59
4.5 Pembuatan Komposit dengan Matriks Polipropilena dan Selulosa Pelepah Sawit Terfibrilasi yang Didispersikan dalam Poli Asam Laktat
Selulosa pelepah sawit diperoleh melalui tahap pulping, pemutihan dan pemurnian pulp soda pelepah sawit. Untuk mendapatkan diameter serat yang lebih
kecil, selulosa pelepah sawit diproses secara mekanis menggunakan high speed blender
. Kemudian selulosa terfibrilasi digunakan sebagai pengisi dalam matriks polipropilena, setelah didispersikan terlebih dulu dalam poli asam laktat Gambar
4.38.
Gambar 4.38 Komposit PPPLAselulosa OPF terfibrilasi 0, 1, 2, 3, 6, 12 menit
4.5.1 Karakteristik Morfologi Selulosa Terfibrilasi
Gambar SEM dari selulosa terfibrilasi ditunjukkan pada Gambar 4.39. Setelah proses fibrilasi menggunakan high speed blender selama 3 menit,
diameter selulosa berukuran 5,2 7,3 µm. Sedangkan setelah proses fibrilasi
selama 12 menit, diameter selulosa berukuran 4,5 5,2 µm. Selain menyebabkan
terurainya selulosa, fibrilasi dengan high speed blender selama 12 menit menyebabkan kerusakan pada permukaan selulosa.
Untuk menghasilkan pulp soda pelepah sawit, serat pelepah sawit direaksikan dengan sodium hidroksida. Namun pulp soda masih mengandung
hemiselulosa dan sisa lignin, karena itu proses pulping perlu dilanjutkan dengan proses pemutihan dan pemurnian, untuk memperoleh serat selulosa. Selama
proses pulping, serat pelepah sawit direaksikan dengan bahan pemasak sodium hidroksida dalam suhu yang tinggi 176
C. Bahkan proses pemutihan dan pemurnian pun dilakukan pada suhu yang cukup tinggi 80
C. Selanjutnya selulosa mengalami proses fibrilasi dengan kecepatan putar yang tinggi, 16.000
rpm Tahapan proses tersebut telah berhasil melarutkan lignin dan hemiselulosa, namun menyebabkan ketidakstabilan struktur selulosa, terutama pada selulosa
yang difibrilasi dengan kecepatan 16.000 rpm.
60
Gambar 4.39 Morfologi selulosa pelepah sawit terfibrilasi: a 3 menit, b 12 menit, pembesaran 2000x
4.5.2 Sifat Mekanis Komposit PPPLASelulosa Terfibrilasi 4.5.2.1 Keteguhan tarik, modulus tarik dan regangan maksimum komposit
PPPLAselulosa Terfibrilasi pada Kecepatan 16.000 rpm Keteguhan tarik komposit PPPLAselulosa OPF yang difibrilasi pada
kecepatan 16.000 rpm dengan variasi waktu fibrilasi, yaitu: 1, 2, 3, 6, 12 menit, ditunjukkan pada Gambar 4.40. Keteguhan tarik dari PP murni dan PLA murni
sebesar 31,76 Nmm
2
dan 55,03 Nmm
2
. Sedangkan komposit PPPLA hanya menunjukkan keteguhan tarik sebesar 11,20 Nmm
2
. Penurunan keteguhan tarik tersebut, disebabkan oleh PP tidak dapat bercampur dengan PLA immicible
akibat perbedaan polaritas antara PP dan PLA. PP merupakan polimer yang bersifat hidrofobik, sedangkan PLA cenderung bersifat hidrofilik. Ketidaksesuaian
antara PP dan PLA, dapat diperbaiki dengan menambahkan agen penggandeng coupling agent, maleated anhydride polypropylene MAPP Zhang et al. 2010,
Hui et al. 2013.
Salah satu tujuan dari campuran polimer adalah menghasilkan bahan baru dengan sifat yang diinginkan campuran dari keduanya dengan harga yang lebih
murah. Selain itu PLA yang dapat dilarutkan dengan pelarut organik, diperlukan untuk mendispersikan selulosa terfibrilasi ke dalam polimer.
Polipropilena merupakan polimer yang bersifat hidrofobik, sedangkan selulosa merupakan polimer yang bersifat hidrofilik. Prosedur yang umum
dilakukan sebelum mencampurkan selulosa ke dalam polipropilena adalah dengan mengeringkan selulosa untuk mengurangi sifat hidrofiliknya dan mengecilkan
ukuran selulosa agar selulosa terdispersi merata dalam polipropilena. Bengtsson et al.
2007 membentuk pulp terputihkan softwood menjadi butiran pelet sebelum dicampur dengan butiran polipropilena. Wu et al. 2012 menggiling fibril batang
padi yang sudah dikering-bekukan. Sedangkan Khalid et al. 2008 menggiling serat tandan kosong kelapa sawit yang sudah dikeringkan dalam oven. Prosedur
tersebut menerapkan tahap pengeringan selulosa yang berpotensi menyebabkan terjadinya penggumpalan agglomeration selulosa, disebabkan terjadinya ikatan
hidrogen antara serat.
Pada penelitian ini, diameter serat selulosa diperkecil dengan proses fibrilasi kemudian mendispersikan selulosa terfibrilasi tanpa melalui proses pengeringan
ke dalam larutan PLA untuk mencegah penggumpalan selulosa sebelum
61 dicampurkan dengan matriks PP. Pencampuran PP dan komposit PLAselulosa
terfibrilasi dilakukan dalam rheomix. Walaupun tanpa menggunakan MAPP, penambahan selulosa terfibrilasi, menyebabkan peningkatan kekuatan komposit
PPPLA. Nilai keteguhan tarik komposit PPLASelulosa terfibrilasi dengan berbagai variasi waktu fibrilasi berkisar antara 10,78
17,39 Nmm
2
. Berdasarkan analisis keragaman ANOVA dengan
= 0,05, waktu fibrilasi berpengaruh terhadap nilai keteguhan tarik komposit secara nyata Lampiran 23.
Gambar 4.40 Keteguhan tarik komposit PPPLAselulosa pelepah sawit terfibrilasi selama 0, 1, 2, 3, 6, 12 menit, kecepatan 16.000 rpm
Fibrilasi selulosa pada kecepatan 16.000 rpm selama 2 menit, menghasilkan selulosa terfibrilasi yang dapat meningkatkan keteguhan tarik komposit
PPPLAselulosa OPF menjadi 17,39 Nmm
2
atau 55,27 lebih tinggi dibandingkan dengan komposit PPPLA. Sedangkan selulosa OPF yang difibrilasi
pada kecepatan yang sama selama 3 menit menghasilkan keteguhan tarik komposit PPPLAselulosa OPF terfibrilasi sebesar 16,30 Nm
2
atau 45,54 lebih tinggi dari komposit PPPLA. Peningkatan keteguhan tarik tersebut disebabkan
karena peningkatan aspek rasio selulosa akibat diameter selulosa menjadi lebih kecil setelah proses fibrilasi. Namun, fibrilasi selama 12 menit cenderung untuk
menurunkan aspek rasio selulosa karena serat selulosa terpotong dengan lebih intensif dibandingkan penguraian serat selulosa Gambar 4.41.
Gambar 4.41 Selulosa pelepah sawit terfibrilasi pada kecepatan 16.000 rpm: a 1 menit, b 2 menit, c 6 menit, d 12 menit, pembesaran
200x
