Pembuatan Dan Karakterisasi Semi Interpenetrating Polymer Network (IPN) Dari Lateks Pekat Karet Alam - Tepung Ampas Tahu

BAB 1
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Penggunaan karet alam untuk berbagai keperluan semakin meningkat seiring dengan
kemajuan industri, di sisi lain menimbulkan dampak negatif berupa pencemaran
dimana jumlah limbah karet menjadi masalah di seluruh dunia. Jumlah limbah karet
dan pembuangan limbah ban menjadi dua masalah utama dari industri karet (Cherian
and Jayachandran 2009). Hal ini disebabkan karena produk karet sulit terdegradasi
(Puslitkaret, 2013). Degradasi produk karet dapat dilakukan dengan meningkatkan
sifat penyerapan air pada bahan karet. Banyak peneliti yang tertarik untuk
memperbaiki sifat penyerapan air pada karet alam karena merupakan material elastis
yang populer dan merupakan sumberdaya terbarukan yang dapat digunakan secara
luas pada produk karet (Vudjung, at al., 2014).
Material tersebut dapat dihasilkan melalui teknik Interpenetrating Polymer
Network (IPN) yang merupakan suatu teknik kombinasi dari dua atau lebih jaringan
polimer, atau polimer jaringan dan polimer linier (semi-IPN) dengan tidak adanya
ikatan kovalen atau cangkok antar jaringan. IPN merupakan dasar pencampuran
terbaru untuk komposit polimer (Lipatov. 1995) dan merupakan paduan polimer
(blend polymer) dengan perkembangan tercepat dalam bidang ilmu campuran polimer
pada dua dekade terakhir (Dave, at al., 2013).

Untuk meningkatkan sifat penyerapan air pada karet alam dapat dilakukan
dengan teknik kombinasi IPN dengan bahan yang dapat meningkatkan penyerapan
air, tanpa larut dalam air. Karbohidrat dapat menyerap air tanpa dengan kelarutan
kecil. Limbah ampas tahu kering mengandung sekitar 60% Karbohidrat. Menurut
Sulistiani (2004) sifat fungsional dari bubur ampas tahu terdiri atas daya larut sebesar

Universitas Sumatera Utara

29,03% dan daya serap air 9,42 g/g. Ampas tahu merupakan produk samping
pengolahan tahu atau sari/susu kedelai. Ampas tahu biasanya dimanfaatkan sebagai
pakan ternak dengan harga rendah. Ampas tahu dapat meningkat nilainya dengan
pengolahan dan pemanfaatan lebih lanjut sebagai bubur ampas tahu (Yustina dan
Rakhmat. 2012).
Fermentasi keadaan padat Kedelai (Limbah) hasil pemanasan untuk Produksi
Protease Menggunakan Aspergillus oryzae oleh Thakur, at al., (2015). Limbah padat
kedelai dihasilkan dari proses ekstrasi minyak kedelai. Limbah kedelai telah
menunjukkan potensi pemulihan protease yang sangat baik dari limbah kedelai panas
sehingga dapat digunakan sebagai nilai tambah produk. Thakare, at al., (2013)
menggunakan limbah padat dari minyak kedelai sebagai bahan campuran tanah untuk
penanaman tumbuhan Kedelai. Hasil penelitian ini menunjukkan kemungkinan

penggunaan campuran limbah dan tanah menghasilkan pertumbuhan tanaman lebih
baik. Hal ini menunjukkan bahwa limbah ampas kedelai mudah didegradasi oleh
mikroorganisme.
Pengaruh jumlah karet alam pada biodegrasi dan penyerapan air pada hidrogel
IPN dari karet alam dan pati telah dilakukan oleh Vudjung, at al., (2014) dengan
teknil pencampuran larutan. Biodegradasi dilakukan dengan interval waktu 1,2 dan 3
bulan. Dihasilkan penurunan penyerapan air, fraksi larut, biodegradasi dan kekuatan
tarik dengan peningkatan jumlah karet, dan dihasilkan peningkatan fraksi gel dan
kekuatan lentur.
Derajat penyerapan air dan sifat mekanik dari karet yang dapat menggembung
dalam air (water- swellable rubber atau WSR) dapat disiapkan melalui pencampuran
polimer superabsorben dengan ikat silang karet (Lateks) dengan poli akrilamida-coNatrium Akrilat. Derajat penyerapan air, persen berat yang hilang dan kekuatan lentur
meningkat, tetapi kekuatan tarik dan perpanjangan putus menurun dengan
meningkatnya Polimer superadsorben. Namun Derajat penyerapan air, persen berat

Universitas Sumatera Utara

yang hilang dan kekuatan lentur menurun dan kekuatan tarik meningkat dengan
meningkatnya jumlah N-tert-butyl-2-benzothiazyl sulphenamide (TBBS) sebagai
inisiator yang ditambahkan pada komposisi formula (Saijun, at al., 2009).

