PENGARUH LAMA PERENDAMAN DENGAN NAOH TERHADAP SIFAT MEKANIK KOMPOSIT EPOKSI DENGAN MENGGUNAKAN FILLER SERAT LIDAH MERTUA.

Oleh:

Devi Trisna Sinaga NIM. 409240004 Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

MEDAN 2013

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala rahmat, berkat dan karuniaNya sehingga penelitian ini dapat terselesaikan dengan baik dengan waktu yang telah direncanakan. Skripsi ini berjudul “Pengaruh Lama Perendaman dengan NaOH terhadap Sifat Mekanik Komposit Epoksi menggunakan Filler Serat Lidah Mertua”.Diajukan untuk memperoleh gelar Sarjana Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNIMED.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Abdul Rais, S.Pd, ST, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan bimbingan dan saran kepada penulis sejak awal sampai selesainya penyusunan skripsi ini. Ucapan terimakasih juga disampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Mara Bangun Harahap, M.S selaku dosen penguji I, Bapak Drs.Nurdin Siregar, M.Si selaku dosen penguji II, dan Bapak Drs. Henok Siagian, M.Si selaku dosen penguji III yang telah memberikan masukan dan saran mulai perencanaan penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc. Ph.D selaku dosen Pembimbing Akademik yang selama ini telah memberikan bimbingan dan saran dalam perkuliahan. Kepada Ibu Dr. Derlina, M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika dan Bapak Drs.Pintor Simamora, M.Si selaku Ketua Program Studi Fisika FMIPA UNIMED serta seluruh staf pegawai jurusan Fisika FMIPA UNIMED. Ucapan terimakasih kepada Bapak Dr. Yugia Muis, M.Si yang telah memberikan izin penelitian di Laboratorium Kimia Polimer dalam pembuatan sampel dan kepada Bapak Edi Suratno yang telah memberikan bimbingan maupun saran kepada peneliti sehingga penelitian skripsi ini dapat berjalan dengan baik dan lancar selama melakukan penelitian di Laboratorium Kimia Polimer USU. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Sc., M.Phil yang telah memberikan izin penelitian di Laboratorium Penelitian FMIPA USU untuk pengujian sampel dan kepada Bapak Arman memberikan bimbingan maupun saran kepada peneliti sehingga penelitian skripsi ini dapat berjalan

v

dengan baik dan lancar selama melakukan penelitian di Laboratorium Penelitian FMIPA USU.

Teristimewa penulis ucapkan banyak terimakasih kepada Ayahanda Robinhot Sinaga dan Ibunda Masdiana Hutauruk yang telah membesarkan penulis serta memberikan bimbingan, doa dan ajaran, baik itu berupa dukungan tenaga, moril maupun material. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Abang dan Kakak-kakak yang penulis sayangi Robert Ziko Sinaga / Riama Maria Tobing, Yoyo Fernando Sinaga, Sry Ayuni Sinaga, Hertati Renova Sinaga, Tulus Sampe Tua Sinaga, dan keponakan tersayang Stevani Bagus Sinaga yang selalu mendukung penulis di dalam penyusunan skripsi ini.

Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada saudara seperjuangan penulis selama perkuliahaan di jurusan Fisika FMIPA UNIMED Vinni Wati Rumapea, Lisbet Lumban Gaol, Suryani Sarumpaet, Fernita Sylverina Nainggolan Sartika Lumbantoruan, Pesta Sigalingging, serta seluruh teman-teman Fisika khususnya Fisika Nondik ’09 serta sahabat-sahabat lainnya yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Ucapan terima kasih juga untuk sahabat sekaligus saudara Melisa Nababan, Bona Purba, Jumiaty Harahap, Ryo Sihombing, Mario Sinaga, Merry Matondang, Donna Hutabarat, Ance Hutabarat, Ayu yang selalu memberi semangat dan membantu penulis dalam penyusunan skripsi ini hingga selesai.

Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dalam penyelesaian skripsi ini, namun penulis menyadari masih banyak kelemahan baik dari segi isi maupun bahasa, untuk itu penulis mengaharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca demi kesempurnaan skripsi ini. Kiranya isi skripsi ini ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu dan khususnya untuk tekhnologi polimer.

