PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP SIFAT-SIFAT UJI TARIK VULKANISAT KARET ALAM BERPENGISI KAOLIN SKRIPSI

Transkripsi

1 PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP SIFAT-SIFAT UJI TARIK VULKANISAT KARET ALAM BERPENGISI KAOLIN SKRIPSI Oleh YudhaWidyanata DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2014 i

2 PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP SIFAT-SIFAT UJI TARIK VULKANISAT KARET ALAM BERPENGISI KAOLIN SKRIPSI Oleh Yudha Widyanata SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2014 ii

3 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP SIFAT- SIFAT UJI TARIK VULKANISAT KARET ALAM BERPENGISI KAOLIN yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya. Medan, Januari 2014 Yudha Widyanata NIM i

4 PENGESAHAN Skripsi dengan judul: PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP SIFAT- SIFAT UJI TARIK VULKANISAT KARET ALAM BERPENGISI KAOLIN dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 18 Desember 2013 dan dinyatakan memenuhi syarat/ sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Mengetahui, Koordinator Skripsi Medan, Januari 2014 Dosen Pembimbing Ir. Renita Manurung, M.T. Ir. Indra Surya, M.Sc NIP NIP ii

5 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul Pengaruh Penambahan Alkanolamida terhadap Sifat-Sifat Uji Tarik Vulkanisat Karet Alam Berpengisi Kaolin, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Kimia Organik Departemen Kimia F-MIPA dan Industri Karet Deli Medan, Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Melalui penelitian ini diperoleh peningkatan sifat-sifat uji tarik dari penggunaan Alkanolamida sebagai bahan penyerasi pada karet alam berpengisi kaolin sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan sifat-sifat uji tarik pada teknologi karet. Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar besarnya kepada: 1. Ir. Indra Surya, M.Sc selaku Dosen Pembimbing 2. Laboratorium Kimia Organik F-MIPA USU selaku Fasilitator 3. Industri Karet Deli selaku Fasilitator Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Medan, Januari 2014 Penulis Yudha Widyanata iii

6 DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada: 1. Orang tua penulis, Ayahanda Mukhtaruddin dan Ibunda Rozana yang telah memberikan bantuan baik moril maupun materil bagi penulis. 2. Saudara penulis Denny Hernawan, SH, dan Hilman Wardhana yang telah memberi semangat dan saran dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. 3. Teman Sejawat terutama stambuk 2007, adik dan abang/kakak senior Teknik Kimia yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. 4. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. 5. Para Pegawai Departemen Teknik Kimia Medan. iv

7 RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama: Yudha Widyanata NIM: Tempat / Tanggal Lahir: Medan, 07 November 1989 Nama Orang Tua: Mukhtaruddin Alamat Orang Tua: Jalan Suka Bakti No. 9, Suka Maju, Medan Johor, Sumatera Utara r Asal Sekolah SD Negeri No Tanjung Gading tahun SMP Negeri 2 Air Putih tahun SMA Negeri 1 Tebing Tinggi tahun Pengalaman Organisasi / Kerja 1. CSG periode sebagai Anggota Peningkatan Akademis dan Literatur. 2. HIMATEK FT-USU periode sebagai Anggota LITBANG Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal/pertemuan ilmiah : 1. Jurnal Teknik Kimia USU v

8 ABSTRAK Dengan menggunakan sistem vulkanisasi sulfur terakselarasi semi efisien, penelitian mengenai penggunaan Alkanolamida (ALK) sebagai bahan aditif pada kompon-kompon karet alam berpengisi kaolin dilakukan. ALK disintesa dari Refined Bleached Deodorized Palm Stearin (RBDPS) dan dietanolamin. Campuran tersebut dicampur dan dipanaskan pada suhu sekitar 70 o C selama 5 jam. Penelitian dilakukan untuk mengamati pengaruh ALK terhadap sifat-sifat tensil kompon-kompon karet alam berpengisi kaolin. ALK dimasukkan ke dalam kompon-kompon karet alam yang berpengisi kaolin dengan kadar 1,0; 3,0; 5,0 dan 7,0 bagian per-seratus bagian karet (bsk). Penambahan ALK menyebabkan peningkatan modulus tensil dan kekuatan tarik sampai dengan 5,0 bsk lalu menurun dengan penambahan yang lebih banyak kadar ALK. Hal ini dapat disebabkan kepada kerapatan sambung silang dari kompon-kompon karet alam berpengisi kaolin. Meningkatnya kadar ALK sampai dengan 5,0 bsk meningkatkan kerapatan sambung silang dan menurunkan kerapatan sambung silang dengan penambahan ALK yang lebih banyak. Pemanjangan saat putus meningkat seiring ditingkatkannya kadar ALK. Kata Kunci: alkanolamida, aditif karet, modulus tensil, kekuatan tarik, pemanjangan saat putus. vi

