Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Karet Alam Monmorillonite Menggunakan Cetil Trimetilamomnium Bromida sebagai Pemodifikasi Organik
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET
ALAM/MONTMORILLONIT MENGGUNAKAN
CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA
SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK
SKRIPSI
DIANA ADNANDA NASUTION
100802060
`
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET
ALAM/MONTMORILLONIT MENGGUNAKAN
CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA
SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
DIANA ADNANDA NASUTION
100802060
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Karet
Alam/Monmorillonite Menggunakan
CetilTrimetilamomnium Bromida sebagai
Pemodifikasi Organik
: Skripsi
: Diana Adnanda Nasution
: 100802060
: Sarjana (S1) Kimia
: Kimia
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
(FMIPA) Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Agustus 2015
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Prof. Dr. Thamrin, M.Sc
NIP. 196007041989031003
Saharman Gea, Ph.D
NIP.196408101991031002
Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,
Dr. Rumondang Bulan, MS
NIP. 195408301985032001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET
ALAM/MONTMORILLONIT MENGGUNAKAN
CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA
SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja pembimbing dan saya sendiri,
kecuali beberapa kutipan dan ringkasan masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Agustus 2015
Diana Adnanda Nasution
100802060
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan Rahmat
dan Karunia-Nya kepada saya sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan sebaik
mungkin.
Saya menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam dan tulus kepada
Ayahanda saya tersayang Adnan Nasution dan Ibunda tercinta Juhairani atas
segala doa, bimbingan, semangat, pengorbanan, dan kasih sayangnya yang telah
diberikan kepada saya sehingga bisa menyelesaikan studi saya sampai sekarang
ini. Serta adik-adik saya tercinta yang selalu mendukung saya dalam suka dan
duka. Saharman gea, Ph.d selaku dosen pembimbing 1 dan Prof. Dr. Tamrin,
M.Sc selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan pengarahan,
bimbingan, masukan dan saran hingga terselesaikannya skripsi ini. Dr.
Rumondang Bulan, MS dan Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku Ketua dan
Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU, serta seluruh staff pegawai
Departemen Kimia. Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya selama
masa studi saya di FMIPA USU. Dan tak lupa saya menyampaikan penghargaan
dan cinta kasih yang terdalam dan tulus kepada Kepala Laboratorium Kimia
Fisika, staff dan seluruh rekan-rekan Asisten Laboratorium Kimia Fisika USU,
Bang Edi yang telah membantu penulis selama penelitian, teman-teman asisten
Kimia Fisika dan Kima Polimer yang telah memberikan semangat dan kerjasama
yang baik selama ini. Teristimewa untuk teman-teman stambuk 2010 dan Abang,
kakak dan teman yang selalu ada disamping saya Kak Ai, Kak Pevi, Bang Deni,
Byla, Nami dan terkhusus untuk Reza Darmansyah yang selalu memberikan
dukungan dan memotivasi saya dalam menyelesaikan skripsi saya.
Penulis
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET
ALAM/MONTMORILLONIT MENGGUNAKAN
CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA
SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan dan karakterisasi komposit karet
alam/montmorillonit dengan cetiltrimetilammonium bromida (CTAB) sebagai
pemodifikasi secara organik. Karet Alam SIR-10 dimastikasi pada suhu 60oC
dengan variasi waktu 0; 2; 4; 6; 8; dan 10 menit menggunakan two-roll mill.
