SIFAT FISIS DAN KIMIA DARI CAMPURAN ANTARA EPOKSIPRENA DENGAN POLIPROPILENA DAN METIL METAKRILAT SKRIPSI RONITO SITORUS

SIFAT FISIS DAN KIMIA DARI CAMPURAN ANTARA EPOKSIPRENA DENGAN POLIPROPILENA DAN METIL METAKRILAT

SKRIPSI

RONITO SITORUS 070822006

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009

Dengan Polipropilena Dan Metil

SIFAT FISIS DAN KIMIA DARI CAMPURAN ANTARA EPOKSIPRENA DENGAN POLIPROPILENA DAN METIL METAKRILAT

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

RONITO SITORUS 070822006

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009



PERSETUJUAN

Judul

: SIFAT FISIS DAN KIMIA DARI CAMPURAN ANTARA EPOKSIPRENA DENGAN

POLIPROPILENA DAN

METIL METAKRILAT Kategori

: SKRIPSI

Nama

: RONITO SITORUS

Nomor Induk

: 070822006

Program Studi

: S-1 KIMIA EXTENSI

Departemen

: KIMIA

Fakultas

: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHAN ALAM (FMIPA ) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DISETUJUI di Medan,

April 2009

Pembimbing II

Pembimbing I

Drs. Syamsul Bahri Lubis,

M.Si Dr. Thamrin, M.Sc

NIP. 130 809 879

NIP. 131 684 894

Diketahui / disetujui oleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua

Dr. Rumondang Bulan MS NIP. 131 459 466 Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


PERNYATAAN SIFAT FISIS DAN KIMIA DARI CAMPURAN ANTARA EPOKSIPRENA DENGAN POLIPROPILENA DAN METIL METAKRILAT

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya

Medan,

April 2009

Ronito Sitorus 070822006



PENGHARGAAN

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa , karena berkat dan kasih-Nya hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini sebagaimana mestinya.

Tujuan disusunnya skripsi ini adalah untuk memenuhi syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam di Universitas Sumatera Utara. Adapun judul dari skripsi ini adalah “Sifat Fisis dan Kimia dari Campuran antara Epoksiprena dengan Polipropilena dan Metil Metakrilat”.

Penulis juga ingin mempersembahkan skripsi ini kepada kedua orang tua tercinta, Ayahanda S.Sitorus dan Ibunda M. Silalahi yang telah mendukung penulis dalam doa yang tulus tiada henti, serta bantuan moril dan meteri dan semangat hingga akhirnya penulis dapat menyelesaikan pendidikan di Kimia FMIPA USU. Terimakasih juga untuk Kakanda dan Adinda tersayang (k’Duma, k’Christ, k’Dewi, Popo, Ador, baharu dan Candra) yang tetap medoakan saya. Terimaksih untuk doadoa kalian semua.

Pada kesempatan ini dengan segala kerendahan dan ketulusan hati, penulis menyampaikan ucapan terimakasih sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Thamrin, M.Sc dan Bapak Drs. Syamsul Bahri Lubis, M.Si selaku dosen pembimbing I dan dosen pembimbing II yang telah banyak membantu penulis dan memberi bimbingan sampai penyelesaian skripsi ini. 2. Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS selaku ketua jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam USU. 3. Bapak dan Ibu Staff Laboratorium Kimia Fisika dan Kimia Polimer FMIPA USU yang telah memberikan bimbingan dan masukan serta saran kepada penulis selama penelitian dan penulisan skripsi ini. Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


4. Buat kakanda tercinta (B’Holong) yang telah banyak membantu penulis dan memberi dukungan dalam studi, Terimakasih banyak buat dukungan dan pengorbanan yang diberikan. 5. Buat semua rekan-rekan kimia ekstensi angkatan 2007. Tetap semangat!!!!!!

Penulis menyadari banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini, karena itu dengan segala kerendahan hati penulis menerima saran yang bersifat membangun untuk penyempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini berguna untuk penelitian selanjutnya dan untuk kemajuan kita bersama. Terimakasih

Medan, April 2009 Penulis,

( Ronito Sitorus )



INTISARI

Dalam penelitian ini telah dilakukan pencampuran antara epoksiprena, polipropilena dan metil metakrilat. Pencampuran dilakukan dengan cara memvariasikan komposisi epoksiprena (g), berat polipropilena (g) dan metil metakrilat (g). Proses pencampuran dilakukan secara manual. Epoksiprena yang telah dipotong kecil-kecil dicampurkan dengan polipropilena dan metil metakrilat. Campuran ini kemudian diblending dengan alat ekstruder dengan suhu 140 0C hingga diperoleh poliblen kering. Poliblen hasil ekstruksi dipress dengan alat pencetak tekan pada suhu 1400C selama 1 jam. Hasil yang diperoleh dapat diamati dengan pengujian sifat mekanik dan Analisa FT-IR. Hasil uji tarik dan kemuluran yang optimal (yang memiliki kekuatan tarik maksimum 0,78 Kgf/mm2 dan kemuluran maksimum 98,09%) diperoleh pada pencampuran 60 gram epoksiprena dengan 40 gram polipropilena dan 6 gram metil metakrilat. Dan hasil analisis FT-IR menunjukkan adanya interaksi antara ketiga komponen, yang ditandai dengan adanya perubahan-perubahan gugus fungsi.



ABSTRACT

In this research has been done blend between epoksiprene, polipropilene and methyl methacrylat. Blending is done by variating composition of epoksipene (g), polipropilene (g), and methyl methacrylat (g). The blend is done by use extruder at 140 oC. and characteristics of blends were measured from mechanical property and Fourier Transform Infra Red. The result of optimum mechanical property (maximum tensile strength 0,78 Kgf/mm2 and maximum elongation 98,09 %) was founded with blending of epoxyprene 60 g with 40 g polipropilene and 6 g methyl methacrylat. The result of FT-IR shows the homogeneity of mixture.



DAFTAR ISI

JUDUL ................................................................................................................ i PERSETUJUAN ................................................................................................. ii PERNYATAAN ................................................................................................. iii PENGHARGAAN .............................................................................................. iv ABSTRAK .......................................................................................................... vi ABSTRACT ........................................................................................................ vii DAFTAR ISI ...................................................................................................... viii DAFTAR TABEL .............................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xi BAB 1

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang .................................................................................. 1

1.2.

Perumusan Masalah .......................................................................... 3

1.3.

Pemabatasan Masalah ....................................................................... 4

1.4.

Tujuan Penelitian .............................................................................. 4

1.5.

Manfaat Penelitian ............................................................................. 4

1.6.

Lokasi Penelitian ............................................................................... 4

1.7.

