PEMANFAATAN SERBUK BAN BEKAS YANG DICANGKOK DENGAN MALEAT ANHIDRIDA MENGGUNAKAN METODE GRAFT COPOLYMERIZATION BLENDING SEBAGAI PENYERAP MINYAK SKRIPSI

Transkripsi

1 PEMANFAATAN SERBUK BAN BEKAS YANG DICANGKOK DENGAN MALEAT ANHIDRIDA MENGGUNAKAN METODE GRAFT COPOLYMERIZATION BLENDING SEBAGAI PENYERAP MINYAK SKRIPSI TOHARUDDIN BATUBARA DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 PEMANFAATAN SERBUK BAN BEKAS YANG DI CANGKOK DENGAN MALEAT ANHIDRIDA MENGGUNAKAN METODE GRAFT COPOLYMERIZATION BLENDING SEBAGAI PENYERAP MINYAK SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains TOHARUDDIN BATUBARA DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

3 PERSETUJUAN Judul : Pemanfaatan Serbuk Ban Bekas yang Dicangkok Dengan Maleat Anhidrida Menggunakan Metode Graft Copolymerization Blending sebagai Penyerap Minyak Kategori : Skripsi Nama : Toharuddin Batubara Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen : Kimia Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Disetujui di Medan, Februari 2016 Komisi Pembimbing: Pembimbing 2, Pembimbing1, Dr. Marpongahtun, MSc NIP Saharman Gea, Ph. D NIP Diketahui/Disetujui Oleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, Dr. Rumondang Bulan Nst, MS NIP

4 PERNYATAAN PEMANFAATAN SERBUK BAN BEKAS YANG DICANGKOK DENGAN MALEAT ANHIDRIDA MENGGUNAKAN METODE GRAFT COPOLYMERIZATION BLENDING SEBAGAI PENYERAP MINYAK SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Februari 2016 TOHARUDDIN BATUBARA

5 PENGHARGAAN Bismillahirrahmanirrahiim, Puji dan syukur senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat beriring salam penulis haturkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, semoga kita mendapat syafaatnya kelak di hari akhir nanti. Penghargaan yang tinggi kepada orang tua tercinta, Ayahanda Abdul Kholid Batubara dan Ibunda Zakiah Nasution, terima kasih atas segala kasih sayang, pengorbanan, cinta, dukungan, dan kepercayaan yang tiada terkira kepada penulis. Kepada seluruh keluarga, terima kasih atas segala doa dan dukungannya. Terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Saharman Gea, Ph. D selaku dosen pembimbing I dan Ibu Marpongahtun, M.S 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 Dr, Darwin Yunus Nasution, MS selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan saran dan motivasi selama masa perkuliahan. Terima kasih juga kepada seluruh 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 Kak Sri Rahayu, S.Si selaku kepala dan laboran Laboratorium Kimia Dasar. Terima kasih atas segala fasilitas selama mengerjakan penelitian. Untuk keluarga besar laboratorium Kimia Dasar, rekan-rekan stambuk , terima kasih atas persaudaraan selama ±4 tahun ini. Terkhusus untuk sahabat-sahabat penulis, Sakinah, Hendra, Riski, Dewi, Martha, Suci, Riana dan Saleh, terima kasih telah menjadi keluarga untuk penulis selama pendidikan ini dan terima kasih atas persahabatan yang tulus ini. Kepada teman-teman seperjuangan stambuk 2011, terima kasih atas segala doa dan kekompakannya. Semoga Allah senantiasa mengabulkan doa kita dan membalas segala kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Aamiin Ya Rabbal Alamiin. Penulis

