PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET ALAM/MONMORILLONITE MENGGUNAKAN POLIETILEN GLIKOL SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK SKRIPSI

Transkripsi

1 PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET ALAM/MONMORILLONITE MENGGUNAKAN POLIETILEN GLIKOL SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK SKRIPSI CAROLINE HADIWIJAYA DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET ALAM/MONMORILLONITE MENGGUNAKAN POLIETILEN GLIKOL SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains CAROLINE HADIWIJAYA DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

3 PERSETUJUAN Judul : Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Karet Alam/Monmorillonite Menggunakan Polietilen Glikol Sebagai Pemodifikasi Organik. Kategori : Skripsi Nama : Caroline Hadiwijaya Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen Fakultas :Kimia : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Disetujui di Medan, April 2015 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2, Pembimbing 1, Saharman Gea, Ph.D Dr.Yugia Muis, M. Si NIP NIP Diketahui/Disetujui oleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, Dr. Rumondang Bulan, MS. NIP

4 PERNYATAAN PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET ALAM/MONTMORILLONITE MENGGUNAKAN POLIETLILEN GLIKOL SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, April 2015 Caroline Hadiwijaya NIM

5 PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis panjatkan kepadatuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan karunianya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi sebaik mungkin. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Alm. Ayahanda Djoko Merdiko yang sudah ada di Rumah Bapa dan Ibunda Sonty Eveline yang telah memberikan kassih sayang, doa, restu dan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis sehingga dapatmenyelesaikan kuliah dan penelitiannya dengan baik. Kepada kakanda Tantriana yang selalu memberikan semangat, nasehat dan saran kepada penulis. Kepada Bude, Mbak Nian, Mba Dewi, Bapak Tua serta Inang Tua yang memberikan dukungan dan semangat kepada Penulis. Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Yugia Muis, M. Si selaku dosen pembimbing 1 dan Bapak Saharman Gea, Ph.D selaku dosen pembimbing 2 yang telah meberikan waktu, bimbingan, dan saran kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Terima Kasih kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU Medan. Kepada Bapak Dr. Mimpin Ginting selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan dan saran kepada penulis selama perkuliahan. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada teman dekat penulis, Tio, Wiwi, Anggi, Irna, Putri, Ria, Agnes, Siska, Anggun, Patresia, Togi, Fitri yang telah memberikan semangat dan bantuan kepada penulis. Kepada teman-teman stambuk 2010 dan kos purithakarina yang telah memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terimakasihkepada saudara dan temanteman yang tidak dapat disebutkan satu-persatu atas dukungannya. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu diharapkan kritik dan saran yang membangun untuk menyempurnakan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua. Penulis

6 PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT KARET ALAM/MONTMORILLONITE MENGGUNAKAN POLIETLILEN GLIKOL SEBAGAI PEMODIFIKASI ORGANIK ABSTRAK Telah dilakukan penelitian pembuatan dan karakterisasi komposit karet alam/monmorillonite dengan polietilen glikol (PEG) sebagai pemodifikasi secara organic. Karet Alam SIR-10 dimastikasi pada suhu 60 o C 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 (kompatibiliser). Monmorillonite dalam jumlah yang sama yaitu 10 g dimodifikasi dengan PEG dalam konsentrasi yang berbeda-beda 0,01; 0,03; dan 0,05 mol dan kemudian ditambahkan ke dalam karet SIR-10 dan karet alam-g-gma menggunakan tworoll mill menghasilkankomposit. Sampel komposit disiapkan mengikuti ASTM D- 638 untuk uji tarik dengankecepatan1 mm/menitdanujitermaldengan TGAdari o C. Morfologi permukaan komposit dianalisis dengan SEM pada magnifikasi 15kV. Hasil kekuatan tarik optimum diperoleh pada penambahan monmorillonite dengan konsentrasi PEG 0,01 mol % yaitu3,82 MPa dan nilai modulus young yaitu 0,46 MPa. Analisis degradasi termal menggunakan TGA menunjukkan puncak degradasi termal pada 367,85 o C, dan persen residu 10,31 %. Analisis morfologi menggunakan SEM menunjukkan permukaan komposit yang homogen. Kata Kunci : Komposit, Karet alam, Monmorillonite, GMA

7 THE PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF NATURAL RUBBER/MONTMORILLONITECOMPOSITEBY MODIFYING ORGANICALLY WITHPOLYETHYLENE GLYCOL ABSTRACT Research on the preparation of composite natural rubber/montmorillonite by modifyng organically with polyethylene glicol have been done. Natural rubber SIR-10 mastication at 60 o C with variation 0; 2; 4; 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-g-gma which used as compatibilizer agent. 10 gram montmorillonite modificated with PEG on various concetration 0.01; 0.03;0.05 mol and then added to rubber SIR-10 and natural rubber-g-gma using two roll mill to get composite. Sample composite prepared based on ASTM D-638 to tensile test with velocity 1mm/minute and thermal degradation analysis using TGA from o C. Morphological analysis composite using SEM at 15 kv. Results optimum stress provide on montmorillonite with 0.01 mol PEG is 3.82 MPa and modulus young is 0.46 MPa. Thermal degradation analysis showed the thermal degradation peak at o C, and % percent residue. Morphological analysis using SEM showed a homogenous surface of composite. Keywords : Composite, Natural rubber, Montmorillonite, GMA

