1
PENGARUH ASAM STEARAT PADA CAMPURAN TERMOPLASTIK ELASTOMER DENGAN PENGISI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DAN PEMANFAATANNYA SEBAGAI PEREDAM SUARA SKRIPSI
MIRAWATI HARAHAP 090802015
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
2
PENGARUH ASAM STEARAT PADA CAMPURAN TERMOPLASTIK ELASTOMER DENGAN PENGISI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DAN PEMANFAATANNYA SEBAGAI PEREDAM SUARA
SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
MIRAWATI HARAHAP 090802015
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
3
PERSETUJUAN
Judul
:
Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Departemen Fakultas
: : : : : :
Pengaruh Asam Stearat Pada Campuran Termoplastik Elastomer Dengan Pengisi Tandan Kosong Kelapa Sawit dan Pemanfaatannya Sebagai Peredam Suara Skripsi Mirawati Harahap 090802015 Sarjana ( S1) Kimia Kimia Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara
Disetujui di : Medan, Mei 2014
Komisi Pembimbing : Pembimbing II
Pembimbing I
Dr. Darwin Yunus Nasution, MS NIP.195508101981031006
Drs. Amir Hamzah Siregar, M.Si NIP.196106141991031002
Diketahui/Disetujui oleh: Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
DR. Rumondang Bulan, MS NIP.195408301985032001
4
PERNYATAAN
PENGARUH ASAM STEARAT PADA CAMPURAN TERMOPLASTIK ELASTOMER DENGAN PENGISI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DAN PEMANFAATANNYA SEBAGAI PEREDAM SUARA
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja pembimbing dan saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2014
Mirawati Harahap 090802015
5
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan Rahmat dan Karunia-Nya kepada penulis sehingga skripsi ini dapat penulis selesaikan sebaik mungkin. Penulis menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam dan tulus kepada Ayahanda tersayang Amran Harahap dan Ibunda tercinta Erni Siregar atas segala doa, bimbingan, semangat, pengorbanan, dan kasih sayangnya yang telah diberikan kepada penulis sehingga bisa menyelesaikan studi penulis sampai sekarang ini. Serta adik-adik tercinta Dennis Kaprianto Harahap, Kurniawan Harahap dan Heri Saputra Harahap yang selalu mendukung penulis dalam suka dan duka. Drs. Amir Hamzah Siregar, M. Si selaku dosen pembimbing 1 dan Dr. Darwin Yunus Nasution, M.Si selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan pengarahan, bimbingan, masukan dan saran hingga terselesaikannya skripsi ini. Dr. Rumondang Bulan, MS dan Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU, serta seluruh staff pegawai Departemen Kimia. Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya selama masa studi penulis di FMIPA USU. Dan tak lupa penulis menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam dan tulus kepada Kepala Laboratorium Kimia Fisika, staff dan seluruh rekan-rekan Asisten Laboratorium Kimia Fisika USU, Bang Edi yang telah membantu penulis selama penelitian, teman-teman asisten Kimia Fisika dan Kima Polimer Bang Mail, Kak Wimpy, Aidil, Supran, Deasy, Neni, Diana, Gita, Iis, Leni, Choliq, Habiby, Suci, Uci, Uli yang telah memberikan semangat dan kerjasama yang baik selama ini. Teristimewa untuk teman-teman stambuk 2009 dan teman-teman yang selalu ada disamping penulis Dwi, Raissa, Deasy, Mardariana, Pravil,Agustin, Septina, Rahmi, Mori dan terkhusus untuk Fitra Fauzi yang selalu memberikan dukungan dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Kepada saudara dan teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah menyemangati penulis. Hanya Allah SWT yang dapat membalas kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Penulis berharap Allah SWT memberikan berkah-Nya kepada kita semua, amin ya Rabbalalamin.
