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

Transkripsi

1 PEMBUATAN KOMPOSIT INTERPENETRASI JARINGAN POLIMER ANTARA POLIURETAN-KARET ALAM SIR-10 DENGAN PENAMBAHAN TITANIUM DIOKSIDA SEBAGAI BAHAN PENGISI SKRIPSI WULAN DESTIA SYAHRI Br. SIPAYUNG DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 PEMBUATAN KOMPOSIT INTERPENETRASI JARINGAN POLIMER ANTARA POLIURETAN-KARET ALAM SIR-10 DENGAN PENAMBAHAN TITANIUM DIOKSIDA SEBAGAI BAHAN PENGISI SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains WULAN DESTIA SYAHRI Br. SIPAYUNG DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

3 PERSETUJUAN Judul : Pembuatan Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer antara Poliuretan-Karet Alam SIR-10 dengan Penambahan Titanium Dioksida sebagai Bahan Pengisi Kategori : Skripsi Nama : Wulan Destia Syahri Br. Sipayung Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen : Kimia Fakultas : Matematika Dan IlmuPengetahuanAlam (FMIPA) Disetujui di Medan, Agustus2016 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2, Pembimbing 1, Prof. Dr. Thamrin, M.Sc. Dr. Yugia Muis, M.Si NIP NIP Disetujui Oleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, Dr. Rumondang Bulan, M.S. NIP

4 PERNYATAAN PEMBUATAN KOMPOSIT INTERPENETRASI JARINGAN POLIMER ANTARA POLIURETAN-KARET ALAM SIR-10 DENGAN PENAMBAHAN TITANIUM DIOKSIDA SEBAGAI BAHAN PENGISI SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Agustus 2016 Wulan Destia Syahri Br.Sipayung

5 PENGHARGAAN Bismillahirrahmanirrahim, Puji dan syukur senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT karena berkat rahmatdan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat beriring salam penulis haturkan kepada nabi Muhammad SAW, semoga kita mendapat syafaatnya kelak di hari akhir nanti. Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang tidak terhingga kepada orang tua tercinta, untuk Ayahanda tercinta Syahrun Sipayung dan Ibunda tercinta Susilawati, terima kasih atas segala kasih sayang, pengorbanan, dukungan dan kepercayaan kepada penulis. Kepada adik Agung Dwiki Sipayung dan kepada seluruh keluarga tercinta terima kasih atas segala doa dan dukungannya. Terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu Dr. Yugia Muis, M.Si selaku dosen pembimbing I dan Bapak Prof. Dr. Thamrin, M.Sc selaku dosen pembimbing II yang telah membantu dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini, terima kasih juga kepada Ibu Dr.Rumondang Bulan Nasution, MS dan kepada Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU. Kepada Bapak Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan motivasi selama masa perkuliahan. Terima kasih juga kepada Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama pendidikan. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Saharman Gea, Ph.D dan Kakak Sri Rahayu, S.Si selaku kepala dan laboran Laboratorium Kimia Dasar.Untuk keluarga besar Laboratorium Kimia Dasar, rekan-rekan stambuk , terima kasih atas persaudaraan selama ini. Terkhusus untuk sahabatsahabat penulis Etika, Dian, Maulida, Nidaul, Fahmi, Rino, Yeni, Ifah, Puput, Henry, Siska, Muna, Jani, Nina, Ba i, Alfi, Fitri, Cintaku, Laura, Kak Nova, Kak Diana, Bang Supran terima kasih telah menjadi keluarga untuk penulis selama ini. Kepada teman-teman seperjuangan Stambuk 2012 terima kasih atas segala doa dan kekompakannya. Semoga Allah senantiasa mengabulkan doa kita dan membalas kebaikan kalian kepada penulis. Aamiin Ya Rabbal Alamin. Penulis.

