Pengaruh Penambahan Pengisi Tandan Kosong Kelapa Sawit Pada Komposit Termoplastik Elastomer Dari Polipropilena- Karet Ethylene Propylene Diene Monomer
PENGARUH PENAMBAHAN PENGISI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT PADA KOMPOSIT TERMOPLASTIK ELASTOMER DARI POLIPROPILENA- KARET ETHYLENE
PROPYLENE DIENE MONOMER SKRIPSI WIMPY PRENDIKA 080802018
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
PENGARUH PENAMBAHAN PENGISI TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT PADA KOMPOSIT TERMOPLASTIK ELASTOMER
DARI POLIPROPILENA- KARET ETHYLENE
PROPYLENE DIENE MONOMER
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
WIMPY PRENDIKA
080802018
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
PERSETUJUAN
Judul : PENGARUH PENAMBAHAN PENGISI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT PADA KOMPOSIT TERMOPLASTIK ELASTOMER DARI POLIPROPILENA- KARET ETHYLENE PROPYLENE DIENE MONOMER
Kategori : SKRIPSI Nama : WIMPY PRENDIKA Nomor Induk Mahasiswa : 080802018 Program Studi : SARJANA( S1) KIMIA Departemen : KIMIA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
(FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Disetujui di : Medan, Januari 2013
Komisi Pembimbing : Pembimbing II Pembimbing I Dr. Marpongahtun, M.Sc Drs. Amir Hamzah Siregar, M.Si NIP.196111151988032002 NIP.196106141991031002 Diketahui/Disetujui oleh: Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, DR. Rumondang Bulan, MS NIP.195408301985032001
PERNYATAAN
PENGARUH PENAMBAHAN PENGISI TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT PADA KOMPOSIT TERMOPLASTIK ELASTOMER
DARI POLIPROPILENA-KARET ETHYLENE
SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja pembimbing dan saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Januari 2013 WIMPY PRENDIKA 080802018
PENGHARGAAN
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 Sarjana Sains jurusan Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Saya menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam dan tulus kepada Ayahanda saya 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. Dan adik-adik yang selalu saya rindukan Wildo Pranata Indra, 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 sebesar-besarnya kepada : Drs. Amir Hamzah Siregar, M.Si selaku dosen pembimbing 1 dan Dr. Marpongahtun, M.Sc selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan pengarahan, bimbingan, masukan dan saran hingga terselesaikannya skripsi ini. DR. Rumondang Bulan Nst, MS dan Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU, serta seluruh staff pegawai Departemen Kimia. Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya selama masa studi saya di FMIPA USU. Dan tak lupa saya menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam dan tulus kepada Kepala laboratorium Kimia Fisika, staff dan seluruh rekan-rekan Asisten Laboratorium Kimia Fisika USU, abangda Edy, abangda Misbah, abangda Ismail, abangda Tisna, kakanda Wulan, kakanda Rafika, kakanda Destia, Rinna, Rudnin, Enka, Firman, Supran, Aidil, Deasy, Mira,Neni, Gita, Diana, Leni, Iis yang telah memberikan semangat dan kerjasama yang baik selama ini. Teristimewa untuk teman- teman stambuk 2008 dan sahabat- sahabat saya, Nurul, Arini, Tya, Annisa, Tiwi, Maysita, Novi, Chelly, Maya, Niken, Mona, Ripa, Poppy, Zepira, Apriyon, Nopriyaldi, Eka, terima kasih untuk persahabatan terindah bersama kalian. Terima kasih setulusnya buat teman- teman IPA’05 sungguh bahagia bisa mengenal kalian semua serta semua pihak yang terlibat dalam penyelesaian skripsi ini.
