Pembuatan Nanokomposit Poliuretan Berbasis Minyak Kelapa Sawit Dengan Nanopartikel Montmorillonit Organik Sebagai Bahan Cat

BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Poliuretan merupakan bahan polimer yang mengandung gugus uretan (-NHCOO-)
dalam rantai utamanya, gugus uretan terbentuk dari reaksi antara gugus isosianat
dengan gugus hidroksil (Ionescu, 2005). Poliuretan adalah merupakan material
polimer yang sangat mudah dibentuk untuk berbagai macam aplikasi. Aplikasi
dari poliuretan

sangat bervariasi dan beragam, poliuretan dapat diproduksi

sebagai busa, elastomers, plastik, adhesive dan pelapis permukaan material,
sintesa untuk kulit dan lain sebagainya (Wirpsza, 1993; Ionescu, 2005).
Pada industri polimer tercatat kebutuhan poliol di seluruh dunia sebanyak
4,85 milliar ton per tahun dan diperkirakan jumlah ini akan terus meningkat.
Namun hingga hari ini hampir 95% bahan baku pembuatannya berasal dari hasil
olahan industri petrokimia. Pasar poliuretan dunia digunakan untuk aplikasi
coating, adhesives, sealants, dan elastomer, pemakaian poliuretan yang sangat
tinggi adalah untuk aplikasi cat pelapis 44%. Di Indonesia kebutuhan poliuretan
diprediksi 35 ribu ton per tahun pada tahun 2014, dimana kebutuhan poliuretan
tersebut termasuk senyawa poliol masih dipenuhi melalui impor dari luar negeri

(Harjono, 2010).
Indonesia merupakan produsen minyak kelapa sawit terbesar di dunia.
Pada tahun 2010 Indonesia melampaui kapasitas Malaysia bahkan pada tahun
selanjutnya Indonesia menjadi negara produsen utama minyak kelapa sawit dunia
(Cheng, 2012). Minyak kelapa sawit mengandung 45–60% gugus ikatan rangkap
tak jenuh, sehingga pada suhu dan tekanan tertentu dengan bantuan katalis
memungkinkan terjadi reaksi epoksidasi yang menghasilkan minyak sawit epoksi.
Minyak sawit epoksi dapat digunakan sebagai poliol menjadi sebagai bahan baku
poliuretan melalui reaksi epoksidasi dan hidroksilasi (Petrovic, 2005; Odetoye,
2012).
Minyak nabati merupakan salah satu alternatif bahan baku yang dapat
digunakan untuk memproduksi senyawa poliol (Chasar, 2003; Guner, 2006; Lye,
2007), minyak nabati yang dapat digunakan sebagai bahan baku poliol antara lain;

1

2

minyak kedelai (Ginting, 2010), minyak castor (Dutta, 2009; Sudrajat, 2010),
minyak nahar (Karak, 2008), dan minyak kelapa sawit (Tanaka, 2007). Poliol

merupakan salah satu produk polimer yang digunakan dalam industri pelapis dan
cat jenis poliuretan.
Senyawa poliol diperoleh dari hasil olahan industri petrokimia maupun
langsung dari hasil alam seperti selulosa, amilum, sukrosa, lignin dan juga hasil
transformasi lipida atau turunannya seperti asam lemak pada gliserida dalam
olahan industri oleokimia. Minyak nabati merupakan salah satu alternatif bahan
baku yang dapat digunakan untuk memproduksi poliol. Dibandingkan dengan
poliol berbahan baku minyak bumi (petrokimia), poliol berbahan baku minyak
nabati memiliki keunggulan karena disamping sumbernya dapat diperbaharui dan
mudah untuk diperoleh juga lebih akrab dengan lingkungan. Demikian juga biaya
energi pengolahannya yang jauh lebih murah (Narine, 2007; Dutta, 2008).
Bentonit adalah mineral murah dan telah menjadi bagian penting dalam
industri polimer dimana penggunaannya sebagai bahan pengisi adalah sangat
ekonomis untuk meningkatkan perform material. Kandungan utama bentonit
adalah

mineral

montmorillonit

xMgx)Si8O20(OH)4.nH2O

(85%)

dengan

rumus

kimia

Mx(Al4-

(Riyanto, 1994). Ada banyak jenis mineral tetapi

bentonit sebagai bahan anorganik yang paling banyak ditambahkan sebagai
pengisi kedalam polimer matrik (Rihayat, 2007; Chung, 2008; Hui, 2012).
Aplikasi bentonit saat ini banyak dikaji karena pemanfaatannya. Salah satunya
sebagai filler yang berukuran nanometer (nanometric-sized clay particles) yang
dikenal dengan nanofiller, dapat diaplikasikan ke dalam material polimer
menghasilkan material nanokomposit. Walau hanya data jumlah kuantitas kecil <

