PENGARUH PENAMBAHAN PEMPLASTIS KARET ALAM TERHADAP DEFLEKSI, KEKUATAN BENDING DAN TIME TO IGNITION KOMPOSIT POLIPROPILENASERAT KENAFHALOISIT
PENGARUH PENAMBAHAN PEMPLASTIS KARET ALAM TERHADAP
DEFLEKSI, KEKUATAN BENDING DAN TIME TO IGNITION
Disusun oleh:
AMALIYAH SHOLIHATI
M0312004
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar
Sarjana Sains dalam bidang ilmu kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Oktober, 2017
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PENGARUH PENAMBAHAN PEMPLASTIS KARET ALAM TERHADAP DEFLEKSI, KEKUATAN BENDING DAN TIME TO IGNITION KOMPOSIT POLIPROPILENA/SERAT KENAF/HALOISIT
” belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, September 2017 Amaliyah Sholihati PENGARUH PENAMBAHAN PEMPLASTIS KARET ALAM TERHADAP DEFLEKSI, KEKUATAN BENDING DAN TIME TO IGNITION KOMPOSIT
POLIPROPILENA/SERAT KENAF/HALOISIT AMALIYAH SHOLIHATI
Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Telah disintesis komposit dari limbah polipropilena (recycled
polypropylene , rPP) dengan bahan pengisi penguat serat kenaf (kenaf fiber, KF)
dan bahan pengisi penghambat nyala lempung haloisit (Hall) dengan penambahan pemplastis limbah karet alam (recycled natural rubber, rNR).Komposit diproses dengan metode larutan secara reaktif menggunakan senyawa penggandeng polipropilena-asam akrilat (PP-AA) dan agen pengikat silang divynil benzene (DVB). Konsentrasi bahan pemplastis rNR divariasi 0%, 1%, 3%, 5%, dan 7% b/b. Kondisi optimum komposit diperoleh dengan penambahan rNR sebesar 3% (b/b). Pada pembuatan komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall, untuk mengetahui interaksi kimia antara material dilakukan karakterisasi inframerah (FTIR) terhadap komposit. Pengujian sifat mekanik berupa kekuatan bending dan ketahanan nyala berupa time to ignition (TTI) berdasarkan prosedur ASTM D790 dan ASTM D635. Hasil dari pengujian bending menunjukkan bahwa pengaruh penambahan rNR ke dalam komposit meningkatkan nilai defleksi dan menurunkan elastisitas bending. Komposit rPP/3% rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall mengalami peningkatan kekuatan bending (flexural strength, FS) dan ketahanan nyala TTI sebesar 25,4% dan 0,04% dibandingkan komposit tanpa penambahan rNR. Penambahan pemplastis hingga kondisi optimum (rNR 3%) meningkatkan sifat mekanik dan ketahanan nyala komposit. Kata kunci: limbah polipropilena, limbah karet alam, serat kenaf, haloisit, defleksi, kekuatan bending, time to ignition
EFFECT OF NATURAL RUBBER PLASTICIZER ADDITION ON DEFLECTION, BENDING STRENGTH AND TIME TO IGNITION OF
POLYPROPYLENE/KENAF FIBER/HALLOYSITE COMPOSITE AMALIYAH SHOLIHATI
Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University
ABSTRACT
Composites of waste polypropylene (recycled polypropylene, rPP) had been synthesized using kenaf fiber (KF) as reinforcement and halloysite (Hall) as a flame retardant with the addition of recycled natural rubber (rNR) as a plasticizer. The composites were processed by a reactive solution method using polypropylene-acrylic acid (PP-AA) coupling agent and divynil benzene (DVB) crosslinker. The rNR plasticizer concentration was varied 0%, 1%, 3%, 5%, and 7% (w/w). The optimum condition of the composites was obtained by the addition of 3% (w/w) of rNR plastisizer. In order to investigate the interaction between raw materials, composites rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall have been characterized by an infrared spectrophotometer (FTIR). Flexural strength of the composites based on ASTM D790 and time to ignition (TTI) of composites according to ASTM D635 were measured. The results of the flexural strength tests showed that the deflection of the composites increased in addition of rNR, and the bending elasticity decreased. Composite rPP/3% rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall that compared to the composite without rNR has increased flexural strength (FS) and inflammability TTI to 25,4% and 0,04%, respectively. The addition of plasticizer to optimum condition (3% rNR) increased the mechanical properties and flame resistance of composite. Keyword: recycled polypropylene, recycled natural rubber, kenaf fiber, halloysite, deflection, flexural strength, time to ignition
MOTTO
“... Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman diantaramu dan orang- orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat. Dan Allah mengetahui apa y ang kamu kerjakan.”
(Q.S. Al-Mujaadilah [58] : 11) “Bersikaplah kukuh seperti batu karang yang tidak putus-putusnya dipukul ombak. Ia tidak saja tetap berdiri kukuh, bahkan ia menenteramkan amarah ombak dan gelombang itu.
” (Jalinus At-Thabib)
“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagi kamu. Dan boleh jadi kamu mencintai sesuatu, padahal ia amat buruk bagi kamu. Allah Maha mengetahui sedangkan kamu tidak mengetahui.