Medan, Januari 2013 Wimpy Prendika
ABSTRAK
Telah dilakukan vulkanisasi dinamik menggunakan metode ekstrusi pada campuran polipropilena- karet ethylene propylene diene monomer dengan inisiator dikumil peroksida dan zat pengikat silang divinilbenzena dengan variasi penambahan pengisi tandan kosong
o
kelapa sawit 5g, 10g, 15g, 20g, 25g, 30g, 35g, 40g. Campuran diektrusi pada suhu 170 C
o
kemudian hasil ekstrusi dicetak, ditekan dengan alat press pada suhu 175 C sesuai ASTM D638 untuk memperoleh spesimen. Spesimen di karakterisasi berdasarkan pengujian kekuatan tarik, kekuatan lentur, persentase ikat silang dan analisa morfologi permukaan dengan SEM. Peningkatan jumlah pengisi tandan kosong kelapa sawit pada komposit termoplastik elastomer menunjukkan adanya penurunan kekuatan tarik, kekuatan lentur dan persentase ikat silang. Campuran TPE dengan pengisi tandan kosong kelapa sawit 5g
2
memiliki kekuatan tarik yang paling tinggi dengan nilai kekuatan tarik 1,704 Kgf/mm dan kemuluran 21,72 %. Dengan persentase ikat silang nilai 91,3% dan kekuatan lentur 8,21
2 Kgf/mm . Morfologi permukaan dengan SEM menunjukkan bahwa jumlah pengisi menghasilkan adhesi yang melemah.
THE ADDITION EFFECT OF OIL PALM EMPTY FRUIT BUNCH FILLER IN
THERMOPLASTIC ELASTOMER COMPOSITES OF POLYPROPYLENE-
ETHYLENE PROPILENE DIENE MONOMER RUBBER
ABSTRACT
The Research of dynamic vulcanization using the extrution method in mixture of polypropylene-ethylene propylene diene monomer rubber with dicumil peroxide as inisiator and divinylbenzene as crosslinking agent with variation addition of oil empty fruit bunches palm filler 5g, 10g, 15g, 20g, 25g, 30g, 35g, 40g has been studied. The blend were extruded
o
at temperature 170 C and then extrusion result were molded, pressed with a pressure at
o
temperature 175 C according to ASTM D638 to obtain the specimen. The Specimens Characterized based on the tensile strength test, flexural strength test, crosslink percentage and surface morphology analysis by SEM. Increasing of filler Oil Palm Empty Fruit Bunch content in thermoplastic elastomer compound show any reduction of tensile strength, flexural strength and the percentage of crosslink. The mixture of TPE with oil empty fruit bunches palm filler 5 g has the highest tensile strength with the value of tensile strength and
2
value of elongation at break 1.704 Kgf/mm and 21.72%. With the value crosslink
2
percentage was 91,3% and flexural strength was 8.21 Kgf/mm . Surface morphology with SEM presence that increasing of filler content produce weak adhesion.
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan ii
Pernyataan iii penghargaan iv
Abstrak v
Abstract vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel ix
Daftar Gambar x
Daftar Singkatan xi
Daftar Lampiran xii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1
1 Latar Belakang
1.2
4 Permasalahan
1.3
4 Pembatasan Masalah
1.4
5 Tujuan Penelitian
1.5
5 Manfaat Penelitian
1.6
6 Metodologi Penelitian
1.7
7 Lokasi Penelitian
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Polimer
8
2.2 Komposit
9
2.3 Plastik
11
2.4 Polipropilen
12
2.5 Karet Sintetis
13
2.5.1 EPDM (Ethylene Propilene Diene Monomer)
13
2.6 Bahan Pengisi
14
2.6.1 Bahan Pengisi Organik
15
2.6.2 Bahan Pengisi Anorganik
16
2.7 Tandan Kosong Kelapa Sawit
16
2.8 Paduan Polimer
18
2.9 Dikumil Peroksida
18
2.10 Divinilbenzena
19
2.11 Xilena
20
2.12 Karakterisasi Campuran Polimer
21
2.12.1 Uji Kekuatan Tarik
22
2.12.2 Kekuatan Lentur
22
2.12.3 Persentase Ikat Silang
23
2.12.4 SEM ( Scanning Electron Microscopy )
