KARAKTERISTIKNANOKOMPOSIT FORMASI GARAM SHELLAC AMN – CLAY YANG DIPLASTISASI DENGAN POLIETILENA GLIKOL (PEG) BERAT MOLEKUL 400Gram/mol
Disusun Oleh: IDA FITRIYANTINA AFRICHANI M0211036
SKRIPSI
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Januari, 2016
KARAKTERISTIK NANOKOMPOSIT FORMASI GARAM SHELLAC AMN – CLAY YANG DIPLASTISASI DENGAN POLIETILENA GLIKOL (PEG) BERAT MOLEKUL 400 Gram/mol
Disusun Oleh: IDA FITRIYANTINA AFRICHANI M0211036
SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian Persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Januari, 2016
i
ii
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa isi intelektual Skripsi saya yang berjudul “KARAKTERISTIKNANOKOMPOSITFORMASI GARAM SHELLAC AMN – CLAY YANG DIPLASTISASI DENGAN POLIETILENA GLIKOL (PEG) BERAT MOLEKUL 400 Gram/mol” adalah hasil kerja saya dan sepengetahuan saya hingga saat ini isi Skripsi ini tidak berisi materi yang telah publikasikan 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 ini dan 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, Januari 2016
IDA FITRIYANTINA AFRICHANI
iv
MOTTO “Maka nikmat tuhan kamu yang manakah yang kamu dustakan”
(QS. Ar-Rahman) “Jika kalian berbuat baik , sesungguhnya kalian berbuat bagi diri kalian sendiri .” (QS. Al-Isra:7) Dalam keadaan apapun tetaplah bersyukur Quote by me
v
PERSEMBAHAN
Dengan menyebut nama Allah yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang. Kupersembahkan karya ini untuk: Keluarga, Pembimbing Kawan-kawan FMIPA FISIKA UNS, dan Pembaca
vi
Karakteristik Nanokomposit Formasi Garam Shellac AMN – Clay yang Diplastisasi dengan Polietilena Glikol(PEG) Berat Molekul 400 gram/mol IDA FITRIYANTINA AFRICHANI Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik nanokomposit formasi garam shellac ammonium hidroksida (AMN)-clay yang diplastisasi dengan polietilena glikol (PEG) berat molekul 400 gram/mol.Karakteristik yang diamati meliputi kualitas bahan, pengaruh ammonium hidroksida, serta sifat perintang terhadap airdari lapisan yang dihasilkan. Lapisan dibentuk menggunakan metode solution castingdengan cara melarutkan bahan ke dalam etanol 96%kemudian dievaporasi pada suhu 50℃ sehingga membentuk lapisan.Lapisan shellac AMN dikarakterisasi padatan tidak terlarutnya dan penentuan gugus fungsi dengan spektroskopi Fourier Transfom Infrared (FTIR). Sedangkan lapisan nanokomposit shellac AMN-clay dikarakterisasi menggunakan payne cup analysis(Water Vapour Transmission Rate-WVTR) dan difraksi sinar-X(XRD). Dari hasil uji padatan tidak terlarut menunjukkan bahwashellac AMN lebih stabil daripada shellac waxfree. Uji spektroskopi FTIR menunujukkan bahwa adanya AMN meningkatkan intensitas absorbansi gugus O-H dan gugus C=O. Sifat perintang shellac AMN-clay nanokomposit paling baik terdapat pada konsentrasi clay 20% b/b dengan nilai WVTR sebesar 15,38 g/m2day. Hasil uji XRD menunjukkan bahwapada konsentrasi material organik 70% b/b nilai d-spacing sebesar 16,55Å. Kata kunci : AMN, Clay, PEG,Shellac
vii
Characteristics of Salt Formation Shellac AMN-Clay Nanocomposite Plastisized with Polyethilene Glycol (PEG) Molecular Weight 400 gram/mol
IDA FITRIYANTINA AFRICHANI Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University
