SKRIPSII KIMIA ALAM. Universitas Sumatera Utara

Transkripsi

1 PEMBUATAN NANOKOMPOSIT POLIKAPROLAKTON/NANOKRISTAL SELULOSA YANG DIISOLASI DARI TONGKOL JAGUNG (Zeaa mays L) ) SKRIPSII DWI INDRIA CHERLINA DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 PEMBUATAN NANOKOMPOSIT POLIKAPROLAKTON/NANOKRISTAL SELULOSA YANG DIISOLASI DARII TONGKOL JAGUNG (Zea mays L) SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dann memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains DWI INDRIA CHERLINA DEPARTEMEN KIMIAA FAKULTAS MATEMATIKAA DAN ILMU PENGETAHUANN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 PERSETUJUAN Judul : Pembuatan Nanokomposit Menggunakan Polikaprolakton/Nanokristal Selulosa yang Diisolasi dari Tongkol Jagung (Zea mays L) Kategori : Skripsi Nama : Dwi Indria Cherlina Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen Fakultas : Kimia : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Disetujui di Medan, Maret 2014 Komisi Pembimbing Pembimbing II Pembimbing I Saharman Gea, Ph.D Dede Ibrahim, S.Si. M.Si NIP NIP Diketahui/Disetujui oleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, Dr. Rumondang Bulan Nasution, M. S NIP

4 PERNYATAAN PEMBUATAN NANOKOMPOSIT POLIKAPROLAKTON/NANOKRISTAL SELULOS YANG DIISOLASI DARI TONGKOL JAGUNG (Zea mays L) SKRIPSI Saya mengakui skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya. Medan, Maret 2014 Dwi Indria Cherlina

5 PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang dengan segala rahmat, karunia, dan izin Nya penelitian dan skripsi ini dapat diselesaikan sebaik mungkin. Shalawat dan salam kepada Baginda Rasulullah Muhammad SAW yang membuka jalan kebenaran kepada seluruh umatnya. Penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Ayahanda tersayang Aiptu Khairuli dan Ibunda Fauziah atas segala doa, kasih sayang, bimbingan, waktu, materi dan segala pengorbanan sehingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan sampai saat ini. Kepada saudara-saudari penulis Liza Faulinda, Novia Fahrosa, Khairina Permata Sari, dan Agus Panuntun semoga kita semua dapat menjadi anak-anak yang membanggakan bagi kedua orang tua kita. Ucapan terima kasih penulis kepada Bapak Dede Ibrahim, S.Si. M.Si selaku dosen pembimbing 1 dan Bapak Saharman Gea Ph.D selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberi arahan, bimbingan, masukan, dan saran sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU. Kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya selama masa perkuliahan penulis di FMIPA USU. Seluruh rekan-rekan asisten Laboratorium Kimia Dasar LIDA USU, teman-teman terdekat penulis Ica, desi, Mira, Ilman, Indah, Ayu, Rina,Irwanto, dan teman-teman stambuk 200, sahabat tersayang penulis Afrida, Sarah, dan Heni yang telah memberikan semangat selama masa perkuliahan sampai saat ini, serta kepada kak Sri Rahayu atas bantuan dan fasilitas yang disediakan. Hanya Allah SWT yang dapat membalas kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Penulis berharap Allah SWT memberikan berkah-nya berlipat ganda kepada kita semua, amin ya Rabbal alamin. Penulis

6 PEMBUATAN NANOKOMPOSIT POLIKAPROLAKTON/NANOKRISTAL SELULOSA YANG DIISOLASI DARI TONGKOL JAGUNG (Zea mays L) ABSTRAK Telah dilakukan penelitian mengenai pembuatan nanokomposit polikaprolakton/nanokristal selulosa yang diisolasi dari tongkol jagung (Zea mays L). Proses isolasi dilakukan dalam dua tahap, yaitu isolasi α-selulosa dari tongkol jagung yang dilanjutkan dengan isolasi nanokristal selulosa dari α-selulosa dengan metode hidrolisis menggunakan H 2 SO 4 48,84%. Nanokomposit PCL/NCC dikarakterisasi melalui morfologi, stabilitas panas, dan sifat mekanik. Analisa spektrum FTIR menunjukkan adanya serapan gugus C-O-C pada bilangan gelombang 1064,71 cm -1 yang mengindikasikan adanya ikatan glikosida pada α selulosa. Puncak serapan pada 2900,94 cm -1 dan 3448,72 cm -1 menunjukkan adanya gugus C-H dan O- H. Hasil analisa morfologi dengan menggunakan transmission electron microscopy (TEM) menunjukkan bahwa nanokristal selulosa memiliki diameter sekitar nm. Nanokomposit PCL/NCC dengan perbandingan 8:2 menunjukkan stabilitas panas yang baik sekitar 353,39 o C, kekuatan uji tarik 6,114 Mpa, dan morfologi permukaan yang rata dan homogen.

7 THE MANUFACTURE OF NANOCOMPOSITES POLYCAPROLACTONE/CELLULOSE NANOCRYSTAL ISOLATED FROM CORNCORB (Zea mays L) ABSTRACT The manufacture of nanocomposites polycaprolactone/cellulose nanocrystal isolated from corncorb (Zea mays L) have been done. The isolation process was carried out in two stages: i.e. α cellulose insulation from corncorb, followed by isolation of cellulose nanocrystal from α cellulose using 48,84% sulfuric acid. PCL/NCC nanocomposites were characterized by morphologycal, thermal, and mechanical analyses. FTIR spectra show C-O-C stretch of α- cellulose at 1064,71 cm -1, which indicated that there are glycoside bonding in compound structure.the peak near 2900,94 cm -1 and 3448,7 cm -1 is representative of the C-H and O-H groups. The result of transmission electron microscopy (TEM) analysis shows that diameter of cellulose nanocrystal around nm. PCL/NCC nanocomposites at the optimum ratio of 8:2 showed the thermal stability around 353,39 o C, tensile strength of 6,114 MPa, and surface area was smooth and homogen.

