Kompatibilitas Matriks Resipren Dengan Polistirena Dengan Penambahan Stearin Sebagai Compatibilizer
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Polistiren adalah salah satu contoh polimer adisi yang disintesis dari monomer
stiren. Pada suhu ruangan, polistirena biasanya bersifat termoplastik padat dan
dapat mencair pada suhu yang lebih tinggi sehingga dapat dimolding atau
‘extrusion’, kemudian kembali menjadi padat. Polistirena merupakan polimer
sintetik yang transparan dengan sifat fisik dan sifat thermal yang baik, dan relatif
tahan terhadap degradasi baik oleh mikroorganisme di dalam tanah maupun oleh
sinar matahari. Polistirena adalah salah satu bahan termoplastik yang dapat
digunakan secara luas disamping poliolefin dan PVC ( Harper .2002).
Plastik banyak digunakan oleh masyarakat saat ini untuk berbagai
keperluan. Salah satunya adalah penggunaan plastik sebagai bahan kemasan suatu
produk. Plastik merupakan suatu polirner sintetik yang berasal dari minyak bumi
dan gas alam Pada umumnya plastik memiliki keunggulan yaitu sifatnya yang
kuat, tahan lama dan fleksibel. Jenis polimer plastik yang banyak digunakan
sebagai bahan kemasan suatu produk adalah polistirena. Polistirena banyak
digunakan karena sifat polistirena yang tidak berwarna (transparan), dan ringan.
Resipren 35 adalah produk yang dihasilkan oleh PT. Industri Karet
Nusantara yang memproduksi resin karet. Perusahaan ini memproduksi resipren
35 sejak tahun 1998. Resipren merupakan produk yang menggunakan bahan baku
karet alam yaitu karet SIR 10 (standard Indonesia Rubber 10 %). Proses
pembuatan resin adalah proses siklisasi yaitu proses perubahan karet alam
menjadi resin. Resiprene adalah produk resin yang dibuat dari karet alam,yang
digolongkan kedalam jenis Cyclized Rubber Resin yang memiliki kemampuan
daya tahan bahan kimia dan panas serta tahan terhadap karat (Bukit, 2011).
Untuk menghilangkan sifat mekanis dari resipren dan polistirena maka ke
dalam matriks polimer ditambahkan suatu bahan pengisi yang keduanya diblending. Blending kedua campuran tersebut tidak dapat bercampur secara
Universitas Sumatera Utara
homogen disebabkan sifat bahan polimer yang mempunyai komponen kepolaran
yang berbeda, sehingga menghasilkan campuran yang tidak kompatibel. Apabila
kedua bahan yang dicampurkan akan membentuk suatu sistem non polar yang
tidak menimbulkan ikatan kimia antara kedua bahan polimer tersebut. Oleh
karena itu diperlukan bahan lain yang berfungsi untuk mengubah sistem campuran
polimer yang dapat meningkatkan kompatibilitas campuran, sehingga terbentuk
campuran
yang
kompatibel
dan
memiliki
sifat
mekanis
yang
tinggi
(Feldman,1986).
Campuran polimer yang dihasilkan dengan metode campuran lelehan (melt
mixing) lebih baik dari pada campuran pada larutan. Buruknya interaksi antara
bagian-bagian molekul menyebabkan tingginya tegangan antar muka lelehan yang
mengakibatkan sulitnya mendispersikan komponen penyusun sebagaimana
mestinya selama pencampuran dan rendahnya adhesi antar muka dari komponenkomponen tersebut. Gejala berakibat dininya kegagalan mekanik, dan kerapuhan
campuran polimer. Cara untuk mengatasi hal ini disebut kompatibilitas
(Mustafa,2010).
Penelitian terdahulu yang dilakukan oleh (Daulay, 2001) yaitu tentang
peranan Anhidrida maleat terhadap kompatibilitas campuran poliethilena dan
karet alam SIR 20 dengan pengisi pulp tandan kosong sawit. Dimana komposisi
campuran paling baik (homogen) diperoleh dengan menggunakan PE (42%), KA
(28%), PTKS (30%), BPO (2%), dan AM (3%), yang telah menunjukkan
kekuatan tarik tinggi (4,38 Kgf/mm2).
Mustafa.I, 2010 melakukan penetilian tentang Compatibility And Thermal
Stability Poliblend Polyethylene/Natural Rubber SIR-20 With Silica As Additive.