ABSTRACT This study to find out the characteristics of salt formation shellac AMN-Clay nanocomposite plastisized with polyethylene glycol (PEG) molecular weight 400 gram/mol. The aim of this study to know quality, effect ammonium hydroxide, and the best barrier properties of generate film. Solution casting method was used to form film sample, which materials was dissolved in ethanol 96% and then evaporate at 50℃. The film shellac AMN was characterized with insoluble solid method and determine fungsional gramoup with Fourier Transfom Infrared Spectroscopy (FTIR). Shellac AMN-clay nanocomposit films was characterized with Payne Cup Analysis analysis (Water Vapour Transmission Rate-WVTR) and X-ray Diffraction (XRD). Insoluble solid indicated a higher stability of shellac AMN than shellac waxfree. From FTIR spectroscopy demonstrated effect AMN could increased O-H bonding and C=O. The payne cup analysis show that the best barrier properties of nanocomposite was obtained when clay concentration 20wt% with WVTR value is 15,38 (g/m2day). XRD show thathigher d-spacing value is 16,55Åwith concentration organic materials is 70 wt%. Keyword : AMN, clay, PEG. Shellac
viii
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi. Sholawat dan salam senatiasa penulis haturkan kepada Rosulullah SAW sebagai pembimbing seluruh umat manusia. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Sains pada Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis menyadari, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan hingga pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh sebab itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Bapak saiful Bahri B.A dan Ibu badriyahS.Pd.I selaku orang tua, masArdhiyan awwaludddin, dek Dea Tsalas Ananta selaku saudara saya.
2.
Bapak Khairuddin, S.Si., M.phil., Ph.D selaku pembimbing I yang telah memberikan pengarahan dengan sabar selama penyusunan skripsi ini.
3.
BapakEdi Pramono, S.Si., M.Si., selaku pembimbing
II yang telah
memberikan pengarahan dengan sabar selama penyusunan skripsi ini. 4.
Bapak Suharyana, S.Si, M.Sc selaku pembimbing akademik yang telah memberi pengarahan selama ini.
5.
Ibu Dr. Yofentina Iriani, S.Si., M.Si dan bapak Budi Legowo, S.Si., M.Si selaku penguji yang telah memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
6.
Seluruh dosen pengajar, dan staff Jurusan Fisika FMIPA UNS.
7.
Keluarga TINI COMPANY fildzah, cici, yangti, nisa,umi raf,viki, rifa, linda terimakasih atas support, waktu dan kebersamaan selama ini.
8.
Tim polimer research dicky, mbak nisa, imam, istiqomah, diani yang telah berjuang bersama.
9.
Teman-teman di rumah dek lia, dek asti, mbak nunung, oir yang senantiasa menjadi penghibur.
10. Keluarga FISIKA FMIPA UNS
ix
11. Seluruh pihak yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga bantuan yang diberikan semua pihak kepada penulis mendapatkan balasan dari Allah SWT. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu.
Surakarta, November 2015
Penulis
x
PUBLIKASI
Sebagian skripsi saya yang berjudul “Karakteristik Sifat Perintang Air dari Nanokomposit Shellac Formasi Garam/Polyethylene Glycol (PEG)/Clay” telah dipublikasikan pada tanggal 3 Januari 2016 repository digilib FMIPA UNS.
