Pembuatan Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer Antara Poliuretan - Karet Alam SIR-10 Dengan Penambahan Zeolit Sebagai Bahan Pengisi
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Interprenetrating Polymer Network (IPN) adalah suatu cara untuk menggabungkan dua atau
lebih senyawa polimer yang tidak sama dan dapat bercampur membentuk jaringan yang
berlainan. IPN dibuat melalui bahan polimer ikat silang yang disintesis dengan cara
kondensasi, adisi atau propagasi dengan menggunakan beberapa monomer, lalu polimer yang
dihasilkan tersebut di polimerisasikan dan diikat silangkan.
Interprenetrating Polymer Network (IPN) merupakan polimer campuran yang unik,
dimana campuran jaringan dari komponen yang terbentuk dari dua jenis polimer atau lebih
hanya terikat secara fisika. Batasan ini diambil berdasarkan adanya interprenetasi yang
kerapatannya tinggi antara jaringan polimer I dan polimer II ( Tamrin, 1997).
Umumnya bila dua jenis polimer yang berbeda dicampurkan, biasanya akan terjadi
pemisahan fasa (fasa heterogen) karena kedua polimer tersebut tidak saling melarutkan
dengan adanya polimerisasi yang menghasilkan IPN, diperoleh fasa yang lebih homogen.
Sifat bahan yang dimiliki oleh jenis polimer IPN ini berbeda dengan sifat komponen
pembentuknya dan bervariasi sesuai dengan komposisi campurannya. Bergantung pada
komposisi campurannya dapat diperoleh sifat bahan yang lebih baik dari homo polimer yang
bersangkutan. Dari hasil penelitian yang sudah dilakukan oleh beberapa peneliti khususnya
penelitian tentang IPN, ternyata IPN memperlihatkan keunggulannya dibandingkan jenis
polimer lainnya yaitu diantaranya daerah kerjanya yang luas meliputi trayek temperatur dan
frekuensi Luas.
Frish, (2003) berhasil membentuk IPN dari dua komponen polimer yang berbeda
yaitu mencampurkan Poliuretan-Urea dan Poliakkrilat diikuti dengan pembentukan film dan
ikatan silang. Dari hasil penelitian Frish diketahui bahwa bahan yang dihasilkan dapat
menunjukkan sifat sebagai peredam, dengan luas dan meningkatnya trayek temperatur
redaman maka bahan tersebut dapat digunakan sebagai sistem peredam suara dan getaran.
Universitas Sumatera Utara
Oleh karena itu, jenis polimer IPN ini dapat mengurangi kebisingan yang disebabkan oleh
suara kendaraan bermotor, mesin-mesin industri atau sistem bersuara lainnya yang dikenal
dengan polusi suara dan dapat menghilangkan getara-getaran yang ada.
Tamrin, (2003) membuat polimer jaringan saling menembus (IPN) yang dibuat dari
Poliuretan (PU) termoplastik menggunakan Polietilenglikol 1000 dan Toluena Diisosianat
(TDI) dengan perbandingan NCO : OH = 2 : 1 mol, dimana prapolimer dari polimer
termoplastik dicampur dengan Karet alam (SIR-20). Sistem IPN yang dihasilkan
menunjukkan peningkatan sifat mekanik yang maksimum apabila penambahan poliuretan
termoplastik 24%.
Netty
Kamal,
(2004)
membuat
bahan
IPN
menggunakan
campuran
Polimetilmetakrilat dan Polistiren. Beberapa sifat fisik dari hasil sintesa IPN ini adalah titik
leleh, ketahanan sobek dan analisa gugus fungsi menunjukkan bahwa campuran yang
mengandung PMMA 65-75% berat memiliki sifat fisik titik leleh cukup tinggi dan nilai
ketahanan sobek maksimum. Analisa IR memperlihatkan bahwa bahan hasil sintesa
mempunyai gugus-gugus fungsi yang sama.
Shoubing, (2011) membentuk komposit IPN dengan pencampuran antara Poliuretan
berbasis minyak jarak dengan resin epoksi, dimana berdasarkan pemindaian mikroskop
elektron (SEM), analisa mekanik dinamis (DMA) dan analisa termogravimetri (TGA)
menunjukkan bahwa suhu dekomposisi termal dari komposit meningkat. Kekuatan tarik dan
dampak kekuatan komposit IPN juga secara signifikan ditingkatkan, sehingga hasil penelitian
menunjukkan sifat yang dapat digunakan sebagai peredam suara dan getaran.
