PENGARUH PERLAKUAN SIKLIS TERMAL TERHADAP SIFAT BIOKOMPOSIT LPP-KENAF YANG MENGANDUNG PEMADAM NYALA Al(OH) 3, Mg(OH)2 DAN H

PENGARUH PERLAKUAN SIKLIS TERMAL TERHADAP SIFAT BIOKOMPOSIT LPP-KENAF YANG MENGANDUNG

PEMADAM NYALA Al(OH) 3, Mg(OH) 2 DAN H 3 BO 3

Disusun Oleh : APRILLIA DARYANI KUSUMAWATI M0307001

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

Juli, 2012

commit to user

PENGARUH PERLAKUAN SIKLIS TERMAL TERHADAP SIFAT BIOKOMPOSIT LPP-KENAF YANG MENGANDUNG

PEMADAM NYALA Al(OH) 3, Mg(OH) 2 DAN H 3 BO 3

Disusun Oleh : APRILLIA DARYANI KUSUMAWATI M0307001

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

Juli, 2012

commit to user

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “

PENGARUH PERLAKUAN SIKLIS TERMAL TERHADAP SIFAT BIOKOMPOSIT LPP-KENAF YANG MENGANDUNG PEMADAM

NYALA Al(OH) 3 , Mg(OH) 2 dan H 3 BO 3 belum pernah diajukan untuk

memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat kerja atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, Juli 2012 APRILLIA DARYANI KUSUMAWATI

commit to user

BIOKOMPOSIT LPP-KENAF MENGANDUNG PEMADAM NYALA Al(OH) 3, Mg(OH) 2 DAN H 3 BO 3

APRILLIA DARYANI KUSUMAWATI Jurusan Kimia, Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh perlakuan siklis termal terhadap sifat biokomposit LPP/Kenaf mengandung pemadam nyala. Biokomposit disintesis dari limbah polipropilena (LPP), serat kenaf (SK) menggunakan senyawa penggandeng asam akrilat (AA), senyawa penyambung silang divinil benzene (DVB) dengan pelarut xilena secara reaktif menggunakan inisiator BPO. Untuk meningkatkan ketahanan nyala biokomposit digunakan

senyawa penghambat nyala Al(OH) 3 (ATH), Mg(OH) 2 (MDH) serta H 3 BO 3 (BA). Uji termal pemanasan kontinyu pada suhu 140 ◦C terhadap PP murni dan limbah PP (LPP) diperoleh waktu rapuh masing-masing sebesar 2 dan 50 jam serta mengakibatkan peningkatan karbonil indeks masing-masing sebesar 12,39 dan 2,75 %. Hal tersebut menunjukkan bahwa LPP memiliki ketahanan panas lebih baik dibandingkan PP murni.

Variasi suhu siklis termal dilakukan pada suhu 25, 35, 45, 55 dan 65 ◦C dengan 10 kali siklis termal terhadap biokomposit LPP/DVB/AA/SK mengandung senyawa pemadam nyala ATH/BA (F2), MDH/BA (F3) dan ATH/MDH/BA (F4) diperoleh suhu optimum yaitu 45 ◦C yang berada di bawah suhu distorsi PP (52-

60 ◦C). Perlakuan siklis termal hingga 60 kali siklis pada suhu 45 ◦C mengakibatkan penurunan kekuatan tarik pada biokomposit F2, F3 dan F4 masing-masing sebesar 1,79; 0,91 and 0,87 % dibandingkan sebelum perlakuan siklis termal. Hal tersebut disebabkan adanya pemuaian dan penyusutan yang berulang-ulang mengkaibatkan pemanjangan dan pemendekan ikatan molekul- molekul dalam biokomposit. Pergerakan molekul tersebut akan mengubah susunan kumpulan molekul yang direfleksikan melalui penurunan sifat mekanik biokomposit.

Kata kunci : siklis termal, limbah polipropilena, serat kenaf, Al(OH) 3 , Mg(OH) 2 ,

H 3 BO 3

commit to user

BIOCOMPOSITES LPP-KENAF CONTAINS FIRE RETARDANTS

Al(OH) 3 , Mg(OH) 2 and H 3 BO 3 PROPERTIES APRILLIA DARYANI KUSUMAWATI

Department of Chemistry, Mathematic and Science Faculty.

Sebelas Maret University

ABSTRACT

Thermal cycles treatment of biocomposites properties contains LPP/Kenaf contains fire retardant had been studied. Biocomposites had been synthesized from waste polypropylene (LPP) and kenaf fiber (SK) using a coupling agent acrylic acid (AA), bensoil peroxide initiator (BPO) and cross-linking compounds divinil bensen (DVB) with a reactive solvent xylene. To improve fire retardation

of biocomposites used Al(OH) 3 (ATH), Mg(OH) 2 (MDH) and additive fire

retardant H 3 BO 3 (BA).

Thermal treatment heating at 140 ◦C of pure PP and LPP show embrittlement respectively 2 and 50 hours. And each others recognize improvement index carbonyl respectively 12,39 and 2,75 % than before treatment. That treatment show that LPP has better heat resistance than pure PP.

Variation temperature of thermal cycles were 25, 35, 45, 55 and 65 ◦C with 10 cycles of biocomposites LPP/DVB/AA/SK contains fire retardant

Al(OH) 3 /H 3 BO 3 (F2), Mg(OH) 2 /H 3 BO 3 (F3) and Al(OH) 3 /Mg(OH) 2 /H 3 BO 3 (F4)

obtained optimum temperature at 45 °C which is below the distortion temperature of PP (52-60 °C). Thermal cycles treatment up to 60 times at 45 °C for biocomposites F2, F3, F4 caused reducing the tensile strength respectively by 1,79; 0,91 and 0,87 % compared to before cycles treatment. This is due to the expansion and shrinkage repeatedly resulting in lengthening and shortening of the molecules bonding. Movement of molecules due to heat will change the set of molecules which is reflected by a decreasing mechanical properties.

Key words: waste polypropylene, kenaf fiber, fire retardant, thermal cycles, Al(OH) 3 , Mg(OH) 2 ,H 3 BO 3

commit to user

Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. (Q.S Al Insyirah : 5)

“Dan janganlah kamu (merasa) lemah, dan jangan (pula) bersedih hati, sebab kamu paling tinggi (derajatnya), jika kamu orang beriman”.

(Q.S Al-imran : 139)

“Sesungguhnya Allah tidak merubah keadaan suatu kaum, sehingga mereka merubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri.” (QS. Ar-Ra’d: 11)

“Raihlah ilmu, dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar”.

(Umar bin Khatab)

commit to user

 Untuk ibundaku...ibundaku...dan ibundaku tersayang dan Ayahanda yang tiada lelah memberikan motifasi, doa, kasih sayang,perhatian, pengorbanan dan ridhonya selama ini. Semoga Allah senantiasa melindungi.

 my little brother Agatha serta bulek sarwo atas semua perhatian, pengorbanan dan dukungannya..