Modifikasi karet alam yang digrafting dengan maleat anhidrat menghasilkaan
substrat yang dapat menyerap air. Ditemukan bahwa sudut kontak air pada
permukaan sampel menurun dengan meningkatnya konsentrasi maleat anhidrat
menunjukkan kompatibilitas air yang tinggi pada sampel yang di grafting.
Perendaman sampel dalam air menyebabkan penggembungan besar dengan dengan
jumlah air mencapat 60% (Khongtong and Fungchonlajit 2008).
Dave, at al., (2013) melakukan sintesis dan karakterisasi pada IPN dari
transesterifikasi minyak jarak pada poliuretan dan polistirena. Film yang dihasilkan
dikarakterisasi dengan FTIR, uji mekanik, dan analisa ketahanan panas serta
Morfologi permukaannya. Uji mekanik menunjukkan peningkatan, uji ketahanan
Panas menunjukkan penurunan dengan peningkatan jumlah stirena.
Tanan and Sayant (2014) melalukan Teknik iradiasi menggunakan panjang
gelombang untuk mensistensis poli (akrilamida-co-hidrosetil metakrilat)/poli vinil
alkohol (hidrogel semi IPN), teknil sintetis secara terpisah ini menggunakan
polimerisasi satu tahap dan polimerisasi dua tahap. Hidrogel semi IPN dapat diikat
silang menggunakan glutaral dehida dan amonium persulfat sebagai inisiator.
Hidrogel

yang


penggembungan

dihasilkan
yang

dengan

tinggi

teknik

satu

tahap

(persentase penggembungan

menunjukkan
mencapai


rasio
900%)

dibandingkan dengan teknik polimerisasi dua tahap.
Sintesis dan karakterisasi Hemiselulosa berbasis hidrogel semi-IPN dilakukan
oleh Peng, at al., (2014). Hidrogel berbasis hemiselulosa semi-IPN superabsorben
(HM-g-PAA/P-PVA) disintesis dengan menggunakan KPS sebagai inisiator radikal
bebas, dengan adanya MBA sebagai agen silang. Interaksi ikatan hidrogen yang kuat

Universitas Sumatera Utara

terjadi antara P-PVA dan HM-g-PAA membentuk hidrogel semi-IPN. Hidrogel
hemiselulosa berbasis semi-IPN merupakan metode terbarukan, rendah biaya dan
hemiselulosa dapat meningkatkan biodegradasi.
Peningkatan Sifat Mekanik Lembaran Nanokomposit Berbasis Lateks Pekat
Karet Alam (Hevea Brasiliensis) Yang Diperkuat Oleh Nanokristal Selulosa dari
Tandan Kosong Kelapa Sawit (Elaeis Guineensis Jack) Dengan Teknik Pencelupan
telah dilakukan Putri (2015) menunjukkan peningkatan kekuatan mekanik dan tidak
ditemukan adanya perubahan struktur menggunakan analisa gugus fungsi dengan
FTIR.

Dari penelitian yang telah dilakukan, peneliti ingin meneliti semi- IPN dari
Lateks pekat karet alam

yang divulkanisasi dengan sulfur menggunakan sistem

vulkanisasi semi efisien dengan pengaktif dan pencepat ZnO dan ZDBC dan dengan
penambahan pengisi bubur ampas tahu (BAT). Dengan Variasi penambahan pengisi
Bubur ampas tahu 2, 4 6, 8 dan 10 phr dengan teknik pencelupan. Penelitian ini
diharapkan dapat meningkatkan penyerapan air pada produk karet sehingga produk
karet mudah didegradasi.

