara sempurna atau campuran partikel matriks dengan partikel bahan pengisi kurang homogen. Nurjana 2000, dalam penelitiannya yang menggunakan tandan kosong kelapa sawit sebagai bahan pengisi terhadap matriks polietilena menerangkan bahwa, dengan naiknya kandungan bahan pengisi, kekuatan tarik komposit menurun. Dari hasil penelitian ini, dengan adanya bahan pengisi selulosa sebesar 5 pada matriks LDPE, dapat meningkatkan kekuatan tarik komposit, dimana kekuatan tarik LDPE tanpa bahan pengisi didapat sebesar 9,39 MPa, sedangkan kekuatan tarik komposit LDPE dengan bahan pengisi selulosa 5 adalah sebesar 13,81 MPa. Hasil yang sama diperoleh oleh Tanjung 2008, bahwa sifat kekuatan tarik komposit LDPEPKB semakin meningkat dengan adanya penambahan bahan penyerasi MAPE artinya penambahan bahan penyerasi MAPE ke dalam komposit memberikan pengaruh yang baik terhadap sifat kekuatan tarik komposit LDPE terisi partikel kertas putih bekas. Secara umum dapat dilihat bahwa perubahan temperatur tidak terlalu berpengaruh terhadap kekuatan tarik komposit, karena pada setiap rasio LDPE : selulosa dengan temperatur yang berbeda, kekuatan tarik komposit tidak berbeda jauh. Tetapi dari Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa kekuatan tarik pada temperatur pencampuran 125 C relatif lebih besar dibandingkan pada temperatur 115 C dan 135 C. Hal ini disebabkan karena pada temperatur 115 C, LDPE belum melebur sempurna sehingga campuran homogen, sedangkan pada temperatur 135 C, matriks LDPE kemungkinan sebahagian sudah terdegradasi dimana titik leleh LDPE adalah 124 C Van Vlack, 2004. Dari hasil juga dapat dilihat bahwa perubahan temperatur Universitas Sumatera Utara tidak berpengaruh terhadap bahan pengisi selulosa, dimana temperatur maksimum pemrosesan selulosa adalah 200 C, sehingga sifat komposit dipengaruhi oleh temperatur fasa matriks. IV.3 Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi dan Temperatur Terhadap Sifat Pemanjangan Pada Saat Putus Komposit. Pengaruh kandungan bahan pengisi selulosa terhadap sifat pemanjangan pada saat putus komposit dapat dilihat pada Gambar 4.6. Gambar 4.6. Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi dan Temperatur Terhadap Pemanjangan Komposit Hasil pengujian komposit menunjukkan bahwa sifat pemanjangan pada saat putus menurun dengan meningkatnya kandungan bahan pengisi. Sifat pemanjangan pada saat putus yang terendah diperoleh pada kandungan selulosa 20 yaitu sebesar 4,3 Universitas Sumatera Utara sedangkan pemanjangan pada saat putus LDPE murni pada temperatur 125 C adalah 384,42. Hal ini disebabkan bahwa, dengan meningkatnya kandungan pengisi di dalam komposit dapat menyebabkan berkurangnya deformasi pada permukaan matriks, sehingga menurunkan sifat pemanjangan komposit. Oksman dan Clemons 1998 menyebutkan bahwa bahan pengisi yang memiliki sifat kekakuan yang lebih tinggi dibandingkan terhadap matriks akan menyebabkan menurunnya sifat pemanjangan. Penurunan sifat pemanjangan komposit dengan bertambahnya bahan pengisi selulosa juga diakibatkan oleh perubahan sifat komposit dari elastis lunak menjadi kuat getas. Hal ini juga dapat dijelaskan bahwa pada peregangan suatu bahan polimer, pemanjangan berbanding lurus dengan beban yang diberikan, karena pada penurunan kembali beban sebahagian regangannya hilang karena bahan polimer bukan na yang diperkuat serat-serat jerami padi, ampas tebu, pisang dan tangkai kapas merupakan bahan sepenuhnya elastis tetapi ada sifat viskositasnya. Penurunan sifat pemanjangan pada saat putus dengan meningkatnya kandungan bahan pengisi, juga diperoleh oleh Habibi, dkk 2008 pada penelitian komposit polietile . Dari hasil penelitian ini dapat dilihat bahwa perubahan temperatur tidak terlalu berpengaruh secara signifikan terhadap pemanjangan komposit, karena pada setiap rasio LDPE : selulosa dengan temperatur yang berbeda, pemanjangan komposit tidak berbeda jauh. Tetapi dari Gambar 4.2 secara umum dapat dilihat bahwa pemanjangan komposit pada temperatur pencampuran 125 C relatif lebih besar dibandingkan pada temperatur 115 C dan 135 C. Hal ini disebabkan karena pada temperatur 115 C, Universitas Sumatera Utara LDPE belum melebur sempurna sehingga campuran homogen, sedangkan pada temperatur 135 C, matriks LDPE kemungkinan sebahagian sudah terdegradasi dimana titik leleh LDPE adalah 124 C Van Vlack, 2004. .4 Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi danTemperaturTerhadap Sifat M g pada komposit polietilena yang terisi dengan 20 serat keratin dari bulu ayam. IV odulus Young. Gambar 4.7. menunjukkan pengaruh kandungan bahan pengisi selulosa terhadap modulus Young pada komposit LDPE. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa modulus Young semakin meningkat dengan semakin bertambahnya kandungan bahan pengisi di dalam matriks LDPE. Modulus Young tertinggi diperoleh pada kandungan selulosa 20 yaitu sebesar 164,78 MPa. Justin dan Walter 2005 juga melaporkan kenaikan modulus Youn 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 955 9010 8515 8020 LDPE M od ul u s Y o un g M P a 115 0C 125 0C 135 0C LDPESelulosa Gambar 4.7. Pengaruh Kandungan BahanPengisi dan Temperatur Terhadap Modulus Young Komposit Universitas Sumatera Utara Peningkatan modulus Young pada komposit LDPE terisi selulosa disebabkan oleh peningkatan sifat kekakuan komposit yang terbentuk. Hal ini juga dapat dijelaskan dari hubungan kekuatan tarik, pemanjangan terhadap modulus Young, dimana modulus Young merupakan perbandingan tegangan tarik dengan pemanjangan, dimana dalam kurva tekanan –regangan membentuk garis linier. Secara matematis, modulus Young identik dengan slope garis linier pada kurva tekanan- regangan Richardson dan Lokensgard, 1997. Dengan menggunakan Gambar 2.7 dapat dilihat bahwa, modulus Young akan semakin besar jika tegangan tarik semakin besar dengan pemanjangan semakin kecil. Dari hasil penelitian ini, terjadi penurunan kekuatan tarik dan penurunannya secara perlahan lahan atau tidak terlalu signifikan dibandingkan dengan sifat pemanjangan putus yang penurunannya sangat signifikan. Sehingga kalaupun kekuatan tarik mengalami penurunan tetapi modulus Young tetap tinggi. Sementara itu, pengaruh suhu terhadap modulus Young dapat dilihat, bahwa pada temperatur 125 C, modulus Young relatif lebih besar dibandingkan dengan pada temperatur 115 C dan 135 C. Hal ini dapat dijelaskan bahwa temperatur 125 C tidak terlalu berbeda jauh dari titik leleh LDPE antara 110 C dan 124 C, sehingga temperatur 125 C merupakan temperatur yang optimal untuk pemrosesan komposit. Universitas Sumatera Utara

IV.5 Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi dan Temperatur Terhadap Sifat Kekuatan Lentur.