Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1, 2005: 16-20
PERANAN ANHIDRIDA MALEAT TERHADAP KOMPATIBILITAS POLIETILENA DAN KARET ALAM SIR 20 DENGAN PENGISI PULP TANDAN KOSONG SAWIT
Lely Risnawaty Daulay Fakultas Tarbiyah Institut Agama Islam Negeri Medan Abstrak Kompatibiitas antara bahan pengisi pulp tandan kosong sawit didalam matriks polietilena dan karet alam SIR 20 adalah sangat rendah. Untuk itu diselidiki pengaruh anhidrida maleat terhadap kompatibilitas dalam matriks pelietilena dan karet alam SIR 20 yang dibandingkan dengan tampa penambahan anhidrida maleat dengan menggunakan labu plastomil. Dilaporkan bahwa terlihat perubahan yang nyata dari kompatibilitas bahan pengisi dalam matriks polietilena dan karet alam SIR 20 dengan adanya penambahan anhidrida maleat.Pada uji mekanis terjadi peningkatan kuat tarik dan karakterisasi dari DTA terjadi interaksi yang positif antara pengisi dan matriks polietilena dan karet alam SIR 20. Dalam foto SEM terlihat bahwa pengisi pulp tandan kosong sawit menyebar secara merata dibandingkan dengan tampa anhidrida maleat. Hasil spektoskopi infra merah menunjukkan anhidrida maleat berikatan dengan matriks polietilena dan karet alam SIR 20 dan bahan pengisi pulp tandan kosong sawit. Kata kunci: polietilena, karet alam, pulp, anhidrida maleat, kompatibilitas
PENDAHULUAN Limbah padat tandan kosong sawit yang berasal dari perkebunan kelapa sawit merupakan sumber karbohidrat dan lignoselulosa tersedia melimpah ruah di Indonesia sampai saat ini belum dimamfaatkan secara optimal Dengan kandungan selulosa yang cukup tinggi , tandan kosong sawit dapat digunakan sebagai bahan baku pulp.Dalam hal lain , pulp tandan kosong sawit telah digunakan sebagai pengisi matriks polimer karena harganya murah dan tersedia dalam jumlah banyak, Wirjosentono menggunakan serbuk tandan kosong sawit sebagai pengisi matriks poliolefin untuk digunakan sebagai film kemasan, tetapi dapat terdegradasi oleh pengaruh mikroba dan cuaca. Polietilena adalah salah satu polimer terbesar penggunaan. dan produksinya pada pasca pemakaian sukar 16
terdegradasi dalam alam sehingga menimbulkan masalah pencemaran. Pencampuran polietilena dengan pulp tandan kosong sawit cenderung untuk tidak berlangsung secara homogen dan mempunyai kompatibilitas yang rendah karena mempunyai sifat kepolaran yangberbeda. Dalam penelitian ini dilakukan pencampuran antara polietilena dan karet alam SIR 20 dengan pengisi pulp tandan kosong sawit. Penambahan anhidra maleat diselidiki untuk mengetahui adanya peningkatan kompatibilitas antara matriks polimer dengan bahan pengisi. Anhidra maleat berfungsi sebagai penguat sehingga dapat meningkatkan interaksi antara bahan pengisi dan matriks polimer. Untuk mengetahui adanya peningkatan kompatibilitas dengan penambahan anhidrida maleat dapat diselidiki melalui uji tarik dan permukaan campuran polimer. Teknik
Peranan Anhidrida Maleat Terhadap Kompabilitas Polietilena dan Karet Alam SIR 20 (Lely Risnawaty Daulay)
pencampuran dicetak tekan menjadi specimen pada suhu 135 0C selama menit dengan tebal 0,2 mm. Specimen uji mekanis dibentuk menurut ASTM 638-72 Type IV selanjutnya dikarakterisasi dengan mikroskopi elektro payaran (SEM), Spektroskop infra merah FTIR dan dynamic thermal analysis (DTA). Uji kuat tarik dan kemuluran dari specimen dilakukan dengan alat uji tarik Autograph (AGS 500) Shimadzu.