1.2 Permasalahan
Adapun permasalahan dalam penelitian ini adalah
1 Bagaimana preparasi dan karakterisasi semi-interpenetrating karet alam dengan
serat ampas tahu terhadap sifat fisika dan mekanik ditinjau dari kekuatan tarik dan
kemuluran serta daya serap air
2 Bagaimana biodegradasi semi-interpenetrating karet alam dengan serat ampas
tahu dengan uji ketahanan termal dan pengurangan berat selama penanaman
3 Bagaimana morfologi semi-interpenetrating karet alam dengan serat ampas tahu
berdasarkan karatkeristik uji persen ikat silang, FTIR dan SEM.


Universitas Sumatera Utara

1.3 Pembatasan Masalah
1. Bahan pembentuk IPN adalah Lateks Pekat Karet Alam (LPKA) HA KKK=60%
dan Bubur Ampas Tahu 25% (BAT)
2. Vulkanisasi dilakukan dengan menggunakan sulfur
3. Pencetakan lembaran komposit dengan menggunakan teknik pencelupan.
4. Karakterisasi meliputi penentuan sifat mekanik (kekuatan tarik dan regangan)
morfologi permukaan dengan SEM, persentase ikat silang dengan sokletasi dan
FTIR, Daya serap air, degradasi termal dengan TGA dan Biodegradasi dengan
Penanaman di tanah selama 3, 6 dan 9 minggu.

1.4 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui preparasi dan karakterisasi semi-interpenetrating karet alam
dengan serat ampas tahu terhadap sifat mekanik dan fisika ditinjau dari kekuatan
tarik dan kemuluran serta daya serap air
2 Untuk mengetahui biodegradasi semi-interpenetrating karet alam dengan serat
ampas tahu dengan karatkeristik uji ketahanan termal dan pengurangan berat
selama penanaman

3 Untuk mengetahui bagaimana morfologi semi-interpenetrating karet alam dengan
serat ampas tahu berdasarkan karatkeristik uji persen ikat silang, SEM dan FTIR.

1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat menjadi sumber informasi ilmiah tentang peningkatan
sifat penyerapan air sehinga didapatkan barang jadi karet yang mudah terdegradasi,
dengan memanfaatkan limbah ampas tahu dan lateks pekat karet alam sebagai bahan
pembuat semi-IPN untuk mempercepat biodegradasi. Sehingga dapat diaplikasikan

Universitas Sumatera Utara

pada biodegradasi produk karet seperti ban, sarung tangan dan bahan jadi karet
lainnya

1.6 Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dilakukan dalam 3 tahapan:
1. Tahap I
Penyiapan BAT dilakukan dengan proses ditiriskan, dikeringkan, dihaluskan dan
dilakukan pengayakan. BAT dihasilkan di siapkan dalam larutan 25%.


2. Tahap II
Pada tahap ini dilakukan Pembuatan kompon karet dari LPKA dan BAT.
Ditambahkan BAT kedalam LPKA dengan variasi penambahan 2, 4, 6, 8 dan 10
phr. Dengan penambahan KOH 10%, sulfur 50%, ZnO 60%, dan ZDBC 50%).
Teknik pencelupan (dipping) menggunakan plat baja sebagai bahan pencetak, dan
divulkanisasi pada suhu 100oC selama 20 menit.

3. Tahap III
Hasil cetakan selanjutnya dikarakterisasi. Karakterisasi dilakukan terhadap sifat
mekanik, persen ikat silang dan FTIR, Daya serap air, morfologi permukaan
dengan SEM, degradasi termal menggunakan TGA dan Biodegradasi dengan
penanaman.
Variabel- variabel yang digunakan adalah sebagai berikut:

Variabel bebas:
Variasi rasio BAT 25% : 2, 4, 6, 8 dan 10 phr

Universitas Sumatera Utara

Variabel terikat:

Karakterisasi dilakukan terhadap sifat mekanik, persen ikat silang dan FTIR, Daya
serap air, morfologi permukaan dengan SEM, degradasi terrmal menggunakan
TGA dan Biodegradasi dengan penanaman.

1.7 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer, FMIPA USU dan di
Laboratorium Kimia PT. Industri Karet Nusantara, Medan. Pengujian kekuatan tarik
dilakukan di Laboratorium Penelitian Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik USU,
pengujian TGA di Laboratorium Terpadu FMIPA USU pengujian morfologi dengan
SEM di Pusat Laboratorium Geologi ITB, pengujian FTIR di Laboratorium Penelitian
PTKI Medan. Penelitian ini dilaksanakan selama 7 (tujuh) bulan mulai dari Mei
2015–November 2015.

Universitas Sumatera Utara