Metodologi Penelitian ........................................................................ 5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Polimer Secara Umum .............................................................................. 6

2.2

Polipropilena (PP) ..................................................................................... 7

2.3

Poliblen .................................................................................................... 8

2.4

Karet Alam ............................................................................................... 9

2.5

Resin Epoksi .............................................................................................. 10

2.6

Benzoil Peroksida .................................................................................... 11

2.7

Metil Metakrilat ....................................................................................... 12

2.8

Sifat-Sifat Mekanik .................................................................................. 13

2.9

Sifat-Sifat Termal ..................................................................................... 14



2.10

Analisis Spektroskopi Inframerah ............................................................. 15

BAB 3 METODOLOGI 3.1

Peralatan dan Bahan ........................................................................... 16

3.1.1

Peralatan ............................................................................................. 16

3.1.2

Bahan .................................................................................................. 16

3.2

Prosedur ............................................................................................. 16

3.2.1

Preparasi Sampel ............................................................................... 16

3.2.2

Pembuatan Poliblen ............................................................................ 17

3.2.3

Pembuatan film Spesimen Hasil Poliblen ........................................... 17

3.3

Penyedian Spesimen dan Karakterisasi Pencampuran ........................ 18

3.3.1

Uji Kekuatan Tarik / kemuluran ......................................................... 18

3.3.2

Uji Spektroskopi Infra Merah (FT-IR) ............................................... 18

3.4

Skema Penelitian ............................................................................... 19

3.4.1

Skema Proses Pencampuran Epoksiprena, Polipropilen dan Metil Metakrilat .......................................................................... 19

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1

Hasil Analisis dan Karakterisasi Pencampuran .................................. 20

4.1.1

Pengujian Sifat Mekanik .................................................................... 20

4.2

Pembahasan ....................................................................................... 21

4.2.1

Analisis Uji Tarik (σt) dan Kemuluran (έ) dari Poliblen ..................... 21

4.2.2

Analisis Spektrum Inframerah ........................................................... 23

4.2.2.1

Analisis Spektrum Inframerah Epoksiprena ....................................... 23

4.2.2.2

Analisis Spektrum Inframerah Polipropilena ........................................ 23

4.2.2.3

Analisis Spektrum Inframerah Toluena ................................................ 24

4.2.2.4

Epoksiprena : Polipropilena : Metil metakrilat (60:40:6) ..................... 24

4.2.2.5

Epoksiprena : Polipropilena : Metil metakrilat (20:80:2) .................... 24

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan ....................................................................................... 25

5.2

Saran ................................................................................................. 25



DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Variasi Pencampuran Sampel ............................................................... 17 Tabel 4.1 Data Hasil Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat .................................................................................. 22 Tabel 4.2 Hasil analisis gugus fungsi epoksiprena dengan menggunakan FTIR ............................................................................. 23 Tabel 4.3 Hasil analisis gugus fungsi polipropilena dengan menggunakan FTIR .................................................................. 23 Tabel 4.4 Analisa gugus fungsi Toluena dengan menggunakan FTIR .................... 24



DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Struktur Molekul Polipropilena ...................................................... 7 Gambar 2.2.

Struktur Isomer Poliisoprena .......................................................... 9

Gambar 2.3. Struktur Molekul Resin Epoksi ........................................................ 10 Gambar 2.4.

Pembentukan Benzoil Peroksida Radikal ....................................... 11

Gambar 2.5. Reaksi Polimerisasi Metil Metakrilat .............................................. 12 Gambar 2.6. Spesimen Uji Tarik Dan Kemuluran ............................................... 13 Gambar 3.1. Spesimen Uji Tarik Dan Kemuluran ............................................... 18



DAFTAR LAMPIRAN

Gambar 1: Grafik Tegangan vs Sampel .............................................................. 27 Gambar 2: Grafik Regangan vs Sampel .............................................................. 28 Gambar 3: Grafik Tegangan vs Regangan Hasil Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (20:80:2) .................. 29 Gambar 4: Grafik Tegangan vs Regangan Hasil Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (40:60:4) .................. 30 Gambar 5: Grafik Tegangan vs Regangan Hasil Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (50:50:5) .................. 31 Gambar 6: Grafik Tegangan vs Regangan Hasil Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (60:40:6) .................. 32 Gambar 7: Grafik Tegangan vs Regangan Hasil Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (80:20:8) ................... 33 Gambar 8: Grafik Tegangan vs Regangan Hasil Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (100:0:0) ................... 34 Gambar 9: Spektrum FT-IR Standard Epoksiprena ............................................ 35 Gambar 10: Spektrum FT-IR Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (60:40:6) .................................................................. 36 Gambar 11: Spektrum FT-IR Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (20:80:2) .................................................................. 37 Gambar 13. Bahan Epoksiprena 25 ........................................................................ Gambar 14. Potongan Epoksiprena yang Siap untuk Diblending ............................. Gambar 15. Metil Metakrilat Pa Merck ................................................................... Gambar 16. Toluena Pa Merck ............................................................................... Gambar 17. Seperangkat Alat Ekstruder ................................................................. Gambar 18. Seperangkat Alat Pencetak Tekan ........................................................ Gambar 19. Spesimen Hasil Hot Press .................................................................... Gambar 20. Seperangkat Alat Ekstraksi .................................................................. Gambar 21. Seperangkat Alat Uji Tarik Tokyo Testing machine MF ......................



BAB 1

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini, banyak bahan-bahan daur ulang yang dapat dimodifikasi menjadi barang-barang yang sangat bermanfaat bagi masyarakat. Dengan melihat kenyataan ini banyak ilmuwan dan peneliti di bidang kimia polimer mencari dan memodifikasi fungsionalisasi barangbarang bekas menjadi bernilai tinggi, dan telah banyak dihasilkan barang-barang kebutuhan manusia yang bernilai tinggi dari modifikasi tersebut, mulai dari perkakas rumah tangga, bahan bangunan, otomotif, alat industri kecil hingga alat industri berat.

Kita hidup dalam era polimer, plastik, serat, elastomer, bahan pelapis, bahan perekat, karet, protein, dan selulosa. Semuanya merupakan istilah umum dalam dunia kimia polimer. Polimer merupakan senyawa yang terdiri dari molekul yang terbentuk dari penggabungan satuan molekuler yang berulang (monomer), sehingga ukurannya bergantung pada banyaknya monomer yang terlibat di dalamnya. Pada

umumnya

polimer tidak memiliki rumus kimia yang sederhana, sifat bahan polimer bergantung tidak hanya pada jenis monomer dan sifat struktur ikatannya, tetapi juga pada bentuk dan cara tersusunnya monomer tersebut. Polimer sintesis adalah polimer hasil proses kimia buatan, seperti plastik, karet, cat, bahan textil, poliester, bahan perekat, polipropilena, polietilena, dan lain-lain. Klasifikasi yang didasarkan pada sifat-sifat fisika dan mekanika atau produk akhir membagi polimer-polimer ke dalam karet, plastik, serat, bahan pelapis dan

bahan perekat. Banyak ilmuwan polimer yang

cenderung menggunakan istilah “karet” untuk materi alam dan “elastomer” untuk materi sintesis. (Steven,M, 2001)



Karet merupakan polimer alam terpenting dan dipakai secara luas dilihat dari sudut industri. Karet diambil dari pohon karet dalam bentuk suspensi di dalam air yang disebut lateks (getah karet). Karet alam merupakan polimer isoprene. Karet merupakan politerpena yang disintesis secara alami melalui polimerisasi enzimatik isopentilpirofosfat. Unit ulangnya adalah 1,4-poliisoprena. Sesungguhnya isoprena merupakan produk degradasi utama karet. Karet atau elastomer merupakan polimer yang memperlihatkan daya pegas atau kemampuan meregang dan kembali ke keadaan semula dengan cepat. Sebagian besar karet memiliki struktur jaringan. (Tim, Penulis, 1992)

Dari segi komersial, polimer atau resin termasuk polimer non-vinil terpenting. Resin ini memperlihatkan tipe khusus polieter yang dipreparasi melalui reaksi polimerisasi tahap antara epoksida dan senyawa dihidroksi, biasanya bisfenol dalam hadirnya basa. Nampak bahwa suatu epoksida mungkin diperlukan untuk membentuk polimer. Polimer epoksi pada dasarnya digunakan sebagai adesif dan juga dikombinasikan dengan serat kaca, atau kain, karena struktur materialnya yang kaku. Resin epoksi ini dapat direaksikan dengan beraneka jenis reagen dan sifat yang dihasilkan tergantung pada reaksi yang terjadi. Resin epoksi dapat bereaksi dengan molekul diamida yang lain membentuk jaringan polimer yang kaku. (Stanley,1997)

Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang paling ringan, densitas 0,90-0,92, memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hidrogen tersier. Suhu transisi gelas 50C. Penggunaan bahan pengisi dan penguat memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagai bahan polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan (stress-cracking) walaupun pada temperatur yang tinggi.