Dimana penggunaan poliethilene dengan penabahan karet alam SIR 20 akan
meningkatkan kompatibilitas dan penggunaan silika sebagai aditif berfungsi untuk
meningkatkan stabilitas thermal dari campuran. Komposit yang optimum didapat
pada campuran poliethilene dan karet alam SIR 20 70% : 30%, dimana kekuatan
tariknya 0,78 Kgf/mm dan kemulurannya 20,48%. Dan stabilitas thermal dari
campuran meningkat dengan penambahan silica sebagai additive dengan
menggunakan Differensial Thermal Analysis.
Universitas Sumatera Utara
Eddyanto dkk, 2014 mengenai pencangkokan metil metakrilat pada karet
alam siklis dengan inisiator dikumil peroksida, dimana diperoleh bahwa grafting
metil metakrilat pada karet alam siklis pada suhu 900C dapat menghasilkan
produk MMA-g-CNR. Semakin lama reaksi grafting berlangsung maka derajat
grafting meningkat.
Siregar, 2015 melakukan penelitian mengenai produk pencangkokan
anhidrid maleat pada karet alam siklis didalam pencampuran internal, sifat fisik,
dan kompatibilitas dengan poliamida. Diperoleh bahwa pencangkokan Anhidrid
Maleat pada karet alam siklis dapat menghasilkan produk CNR-g-AM. Semakin
tinggi konsentrasi Anhidrid Maleat maka semakin banyak gugus maleat yang
tercangkok pada rantai polimer CNR. Produk cangkokan memiliki sifat fisik yang
mengalami perubahan yang signifikan, kecuali suhu transisi gelas dimana terjadi
kenaikan. Produk pencangkokan memiliki kompatibilitas yang meningkat dengan
poliamida.
Oleh
karena
itu
peneliti
ingin
melakukan
penelitian
mengenai
kompalibilitas matriks resipren dengan polistirena dengan penambahan stearin
sebagai compatibilizer. Dimana resipren dan polistirena memiliki kepolaran yang
berbeda yang menyebabkan kedua komponen tidak kompatibel, sehingga perlu
penambahan zat aditif lain yang dapat berfungsi untuk mengubah sistem
campuran polimer yang dapat meningkatkan kompatibilitas campuran, sehingga
terbentuk campuran yang kompatibel dan memiliki sifat mekanis yang tinggi.
Stearin memiliki gugus hidrofilik dan hidrofobik dalam molekul yang sama.
Bagian hidrofilik (suka air) merupakan bagian yang sangat polar, sedangkan
bagian hidrofobik (benci air) merupakan bagian yang nonpolar. Stearin dapat
menurunkan tegangan permukaan dan meningkatkan kestabilan partikel yang
terdispersi.
Universitas Sumatera Utara
1.2 Perumusan Masalah
Yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini adalah :
1. Berapa perbandingan campuran resipren dengan polistirena yang paling
homogen.
2. Bagaimana pengaruh penambahan stearin sebagai compatibilizer pada
campuran resipren dengan polistirena.
3. Bagaimana karakterisasi homogenitas dengan metode SEM, interaksi kimia
dengan metode FTIR, dan sifat mekanik dengan metode Uji Tarik dari
campuran.
1.3 Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan yang dibatasi adalah:
1. Bahan elastomer yang digunakan adalah resipren
2. Bahan termoplastik yang digunakan adalah polistirena
3. Variasi perbandingan volume larutan resipren dan polistirena yang digunakan
adalah 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 (phr)
4. Compatibilizer yang digunakan adalah stearin dengan variasi berat 0,2; 0,4;
0,6; 0,8; dan 1 phr.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui perbandingan campuran resipren dengan polistirena
yang paling homogen.
2. Untuk mengetahui pengaruh stearin sebagai Compatibilizer pada
campuran resipren dengan polistirena.
3. Untuk mengetahui karakterisasi homogenitas dengan metode SEM,
interaksi kimia dengan metode FTIR, dan sifat mekanik dengan metode
Uji Tarik dari campuran resipren dan polistirena dengan penambahan
stearin.
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi ilmiah bahwa dengan
adanya penambahan stearin dalam campuran Resiprene-Polistirena dapat
Universitas Sumatera Utara
menghasilkan campuran yang lebih homogeny serta memiliki sifat mekanis
yang lebih baik sehingga dapat digunakan dalam berbagai aplikasi terutama
dalam bidang industri antara lain dalan industri tinta print.