mikroskopi elektro payaran (SEM) dan pengujian sifat mekanis seperti yang telah diselidiki Zaini et al,.Untuk melengkapi informasi antara pengisi dan matriks polimer interaksi yang terjadi antara polietilena/karet alam SIR20 dan pulp tandan kosong sawit serta anhidrida maleat juga diselidiki dengan cara yang telah dilaporkan oleh Yeh Wang yaitu dengan menggunakan FTIR dan pengukuran sifat termal. BAHAN DAN METODA
HASIL DAN PEMBAHASAN Bahan Sifat Mekanik Campuran polietilena, karet alam SIR 20 dan pengisi pulp tandan kosong sawit dengan penambahan anhidrida maleat lebih kompatibel daripada tampa anhidrida maleat..Kekuatan tarik (MPa) dan kemuluran (mm) dari specimen campuran terlihat pada Tabel 2. Terlihat perbedaan yang nyata dari pengaruh penambahan anhidrida maleat dan tampa anhidrida maleat terhadap kekuatan tarik dari campuran polimer. Ini berarti adanya penambahan anhidrida maleat akan meningkatkan kuat tarik dan juga kemuluran. Ini disebabkan anhidrida maleat yang bersifat polar mengikat gugus non polar pada polietilena dan karet alam SIR 20 dengan gugus polar pulp tandan kosong sawit.
Bahan yang dipakai untuk penelitian ini adalah polietilena (PE) komersil dari Philips, karet alam SIR 20 dari Balai Pengujian & Sertifikasi Mutu Barang Medan, pulp tandan kosong sawit (PTKS) dari Balai Selulosa Bandung dihaluskan sampai ukuran 53 μ m dan anhidrida maleat. Metoda Polietilena, karet alam SIR 20 dengan pulp TKS ynag sudah halus, benzoil peroksida dan anhidrida maleat dicampur. Pencampuran dilakukan dengan menggunakan labu plastomil computer pada temperatur 135 0C, kecepatan putar 60 rpm selama 10 menit. Variasi komposisi pencampuran seperti pada Tabel 1. Hasil
Tabel 1. Komposisi campuran polimer dalam labu plastomil Polietilena 42 42
Karet alam SIR 20
PTKS 30 30
28 28
Benzoil peroksida
Anhidrida maleat
2 2
3
Tabel 2. Kekuatan tarik (MPa) dan kemuluran (mm) dari campuran polietilena, karet alam SIR 20 dan pulp TKS dengan anhidrida maleat dan tanpa anhidrida maleat PE 42
Karet Alam SIR 20 28
Komposisi (%) Pulp TKS BPO 30
-
AM -
Kuat tarik
Kemuluran
2,79
26,02
17
Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1, 2005: 16-20 42 42
28 28
30 30
Morphologi Morphologi permukaan untuk campuran polimer yang ditambah dengan anhidrida maleat dan tampa anhidrida maleat didasarkan pada SEM terlihat pada Gambar 1a-1b. Permukaan antara matriks polietilena, karet alam SIR 20 dan pengisi pulp TKS tampa penambahan anhidrida maleat menunjukkan adhesi yang lemah. Pada permukaan specimen terlihat pengisi selulosa tidak menyebar secara merata dibandingkan dengan penambahan anhidrida maleat yang terdistribusi secara merata. Penambahan anhidrida maleat telah mengubah permukaan polimer sehingga matrik menjadi kompatibel karena adanya interaksi antara polietilena, karet alam SIR 20 dengan pulp tandan kosong sawit.
(1a)
0,25 0,25
3,0
2,82 4,38
30,92 63,52
Pengukuran termal diffrensial (DTA) Hasil dari pengukuran termal diffrensial (DTA) terlihat pada Gambar 2a- 2b. Puncak (Tg) dari polietilena, karet alam SIR 20 dan pulp tandan kosog sawit pada suhu 149,05 0C dan puncak (Tg) dari polietilena, karet alam SIR 20, pulp tandan kosong sawit dan anhidrida maleat pada suhu 133,28 0C. Adanya perubahan puncak (Tg) disebabkan adanya anhidrida maleat sehingga terjadi interaksi yang kuat antara pengisi pulp tandan kosong sawit dan matriks polimer. Jadi kompatibilitas polietilena, karet alam SIR 20, pulp tandan kosong sawit dengan adanya anhidrida maleat lebih baik dibandingkan tanpa ada anhidrida maleat.