Medan, Agustus 2013 Penulis,

Devi Trisna Sinaga NIM. 409240004

PENGARUH LAMA PERENDAMAN DENGAN NaOH TERHADAP SIFAT MEKANIK KOMPOSIT EPOKSI DENGAN MENGGUNAKAN

FILLER SERAT LIDAH MERTUA

Devi Trisna Sinaga (409240004) ABSTRAK

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi waktu perendaman serat daun lidah mertua dengan NaOH 5% terhadap sifat mekanik komposit-epoksi yaitu sifat mekanik uji kekuatan tarik dan uji kekuatan lentur. Komposit ini dibuat dari bahan epoksi sebagai matriks dan serat daun lidah mertua sebagai pengisinya. Serat daun lidah mertua direndam dengan NaOH 5% di mana variasi komposit I 0 jam (tanpa perendaman), komposit II (direndam selama 2 jam), komposit III (direndam selama 4 jam), komposit IV (direndam selama 6 jam). Komposit untuk pengujian kekuatan tarik dicetak dengan ketebalan 2 mm dan komposit untuk pengujian kekuatan lentur dicetak dengan ketebalan 4 mm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kuat tarik dan kekuatan lentur komposit memiliki harga optimum untuk perendaman serat daun lidah mertua dengan NaOH 5% selama 2 jam (komposit II), yaitu untuk kuat tarik memiiki tegangan maksimum sebesar 39.75 Mpa dan regangan maksimum sebesar 4.97 serta modulus elastisitasnya sebesar 790.37. kekuatan lentur maksimum sebesar 73.54 Mpa dan defleksi maksimum rata-rata sebesar 14.58 mm. komposit yang memiliki kekuatan tarik dan kekuatan lentur terendah yaitu pada komposit tanpa perendaman serat daun lidah mertua (0 jam).

ix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Klasifikasi Sansievieria 18

Tabel 2.2. Parameter weibull dan sifat mekanis serat daun lidah mertua

(Sansevieria trifasciata) 19

Tabel 4.1. Data pengukuran dimensi sampel untuk uji tarik 35

Tabel 4.2. Data hasil uji tarik 36

Tabel 4.3. Data pengukuran dimensi sampel untuk uji lentur 38

Tabel 4.4. Data hasil uji kekuatan lentur 39

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Struktur Polimer Linier 8

Gambar 2.2. Struktur Polimer Bercabang 8

Gambar 2.3. Struktur Polimer Berikatan Silang 8 Gambar 2.4. klasifikasi bahan komposit yang umum dikenal 12

Gambar 2.5. Tanaman Serat Lidah Mertua 16

Gambar 2.6. Struktur Molekul dari lignin 19

Gambar 2.7. Ikatan Kimia Epoksi 21

Gambar 2.8. Alat Uji Tarik 26

Gambar 3.1. Bentuk sampel pengujian kekuatan tarik dengan standar ASTM

D-638 32

Gambar 3.2. Bentuk sampel pengujian kekuatan lentur dengan standar ASTM

D-790 32

Gambar 3.3. Diagram alir proses pembuatan komposit 34

Gambar 4.1. Diagram kekuatan tarik maksimum komposit epoksi dengn filler

serat daun lidah mertua 37

Gambar 4.2. Diagram regangan maksimum komposit epoksi dengan filler serat

daun lidah mertua. 37

Gambar 4.3. Perbandingan kekuatan lentur Sampel 1 dengan Sampel 2 masing-masing Sampel Komposit epoksi dengan Serat daun lidah mertua

40 Gambar 4.4. Perbandingan defleksi Sampel 1 dengan Sampel 2 masing-masing

x

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Data Pengamatan Kekuatan Tarik Komposit 49 Lampiran 2 Data Pengamatan Kekuatan Lentur Komposit 60

Lampiran 3 Dokumentasi Penelitian 66

Lampiran 4 Grafik hasil pengujian kekuatan tarik dan kekuatan lentur 73 Lampiran 5 Surat Persetujuan Penyusunan Skripsi 76 Lampiran 6 Surat Izin Penelitian Laboratorium Kimia Polimer USU 77 Lampiran 7 Surat Izin Penelitian Laboratorium Penelitian FMIPA USU 78 Lampiran 8 Surat Keterangan Penelitian Laboratorium Kimia

Polimer USU 79

5.1. Kesimpulan

Dari analisa sampel komposit yang divariasikan pada perendaman serat dengan NaOH 5% yaitu (komposit I) komposit tanpa perendaman serat 0 jam, (komposit II) perendaman serat selama 2 jam, (komposit III) perendaman serat selama 4 jam, (komposit IV) perendaman serat selama 6 jam dapat disimpulkan bahwa:

1. Perendaman serat daun lidah mertua dengan NaOH 5% berpengaruh pada sifat mekanik komposit. Hal ini dapat dilihat dari hasil uji tarik dan uji lentur terbesar pada komposit serat daun lidah mertua yang direndam selama 2 jam (Komposit II)

2. Komposit yang memiliki kekuatan tarik terbesar adalah komposit II (perendaman serat daun lidah mertua dengan NaOH 5% selama 2 jam), dengan tegangan maksimum rata-rata 39.75 Mpa dengan regangan maksimum rata-rata sebesar 4.74%, modulus elastic maksimum rata-rata 538.78 Mpa.

3. Komposit yang memiliki kekuatan lentur teresar adalah Komposit II (perendaman serat daun lidah mertau dengan NaOH 5% selama 2 jam), dengan kekuatan lentur maksimum rata 73.54 Mpa dan defleksi maksimum rata-rata sebesar 14.58.

5.2. Saran

Untuk mengetahui lebih jauh tentang pengaruh perendaman serat daun lidah mertua terhadap sifat mekanik komposit dengan menggunakan matriks epoksi, disarankan:

1. Menggunakan NaOH dengan konsentrasi yang lebih tinggi 2. Membuat komposit dengan fraksi volume yang lebih besar

3. Melakukan pencampuran matriks dan filler sebaiknya menggunakan Internal Mixer supaya tercampur secara homogen.

4. Menggunakan jenis resin yang lain dengan filler yang sama yaitu derat daun lidah mertua dengan susunan serat yang berbeda

5. Membuat komposit dengan panjang serat lebih dari 3 cm. 6. Membuat komposit dengan susunan serat secara acak

Azizah, Utiya., (2009), Bentuk Polimer Serat :http://www.chem-is-try.org/materi-kimia/kimia-polimer/bentuk-polimer-dalam-kehidupan/bentuk-polimer-serat/ (akses 10 Desember 2012)

Enie, H. dan Karmayu, K., (1981), Pengantar Teknologi Tekstil, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Diharjo, K.,(2008) Pengaruh Perlakuan alkali Terhadap Sifat Tarik Bahan Komposit

Serat Rami-Polyester, Fakultas Teknik Universitas Kristen Petra.

(http://www.petra.ac.id/~puslit/journals/dir.php?departmentID=MES)

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam universitas Negeri Medan, (2011),

Buku Pedoman Penulisan Skripsi Mahasiswa dan Standar Operasional (SOP) Kepembimbingan Skripsi Program Studi Pendidikan, FMIPA Unimed, Medan.

Feldman, Dorel., (1995), Bahan Polimer Konstruksi Bangunan, Terjemahan Anton J, Hartomo, Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama.

Hadi, Bambang kismono., (2000), Mekanika Struktur Komposit, Direktorat pembinaan penelitian dan pengabdian pada masyarakat, Bandung.

Kanimozhi, M., (2011), Investigating The Physical Characteristics Of Sansevieria

Trifasciata Fibre, Journal of scientific and research.1(1).1-4.

Musanif, I., S., (2011), Karakterisasi serat daun “RZ” (Sansevieria Trifasciata Prain)

Sebagai Material Penguat Komposit Berbasis Serat Alam.1(2).22-28.

Palungan, M., S., (2009), Uji Mekanik Komposit Resin Epoksi-Serat Nenas untuk

Helmet Pengaman, Teknik Mesin UKI, Paulus Makasar.

Safitri, R., Maulani, (2009), Serat Sintetis:

http://blog.ub.ac.id/riskamaulanisafitri/2012/10/19/serat-sintetis-2/ (akses 12 Desember 2012)

Smallman, R. E., dan Bishop, J., R., (2000), Metalurgi Fisik Modren dan Rekayasa

Material, Penerjemah Sriati Djaprie, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Smallman, R., E., (1991), Metalurgi Fisik Modren, edisi keempat, penerbit PT Gramedia, Jakarta

Vlack, Van., (1992), Ilmu dan Teknologi Bahan, Edisi kelima, Elangga, Jakarta.