23 BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Bahan-bahan dan Alat-alat Penelitian
25
3.1.1 Alat-alat Penelitian
25
3.1.1 Bahan-bahan Penelitian
26
3.2 Prosedur Kerja
26
3.2.1
26 Penyiapan Sampel
3.2.2 Pengolahan Campuran Polipropilena-Karet EPDM + 1 phr DKP dan 2 phr DVB dengan penambahan berat pengisi TKKS
27
3.2.3
27 Pembuatan Spesimen
3.2.4
28 Uji Kekuatan tarik
3.2.5
28 Uji kekuatan Lentur
3.2.6
28 Analisa permukaan dengan SEM
3.2.7
29 Persentase Ikat Silang
3.3
30 Skema Pengambilan Data
3.3.1
30 Bagan Penyiapan karet EPDM
3.3.2
30 Bagan Penyiapan Tandan Kelapa Sawit
3.3.3 Bagan Pembuatan dan Karakterisasi Campuran PP- karet EPDM + 1 phr DKP + 2 phr DVB dengan penambahan berat bahan pengisi
31 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
32
4.1.1 Karakterisasi Sampel dan Pengujian Sifat Mekanik
32
4.1.1.1 Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran
32
4.1.1.2 Uji Kuat Lentur
33
4.1.2 Persentase Ikat Silang
33
4.2 Pembahasan
35
4.2.1 Analisa Kekuatan Tarik (σ) dan Kemuluran (ε) Campuran
PP-Karet EPDM + 1 phr DKP + 1 phr DVB dengan variasi penambahan pengisi TKKS
35 4.2.2 f ) dari Campuran PP
Analisa Kekuatan Lentur (σ Karet EPDM + 1 phr DKP + 2 phr DVB dengan variasi penambahan pengisi TKKS
36
4.2.3 Persentase Ikat Silang
37
4.2.4 Analisa Permukaan dengan SEM (Scanning Electron
Microscopy )
38
4.3 Rancangan Reaksi Pembentukan TPE
40 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
42
5.2 Saran
42 DAFTAR PUSTAKA
43 LAMPIRAN
46
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Jenis Pengisi Organik16 Tabel 2.2 Komposisi Kimia dari TKK
17 Tabel 2.3 Sifat Mekanik TKKS
17 Tabel 2.4 Sifat dari Divinilbenzena
20 Tabel 2.5 sifat Fisik Senyawa Xilena
21 Tabel 4.1 Data hasil Pengujian Kekuatan Tarik (σ
t
) dan Kemuluran (ε) Campuran TPE 50/50 (g/g) + 1 phr DKP + 2 phr DVB dengan variasi penambahan pengisi
32 Tabel 4. 2 Data hasil Pengujian Kekuatan Lentur (σ
f
) dari Campuran TPE 50/50 (g/g) dengan variasi penambahan pengisi
33 Tabel 4.3 Hasil Persentase Ikat Silang Campuran TPE
34
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Struktur Polipropilena.
12 Gambar 2.2 Strukturdekomposisi Dikumil Peroksida.
19 Gambar 2.3 Struktur divinilbenzena.
20 Gambar 2.4 Struktur o-xilena, m-xilena dan p-xilena
20 Gambar 3.1 Spesimen uji berdasarkan ASTM D638
27 Gambar 4.1 Grafik kekuatan tarik dari campuran PP-Karet EPDM
- 1 phr DKP + 2 phr DVB dengan variasi penambahan pengisi TKKS
35 Gambar 4.2 Grafik kemuluran dari campuran PP-Karet EPDM
- 1 phr DKP + 2 phr DVB dengan variasi penambahan pengisi TKKS
35 Gambar 4.3 Grafik kuat lentur dari campuran PP-Karet EPDM
- 1 phr DKP + 2 phr DVB dengan variasi penambahan pengisi TKKS
36 Gambar 4.4 Grafik persentase ikat silang dari campuran PP- Karet EPDM + 1 phr DKP + 2 phr DVB dengan variasi Penambahan pengisi TKKS
37 Gambar 4.5. Hasil pengujian SEM Campuran PP-Karet EPDM- TKKS 50/50/5 (g/g) + 1 phr DKP + 2 phr DVB dengan perbesaran 500 kali.
39 Gambar 4.6 Hasil pengujian SEM Campuran PP-Karet EPDM- TKKS 50/50/40 (g/g) + 1 phr DKP + 2 phr DVB dengan Perbesaran 500 kali
39
DAFTAR SINGKATAN
PP = Polipropilena DKP = Dikumil Peroksida DVB = Divinil Benzena TPE = Termoplastik Elastomer Phr = Per hundred rubber SEM = Scanning Electron Microscopy ASTM = American Society for Testing and Materials EPR = Etilena-Propilena-rubber EPDM = Etilena Propilena Diena Monomer NBR = Butadiena-akrilonitril-rubber TPV = Termoplastik Vulkanisat TPO = Termoplastik Olefin TKKS = Tandan kosong Kelapa Sawit TBS = Tandan Buah Segar MAPP = Maleat Anhidrat tergrafting Polipropilena