6 PEMANFAATAN SERBUK BAN BEKAS YANG DICANGKOK DENGAN MALEAT ANHIDRIDA MENGGUNAKAN METODE GRAFT COPOLYMERIZATION BLENDING SEBAGAI PENYERAP MINYAK ABSTRAK Telah dilakukan penelitian mengenai pemanfaatan serbuk ban bekas yang dicangkok dengan maleat anhidrida menggunakan metode graft copolymerization blending sebagai penyerap minyak. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi penambahan maleat anhidrida, penambahan benzoil peroksida dan variasi waktu pada serbuk ban bekas-g-maleat anhidrida. Proses grafting dilakukan dengan teknik refluks dalam labu alas yang dirangkai dengan kondensor dan oil bath pada suhu ( ) o C, variasi konsentrasi MA (3, 6, 9, 12, 15) phr, variasi konsentrasi benzoil peroksida (0,50; 0,10; 0,15) molar ratio dan variasi waktu (15, 30, 60, 90) menit. Selanjutnya dilakukan penentuan derajat grafting dengan metode titrasi, analisis spektra FT-IR untuk menentukan adanya grafting MA pada serbuk ban bekas, uji SEM untuk mengetahui morfologi sampel tersebut dan uji pengembangan dilakukan dengan perendaman terhadap minyak tanah dan toluena. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan menunujukkan bahwa proses serbuk ban bekas-g- MA maksimum terjadi pada perbandingan 15 phr pada variasi penambahan maleat anhidrida dengan derajat grafting 0,490% ; perbandingan 0,15 molar ratio pada variasi penambahan benzoil peroksida dengan derajat grafting 0,245%; dan pada variasi waktu 90 menit dengan derajat grafting 6,61%. Kemudian hasil analisis spektra FT-IR didapat serapan gugus C=O pada daerah 1705,07 cm -1 dan analisis morfologi menunjukkan penyebaran yang merata dan homogen dengan luas permukaan yang cukup besar dengan ukuran pori-pori yang kecil pada 7, ,9 µm. Kemudian uji swelling membuktikan dari kedua proses perendaman dengan pelarut yang berbeda bahwa viskositas toluena sangat kecil dibandingkan dengan karosen dan molekul-molekul toluena sangat mudah berdifusi. Kata kunci : Grafting, Serbuk ban bekas, Maleat anhidrida, Benzoil peroksida.

7 RECYCLING OF WASTE TYRE RUBBER GRAFTING MALEIC ANHYDRIDE USING GRAFT COPOLYMERIZATION BLENDING METHOD INTO OIL ABSORBENT ABSTRACT Recycling of waste tyre rubber grafting maleic anhydride using graft copolymerization blending method into oil absorbent has been researched. This research purposed to learn the influence variation of the additions maleic anhydride, the addition benzoyl peroxide and the variation of times to Waste Tyre Rubber-g- Maleic Anhydride. Grafting process has been done by using reflux method in the flask connected with condensor and oil bath at ( ) o C, the variation of concentrations MA (3, 6, 9, 12, 15) phr, the variation of concentration benzoyl peroxide (0.50; 0.10; 0.15) molar ratio and the variation of times (15, 30, 60, 90) minute. Then, analyzed by determining of grafting degree with titration method, FT- IR analysis to determine the presence of grafted-ma to waste tyre rubber, SEM analysis to know morphologically sample and swelling test is done by using soil and toluene. The result shows that WTR-g-MA process gets maximum concentration MA at ratio 15 phr with grafting degree %; gets maximum concentration benzoyl peroxide at ratio 0.15 phr with grafting degree %; and the variation of time at 90 minute with grafting degree 6.61 %. FT-IR analysis results the absorption of C=O group at cm -1 and morphology analysis shows the homogeneous and compatible surface with high surface pores area at µm. Swelling index shows from the both of submersion process with different solvents that toluene has lower viscosity than kerosene and the molecules of toluene are easy to difuse. Keywords : Grafting, Waste tyre rubber, Maleic Anhydride, Benzoyl peroxide.

8 DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Singkatan Daftar Lampiran Halaman ii iii iv v vi vii ix x xi xii Bab 1. Bab 2. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Permasalahan Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Lokasi Penelitian Metodologi Penelitian 5 Tinjauan Pustaka 2.1. Ban Vulkanisasi BahanTambahan Inisiator Bahan Pengaktif(Activator) Bahan Pemercepat(Akselerator) Bahan Penstabil Proses Grafting Pencampuran Polimer (Polimer Blends/Composite) Kopolimerisasi Paduan Polimer (Polymer Blend) Serbuk Ban Bekas Maleat Anhidrida Benzoil Peroksida 20

