Pengaruh Asam Stearat Pada Campuran Termoplastik Elastomer Dengan Pengisi Tandan Kosong Kelapa Sawit dan Pemanfaatannya Sebagai Peredam Suara
PENGARUH ASAM STEARAT PADA CAMPURAN
TERMOPLASTIK ELASTOMER DENGAN
PENGISI TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT DAN PEMANFAATANNYA
SEBAGAI PEREDAM
SUARA
SKRIPSI
MIRAWATI HARAHAP
090802015
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
PENGARUH ASAM STEARAT PADA CAMPURAN
TERMOPLASTIK ELASTOMER DENGAN
PENGISI TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT DAN PEMANFAATANNYA
SEBAGAI PEREDAM
SUARA
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
MIRAWATI HARAHAP
090802015
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
PERSETUJUAN
Judul : Pengaruh Asam Stearat Pada Campuran Termoplastik Elastomer Dengan Pengisi Tandan Kosong Kelapa Sawit dan Pemanfaatannya Sebagai Peredam Suara
Kategori : Skripsi Nama : Mirawati Harahap Nomor Induk Mahasiswa : 090802015 Program Studi : Sarjana ( S1) Kimia Departemen : Kimia Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA)
Universitas Sumatera Utara Disetujui di : Medan, Mei 2014
Komisi Pembimbing : Pembimbing II Pembimbing I Dr. Darwin Yunus Nasution, MS Drs. Amir Hamzah Siregar, M.Si NIP.195508101981031006 NIP.196106141991031002 Diketahui/Disetujui oleh: Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, DR. Rumondang Bulan, MS NIP.195408301985032001
PERNYATAAN
PENGARUH ASAM STEARAT PADA CAMPURAN
TERMOPLASTIK ELASTOMER DENGAN
PENGISI TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT DAN PEMANFAATANNYA
SEBAGAI PEREDAM
SUARA
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja pembimbing dan saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2014 Mirawati Harahap 090802015
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan Rahmat dan Karunia-Nya kepada penulis sehingga skripsi ini dapat penulis selesaikan sebaik mungkin.
Penulis menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam dan tulus kepada Ayahanda tersayang Amran Harahap dan Ibunda tercinta Erni Siregar atas segala doa, bimbingan, semangat, pengorbanan, dan kasih sayangnya yang telah diberikan kepada penulis sehingga bisa menyelesaikan studi penulis sampai sekarang ini. Serta adik-adik tercinta Dennis Kaprianto Harahap, Kurniawan Harahap dan Heri Saputra Harahap yang selalu mendukung penulis dalam suka dan duka.
Drs. Amir Hamzah Siregar, M. Si selaku dosen pembimbing 1 dan Dr. Darwin Yunus Nasution, M.Si selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan pengarahan, bimbingan, masukan dan saran hingga terselesaikannya skripsi ini. Dr.
Rumondang Bulan, 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 penulis di FMIPA USU. Dan tak lupa penulis menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam dan tulus kepada Kepala Laboratorium Kimia Fisika, staff dan seluruh rekan-rekan Asisten Laboratorium Kimia Fisika USU, Bang Edi yang telah membantu penulis selama penelitian, teman-teman asisten Kimia Fisika dan Kima Polimer Bang Mail, Kak Wimpy, Aidil, Supran, Deasy, Neni, Diana, Gita, Iis, Leni, Choliq, Habiby, Suci, Uci, Uli yang telah memberikan semangat dan kerjasama yang baik selama ini. Teristimewa untuk teman-teman stambuk 2009 dan teman-teman yang selalu ada disamping penulis Dwi, Raissa, Deasy, Mardariana, Pravil,Agustin, Septina, Rahmi, Mori dan terkhusus untuk Fitra Fauzi yang selalu memberikan dukungan dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Kepada saudara dan teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah menyemangati penulis.
Hanya Allah SWT yang dapat membalas kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Penulis berharap Allah SWT memberikan berkah-Nya kepada kita semua, amin ya Rabbalalamin.
Penulis
PENGARUH ASAM STEARAT PADA CAMPURAN
TERMOPLASTIK ELASTOMER DENGAN
PENGISI TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT DAN PEMANFAATANNYA
SEBAGAI PEREDAM
SUARA
ABSTRAK
Telah dilakukan vulkanisasi dinamik pada campuran polipropilena-karet ethylene
propylene diene monomer menggunakan inisiator dikumil peroksida dan zat pengikat
silang divinilbenzena dengan pengisi tandan kosong kelapa sawit serta variasi penambahan asam stearat 0 g, 2 g, 4 g, 6 g, 8 g, dan 10 g sebagai bahan pendispersi.