Kemudian SIR-10 yang telah dimastikasi selama 4 menit yang merupakan waktu
optimum mendapatkan berat molekul terendah digrafting dengan GMA untuk
mendapatkan karet alam-g-GMA yang selanjutnya digunakan sebagai bahan
penyelaras (compatibilizer). Montmorillonit dalam jumlah yang sama yaitu 10 g
dimodifikasi dengan CTAB dalam konsentrasi yang berbeda-beda 0; 0,01; 0,03;
0,05 mol dan 0,07 mol dan kemudian ditambahkan ke dalam karet SIR-10 dan
karet alam-g-GMA menggunakan internal mixer menghasilkan komposit. Sampel
komposit disiapkan mengikuti ASTM D-638 untuk uji tarik dengan kecepatan 1
mm/menit dan uji termal dengan TGA dari 30-800oC. Morfologi permukaan
komposit dianalisis dengan SEM pada magnifikasi 15 kV. Hasil elastisitas
optimum diperoleh pada penambahan montmorillonit dengan konsentrasi CTAB
0,03 mol yaitu 1,57 MPa dan nilai perpanjangan putus 23,96 %. Analisis
degradasi termal menggunakan TGA menunjukkan massa yang terdekomposisi
paling banyak pada 426oC sebesar 63,11%. Analisis morfologi menggunakan
SEM menunjukkan permukaan komposit yang homogen.
Kata kunci : Karet alam-g-GMA, Komposit, Viskositas Mooney, TGA
Universitas Sumatera Utara
THE PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF NATURAL
RUBBER/MONTMORILLONITE COMPOSITE BY
MODIFICATION ORGANICALLY WITH
CETILTRIMETILAMMONIUM
BROMIDA
ABSTRACT
Research on the preparation of composite natural rubber/montmorillonite by
modifiying organically with cetiltrimetilammonium bromida have been done.
Natural rubber SIR 10 mastication at 60 0C with variation 0; 2; 4; 6; 8; 10 minute
using two-roll mill. SIR 10 mastication for 4 minute which is optimum time to get
the lowest molecular weight greafted with GMA for receive natural rubber-gGMA which used as compatibilizer agent. 10 gram montmorillonite modificated
with CTAB on various concetration 0,01; 0,03; 0,05; 0,07 mol and then added to
rubber SIR 10 and natural rubber-g-GMA using internal mixer to get composite.
Sampel composite prepared based on ASTM D-638 to tensile test with velocity 1
mm/minute and thermal degradation analysis using TGA from 30-800 0C.
Morphological analysis composite using SEM at 15kV. Results optimum to
modulus young provide on montmorillonite with 0,03 mol CTAB is 1,57 MPa and
strain at break is 23,96 %. Thermal degradation analysis showed the termal
decomposition optimum at 4250C with 63,11 % decomposited. Morphological
analysis using SEM showed a homogenous surface of composite.
Keywords : Natural rubber-g-GMA, composite, Mooney viscosity, TGA
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
ix
x
xi
xii
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
Daftar singkatan
Bab 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belkang
1.2 Perumusan Masalah
