i digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
KARAKTERISASI LAPISAN SHELLAC YANG DIPLASTISASI DENGAN POLYETHYLENE GLYCOL (PEG) MOLECULAR WEIGHT (MW) 400 DAN (MW) 600
Disusun oleh : VIKI WULANDARI M0211073
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA April, 2015 commit to user
ii digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
iii digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
commit to user
iv digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “KARAKTERISASI LAPISAN SHELLAC YANG DIPLASTISASI DENGAN POLYETHYLENE GLYCOL (PEG) MOLECULAR WEIGHT (MW) 400 DAN (MW) 600” adalah benar-benar hasil penelitian saya dan sepengetahuan saya hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi. Segala bentuk bantuan dari semua pihak telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau diphotocopy secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.
Surakarta, Maret 2015
Penulis
commit to user
iv
v digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
MOTTO “ Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah selesai dari suatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain ” ( Q.S. Al – Insyirah : 6 – 7 )
“...Sesungguhnya Allah tidak merubah keadaan suatu kaum sebelum mereka merubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri...” ( Q.S. Ar – Ra’d : 11 )
“ Jika nilai 9 adalah kesuksesan dalam hidup, maka nilai 9 sama dengan X ditambah Y ditambah Z. Bekerja adalah X, Y adalah bermain, dan Z adalah untuk berdiam diri “ ( Albert Einstein )
commit to user
v
vi digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
PERSEMBAHAN Dengan rasa syukur, saya persembahkan karya kecil ini untuk : Bapak, ibu, dan adik saya tercinta. Terimakasih telah memberi semangat, motivasi, do’a, dan selalu mengajari saya rasa bersyukur dan sabar dalam situasi sesulit apapun. Bapak Khairuddin dan Bapak Edi. Terimakasih telah mempercayakan penelitian ini kepada kami dan terikasih atas kesabaran dan bimbingannya selama penelitian. Sahabat – sahabatku tercinta. Lindha, Dianisa, Cici, Rifa, Chomsatin, Rafika, Fildzah, dan seluruh teman-teman Fisika 2011. Terimakasih atas waktu yang kalian berikan dan bantuan secara moril maupun materil. Kalian adalah teman sekaligus partner dari semester awal hingga akhir, kalian tak pernah lelah untuk saling menguatkan ketika rasa putus asa itu datang. Teman-teman grup riset Fisika Polimer, mbak Ninna, mbak Nisa, A’an, Tina, Iqqo, Dicky. Terimakasih atas kerjasamanya selama penelitian. Teman-teman KKN UNS 2015 Desa Sumber, Nana, Dinna, Arinta, Teh Hanief, Sinta, Fitria, Rizki, Icha, dan Gandhi. Terimakasih karena kalian sebagai keluarga baru saya yang selalu memberi dukungan dan semangat.
commit to user
vi
vii digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Karakterisasi Lapisan Shellac yang Diplastisasi dengan Polyethylene Glycol (PEG) Molecular Weight (Mw) 400 dan (Mw) 600 VIKI WULANDARI Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret ABSTRAK Telah dilakukan karakterisasi lapisan shellac yang diplastisasi dengan Polyehylene Glycol (PEG) molecular weight (Mw) 400 dan (Mw) 600. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui stabilitas, sifat termal, dan sifat perintang dari shellac. Lapisan shellac yang diplastisasi dengan PEG (Mw) 400 dan (Mw) 600 dibuat dengan metode solution casting. Lapisan shellac dikarakterisasi dengan metode uji padatan tidak terlarut, spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR), uji nilai keasaman dengan titrasi asam basa, Thermogravimetric Analysis (TGA), dan Water Vapour Transmission Rate (WVTR). Persen padatan tidak terlarut meningkat sebanding dengan peningkatan waktu pemanasan. Hal ini berarti proses aging meningkat seiring dengan peningkatan waktu pemanasan. Pada uji nilai keasaman dengan titrasi asam basa menunjukkan bahwa semakin besar berat molekul dari PEG maka semakin besar nilai pKa atau keasaman dari shellac yang diplastisasi dengan PEG tersebut. Spektroskopi FTIR menunjukkan adanya peningkatan intensitas gugus C=O ester, penurunan intensitas gugus O-H, dan gugus C-H relatif stabil. Hasil uji TGA pada PEG400 suhu degradasi antara 275°C-375°C, sedangkan pada PEG600 suhu degradasi bergeser ke suhu yang lebih tinggi antara 325°C-425°C. Persen massa shellac-PEG400 pada daerah degradasi adalah 95,12%(b/b) dan shellac-PEG600 pada daerah degradasi adalah 92,94%(b/b). Nilai WVTR untuk shellac yang diplastisasi PEG400 adalah 26,07 g/m2day, sedangkan shellac yang diplastisasi PEG600 adalah 40,00 g/m2day. Kata kunci : Stabilitas shellac, Aging, Polyethylene Glycol, Karakterisasi