 Partnerku Melina ramadani serta wyda, dwi Ayu, eka, mbk Dwek, depik, bitha, linda, eka “ never ending friendship ” dan untuk semua teman- teman angkatan 2007.

commit to user

Puji Syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat, karunia, dan ijin-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret.

Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak, karena itu dengan kerendahan hati penulis menyampaikan terimakasih kepada:

1. Bapak Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc.,(Hons), Ph.D., selaku Dekan FMIPA UNS.

2. Bapak Dr. Eddy Heraldy, M.Si., selaku Ketua Jurusan Kimia.

3. Ibu Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc, Ph.D selaku pembimbing pertama dan pembimbing akademik serta atas kesabaran dan perhatiannya selama ini

4. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Dihardjo, S.T., M.T selaku pembimbing kedua

5. Bapak dan Ibu Dosen serat seluruh staf di Jurusan Kimia, FMIPA UNS.

6. Teman-teman kos ”Putri Sejati” mita, mbk dini, dek endah, dek rachel

7. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penelitian ini merupakan bagian dari projek penelitian atas nama Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc, Ph.D. Berkaitan dengan hal tersebut maka penggandaan atau pengambilan segala sesuatu dari penelitian ini harus seijin Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc, Ph.D.

Penulis menyadari banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakannya. Penulis berharap semoga karya ini bermanfaat bagi pembaca.

Surakarta, Juli 2012 Aprillia Daryani Kusumawati

commit to user

C. Uji Siklis Termal ........................................................................ 43

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... 51

A. KESIMPULAN............................................................................... 51

B. SARAN............................................................................................ 51 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 52 LAMPIRAN.................................................................................................

DAFTAR TABEL

Hal

aman

Tabel 1. Komposisi Sintesis Biokomposit .................................................... 31 Tabel 2.

Formulasi Pembuatan Bio-komposit dan Bio-komposit Cerdas dengan 20% senyawa Fire Retardant Al(OH) 3 dan Mg(OH) 2 komposisi optimum dengan H 3 BO 3 ................................................. 36 Tabel 3.

Karakterisasi gugus fungsi pada biokomposit................................... 37 Tabel 4.

Waktu rapuh pada uji termal terhadap PP murni dan LPP................ 40 Tabel 5.

Kondisi fisik dari berbagai biokomposit setelah perlakuan siklis termal variasi suhu dan jumlah siklis termal.................................. 49

commit to user

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. KodePolipropilenadariThe Society Of Plastic Industry.................

6 Gambar 2.

Ataksisitas Polipropilena ...............................................................

7 Gambar 3.

Struktur Propena dan (b) reaksi radikal pada PP..........................

8 Gambar 4.

Mekanisme reaksi Norrish.............................................................

Gambar 5. Tanaman kenaf dan serat batang kenaf..........................................

11 Gambar 6.

Struktur selulosa.............................................................................

11 Gambar 7.

Struktur benzoil peroksida.............................................................

12 Gambar 8.

Pembentukan radikalpada : (a) BPO (b) PP (c) selulosa ...............

13 Gambar 9.

(a) Struktur asam akrilat (b) Pembentukan radikal pada asam akrilat...........................................................................

14 Gambar 10. (a) Struktur DVB dan (b) Pembentukan radikal pada DVB..........

15 Gambar 11.

a) Reaksi pembakaran dan(b) Segitiga api ....................................

15

Gambar 12. Pembentukan radikal pada : (a) BPO (b) PP (c) selulosa ..............

19

commit to user

Gambar 14. Kemungkinan ikatan pada pembentukan biokomposit..................

20

Gambar 15. Spesimen uji kuat tarik ..................................................................

22

Gambar 16. Pembentukan pusat radikal pada PP..............................................

25 Gambar 17. Pembentukan pusat radikal pada selulosa......................................

25 Gambar 18. Pembentukan pusat radikal pada AA.............................................

26

Gambar 19. Pembentukan pusat radikal pada DVB..........................................

26 Gambar 20. Pembentukan ikatan yang paling sederhana

pada biokomposit LPP/DVB/AA/SK............................................

27

Gambar 21. Perlakuan siklis termal...................................................................

32

Gambar 22. Perlakuan siklis termal dalam satu periode siklis termal................

33 Gambar 23. Spektrum FTIR : (a) LPP ; (b) SK ; (c) AA ; (d) DVB ; (e) BiokompositF1 LPP/DVB/AA/SK .........................................

37 Gambar 24. Spektra FTIR dari (a) Mg(OH) 2 ; (b) Al(OH) 3 ;

(c) Biokomposit Formula LPP/DVB/AA/SK/Al(OH) 3 .................

39

Gambar 25. (a) PP murni (b) Limbah PP setelah dicapai waktu rapuh pada uji termal suhu 140 ◦C.................................................

41

Gambar 26 . Spektra FTIR PP murni pada perlakuan uji termal. ......................

42

Gambar 27. Spektra IR LPP pada perlakuan uji termal.....................................

42

Gambar 28. Spektra IR LPP pada perlakuan uji termal.....................................

43 Gambar 29. Grafik nilai TS biokomposit mengandung (a) ATH/BA dan

ATH/MDH/BA dan (b) MDH/BA dan ATH/MDH/BA pada

commit to user

44 Gambar 30. Grafik nilai MY biokomposit mengandung (a) ATH/BA dan

ATH/MDH/BA dan (b) MDH/BA dan ATH/MDH/BA pada varias suhu siklis termal .................................................................

45

Gambar 31. Grafik nilai IT biokomposit mengandung (a) ATH/BA dan ATH/MDH/BA (b) MDH/BA dan ATH/MDH/BA pada variasi suhu siklis termal.............................................................

46

Gambar 32. Grafik nilai TS biokomposit mengandung (a) ATH/BA dan ATH/MDH/BA dan (b) MDH/BA dan ATH/MDH/BA pada variasi siklis termal......................................................................

46 Gambar 33. Grafik nilai MY biokomposit mengandung (a) ATH/BA dan

ATH/MDH/BA dan (b) MDH/BA dan ATH/MDH/BA pada variasi siklis termal......................................................................

47

Gambar 34. Grafik nilai IT biokomposit mengandung (a) ATH/BA dan ATH/MDH/BA dan(b) MDH/BA dan ATH/MDH/BA pada variasi siklis termal .....................................................................

47

Gambar 35. (a) Biokomposit sebelum dilakukan perlakuan siklis termal dan (b) biokomposit setelah dilakukan perlakuan siklis termal hingga 60 kali pada suhu 45 ◦C.....................................................

49

Gambar 36. Biokomposit F4 (LPP/DVB/AA/SK/Mg(OH) 2 /Al(OH) 3 /H 3 BO 3 ) pada perlakuan 60 kali siklis termal...........................................

