Pembuatan Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer Antara Poliuretan - Karet Alam SIR-10 Dengan Penambahan Zeolit Sebagai Bahan Pengisi

PEMBUATAN KOMPOSIT INTERPENETRASI JARINGAN
POLIMER ANTARA POLIURETAN-KARET ALAM
SIR-10 DENGAN PENAMBAHAN ZEOLIT
SEBAGAI BAHAN PENGISI

SKRIPSI

NIDAUL HASANAH SITORUS
120802081

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016

Universitas Sumatera Utara

PERSETUJUAN

Judul

Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas

: Pembuatan Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer
Antara Poliuretan - Karet Alam SIR-10 Dengan
Penambahan Zeolit Sebagai Bahan Pengisi
: Skripsi
: Nidaul Hasanah Sitorus
: 120802081
: Sarjana (S1) Kimia
: Kimia
: Matematika
dan
Ilmu Pengetahuan
Alam
Universitas Sumatera Utara

Disetujui di
Medan, Agustus 2016

Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,

Prof. Dr. Thamrin, M.Sc
NIP. 196007041989031003

Pembimbing 1,

Dr. Darwin Yunus Nasution, MS
NIP. 19550810191031006

Diketahui/Disetujui Oleh
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,

Dr. Rumondang Bulan Nst, MS

NIP. 19540830198503200

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN

PEMBUATAN KOMPOSIT INTERPENETRASI JARINGAN POLIMER
ANTARA POLIURETAN-KARET ALAM SIR-10 DENGAN
PENAMBAHAN ZEOLIT SEBAGAI
BAHAN PENGISI

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2016

NIDAUL HASANAH SITORUS
120802081

Universitas Sumatera Utara

PENGHARGAAN

Bismillahirrahmanirrahim,
Puji syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga
penulis dapat merampungkan skripsi ini dengan baik. Shalawat beserta salam
senantiasa tercurahkan kepada Nabi Muhammad SWA.
Penghargaan tertinggi penulis berikan untuk orang tua tercinta, Ayahanda
Samsul Sitorus dan Ibunda Hotna Sagala yang telah memberikan kasih sayang,
perhatian dan motivasi. Kepada adik-adik saya tersayang Soep, Sepri, Ferdian, Fahri
dan Dani yang terus memberikan semangat, cinta, dan do’a kepada saya.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak DR. Darwin Yunus M.S selaku
dosen pembimbing I dan Bapak Prof. Dr.Thamrin M.Sc selaku dosen pembimbing II
yang dengan bijaksana memberikan nasehat dan bimbingan. Kepada Bapak dan Ibu
dosen Ilmu Kimia yang telah membekali penulis dengan berbagai ilmu.
Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Kak Sri Rahayu S.Si,
selaku Laboran Laboratorium Kimia Dasar, kepada Sahabat Penulis Nina dan Fitri
Yatul, Pangihutan, Haposan, Destia, Etika, Maulida, Rino, Fahmi, Jeng Sri, Wiwik,

July, Endah, Ika , rekan-rekan Asisten LIDA dan stambuk 2012 terima kasih atas segala
perhatian dan persahabatan yang tulus selama ini. Kepada Kak Diana dan bang Supran
terima kasih telah telah banyak memberikan penulis arahan, ilmu dan motivasi dalam
menyelesaikan penelitian ini.
Semoga Allah senantiasa memberikan Rahmat-Nya dan membalas kebaikan
yang telah diberikan . Aamiin Ya Rabbal’ Alaaamiin

Penulis

Universitas Sumatera Utara

PEMBUATAN KOMPOSIT INTERPENETRASI JARINGAN POLIMER ANTARA
POLIURETAN-KARET ALAM
SIR-10 DENGAN PENAMBAHAN ZEOLIT
SEBAGAI BAHAN PENGISI

ABSTRAK

Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN) telah disintesis menggunakan karet alam SIR-10
(NR) dan poliuretan (PU) secara serentak yang kemudian ditambahkan zeolit sebagai

