Pembuatan Dan Karakterisasi Komposit Karet Alam/Monmorillonite Menggunakan Polietilen Glikol Sebagai Pemodifikasi Organik
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET ALAM/MONMORILLONITE MENGGUNAKAN POLIETILEN GLIKOL SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK SKRIPSI CAROLINE HADIWIJAYA 100802027
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET
ALAM/MONMORILLONITE MENGGUNAKAN
POLIETILEN GLIKOL SEBAGAI
PEMODIFIKASI ORGANIK
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
CAROLINE HADIWIJAYA
100802027
PERSETUJUAN
Judul : Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Karet Alam/Monmorillonite Menggunakan Polietilen Glikol Sebagai Pemodifikasi Organik.
Kategori : Skripsi Nama : Caroline Hadiwijaya Nomor Induk Mahasiswa : 100802027 Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen :Kimia Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara Disetujui di Medan, April 2015
Komisi Pembimbing : Pembimbing 2, Pembimbing 1, Saharman Gea, Ph.D Dr.Yugia Muis, M. Si
PERNYATAAN
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET
ALAM/MONTMORILLONITE MENGGUNAKAN
POLIETLILEN GLIKOL SEBAGAI
PEMODIFIKASI ORGANIK
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, April 2015 Caroline Hadiwijaya
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepadaTuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan karuniaNya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi sebaik mungkin. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Alm. Ayahanda Djoko Merdiko yang sudah ada di Rumah Bapa dan Ibunda Sonty Eveline yang telah memberikan kassih sayang, doa, restu dan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis sehingga dapatmenyelesaikan kuliah dan penelitiannya dengan baik. Kepada kakanda Tantriana yang selalu memberikan semangat, nasehat dan saran kepada penulis. Kepada Bude, Mbak Nian , Mba Dewi, Bapak Tua serta Inang Tua yang memberikan dukungan dan semangat kepada Penulis.
Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Yugia Muis, M. Si selaku dosen pembimbing 1 dan Bapak Saharman Gea, Ph.D selaku dosen pembimbing 2 yang telah meberikan waktu, bimbingan, dan saran kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Terima Kasih kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU Medan. Kepada Bapak Dr. Mimpin Ginting selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan dan saran kepada penulis selama perkuliahan. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada teman dekat penulis, Tio, Wiwi, Anggi, Irna, Putri, Ria, Agnes, Siska, Anggun, Patresia, Togi, Fitri yang telah memberikan semangat dan bantuan kepada penulis. Kepada teman-teman stambuk 2010 dan kos purithakarina yang telah memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terimakasihkepada saudara dan teman- teman yang tidak dapat disebutkan satu-persatu atas dukungannya.
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET
ALAM/MONTMORILLONITE MENGGUNAKAN
POLIETLILEN GLIKOL SEBAGAI
PEMODIFIKASI ORGANIK
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan dan karakterisasi komposit karet alam/monmorillonite dengan polietilen glikol (PEG) sebagai pemodifikasi secara
o
organic. Karet Alam SIR-10 dimastikasi pada suhu 60 C dengan variasi waktu 0; 2; 4; 6; 8; dan 10 menit menggunakan two-roll mill. Kemudian SIR-10 yang telah dimastikasi selama 4 menit yang merupakan waktu optimum mendapatkan berat molekul terendah digrafting dengan GMA untuk mendapatkan karet alam-g-GMA yang selanjutnya digunakan sebagai bahan penyelaras (kompatibiliser).
Monmorillonite dalam jumlah yang sama yaitu 10 g dimodifikasi dengan PEG dalam konsentrasi yang berbeda-beda 0,01; 0,03; dan 0,05 mol dan kemudian ditambahkan ke dalam karet SIR-10 dan karet alam-g-GMA menggunakan two- roll mill menghasilkankomposit. Sampel komposit disiapkan mengikuti ASTM D- 638 untuk uji tarik dengankecepatan1 mm/menitdanujitermaldengan TGAdari 30-
o
800
C. Morfologi permukaan komposit dianalisis dengan SEM pada magnifikasi 15kV. Hasil kekuatan tarik optimum diperoleh pada penambahan monmorillonite dengan konsentrasi PEG 0,01 mol % yaitu3,82 MPa dan nilai modulus young yaitu 0,46 MPa. Analisis degradasi termal menggunakan TGA menunjukkan
o
puncak degradasi termal pada 367,85
C, dan persen residu 10,31 %. Analisis morfologi menggunakan SEM menunjukkan permukaan komposit yang homogen.