9 2.9. Adsorben Swelling Index Fourier Transform- Infra Red (FTIR) Scanning Electron Microscopy (SEM) Analisa Derajat Grafting Uji Sifat-Sifat Pengembangan Bab 3. Bab 4 Bab 5. Metode Penelitian 3.1. Alat Bahan Prosedur Kerja Penyiapan Bahan Pembuatan Larutan Pereaksi Pembuatan Larutan KOH 0,5 N Proses Pengekstrakan Ban Bekas Proses Grafting antara WTR-g-MA Proses Penghitungan Derajat Grafting Analisa Gugus Fungsi dengan FTIR Analisa Sifat Morfologi dengan SEM Analisa Sifat-Sifat Pengembangan Analisis Data Analysis of Variance Bagan Penelitian Bagan Preparasi Sampel Bagan Proses Pengekstrakan Karet Ban Bekas Bagan Proses Grafting antara WTR-g-MA 38 Hasil dan Pembahasan 4.1 Hasil Penelitian Hasil Pengekstrakan Karet Ban Bekas Hasil Grafting WTR-g-MA Pembahasan Pengekstrakan Serbuk Ban Bekas Karakterisasi WTR dan WTR-g-MA dengan FTIR Proses Grafting antara WTR-g-MA Penghitungan Derajat Grafting Pengaruh variasi konsentrasi MA terhadap 47 Derajat Grafting Pengaruh variasi konsentrasi BPO terhadap 49 Derajat Grafting Pengaruh variasi waktu terhadap derajat grafting Analisa Sifat Morfologi WTR-g-MA dengan SEM Analisa Pengembangan (swelling) 54 Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan Saran 58 Daftar Pustaka 59 Lampiran 62

10 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel 2.1 Komposisi ban di Indonesia Pembagian daerah radiasi inframerah Variasi Maleat Anhidrida (MA) Variasi Benzoil Peroksida (BPO) Variasi waktu Hasil identifikasi serapan FT-IR WTR dan WTR-g- 41 MA 4.2 Data WTR-g-MA variasi MA Data derajat grafting WTR-g-MA variasi MA Data WTR-g-MA variasi BPO Data derajat grafting WTR-g-MA variasi BPO Data WTR-g-MA variasi waktu Data derajat grafting WTR-g-MA variasi waktu Data analisa pengembangan (swelling) Data analisa pengembangan terhadap toluena Data analisa pengembanagn terhadap karosen

11 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar 2.1 Skema kopolimer yang berbeda Gambar kopolimer blok Gambar kopolimer graft/cangkok Gambar kopolimer Bergantian/alternating Gambar kopolimer acak Dasar pembuatan maleat anhidrida Rumus dan struktur kimia benzoil peroksida Reaksi dekomposisi benzoil peroksida Serbuk ban bekas hasil ekstruksi Hasil WTR-g-MA waktu 90 menit Spektrum FT-IR (a) WTR (b) WTR-g-MA Reaksi karet alam dengan maleat anhidrida Grafik derajat grafting WTR-g-MA variasi MA Grafik derajat grafting WTR-g-MA variasi BPO Grafik derajat grafting WTR-g-MA variasi waktu Hasil analisa SEM Grafik analisa pengembangan terhadap karosen

12 DAFTAR SINGKATAN FT-IR WTR MA KOH SEM BPO ANAVA = Fourier Transform Infrared = Waste Tyre Rubber = Maleat Anhidrida = Kalium Hidroksida = Scanning Electron Microscopy = Benzoil Peroksida = Analysis of Variance

13 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran Judul Halaman 1 Gambar Penelitian 62 2 Hasil Analisa Gugus Fungsi WTR dengan 64 Fourier Transform Infrared (FT-IR) 3 4 Hasil Analisa Gugus Fungsi WTR-g-MA dengan Fourier Transform Infrared (FT-IR) Analisa Sifat Morfologi WTR-g-MA sengan SEM Perhitungan Penentuan Derajat Grafting 67 Variasi Maleat Anhidrida 6 Perhitungan Penentuan Derajat Grafting 69 Variasi Benzoil Peroksida 7 Perhitungan Penentuan Derajat Grafting 70 8 Variasi Waktu Perhitungan Sifat-Sifat Pengembangan 72 (Swelling) 9 Data Hasil Sidik Ragam Pengaruh 73 Penambahan MA terhadap WTR-g-MA 10 Data Hasil Sidik Ragam Pengaruh 73 Penambahan BPO terhadap WTR-g-MA 11 Data Hasil Sidik Ragam Pengaruh 73 Penambahan Waktu terhadap WTR-g-MA 12 Data Hasil Sidik Ragam Pengaruh 74 Penambahan Waktu Swelling terhadap WTRg-MA