50

commit to user

Halaman Lampiran 1.

Bagan Alir Preparasi LPP........................... .................... ..

59

Lampiran 2. Bagan Alir Preparasi SK................................................. .. ........................................................................................ 60 Lampiran 3.

Bagan Alir Pembuatan Biokomposit dengan dan tanpa Pemadam Nyala.................... .......................................... ..

........................................................................................ 61 Lampiran 4.

Bagan Alir Pembuatan Spesimen........................................

62 Lampiran 5.

Bagan Alir Uji Siklis Termal........................... ............... ..

63

Lampiran 6. Formula Pembuatan Biokomposit........................... ....... ..

64

Lampiran 7. Perhitungan Nilai Kekuatan Tarik........................... ....... ..

66

a. Variasi Suhu Siklis Termal.............................................

66

b. Variasi Siklis Termal............................................. .... ..

67

Lampiran 8. Perhitungan Nilai Modulus Young........................... ...... ..

66

a. Variasi Suhu Siklis Termal.............................................

66

b. Variasi Siklis Termal............................................. .... ..

67

Lampiran 9. Perhitungan Nilai Kekuatan Impak........................... ..... ..

68

commit to user

.................................................................................... 68

b. Variasi Siklis Termal............................................. .... ..

69

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Seiring pertumbuhan penduduk yang semakin meningkat maka kebutuhan otomotif juga meningkat. Namun di sisi lain logam yang digunakan sebagai salah satu komponen otomotif keberadaannya di alam semakin menipis demikian juga semakin terbatasnya jumlah bahan bakar (Ayrilmis et al., 2011). Untuk mengatasi krisis logam tersebut dapat digantikan dengan material baru yang memiliki sifat seperti logam dan memiliki massa ringan.

Polimer sintetismemiliki sifat kuat, transparan, ringan, praktis, murah dan mudah diolah (Azizah, 2009). Kehidupan modern yang menuntut manusia hidup secara praktis banyak menggunakan kemasan-kemasan dari polipropilena (PP). Moghaddam et al. (1997), Sain et al. (2004), Hui dan Xin-rong (2005), Huang et al. (2006) dan Liang et al. (2010) melaporkan PP merupakan jenis polimer sintetis

commit to user

komponen elektronik, dll. Di Indonesia PP banyak dimanfaatkan sebagai kemasan makanan dan minuman. Soetantini (2007) dan Asosiasi Perusahaan Air Minum Dalam Kemasan Indonesia (Aspadin) (2010) melaporkan produksi AMDK pada tahun 2010 sebesar 14,5 miliar liter per tahun. Pada tahun 2011 kebutuhan AMDK mencapai 17,3 miliar liter per tahun. Jumlah tersebut mengalami kenaikan sekitar 19 persen, bila dilakukan asumsi untuk limbah cup saja bisa terbuang mencapai 10,7 miliar gelas. Dan bila dilakukan pengukuran massa, maka limbah

cup AMDK yang terbuat dari PP terbuang seberat 3,99 x 10 4 ton. LPP kemasan

AMDK telah mengalami penambahan zat aditif untuk memenuhi kebutuhan industri sehingga sifatnya berbeda dengan PP murni. Sain et al. (2004), Huang, et al. (2006) Zhang, et al. (2004) dan Liang et al. (2010) melaporkan sifat limbah polipropilena (LPP) mudah terbakar. Selain itu LPP juga tidak dapat terdegradasi secara alami sehingga mengganggu keseimbangan ekosistem, mengurangi nilai estetika lingkungan serta menghambat kerja mikroorganisme dalam pembusukan sampah.

Beberapa tahun terakhir telah banyak dikembangkan alternatif pemecahan masalah tersebut. Sejak tahun 1930 Henry Ford mempergunakan serat kenaf sebagai bahan penguat komposit untuk komponen mobil BMW dan Mercedes (Mwaikambo,2006). Yang et al. (2004) membuat komposit dari polipropilena dengan serbuk sekam padi (SSP), Kim et al. (2005) membuat komposit polibutilen suksinat (PBS) dengan abu sekam padi, Aji et al. (2009) membuat polietilen dengan serat kenaf, Threepopnatkul et al. (2008) membuat polikarbonat dengan serat daun nanas, Ton-That and Denault (2008) membuat komposit dari polipropilena dengan serat selulosa dari serbuk kayu dihasilkan suatu biokomposit yang biodegradabel dan sifat mekaniknya meningkat.Suharty dan Firdaus (2007) membuat biokomposit dari polistirena limbah (PSL) dengan penguat serat alam serbuk kayu sengon (SS) secara proses metode larutan dan dihasilkan biokomposit yang memilki kemampuan biodegradasi yang baik dan juga peningkatan sifat mekanik dengan sintesis biokomposit secara reaktif. Peneltian-penelitian tersebut

commit to user

sifat mekanik tinggi dan degradable melalui penggunaan filler dari serat alam.

Biokomposit banyak dimanfaatkan untuk komponen otomotif menggantikan sebagian logam yang jumlahnya semakin menurun. Penggunaan biokomposit membuat berat kendaraan menjadi lebih ringan, sehingga pada kapasitas muatan yang sama maka kendaraan yang mempergunakan biokomposit membutuhkan bahan bakar yang lebih sedikit. Sehubungan peruntukan material baru tersebut sebagai pengganti logam pada otomotif maka dituntut material yang tidak mudah terbakar. Sehingga diperlukan penambahan senyawa penghambat nyala api untuk meningkatkan ketahanan biokomposit terhadap nyala api.

Beberapa penelitian sebelumnya telah menambahkan senyawa penghambat nyala pada komposit. Sain et al. (2004) dan Hui et al. (2005) melaporkan penghambat nyala api yang paling banyak digunakan adalah komponen anorganik, komponen halogen. Namun penggunaan senyawa halogen menimbulkan permasalahan lingkungan sehingga mulai beralih pada penggunaan flame retardant free halogen . Patra et al. (2005) melaporkan bahwa senyawa

CaCO 3 yang dicampur dengan ammoniumpolipospat (APP) dapat bertindak

sebagai senyawa fire retardants. Hollingbery (2010) melaporkan bahwa Al(OH) 3

dan Mg(OH) 2 merupakan senyawa yang paling banyak digunakan sebagai

penghambat nyala karena sifatnya ramah lingkungan dan jumlahnya melimpah. Moghaddam et al. (1997), Zhang et al. (2004), Huang et al. (2006), Huang et al. (2007),Wittek dan Tanimoto (2008), melakukan penelitian terhadap kemampuan

hambat nyala komposit dan dilaporkan bahwa penambahan Mg(OH) 2 memberikan sifat hambat nyala yang lebih baik dibandingkan tanpa Mg(OH) 2 . Laotid et al.