Berdasarkan hasil uraian diatas, maka peneliti tertarik untuk mensistensis komposit
Interprenetrating Polymer Network
(IPN) dengan cara mereaksikan karet alam SIR-10
dengan Poliuretan yang sebelumnya dibuat dengan cara merekasikan polipropilen glikol 1000
dengan toluena diisosianat (TDI), setelah terjadi pencampuran antara poliuretan dengan karet
alam SIR-10, akan ditambahkan zeolit sebagai bahan pengisi untuk membentuk komposit
IPN.
Diharapkan hasil sintesis komposit IPN dari penelitian ini dapat memperlihatkan sifat
fisik, sifat morfologi dan daya serap yang baik, sehingga dapat memberikan informasi demi
pengembangan ilmu pengetahuan khususnya dalam bidang IPN.
Universitas Sumatera Utara
1.2.
Permasalahan
1.
Bagaimana sifat mekanik, persentase ikat silang, analisa morfologi dan uji daya
serap air dari komposit IPN antara poliuretan-karet
alam SIR-10 dengan
penambahan zeolit sebagai bahan pengisi.
2.
Berapakah konsentrasi campuran yang optimum dalam sintesis IPN antara
poliuretan-karet alam SIR-10 dengan penambahan zeolit sebagai bahan pengisi.
1.3.
Pembatasan Masalah
1.
Karet alam yang digunakan berupa karet alam SIR-10 yang berasal dari dari
perkebunan PTPN III kecamatan Dolok Merawan, Serdang Bedagai, provinsi
Sumatera Utara.
2.
Zeolit yang digunakan merupakan zeolit komersil.
3.
Suhu pencampuran bahan adalah 140 ℃.
4.
1.4.
Suhu pengepresan bahan dalah 80 ℃.
Tujuan Penelitian
1.
Untuk
mengetahui sifat mekanik,
persentase
ikat silang, hasil
analisa
morfologi dan uji daya serap air dari komposit IPN antara poliuretan dengan
karet alam SIR-10 dengan penambahan zeolit sebagai bahan pengisi.
2.
Untuk mengetahui konsentrasi campuran yang optimum dalam sintesis IPN
antara poliuretan-karet alam SIR-10 dengan penambahan zeolit sebagai bahan
pengisi.
Universitas Sumatera Utara
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi untuk perkembangan ilmu
pengetahuan dalam bidang IPN serta sebagai informasi bahwa bahan polimer hasil akhir dari
sintesis IPN antara poliuretan-karet alam SIR-10 dengan penambahan zeolit dapat
menghasilkan bahan baru yang dapat digunakan dalam bidang industri untuk berbagai
keperluan komersil.
I.6.
Metodologi Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium, dimana pada penelitian ini dilakukan
dalam beberapa tahap, yaitu :
Tahap I
Karet Alam SIR-10 digiling dengan menggunakan Internal Mixer selama 10 menit.
Tahap II
Tahapan sintesis Poliuretan, dimana pada tahapan ini poliuretan dengan perbandingan NCO :
OH = 2 : 1 kemudian dibiarkan reaksi selama 15 menit pada suhu 40 oC, lalu di uji gugus
fungsinya dengan uji FT-IR.
Tahap III
Tahapan sintesis IPN, dimana pada tahap ini poliuretan yang telah disintesis dengan
perbandingan NCO : OH = 2 : 1 mol dan karet alam SIR-10 diblending pada suhu 140 oC dan
lama waktu blending selama 15 menit kemudian ditambahkan zeolit dengan variasi (b/b)
dalam 100 phr = 82:18 ; 78:22 ; 74:26 ; 70:30 ; 66:34, kemudian masing-masing komposit di
uji mekanik, ikat silang dan uji perendaman dalam air. Perbandingan NR-PU : zeolit yang
optimum dan minimum di uji morfologi dengan SEM.
Variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
-
•
Variabel tetap
Suhu (140 oC)
Universitas Sumatera Utara
•
Waktu (10 menit)
-
Variabel bebas
Campuran poliuretan-karet alam SIR-10 ditambahkan dengan zeolit dengan variasi (b/b)
dalam 100 phr = 82:18 ; 78:22 ; 72:28 ; 70:30 ; 66:34.
-
•
Variabel Terikat
•
Gugus fungsi menggunakan Fourier Transform-Infra Red (FT-IR)
•
Sifat fisik dengan uji daya serap air
•
I.7.