Akrilat adalah suatu homopolimer yang terbentuk dari polimerisasi adisi senyawa metal metakrilat. Asam akrilat adalah nama lain untuk asam 2—propenoat. Telah dilakukan modifikasi serat poliepoksi dengan metil metakrilat supaya dapat dipergunakan untuk penukar kation. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan serat yang dapat menukar ion logam dalam larutan dengan kapasitas tinggi. Kopolimerisasi Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


cangkok metil metakrilat pada serat poliepoksi dilakukan dengan metode peroksidasi menggunakan sinar dari sumber Co-60. Pengaruh beberapa faktor terhadap kadar pencangkokan dipelajari dengan memvariasikan dosis total iradiasil, temperatur dan waktu pencangkokan serta konsentrasi monomer. Variasi laju dosis dilakukan untuk mengetahui kecepatan pencangkokan. Terjadinya pencangkokan metil metakrilat pada serat poliepoksi diamati pada spektrum infra merah, dan kestabilan termal serat poliepoksi sebelum dan sesudah pencangkokan (PP-g-AAc) diamati dengan Thermogravimetric Analysis (TGA). Kapasitas penukaran serat PP-g-AAc terhadap ion logam dalam larutan diperiksa dengan Atomic Absorption Spectrofotometer (AAS). (www. Chem-is-try.org)

Penelitian terdahulu oleh Noferita tahun 2004 tentang “Study sifat termal dan mekanik poliblen polipropilena dengan karet alam SIR-20 dan bahan pengisi kaolin”, dimana dijelaskan dengan pencampuran antara polipropilena dan karet alam SIR-20 dapat dihasilkan suatu poliblen yang kompatibel. Dijelaskan juga bahwa dengan penambahan kaolin dapat meningkatkan sifat mekanik dan termal poliblen. Hasil spektroskopi infra merah menunjukkan bahwa tidak ada penambahan gugus fungsi yang baru, tetapi ada pergeseran bilangan gelombang yang menunjukkan interaksi yang terjadi hanya interaksi fisik. Dari uraian diatas maka peneliti berkeinginan melihat dan meneliti sifat fisis dan kimia dari campuran antara epoksiprena dengan polipropilena dan metil metakrilat menggunakan benzoil peroksida sebagai pembentuk radikal bebas. Diharapkan dari penelitian ini akan memberikan informasi yang baik mengenai perpaduan antara epoksiprena dengan polipropilena dan metil metakrilat tersebut.

1.2

Perumusan Masalah

1. Berapakah variasi pencampuran yang baik antara epoksiprena dengan polipropilena dan metil metakrilat sehingga menghasilkan sifat fisis dan kimia yang optimum? 2. Bagaimana perubahan sifat-sifat fisis dan kimia dari epoksiprena, polipropilena dan metil metakrilat tersebut. Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


3. Apakah terjadi reaksi antara ketiga komponen jika dilakukan ekstraksi menggunakan pelarut toluena?

1.3

Pembatasan Masalah

Dalam penelitian ini hanya dibatasi pada: 1. Poliisoprena yang digunakan adalah epoksiprena 25 2. Suhu yang digunakan adalah 140 oC. 3. Pengujian sifat fisik dan kimia dari polimer yang dihasilkan dilakukan karakterisasi antara lain: uji mekanik (uji tarik), dan analisa FT-IR.

1.4

Tujuan Penelitian

1. Untuk mendapatkan material karet yang kuat yang berasal dari pencampuran antara epoksiprena dengan polipropilena dan metil metakrilat. 2. Untuk mengetahui perbandingan yang paling baik antara epoksiprena : polipropilena : metil metakrilat sehingga diperoleh sifat fisis dan kimia yang optimum.

1.5

Manfaat Penelitian

1. Penelitian ini diharapkan dapat berfungsi sebagai informasi dalam pembuatan material karet dari poliblen epoksiprena , polipropilena dan metil metakrilat. 2. Material ini diharapkan dapat digunakan dalam pembuatan papan partikel atau komposit polimer yang berguna di masa mendatang.

1.6

Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kimia Polimer, laboratorium penelitian Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan analisa FT-IR di laboratorium bea cukai, Belawan.



1.7

Metodologi Penelitian

Penelitian yang dilakukan bersifat eksperimental laboratorium, dimana epoksiprena, polipropilena dan metil metakrilat dibuat menjadi poliblen dengan menggunakan alat ektruder pada suhu 140 oC. Poliblen kering yang dihasilkan di cetak dengan alat pencetak tekan. Data

diperoleh dengan karakterisasi uji tarik (mekanik) dan

spektroskopi FT-IR. Variabel-variabel yang digunakan pada penelitian ini adalah: Variabel bebas :

perbandingan massa epoksiprena : polipropilena : metil metakrilat

Bahan

Massa (gram)

epoksiprena 25

80

60

50

40

20

Polipropilena

20

40

50

60

80

Metil metakrilat

8

6

6

4

2

Variabel terikat :

uji mekanik (tarik) dan analisi FT-IR.

Variabel tetap :

suhu yang digunakan 140 0C Massa benzoil peroksida adalah 0,8g



BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.11

Polimer Secara Umum

Bahan dengan berat molekul yang besar disebut polimer, mempunyai struktur dan sifat yang rumit disebabkan oleh jumlah atom pembentuk yang jauh lebih besar dibandingkan dengan senyawa yang berat atomnya rendah. Umumnya suatu polimer dibangun oleh satuan struktur tersusun secara berulang diikat oleh gaya tarik menarik yang kuat yang disebut ikatan kovalen. Molekul polimer disusun dalam satu struktur rantai seperti polipropilena dan polietilen, dalam struktur tiga dimensi dengan ikatan kovalen seperti fenol dan resin epoksi, dan dalam struktur hubungan silang seperti karet, dimana sebagian molekul rantai terikat satu sama lain. Kebanyakan molekul rantai memberikan sifat termoplastik dengan menaikkan temperatur, dapat mencair dan mengalir. Bahan tersebut dinamakan polimer termoplastik. Di pihak lain polimer yang struktur tiga dimensinya terkeraskan karena pemanasan, tidak bersifat dapat mengalir lagi karena pemanasan, bahan tersebut dinamakan resin termoset. Sifat-sifat khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut 1. Mampu cetak baik. Pada temperatur relatif rendah bahan dapat dicetak dengan penyuntikan, penekanan, ekstruksi, dan seterusnya, yang menyebabkan ongkos pembuatan lebih rendah dari pada untuk logam dan keramik. 2. Produk yang ringan dapat dibuat. Berat jenis polimer rendah dibandingkan dengan logam dan keramik, yaitu 1,0 – 1,7 yang memungkinkan membuat barang kuat dan ringan. 3. Banyak diantara polimer yang bersifat isolator listrik yang baik. Polimer mungkin juga dibuat konduktor dengan jalan mencampurnya dengan logam, butiran karbon dan sebagainya. 4. Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan zat kimia Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


5. Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya. Dengan mencampur zat pemlastis, pengisi maka sifat-sifat dapat berubah dalam daerah luas. 6. Umumnya bahan polimer lebih murah 7. Kurang tahan terhadap panas

2.12

Polipropilena (PP)

Polipropilena merupakan resin termplastik dengan pertumbuhan produksi 8% per tahun sejak 1980, dan secara global diproduksi lebih dari 19 juta ton pada tahun 1995. Polipropilena diproduksi secara komersial melalui proses polimerisasi adisi monomer polipropilena dengan katalis Ziegler-Natta menghasilkan produk polipropilena yang isotaktik.