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
4
Bab 2. Tinjuan Pustaka
2.1 Karet Alam
2.1.1 Sifat Kimia Karet Alam
2.1.2 Sifat Fisika Karet Alam
2.1.3 Jenis-jenis Karet Alam
2.1.4 Standar Indonesian Rubber (SIR)
2.1.5 Karet Alam SIR 10
2.2 Kompatibilitas Campuran Polimer
2.2.1 Monomer Glisidil Metakrilat
2.2.2 Kopolimerisasi Cangkok
2.2.2.1 Grafting Glisidil Metakrilat Ke dalam
Karet Alam
2.3 Montmorillonit
2.3.1 Struktur Montmorillonit
2.3.2 Sifat-sifat Montmorillonit
2.4 Surfaktan
2.4.1 Cetiltrimetilammonium Bromida
2.4.1.1 Sifat Fisika Dan Kimia CTAB
2.5 Modifikasi Montmorillonit
2.6 Komposit
2.6.1 Nanokomposit
2.6.2 Bahan Kompon
6
8
8
9
9
11
11
12
13
13
18
19
20
21
22
22
22
23
24
26
Universitas Sumatera Utara
2.7 Analisa Dan Karakterisasi Bahan Polimer
2.7.1 Particle Size Analyzer
2.7.2 Spektroskopi Inframerah Fourier Transform
2.7.3 Uji Sifat Mekanik
2.7.4 Pengujian Kestabilan Termal
2.7.5 Analisa Morfologi
Bab 3. Metodologi Penelitian
3.1 Bahan
3.2 Alat
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Karakterisasi Montmorillonit
3.3.2 Pembuatan Montmorillonit Modifikasi
3.3.3 Mastikasi Karet Alam
3.3.4 Pemurnian Karet Alam Yang Telah Dimastikasi
3.3.5 Proses Grafting Karet Alam SIR 10 Dengan
Glisidil Metakrilat
3.3.6 Penentuan Derajat Grafting NR-g-GMA
3.3.7 Proses Pembuatan Komposit
3.3.8Karakterisasi Karet Alam SIR 10, NR-gGMA/OrganoMontmorillonit
3.3.8.1 Uji Tarik
3.3.8.2 Analisa Sifat Termal Dengan Uji Thermal
Gravimetry Analysis
3.3.8.3 Analisa Morfologi Dengan Uji Scanning
Electron Microscopy
3.4 Bagan Penelitian
3.4.1 Karakterisasi Montmorillonit
3.4.2 Pembuatan Montmorillonit Modifikasi
3.4.3 Mastikasi Karet Alam
3.4.4 Pemurnian Karet Alam Yang Telah Dimastikasi
3.4.5 Proses Grafting Karet Alam SIR 10 Dengan
Glisidil Metakrilat
3.4.6 Penentuan Derajat Grafting NR-g-GMA
3.4.7 Pembuatan Komposit Karet Alam/Montmorillonit
Bab 4. Hasil Dan Pembahasan
4.1 Hasil Penelitian
4.1.1 Hasil Analisa Ukuran Partikel Montmorillonit
Komersil Dengan Menggunakan Particle Size
Analyzer
4.1.2 Hasil Anlisa modifikasi Montmorillonit
4.1.3 Hasil Analisa Berat Molekul Karet Alam
Termastikasi Dengan Menggunakan Viskositas
Mooney
4.1.4 Hasil Analisa Penentuan Persentase Derajat
grafting NR-g-GMA Secara Kualitatif Dan
Kuantitatif
27
27
28
31
32
33
34
35
36
36
36
36
37
37
37
37
38
38
39
39
40
40
41
42
42
43
44
45
46
46
47
48
49
Universitas Sumatera Utara
4.1.5 Hasil Analisa Sifat Mekanik Pada Komposit
NR/NR-g-GMA, NR/NR-g-GMA/MMT dan
NR/NR-g-GMA/MMT modifikasi
4.1.6 Hasil Analisa Ketahanan Termal Pada Komposit
NR/NR-g-GMA, NR/NR-g-GMA/MMT dan
NR/NR-g-GMA/MMT Modifikasi
4.1.7 Analisa Sifat Morfologi Dengan Uji Scanning
Elektron Microscopy
4.2 Pembahasan
4.2.1 Analisa Modifikasi Montmorillonit