” (Q.S. Al-Baqarah [2] : 216)
PERSEMBAHAN
Karya sederhana ini penulis persembahkan untuk : Ibu atas limpahan doa, tetesan keringat dan kasih sayang yang tak terhingga
(Alm.) Bapak atas kasih sayang selama hidup dan rasa rindu yang berarti Mbak Anis, Mas Arif, Mbak Ana, Arum, Mas Bagus, Mas Masykur dan Mas
Arifin untuk doa dan dukungan Rizka, Dian, Intan, Qoqonita, Aniza, dan Alifah atas semangat dan dukungannya
Teman-teman seperjuangan dan Kimia 2012 atas solidaritasnya Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari Prodi Kimia FMIPA UNS. Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak, oleh karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Triana Kusumaningsih, S.Si., M.Si. selaku Kepala Prodi Kimia FMIPA UNS.
2. Ibu Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing Skripsi sekaligus Pembimbing Akademik.
3. Dr. Sayekti Wahyuni, M.Si. selaku Kepala Laboratorium MIPA Terpadu UNS.
4. Dr. Khoirina Dwi N., M.Si. selaku Kepala Laboratorium Kimia FMIPA UNS.
5. Bapak dan Ibu Dosen dan seluruh staf Jurusan Kimia FMIPA UNS.
6. Ketua dan seluruh staf serta laboran Laboratorium Material Jurusan Teknik Mesin FT dan Sub Laboratorium Kimia Pusat Universitas Sebelas Maret.
7. Ibu dan (Alm.) Bapak serta keluarga yang telah memberikan perhatian, doa, nasihat dan motivasi kepada penulis.
8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penelitian dalam skripsi ini merupakan bagian dari proyek penelitian Kolaborasi Internasional (KI) PNBP UNS yang berjudul
“Development of
Lightweight, High Mechanical and Inflammability Properties Thermoplastic
Elastomer for Automotive Components” dengan Nomor Kontrak PNBP Batch 2 International Collaboration No. 1073/UN27.21/PP/2017 atas nama Prof. Dra
Neng Sri Suharty, M.S., Ph.D. Berkaitan dengan hal tersebut maka penggandaan atau pengambilan segala sesuatu dari penelitian ini harus seijin Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.S. Ph.D sebagai pemilik proyek penelitian.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu penulis mengharapkan bimbingan, kritik dan saran sebagai bahan pertimbangan untuk membuat karya yang lebih baik. Namun, penulis berharap semoga karya ini bermanfaat bagi pembaca.
Surakarta, September 2017 Amaliyah Sholihati
DAFTAR ISI
HALAMAN HALAMAN HALAMAN HALAMAN HALAMAN BAB I PENDAHULUAN .................................... Error! Bookmark not defined.
A. Latar Belakang .................................. Error! Bookmark not defined.
B. Perumusan Masalah ........................... Error! Bookmark not defined.
1. Identifikasi Masalah ...................... Error! Bookmark not defined.
2. Batasan Masalah ........................... Error! Bookmark not defined.
3. Rumusan Masalah ......................... Error! Bookmark not defined.
C. Tujuan Penelitian ............................... Error! Bookmark not defined.
D. Manfaat Penelitian ............................. Error! Bookmark not defined.
BAB II LANDASAN TEORI .............................. Error! Bookmark not defined. A. Tinjauan Pustaka ............................... Error! Bookmark not defined.
1. Polipropilena ................................. Error! Bookmark not defined.
2. Bahan Pengisi Serat Alam ............. Error! Bookmark not defined.
3. Bahan Pengisi Lempung ................ Error! Bookmark not defined.
4. Bahan Pemplastis .......................... Error! Bookmark not defined.
5. Komposit ...................................... Error! Bookmark not defined.
6. Karakterisasi Komposit ................. Error! Bookmark not defined.
7. Pengujian Komposit ...................... Error! Bookmark not defined.
a. Pengujian Sifat Mekanik .......... Error! Bookmark not defined.
b. Pengujian Ketahanan Nyala ..... Error! Bookmark not defined.
B. Kerangka Pemikiran .......................... Error! Bookmark not defined.
C. Hipotesis............................................ Error! Bookmark not defined.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............. Error! Bookmark not defined. A. Desain Penelitian ............................... Error! Bookmark not defined. B. Metodologi Penelitian ........................ Error! Bookmark not defined. C. Tempat dan Waktu Penelitian ............ Error! Bookmark not defined. D. Alat dan Bahan yang Digunakan ........ Error! Bookmark not defined.
1. Alat ............................................... Error! Bookmark not defined.
2. Bahan ............................................ Error! Bookmark not defined.
E. Prosedur Penelitian ............................ Error! Bookmark not defined.
1. Preparasi Limbah Polipropilena ..... Error! Bookmark not defined.
2. Pembuatan Senyawa Penggandeng PP-AA dengan metode larutanError! Bookmark n 3. Preparasi Serat Kenaf (KF)............ Error! Bookmark not defined.