CH = CH –CH2 n Gambar 2.1. Struktur Molekul Polipropilena

Sifat-sifat polipropilena adalah sebagai berikut: Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang paling ringan, densitas 0,90-0,92, memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hidrogen tersier. Suhu transisi gelas 50C. Penggunaan bahan pengisi dan penguat memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagi bahan polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan (stress-cracking) walaupun pada temperatur yang tinggi. Kerapuahan polipropilena di bawah 00C dapat dihilangkan dengan penggunaan bahan pengisi. Dengan bantuan pengisi dan penguat, akan terdapat adesi yang baik. Sifat mekanik polipropilena dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan jalan mencampurkan serat gelas. Pemuaian termal juga dapat sampai setingkat resin termoset. Dalam hidrokarbon aromatik dan hidrokarbon yang terklorinasi larut pada suhu 800C atau lebih, tetapi pada temperatur biasa hanya membengkak. Molekul polipropilena mengandung atom karbon tertier dengan gugus rantai utama. Atom hidrogen terikat pada atom karbon tertier yang mudah bereaksi dengan Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


oksigen ozon yang menyebabkan ketahanan oksidasinya lebih kecil. Polipropilena mempunyai tembus cahaya yang jauh lebih baik karena itu dipakai sebagai bahan pembuatan film. (Bilmeyer,1962)

2.13

Poliblen

Menurut defenisi, suatu campuran fisis dari dua atau lebih polimer atau kopolimer yang berbeda tidak terikat melalui ikatan-ikatan kovalen merupakan suatu paduan polimer atau poliblen. (Steven, M, 2001) Proses pencampuran (blending) dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu: a. Blending kimia yaitu menghasilkan suatu kopolimer yang ditandai dengan terjadinya ikatan-ikatan kovalen antara polimer-polimer penyusunnya. b. Blending fisik yaitu blending antar 2 jenis polimer atau lebih yang strukturnya berbeda dan menghasilkan suatu poliblen. Dengan demikian dalam poliblen tidak terjadi ikatan kovalen antar komponen-komponennya. Interaksi yang terjadi dalam sistem ini dapat berupa ikatan hidrogen, antaraksi dipol-dipol dan ikatan van der waals. Pencampuran dilakukan untuk mendapatkan sifat-sifat material yang diingikan dengan berbagai variasi seperti komposisi bahan, temperatur pencampuran dan lainnya. Ada 3 jenis poliblen polimer komersial yaitu polimer sintetik dengan polimer sintetik, polimer sintetik dengan polimer alam dan polimer alam dengan polimer alam. (Surdia, 2005). Sejumlah teknologi telah diterapkan untuk membuat polipaduan-polipaduan, bahwa sebagian besar polimer tidak kompatibel, berpisah menjadi fasa-fasa yang berlainan dalam campurannya dan jumlah paduan-paduan yang dapat bercampur dengan sempurna semakin banyak dikembangkan. Perbedaan antara kedua tipe tersebut dapat dilihat bahwa apabila suatu paduan yang dapat bercampur biasanya bening, paduan yang tidak dapat bercampur buram (gelap) dan pada sifat suhu transisi gelasnya menunjukkan bahwa bila paduan dapat bercampur memperlihatkan suatu intermediate Tg tunggal antara Tg komponen-komponennya sedangkan paduan yang tidak dapat bercampur memperlihatkan karakter Tg dari masing-masing komponennya terpisah-pisah. (Stevens,M, 2001). Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


2.14

Karet Alam

Karet alam umumnya diperoleh dari lateks yang berasal dari pohon Havea Braziliensis. Karet alam terdapat sebagai suspensi koloid dari berbagai partikel yang sangat kecil dalam cairan putih seperti susu disebut lateks. Masing-masing butir karet diselubungi oleh protein dan lipid. Karet alam yang umum dikenal adalah poli-cis-1,4isoprena. (Suharto, 1993) Poliisoprena yang dikenal ada 2 jenis yakni: 1.

cis-1,4 poliisoprena (karet alam)

2.

trans-1,4 poliiisoprena (gutta perca).

Struktur kedua isomer ini digambarkan sebagai berikut:

H3C

H

H3C

C=C H2C

CH2 C=C

CH2

n

Cis-1,4 poliisoprena (karet alam)

H2C

H

n

trans-1,4 poliisoprena (gutta perca)

Gambar 2.2. struktur isomer poliisoprena

Sifat-sifat karet alam Warnanya agak kecoklatan, tembus cahaya atau setengah tembus cahaya dengan berat jenis 0,91-0,93. Sifat mekaniknya tergantung pada derajat vulkanisasi, sehingga dapat dihasilkan banyak jenis sampai jenis yang kaku seperti ebonit. Temperatur penggunaan yang paling tinggi sekitar 99 0C, melunak pada 130 0C dan terurai sekitar 2000C. Sifat isolasi listriknya berbeda karena perbandingan pencampuran aditif. Namun deminikan, karakteristik listrik pada frekwensi tinggi adalah jelek. Sifat kimianya jelek terhadap ketahanan minyak dan ketahanan pelarut. Zat tersebut dapat larut dalam hidrokarbon, ester asam asetat, dan sebagainya. Karet yang kenyal agak mudah didegradasi oleh sinar UV dan ozon. Karet alam digunakan secara luas untuk ban mobil, pengemas karet, penutup isolasi listrik, sol sepatu dan sebagainya.



2.5

Resin Epoksi

Dari segi komersial, resin epoksi termasuk polimer nonvinil terpenting. Resin epoksi pada dasarnya merupakan suatu polieter. Resin ini memperlihatkan tipe khusus polieter yang dipreparasi melalui reaksi polimerisasi tahap antara epoksida dan senyawa dihidroksi, biasanya bisfenol, dalam hadirnya basa. Tampak bahwa diepoksida mungkin diperlukan untuk membentuk polimer, tetapi pada prakteknya epiklorohidrin paling umum dipakai karena bereaksi dengan cara suatu diepoksida O CH2 —CH—CH2Cl Rangkaian polimerisasinya melibatkan pembentukan ion alkoksida, adisi nukleofilik alkoksida ke karbon yang kurang terintangi dari cincin epoksida, kemudian penutupan cincin melalui subsitusi ion klorida. O R— O—CH2 —CH—CH2 Gambar 2.3 . Struktur molekul resin epoksi

Resin epoksi tidak berubah kekuatannya meskipun bertahun-tahun. Tahan minyak, gemuk, BBM, alkali, pelarut aromatik, asam alkohol, juga panas atau cuaca dingin. Akan tetapi lemah terhadap ester dan keton. Resin epoksi memiliki keunggulan

sebagai

zat

perekat

dibandingkan

polimer

lain.

Diantaranya

kereaktifannya yang tinggi, daya pembasahan baik, kekuatan kohesif tinggi, tanpa reaksi atsir (tidak mengkerut), tidak mengalami ”crep”, dapat luwes diubah-ubah sifatya dengan memilih bahan penguat , dengan penambahan polimer yang lain atau filler. Pemakaian karet epoksi amat luas, pada bahan-bahan logam, gelas, keramik,

kayu,

beton,

plastik

termoset

(poliester,

fenolik).

Bidang-bidang

kedirgantaraan (pesawat), automotif, elektronik, bangunan, pekayuan dan sebagainya.