4.2.2 Analisa Berat Molekul Karet Alam Termastikasi
Dengan Menggunakan Viskositas Mooney
4.2.3 Penentuan Derajat Grafting NR-g-GMA Secara
Kuantitatif Dan Kualitatif
4.2.4 Hasil Analisa Sifat Mekanik Pada Komposit
NR/NR-g-GMA, NR/NR-g-GMA/MMT dan
NR/NR-g-GMA/MMT Modifikasi
4.2.5 Hasil Analisa Ketahanan Termal Pada Komposit
NR/NR-g-GMA, NR/NR-g-GMA/MMT Dan
NR/NR-g-GMA/MMT Modifikasi
4.2.6 Analisa Sifat Morfologi Dengan Uji Scanning
Electron Microscopy
50
51
52
54
54
56
57
58
59
61
Bab 5. Kesimpulan Dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
62
62
Daftar Pustaka
Lampiran
63
65
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
4.1
4.2
4.3
4.4.1
4.4.2
4.5
4.6
4.7
Judul
Halaman
Hasil Analisa FTIR Pada Montmoprillonit, Montmorillonit
modifikasi CTAB
Luas Area Pita Serapan Gugus C-H Pada Montmorillonit
Yang Dimodifikasi Dengan Variasi Konsentrasi CTAB
Hasil Analisa Berat Molekul Dengan Menggunakan
Viskositas Mooney
Titrasi Terhadap Larutan Blanko
Titrasi Terhadap Larutan NR-g-GMA
Hasil Analisa FTIR Pada NR, GMA, NR-g-GMA
Kekuatan Tarik, Modulus Young Dan Rengangan Dari
NR/NR-g-GMA, NR/NR-g-GMA/MMT Dan NR/NR-gGMA/MMT Modifikasi Variasi Konsentrasi
Kehilangan Massa Komposit NR/NR-g-GMA, NR/NR-gGMA/MMT dan NR/NR-g-GMA/MMT Modifikasi
47
48
48
49
49
50
51
52
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
3.1
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
Judul
Halaman
Struktur Monomer Isoprena
Rumus Bangun Poliisoprena
Rumus Bangun Cis-1,4-Poliisoprena
Struktur Glisidil Metakrilat
Mekanisme Polimerisasi
Struktur Bangun Montmorillonit
Surfaktan
Senyawa Cetiltrimetilammonium Bromida (CTAB)
Skema Proses Interklasi Pada Montmorillonit Dengan
CTAB
Pengukuran Adsorbansi Dan Transmitasi Pada Spektrum
IR
Kurva Tegangan Rengangan Bahan Polimer
Spesimen Uji Berdasarkan ASTM D638 Tipe V
Grafik Distribusi Partikel Montmorillonit Komersil
Foto SEM komposit a) NR/NR-g-GMA; b) NR/NR-gGMA/MMT; c) NR/NR-g-GMA/MMT Modifikasi
Surfaktan Perbesaran 100X Dan 1000X
Spektrum
FTIR
Montmorillonit,
Montmorillonit
Modifikasi Dengan Variasi Konsentrasi
Spektrum FTIR Menunjukkan Pergeseran Pita Serapan
Montmorillonit Pada Proses Modifikasi
Perubahan Berat Molekul Terhadap Lamanya Waktu
Mastikasi
Spektrum FTIR NR, GMA Dan NR-g-GMA
Grafik Rengangan Vs Tegangan Dari Komposit NR/NR-gGMA, NR/NR-g-GMA/MMT, NR/NR-g-GMA/MMT
Modifikasi Variasi Konsentrasi
Kurva TGA Komposit NR/NR-g-GMA, NR/NR-gGMA/MMT Dan NR/NR-g-GMA/MMT Modifikasi
6
7
7
13
18
19
21
22
23
30
32
38
46
53
54
55
56
57
59
60
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran
Judul
1.
2.
Perhitungan Derajat Grafting
Hasil Analisa ukuran Partikel Montmorillonit
Dengan PSA
Spektrum FT IR Glysidil Metackrilat
Spektrum FT IR Karet Alam SIR 10
Spektrum FT IR NR-g-GMA
3.
4.
5.