1.6 Metodologi Percobaan
Penelitian ini merupakan penelitian yang dilakukan di laboratorium
(experiment laboratory) dengan perlakuan rasio perbandingan resipren polistirena 100:0 (phr), 90:10 (phr), 80:20 (phr), 70:30 (phr), 60:40 (phr).
1. Tahap I
Pada tahap ini Resipren ditimbang sebanyak 80 phr dan dilarutkan dalam
pelarut xilena 400 ml kemudian dipanaskan diatas hotplate dan diaduk
dengan magnetik stirrer dan polistirena ditimbang sebanyak 20 phr dan
dilarutkan dalam pelarut xilen 100 ml, dan dipanaskan diatas hotplate.
Dicampurkan larutan resipren dengan larutan polistirena didalam labu
leher tiga. Dipanaskan diatas hotplate hingga homogen. Dikeringkan pada
suhu kamar. Di potong kecil-kecil. Kemudian diletakkan pada lempengan
aluminium berukuran 15x15 cm yang terlebih dahulu dilapisi dengan
aluminium foil. Lalu ditekan dengan alat press pada suhu 1750C selama 20
menit, kemudian cetakan didinginkan dengan air dingin. Dikeluarkan
hasilnya kemudian dilakukan karakterisasi dengan uji tarik.
2. Tahap II
Pada tahap ini campuran resipren dan polistirena yang paling optimum
ditambahkan dengan stearin dengan variasi 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, dan 1 phr.
Campuran yang dihasilkan dikarakterisasi dengan SEM dan FT-IR.
Variabel-variabel yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Tahap I
Variabel bebas :
-
Berat resipren : polistirena adalah 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, dan
60:40 (phr:phr).
Universitas Sumatera Utara
Variable tetap:
-
Suhu press hidrolik yaitu 1750C
-
Lama waktu pengepresan 20 menit
Variabel terikat
-
Kekuatan tarik dari campuran resipren dengan polistirena
2. Tahap II
Varibel bebas :
-
Variasi massa stearin 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, dan 1 phr.
Variabel terikat:
-
Analisa permukaan dengan SEM, analisa gugus fungsi dengan FT-IR
dan analisa arakterisasi sifat mekanik dengan uji tarik.
1.7 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kimia Polimer dan Kimia Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Laboratorium Kimia Organik Universitas Gadjah Mada. Laboratorium penelitian
Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Polistiren adalah salah satu contoh polimer adisi yang disintesis dari monomer
stiren. Pada suhu ruangan, polistirena biasanya bersifat termoplastik padat dan
dapat mencair pada suhu yang lebih tinggi sehingga dapat dimolding atau
‘extrusion’, kemudian kembali menjadi padat. Polistirena merupakan polimer
sintetik yang transparan dengan sifat fisik dan sifat thermal yang baik, dan relatif
tahan terhadap degradasi baik oleh mikroorganisme di dalam tanah maupun oleh
sinar matahari. Polistirena adalah salah satu bahan termoplastik yang dapat
digunakan secara luas disamping poliolefin dan PVC ( Harper .2002).
Plastik banyak digunakan oleh masyarakat saat ini untuk berbagai
keperluan. Salah satunya adalah penggunaan plastik sebagai bahan kemasan suatu
produk. Plastik merupakan suatu polirner sintetik yang berasal dari minyak bumi
dan gas alam Pada umumnya plastik memiliki keunggulan yaitu sifatnya yang
kuat, tahan lama dan fleksibel. Jenis polimer plastik yang banyak digunakan
sebagai bahan kemasan suatu produk adalah polistirena. Polistirena banyak
digunakan karena sifat polistirena yang tidak berwarna (transparan), dan ringan.
Resipren 35 adalah produk yang dihasilkan oleh PT. Industri Karet
Nusantara yang memproduksi resin karet. Perusahaan ini memproduksi resipren
35 sejak tahun 1998. Resipren merupakan produk yang menggunakan bahan baku
karet alam yaitu karet SIR 10 (standard Indonesia Rubber 10 %). Proses
pembuatan resin adalah proses siklisasi yaitu proses perubahan karet alam
menjadi resin. Resiprene adalah produk resin yang dibuat dari karet alam,yang
digolongkan kedalam jenis Cyclized Rubber Resin yang memiliki kemampuan
daya tahan bahan kimia dan panas serta tahan terhadap karat (Bukit, 2011).