2.6

Benzoil Peroksida



Benzoil peroksida merupakan jenis inisiator yang paling banyak dipakai. Tidak stabil terhadap panas dan terurai menjadi radikal-radikal pada suhu dan laju yang tergantung pada strukturnya. Benzoil peroksida mengalami homolisis termal untuk membentuk radikal-radikal benzoiloksi, sebagai berikut:

O

O

O

II

II

II

—C—O—O—C—

Benzoil peroksida Gambar 2.4

2

—C—O*

Benzoil Peroksida Radikal

Pembentukan Benzoil Peroksida radikal

Benzoil peroksida waktu paruhnya 30 menit pada 100 0C, mempunyai keuntungan yaitu radikal benzoiloksi yang cukup stabil sehingga cenderung bereaksi dengan molekul-molekul monomer yang lebih reaktif. (Stevens, M., 2001)

2.7

Metil metakrilat

Polimetil metakrilat (PMMA) merupakan hasil polimerisasi monomer metil metakrilat (MMA), seperti yang dinyatakan dalam reaksi di bawah ini: CH3

CH3 Polimerisasi

CH2 = C

CH2

COOCH3 Monomer Metil Metakrilat

Gambar 2.5

C

COOCH3

n

Poli Metil Metakrilat

Reaksi polimerisasi metil metakrilat

Polimerisasi mudah terjadi di bawah pengaruh cahaya ataupun keberadaan pemicu seperti radikal bebas peroksida. Polimerisasi suspensi digunakan untuk polimer yang akan dicetak sedangkan untuk lembaran atau batangan diperoleh melalui Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


polimerisasi ruah dalam bejana yang bentuknya sesuai dengan yang dikehendaki. Karena penyusutan terjadi selama polimerisasi maka pengecoran dilakukan dengan menggunakan monomer yang sebagian terpolimerkan. Polimetil metakrilat merupakan polimer transparan, bahan yang keras, kaku dan bening. Polimetil metakrilat ini memiliki sifat tembus cahaya dan tidak berwarna, sehingga memungkinkan polimer ini digunakan dalam aplikasi transmisi cahaya. Polimetil metakrilat banyak digunakan sebagai lensa optik (kacamata), alat peraga, bahan konstruksi, lampu penerang, tegel dinding, perhiasan pintu, plafon bercahaya, lampu gantung, tutup lampu dan kaca pelindung pada pesawat terbang. (Surdia, 2005). Polimetil metakrilat dapat dimodifikasi dengan kopolimerisasi dengan monomer yang lain, seperti akrilat, akrilonitril, stiren, dan butadiena. (Ulrich, 1982).

2.8

Sifat-sifat Mekanik

Sifat mekanik suatu bahan polimer merupakan aspek yang sangat mendasar, diantaranya yaitu kekuatan tarik suatu bahan. Kekuatan tarik mengacu kepada ketahanan terhadap tarikan hubungan tegangan regangan. Pada tarikan ini memberikan perubahan yang tergantung pada laju tegangan, temperatur, dan kelembaman. Pada resin biasa seperti polistirena, polietilena, dan polipropilena kekuatan tariknya antara 0,7-8,4 Kgf/mm2. (Surdia, 2005) Untuk mengukur kekuatan tarik, modulus, dan elongasi, suatu spesimen uji dijepit pada kedua ujungnya. Salah satu ujungnya dibuat tetap, dan diaplikasikan suatu beban yang naik sedikit demi sedikit ke ujung lainnya sampai sampel tersebut patah. Spesimen-spesimen uji plastik biasanya mempunyai dimensi. Spesimen-spesimen serat dan elastomer bentuknya berbeda, tetapi pada prinsipnya diuji dengan cara yang sama. Suatu intrumen pengujian khas mengukur secara otomatis stress dan strain dengan beban skala penuh dari beban kurang dari satu gram ke beban setinggi 20.000 pound. Kekuatan dan elongasi pada titik yield, sebagaimana juga pada patah biasanya dicatat. (Steven,2001) 100 mm 40 mm Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


5 mm

20 mm

50 mm

Gambar 2.6.

Spesimen uji tarik dan kemuluran

Pada pengujian diperoleh tegangan dan regangan dari bahan uji. Pertambahan panjang (∆l) yang terjadi akibat beban tarikan yang diberikan pada sampel uji, sedangkan regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang mulamula atau secara sistematik dituliskan sebagai berikut:

ε=

l − lo stroke x100% = x100% ............................................. (pers. 2.1) lo lo

Dimana : έ

: regangan

l-lo : pertambahan panjang lo

: panjang mula-mula

l

: Panjang akhir

Sedangkan tegangan diperoleh dengan membagi beban dengan luas penampang lintang mula-mula, atau secara sistematik ditulis:

σ=

Fmaks ................................................................................ (pers. 2.2) Ao

Dengan: σ

= tegangan maksimum

Fmaks = load (KgF) Ao

2.9

= ketebalan spesimen x lebar spesimen

Sifat-sifat Termal

Sifat bahan polimer sangat berubah oleh perubahan temperatur. Hal ini disebabkan karena termal akan merubah pergerakan molekul dan mengubah struktur bila Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


temperatur bahan polimer naik, sehingga pergerakan molekul menjadi aktif ke transisi yang menyebabkan modulus elastis dan kekerasannya rendah, sedangkan tegangan lebih kecil dan perpanjangannya lebih besar. Faktor-faktor yang mempengaruhi ketahanan panas suatu bahan polimer yaitu keadaan lingkungan, bentuk bahan, macam dan jumlah bahan pengisi dan adanya bahan penstabil. Sifat-sifat termal polimer termasuk titik lebur kristal, suhu transisi gelas, daya nyala dan stabilitas panas. Suhu peleburan dan transisi gelas mewakili perubahanperubahan morfologis sedangkan daya nyala dan stabilitas panas dikaitkan dengan perbahan kimiawi. Pada umumnya informasi sifat termal sampel dapat diperoleh dari data perubahan bobot, suhu, entalpi selama pemanasan, sehingga metode analisis termal terdiri dari TGA-DTA atau TGA-DSC. Dalam ananlisis termogravimetri (TGA) diamati perubahan bobot dari sampel selama kenaikan suhu (dengan laju tetap). Karena itu dengan analisis ini dapat diperoleh informasi kehilangan bobot karen penguapan dekomposisi, atau mungkin pertambahan bobot karena pengikatan molekul gas dari atmosfir. (Wirjosentono, 1987)

2.10

Analisis Spektroskopi Inframerah.

Dua variasi instrumental dari spektroskopi inframerah (IR) yaitu metode dispertif yang memiliki prisma atau kisi untuk mendispersikan radiasi R dan metode Fourier Transform (FT) yang menggunakan prinsip interferometri. Kelebihan-kelebihan dari FT-IR mencakup persyaratan ukuran sampel yang kecil, perkembangan spektrum yang cepat. Karena instrumen ini memiliki komputer yang terdedikasi, kemampuan untuk menyimpan dan memanipulasi spektrum. FT-IR bermamfaat dalam meneliti paduan-paduan polimer. Sementara paduan yang tidak dapat bercampur memperlihatkan suatu spektrum IR yang meruapakan superposisi dari spektrum homopolimer, spektrum paduan yang dapat bercampur adalah superposisi dari tiga komponen, dua spektrum homopolimer dan satu spektrum interaksi yang timbul dari interaksi kimia atau fisika antara homopolimer. (Stevens,M, 2001).



BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1

Peralatan dan Bahan

3.1.1 Peralatan − Neraca analitik

Mettler AE 200

− Gelas ukur 25 ml

pyrex

− Gelas beaker 250 ml

pyrex

− Spatula − Pipet tetes − Gunting − Seperangkat alat ekstruder − Seperangkat alat pencetak tekan − Seperangkat alat uji tarik

Tokyo Testing Machine

− Spektrometer Inframerah

Perkin Elmer

− Aluminium foil − Labu alas − Elektromantel − Pendingin Liebig − Statif dan klem − Seperangkat alat ekstraksi 3.1.2 Bahan-bahan − Epoksiprena 25 − Metil metakrilat

Pa. Merck

− Polipropilena − Benzoil Peroksida − Sulfur − Toluena


Pa Merck


3.2

Prosedur

3.2.1 Preparasi Sampel − Epoksiprena 25 dipotong kecil-kecil − Ditimbang berat epoksiprena berdasarkan variasi berat masing-masing yaitu 80g, 60g, 50g, 40g, dan 20g. − Ditimbang polipropilena dengan variasi berat 20g, 40g, 50g, 60g, dan 80g − Ditimbang metil metakrilat dengan variasi berat 8g,6g,5g,4g,dan 2g. 3.2.2 Pembuatan Poliblen − Alat ekstruder dipanaskan terlebih dahulu dengan suhu 140 0C kira-kira ½ jam − Ditimbang 0,8 gram sulfur − Epoksiprena yang telah dipotong kecil-kecil divulkanisasi pada suhu 140 0C. − Polipropilena dicampur dengan 0,8 gram benzoil peroksida dan 8 ml metil metakrilat kemudian diaduk hingga merata − Epoksiprena dicampur dengan campuran polipropilena dan metil metakrilat tersebut. − Campuran di ekstruksi kembali pada suhu 140 0C hingga diperoleh poliblen yang kering. − Dilakukan perlakuan yang sama untuk campuran Epoksiprena 25 : polipropilena : metil metakrilat sebagai berikut:

Bahan

Massa (g)

Epoksiprena

100

80

60

50

40

20

Polipropilena

0

20

40

50

60

80

Metil metakrilat (ml)

0

8

6

6

4

2

Tabel 3.1

Tabel variasi sampel



3.2.3 Pembuatan film Spesimen Hasil Poliblen − Alat pencetak tekan dipanaskan pada suhu 140 0C − Lempengan aluminium yang berukuran 25 x 25 cm terlebih dahulu dilapisi dengan aluminium foil. − Hasil pencampuran yang telah diekstruder diletakkan di antara lempengan aluminium tersebut. − Lempengan diletakkan diantara pemanas mesin pencetak tekan yang dipanaskan pada suhu 140oC dengan memberikan tekanan. − Kemudian lempengan dikeluarkan dan didinginkan di dalam air. − Perlakuan yang sama dilakukan untuk semua komposisi campuran. 3.2.3 Ekstraksi dari Poliblen yang Dihasilkan − Poliblen dipotong kecil-kecil dan dibungkus dengan kertas saring lalu dimasukkan ke dalam tabung ekstraksi. − Pelarut toluena dimasukkan ke dalam labu alas dan ditambah batu didih − Dirangkai alat ekstraksi − Sampel diektraksi pada suhu 140oC selama ± 3 hari. − Setelah ekstraksi selesai, sampel dikeluarkan dan diuji dengan analisis FT-IR

3.3

Penyedian Spesimen dan Karakterisasi Pencampuran

3.3.1 Uji Kekuatan Tarik / kemuluran Pengujian kekuatan tarik dan kemuluran dilakukan dengan alat uji tarik terhadap tiap spesimen dengan ketebalan 1 mm dan ukuran spesien berdasarkan ASTM 638 seperti gambar berikut:

100 mm 40 mm

5 mm

20 mm

50 mm



Gambar 3.1. Spesimen uji tarik dan kemuluran

Alat uji tarik terlebih dahulu dikondisikan pada beban 100 kgf dengan kecepatan penarikan 30 mm/menit, kemudian spesimen dijepit kuat dengan penjepit dari alat, lalu mesin dihidupkan dan spesimen akan tertarik ke atas, spesimen diamati sampai putus. Dicatat pengukuran tegangan maksimum (Fmaks)

dan regangannya. Data

pengukuran tegangan regangan diubah

menjadi kuat tarik (σt) dan kemuluran (έ).

3.3.2 Uji Spektroskopi Infra Merah (FT-IR) Film hasil pencampuran dijepit pada tempat sample kemudian diletakkan pada alat kearah sinar infra merah. Hasilnya akan direkam ke dalam kertas berskala berupa aluran kurva bilangan gelombang terhadap intensitas.



3.4

Skema Penelitian

3.4.1 Skema Proses Pencampuran Epoksiprena, Polipropilena dan Metil Metakrilat

Epoksiprena

Metil Metakrilat

Polipropilena

Dimasukkan ke dalam gelas beaker Ditambahkan 0,8 g benzoil peroksida Campuran yang merata

Diekstruksi pada suhu 140oC Poliblen kering

Dicetak tekan pada suhu 1400C

Spesimen

Dikarakterisasi

Uji Tarik

Uji FT-IR



BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.

Hasil Analisis dan karakterisasi Pencampuran

4.1.1. Pengujian Sifat mekanik

Pengujian sifat mekanik bahan polimer dilakukan untuk mendapatkan data pencampuran suatu bahan. Sifat mekanik yang diuji disini meliputi kekuatan tarik (σt) dan kemuluran (έ). Berdasarkan data uji tarik ini akan diperoleh kurva teganganregangan (stress-strain). Informasi yang diperoleh dari kurva tegangan regangan tersebut adalah kekuatan tarik saat putus (ultimate strength) dan perpanjangan saat putus (elongation at break) dari bahan. (Bilmeyer, 1994). Data yang diperoleh pada lampiran 1, menunjukkan adanya perbedaan hasil uji tarik dan kemuluran untuk satu sampel yang sama variasi pencampurannya. Menurut jurnal Lidia Okrasa, dkk menjelaskan bahwa vulkanisasi resin dan elastomer dapat menyebabkan terjadinya reaksi ikat silang atau jaringan polimer. Reaksi ikat silang terinisiasi peroksida dari resin atau elastomer berlangsung melalui abstraksi hidrogen oleh radikal-radikal yang terjadi dari pemutusan homolitik peroksida dan dilanjutkan dengan kombinasi radikal yang akan meningkatkan sifat fisis dari resin atau elatomer tersebut. (journal homepage:www.elsevier.com/locate/polymer). Hasil dari data uji tarik dan kemuluran setelah dilakukan perhitungan berdasarkan persamaan 41. Dan persamaan 4.2 diperoleh data hasil lampiran 2. Hasil dari pengujian didapatkan harga Fmaks dan perubahan panjang dari spesimen, harga Fmaks dalam satuan Kgf dan perubahan panjang dalam satuan mm. Hasil pengujian ini diolah kembali untuk mendapatkan kekuatan tarik dan kemuluran. Pengolahan datanya menggunakan rumus dibawah ini:



Kekuatan tarik (σt) =

Fmaks Ao

Ao : Ketebalan spesimen x lebar spesimen Harga kemuluran (έ) dihitung dengan rumus:

Kemuluran (έ) =

∆l lo

Contoh: Suatu spesimen dengan ketebalan 1 mm dan lebar 5 mm diuji dengan alat uji tarik Tokyo Testing Machine MFG dengan kondisi alat yaitu beban yang diberikan = 100 Kgf dan kecepatan untuk memutuskan sampel 30 mm/ menit. Spesimen mempunyai panjang awal, lo = 40 mm dan diperoleh harga stroke 18,03 mm, dari hasil pengujian diperoleh harga F

maks

= 3,40 Kgf. Maka untuk menentukan berapa

kekuatan tarik dan kemulurannya adalah sebagai berikut: Kekuatan tarik (σt) = Ao

Fmaks Ao

= Ketebalan spesimen x lebar spesimen = 1 mm x 5 mm = 5 mm2

Kekuatan tarik (σt) =

3,40 Kgf 5 mm 2

= 0,68 Kgf/mm2

Kemuluran (έ)

=

Stroke x 100% lO

=

18,03 mm x 100% 40 mm

= 45,07 % Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


Perhitungan yang sama juga dilakukan untuk setiap sampel yang lain. Hasil selengkapnya dapat dilihat dalam lampiran 2.

4.2.