Halaman
54
55
56
57
58
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
GMA
SIR
BPO
MMT
CTAB
SEM
MBT
TGA
FT-IR
ASTM
MPa
PSA
Phr
= Glysidil Metakrilat
= Standart Indonesian Rubber
= BenzoilPeroksida
= Montmorillonit
= Cetiltriammonium Bromida
= Scanning Electron Microscopy
= MercaptobenzoThiazole
= Thernogravimetric Analysis
= Fourier Tranform-Infra Red
= American Society for Testing and Materials
= Mega Pascal
= Partikel Size Analyzer
= Part Hundred Rubber
Universitas Sumatera Utara
ALAM/MONTMORILLONIT MENGGUNAKAN
CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA
SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK
SKRIPSI
DIANA ADNANDA NASUTION
100802060
`
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET
ALAM/MONTMORILLONIT MENGGUNAKAN
CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA
SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
DIANA ADNANDA NASUTION
100802060
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Karet
Alam/Monmorillonite Menggunakan
CetilTrimetilamomnium Bromida sebagai
Pemodifikasi Organik
: Skripsi
: Diana Adnanda Nasution
: 100802060
: Sarjana (S1) Kimia
: Kimia
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
(FMIPA) Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Agustus 2015
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Prof. Dr. Thamrin, M.Sc
NIP. 196007041989031003
Saharman Gea, Ph.D
NIP.196408101991031002
Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,
Dr. Rumondang Bulan, MS
NIP. 195408301985032001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET
ALAM/MONTMORILLONIT MENGGUNAKAN
CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA
SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja pembimbing dan saya sendiri,
kecuali beberapa kutipan dan ringkasan masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Agustus 2015
Diana Adnanda Nasution
100802060
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan Rahmat
dan Karunia-Nya kepada saya sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan sebaik
mungkin.
Saya menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam dan tulus kepada
Ayahanda saya tersayang Adnan Nasution dan Ibunda tercinta Juhairani atas
segala doa, bimbingan, semangat, pengorbanan, dan kasih sayangnya yang telah
diberikan kepada saya sehingga bisa menyelesaikan studi saya sampai sekarang
ini. Serta adik-adik saya tercinta yang selalu mendukung saya dalam suka dan
duka. Saharman gea, Ph.d selaku dosen pembimbing 1 dan Prof. Dr. Tamrin,
M.Sc selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan pengarahan,
bimbingan, masukan dan saran hingga terselesaikannya skripsi ini. Dr.
Rumondang Bulan, MS dan Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku Ketua dan
Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU, serta seluruh staff pegawai
Departemen Kimia. Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya selama
masa studi saya di FMIPA USU. Dan tak lupa saya menyampaikan penghargaan
dan cinta kasih yang terdalam dan tulus kepada Kepala Laboratorium Kimia
Fisika, staff dan seluruh rekan-rekan Asisten Laboratorium Kimia Fisika USU,
Bang Edi yang telah membantu penulis selama penelitian, teman-teman asisten
Kimia Fisika dan Kima Polimer yang telah memberikan semangat dan kerjasama
yang baik selama ini. Teristimewa untuk teman-teman stambuk 2010 dan Abang,
kakak dan teman yang selalu ada disamping saya Kak Ai, Kak Pevi, Bang Deni,
Byla, Nami dan terkhusus untuk Reza Darmansyah yang selalu memberikan
dukungan dan memotivasi saya dalam menyelesaikan skripsi saya.
Penulis
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET
ALAM/MONTMORILLONIT MENGGUNAKAN
CETILTRIMETILAMMONIUM BROMIDA
SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pembuatan dan karakterisasi komposit karet
alam/montmorillonit dengan cetiltrimetilammonium bromida (CTAB) sebagai
pemodifikasi secara organik. Karet Alam SIR-10 dimastikasi pada suhu 60oC
dengan variasi waktu 0; 2; 4; 6; 8; dan 10 menit menggunakan two-roll mill.