xi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii PERNYATAAN ................................................................................................ iv PERNYATAAN ................................................................................................ v MOTTO ............................................................................................................ vi PERSEMBAHAN ............................................................................................. vii ABSTRAK ........................................................................................................ viii ABSTRACT ...................................................................................................... ix KATA PENGANTAR ...................................................................................... x PUBLIKASI ...................................................................................................... xii DAFTAR ISI ..................................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ............................................................................................. xv DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xvi DAFTAR SIMBOL ......................................................................................... xvii BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1 1.1. Latar Belakang .................................................................................... 1 1.2. Batasan Masalah .................................................................................. 2 1.3. Rumusan Masalah ............................................................................... 2 1.4. Tujuan ................................................................................................. 3 1.5. Manfaat Penenlitian ............................................................................ 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 4 2.1. Shellac ................................................................................................. 4 2.2. Struktur Kimia Shellac ........................................................................ 5 2.3. Stabilitas dan Solubilitas Shellac ......................................................... 5 2.4. Modifikasi Shellac ............................................................................... 6 2.4.1. Formasi Garam pada Shellac ..................................................... 6 2.4.2. Senyawa Pemplastis Polietilena Glikol (PEG) ......................... 7 2.4.3. Clay Montmorillonite (MMT).................................................... 8 2.5. Water Vapour Transmission Rate (WVTR)......................................... 10 2.6. Spektroskopi Fourirer Transform Infrared (FTIR) ............................ 11 2.7. X-ray Diffraction (XRD) ..................................................................... 12 BAB III METODELOGI PENELITIAN ....................................................... 14 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 3.2.3. Gambar Alat Penelitian ........................................................... 15 3.3. Metode Penelitian ................................................................................ 16 3.3.1. Pembuatan LarutanShellac ...................................................... 17 3.3.2. Titrasi Shellac .......................................................................... 17 3.3.3. Pembuatan Formasi Garam pada Shellac................................. 18 3.3.4. Pembentukan Lapisan ............................................................. 18
xii
3.3.5. Pembentukan Lapisan NanokompositShellac-Clay-PEG ........ 18 3.3.6. Uji Padatan Tidak Terlarut ....................................................... 19 3.3.6.1.Uji padatan tidak terlarutterhadap Waktu ................... 19 3.3.6.2.Uji padatan tidak terlarut terhadap Suhu ..................... 19 3.3.7. Analisa Gugus Fungsi dengan Fourier Transform Infra-Red (FTIR) ...................................... 20 3.3.8. Uji Sifat Perintang ................................................................... 20 3.3.9 Difraksi Sinar-X ....................................................................... 20 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 21 4.1. Uji Spektroskopi FTIR ........................................................................ 23 4.2. Uji Difraksi Sinar-X(XRD) ................................................................. 24 4.3. Uji Water Vapour Transmission Rate (WVTR) .................................. 26 4.4. Uji Padatan Tidak Terlarut ................................................................... 28 BAB V PENUTUP ............................................................................................ 30 5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 30 5.2. Saran .................................................................................................... 30 DAFATR PUSTAKA ....................................................................................... 31 LAMPIRAN LAMPIRAN ............................................................................... 34
xiii
DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Perbandingan komposisi lapisan ......................................................... 18 Tabel 4.1. Nilai d-spacing shellac AMN dengan variasi konsentrasi clay .......... 26 Tabel 4.2. Nilai WVTR lapisan shellac AMN ..................................................... 27
xiv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Struktur kimia shellac ...................................................................... 5 Gambar 2.2. Formasi garam shellac dengan pengaruh AMN dan AMP .............. 7 Gambar 2.3. FormulaPolietilena glikol (PEG) ...................................................... 8 Gambar 2.4. Struktur interaksi antara clay dan material organik ......................... 9 Gambar 2.5. Difrasi sinar-X .................................................................................. 12 Gambar 3.1. Alat penelitian .................................................................................. 15 Gambar 3.2. Pembuatan formasi garam shellac AMN............................................... 16 Gambar 3.3. pembuatan lapisan nanokomposit ................................................... 17 Gambar 4.1. Gambar lapisan ................................................................................ 22 Gambar 4.2. Spektrum FTIR shellac waxfree dan shellac AMN ........................ 23 Gambar 4.3. Diffraktogram shellacwaxfree, clay montmorillonite& PEG ........... 24 Gambar 4.4. Pola difraksi sinar-X lapisan nanokomposit shellac AMN-clay ..... 25 Gambar 4.5. Kumulasi uap air laisan nanokomposit shella AMN-clay ............... 26 Gambar 4.6. Persentase padatan tidak terlarut terhadap waktu penyimpanan .... 29 Gambar 4.9. Persentase padatan tidak terlarut terhadap suhu penyimpanan ........ 30
xv
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Satuan
m
Pertambahan berat dalam waktu satu jam
mg
s
Luas permukaan
cm2
t
Waktu
menit
E
Energi
Joule
h
Konstanta Plank (6,626 × 10−27)
J.s
c
Kecepatan cahaya (3× 108 )
m/s
𝑣
Frekuensi
Hz
d
Jarak antar kisi
Å
𝜃
Sudut difraksi
derajat
xvi