o
Pencampuran dilakukan dengan alat internal mixer pada suhu 175 C kemudian dicetak
o
dengan alat pres kompresor pada suhu 175 C sesuai dengan ASTM D638 dan ASTM E- 1050 (uji koefisien serap bunyi) sehingga diperoleh spesimen. Spesimen dikarakterisasi dengan uji kekuatan tarik, uji koefisien serap bunyi, analisa termal dengan DTA, dan analisa morfologi permukaan dengan SEM. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan asam stearat berlebih menurunkan kekuatan tarik. Kekuatan tarik paling tinggi didapatkan dengan penambahan 6 g asam stearat dengan nilai kekuatan tarik 6 Mpa dan kemuluran 3,6%. Dari uji koefisien serap bunyi didapatkan penyerapan bunyi paling tinggi terjadi pada frekuensi 1500
Hz dengan nilai α yaitu 0,7703. Dari analisa morfologi permukaan memperlihatkan adhesi yang lemah dengan tidak meratanya penyebaran serat. Hasil analisa termal memperlihatkan adanya interaksi antara campuran yang lemah hal ini ditunjukkan dengan menurunnya suhu terdekomposisi.
THE INFLUENCE OF STEARIC ACID IN BLENDING
THERMOPLASTIC ELASTOMER FILLED
OIL EMPTY FRUIT BUNCH AND
APPLICATION FOR SOUND
DAMPING
ABSTRACT
The research of dynamic vulcanization in mixture of polypropylene-ethylene propylene
diene monomer rubber using dicumil peroxide as inisiator and divinylbenzene as
crosslinking agent with filled oil empty fruit bunch and variation addition of stearic acid 0
g, 2 g, 4 g, 6 g, 8 g, and 10 g as disperse. Mixing were prepared in internal mixer at
o o
temperature 175 C then molded with compressor pressure at temperature 175 C in according with ASTM D638 and ASTM E-1050 (sound absorption coefficient test) to obtain speciment. The specimens characterized with the tensile strength test, sound absorption coefficient test, thermal analysis by DTA, and surface morphology analysis by SEM. The result showed that over addition steric acid reduction of tensile strength. The highest tensile strength obtained on addition 6 g stearic acid with value of tensile strength 6 Mpa and elongation at break 3,6%. The sound absorption coefficient obtained the highest soud absorption occur in frequency 1500
Hz,α value is 0,7703. Surface morphology presence poor adhesion and poor dispersion fiber. Thermal analysis showed poor interaction between blending it’s exhibit with decrease decomposition temperature.
DAFTAR ISI
2.7 Material Akustik
9
2.3 Bahan Pengisi
10
2.3.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit
11
2.4 Termoplastik Elastomer
12
2.5 Kompatibilisasi Campuran Polimer
13
2.6 Bahan Pendispersi
14
15
9
2.8 Dikumil Peroksida
16
2.9 Divinilbenzena
18
2.10 Karakterisasi Polimer
18
2.10.1 Uji Kekuatan Tarik
19
2.10.2 Scanning Electron Microscopy (SEM)
19
20
2.2.1 Ethylene Propilene Diene Monomer (EPDM)
Halaman Persetujuan ii
Pernyataan iii
1.2 Permasalahan
Penghargaan iv
Abstrak v
Abstract vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel x
Daftar Gambar xi
Daftar Singkatan xii
Daftar Lampiran xiii
BAB 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1
3
8
1.3 Pembatasan Masalah
4
1.4 Tujuan Penelitian
4
1.5 Manfaat Penelitian
5
1.6 Metodologi Penelitian
5
1.7 Lokasi Penelitian
7 BAB 2. Tinjauan Pustaka
2.1 Polipropilena
2.2 Karet Sintetis
2.10.4 Analisis Termal Diferensial
3.3.5 Bagan Pembuatan Campuran PP-Karet EPDM-
32
3.3.1 Bagan Penyiapan Karet EPDM
32
3.3.2 Bagan Penyiapan Tandan Kelapa Sawit
32
3.3.3 Bagan Pembuatan Campuran PP-Karet EPDM
33 dan DKP tanpa Penambahan DVB
3.3.4 Bagan Pembuatan Campuran PP-Karet EPDM
34 dan DKP dengan Penambahan DVB
35 TKKS dan DKP serta DVB Dengan Penambahan Asam Stearat
29
3.3.6 Bagan Pembuatan Spesimen dan Karakterisasinya 36
BAB 4. Hasil dan Pembahasan
37