(2008) melaporkan kinerja penghambat nyala dapat ditingkatkan dan dioptimalkan dengan mengkombinasikan senyawa penghambat nyala yang berbeda yang disebut sebagai konsep sinergi. Formicola et al. (2009), Liang et al. (2010) dan Sain et al. (2004) melakukan percobaan terhadap sinergisitas zat aditif seng borat terhadap kinerja senyawa penghambat nyala diperoleh komposit dengan sifat hambat nyala yang meningkat. Berdasarkan uraian di atas maka LPP dapat ditingkatkan kualitasnya dengan mengubahnya menjadi material

commit to user

nyala Al(OH) 3 , Mg(OH) 2 dan H 3 BO 3 sehingga diperoleh material baru dengan sifat meknik tinggi, biodegradable dan tahan terhadap api. Penggunaan biokomposit untuk komponen kendaraan sangat dipengaruhi kondisi lingkungan. Widyanto dkk. (2004) melaporkan perlakuan siklis termal padaglass-fiber reinforced concrete (GFRC)mengakibatkan penurunan kekuatan material. Sınmazçelik et al. (2012) melaporkan pengaruh pemanasan pada carbon fibre reinforced polyetherimide (PEI) dan Cao et al. (2009) melaporkanpengaruh siklis termal tentang pada carbon fibre reinforced polymer (CFRP) dan komposit hibrid FRP mengakibatkan penurunan sifat mekanik. Ju (2011) melakukan siklis termal pada komposit serat karbon bismaleimide (BMI) diperoleh keretakan semakin besar.

Dari uraian di atas, maka perlu dilakukan uji siklis termal pada biokomposit

LPP/DVB/AA/SK yang mengandung senyawa penghambat nyala Al(OH) 3,

Mg(OH) 2 dan H 3 BO 3 sehingga diketahui pengaruh siklis termal terhadap sifat biokomposit tersebut.

B. Perumusan Masalah

1. Identifikasi Masalah

Air mineral di pasaran tersedia dalam berbagai bentuk kemasan, misalnya kemasan galon (19L) berbahan polikarbonat, kemasan botol (1500 ml dan 600 ml) terbuat dari bahan polyethylene terephthalate, dan cup (240 ml) berbahan polipropilena. Pada jenis kemasan gallon dan botol umumnya dapat digunakan kembali, sedang untuk kemasan cup pada umumnya hanya digunakan sekali pakai kemudian langsung dibuang menjadi sumber limbah polipropilena yang

jumlahnya mencapai 3,99 x 10 4 ton di Indonesia.

Salah satu alternatif untuk mengatasi LPP yang berlimpah dan tidak dapat terdegradasi tersebut ialah dengan mengubah LPP menjadi material biokomposit yang bermanfaat yang memiliki sifat kuat dan biodegradable melalui penambahan serat alam sebagai bahan pengisi. Sejak tahun 1930 Henry Ford telah

commit to user

penguat komposit untuk salah satu komponen mobil BMW dan Mercedes (Mwaikambo, 2006). Threepopnatkul et al. (2008) membuat komposit dari polikarbonat dengan serat daun nanas. Yang et al. (2004) membuat komposit dari polipropilena dengan serbuk sekam padi.

Biokomposit dapat disintesis menggunakan metode lebur (internal mixer) (Kim et al., 2005) maupun metode larutan dengan menggunakan pelarut yang sesuai (Suharty, 1993). Dalam proses pembuatnnya dapat dilakukan secara reaktif maupun non reaktif. Sifat mekanik biokomposit dapat meningkat melalui pembentukan ikatan antara polimer buatan dengan serat alam. Pengikatan polimer buatan yang bersifat non polar dan selulosa dari serat alam yang bersifat polar memerlukan senyawa penggandeng. Tajvidi et al. (2003) membuat komposit dari bahan HDPE dengan serat alam menggunakan coupling agent MAPE (Maleic Anhydride modified Polethylene ). Suharty dkk. (2007) menggunakan senyawa penyambung silang asam akrilat (AA) untuk mengikatkan PP dengan serat sehingga terbentuk ikatan LPP/AA/selulosa secara reaksi esterifikasi. Untuk meningkatkan kualitas komposit dapat dilakukan pula dengan menggunakan agen penyambung silang agar terbentuk jaringan ikat silang yang lebih besar sehingga ikatan yang terbentuk lebih kuat dan komposit yang terbentuk lebih masive. Suharty (1993) telah melakukan grafting antara PP dengan ditert-butil benzil akrilat (DBBA) menggunakan trimetilol propana triakrilat (TMPTA) dan divinilbensen (DVB). Disebutkan pula, pembuatanbiokomposit menggunakan agen penyambung silang DVB lebih kuat daripada dengan TMPTA.

Sain et al. (2004) melakukan pembuatan biokomposit hambat nyala dengan menambahkan Mg(OH) 2 ke dalam campuran PP dan serbuk kayu (SK), dilaporkan penambahan 25% Mg(OH) 2 mengurangi pembakaran 50% dibandingkan biokomposit tanpa Mg(OH) 2 . Dilaporkan pula penambahan 20% Mg(OH) 2 dan 5% H 3 BO 3 memberikan efek sinergis peningkatan penghambatan nyala komposit

yang terbentuk. Suharty et al. (2010) melakukan pembuatan biokomposit polipropilena dan serat kenaf dengan penambahan senyawa penghambat nyala

Al(OH) 3 /Mg(OH) 2 serta H 3 BO 3 rasio 5/15 diperoleh pengurangan tingkat

commit to user

nyala. Widyanto dkk. (2004) melakukan siklis termal terhadap glass-fiber reinforced concrete pada suhu 35, 60, 100, 200, 300 ◦C dengan jumlah siklis sebanyak 1,2,3,5,7 dan 10 kali mengakibatkan penurunan kekuatan material. Sınmazçelik et al. (2012) melakukan siklis termal pada carbon fibre reinforced polyetherimide (PEI) dengan jumlah siklis termal sebanyak 50, 200 dan 500 kali mengakibatkan sifat mekanik. Ju (2007) melakukan pemanasan pada suhu 196 hingga 250 ◦C terhadap komposit serta karbon BMI diperoleh keretakan yang semakin besar seiring peningkatan suhu pemanasan.