6 PEMBUATAN KOMPOSIT INTERPENETRASI JARINGAN POLIMER ANTARA POLIURETAN-KARET ALAM SIR-10 DENGAN PENAMBAHAN TITANIUM DIOKSIDA SEBAGAI BAHAN PENGISI ABSTRAK Telah disintesis Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN) menggunakan Karet Alam SIR-10 (NR) dan Poliuretan (PU) secara serentak yang kemudian ditambahkan Titanium Dioksida (TiO 2 ) sebagai bahan pengisi dalam pembentukan komposit IPN. Prapolimer dari PU telah disintesis dengan menggunakan Polipropilen Glikol dan Toluen Diisosianat dengan perbandingan mol antara NCO : OH = 2 : 1. NR divulkanisasi dengan menambahkan Asam Stearat, Zink Oksida, MBTS, dan Sulfur. Prapolimer PU dan NR tervulkanisasi dicampur dengan menggunakan suhu 140 C untuk menghasilkan IPN NR-PU. Penambahan TiO 2 ke dalam IPN NR-PU akan menghasilkan komposit IPN NR- PU-TiO 2. Selanjutnya komposit IPN NR-PU-TiO 2 yang terbentuk dikarakterisasi dengan uji kekuatan tarik, SEM dan persentase ikat silang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa campuran komposit meningkat dengan bertambahnya TiO 2 hingga batas optimum yakni pada perbandingan antara NR-PU dengan TiO 2 adalah 66 phr : 34 phr yang memberikan kekuatan tarik dan kemuluran yang baik. Sifat mekanik, fisik dan morfologi komposit IPN ini dipengaruhi oleh jumlah TiO 2 yang digunakan sehingga menghasilkan komponen yang saling terikat silang. Kata Kunci : Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN), Karet Alam SIR-10 (NR), Poliuretan (PU), Titanium Dioksida.

7 COMPOSITE INTERPENETRATING POLYMER NETWORKMAKING BETWEEN SIR-10 NATURAL RUBBER-POLYURETHANE WITH TITANIUM DIOXIDEADDITIONAL CHARGERING MATERIAL ABSTRACT Interpenetration polymer network (IPN) has been synthesized by using SIR-10 Natural Rubber (NR) and polyurethane (PU) simultaneously then added to Titanium Dioxide (TiO 2 ) as filler in the IPN composite formation. 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, Zinc Oxide, MBTS and sulfur. PU prepolymer and NR vulcanized mixed by using a temperature of 140 C to produce IPN NR-PU. The addition of TiO 2 into IPN NR-PU will produce IPN NR-PU-TiO 2 composite. Furthermore, IPN NR-PU- TiO 2 composite that is formed characterized by Tensile Strength Test, SEM and crosslink percentage. The results showed that a mixture of IPN composites increased by increasing TiO 2 until the optimum limit on the ratio between NR-PU with TiO 2 is 66 phr : 34 phr provide tensile strength and good elongation. Mechanical properties, physical and IPN composite morphology is influenced by the amount of TiO 2 that is used to produce components that is cross each other atthe bond interface. Keywords: Interpenetrating polymer network (IPN), SIR-10 Natural Rubber (NR), Titanium Dioxide

8 DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran Daftar Singkatan Halaman i ii iii iv v vi viii ix x xi BAB 1. BAB 2. BAB 3. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Lokasi Penelitian Metodologi Penelitian 5 Tinjauan Pustaka 2.1 Polimer Interpenetrasi Jaringan Polimer (IPN) Klasifikasi IPN Poliuretan Komponen Pembentuk Poliuretan Busa Poliuretan Karet Alam Jenis-jenis Karet Alam Standard Indonesian Rubber (SIR) Karet Alam SIR Vulkanisasi Komposit Bahan Tambahan (Additive) Titanium Dioksida Karakterisasi polimer Fourier Transform Infrared (FT-IR) Scanning Electron Microscopy (SEM) Uji Tarik Persentase Ikat Silang 23 MetodePenelitian 3.1 Alat Bahan Prosedur Kerja 25

9 3.3.1 Preparasi Titanium Dioksida Preparasi Karet Alam Pembuatan Poliuretan dengan Menggunakan Toluen Diisosianat dan Polipropilen Glikol Sintesis IPN Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan Pembuatan Komposit IPN Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan dengan penambahan TiO Karakterisasi Komposit Interpenetrasi Jaringan Polimer Scanning electron Microscopy Spektroskopi Inframerah Fourier Transform Uji Tarik Persentase Ikat silang Bagan Penelitian Preparasi TiO Preparasi Karet Alam Pembuatan Poliuretan dengan Menggunakan Toluena Diisosianat dan Polipropilena Glikol Sintesis Komposit IPN antara Poliuretan dan Karet Alam SIR Uji Persentase Ikat Silang Komposit IPN Poliuretan 31 Dan Karet Alam SIR Pembuatan komposit IPN Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan Optimum dengan Penambahan TiO Uji Persentase Ikat Silang Komposit IPN Poliuretan dan Karet Alam SIR-10 dengan Penambahan TiO 2 32 BAB 4. Hasil dan Pembahasan Hasil Penelitian Hasil Analisa Gugus Fungsi Poliuretan dengan FT-IR Pembahasan Analisa Sifat Mekanik IPN Poliuretan Dan Karet Alam SIR Analisa Sifat Mekanik IPN Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan dengan Penambahan TiO Karakterisasi Persentase Ikat Silang Karakterisasi Persentase Ikat Silang Komposit IPN Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan Karakterisasi Persentase Ikat Silang Komposit IPN Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan dengan Penambahan TiO Analisa Sifat Morfologi Komposit IPN dengan Uji SEM 42 BAB 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Saran 46 Daftar Pustaka 47 Lampiran 49