9 ABSTRACT By using a semi-efficient sulfur accelerated vulcanization system, an investigation on the potential of the Alkanolamide (ALK) as a rubber additive on kaolin-filled natural rubber compounds was carried out. ALK was synthesized from Refined Bleaching Deodorized Palm Stearin (RBDPS) and diethanolamine. The mixture was stirred and heated about 70 o C for 5 hours. An investigation was carried out to examine the effect of ALK on tensile properties of the kaolin-filled natural rubber compounds. ALK was incorporated into the kaolin-filled natural rubber compound at 1.0; 3.0; 5.0 and 7.0 phr. The addition of ALK increased the tensile modulus and tensile strength up to 5.0 phr, then decreased with further increases the ALK loading. It can be attributed to the crosslink density of the kaolin-filled natural rubber compounds. Increasing the ALK loading up to 5.0 phr increased the crosslink density and further increases the ALK loading decreased the crosslink density. The elongation at break (EB) increased as the loading of ALK was increased. Keywords: alkanolamide, rubber additive, tensile modulus, tensile strength, elongation at break. vii

10 DAFTAR ISI Hal PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii PRAKATA iii DEDIKASI iv RIWAYAT HIDUP v ABSTRAK vi ABSTRACT vii DAFTAR ISI viii DAFTAR GAMBAR xi DAFTAR TABEL xii DAFTAR LAMPIRAN xiii DAFTAR SINGKATAN xiv DAFTAR SIMBOL xv BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG RUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN LOKASI PENELITIAN RUANG LINGKUP PENELITIAN 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA KARET ALAM VULKANISASI VULKANISASI PEROKSIDA KOMPONDING (RUBBER COMPOUNDING) PENGUATAN KARET (RUBBER REINFORCEMENT) KAOLIN SEBAGAI PENGISI SEMI PENGUAT ALKANOLAMIDA SEBAGAI BAHAN PENYERASI PERHITUNGAN EKONOMI 23 viii

11 BAB III METODOLOGI PENELITIAN LOKASI PENELITIAN BAHAN YANG DIGUNAKAN Bahan yang Digunakan dalam Penyediaan Kompon Karet Alam Bahan yang Digunakan dalam Penyediaan Bahan Penyerasi Alkanolamida PERALATAN PROSEDUR PERCOBAAN Prosedur Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida Prosedur Penyediaan Senyawa/Kompon Karet Alam Penyediaan dan Pengujian Sampel Pengukuran Kerapatan Sambung Silang FLOWCHART PROSEDUR PERCOBAAN Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida Penyediaan Senyawa/Kompon Karet Alam Penyedian dan Pengujian Sampel Pengukuran Kerapatan Sambung Silang PENGUJIAN PENGARUH PENAMBAHAN BAHAN PENYERASI ALKANOLAMIDA DAN PENGISI KAOLIN TERHADAP SIFAT- SIFAT UJI TARIK KARET ALAM 33 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN PENYEDIAAN ALKANOLAMIDA DARI TURUNAN MINYAK SAWIT DAN DIETANOLAMINA PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP KERAPATAN SAMBUNG SILANG VULKANISAT KARET ALAM BERPENGISI KAOLIN PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP SIFAT- SIFAT UJI TARIK VULKANISAT KARET ALAM BERPENGISI KAOLIN Modulus Tensil Kekuatan Tarik Pemanjangan Saat Putus 38 ix