2. Batasan Masalah

a. Matrik polimer yang digunakan dalam pembuatan biokomposit adalah limbah polipropilena (LPP) kemasan bentuk cup air mineral dalam kemasan dari merck sejenis. Bahan pengisi serat tumbuhan yang digunakan adalah serat kenaf (SK) dari Lamongan yang lolos ayakan 100 mesh .

b. Sintesis biokomposit dilakukan dengan metode larutan menggunakan pelarut xilena dengan proses secara reaktif mempergunakan inisiator bensoil peroksida (BPO), senyawa penggandeng multifungsional asam akrilat (AA) dan dengan penambahan senyawa penyambung silang divinil benzena (DVB).

c. Senyawa penghambat nyala yang digunakan dalam pembuatan biokomposit dengan kemampuan hambat nyala adalah Mg(OH) 2 , Al(OH) 3 dan H 3 BO 3 .

d. Dalam proses perlakuan siklis termal dilakukan variasi suhu pemanasan 25,

35, 45, 55, 65 o

C dan variasi jumlah pemanasan 20, 30, 40, 50, 60 kali.

e. Karakterisasi biokomposit yang dilakukan meliputi karakterisasi kekuatan tarik sesuai ASTM D 638 dengan alat UTM (United Testing Machine) dan kekuatan impaksesuai ASTM D 6110 dengan alat impak. Selain itu juga dilakukan analisis gugus fungsi dengan FTIR.

3. Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian ini berdasarkan identifikasi dan batasan masalah diatas adalah:

commit to user

LPP ?

b. Berapa suhu optimum perlakuan siklis termal?

c. Bagaimana pengaruh siklis termal terhadap sifat mekanik biokomposit mengandung pemadam nyala?

C .Tujuan Penelitian

1. Mengetahui pengaruh pemanasansuhu 140 ◦C terhadap sifat PP dan LPP

2. Mengetahui suhu optimum perlakuan siklis termal biokomposit mengandung pemadam nyala.

3. Mengetahui pengaruh siklis termal terhadap sifat biokomposit mengandung pemadam nyala.

D. Manfaat

1. Memberikan informasi mengenai cara mengatasi LPP yang menimbulkan masalah lingkungan karena sifatnya yang tidak dapat terdegradasi.

2. Memberikan informasi tentang pembuatan material plastik yang tidak mudah terbakar.

3. Memberikan informasi tentang pengaruh siklis termal terhadap sifat biokomposit mengandung pemadam nyala.

commit to user

BAB II LANDASAN TEORI

A. Tinjauan pustaka

1. Polipropilena

Plastik memiliki sifat transparan, ringan, praktis, murah dan mudah diolahsehingga banyak dimanfaatkan untuk pembungkus air minum dalam kemasan (AMDK). Soetantini (2007) dan Asosiasi Perusahaan Air Minum Dalam Kemasan Indonesia (Aspadin) (2010) melaporkan kebutuhan air mineral di pasaran tersedia dalam berbagai bentuk kemasan, yaitu kemasan galon (19L) berbahan polikarbonat sebesar 60%, kemasan botol (1500 ml dan 600 ml) terbuat dari bahan polyethyene terephthalate, sebesar 25% dan cup (240 ml) berbahan polipropilena sebesar 15%.Pada jenis kemasan galon dan botol umumnya dapat digunakan kembali, sedang untuk kemasan cup pada umumnya hanya digunakan sekali pakai kemudian langsung dibuang menjadi sumber LPP. Pada tahun 2010, produksi AMDK mencapai 14,5 miliar liter per tahun. Pada tahun 2011 kebutuhan AMDK mencapai 17,3 miliar liter per tahun. Jumlah tersebut mengalami kenaikan sekitar 19 persen, bila dilakukan asumsi untuk limbah cup saja bisa terbuang mencapai 10,7 miliar gelas. Dan bila dilakukan pengukuran massa, dimana satu buah cupmemiliki massa 3,7 gram maka limbah cup AMDK yang terbuat dari

polipropilena terbuang seberat 3,99 x 10 4 ton.

Selain kelebihan PP yang telah disebutkan di atas, ada beberapa kelemahan diantaranya mudah teroksidasi, sifat mekanik rendah, mudah terbakar dan tidak dapat terdegradasi secara alami. Kelemahan-kelemahan tersebut dapat diatasi dengan menjadikan PP sebagai bahan komposit dengan sifat mekanik tinggi dan biodegradabel melalui penambahan serat alam. Ton-That and Denault (2008) membuat komposit dari polipropilena dengan serat selulosa dari serbuk kayu dihasilkan suatu biokomposit yang biodegradabel dan sifat mekaniknya meningkat. Suharty et al. (2008) melakukan pembuatan biokomposit limbah polipropilena dengan bahan pengisi serbuk bambu secara reaktif menggunakan

commit to user

dengan sifat mekanik tin nyala biokomposit dapat dilakukan et al. (2010) melakukan dengan menambahkan diperoleh biokomposit melakukan pembuatan menggunakan senyawa

H 3 BO 3 diperoleh tingkat senyawa penghambat nyala. Polipropilena Polipropilena bersifat didinginkan (Lubis, 2009). logo berbentuk segitiga Society of Plastic Industry Gambar 1.

Gambar 1. Kode Polipropilena dari Polipropilena (PP)

monomer-monomer propilena/propena karbon reaktif pada posisi karbon tersier (C*) akan memerlukan energi disosiasi dibandingkan energi disosiasi energi sebesar 94,5 kkal/mol (Fessenden & Fessenden, 1998).

dengan sifat mekanik tinggi dan biodegradable. Untuk meningkatkan sifat

iokomposit dapat dilakukan penambahan senyawa pemadam

melakukan pembuatan biokomposit polipropilena dengan menambahkan senyawa tahan bakar Mg(OH) 2 /Al(OH)

biokomposit dengan tingkat pembakaran berkurang 55%.

pembuatan biokomposit polipropilena dengan

senyawa pemadam nyala Al(OH) 3 serta zat aditif pemadam tingkat pembakaran 46,75 % dibanding biokomposit mbat nyala.

larut 100% dalam xilena mendidih (Suharty, bersifat termoplastik yaitu meleleh dan mengeras (Lubis, 2009). Bagian bawah cup AMDK terdapat tulisan segitiga dengan angka lima. Kode tersebut dikeluarkan Industry pada tahun 1998 di Amerika Serikat ditunjukkan

Gambar 1. Kode Polipropilena dari The Society Of Plastic Industry Polipropilena (PP) merupakan polimer hidrokarbon yang

monomer propilena/propena (CH 2 -CH=CH 2 ). Polipropilena pada posisi karbon tersier (C*). Pemutusan ikatanC (C*) akan menghasilkan radikal bebas atau pun ka

energi disosiasi 91 kkal/mol. Energi tersebut lebih

energi disosiasi ikatan C-H sekunder (C#) yang

energi sebesar 94,5 kkal/mol (Fessenden & Fessenden, 1998).