THE PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF NATURAL
RUBBER/MONTMORILLONITECOMPOSITEBY MODIFYING
ORGANICALLY WITHPOLYETHYLENE GLYCOL
ABSTRACT
Research on the preparation of composite natural rubber/montmorillonite by modifyng organically with polyethylene glicol have been done. Natural rubber
o
SIR-10 mastication at 60 C with variation 0; 2; 4; 8; 10 minute using two-roll mill. SIR-10 mastication for 4 minute which is optimum time to get the lowest molecular weight greafted with GMA for receive natural rubber-g-GMA which used as compatibilizer agent. 10 gram montmorillonite modificated with PEG on various concetration 0.01; 0.03;0.05 mol and then added to rubber SIR-10 and natural rubber-g-GMA using two roll mill to get composite. Sample composite prepared based on ASTM D-638 to tensile test with velocity 1mm/minute and
o
thermal degradation analysis using TGA from 30-800
C. Morphological analysis composite using SEM at 15 kV. Results optimum stress provide on montmorillonite with 0.01 mol PEG is 3.82 MPa and modulus young is 0.46 MPa.
o
Thermal degradation analysis showed the thermal degradation peak at 367.85
C, and 10.31 % percent residue. Morphological analysis using SEM showed a homogenous surface of composite. Keywords : Composite, Natural rubber, Montmorillonite, GMA
DAFTAR ISI
1.3 Pembatasan Masalah
8
7 2.1.1 2.1.1 Jenis-jenis Karet
2.1 Karet Alam
5 Bab 2. Tinjauan Pustaka
1.7 Metodologi Penelitian
5
1.6 Lokasi Penelitian
4
1.5 Manfaat Penelitian
4
1.4 Tujuan Penelitian
4
Halaman Persetujuan iii
Pernyataan iv
1.2 Perumusan Masalah
1
1.1 Latar Belakang
Bab 1. Pendahuluan
Daftar Lampiran xii
Daftar Singkatan xi
Daftar Gambar x
Daftar Tabel ix
Daftar Isi viii
Abstract vii
Abstrak vi
Penghargaan v
3
3.3.1 Pembuatan Organomonmorillonite
26
3.3.2 Mastikasi Karet Alam
26
3.3.3 Pemurnian Karet Alam yang Telah Dimastikasi
26
3.3.4 Proses Grafting Karet Alam SIR 10 dengan
26 GMA
3.3.5 Proses Pembuatan Komposit NR SIR 10, NR-g-
27 GMAdengan Organomontmorillonite
3.3.6 Karakterisasi NR SIR 10,
27 NR-g-GMA/Organomontmorillonite
3.3.6.1 Uji Tarik
27
3.3.6.2 Analisis Sifat Morfologi
27
3.3.6.3 Analisis Sifat Termal dengan Uji TGA
28
3.4 Bagan Penelitian
29
3.4.1 Pembuatan Organomonmorillonite
29
3.4.2 Mastikasi Karet Alam
30
3.4.3 Pemurnian Karet Alam yang Telah Dimastikasi
30
3.4.4 Proses Grafting Karet Alam SIR 10 dengan
31 GMA
3.4.5 Pembuatan Komposit NR SIR10, NR-g-GMA
32 dengan Organomontmorillonite Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Penurunan Berat Molekul Karet Alam
33
4.2 Analisis Ukuran Partikel MMT dengan PSA
34
4.3 Analisis Gugus Fungsi Organomonmorillonite/PEG
35 Menggunakan Spektroskopi FT-IR
4.4 Pembuatan Karet Alam Tergrafting GMA
36
4.5 Pembuatan Komposit Karet
38
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel
4.1 Data Hasil Berat Molekul Dengan Metode Viskositas
34 Mooney
4.2 Hasil Analisis FT-IR dari Organomontmorillonite,
36 Polietilen Glikol.
4.4 Hasil Analisis FT-IR Karet Alam-g-GMA
37
4.5 Kekuatan Tarik, Modulus Young, dan Perpanjangan Pada
39 Saat Putus dari Komposit Karet Alam/Organomonmorillonit Dengan PEG
4.6 Hasil Analisis TGA dari Komposit Karet
40 Alam/Organomonmorillonite dengan PEG Pemodifikasi Organik
DAFTAR GAMBAR
34
4.8 Hasil Analisi SEM Karet Alam tanpa Filler
41
4.7 Hasil Analisis SEM Karet Alam/Organomonmorillonite dengan PEG 0.01 mol
40
4.6 Kurva Suhu vs Massa dari Komposit Karet Alam/Organomonmorillonite 0,01; 0,03 mol; dan karet alam tanpa filler
38
4.5 Kurva Regangan vs Tegangan dari Komposit Karet Alam/Organomonmorillonite dengan PEG
37
4.4 Spektrum Hasil Analisis FT-IR Karet Alam-g-GMA
35
4.3 Spektrum FTIR dari Organomonmorillonite, Polietilen Glikol
4.2 Grafik Distribution Number Monmorillonite Komersil
Nomor Gambar
33
4.1 Grafik Penurunan Berat Molekul
27
3.1 Spesimen Uji Berdasarkan ASTM D 639 no V
22
2.3 Struktur PEG
16
2.2 Mekanisme Reaksi Grafting GMA pada Karet Alam
13
2.1 Struktur MMT
Judul Halaman
42
DAFTAR SINGKATAN
GMA = Glysidil Metacrylat SIR = Standard Indonesian Rubber BPO = Benzoil Peroksida MMT = Montmorillonite PEG = Polietilen Glikol SEM = Scanning Electron Microscopy MBT = Mercaptobenzo Thiazole TGA = Thernogravimetric Analysis FT-IR = Fourier Tranform-Infra Red ASTM = American Society for Testing and Materials MPa = Mega Pascal Phr = Part per Hundred Rubber