bahan pengisi dalam pembentukan komposit IPN. Prapolimer dari PU telah disintesis
dengan menggunakan polipropilen glikol dan toluena Diisosianat dengan perbandingan
mol antara NCO : OH = 2 : 1. NR divulkanisasi dengan menambahkan asam stearat,
zeolit, MBTS, dan sulfur. Prapolimer PU dan NR tervulkanisasi dicampur dengan
menggunakan suhu 140 oC untuk menghasilkan IPN NR-PU. Penambahan zeolit
kedalam IPN NR-PU akan menghasilkan komposit IPN NR-PU-Zeolit. Selanjutnya
komposit IPN NR-PU-zeolit yang terbentuk dikarakterisasi dengan uji sifat mekanik, uji
persentase ikat silang, uji daya serap air dan SEM. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
komposit IPN NR-PU:zeolit dengan perbandingan 82 phr : 18 phr memiliki kekuatan
tarik yang paling tinggi yaitu 22,9 x 10-3 Mpa dan nilai kemuluran 661,214 %.
Komposit IPN NR-PU:zeolit dengan perbandingan 82 phr : 18 phr juga memiliki ikat
silang yang paling tinggi yaitu 82,65% dan daya serap air yang paling kecil sebesar 7,09
%. Sifat morfologi dianalisa dengan Scanning Electron Microscopy (SEM),
menunjukkan bahwa permukaan komposit membentuk fasa homogen antara karet alam,
poliuretan dan zeolit.
Kata Kunci : Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN), Karet Alam SIR-10 (NR),
Poliuretan (PU), Zeolit

Universitas Sumatera Utara

PREPARATION OF INTERPENETRATING POLYMER NETWORK COMPOSITE
FROM SIR-10 NATURAL
RUBBER -POLYURETHANE WITH
ZEOLITE AS A FILLER

ABSTRACT

Interpenetrating polymer network (IPN) composite has been synthesized by using SIR10 Natural Rubber (NR) and polyurethane (PU) simultaneously then added Zeolite as
a filler. Prepolymer of PU has synthesized by using Polypropylene Glycol and Toluene
Diisocyanates mole ratio between the NCO : OH = 2 : 1. NR vulcanised by adding
Stearic Acid, Zeolite, MBTS and sulfur. PU prepolymer and NR vulcanised mixed by
using a temperature of 140 oC to produce IPN NR-PU. The addition of Zeolite into IPN
NR-PU will produce IPN NR-PU-Zeolite composite. Furthermore, IPN NR-PU-Zeolite
composite that is formed characterized by Mechanical Properties Test, Water
Absorption Test, Crosslink Percentage and SEM. The results showed that the
composites ratio 82 phr:18 phr has the highest tensile strength is 22,9 x 10-3 Mpa and
elongation value is 661,214 %. This composite also has the highest crosslink percentage
is 82,65 % and has the smallest value of water absorption test is 7,09 %. Morphology of
IPN was analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM), shows that the surface of
composite has become Homogeneous phase of Natural Rubber, Polyurethane and

Zeolite.
Keywords : Interpenetrating polymer network (IPN), SIR-10 Natural Rubber (NR),
Polyurethanes (PU), Zeolite

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman
PERSETUJUAN
PERNYATAAN
PENGHARGAAN
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR SINGKATAN

i
ii
iii
iv
v
vi
ix
x
xi
xii

BAB 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Permasalahan
1.3. Pembatasan Masalah
1.4. Tujuan Penelitian
1.5. Manfaat Penelitian
1.6. Metodologi Penelitian
1.7. Lokasi Penelitian

1
3
3
4
4
4
5

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Polimer
2.2. Poliuretan
2.2.1. Komponen Pembentuk Polimer
2.2.1.1. Isosianat
2.2.1.2. Poliol
2.2.1.3. Blowing Agent
2.2.1.4. Bahan pengisi
2.2.1.5. Pembentukan Poliueretan
2.2.1.6. Busa Poliuretan
2.4. Karet Alam
2.4.1. Sifat Karet Alam

2.4.2. Jenis-jenis Karet Alam
2.5. Karet Alam SIR-10
2.6. Zeolit
2.7. Interpenetrasi jaringan Polimer (IPN)
2.7.1. Jenis-Jenis IPN
2.8. Analisis dan Karakterisasi Bahan Polimer
2.8.1. Fourier Transform Infrared (FT-IR)
2.8.2. Uji Sifat Mekanik
2.8.3. Scanning Electron Microscopy (SEM)
2.8.4. Uji Daya Serap Air

6
7
9
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
18
19
20
22
22
23
24
24

Universitas Sumatera Utara

vii
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1. Alat
3.2. Bahan
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1. Preparasi Zeolit
3.3.2. Preparasi Karet Alam
3.3.3. Pembuatan Poliuretan dengan Menggunakan Toluen
Diisosianat dan Polietilena Glikol 1000
3.3.4. Pembuatan Komposit IPN dengan Penambahan Zeolit
sebagai Bahan Pengisi
3.4. Karakterisasi Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN)
3.4.1. Uji Sifat Mekanik
3.4.2. Scanning Electron Microscopy (SEM)
3.4.3. Uji Daya Serap Air
3.5. Bagan Penelitian
3.5.1. Preparasi Zeolit
3.5.2. Preparasi Karet Alam
3.5.3. Pembuatan Poliuretan dengan Menggunakan Toluena
Diisosianat dan Polietilen Glikol 1000
3.5.4. Pembuatan Komposit IPN NR-PU
3.5.5. Pembuatan Komposit IPN NR-PU dengan Penambahan
Zeolit sebagai Bahan Pengisi