Sifat mekanik dengan uji kekuatan tarik dan uji kemuluran
Sifat morfologi permukaan dengan uji Scanning Electron Microscopy (SEM)
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Ilmu Dasar, Laboratorium Kimia Fisika,
Laboratorium Kimia Polimer, Laboratorium Terpadu Universitas Sumatera Utara,
Laboratorium Farmasi untuk analisa FT-IR, analisa sifat mekanik dengan uji kekuatan tarik
dilakukan di Laboratorium Penelitian Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara dan
Laboratorium ITB untuk analisa SEM.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Interprenetrating Polymer Network (IPN) adalah suatu cara untuk menggabungkan dua atau
lebih senyawa polimer yang tidak sama dan dapat bercampur membentuk jaringan yang
berlainan. IPN dibuat melalui bahan polimer ikat silang yang disintesis dengan cara
kondensasi, adisi atau propagasi dengan menggunakan beberapa monomer, lalu polimer yang
dihasilkan tersebut di polimerisasikan dan diikat silangkan.
Interprenetrating Polymer Network (IPN) merupakan polimer campuran yang unik,
dimana campuran jaringan dari komponen yang terbentuk dari dua jenis polimer atau lebih
hanya terikat secara fisika. Batasan ini diambil berdasarkan adanya interprenetasi yang
kerapatannya tinggi antara jaringan polimer I dan polimer II ( Tamrin, 1997).
Umumnya bila dua jenis polimer yang berbeda dicampurkan, biasanya akan terjadi
pemisahan fasa (fasa heterogen) karena kedua polimer tersebut tidak saling melarutkan
dengan adanya polimerisasi yang menghasilkan IPN, diperoleh fasa yang lebih homogen.
Sifat bahan yang dimiliki oleh jenis polimer IPN ini berbeda dengan sifat komponen
pembentuknya dan bervariasi sesuai dengan komposisi campurannya. Bergantung pada
komposisi campurannya dapat diperoleh sifat bahan yang lebih baik dari homo polimer yang
bersangkutan. Dari hasil penelitian yang sudah dilakukan oleh beberapa peneliti khususnya
penelitian tentang IPN, ternyata IPN memperlihatkan keunggulannya dibandingkan jenis
polimer lainnya yaitu diantaranya daerah kerjanya yang luas meliputi trayek temperatur dan
frekuensi Luas.
Frish, (2003) berhasil membentuk IPN dari dua komponen polimer yang berbeda
yaitu mencampurkan Poliuretan-Urea dan Poliakkrilat diikuti dengan pembentukan film dan
ikatan silang. Dari hasil penelitian Frish diketahui bahwa bahan yang dihasilkan dapat
menunjukkan sifat sebagai peredam, dengan luas dan meningkatnya trayek temperatur
redaman maka bahan tersebut dapat digunakan sebagai sistem peredam suara dan getaran.
Universitas Sumatera Utara
Oleh karena itu, jenis polimer IPN ini dapat mengurangi kebisingan yang disebabkan oleh
suara kendaraan bermotor, mesin-mesin industri atau sistem bersuara lainnya yang dikenal
dengan polusi suara dan dapat menghilangkan getara-getaran yang ada.
Tamrin, (2003) membuat polimer jaringan saling menembus (IPN) yang dibuat dari
Poliuretan (PU) termoplastik menggunakan Polietilenglikol 1000 dan Toluena Diisosianat
(TDI) dengan perbandingan NCO : OH = 2 : 1 mol, dimana prapolimer dari polimer
termoplastik dicampur dengan Karet alam (SIR-20). Sistem IPN yang dihasilkan
menunjukkan peningkatan sifat mekanik yang maksimum apabila penambahan poliuretan
termoplastik 24%.
Netty
Kamal,
(2004)
membuat
bahan
IPN
menggunakan
campuran
Polimetilmetakrilat dan Polistiren. Beberapa sifat fisik dari hasil sintesa IPN ini adalah titik
leleh, ketahanan sobek dan analisa gugus fungsi menunjukkan bahwa campuran yang
mengandung PMMA 65-75% berat memiliki sifat fisik titik leleh cukup tinggi dan nilai
ketahanan sobek maksimum. Analisa IR memperlihatkan bahwa bahan hasil sintesa
mempunyai gugus-gugus fungsi yang sama.
Shoubing, (2011) membentuk komposit IPN dengan pencampuran antara Poliuretan
berbasis minyak jarak dengan resin epoksi, dimana berdasarkan pemindaian mikroskop
elektron (SEM), analisa mekanik dinamis (DMA) dan analisa termogravimetri (TGA)
menunjukkan bahwa suhu dekomposisi termal dari komposit meningkat. Kekuatan tarik dan
dampak kekuatan komposit IPN juga secara signifikan ditingkatkan, sehingga hasil penelitian
menunjukkan sifat yang dapat digunakan sebagai peredam suara dan getaran.
Berdasarkan hasil uraian diatas, maka peneliti tertarik untuk mensistensis komposit
Interprenetrating Polymer Network
(IPN) dengan cara mereaksikan karet alam SIR-10
dengan Poliuretan yang sebelumnya dibuat dengan cara merekasikan polipropilen glikol 1000
dengan toluena diisosianat (TDI), setelah terjadi pencampuran antara poliuretan dengan karet
alam SIR-10, akan ditambahkan zeolit sebagai bahan pengisi untuk membentuk komposit
IPN.