(http://ml.scribd.com/doc/102368023/MAKALAH-sansievera-baru) (akses 4 Desember 2012)

(http://usupress.usu.ac.id/files/Polimer;%20Ilmu%20Material_Normal_bab%201.pdf) (akses 4 Desember 2012)

(http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19860/6/Chapter%20II.pdf) (akses 6 Desember 2012)

(http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/26213/4/Chapter%20II.pdf.) (akses 8 Desember 2012)

(http://wahyuandfriends.blogspot.com/2010/11/pengertian-komposit.html) (akses 15 Desember 2012)

(http://bilangapax.blogspot.com/2011/02/epoxy.html) (akses 12 Desember 2012) (http://sceins.blogspot.com/2011/06/pengertian-matriks.html) (akses 5 Oktober 2012) Nurjana, Siti., (2011), Lidah Mertua Si Penyedot Bau Maut:

http://sitinurjanah16.blogspot.com/2012/03/lidah-mertua-si-penyedot-bau-maut_16.html (akses 2 Desember 2012)

(http://teknik-mesin1.blogspot.com/2011/06/uji-tarik-bahan.html) (akses 20 Desember 2012)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1. Struktur Polimer Linier 8 Gambar 2.2. Struktur Polimer Bercabang 8 Gambar 2.3. Struktur Polimer Berikatan Silang 8 Gambar 2.4. klasifikasi bahan komposit yang umum dikenal 12 Gambar 2.5. Tanaman Serat Lidah Mertua 16 Gambar 2.6. Struktur Molekul dari lignin 19 Gambar 2.7. Ikatan Kimia Epoksi 21

Gambar 2.8. Alat Uji Tarik 26

Gambar 3.1. Bentuk sampel pengujian kekuatan tarik dengan standar ASTM

D-638 32

Gambar 3.2. Bentuk sampel pengujian kekuatan lentur dengan standar ASTM

D-790 32

Gambar 3.3. Diagram alir proses pembuatan komposit 34

Gambar 4.1. Diagram kekuatan tarik maksimum komposit epoksi dengn filler

serat daun lidah mertua 37

Gambar 4.2. Diagram regangan maksimum komposit epoksi dengan filler serat

daun lidah mertua. 37

Gambar 4.3. Perbandingan kekuatan lentur Sampel 1 dengan Sampel 2 masing-masing Sampel Komposit epoksi dengan Serat daun lidah mertua

40 Gambar 4.4. Perbandingan defleksi Sampel 1 dengan Sampel 2 masing-masing

x

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Data Pengamatan Kekuatan Tarik Komposit 49 Lampiran 2 Data Pengamatan Kekuatan Lentur Komposit 60 Lampiran 3 Dokumentasi Penelitian 66 Lampiran 4 Grafik hasil pengujian kekuatan tarik dan kekuatan lentur 73 Lampiran 5 Surat Persetujuan Penyusunan Skripsi 76 Lampiran 6 Surat Izin Penelitian Laboratorium Kimia Polimer USU 77 Lampiran 7 Surat Izin Penelitian Laboratorium Penelitian FMIPA USU 78 Lampiran 8 Surat Keterangan Penelitian Laboratorium Kimia

Polimer USU 79

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

Dari analisa sampel komposit yang divariasikan pada perendaman serat dengan NaOH 5% yaitu (komposit I) komposit tanpa perendaman serat 0 jam, (komposit II) perendaman serat selama 2 jam, (komposit III) perendaman serat selama 4 jam, (komposit IV) perendaman serat selama 6 jam dapat disimpulkan bahwa:

1. Perendaman serat daun lidah mertua dengan NaOH 5% berpengaruh pada sifat mekanik komposit. Hal ini dapat dilihat dari hasil uji tarik dan uji lentur terbesar pada komposit serat daun lidah mertua yang direndam selama 2 jam (Komposit II)

2. Komposit yang memiliki kekuatan tarik terbesar adalah komposit II (perendaman serat daun lidah mertua dengan NaOH 5% selama 2 jam), dengan tegangan maksimum rata-rata 39.75 Mpa dengan regangan maksimum rata-rata sebesar 4.74%, modulus elastic maksimum rata-rata 538.78 Mpa.

3. Komposit yang memiliki kekuatan lentur teresar adalah Komposit II (perendaman serat daun lidah mertau dengan NaOH 5% selama 2 jam), dengan kekuatan lentur maksimum rata 73.54 Mpa dan defleksi maksimum rata-rata sebesar 14.58.