Kemudian SIR-10 yang telah dimastikasi selama 4 menit yang merupakan waktu
optimum mendapatkan berat molekul terendah digrafting dengan GMA untuk
mendapatkan karet alam-g-GMA yang selanjutnya digunakan sebagai bahan
penyelaras (compatibilizer). Montmorillonit dalam jumlah yang sama yaitu 10 g
dimodifikasi dengan CTAB dalam konsentrasi yang berbeda-beda 0; 0,01; 0,03;
0,05 mol dan 0,07 mol dan kemudian ditambahkan ke dalam karet SIR-10 dan
karet alam-g-GMA menggunakan internal mixer menghasilkan komposit. Sampel
komposit disiapkan mengikuti ASTM D-638 untuk uji tarik dengan kecepatan 1
mm/menit dan uji termal dengan TGA dari 30-800oC. Morfologi permukaan
komposit dianalisis dengan SEM pada magnifikasi 15 kV. Hasil elastisitas
optimum diperoleh pada penambahan montmorillonit dengan konsentrasi CTAB
0,03 mol yaitu 1,57 MPa dan nilai perpanjangan putus 23,96 %. Analisis
degradasi termal menggunakan TGA menunjukkan massa yang terdekomposisi
paling banyak pada 426oC sebesar 63,11%. Analisis morfologi menggunakan
SEM menunjukkan permukaan komposit yang homogen.
Kata kunci : Karet alam-g-GMA, Komposit, Viskositas Mooney, TGA
Universitas Sumatera Utara
THE PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF NATURAL
RUBBER/MONTMORILLONITE COMPOSITE BY
MODIFICATION ORGANICALLY WITH
CETILTRIMETILAMMONIUM
BROMIDA
ABSTRACT
Research on the preparation of composite natural rubber/montmorillonite by
modifiying organically with cetiltrimetilammonium bromida have been done.
Natural rubber SIR 10 mastication at 60 0C with variation 0; 2; 4; 6; 8; 10 minute
using two-roll mill. SIR 10 mastication for 4 minute which is optimum time to get
the lowest molecular weight greafted with GMA for receive natural rubber-gGMA which used as compatibilizer agent. 10 gram montmorillonite modificated
with CTAB on various concetration 0,01; 0,03; 0,05; 0,07 mol and then added to
rubber SIR 10 and natural rubber-g-GMA using internal mixer to get composite.
Sampel composite prepared based on ASTM D-638 to tensile test with velocity 1
mm/minute and thermal degradation analysis using TGA from 30-800 0C.
Morphological analysis composite using SEM at 15kV. Results optimum to
modulus young provide on montmorillonite with 0,03 mol CTAB is 1,57 MPa and
strain at break is 23,96 %. Thermal degradation analysis showed the termal
decomposition optimum at 4250C with 63,11 % decomposited. Morphological
analysis using SEM showed a homogenous surface of composite.
Keywords : Natural rubber-g-GMA, composite, Mooney viscosity, TGA
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
ii
iii
iv
v
vi
ix
x
xi
xii
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
Daftar singkatan
Bab 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belkang
1.2 Perumusan Masalah
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
4
Bab 2. Tinjuan Pustaka
2.1 Karet Alam
2.1.1 Sifat Kimia Karet Alam
2.1.2 Sifat Fisika Karet Alam