commit to user
vii
viii digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Characterization of Shellac Plastisized with Polyethylene Glycol (PEG) Molecular Weight (Mw) 400 and (Mw) 600
VIKI WULANDARI Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University
ABSTRACT It has been characterized shellac plasticised using Polyethylene Glycol (PEG) having molecular weight (Mw) of 400 and 600. The aim for this research is to know stability, thermal properties, and the properties of water permeability of shellac. The shellac films plasticised with PEG Mw 400 and 600 were prepared using solution casting method. Film of shellac are characterized with insoluble solid test, Fourier Transform Infrared (FTIR), acid value test with acid base titration, Thermogravimetric Analysis (TGA), and Water Vapour Transmission Rate (WVTR). Percent insoluble solid increased with the increased of heating time. This means the process of aging is increased when the heating time increased. Acid value test with acid base titration showed that the increase molecular weight of PEG cause the increasing pKa value of shellac plasticised PEG. FTIR spectroscopy showed that intensity of the C=O ester groups is increased, intensity of the O-H groups is decreased, while intensity of the C-H groups is relatively stable. The results TGA on the degradation temperature for PEG400 between 275°C-375°C, while in PEG600 temperature degradation shifts to higher temperatures between 325°C to 425°C. Percent mass of shellac-PEG400 on the degradation is of 95.12%(w/w) and percent mass of shellac-PEG600 on the degradation is of 92.94%(w/w). WVTR values for shellac plastisiced PEG400 is 26.07 g/m2day, while for shellac plasticised PEG600 is 40.00 g/m2day. Keyword : Shellac Stability, Aging, Polyethylene Glycol, Characterization
commit to user
viii
ix digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
KATA PENGANTAR Alhamdulillahirabbil’alamin, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik, hidayah, dan inayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian serta penyusunan skripsi dengan judul : “Karakterisasi Lapisan Shellac yang Diplastisasi dengan Polyethylene Glycol (PEG) Molecular Weight (Mw) 400 dan (Mw) 600” yang merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelsa Maret, Surakarta. Selama melakukan penelitian maupun penyusunan skripsi ini penulis telah mendapat banyak masukan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak yang sangat bermanfaat baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan yang baik ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada : 1. Bapak Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc., (Hons)., Ph.D selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNS. 2. Bapak Ahmad Marzuki., S.Si., Ph.D selaku Ketua Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret. 3. Bapak Khairuddin S.Si., M.Phil., Ph.D selaku Pembimbing I yang senantiasa dengan sabar membimbing meluangkan waktu, memberi arahan, memberi berbagai masukan, serta motivasi tersendiri kepada penulis. 4. Bapak Edi Pramono M.Si selaku Pembimbing II yang senantiasa membimbing dan memberi berbagai masukan dalam penyusunan skripsi. 5. Ibu Dr. Yofentina Iriani S.Si., M.Si selaku pembimbing akademik yang telah membimbing dan selalu memberi motivasi dalam penyusunan skripsi. 6. Bapak Ibu Dosen Jurusan Fisika FMIPA UNS yang telah memberikan ilmunya yang begitu manfaat selama proses belajar. 7. Bapak Anang dan mbak Nanik yang selalu membantu penulis dalam melakukan penelitian di Lab. Kimia commit to FMIPA user UNS.
ix
x digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
8. Bapak, Ibu, dan Dimas yang selalu mendo’akan dan memberi dukungan kepada penulis dalam penyusunan skripsi. 9. Mbak Ninna, Mbak Nisa, A’an, Tina, Iqqo dan Dicky sebagai teman seperjuangan dalam penelitian Shellac. 10. Lindha, Dianisa, Cici, Rifa, Chomsatin, Rafika, Fildzah, dan seluruh teman-teman Fisika 2011 yang selalu memberi semangat kepada penulis dalam penyusunan skripsi. 11. Teman-teman KKN UNS 2015 Desa Sumber, Nana, Dinna, Arinta, Teh Hanief, Sinta, Fitria, Rizki, Icha, dan Gandhi yang selalu memberi semangat dan dukungan dalam penyusunan skripsi ini. 12. Hibah Kerjasama Luar Negeri dan Publikasi Internasional DIKTI Tahun 2014 dengan nomor kontrak 6563/UN27.16/PN/2014. Semoga Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah diberikan dengan balasan yang lebih baik. Amin. Penulis berharap semoga karya kecil ini bermanfaat.