Diharapkan hasil sintesis komposit IPN dari penelitian ini dapat memperlihatkan sifat
fisik, sifat morfologi dan daya serap yang baik, sehingga dapat memberikan informasi demi
pengembangan ilmu pengetahuan khususnya dalam bidang IPN.
Universitas Sumatera Utara
1.2.
Permasalahan
1.
Bagaimana sifat mekanik, persentase ikat silang, analisa morfologi dan uji daya
serap air dari komposit IPN antara poliuretan-karet
alam SIR-10 dengan
penambahan zeolit sebagai bahan pengisi.
2.
Berapakah konsentrasi campuran yang optimum dalam sintesis IPN antara
poliuretan-karet alam SIR-10 dengan penambahan zeolit sebagai bahan pengisi.
1.3.
Pembatasan Masalah
1.
Karet alam yang digunakan berupa karet alam SIR-10 yang berasal dari dari
perkebunan PTPN III kecamatan Dolok Merawan, Serdang Bedagai, provinsi
Sumatera Utara.
2.
Zeolit yang digunakan merupakan zeolit komersil.
3.
Suhu pencampuran bahan adalah 140 ℃.
4.
1.4.
Suhu pengepresan bahan dalah 80 ℃.
Tujuan Penelitian
1.
Untuk
mengetahui sifat mekanik,
persentase
ikat silang, hasil
analisa
morfologi dan uji daya serap air dari komposit IPN antara poliuretan dengan
karet alam SIR-10 dengan penambahan zeolit sebagai bahan pengisi.
2.
Untuk mengetahui konsentrasi campuran yang optimum dalam sintesis IPN
antara poliuretan-karet alam SIR-10 dengan penambahan zeolit sebagai bahan
pengisi.
Universitas Sumatera Utara
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi untuk perkembangan ilmu
pengetahuan dalam bidang IPN serta sebagai informasi bahwa bahan polimer hasil akhir dari
sintesis IPN antara poliuretan-karet alam SIR-10 dengan penambahan zeolit dapat
menghasilkan bahan baru yang dapat digunakan dalam bidang industri untuk berbagai
keperluan komersil.
I.6.
Metodologi Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium, dimana pada penelitian ini dilakukan
dalam beberapa tahap, yaitu :
Tahap I
Karet Alam SIR-10 digiling dengan menggunakan Internal Mixer selama 10 menit.
Tahap II
Tahapan sintesis Poliuretan, dimana pada tahapan ini poliuretan dengan perbandingan NCO :
OH = 2 : 1 kemudian dibiarkan reaksi selama 15 menit pada suhu 40 oC, lalu di uji gugus
fungsinya dengan uji FT-IR.
Tahap III
Tahapan sintesis IPN, dimana pada tahap ini poliuretan yang telah disintesis dengan
perbandingan NCO : OH = 2 : 1 mol dan karet alam SIR-10 diblending pada suhu 140 oC dan
lama waktu blending selama 15 menit kemudian ditambahkan zeolit dengan variasi (b/b)
dalam 100 phr = 82:18 ; 78:22 ; 74:26 ; 70:30 ; 66:34, kemudian masing-masing komposit di
uji mekanik, ikat silang dan uji perendaman dalam air. Perbandingan NR-PU : zeolit yang
optimum dan minimum di uji morfologi dengan SEM.
Variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
-
•
Variabel tetap
Suhu (140 oC)
Universitas Sumatera Utara
•
Waktu (10 menit)
-
Variabel bebas
Campuran poliuretan-karet alam SIR-10 ditambahkan dengan zeolit dengan variasi (b/b)
dalam 100 phr = 82:18 ; 78:22 ; 72:28 ; 70:30 ; 66:34.
-
•
Variabel Terikat
•
Gugus fungsi menggunakan Fourier Transform-Infra Red (FT-IR)
•
Sifat fisik dengan uji daya serap air
•
I.7.
Sifat mekanik dengan uji kekuatan tarik dan uji kemuluran
Sifat morfologi permukaan dengan uji Scanning Electron Microscopy (SEM)
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Ilmu Dasar, Laboratorium Kimia Fisika,
Laboratorium Kimia Polimer, Laboratorium Terpadu Universitas Sumatera Utara,
Laboratorium Farmasi untuk analisa FT-IR, analisa sifat mekanik dengan uji kekuatan tarik
dilakukan di Laboratorium Penelitian Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara dan
Laboratorium ITB untuk analisa SEM.
Universitas Sumatera Utara