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 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Lokasi Penelitian Metodologi Penelitian 6 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanaman Jagung Selulosa Pengertian Selulosa Sumber Selulosa sifat kimia Selulosa Nanoteknologi Nanokristal Selulosa Pelarut pada Selulosa Komposit Pengisi (Filler) Teori Ikatan Penguat Terhadap Komposit Matrik Nanokomposit Poly ε Caprolactone Ultrasonifikasi Thermogravimetric Analysis (TGA) Transmission Electron Microscopy (TEM) Uji Kekuatan Tarik Fourier Transform Infrared (FTIR) Scanning Elektron Microcopy (SEM) 32 BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Alat Penelitian Bahan-Bahan Penelitian Prosedur Penelitian Pembuatan Larutan 35

9 Pembuatan Larutan HNO 3 3,5% Pembuatan Larutan NaOH 2% Pembuatan Larutan Na 2 SO 3 2% Pembuatan Larutan NaOH 17,5% PembuatanLarutan NaOCl 1.75% Pembuatan Larutan H 2 O 2 10% Pembuatan Larutan H 2 SO 4 48,84% Penyiapan Serbuk Tongkol Jagung Isolasi α-selulosa dari Tongkol Jagung Analisa Gugus Fungsi dengan FTIR Isolasi Nanokristal Selulosa dari α-selulosa Pencampuran PCl dengan NCC Uji Tarik Analisa Degradasi Termal dengan TGA Analisa Permukaan dengan SEM Bagan Penelitian Preparasi Serbuk Tongkol Jagung Isolasi α-selulosa dari Tongkol Jagung Isolasi Nanokristal Selulosa dari α-selulosa Proses Pencampuran PCL/NCC 42 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian Hasil Isolasi α-selulosa dari Tongkol Jagung Hasil Produksi Nanokristal Seluosa dari α-selulosa Pembuatan Nanokomposit PCL/NCC Pembahasan Isolasi α-selulosa dari Tongkol Jagung Analisa Gugus Fungsi dengan FTIR Isolasi Nanokristal Selulosa dari α-selulosa Analisa Morfologi dengan TEM Analisa Sifat Mekanik Nanokomposit PCL/NCC Analisa Morfologi dengan SEM Analisa Degradasi Termal dengan TGA 52 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran 56 DAFTAR PUSTAKA 57 LAMPIRAN 61

10 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel 2.1 Komposisi Kimia dari Beberapa Tipe Selulosa Penyusun Material Dimensi dari Serat Selulosa Melalui Beberapa Metode dan Sumber 18 yang Berbeda 3.1 Perbandingan PCL/NCC yang Digunakan Puncak Absorbsi FTIR pada α-selulosa, Hemiselulosa, dan Lignin 47

11 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar 2.1 Rumus Molekul Selulos Struktur Polikaprolakton Spesimen Uji Berdasarkan ASTM D α-selulosa yang Diisolasi dari Tongkol Jagung Nanokristal Selulosa Nanokomposit PCL/NCC Spektrum FTIR α-selulosa Reaksi Hidrolisis α-selulosa dengan H 2 SO Analisa Morfologi Nanokristal Selulosa dengan TEM Grafik Hubungan Berat NCC dengan Kekuatan Uji Tarik Grafik Strain-Stress dari PCL dan Nanokomposit PCL/NCC Hasil Analisa SEM dari a) PCL:NCC (8:2), b) PCL:NCC (5:5) Hasil Analisa TGA dari NCC, PCL, Nanokomposit PCL/NCC 54

12 DAFTAR SINGKATAN PCL NCC TGA TEM SEM FTIR BPS DP MCC CMC PMC = Polycaprolactone = Nanocrystal cellulose = Thermogravimetry Analysis = Transmission electron microscopy = Scanning electron microscopy = Fourier transform infrared = Biro pusat statistik = Derajat polimerisasi = Microcrystallin cellulose = Ceramic matrix composites = Polymer matrix composites

13 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman Lampiran 1 Foto Proses Pembuatan α Selulosa hingga Nanokomposit 62 2 Analisa Gugus Fungsi dengan FT-IR α Selulosa 64 3 Analisa Gugus Fungsi dengan α Selulosa Kayu dan Bambu 65 4 Analisa Ukuran Partikel NCC Menggunakan TEM 65 5 Perhitungan Diameter Panjang Nanokristal Selulosa 66 6 Hasil Analisa Sifat Kekuatan Mekanik dari PCL 67 7 Hasil Analisa Sifat Kekuatan Mekanik dari PCL/NCC (9:1) 68 8 Hasil Analisa Sifat Kekuatan Mekanik dari PCL/NCC (8:2) 69 9 Hasil Analisa Sifat Kekuatan Mekanik dari PCL/NCC (7:3) Hasil Analisa Sifat Kekuatan Mekanik dari PCL/NCC (6:4) Hasil Analisa Sifat Kekuatan Mekanik dari PCL/NCC (5:5) 72