2.1.3 Jenis-jenis Karet Alam
2.1.4 Standar Indonesian Rubber (SIR)
2.1.5 Karet Alam SIR 10
2.2 Kompatibilitas Campuran Polimer
2.2.1 Monomer Glisidil Metakrilat
2.2.2 Kopolimerisasi Cangkok
2.2.2.1 Grafting Glisidil Metakrilat Ke dalam
Karet Alam
2.3 Montmorillonit
2.3.1 Struktur Montmorillonit
2.3.2 Sifat-sifat Montmorillonit
2.4 Surfaktan
2.4.1 Cetiltrimetilammonium Bromida
2.4.1.1 Sifat Fisika Dan Kimia CTAB
2.5 Modifikasi Montmorillonit
2.6 Komposit
2.6.1 Nanokomposit
2.6.2 Bahan Kompon
6
8
8
9
9
11
11
12
13
13
18
19
20
21
22
22
22
23
24
26
Universitas Sumatera Utara
2.7 Analisa Dan Karakterisasi Bahan Polimer
2.7.1 Particle Size Analyzer
2.7.2 Spektroskopi Inframerah Fourier Transform
2.7.3 Uji Sifat Mekanik
2.7.4 Pengujian Kestabilan Termal
2.7.5 Analisa Morfologi
Bab 3. Metodologi Penelitian
3.1 Bahan
3.2 Alat
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Karakterisasi Montmorillonit
3.3.2 Pembuatan Montmorillonit Modifikasi
3.3.3 Mastikasi Karet Alam
3.3.4 Pemurnian Karet Alam Yang Telah Dimastikasi
3.3.5 Proses Grafting Karet Alam SIR 10 Dengan
Glisidil Metakrilat
3.3.6 Penentuan Derajat Grafting NR-g-GMA
3.3.7 Proses Pembuatan Komposit
3.3.8Karakterisasi Karet Alam SIR 10, NR-gGMA/OrganoMontmorillonit
3.3.8.1 Uji Tarik
3.3.8.2 Analisa Sifat Termal Dengan Uji Thermal
Gravimetry Analysis
3.3.8.3 Analisa Morfologi Dengan Uji Scanning
Electron Microscopy
3.4 Bagan Penelitian
3.4.1 Karakterisasi Montmorillonit
3.4.2 Pembuatan Montmorillonit Modifikasi
3.4.3 Mastikasi Karet Alam
3.4.4 Pemurnian Karet Alam Yang Telah Dimastikasi
3.4.5 Proses Grafting Karet Alam SIR 10 Dengan
Glisidil Metakrilat
3.4.6 Penentuan Derajat Grafting NR-g-GMA
3.4.7 Pembuatan Komposit Karet Alam/Montmorillonit
Bab 4. Hasil Dan Pembahasan
4.1 Hasil Penelitian
4.1.1 Hasil Analisa Ukuran Partikel Montmorillonit
Komersil Dengan Menggunakan Particle Size
Analyzer
4.1.2 Hasil Anlisa modifikasi Montmorillonit
4.1.3 Hasil Analisa Berat Molekul Karet Alam
Termastikasi Dengan Menggunakan Viskositas
Mooney
4.1.4 Hasil Analisa Penentuan Persentase Derajat
grafting NR-g-GMA Secara Kualitatif Dan
Kuantitatif
27
27
28
31
32
33
34
35
36
36
36
36
37
37
37
37
38
38
39
39
40
40
41
42
42
43
44
45
46
46
47
48
49
Universitas Sumatera Utara
4.1.5 Hasil Analisa Sifat Mekanik Pada Komposit
NR/NR-g-GMA, NR/NR-g-GMA/MMT dan
NR/NR-g-GMA/MMT modifikasi
4.1.6 Hasil Analisa Ketahanan Termal Pada Komposit
NR/NR-g-GMA, NR/NR-g-GMA/MMT dan
NR/NR-g-GMA/MMT Modifikasi
4.1.7 Analisa Sifat Morfologi Dengan Uji Scanning
Elektron Microscopy
4.2 Pembahasan
4.2.1 Analisa Modifikasi Montmorillonit
4.2.2 Analisa Berat Molekul Karet Alam Termastikasi
Dengan Menggunakan Viskositas Mooney
4.2.3 Penentuan Derajat Grafting NR-g-GMA Secara
Kuantitatif Dan Kualitatif
4.2.4 Hasil Analisa Sifat Mekanik Pada Komposit
NR/NR-g-GMA, NR/NR-g-GMA/MMT dan
NR/NR-g-GMA/MMT Modifikasi
4.2.5 Hasil Analisa Ketahanan Termal Pada Komposit