5.2. Saran

Untuk mengetahui lebih jauh tentang pengaruh perendaman serat daun lidah mertua terhadap sifat mekanik komposit dengan menggunakan matriks epoksi, disarankan:

1. Menggunakan NaOH dengan konsentrasi yang lebih tinggi 2. Membuat komposit dengan fraksi volume yang lebih besar

3. Melakukan pencampuran matriks dan filler sebaiknya menggunakan Internal Mixer supaya tercampur secara homogen.

4. Menggunakan jenis resin yang lain dengan filler yang sama yaitu derat daun lidah mertua dengan susunan serat yang berbeda

5. Membuat komposit dengan panjang serat lebih dari 3 cm. 6. Membuat komposit dengan susunan serat secara acak

DAFTAR PUSTAKA

Azizah, Utiya., (2009), Bentuk Polimer Serat :http://www.chem-is-try.org/materi-kimia/kimia-polimer/bentuk-polimer-dalam-kehidupan/bentuk-polimer-serat/ (akses 10 Desember 2012)

Enie, H. dan Karmayu, K., (1981), Pengantar Teknologi Tekstil, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Diharjo, K.,(2008) Pengaruh Perlakuan alkali Terhadap Sifat Tarik Bahan Komposit Serat Rami-Polyester, Fakultas Teknik Universitas Kristen Petra. (http://www.petra.ac.id/~puslit/journals/dir.php?departmentID=MES)

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam universitas Negeri Medan, (2011), Buku Pedoman Penulisan Skripsi Mahasiswa dan Standar Operasional (SOP) Kepembimbingan Skripsi Program Studi Pendidikan, FMIPA Unimed, Medan. Feldman, Dorel., (1995), Bahan Polimer Konstruksi Bangunan, Terjemahan Anton J,

Hartomo, Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama.

Hadi, Bambang kismono., (2000), Mekanika Struktur Komposit, Direktorat pembinaan penelitian dan pengabdian pada masyarakat, Bandung.

Kanimozhi, M., (2011), Investigating The Physical Characteristics Of Sansevieria Trifasciata Fibre, Journal of scientific and research.1(1).1-4.

Musanif, I., S., (2011), Karakterisasi serat daun “RZ” (Sansevieria Trifasciata Prain) Sebagai Material Penguat Komposit Berbasis Serat Alam.1(2).22-28.

Palungan, M., S., (2009), Uji Mekanik Komposit Resin Epoksi-Serat Nenas untuk Helmet Pengaman, Teknik Mesin UKI, Paulus Makasar.

Safitri, R., Maulani, (2009), Serat Sintetis: http://blog.ub.ac.id/riskamaulanisafitri/2012/10/19/serat-sintetis-2/ (akses 12 Desember 2012)

Smallman, R. E., dan Bishop, J., R., (2000), Metalurgi Fisik Modren dan Rekayasa Material, Penerjemah Sriati Djaprie, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Smallman, R., E., (1991), Metalurgi Fisik Modren, edisi keempat, penerbit PT Gramedia, Jakarta

Vlack, Van., (1992), Ilmu dan Teknologi Bahan, Edisi kelima, Elangga, Jakarta.

(http://ml.scribd.com/doc/102368023/MAKALAH-sansievera-baru) (akses 4 Desember 2012)

(http://usupress.usu.ac.id/files/Polimer;%20Ilmu%20Material_Normal_bab%201.pdf) (akses 4 Desember 2012)

(http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19860/6/Chapter%20II.pdf) (akses 6 Desember 2012)

(http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/26213/4/Chapter%20II.pdf.) (akses 8 Desember 2012)

(http://wahyuandfriends.blogspot.com/2010/11/pengertian-komposit.html) (akses 15 Desember 2012)

(http://bilangapax.blogspot.com/2011/02/epoxy.html) (akses 12 Desember 2012) (http://sceins.blogspot.com/2011/06/pengertian-matriks.html) (akses 5 Oktober 2012) Nurjana, Siti., (2011), Lidah Mertua Si Penyedot Bau Maut:

http://sitinurjanah16.blogspot.com/2012/03/lidah-mertua-si-penyedot-bau-maut_16.html (akses 2 Desember 2012)

(http://teknik-mesin1.blogspot.com/2011/06/uji-tarik-bahan.html) (akses 20 Desember 2012)