4. Preparasi Lempung Haloisit .......... Error! Bookmark not defined.
5. Pembuatan Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/HallError! Bookmark not defined.
6. Pembuatan Spesimen..................... Error! Bookmark not defined.
7. Karakterisasi Komposit ................. Error! Bookmark not defined.
8. Pengujian Elastisitas dan Sifat Mekanik KompositError! Bookmark not defined.
9. Pengujian Ketahanan Nyala KompositError! Bookmark not defined.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............. Error! Bookmark not defined. A. Karakterisasi Gugus Fungsi ............... Error! Bookmark not defined. B. Pengaruh Penambahan rNR terhadap Sifat Mekanik Komposit . Error! Bookmark not defined. C. Pengaruh Penambahan rNR terhadap Ketahanan Nyala Komposit Error! Bookmark not defined. BAB V PENUTUP .............................................. Error! Bookmark not defined. A. Kesimpulan ....................................... Error! Bookmark not defined. B. Saran ................................................. Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA .......................................... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN ........................................................ Error! Bookmark not defined.
DAFTAR TABEL
Table 1 Komposisi kimia serat kenaf (KF) ........... Error! Bookmark not defined.Table 2 Formulasi pembuatan senyawa penggandeng PP-AAError! Bookmark not defined. Table 3. Formulasi pembuatan komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall .... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Reaksi Polimerisasi Polipropilena ...... Error! Bookmark not defined.Gambar 2 Taksisitas Polipropilena dengan R = CH
3 Error! Bookmark not defined.
Gambar 3 (a) Kode kemasan recycle jenis PP, (b) Limbah polipropilena (rPP) .......................................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 4 (a) Serat Kenaf (Kenaf Fiber, KF), (b) Tanaman Kenaf (Hibiscus cannabinus ) ....................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 5 Struktur Kimia Selulosa ..................... Error! Bookmark not defined. Gambar 6 (a) Struktur Lapisan Lempung Tipe 1:1 dan (b) Struktur Lapisan Lempung Tipe 2:1 ............................. Error! Bookmark not defined. Gambar 7 (a) Morfologi Pendispersian Lempung pada Matrik (HaiYun dkk., 2011) ................................................. Error! Bookmark not defined. Gambar 8 (a) Pohon Karet (Havea brasiliensis), (b) Limbah Produk NR (Sarung Tangan Karet Alam) .......................... Error! Bookmark not defined. defined. Gambar 10 Struktur Kimia (a) Xilena, (b) Benzoil Peroksida (BPO), (c) Pembentukan Radikal Bebas BPO ..... Error! Bookmark not defined. Gambar 11 (a) Struktur Asam Akrilat (AA), (b) Reaksi Pembentukan Senyawa Penggandeng PP-AA ......................... Error! Bookmark not defined. Gambar 12 Struktur Kimia DVB .......................... Error! Bookmark not defined. Gambar 13 Spektra FTIR dari Komposit rPP/DVB/AA/BPError! Bookmark not defined. Gambar 14 Skema Pengujian (a) three point bending, (b) four point bending .......................................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 15 Sampel Pengujian Three Point Bending berdasarkan ASTM D790 .......................................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 16 Ilustrasi perubahan tinggi (defleksi) ... Error! Bookmark not defined. Gambar 17 Komponen Segitiga Api ..................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 18 Sampel Pengujian Ketahanan Nyala berdasarkan ASTM D635 . Error! Bookmark not defined. Gambar 19 Skema Pengujian Ketahanan Nyala berdasarkan ASTM D635 .. Error! Bookmark not defined. Gambar 20 Desain Penelitian ............................... Error! Bookmark not defined. Gambar 21 (a) Alat Hot Press Modifikasi dari D-7064 Rhemsalden-Brunbach, (b) Lembaran Spesimen Komposit .......... Error! Bookmark not defined. Gambar 22 Spektrofotometer FTIR Model Prestige-21 Merek Shimadzhu .. Error! Bookmark not defined. Gambar 23 (a) UTM Model JTM-UTS510,(b) Spesimen Uji Kekuatan Bending .......................................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 24 (a) Spesimen Uji Ketahanan Nyala, (b) Alat Uji Ketahanan Nyala
Buatan Siswanto Mengadopsi ASTM D635Error! Bookmark not defined. Gambar 25 Spektra FTIR (a) rPP, (b) AA, (c) PP-AAError! Bookmark not defined.
Gambar 26 Spektra FTIR (a) Komposit rPP/DVB/PP-AA/20% KF/20% Hall, (b) rNR, dan (c) Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% Hall .......................................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 27 Penentuan Kondisi Optimum Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% Hall ..................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 28 Grafik Pengaruh Penambahan rNR terhadap Nilai Defleksi Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% HallError! Bookmark not
defined.
Gambar 29 Grafik Pengaruh Penambahan rNR terhadap Nilai EB Komposit
Bookmark not
rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% HallError! defined. Gambar 30 Grafik Pengaruh Penambahan rNR terhadap Nilai FS Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% HallError! Bookmark not
defined.
Gambar 31 Grafik Pengaruh Penambahan rNR terhadap Nilai TTI Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% HallError! Bookmark not
defined.