Untuk menghilangkan sifat mekanis dari resipren dan polistirena maka ke
dalam matriks polimer ditambahkan suatu bahan pengisi yang keduanya diblending. Blending kedua campuran tersebut tidak dapat bercampur secara
Universitas Sumatera Utara
homogen disebabkan sifat bahan polimer yang mempunyai komponen kepolaran
yang berbeda, sehingga menghasilkan campuran yang tidak kompatibel. Apabila
kedua bahan yang dicampurkan akan membentuk suatu sistem non polar yang
tidak menimbulkan ikatan kimia antara kedua bahan polimer tersebut. Oleh
karena itu diperlukan bahan lain yang berfungsi untuk mengubah sistem campuran
polimer yang dapat meningkatkan kompatibilitas campuran, sehingga terbentuk
campuran
yang
kompatibel
dan
memiliki
sifat
mekanis
yang
tinggi
(Feldman,1986).
Campuran polimer yang dihasilkan dengan metode campuran lelehan (melt
mixing) lebih baik dari pada campuran pada larutan. Buruknya interaksi antara
bagian-bagian molekul menyebabkan tingginya tegangan antar muka lelehan yang
mengakibatkan sulitnya mendispersikan komponen penyusun sebagaimana
mestinya selama pencampuran dan rendahnya adhesi antar muka dari komponenkomponen tersebut. Gejala berakibat dininya kegagalan mekanik, dan kerapuhan
campuran polimer. Cara untuk mengatasi hal ini disebut kompatibilitas
(Mustafa,2010).
Penelitian terdahulu yang dilakukan oleh (Daulay, 2001) yaitu tentang
peranan Anhidrida maleat terhadap kompatibilitas campuran poliethilena dan
karet alam SIR 20 dengan pengisi pulp tandan kosong sawit. Dimana komposisi
campuran paling baik (homogen) diperoleh dengan menggunakan PE (42%), KA
(28%), PTKS (30%), BPO (2%), dan AM (3%), yang telah menunjukkan
kekuatan tarik tinggi (4,38 Kgf/mm2).
Mustafa.I, 2010 melakukan penetilian tentang Compatibility And Thermal
Stability Poliblend Polyethylene/Natural Rubber SIR-20 With Silica As Additive.
Dimana penggunaan poliethilene dengan penabahan karet alam SIR 20 akan
meningkatkan kompatibilitas dan penggunaan silika sebagai aditif berfungsi untuk
meningkatkan stabilitas thermal dari campuran. Komposit yang optimum didapat
pada campuran poliethilene dan karet alam SIR 20 70% : 30%, dimana kekuatan
tariknya 0,78 Kgf/mm dan kemulurannya 20,48%. Dan stabilitas thermal dari
campuran meningkat dengan penambahan silica sebagai additive dengan
menggunakan Differensial Thermal Analysis.
Universitas Sumatera Utara
Eddyanto dkk, 2014 mengenai pencangkokan metil metakrilat pada karet
alam siklis dengan inisiator dikumil peroksida, dimana diperoleh bahwa grafting
metil metakrilat pada karet alam siklis pada suhu 900C dapat menghasilkan
produk MMA-g-CNR. Semakin lama reaksi grafting berlangsung maka derajat
grafting meningkat.
Siregar, 2015 melakukan penelitian mengenai produk pencangkokan
anhidrid maleat pada karet alam siklis didalam pencampuran internal, sifat fisik,
dan kompatibilitas dengan poliamida. Diperoleh bahwa pencangkokan Anhidrid
Maleat pada karet alam siklis dapat menghasilkan produk CNR-g-AM. Semakin
tinggi konsentrasi Anhidrid Maleat maka semakin banyak gugus maleat yang
tercangkok pada rantai polimer CNR. Produk cangkokan memiliki sifat fisik yang
mengalami perubahan yang signifikan, kecuali suhu transisi gelas dimana terjadi
kenaikan. Produk pencangkokan memiliki kompatibilitas yang meningkat dengan
poliamida.
Oleh
karena
itu
peneliti
ingin
melakukan
penelitian
mengenai
kompalibilitas matriks resipren dengan polistirena dengan penambahan stearin
sebagai compatibilizer. Dimana resipren dan polistirena memiliki kepolaran yang
berbeda yang menyebabkan kedua komponen tidak kompatibel, sehingga perlu
penambahan zat aditif lain yang dapat berfungsi untuk mengubah sistem
campuran polimer yang dapat meningkatkan kompatibilitas campuran, sehingga
terbentuk campuran yang kompatibel dan memiliki sifat mekanis yang tinggi.
Stearin memiliki gugus hidrofilik dan hidrofobik dalam molekul yang sama.