Pembahasan

4.2.1. Analisis Uji Tarik (σt) dan kemuluran (έ) dari Poliblen Dari analisis yang telah dilakukan, kekuatan tarik dan kemuluran suatu poliblen epoksiprena dengan polipropilena dan metil metakrilat pada variasi pencampuran yang berbeda merupakan faktor penting untuk menentukan variasi berat optimum campuran yang dipilih agar diperoleh sifat mekanis yang diinginkan. Dari hasil analisis pengukuran kekuatan tarik dan kemuluran pada tabel 4.1 memberikan informasi bahwa pada pencampuran 60 gram epoksiprena dengan 40 gram polipropilena dan 6 gram metil metakrilat diperoleh harga kekuatan tarik maksimum sebesar 0,78 kgf/mm2 dan kemuluran maksimum sebesar 98,09 %. Berarti pada perbandingan 60 : 40 : 6, terjadi sinergi antara ketiga komponen, disamping kesetimbangan tercapai dari interaksi fisik dan kehomogenan dari ketiga bahan. Sedangkan pada pencampuran 20 gram epoksiprena dengan 80 gram polipropilena dan 2 gram metil metakrilat menghasilkan kekuatan tarik yang minimum sebesar 0,68 Kgf/mm2 dengan persen regangan 45,07 %. Hal ini disebabkan karena campuran tidak dapat bereaksi dengan baik, atau proses ekstruksi yang tidak dapat homogen. Dari variasi pencampuran dengan berat yang berbeda, maka dapat dilihat bahwa pencampuran yang paling baik adalah pencampuran 60 g epoksiprena dengan 40 gram polipropilena dan 6 g metil metakrilat. Pada dasarnya pencampuran bahan polimer bertujuan untuk mendapatkan sifat polimer yang diinginkan yaitu mengoptimalkan sifat yang menguntungkan dan meminimalkan sifat yang lemah. Polipropilena yang memiliki kekerasan dan kekakuan yang tinggi dan mudah getas serta tidak elastis dapat dioptimalkan oleh epoksiprena yang memiliki daya lentur tinggi dan sangat elastis, sehingga bila kedua bahan polimer ini dicampurkan dapat menghasilkan suatu poliblen yang memiliki sifat mekanik yang baik.

4.2.2 Analisis Spektrum Inframerah Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


4.2.2.1 Analisis Spektrum Inframerah Standar Epoksiprena Tabel 4.2. Hasil analisis gugus fungsi epoksiprena dengan menggunakan FTIR Sampel

Epoksiprena

Bilangan Gelombang cm-1

Gugus Fungsi

3685.89-3465.81

O-H

2931.89-2850.35

C-H

1472.26-1377.29

CH2

836.46

(CH2)n

Data spektrum inframerah pada lampiran 9 menunjukkan spektrum gugus epoksiprena. Pada bilangan gelombang 3685.89-3465.81 cm-1menunjukkan adanya gugus O-H. Gugus C-H menghasilkan pita gelombang pada 2931.89-2850.35 cm-1. Pada bilangan gelombang 1472,26 dan 1458,16 cm-1 menunjukkan gugus –CH2 dan CH3 pada bilangan gelombang 1377,29 cm-1. Gugus epoksida menghasilkan pita gelombang yang melebar pada bilangan gelombang 1248,93 cm-1.

4.2.2.2. Analisa Spektrum Inframerah Polipropilena Tabel 4.3. Hasil analisis gugus fungsi polipropilena dengan menggunakan FTIR Sampel

Polipropilena


Gugus Fungsi

2323.3

C-H

1444.6

CH2

1100-1300

CH3

840.9

(CH2)n

Dari Spektrum polipropilena menunjukkan serapan pada 2723,3 cm-1 merupakan serapan khas polipropilena (CH) tersier. Hal ini didukung uluran CH2 pada 1444,6 cm-1 dan 1100-1300 cm-1 menunjukkan adanya CH3 dan 840,9 merupakan (CH2) memanjang.

4.2.2.3.

Analisis Spektrum Inframerah Toluena



Tabel 4.4. Analisa gugus fungsi Toluena dengan menggunakan FTIR

Sampel


Gugus Fungsi Hidrokarbon aromatic H

3000 Toluena

2900

C-H

1000-1475

C=C

600-800

X

Dari Spektrum toluena menunjukkan serapan pada 3000 cm-1 merupakan serapan khas toluena hidrokarbon aromatic C6H6. Hal ini didukung uluran CH pada bilangan gelombang 2900 cm-1 dan 1000-1475 cm-1 menunjukkan adanya C=C dan 600-800 merupakan cincin aromatic hydrogen monosubtituen C6H5X.

4.2.2.4.

Perbandingan Epoksiprena : Polipropilena : Metil metakrilat

(60:40:6) Dari data spektrum inframerah pada lampiran gambar 10 yang dihasilkan menunjukkan bahwa telah terjadi interaksi yang baik antara ketiga bahan, ini dapat dilihat dari adanya puncak dari ikatan O-H pada bilangan gelombang 3700-3250 cm-1. Pada bilangan gelombang 2923.61 cm-1 menunjukkan adanya gugus asam karbosiklik –COOH. Adanya gugus –C6H5 menghasilkan pita yang melebar pada bilangan gelombang 1719,80; 1896,61 cm-1. Pada serapan 1472,85 ; 1462,97 cm-1 menunjukkan adanya gugus –CH2, sedangkan –CH3 terletak pada 1312,32 cm-1 . Bilangan gelombang 675 – 1000 menunjukkan adanya gugus –C=C menghasilkan pita serapan pada bilangan gelombang 675 – 1000 cm-1.

4.2.2.5.

Perbandingan Epoksiprena : Polipropilena : Metil metakrilat

(20:80:2) Dari data spektrum inframerah pada lampiran gambar 11 yang dihasilkan menunjukkan adanya gugus C-CH2 yang menghasilkan pita serapan pada bilangan gelombang 2913,77 cm-1. Pada bilangan gelombang 1725,43 dihasilkan gugus –CHO, Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


adanya gugus –CH3 dan –CH2 menghasilkan pita serapan pada panjang gelombang 1447,72 dan 1374,5. 1160-1100 dari spektrum ini memberikan informasi bahwa bilangan gelombang 1104,58 menunjukkan adanya gugus C=S. Bilangan gelombang 835,46 menunjukkan adanya gugus C=C. Hasil spektrum inframerah menunjukkan bahwa telah terjadi sinergi dan kesetimbangan interaksi fisik dari ketiga komponen yang ditandai dengan adanya perubahan-perubahan gugus fungsi pada data spektrum inframerah lampiran gambar 10.

4.2.3 Sifat Kalarutan

Faktor yang menentukan kelarutan polimer lebih banyak daripada faktor yang mempengaruhi kelarutan bahan bermassa molekul rendah. (Cowd, 1991). Epoksiprena, polipropilena dan metil metakrilat merupakan bahan polimer yang tahan terhadap zat kimia dan cukup stabil terhadap banyak asam kecuali asam pengoksid yang kuat. (Surdia, 2005) Pada penelitian ini telah dilakukan ekstraksi dengan pelarut toluena selama 3 hari terhadap poliblen hasil pencampuran epoksiprena, polipropilena dan metil metakrilat tersebut, dan hasil ekstraksi dikarakterisasi dengan analisis infra merah Fourier Tranform (FTIR) untuk melihat apakah komponen-komponen ini larut dalam pelarut toluena tersebut. Dari hasil spektrum infra merah toluena lampiran 14 dan lampiran 15 tidak menunjukkan adanya perubahan gugus fungsi. Hal ini membuktikan bahwa epoksiprena, polipropilena dan metil metakrilat tidak larut dalam pelarut toluena.



BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.