NR/NR-g-GMA, NR/NR-g-GMA/MMT Dan
NR/NR-g-GMA/MMT Modifikasi
4.2.6 Analisa Sifat Morfologi Dengan Uji Scanning
Electron Microscopy
50
51
52
54
54
56
57
58
59
61
Bab 5. Kesimpulan Dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
62
62
Daftar Pustaka
Lampiran
63
65
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
4.1
4.2
4.3
4.4.1
4.4.2
4.5
4.6
4.7
Judul
Halaman
Hasil Analisa FTIR Pada Montmoprillonit, Montmorillonit
modifikasi CTAB
Luas Area Pita Serapan Gugus C-H Pada Montmorillonit
Yang Dimodifikasi Dengan Variasi Konsentrasi CTAB
Hasil Analisa Berat Molekul Dengan Menggunakan
Viskositas Mooney
Titrasi Terhadap Larutan Blanko
Titrasi Terhadap Larutan NR-g-GMA
Hasil Analisa FTIR Pada NR, GMA, NR-g-GMA
Kekuatan Tarik, Modulus Young Dan Rengangan Dari
NR/NR-g-GMA, NR/NR-g-GMA/MMT Dan NR/NR-gGMA/MMT Modifikasi Variasi Konsentrasi
Kehilangan Massa Komposit NR/NR-g-GMA, NR/NR-gGMA/MMT dan NR/NR-g-GMA/MMT Modifikasi
47
48
48
49
49
50
51
52
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
3.1
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
Judul
Halaman
Struktur Monomer Isoprena
Rumus Bangun Poliisoprena
Rumus Bangun Cis-1,4-Poliisoprena
Struktur Glisidil Metakrilat
Mekanisme Polimerisasi
Struktur Bangun Montmorillonit
Surfaktan
Senyawa Cetiltrimetilammonium Bromida (CTAB)
Skema Proses Interklasi Pada Montmorillonit Dengan
CTAB
Pengukuran Adsorbansi Dan Transmitasi Pada Spektrum
IR
Kurva Tegangan Rengangan Bahan Polimer
Spesimen Uji Berdasarkan ASTM D638 Tipe V
Grafik Distribusi Partikel Montmorillonit Komersil
Foto SEM komposit a) NR/NR-g-GMA; b) NR/NR-gGMA/MMT; c) NR/NR-g-GMA/MMT Modifikasi
Surfaktan Perbesaran 100X Dan 1000X
Spektrum
FTIR
Montmorillonit,
Montmorillonit
Modifikasi Dengan Variasi Konsentrasi
Spektrum FTIR Menunjukkan Pergeseran Pita Serapan
Montmorillonit Pada Proses Modifikasi
Perubahan Berat Molekul Terhadap Lamanya Waktu
Mastikasi
Spektrum FTIR NR, GMA Dan NR-g-GMA
Grafik Rengangan Vs Tegangan Dari Komposit NR/NR-gGMA, NR/NR-g-GMA/MMT, NR/NR-g-GMA/MMT
Modifikasi Variasi Konsentrasi
Kurva TGA Komposit NR/NR-g-GMA, NR/NR-gGMA/MMT Dan NR/NR-g-GMA/MMT Modifikasi
6
7
7
13
18
19
21
22
23
30
32
38
46
53
54
55
56
57
59
60
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran
Judul
1.
2.
Perhitungan Derajat Grafting
Hasil Analisa ukuran Partikel Montmorillonit
Dengan PSA
Spektrum FT IR Glysidil Metackrilat
Spektrum FT IR Karet Alam SIR 10
Spektrum FT IR NR-g-GMA
3.
4.
5.
Halaman
54
55
56
57
58
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
GMA
SIR
BPO
MMT
CTAB
SEM
MBT
TGA
FT-IR
ASTM
MPa
PSA
Phr
= Glysidil Metakrilat
= Standart Indonesian Rubber
= BenzoilPeroksida
= Montmorillonit
= Cetiltriammonium Bromida
= Scanning Electron Microscopy
= MercaptobenzoThiazole
= Thernogravimetric Analysis
= Fourier Tranform-Infra Red
= American Society for Testing and Materials
= Mega Pascal
= Partikel Size Analyzer
= Part Hundred Rubber
Universitas Sumatera Utara