Penulis
6
PENGARUH ASAM STEARAT PADA CAMPURAN TERMOPLASTIK ELASTOMER DENGAN PENGISI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DAN PEMANFAATANNYA SEBAGAI PEREDAM SUARA
ABSTRAK
Telah dilakukan vulkanisasi dinamik pada campuran polipropilena-karet ethylene propylene diene monomer menggunakan inisiator dikumil peroksida dan zat pengikat silang divinilbenzena dengan pengisi tandan kosong kelapa sawit serta variasi penambahan asam stearat 0 g, 2 g, 4 g, 6 g, 8 g, dan 10 g sebagai bahan pendispersi. Pencampuran dilakukan dengan alat internal mixer pada suhu 175oC kemudian dicetak dengan alat pres kompresor pada suhu 175oC sesuai dengan ASTM D638 dan ASTM E1050 (uji koefisien serap bunyi) sehingga diperoleh spesimen. Spesimen dikarakterisasi dengan uji kekuatan tarik, uji koefisien serap bunyi, analisa termal dengan DTA, dan analisa morfologi permukaan dengan SEM. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan asam stearat berlebih menurunkan kekuatan tarik. Kekuatan tarik paling tinggi didapatkan dengan penambahan 6 g asam stearat dengan nilai kekuatan tarik 6 Mpa dan kemuluran 3,6%. Dari uji koefisien serap bunyi didapatkan penyerapan bunyi paling tinggi terjadi pada frekuensi 1500 Hz dengan nilai α yaitu 0,7703. Dari analisa morfologi permukaan memperlihatkan adhesi yang lemah dengan tidak meratanya penyebaran serat. Hasil analisa termal memperlihatkan adanya interaksi antara campuran yang lemah hal ini ditunjukkan dengan menurunnya suhu terdekomposisi.
7
THE INFLUENCE OF STEARIC ACID IN BLENDING THERMOPLASTIC ELASTOMER FILLED OIL EMPTY FRUIT BUNCH AND APPLICATION FOR SOUND DAMPING
ABSTRACT
The research of dynamic vulcanization in mixture of polypropylene-ethylene propylene diene monomer rubber using dicumil peroxide as inisiator and divinylbenzene as crosslinking agent with filled oil empty fruit bunch and variation addition of stearic acid 0 g, 2 g, 4 g, 6 g, 8 g, and 10 g as disperse. Mixing were prepared in internal mixer at temperature 175oC then molded with compressor pressure at temperature 175oC in according with ASTM D638 and ASTM E-1050 (sound absorption coefficient test) to obtain speciment. The specimens characterized with the tensile strength test, sound absorption coefficient test, thermal analysis by DTA, and surface morphology analysis by SEM. The result showed that over addition steric acid reduction of tensile strength. The highest tensile strength obtained on addition 6 g stearic acid with value of tensile strength 6 Mpa and elongation at break 3,6%. The sound absorption coefficient obtained the highest soud absorption occur in frequency 1500 Hz,α value is 0,7703. Surface morphology presence poor adhesion and poor dispersion fiber. Thermal analysis showed poor interaction between blending it’s exhibit with decrease decomposition temperature.
8
DAFTAR ISI
Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Singkatan Daftar Lampiran BAB 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1.2 Permasalahan 1.3 Pembatasan Masalah 1.4 Tujuan Penelitian 1.5 Manfaat Penelitian 1.6 Metodologi Penelitian 1.7 Lokasi Penelitian BAB 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Polipropilena 2.2 Karet Sintetis 2.2.1 Ethylene Propilene Diene Monomer (EPDM) 2.3 Bahan Pengisi 2.3.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit 2.4 Termoplastik Elastomer 2.5 Kompatibilisasi Campuran Polimer 2.6 Bahan Pendispersi 2.7 Material Akustik 2.8 Dikumil Peroksida 2.9 Divinilbenzena 2.10 Karakterisasi Polimer 2.10.1 Uji Kekuatan Tarik 2.10.2 Scanning Electron Microscopy (SEM) 2.10.3 Pengujian Koefisien Serap (α) Bunyi
Halaman ii iii iv v vi vii x xi xii xiii
1 3 4 4 5 5 7
8 9 9 10 11 12 13 14 15 16 18 18 19 19 20
9
2.10.4 Analisis Termal Diferensial
BAB 3. Metodologi Penelitian 3.1 Bahan-Bahan dan Alat-alat Penelitian 3.1.1 Alat-alat Penelitian 3.1.2 Bahan-bahan Penelitian 3.2 Prosedur Kerja 3.2.1 Penyiapan Sampel 3.2.2 Pembuatan Campuran PP-Karet EPDM dan DKP tanpa Penambahan DVB 3.2.3 Pembuatan Campuran PP-Karet EPDM dan DKP dengan Penambahan DVB 3.2.4 Pembuatan Campuran PP-Karet EPDM-TKKS dan DKP serta DVB dengan Penambahan Asam Stearat 3.2.5 Pembuatan Spesimen 3.2.6 Uji Kekuatan tarik 3.2.7 Analisa Permukaan dengan SEM 3.2.8 Analisa Differential Thermal Analysis (DTA) 3.2.9 Pengujian Koefisien Serap (α) Bunyi 3.3 Skema Pengambilan Data 3.3.1 Bagan Penyiapan Karet EPDM 3.3.2 Bagan Penyiapan Tandan Kelapa Sawit 3.3.3 Bagan Pembuatan Campuran PP-Karet EPDM dan DKP tanpa Penambahan DVB 3.3.4 Bagan Pembuatan Campuran PP-Karet EPDM dan DKP dengan Penambahan DVB 3.3.5 Bagan Pembuatan Campuran PP-Karet EPDMTKKS dan DKP serta DVB Dengan Penambahan Asam Stearat 3.3.6 Bagan Pembuatan Spesimen dan Karakterisasinya BAB 4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Hasil 4.1.1. Karakterisasi Sampel dan Pengujian Mekanik 4.2 Pembahasan 4.2.1. Analisa Kekuatan tarik dan Kemuluran Campuran PPEPDM + DKP tanpa Penambahan DVB
23
24 24 25 25 25 26 26 27
27 28 28 29 29 32 32 32 33 34 35
36 37 37 37 38 38
10
4.2.2. Analisa Kekuatan Tarik dan Kemuluran Campuran PPKaret EPDM + DKP + DVB 4.2.3. Analisa Kekuatan Tarik dan Kemuluran Campuran PP- Karet EPDM + 2 phr DKP + 2 phr DVB dengan Variasi Penambahan Asam Stearat 4.2.4. Analisa Permukaan dengan SEM ( Scanning Electron Microscopy) 4.2.5. Analisa Differrential Thermal Analysis (DTA) 4.2.6. Analisa Koefisien Serap Bunyi BAB 5. Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran Daftar Pustaka
40 42
44 45 46 50 50 51 52
11
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel Judul Halaman 2.1 Komposisi Kimia dari TKKS 12 2.2 Sifat Fisika TKKS 12 2.3 Karakteristik divinilbenzena 18 4.1 Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik dan Kemuluran 37 Campuran TPE 50/50 (g/g) + DKP Tanpa Penambahan DVB 4.2 Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik dan Kemuluran 38 Campuran TPE 50/50 (g/g) + DKP + DVB 4.3 Data Hasil Pengukuran Kekuatan Tarik dan Kemuluran 38 Campuran TPE 50/50 (g/g) + 2 phr DKP + 3 phr DVB + 30 g TKKS Dengan Variasi Penambahan Asam Stearat 4.4 Hasil Analisa DTA dari Campuran TPE dengan Komposisi 45 yang berbeda 4.5 Hasil Uji Koefisien Serap Bunyi 46 4.6 Hubungan Sifat Mekanik terhadap Penyerapan Bunyi 48
12
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 3.1. 3.2. 3.3. 4.1 4.2 4.3. 4.4. 4.5.
4.6.
4.7. 4.8.