Bagian hidrofilik (suka air) merupakan bagian yang sangat polar, sedangkan
bagian hidrofobik (benci air) merupakan bagian yang nonpolar. Stearin dapat
menurunkan tegangan permukaan dan meningkatkan kestabilan partikel yang
terdispersi.
Universitas Sumatera Utara
1.2 Perumusan Masalah
Yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini adalah :
1. Berapa perbandingan campuran resipren dengan polistirena yang paling
homogen.
2. Bagaimana pengaruh penambahan stearin sebagai compatibilizer pada
campuran resipren dengan polistirena.
3. Bagaimana karakterisasi homogenitas dengan metode SEM, interaksi kimia
dengan metode FTIR, dan sifat mekanik dengan metode Uji Tarik dari
campuran.
1.3 Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan yang dibatasi adalah:
1. Bahan elastomer yang digunakan adalah resipren
2. Bahan termoplastik yang digunakan adalah polistirena
3. Variasi perbandingan volume larutan resipren dan polistirena yang digunakan
adalah 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 (phr)
4. Compatibilizer yang digunakan adalah stearin dengan variasi berat 0,2; 0,4;
0,6; 0,8; dan 1 phr.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui perbandingan campuran resipren dengan polistirena
yang paling homogen.
2. Untuk mengetahui pengaruh stearin sebagai Compatibilizer pada
campuran resipren dengan polistirena.
3. Untuk mengetahui karakterisasi homogenitas dengan metode SEM,
interaksi kimia dengan metode FTIR, dan sifat mekanik dengan metode
Uji Tarik dari campuran resipren dan polistirena dengan penambahan
stearin.
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi ilmiah bahwa dengan
adanya penambahan stearin dalam campuran Resiprene-Polistirena dapat
Universitas Sumatera Utara
menghasilkan campuran yang lebih homogeny serta memiliki sifat mekanis
yang lebih baik sehingga dapat digunakan dalam berbagai aplikasi terutama
dalam bidang industri antara lain dalan industri tinta print.
1.6 Metodologi Percobaan
Penelitian ini merupakan penelitian yang dilakukan di laboratorium
(experiment laboratory) dengan perlakuan rasio perbandingan resipren polistirena 100:0 (phr), 90:10 (phr), 80:20 (phr), 70:30 (phr), 60:40 (phr).
1. Tahap I
Pada tahap ini Resipren ditimbang sebanyak 80 phr dan dilarutkan dalam
pelarut xilena 400 ml kemudian dipanaskan diatas hotplate dan diaduk
dengan magnetik stirrer dan polistirena ditimbang sebanyak 20 phr dan
dilarutkan dalam pelarut xilen 100 ml, dan dipanaskan diatas hotplate.
Dicampurkan larutan resipren dengan larutan polistirena didalam labu
leher tiga. Dipanaskan diatas hotplate hingga homogen. Dikeringkan pada
suhu kamar. Di potong kecil-kecil. Kemudian diletakkan pada lempengan
aluminium berukuran 15x15 cm yang terlebih dahulu dilapisi dengan
aluminium foil. Lalu ditekan dengan alat press pada suhu 1750C selama 20
menit, kemudian cetakan didinginkan dengan air dingin. Dikeluarkan
hasilnya kemudian dilakukan karakterisasi dengan uji tarik.
2. Tahap II
Pada tahap ini campuran resipren dan polistirena yang paling optimum
ditambahkan dengan stearin dengan variasi 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, dan 1 phr.
Campuran yang dihasilkan dikarakterisasi dengan SEM dan FT-IR.
Variabel-variabel yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Tahap I
Variabel bebas :
-
Berat resipren : polistirena adalah 100:0, 90:10, 80:20, 70:30, dan
60:40 (phr:phr).
Universitas Sumatera Utara
Variable tetap:
-
Suhu press hidrolik yaitu 1750C
-
Lama waktu pengepresan 20 menit
Variabel terikat
-
Kekuatan tarik dari campuran resipren dengan polistirena
2. Tahap II
Varibel bebas :
-
Variasi massa stearin 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, dan 1 phr.
Variabel terikat:
-
Analisa permukaan dengan SEM, analisa gugus fungsi dengan FT-IR
dan analisa arakterisasi sifat mekanik dengan uji tarik.
1.7 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kimia Polimer dan Kimia Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Laboratorium Kimia Organik Universitas Gadjah Mada. Laboratorium penelitian
Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara.
Universitas Sumatera Utara