(a)

(b)

meningkatkan sifat hambat enyawa pemadam nyala.Suharty polipropilena dengan serat kenaf Al(OH) 3 serta H 3 BO 3 berkurang 55%. Nida (2011) dengan serat kenaf aditif pemadam nyala dibanding biokomposit tanpa

mendidih (Suharty, 1993). mengeras kembali saat terdapat tulisan PP dan

tersebut dikeluarkan oleh Serikat ditunjukkan pada

The Society Of Plastic Industry yang terbentuk dari

Polipropilena memiliki ikatanC-Hpada posisi pun karbokation dan tersebut lebih rendah bila yang membutuhkan

commit to user

tetrahedral dengan sudut antara ikatan C-C 109,5º dan membentuk rantai zigzag planar (Adriani, 2003). Polipropilena struktur zigzag planar dapat terjadi dalam

tiga cara yang berbeda-beda tergantung pada posisi relatif gugus metil (CH 3 ) satu

sama lain di dalam rantai polimernya sehingga menghasilkan struktur isotaktik (grup metil pada satu sisi dari bidang), ataktik (grup metil secara acak menempel ke setiap sisi) dan sindiotaktik (grup metil bergantian), seperti gambar 2. Secara kimia ketiga struktur polipropilena berbeda satu sama lain. Polipropilena ataktik tidak dapat berubah menjadi polipropilena sindiotaktik atau menjadi struktur lainnya tanpa memutuskan dan menyusun kembali beberapa ikatan kimia. Dalam struktur polipropilena ataktik gugus metil bertindak seperti cabang-cabang rantai pendek yang muncul pada sisi rantai secara acak. Ini mengakibatkan sulitnya untuk mendapatkan daerah-daerah rantai yang sama (tersusun) sehingga mempunyai sifat kristalin rendah menyebabkan tingginya kadar oksigen pada bahan tersebut sehingga bahan polimer ini mudah terdegradasi oleh pengaruh lingkungan seperti kelembaban cuaca, radiasi sinar matahari dan lain sebagainya (Evrianni, 2009). Polipropilena berstruktur isotaktik dan sindiotaktik adalah sangat kristalin, bersifat keras dan kuat. Menurut Ghosh (2011), PP komersial hampir 90-97% merupakan isotaktik. Ataktisitas polipropilena dapat dilihat pada Gambar 2.

(a)

(b)

commit to user

CH 3

PP PP

Gambar 2. (a). Isotaktik; (b). Ataktik; (c). Sindiotaktik, dimana R = CH 3

Polipropilena terbentuk dari penggabungan monomer-monomer propena melalui reaksi polimerisasi adisi. Polipropilena memiliki gugus metin (>CH-) yang bersifat reaktif yang disebabkan adanya efek sterik dari gugus-gugus besar di sekitar atom C tersier yang mengakibatkan proton pada atom C tersier akan mudah diserang oleh senyawa radikal melalui proses reaktif sehingga terjadi pelepasan proton. Kereaktifan gugus metin (>CH-) menyebabkan PP mudah berikatan dengan gugus fungsi non polar lainnya (Pudjaatmaka, 1986). Struktur propena dan reaksi radikal pada poliprpilena dapat dilihat pada Gambar 3.

CH 3

Propilena/propena

Gambar 3. Struktur Propena dan (b) reaksi radikal pada PP PP mudah teroksidasi oleh panas maupun UV. Pengaruh panas maupun UV pada PP mengakibatkan degradasi. Hal tersebut disebabkan bila suatu benda dipanaskan akan mengalami pemuaian sesuai koefisien muainya masing-masing. (Ray, 2005). Secara kimia pemuaian merupakan terjadinya pemanjangan ikatan dari struktur tersebut (Surdia, 1992). Bila pemanasan dilanjutkan akan terjadi perapuhan sesuai dengan teori Norrish yaitu peningkatan karbonil indeks (Suharty, 1993).

karbon tersier

pusat reaksi gugus non polar

commit to user

menghasilkan keton. Reaksi ini dikenal dengan reaksi Norrish (Suharty, 1993), ditunjukkan pada Gambar 4.

1). Inisiasi : Polimer

ROOH + R ●

PP hidroperoksida

CH 2 C

CH 3

PP alkoksi radikal

CH 2 C

CH 3

PP alkoksi radikal

(c) 4). Reaksi β – scission

CH 2 C

CH 3

5). Reaksi Norrish

Polipropilena

O ●OH

CH3

CH 2 C

CH 3

CH 2 C

CH 3

O CH 2 2 C

CH 3

CH 3

CH 3

+ (d) ●CH

C CH 2

commit to user

H C 2 C CH 2 CH 2

CH 2

Gambar 4. Mekanisme reaksi Norrish Untuk meningkatkan ketahanan PP terhadap oksidasi, dapat dilakukan

penambahan anti oksidan panas atau pun UV. Anti oksidan merupakan zat aditif yang ditambahkan pada material untuk meningkatkan ketahanan material tersebut terhadap oksidasi. Hal tersebut banyak dilakukan kalangan industri untuk memenuhi kebutuhan masing-masing. PP yang telah mengalami treatment (penambahan anti oksidan, zat pemlastis, dll.) memiliki sifat berbeda dengan PP murni. Adanya anti oksidan, pemalstis maupun zat lainnya akan meningkatkan ketahanan material tersebut terhadap degradasi (Iramani dkk., 2007).

2. Bahan Pengisi Serat Kenaf

Bahan pengisi adalah suatu bahan yang ditambahkan ke dalam campuran plastik yang dapat meningkatkan sifat polimer tersebut. Bahan pengisi dapat berfungsi sebagai bahan penguat. Bahan penguat dari serat tumbuhan memiliki kelebihan diantaranya, jumlahnya berlimpah, memiliki densitas yang rendah, serat tidak hancur selama pemrosesan, dan tidak mencamari lingkungan (Ton-that, 2008). Pembuatan biokomposit PP dengan bahan pengisi serbuk sekam padi dihasilkan biokomposit dengan kekuatan tarik lebih tinggi (Yang et al., 2004). Kim et al. (2005) membuat komposit polibutilen suksinat (PBS) dengan abu sekam padi atau serbuk kayu secara proses metode lebur menggunakan internal mixer dihasilkan suatu biokomposit yang biodegradabel dan sifat mekaniknya meningkat.

Indonesia merupakan daerah tropis yang subur sehingga banyak ditemukan tanaman yang menghasilkan serat. Serat tumbuhan yang dapat digunakan sebagai bahan pengisi yang baik adalah serat dengan kandungan selulosa tinggi. Salah satu tanaman dengan kandungan selulosa tinggi adalah kenaf. Kenaf dikenal dengan nama latin Hibiscus canabiscus.Produksi tanaman kenaf di dunia mencapai 970.000 ton/tahun. Serat kenaf memiliki kandungan

+ ● CH

2 CH 2 CH 2 (e)

CH 2 C

commit to user

21,9 μm dan densitas dibandingkan kandungan memiliki keuletan yang kenaf yaitu mencapai 1191 komposisi terbesar dari Adapun Gambar tanaman kenaf dan serat kenaf ditunjukkan pada Gambar 5.

Tanaman kenaf Gambar 5. Tanaman Selulosa merupakan satuan tunggal β-D- (Stevens, 2001). Struktur selulosa ditunjukkan pada Gambar 6.