10 DAFTAR TABEL Nomor Tabel Judul Halaman 2.1 SIR (Standard Indonesian Rubber) Penambahan Poliuretan dan Karet Alam SIR Perbandingan Penambahan NR-PU Dan TiO Hasil Identifikasi Serapan FT-IR Poliuretan Hasil Pengujian Sifat Mekanik IPN Poliuretan Dan Karet 36 Alam SIR Hasil pengujian Sifat Mekanik IPN antara Karet Alam SIR Dan Poliuretan Dengan Penambahan TiO Persentase Ikat Silang IPN antara Karet Alam SIR-10 Dan 41 Poliuretan 4.5 Persentase Ikat silang Komposit IPN antara Karet Alam SIR- 10 Dan Poliuretan dengan Penambahan TiO 2 42

11 DAFTARGAMBAR Nomor Gambar Judul Halaman 2.1. Klasifikasi IPN Reaksi Isosianat Dan Alkohol Membentuk Uretan Reaksi Golongan Isosianat Dengan Membentuk Urea Poliuretan Yang Mengandung Unit-Unit Berulang 11 Uretan Dan Urea 2.5. Reaksi Fosfogena Dan Diol Membentuk Biskloroformat Reaksi Biskloformat Dan Diamin Membentuk 12 Poliuretan 2.7. Reaksi Isosianat Dan Alkohol membentuk Uretan Struktur (i) 2,4-TDI, (ii) 2,6-TDI Struktur PPG Spesimen Uji Berdasarkan ASTM D638 Tipe IV Hasil Spektrum FT-IR Poliuretan Reaksi Pembuatan Poliuretan Grafik Uji tegangan Tarik (Stress) Komposit IPN Karet 36 Alam SIR-10 dan Poliuretan (PU) 4.4. Grafik Uji Regangan Tarik (Strain) Komposit IPN karet 37 Alam SIR-10 dan Poliuretan (PU) 4.5. Grafik Modulus Elastisitas (Modulus Young) Komposit 37 Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan (PU) 4.6. Grafik Uji Tegangan Tarik (Stress) Komposit IPN 39 dengan Penambahan Titanium Dioksida 4.7. Grafik Uji Regangan Tarik (Strain) Komposit IPN 39 dengan Penambahan Titanium Dioksida 4.8. Grafik Modulus Elastisitas Komposit IPN dengan 40 Penambahan Titanium Dioksida 4.9. Hasil Foto SEM Dari Komposit IPN Karet Alam SIR dan Poliuretan dengan penambahan Titanium Dioksida pada Perbandingan 66 : 34 phr dengan Perbesaran 300x dan perbesaran 600x Hasil Foto SEM Dari Komposit IPN Karet Alam SIR-10 dan Poliuretan dengan penambahan Titanium Dioksida pada Perbandingan 82 : 18 phr pada Perbesaran 300x dan Perbesaran 600x 44

12 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran Judul Halaman 1. Bahan-bahan Penelitian Peralatan Penelitian Hasil Penelitian Perhitungan Nilai Stress (Tegangan) Perhitungan Nilai Strain (Regangan) Perhitungan Nilai Modulus Elastisitas (ModulusYoung) Perhitungan Persentase Ikat Silang 54

13 DAFTAR SINGKATAN FTIR IPN NR PPG PU SEM TDI : Fourier Transform Infrared : Interpenetrating Polymer Network : Natural Rubber : Polypropilane Glycol : Polyurethane : Scanning Electron Microscopy : Toluena Diisosianat