12 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN 39 DAFTAR PUSTAKA 40 x

13 DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Struktur Molekul 1,4 cis-poliisoprena 5 Gambar 2.2 Bentuk Jaringan Sambung Silang 10 Gambar 2.3 Skema Reaksi Vulkanisasi Sulfur 11 Gambar 2.4 Pengaruh Sifat Vulkanisat terhadap Kerapatan Sambung Silang 14 Gambar 2.5 Struktur Alkanolamida 22 Gambar 2.6 Struktur Karet Alam-Alkanolamida-Kaolin 22 Gambar 3.1 Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida 30 Gambar 3.2 Penyediaan Senyawa/Kompon Karet Alam 31 Gambar 3.3 Penyediaan dan Pengujian Sampel 31 Gambar 3.4 Pengukuran Kerapatan Sambung Silang 32 Gambar 4.1 Spektrum Inframerah dari Alkanolamida 34 Gambar 4.2 Kerapatan Sambung Silang Vulkanisat Karet Alam Berpengisi Kaolin dan Alkanolamida 35 Gambar 4.3 Modulus Tensil Vulkanisat Karet Alam Berpengisi Kaolin dan Alkanolamida 36 Gambar 4.4 Kekuatan Tarik Vulkanisat Karet Alam Berpengisi Kaolin dan Alkanolamida 37 Gambar 4.5 Pemanjangan Saat Putus Vulkanisat Karet Alam Berpengisi Kaolin dan Alkanolamida 38 Gambar L.1 Alkanolamida 47 Gambar L.2 Spesimen Uji Tarik 47 xi

14 DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1 Komposisi Lateks Alam Segar 4 Tabel 2.2 Komposisi Bahan Penyusun Karet Alam Kering 5 Tabel 2.3 Pengklassifikasian Sistem Vulkanisasi Sulfur Terakselerasi 12 Tabel 2.4 Struktur dan Sifat-sifat Vulkanisat Karet 13 Tabel 2.5 Ukuran-ukuran Partikel Pengisi bagi Penguatan Karet 19 Tabel 2.6 Daftar Bahan-bahan yang Digunakan untuk Pembuatan Alkanolamida 23 Tabel 3.1 Nama Bahan yang Digunakan dalam Penyediaan Kompon Karet Alam 26 Tabel 3.2 Nama Bahan yang Digunakan dalam Penyediaan Bahan Penyerasi Alkanolamida 27 Tabel 3.3 Pengujian Pengaruh Penambahan Alkanolamida dan Kaolin Terhadap Sifat-sifat Uji Tarik Karet Alam 33 Tabel 4.1 Panjang Gelombang dari Gugus Fungsional Molekul Alkanolamida 34 Tabel L.1 Data Swelling Test untuk Formulasi NR + Kaolin + ALK 44 xii

15 DAFTAR LAMPIRAN Hal LAMPIRAN 1. DATA PERCOBAAN 44 L.1.1 Data Swelling Test 44 LAMPIRAN 2. CONTOH HASIL PERHITUNGAN 45 L.2.1 Contoh Perhitungan Kerapatan Sambung Silang 45 LAMPIRAN 3. DOKUMENTASI PENELITIAN 47 L.3.1 Foto Alkanolamida dan Spesimen Uji Tarik 47 xiii

16 DAFTAR SINGKATAN SBR bsk RSS CBS RBDPS ASTM ISO NR ALK Styrene Butadiene Rubber bagian per-seratus karet Ribbed Smoked Sheet Cyclohexyl Benzthiazy Sulphenamide Rifinery Bleaching Deodorant Product Stearin American Society for Testing and Materials International Standart Organization Natural Rubber Alkanolamida xiv

17 DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Dimensi V Volum molar cm 3 /mol Parameter interaksi antara NR dengan toluen tanpa dimensi w Fraksi massa tanpa dimensi ρ Densitas gr/cm 3 v Fraksi volum tanpa dimensi n Kerapatan sambung silang mol/cm 3 xv