Molekul-molekul kecenderungan membentuk Selulosa mengandung mengandung tiga gugus dua oksigen yang membentuk 2003). Kelima gugus dengan gugus polar dari

densitas 1220-1400 kg/m 3 .Kandungan selulosa yang

andungan lignin, menyebabkan serat kenaf bersifat keuletan yang tinggi. Hal tersebut ditunjukkan dari kekuatan

mencapai 1191 MPa (Mwaikambo, 2006). Berdasarkan terbesar dari serat kenaf adalah golongan selulosa dan

Adapun Gambar tanaman kenaf dan serat kenaf ditunjukkan pada Gambar 5.

Tanaman kenaf

Serat batang kenaf

Gambar 5. Tanaman kenaf dan serat batang kenaf Selulosa merupakan polimer alami berantai lurus yang tersusun

-glukosa melalui ikatan glikosida pada posisi (Stevens, 2001). Struktur selulosa ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 6. Struktur selulosa molekul selulosa berbentuk linier dan

membentuk ikatan-ikatan hidrogen intra dan intermolekuler. mengandung rata-rata 5.000 unit glukosa dan setiap

tiga gugus hidroksil (-OH) yang terletak pada C 2 , C

ng membentuk ikatan glikosidik dengan monomer

gugus ini bersifat reaktif dan polar, sehingga akan polar dari senyawa lain. Diharjo (2005) melaporkan

selulosa yang cukup tinggi kenaf bersifat tidak getas dan dari kekuatan tarik serat Berdasarkan data tersebut, selulosa dan hemiselulosa.

Adapun Gambar tanaman kenaf dan serat kenaf ditunjukkan pada Gambar 5.

yang tersusun dari unit pada posisi C1 dan C4

dan mempunyai dan intermolekuler. setiap unit glukosa

, C 3 dan C 6 serta monomer lain (Achmadi, sehingga akan berikatan

melaporkan bahwa sifat

commit to user

dapat meningkatkan ikatan antara serat dan matrik polimer.

3. Inisiator Bensoil Peroksida

Dalam proses reaksi polimerisasi secara reaktif diperlukan suatu inisiator untuk membentuk radikal bebas. Inisiator akan menyebabkan terbentuknya senyawa radikal yang akan mengganggu senyawa lain sehingga bersifat radikal pula. Benzoil peroksida (BPO) merupakan senyawa peroksida yang berfungsi sebagai inisiator dalam proses polimerisasi dan dalam pembentukan ikatan silang dari material polimer. Senyawa peroksida ini dapat digunakan sebagai pembentuk radikal bebas (Hesman,1974). Salah satu jenis inisiator yaitu benzoil peroksida

(BPO) dengan rumus struktur C 6 H 5 COOOOCC 6 H 5. Struktur Benzoyl Peroksida ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar 7. Struktur benzoil peroksida

Senyawa radikal akan menyerang polipropilena sehingga menghasilkan polipropilena radikal dan selanjutnya bereaksi dengan DVB membentuk biokomposit.

Proses pembuatan biokomposit secara radikal akan melalui tiga tahap yaitu propagasi, inisiasi dan terminasi. Tahapan reaksi yang terjadi dapat digambarkan sebagai berikut:

Propagasi : RM ● +M

RMM ●

Terminasi : M m ● + Mn●

M (m+n)

Inisiator BPO akan menginisiasi masing-masing senyawa yang mengakibatkan terbentuknya radikal pada masing-masing senyawa tersebut. Setelah terbentuk radikal, senyawa-senyawa tersebut akan bereaksi secara reaktif

commit to user

radikal pada BPO, PP dan selulosa ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 8. Pembentukan radikal pada : (a) BPO (b) PP (c) selulosa (Carlsson,

2005)

4. Senyawa Penggandeng Asam Akrilat

Pada pembuatan biokomposit, PP dengan serat kenaf tidak dapat berikatan karena perbedaan kepolaran gugus reaktif kedua senyawa tersebut. Agar kedua senyawa tersebut dapat berikatan diperlukan suatu senyawa yang memiliki dua atau lebih gugus reaktif yang berbeda sifat kepolaran. Senyawa tersebut disebut senyawa penggandeng multifungsional. Dalam proses reaksi polimerisasi, senyawa tersebut berfungsi memperbanyak penggabungan dua molekul atau lebih yang memiliki kepolaran berbeda.Contoh senyawa tersebut misalnya maleat anhidrida (MA), AA, MAPE (Maleic Anhydride modified Polypropylene) (Tajvidi et al., 2003).Suharty et al. (2010) melakukan pembuatan biokomposit PP dengan serat kenaf menggunakan senyawa penggandeng multifungsional asam akrilat.

- RH

(c)

commit to user

dan gugus hidroksil darigugus karboksilat. Gugus vinil bersifat non polar yang dapat berikatan dengan gugus non polar molekul lain dan gugus polar dapat berikatan denagn selulosa melalui reaksi esterifikasi radikal bebas. Maka dari itu asam akrilat dapat digunakan sebagai senyawa penggandeng multifungsional yang dapat berikatan dengan polipropilena maupun dengan selulosa. Struktur asam akrilat dan pembentukan radikal asam akrilat ditunjukkan pada Gambar 9.

CH 2 C H

OH

Gambar 9. (a) Struktur asam akrilat (b) Pembentukan radikal pada asam akrilat

(Suharty et al., 2010)

5. Senyawa Penyambung Silang Divinil Benzena Penambahan agen penyambung silang pada pembuatan biokomposit dapat meningkatkan kuattarik biokomposit (Suharty et al., 2009). Yang et al. (2007) melaporkan bahwa penambahan agen penyambung silang maleic anhydride polipropilen (MAPP) pada pembuatan komposit serbuk sekam padi dengan polipropilena dapat meningkatkan kekuatan tarik komposit. Suharty et al. (2008) melaporkan penggunaan DVB pada pembuatan biokomposit dari limbah polipropilena dengan bahan pengisi serbuk bambu dapat meningkatkan kekuatan tarik dan kemampuan biodegradasi biokomposit yang dihasilkan dibandingkan biokomposit tanpa penggunaan DVB.

Gugus reaktif DVB terletak pada kedua gugus vinil dan inti aromatis. DVB dapat membentuk reaksi primer maupun sekunder pada gugus reaktifnya. Ikatan primer terbentuk pada gugus vinil dengan senyawa non polar lainnya, sedangkan

+R CH • 2 C H

gugus polar

gugus non polar

commit to user

atom hidrogen bermuatan parsial positif (H

δ+

). Ikatan primer dan sekunder akan

memperbesar jaringan polimer sehingga polimer menjadi lebih keras, masif dan konsekuensinya dapat meningkatkan sifat mekanik (Suharty, 1993). Adapun struktur DVB dan pembentukan radikal pada DVB, ditunjukkan pada Gambar 10.