25
25
26
26
26
26
27
28
28
28
29
30
30
30
31
32
33

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Analisa Gugus Fungsi Poliuretan dari Toluen
Diisosianat Polipropilena Glikol
4.2. Karakterisasi Sifat Mekanik
4.2.1. Analisa Sifat Mekanik IPN antara Karet Alam SIR-10
dan Poliuretan
4.2.2. Hasil Pengujian Sifat Mekanik Komposit IPN NR-PU
dengan Penambahan Zeolit
4.3. Karakterisasi Persentase Ikat Silang
4.3.1. Karakterisasi Persentase Ikat Silang IPN antara
Poliuretan dan Karet Alam SIR-10
4.3.2. Karakterisasi Persentase Ikat Silang Komposit IPN
antara Poliuretan dan Karet Alam SIR-10 dengan
Penambahan Zeolit
4.4. Analisa Daya Serap Air Pada Komposit IPN dengan
Penambahan Zeolit
4.5. Analisa Sifat Morfologi Komposit IPN dengan Uji SEM

45

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran

48
49

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

50
54

34
37
37
38
41
41
41

42

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Nomor
Tabel
2.1.
2.2.
3.1.
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.

Judul

Halaman

Klasifikasi Bahan Pengisi
Komposisi karet Alam
Perbandingan Penambahan NR-PU dan Zeolit
Pita Serapan Spektrum IT Toluena Diisosianat (TDI)
Pita Serapan Spektrum IR Polipropilen Glikol (PPG)
Pita Serapan Spektrum IR Poliuretan
Hasil Pengujian Sifat Mekanik Komposit IPN NR-PU
dengan Penambahan Zeolit
Persentase Ikat Silang Komposit IPN antara Karet
Alam SIR-10 dan Poliuretan dengan Zeolit
Daya Serap Air dari Sampel Komposit IPN dengan
Penambahan Zeolit

12
16
27
35
35
36
38
41
42

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Nomor
Gambar
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.

Judul

Halaman

Reaksi pembentukan uretan
Reaksi pembentukan poliuretan
Struktur (i) 2,4-TDI, (ii)2,6-TDI
Reaksi Pembentukan Poliuretan dari Biskloroformat
dengan Diamin
Struktur Karet Alam dalam konfigurasi Cis dan Trans
IPN Berurutan dan IPN Serentak
Spektrum FT-IR Poliuretan (PU), Toluen Diisosianat
(TDI) dan Polipropilena Glikol (PPG)
Grafik Uji Tegangan Tarik (Stress) Komposit IPN
dengan Penambahan Zeolit
Grafik Uji Regangan Tarik (Strain) Komposit IPN
dengan Penambahan Zeolit
Grafik Uji Daya Serap Air Komposit IPN dengan
Penambahan Zeolit
Hasil Foto SEM Dari Komposit IPN dengan
Penambahan Zeolit 82 phr : 18 phr
Hasil Foto SEM Dari Komposit IPN dengan
Penambahan Zeolit 66 phr : 34 phr

8
9
10
16
16
21
34
39
40
43
45
46

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor
Lampiran
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

Judul

Halaman

Bahan-bahan Penelitian
Peralatan Penelitian
Komposit IPN
Perendaman Komposit IPN dalam Air
Data pembanding dari hasil pengujian sifat mekanik NR-PU
(Supran, 2016)
Data pembanding dari hasil pengujian ikat silang NR-PU
(Supram, 2016)
Perhitungan Nilai Stress (Tegangan)
Perhitungan Nilai Strain (Regangan)
Perhitungan Nilai Modulus Elastisitas (Modulus Young)
Perhitungan Persen Pengikat Silang

54
55
56
57
58
58
59
59
60
60

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN

FT-IR
IPN
MOE
MOR
NR
PPG
PU
SEM
TDI

:
:
:
:
:
:
:
:
:

Fourier Transform Infrared
Interpenetrating Polymer Network
Modulus Of Elasticity
Modulus Of Rupture
Natural Rubber
Polypropilane Glycol
Polyurethane
Scanning Electron Microscopy
Toluena Diisosianat

Universitas Sumatera Utara