5% peningkatan beberapa sifat dasar polimer, seperti sifat ketahanan panas
(thermal stability), sifat mekanik dan sifat daya hambat (Syuhada, 2009; Seto,
2007).
Montmorillonit merupakan mineral yang banyak digunakan dalam
berbagai aplikasi industri karena memiliki aspek rasio yang tinggi, morfologi
dalam bentuk plate, kandungan yang berlimpah dan hanya membutuhkan biaya
yang rendah dalam proses pengolahannya. Lapisan silikatnya yang dapat

3

diinterkalasi dan dieksfoliasi menjadikan banyak digunakan sebagai pengisi
nanokomposit untuk meningkatkan sifat fisika nanokomposit tersebut (Rihayat,
2007).
Komponen utama untuk pembuatan cat pelapis (paint coating) adalah
pengikat (binder) atau resin yang berasal dari resin sintetik atau alami seperti
minyak nabati, protein atau lemak.

Pengikat ini bertanggung jawab untuk

pembentukan film dan bertindak sebagai perekat pada permukaan cat. Diantara

berbagai jenis pengikat yang terdapat di pasaran, resin poliuretan lebih
mendominasi pasar karena memiliki kinerja karakteristik

yang sangat baik

diantaranya tahan terhadap korosi, abrasi dan bahan kimia. Disamping itu juga
bersifat sangat lentur sehingga kerap digunakan untuk pelapis pada logam dan
berbagai industri (Lamboure, 1999).
Telah dilakukan sintesis dan aplikasi poliuretan berbasis minyak jarak
pagar sebagai bahan pelapis pada plastik ABS (Harjono, 2012) dan juga telah
dilakukan sintesis poliuretan berbasis minyak jarak pagar dengan memperpanjang
rantai sebagai bahan pelapis permukaan dengan penambahan butanadiol dan
policaprolatonediol (Suman, 2013). Poliuretan disamping banyak sekali
kelebihannya, juga memiliki kekurangan yang sudah menjadi sifat alaminya, yaitu
kemampuan yang sangat rendah terhadap panas jika dibandingkan dengan
polimer-polimer lainnya (Rehab, 2005). Penggabungan organoclay ke matrix
poliuretan untuk meningkatkan sifat adhesive (Ahmadi, 2007) dan juga
pencampuran polietilen ke matrik poliuretan dapat meningkatkan sifat adhesiv
(Song, 2011).
Dari

keterangan

ini

peneliti

ingin

melakukan

penelitian

untuk

meningkatkan panas dari poliuretan berbasis poliol asam oleat minyak kelapa
sawit dengan menambahkan MMT kedalam matrik poliuretan dan juga dapat
meningkatkan daya rekat dari poliuretan nanokomposit dengan penambahan
MMT

1.2. Perumusan Masalah
Permasalahan yang ditemukan dalam penelitian ini adalah :

4

1. Bagaimana proses pengolahan bentonit menjadi montmorillonit.
2. Bagaimana mensintesa poliol dari asam oleat minyak kelapa sawit dan
mereaksikannya dengan MDI menjadi poliuretan sebagai bahan pelapis cat.
3. Bagaimana mensintesa poliuretan dan MMT sebagai pelapis cat yang dapat
meningkatkan kuat rekat dan tahan panas.

1.3.Tujuan Penelitian
Tujuan Penelitian ini adalah:
1. Meningkatkan sifat adesive dari cat pelapis poliuretan berbasis minyak kelapa
sawit dengan penambahan MMT.
2. Dapat mengolah bentonit menjadi montmorillonit sebagai pengisi pada
poliuretan minyak kelapa sawit.
3. Dapat meningkatkan panas dari cat pelapis poliuretan berbasis asam oleat
minyak kelapa sawit.

1.4. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat untuk pengembangan material
alternatif berbasis minyak kelapa sawit untuk bahan baku poliuretan sebagai cat
pelapis yang kualitas ketahanan terhadap panas dan daya rekat meningkat dengan
penambahan montmorillonit.