(1b)
Gambar 1a dan 1b. Fota SEM campuran polietilena, karet alam SIR 20 dan pulp TKS dengan anhidrida maleat dan tampa anhidrida maleat
18
Peranan Anhidrida Maleat Terhadap Kompabilitas Polietilena dan Karet Alam SIR 20 (Lely Risnawaty Daulay)
Gambar 2 a. Pengukuran termal diffrensial (DTA) campuran polietilena, karet alam SIR 20 dan pulp TKS dengan anhidrida maleat
Gambar 2 b. Pengukuran termal diffrensial (DTA) campuran polietilena, karet alam SIR 20, dan pulp TKS tanpa anhidrida maleat
Spektroskopi inframerah Spektroskopi inframerah yang dihasilkan dari sampel film polietioenadan karet alam SIR 20 dengan pengisi pulp tandan kosong sawit dengan adanya anhidrida maleat dan tampa anhidrida maleat terlihat pada Gambar 3a – 3b. Absorbsi dengan panjang gelombang 3052 cm dan 3886 cm untuk pulp tandan kosong sawit adalah karakterisasi dari ikatan hidrogen atau sterching vibrasi untuk
OH. Absorbsi untuk panjang gelombang 2339-2923 cm untuk streching CH. Puncak 1701 karakterisasi untuk C=O dari anhidrida maleat. Munculnya pita serapan 1029 adanya gugus C-O-C menunjukkan adanya indikasi telah terjadi interaksi antara polietilena dan karet alam SIR 20 dengan pulp tandan kosong sawit dan anhidrida maleat alam SIR 20 dan pulp TKS dengan anhidrida maleat
Gambar 3 a. Spektra inframerah campuran polietilena, karet alam SIR 20 dan anhidrida maleat
pulp TKS dengan
19
Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1, 2005: 16-20 Gambar 3 b. Spektra inframerah campuran polietilena, karet alam SIR 20 dan pulp TKS tanpa anhidrida maleat
KESIMPULAN DAN SARAN Peranan anhidrida maleat terhadap kompatibilitas polietilena dan karet alam SIR 20 dengan pengisi pulp tandan kosong sawit dalam labu plastomil telah diselidiki. Campuran polietilena dan karet alam alam SIR 20 dengan pulp TKS dengan penambahan anhidrida maleat mempunyai kompatibilitas yang lebih tinggi bila dibandingkan tampa anhidrida maleat. Ini dapat dilihat dari penyelidikan sifat mekanis campuran polietilena dan karet alam SIR 20 dengan penambahan anhidrida maleat mempunyai kekuatan tarik yang lebih tinggi aripada tampa adanya anhidrida maleat. Penyelidikan SEM dan DTA terjadi interaksi yang positif melalui polietilena dan karet alam SIR 20 dengan pengisi pulp tandan kosong sawit dengan adanya anhidrida maleat. Analisis spektroskopi FT inframerah menunjukkan bahwa anhidrida maleat berikatan dengan polietilena dan karet alam SIR 20 dengan pulp tandan kosong sawit. DAFTAR PUSTAKA Darnoko, Guritno, P. Sugiharto. A., and., Sugesty, S, (1996), Pulping of Oil Palm Empty Fruit Bunches with Surfactant, in : Proc, Oil Pal Trunk and Palmwood Wirjosentono, (1999), Pembuatan Poliblen Mampu Terdgradasi Menggunakan Teknik Pengolahan Reaktif Polyolefin dan Serat Limbah Kelapa Sawit, FMIPA, USU Medan Sain, M . M, Kokta, 1994, Polyolefin Wood Filler Composites, I Performance of phenylene Bismaleide- modified Wood Fibre in Polypropylene Composites, J App, Polym, Sci. 54, 1545- 1559 Schut, J, H, 1997, Wood – Filled Thermoplastic Comercial Plas, World, 55, 10: 12-15 Laurent, M. Matuana, John. J. Balatimez, 1998, Effet of Surface Properties on the Adhesion between PVC and Wood Veneer Laminates, Polymer Engeenering and Science Brookfield Center, Vol, 38, Iss, 5, 765
20
Mishra, S, And Naik, J. B, 2000, The Compatibilising Effect of Maleic Anhidride and Swelling and Mechanical Properties of Plant Fiber- Reinforced NovolacComposites Science and Technology, 60, 1720- 1735 W. DALE ELLIS, J L. ODELL, 1999, WoodPolymer Composites Made with Acrilic Monomers, Isocyanate, and Maleic Anhidride, USDA, Forest Products Laboratory, One Giffort Pinchot Drive, Madison, Wisconsin 53705-2398, USA Zaini, M. J., Z. Ismail., M. Y. A. Fuad, and J. Mustafah, 1994, Application of oil Palm Wood Flour as Filler in PP. Polym. J. (Jap). 26, 5: 637-642 Wang, Yeh-C, Sum- M Lai, Hsun-C Chan, Hasiao-F Shen, 2003, Effectivenees of Functionalized Polyolefins as Compatibilizers for Polyethylene/Wood Flour Composites, Polym Engineering and Csience, Brookfield Center, 43, 933,13