8 DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Singkatan Daftar Lampiran Halaman iii iv v vi vii viii ix x xi xii 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 Karet Alam Jenis-jenis Karet Standard Indonesia Rubber Mastikasi Monmorillonite Struktur Monmorillonite Sifat-Sifat Monmorillonite Komposit Nanokomposit karet Alam/MMT Proses Grafting Bahan Kompon Surfaktan Analisis dan Karakteristik Bahan Polimer Spektroskopi FT-IR Analisis Sifat Kekuatan dan Kemuluran Analisis Morfologi Analisis Termogravimetrik 24 Metode Penelitian 3.1 Alat Bahan Prosedur Penelitian 26

9 3.3.1 Pembuatan Organomonmorillonite Mastikasi Karet Alam Pemurnian Karet Alam yang Telah Dimastikasi Proses Grafting Karet Alam SIR 10 dengan 26 GMA Proses Pembuatan Komposit NR SIR 10, NR-g- 27 GMAdengan Organomontmorillonite Karakterisasi NR SIR 10, 27 NR-g-GMA/Organomontmorillonite Uji Tarik Analisis Sifat Morfologi Analisis Sifat Termal dengan Uji TGA Bagan Penelitian Pembuatan Organomonmorillonite Mastikasi Karet Alam Pemurnian Karet Alam yang Telah Dimastikasi Proses Grafting Karet Alam SIR 10 dengan 31 GMA Pembuatan Komposit NR SIR10, NR-g-GMA 32 dengan Organomontmorillonite Bab 4. Bab 5. Hasil dan Pembahasan 4.1 Penurunan Berat Molekul Karet Alam Analisis Ukuran Partikel MMT dengan PSA Analisis Gugus Fungsi Organomonmorillonite/PEG 35 Menggunakan Spektroskopi FT-IR 4.4 Pembuatan Karet Alam Tergrafting GMA Pembuatan Komposit Karet 38 Alam/OrganoMontmorillonite Menggunakan Polietilen Glikol 4.5 Analisis Sifat Mekanik Menggunakan Uji Tarik Analisis Degradasi Termal dengan TGA Analisis Sifat Morfologi Menggunakan SEM 41 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Saran 43 Daftar Pustaka 44 Lampiran 47

10 DAFTAR TABEL Nomor Tabel Judul Halaman 4.1 Data Hasil Berat Molekul Dengan Metode Viskositas Mooney Hasil Analisis FT-IR dari Organomontmorillonite, 36 Polietilen Glikol. 4.4 Hasil Analisis FT-IR Karet Alam-g-GMA Kekuatan Tarik, Modulus Young, dan Perpanjangan Pada Saat Putus dari Komposit Karet Alam/Organomonmorillonit Dengan PEG Hasil Analisis TGA dari Komposit Karet 40 Alam/Organomonmorillonite dengan PEG Pemodifikasi Organik

11 DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar Judul Halaman 2.1 Struktur MMT Mekanisme Reaksi Grafting GMA pada Karet Alam Struktur PEG Spesimen Uji Berdasarkan ASTM D 639 no V Grafik Penurunan Berat Molekul Grafik Distribution Number Monmorillonite Komersil Spektrum FTIR dari Organomonmorillonite, Polietilen 35 Glikol 4.4 Spektrum Hasil Analisis FT-IR Karet Alam-g-GMA Kurva Regangan vs Tegangan dari Komposit Karet 38 Alam/Organomonmorillonite dengan PEG 4.6 Kurva Suhu vs Massa dari Komposit Karet 40 Alam/Organomonmorillonite 0,01; 0,03 mol; dan karet alam tanpa filler 4.7 Hasil Analisis SEM Karet 41 Alam/Organomonmorillonite dengan PEG 0.01 mol 4.8 Hasil Analisi SEM Karet Alam tanpa Filler 42

12 DAFTAR SINGKATAN GMA SIR BPO MMT PEG SEM MBT TGA FT-IR ASTM MPa Phr = Glysidil Metacrylat = Standard Indonesian Rubber = Benzoil Peroksida = Montmorillonite = Polietilen Glikol = Scanning Electron Microscopy = Mercaptobenzo Thiazole = Thernogravimetric Analysis = Fourier Tranform-Infra Red = American Society for Testing and Materials = Mega Pascal = Part per Hundred Rubber

13 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran Judul Halaman 1 Sampel yang Digunakan 47 2 Alat yang Digunakan Dalam Penelitian 48 3 Proses Grafting Karet Alam dengan GMA 49 4 Hasil Penelitian Berupa Komposit Karet 49 Alam/Organomonmorillonite dengan PEG 5 Hasil Perhitungan Penentuan Berat Molekul, Derajat 50 Grafting dan Massa PEG 6 Spektrum FT-IR dari Organomonmorillonite/PEG 51 7 Spektrum FT-IR Monmorllonite (Darehkordi, 2012) 52 8 Spektrum FT-IR Karet Alam-g-GMA 53 9 Spektrum FT-IR Karet Alam-g-GMA (Eddiyanto, 2007) Hasil Analisis Ukuran Partikel Monmorillonite dengan 54 PSA 11 Hasil Analisis Uji Tarik Komposit Karet 55 Alam/Organomonmorillonite PEG 0,01 mol 12 Hasil Analisis TGA Komposit Karet 56 Alam/Organomonmorillonite PEG 0,01 mol 13 Hasil Analisis Morfologi Komposit Karet Alam/Organomonmorillonite dengan PEG 57