4.1 Hasil
37
4.1.1. Karakterisasi Sampel dan Pengujian Mekanik
37
4.2 Pembahasan
38
4.2.1. Analisa Kekuatan tarik dan Kemuluran Campuran PP- 38 EPDM + DKP tanpa Penambahan DVB
3.3 Skema Pengambilan Data
29
23 BAB 3. Metodologi Penelitian
3.2.2 Pembuatan Campuran PP-Karet EPDM dan
3.1 Bahan-Bahan dan Alat-alat Penelitian
24
3.1.1 Alat-alat Penelitian
24
3.1.2 Bahan-bahan Penelitian
25
3.2 Prosedur Kerja
25
3.2.1 Penyiapan Sampel
25
26 DKP tanpa Penambahan DVB
3.2.8 Analisa Differential Thermal Analysis (DTA)
3.2.3 Pembuatan Campuran PP-Karet EPDM
26 dan DKP dengan Penambahan DVB
3.2.4 Pembuatan Campuran PP-Karet EPDM-TKKS
27 dan DKP serta DVB dengan Penambahan Asam Stearat
3.2.5 Pembuatan Spesimen
27
3.2.6 Uji Kekuatan tarik
28
3.2.7 Analisa Permukaan dengan SEM
28
3.2.9 Pengujian Koefisien Serap (α) Bunyi
4.2.2. Analisa Kekuatan Tarik dan Kemuluran Campuran PP- 40 Karet EPDM + DKP + DVB
4.2.3. Analisa Kekuatan Tarik dan Kemuluran Campuran 42 PP- Karet EPDM + 2 phr DKP + 2 phr DVB dengan Variasi Penambahan Asam Stearat
4.2.4. Analisa Permukaan dengan SEM
44 ( Scanning Electron Microscopy)
4.2.5. Analisa Differrential Thermal Analysis (DTA)
45
4.2.6. Analisa Koefisien Serap Bunyi
46 BAB 5. Kesimpulan dan Saran
50
5.1. Kesimpulan
50
5.2. Saran
51 Daftar Pustaka
52
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel Judul Halaman
2.1 Komposisi Kimia dari TKKS
12
2.2 Sifat Fisika TKKS
12
2.3 Karakteristik divinilbenzena
18
4.1 Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik dan Kemuluran
37 Campuran TPE 50/50 (g/g) + DKP Tanpa Penambahan DVB
4.2 Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik dan Kemuluran
38 Campuran TPE 50/50 (g/g) + DKP + DVB
4.3 Data Hasil Pengukuran Kekuatan Tarik dan Kemuluran
38 Campuran TPE 50/50 (g/g) + 2 phr DKP + 3 phr DVB + 30 g TKKS Dengan Variasi Penambahan Asam Stearat
4.4 Hasil Analisa DTA dari Campuran TPE dengan Komposisi
45 yang berbeda
4.5 Hasil Uji Koefisien Serap Bunyi
46
4.6 Hubungan Sifat Mekanik terhadap Penyerapan Bunyi
48
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar Judul Halaman
2.1. Struktur Polipropilena
08
2.2. Tandan Kosong Kelapa Sawit
11
2.3. Reaksi Dekomposisi Dikumil Peroksida
17
2.4. Perpindahan Energi Gelombang Datang dan
21 Gelombang Pantul
2.5. Resultan Bentuk Gelombang di dalam Impedance 23 Tube
3.1. Spesimen Uji Berdasarkan ASTM D638
28
3.2. Diagram Alat Pengukuran Koefisien Serap Bunyi 30 Dengan Tabung Impedansi
3.3. Gambar Bagan Tabung Impedansi
30
4.1 Grafik Kekuatan Tarik dari Campuran
39 PP-Karet EPDM + DKP tanpa Penambahan DVB
4.2 Grafik Kemuluran dari Campuran PP
39
- Karet EPDM + DKP tanpa Penambahan DVB
4.3. Grafik KekuatanTarik dari Campuran PP-
40 Karet EPDM + 2 phr DKP + DVB
4.4. Grafik Kemuluran dari Campuran PP-
41 Karet EPDM + 2 phr DKP + DVB
4.5. Grafik Kekuatan Tarik dari Campuran PP-
42 Karet EPDM + TKKS + 2 phr DKP + 3 phr DVB dengan Variasi Penambahan Asam Stearat
4.6. Grafik Kemuluran dari Campuran PP-
43 Karet EPDM + TKKS + 2 phr DKP + 3 phr DVB dengan Variasi Penambahan Asam Stearat
4.7. Grafik Uji Koefisien Serap Bunyi
47
4.8. Grafik Hubungan Sifat Mekanik dengan
48 Penyerapan Bunyi
DAFTAR SINGKATAN
PP = Polipropilena DKP = Dikumil Peroksida DVB = Divinilbenzene TPE = Termoplastik Elastomer Phr = Per hundred rubber SEM = Scanning Electron Microscopy DTA = Differrential Thermal Analysis ASTM = American Society for Testing and Materials EPDM = Etilena Propilena Diena Monomer TKKS = Tandan Kosong Kelapa Sawit MAPP = Maleat Anhidrat tergrafting Polipropilena NR = Natural Rubber HDPE = High Density Polyethylene TPV = Termoplastik Vulkanisat HVA-2 = N, N-m Phenylenebismaleimide TAC = Triallyl Cyanurate