Surakarta, Maret 2015
Penulis
commit to user
x
xi digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
PUBLIKASI Sebagian skripsi saya yang berjudul “Karakterisasi Lapisan Shellac yang Diplastisasi dengan Polyethylene Glycol (PEG) Molecular Weight (Mw) 400 dan (Mw) 600” dipublikasikan pada DIGILIB Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta.
commit to user
xi
xii digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iii HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................ iv HALAMAN MOTTO .................................................................................... v HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................... vi HALAMAN ABSTRAK ................................................................................ vii HALAMAN ABSTRACT .............................................................................. viii KATA PENGANTAR .................................................................................... ix HALAMAN PUBLIKASI.............................................................................. xi DAFTAR ISI ................................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiv DAFTAR TABEL .......................................................................................... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1 1.2. Batasan Masalah............................................................................ 3 1.3. Rumusan Masalah ......................................................................... 3 1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................... 3 1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................ 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Shellac .......................................................................................... 5 2.2. Plasticizer Polyethylene glycol (PEG) ......................................... 7 2.3. Studi untuk Memperbaiki Sifat Shellac ........................................ 7 2.4. Water Vapour Transmission Rate (WVTR) ................................. 8 2.5. Thermogravimetric Analysis ( TGA ) ........................................... 9 2.6. Spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR) ....................... 10 2.6.1. Prinsip Kerja Fourier Transform Infrared (FTIR) ............. 12 commit to user
xii
xiii digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................... 14 3.2. Alat dan Bahan .............................................................................. 14 3.2.1. Alat Penelitian ..................................................................... 14 3.2.2. Bahan Penelitian .................................................................. 15 3.3. Metode Penelitian .......................................................................... 15 3.3.1. Prosedur Penelitian .............................................................. 16 3.3.1.1. Uji Keasaman dengan Titrasi Asam Basa ............ 17 3.3.1.2. Uji Padatan Tidak Terlarut ................................... 17 3.3.1.3. Uji Water Vapour Transmission Rate (WVTR) ... 17 3.3.1.4. Uji Fourier Transform Infrared (FTIR) ................ 18 3.3.1.5. Uji Sifat Thermal .................................................. 18 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Uji Persentase Padatan Tidak Terlarut .......................................... 19 4.2. Uji Keasaman dengan Titrasi Asam Basa ..................................... 21 4.3. Uji Fourier Transform Infrared (FTIR) ........................................ 22 4.4.1. Spektroskopi Shellac Waxfree, PEG, dan Shellac – PEG .. 22 4.4.2. Spektroskopi Shellac–PEG Variasi Konsentrasi ................. 23 4.4.3. Spektroskopi Shellac–PEG Pengaruh Waktu Pemanasan ... 26 4.4. Uji Water Vapour Transmission Rate (WVTR) ............................ 28 4.5. Uji Thermogravimetric Analysis (TGA) ....................................... 29 4.5.1. Thermogram Shellac Waxfree, PEG, dan Shellac – PEG ... 29 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ................................................................................... 32 5.2. Saran .............................................................................................. 32 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 33 LAMPIRAN .................................................................................................... 35
commit to user
xiii
xiv digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Halaman Struktur Kimia Shellac ............................................................... 6 Formula Polyethylene Glycol (PEG) .......................................... 7 Diagram Gambar TGA dan Turunan TG (DTG) Data ............... 9 Perumpamaan senyawa .............................................................. 10 Komponen Dasar Spektrometer FTIR ....................................... 12 Skema Spektroskopi Fourier Transform Infrared ...................... 13 Diagram Alir Penelitian ............................................................. 16 Efek PEG pada stabilitas shellac dengan uji padatan tidak Terlarut....................................................................................... 20 Gambar 4.2. Efek PEG pada stabilitas shellac uji padatan tidak terlarut Pengaruh kelembaban ................................................................ 20 Gambar 4.3. Spektroskopi FTIR Shellac Waxfree, PEG, dan Shellac– PEG10%..................................................................................... 22 Gambar 4.4. Spektroskopi FTIR Shellac–PEG400 Variasi Konsentrasi ........ 23 Gambar 4.5. Spektroskopi FTIR Shellac–PEG600 Variasi Konsentrasi ........ 25 Gambar 4.6. Spektroskopi FTIR Shellac (tanpa PEG600) yang dipanaskan Pada suhu 125°C selama 0 dan 90 menit ................................... 26 Gambar 4.7. Diagram pembentukan aging atau esterifikasi shellac ............... 27 Gambar 4.8. Spektroskopi FTIR shellac (tanpa PEG600) dan ShellacPEG600 yang dipanaskan pada suhu 125°C selama 90 menit... 27 Gambar 4.9. Kurva Water Vapour Transmission Rate (WVTR) Shellac Waxfree PEG400 ....................................................................... 28 Gambar 4.10. Kurva Water Vapour Transmission Rate (WVTR) Shellac Waxfree PEG 600 ...................................................................... 29 Gambar 4.11.Thermogram Shellac Waxfree, PEG 400, dan Shellac – PEG 400 ..................................................................................... 30 Gambar 4.12.Thermogram Shellac Waxfree, PEG 600, dan Shellac – PEG 600 ..................................................................................... 30
Gambar 2.1. Gambar 2.2. Gambar 2.3. Gambar 2.4. Gambar 2.5. Gambar 2.6. Gambar 3.1. Gambar 4.1.
commit to user
xiv
xv digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 4.1. Uji Titrasi Shellac Waxfree PEG 400 dan PEG 600 Bulan Ke-0 dan Ke-1 ..................................................................... 21
commit to user
xv