Judul Halaman Struktur Polipropilena 08 Tandan Kosong Kelapa Sawit 11 Reaksi Dekomposisi Dikumil Peroksida 17 Perpindahan Energi Gelombang Datang dan 21 Gelombang Pantul Resultan Bentuk Gelombang di dalam Impedance 23 Tube Spesimen Uji Berdasarkan ASTM D638 28 Diagram Alat Pengukuran Koefisien Serap Bunyi 30 Dengan Tabung Impedansi Gambar Bagan Tabung Impedansi 30 Grafik Kekuatan Tarik dari Campuran 39 PP-Karet EPDM + DKP tanpa Penambahan DVB Grafik Kemuluran dari Campuran PP 39 -Karet EPDM + DKP tanpa Penambahan DVB Grafik KekuatanTarik dari Campuran PP40 Karet EPDM + 2 phr DKP + DVB Grafik Kemuluran dari Campuran PP41 Karet EPDM + 2 phr DKP + DVB Grafik Kekuatan Tarik dari Campuran PP42 Karet EPDM + TKKS + 2 phr DKP + 3 phr DVB dengan Variasi Penambahan Asam Stearat Grafik Kemuluran dari Campuran PP43 Karet EPDM + TKKS + 2 phr DKP + 3 phr DVB dengan Variasi Penambahan Asam Stearat Grafik Uji Koefisien Serap Bunyi 47 Grafik Hubungan Sifat Mekanik dengan 48 Penyerapan Bunyi
13
DAFTAR SINGKATAN
PP DKP DVB TPE Phr SEM DTA ASTM EPDM TKKS MAPP NR HDPE TPV HVA-2 TAC
= Polipropilena = Dikumil Peroksida = Divinilbenzene = Termoplastik Elastomer = Per hundred rubber = Scanning Electron Microscopy = Differrential Thermal Analysis = American Society for Testing and Materials = Etilena Propilena Diena Monomer = Tandan Kosong Kelapa Sawit = Maleat Anhidrat tergrafting Polipropilena = Natural Rubber = High Density Polyethylene = Termoplastik Vulkanisat = N, N-m Phenylenebismaleimide = Triallyl Cyanurate
14
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman Lampiran 1. Hasil SEM Campuran TPE 56 1.1 Hasil pengujian SEM Campuran PP-Karet 56 EPDM 50/50 (g/g) + 2 phr DK + 3 phr DVB dengan perbesaran 500 kali 1.2 Hasil pengujian SEM Campuran PP-Karet 56 EPDM 50/50 (g/g) + 2 phr DK + 3 phr DVB dengan perbesaran 1000 kali 1.3. Hasil pengujian SEM Campuran PP-Karet 57 EPDM- Serbuk TKKS 50/50/30 (g/g/g) tanpa Asam Stearat dengan perbesaran 500 kali 1.4. Hasil pengujian SEM Campuran PP-Karet 57 EPDM- Serbuk TKKS 50/50/30 (g/g/g) tanpa Asam Stearat dengan perbesaran 1000 kali 1.5. Hasil pengujian SEM Campuran PP-Karet 58 EPDM- Serbuk TKKS 50/50/30 (g/g/g) dengan Asam Stearat dengan perbesaran 500 kali 1.6. Hasil pengujian SEM Campuran PP-Karet EPDM58 Serbuk TKKS 50/50/30 (g/g/g) dengan Asam Stearat dengan perbesaran 1000 kali 2. Data Nilai Tegangan dan Regangan TPE 2.1 Data nilai tegangan (load) dan regangan 59 (stroke) Campuran TPE 50/50 (g/g) DKP tanpa penambahan DVB 2.2 Data nilai tegangan (load) dan regangan (stroke) Campuran 59 TPE 50/50 (g/g)+DKP+DVB 2.3 Data nilai tegangan (load) dan regangan (stroke) Campuran 59 TPE 50/50 (g/g)+2 phr DKP+3 phr DVB+30 g TKKS dengan Variasi asam stearat 3. Grafik Uji Tarik 60 3.1 Grafik uji tarik PP+EPDM+2 phr DCP+3 phr DVB 60 3.2 Grafik uji tarik PP+EPDM+2 phr DCP+3 phr DVB+TKKS 60 3.3 Grafik uji tarik PP+EPDM+2 phr DCP+3 phr DVB+ 61 TKKS+Asam stearat 4. Perhitungan Serap Bunyi 61 5. Gambar Alat Tabung Impedansi 63 5.1 Rangkaian alat tabung impedansi 63 5.2 Labjack U3-LV 63 5.3 Tabel Spesifikasi dan Fungsi Seperangkat Alat Tabung Impedansi 64
15
6. Hasil DTA Campuran TPE 1. Campuran PP-EPDM-2 phr DCP 2. Campuran PP-EPDM-2 phr DCP-3 phr DVB 3. Campuran PP-EPDM-2 phr DCP-3 phr DVB-TKKS 4. Campuran PP-EPDM-2 phr DCP-3 phr DVB-TKKSAsam Stearat
65 65 66 66