Gambar 10. (a) Struktur DVB dan (b) Pembentukan radikal pada DVB (Suharty et al., 2010)

6. Fire Retardant

Pembakaran merupakan suatu proses reaksi oksidasi cepat yang disertai pelepasan energi panas. Agar terjadi pembakaran diperlukan tiga komponen yaitu oksigen, bahan bakar, dan panas. Ketiga unsur tersebut disebut segitiga api.Reaksi pembakaran akan terhambat dan lambat laun akan berhenti jika salah satu (atau lebih) dari tiga komponen tersebut dihilangkan. Misalnya, menutup kompor yang terbakar dengan karung basah, sehingga aliran oksigen ke bahan bakar menjadi terhambat dan pembakaran terhenti (Hanafi, 2009). Reaksi pembakaran serta segitiga api dapat dilihat pada Gambar 11. Reaksi pembakaran :

Gambar 11.(a) Reaksi pembakarandan (b) Segitiga api (Hanafi, 2009) Polimer dan serat alam merupakan material organik yang memiliki sifat mudah terbakar. Untuk menghambat terjadinya pembakaran pada biokomposit perlu ditambahkan suatu flame retardant. Flame retardant merupakan komponen

Bahan bakar

+ O 2  CO 2 + H 2 O

+R ●

(a)

(b)

(a)

(b)

commit to user

pada suatu substrat sehingga dihasilakan material yang memiliki kemampuan hambat bakar (Tesoro, 1976). Zhang et al. (2004) melakukan eksperimen untuk

mengetahui efek ukuran partikel Mg(OH) 2 yang ditambahkan ke dalam komposit

karet terhadap kemampuan hambat nyala komposit dan dilaporkan bahwa dengan ukuran partikel yang lebih kecil memberikan sifat hambat nyala yang lebih baik.

Liang et al. (2010) melakukan pembuatan komposit PP/Al(OH) 3 /Mg(OH) 2 dengan

menambahkan zink borate menghasilkan komposit dengan sifat hambat nyala yang meningkat dibandingkan komposit tanpa zink borate . Suharty et al. (2010) melakukan pembuatan biokomposit polipropilena dengan serat kenaf dengan

menambahkan senyawa tahan bakar Mg(OH) 2 /Al(OH) 3 serta H 3 BO 3 diperoleh

biokomposit dengan tingkat pembakaran berkurang 55%. Nida (2011) melakukan pembuatan biokomposit polipropilena dengan serat kenaf menggunakan senyawa

pemadam nyala Al(OH) 3 serta zat aditif pemadam nyala H 3 BO 3 diperoleh

penurunan tingkat pembakaran 46,75 % dibanding biokomposit tanpa senyawa penghambat nyala.

Hollingbery et al. (2010) melaporkan dekomposisi Mg(OH) 2 terjadi pada suhu 300 -330 ◦C dengan melepaskan air.

Mg(OH) 2  MgO (s) +H 2 O (g)

ΔH = +1,45 kJ/g Laotid et al. (2008) melaporkan dekomposisi endotermik Al(OH) 3 terjadi

antara suhu 180 °C – 200 °C dengan melepaskan air dan memebentuk aluminium oksida.

2Al(OH) 3(s)

Al 2 O 3(s) + 3H 2 O (g)

ΔH = +1,3 kJ/g Sain et al. (2004) melaporkan reaksi tersebut memberikan pengaruh

terhadap pembakaran polimer, yaitu:

1) Menyerap panas dari pembakaran, sehingga menurunkan temperatur pembakaran

2) Membentuk lapisan logam oksida (Al 2 O 3 ) yang berfungsi sebagai penyekat dan melindungi lapisan polimer sehingga menghambat interaksi dengan O 2 selama pembakaran

3) Melepaskan H 2 O yang dapat menghambat O 2 dalam pembentukan nyala

commit to user

pembentukan asap Laotid et al.(2008) melaporkan untuk meningkatkan kinerja penghambatan api yang tinggi dapat menggunakan sistem penghambat nyala api dengan melakukan kombinasi dari agen penghambat nyala api yang berbeda. Konsep ini dikenal dengan konsep sinergi formulasi komponen penghambat nyala api.Tujuannya ialah untuk meningkatkan kinerja dari campuran dua atau lebih senyawa penghambat nyala api. Misalnya, logam borat atau seng borat telah sering digunakan sebagai agen sinergis untuk hidroksida logam dalam matriks poliolefin.

Sain et al. (2004) melaporkan e fisiensi hambat nyala dari Mg(OH) 2 dapat

ditingkatkan dengan mengkombinasikan senyawa tahan api magnesium hidroksida dengan seng borat atau asam borat yang akan menghasilkan efek hambat nyala api yang sinergis. Formicola et al. (2009), melakukan percobaan terhadap sinergisitas seng borat dan aluminium hidroksida dihasilkan komposit yang ditambahkan seng borat memiliki ketahanan nyala lebih baik dibandingkan komposit dengan penambahan aluminium hidroksida saja.

Asam borat berbentuk kristal tak berwarna atau bubuk putih dan larut dalam air . Memiliki berat molekul 61,83 gr/mol dengan densitas 1,435 g/cm 3 . Ketika dipanaskan di atas 170 °C terjadi dehidrasi, membentuk asam metaboric (HBO 2 ):

H 3 BO 3 → HBO 2 +H 2 O

Asam borat meleleh pada suhu sekitar 236 ° C, dan ketika dipanaskan di atas sekitar 300 °C akan terjadi dehidrasi, membentuk asam tetraboric:

4HBO 2 →H 2 B 4 O 7 +H 2 O Pemanasan lebih lanjut menghasilkan boron trioksida dan air.

H 2 B 4 O 7 →2B 2 O 3 +H 2 O

Dekomposisi endotermikasam borat akan melepaskan air dan oksida boron (B 2 O 3 ). B 2 O 3 terbentuk pada suhu 350 °C dan mengarah pada pembentukan

lapisan pelindung seperti kaca. Lapisan ini melindungi polimer dari panas dan oksigen. Dengan demikian pelepasan gas yang mudah terbakar berkurang (Laotid et al., 2008).

commit to user

Komposit merupakan gabungan dua atau lebih material polimeryang memiliki sifat mekanik berbeda dan menghasilkan material baru yang memiliki sifat mekanik dan kharasteristik yang berbeda pula dari material pembentuknya (Taurista etal., 2006). Biokomposit merupakan suatu komposit yang dapat terdegradasi secara alami. Untuk mendapatkan suatu biokomposit dapat dilakukan dengan menggabungkan suatu polimer plastik yang berfungsi sebagai matriks dengan suatu serat alam sebagai bahan pengisi. Pembuatan biokomposit dapat dilakukan melalui proses polimerisasi reaktif (Suharty, 1993). Tahapan dalam proses polimerisasi dapat digambarkan sebagai berikut : Inisiasi

: ROOR 2 RO •