Kesimpulan

1. Dari pengamatan uji kekuatan tarik daan kemuluran dalam campuran antara epoksiprena dengan polipropilena dan metil metakrilat, diperoleh kekuatan tarik optimum sebesar 0.78 Kgf/mm2 dengan persen regangan tertinggi sebesar 98.09 %. Sedangkan tingkat regangan terendah sebesar 45.07 % dengan nilai kekuatan tarik sebesar 0.68 Kgf/mm2. Perbandingan paling baik yang dihasilkan dari campuran epoksiprena: polipropilena:metil metakrilat adalah 60g : 40g : 6g. 2. Uji kelarutan dengan melakukan ekstraksi menggunakan pelarut teluena tidak mengubah sifat-sifat fisis dan kimia dari ketiga komponen. Hal ini terbukti dari spektrum inframerah toluena sebelum dan setelah ekstraksi yang tidak mengalami perubahan gugus fungsi. 3. Hasil analisis FTIR menunjukkan yang terjadi hanya pergeseran bilangan gelombang dan melebarnya spektrum yang diperoleh, hal ini membuktikan tidak terjadi reaksi akan tetapi hanya interaksi fisik

5.2.

Saran

1. Sebaiknya untuk penelitian selanjutnya melakukan penelitian dengan menggunakan bahan polimer lain sebagai alternatif pengganti polipropilena 2. Sebaiknya

penelitian

selanjutnya

menggunakan

metode

lain

untuk

pencampuran dan karakterisasi tambahan seperti SEM, TGA, dan NMR. 3. Sebaikya penelitian selanjutnya menggunakan bahan pengisi yang lain.



DAFTAR PUSTAKA

Bandrup, J, immergut, (1998), Polimer Handbook, John Willey and Sons, Inc, Canada. Bilmeyer,J.R., (1989), Text Book of Polymer Science, Third Edition, John Willey and Sons, New York. Cowd, A., (1991), Kimia Polimer, Penerbit ITB, Bandung Cowie, J., (1973), Polymer ChemistryPhusics of Modern Materials, International Textbook Company, Glasgow. Edward, G.,(1978), Applications of Polymer Spectroscopy, Academic Press, NewYork. Hartomo, A., (1983), Dasar-Dasar Profesi Politeknik Pemrosesan polimer Praktis, Andi offset, Yogyakarta. Hartomo, A., (1992), Memahami Polimer Perekat, Andi offset, Yogyakarta. Klempner, D., (1990), Advance in Interpenetrating Polimer Networks, Volume II, University of Detroit, New Holland, USA. Noerdin, D., (1985), Elusidasi Struktur senyawa Organik dengan Cara spektroskopi Ultra Lembanyung dan Inframerah. Penerbit Angkasa, Bandung. Sperling, L., (1982), Introduce to physical Polymer Science, John Willey and Sons, New York. Spilane, J.J., (1989), Komoditi Karet, Kanisius,Yogyakarta. Stanley, R., (1997). Polimer Syntesis, volume II, Academic Press, New York. Stevens, M. P., (2001), Kimia Polimer, Cetakan I, Pradaya Paramita, Jakarta. Suharto, H., (1993), Modifikasi Karet Alam, Proceeding Seminar Aplikasi dan Pengembangan Polimer Alam di Indonesia, AMISCA, ITB, Bandung. Surdia, T., (1995), Pengetahuan Bahan Teknik, Pradnya Paramita, Jakarta. Tim Penulis, p., (1992), Karet, Penebar Swadaya, Jakarta. Ulrich, H., (1982),

Introduction to Industrial Polymers, Hanser Publisher,

Macmillan Publishing, New york, USA. Wirjosentono, B., (1995), Analisis dan Karakterisasi Polimer, USU Press, Medan. Wirjosentono, B., (1994), Kinetika dan Mekanisme Polimerisasi, USU Press, Medan Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009




Lampiran 1. Data Awal Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat

Sampel No Epoksiprena (g)

Polipropilena (g)

Metil metakrilat (g)

1

20

80

2

2

40

60

4

3

50

50

5

4

60

40

6

80

80

20

8

5

100

0

0

Load (Kgf)

Stoke (mm)

3.40 2.75 3.20 3.68 3.40 3.55 1.98 2.80 2.51 3.90 2.85 3.61 0.47 0.35 0.55 0 0 0

18.03 17.98 18.14 17.85 17.83 18.77 24.35 30.80 30.42 39.24 38.58 30.25 36.20 32.64 36.20 15.69 28.22 26.47



Lampiran 2. Data Hasil Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat

Sampel No Epoksiprena (g) 1 2 3 4 5 6

20 40 50 60 80 100

Polipropilena (g)

Metil metakrilat (g)

Kekuatan Tarik σt (Kgf/mm2)

80 60 50 40 20 0

2 4 5 6 8 0

0.68 0.71 0.56 0.78 0.11 0


Regangan έ (%) 45.07 46.93 77.01 98.09 90.51 70.55


0.9 0.8 Tegangan (Kgf/mm2)

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1

2

3

4

5

6

Sampel

Lampiran 3. Grafik Tegangan vs Sampel

Keterangan :

Sampel 1: Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (20:80:2)








120

100

Regangan (%)

80

60

40

20

0 1

2

3

4

5

6

Sampel

Lampiran 4. Grafik Regangan vs Sampel

Keterangan :









Load (Kgf)

Strokes (mm)

Lampiran 5: Grafik Tegangan vs Regangan Hasil Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (20:80:2)



Load (Kgf)

Strokes (mm)

Lampiran 6 : Grafik Tegangan vs Regangan Hasil Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (40:60:4)



Load (Kgf)

Strokes (mm) Lampiran 7 : Grafik Tegangan vs Regangan Hasil Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (50:50:5)



Load (Kgf)

Strokes (mm) Lampiran 8: Grafik Tegangan vs Regangan Hasil Uji Tarik dan Kemuluran Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (60:40:6)



Load (Kgf)

Strokes (mm)




Load (Kgf) Strokes (mm)




Lampiran 11 : Spektrum FT-IR Standard Epoksiprena Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


Lampiran 12 : Spektrum FT-IR Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (60:40:6) Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009




Lampiran 13 : Spektrum FT-IR Epoksiprena : Polipropilena : Metil Metakrilat (20:80:2)

_:/Pel_data/Spectra/ 20;80;2_usu.2009.sp-sheet warna kecoklatan

Lampiran 14 : Spektrum FT-IR Standar Toluena (Sumber www.uwplatt.edu/-sudin/ir/toluen.jpg)

www.uwplatt.edu/-sudin/ir/toluen.jpg Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


Lampiran 15 : Spektrum FT-IR Standar Toluena setelah ekstraksi Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


Lampiran 16 : Spektrum FT-IR Standar polipropilena Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


Gambar 17. Bahan Epoksiprena 25

Gambar 18. Potongan Epoksiprena yang Siap untuk Diblending Ronito Sitorus : Sifat Fisis Dan Kimia Dari Campuran Antara Epoksiprena Metakrilat, 2009. USU Repsoitory © 2009


Gambar 19. Metil Metakrilat Pa Merck

Gambar 20. Toluena Pa Merck



1

2

3

5

4

Gambar 21. Seperangkat alat ekstruder Keterangan: 1.

Blender

2.

Lubamg tempat sampel keluar

3.

Pengatur suhu

4.

Tombol on/off

5.

Tombol pemutar blender



1 2

3

Gambar 22. Seperangkat alat pencetak tekan Keterangan: 1.

Lempengan 1

2.

Lempengan 2

3.

Hidrolik penekan spesimen



Gambar 23. Spesimen hasil hot press



1

2

3

4

5

Gambar 24. Seperangkat alat ekstraksi

Keterangan: 1. Statif dan klem 2. Pendingin Liebig 3. Tabung ekstraksi 4. Labu alas 5. Elektromantel



1 2 3

4 5

6

Gambar 25. Seperangkat Alat Uji Tarik Tokyo Testing machine MFG

Keterangan: 1. Layar harga Fmaks 2. Layar harga stroke 3. Perngukur perubahan panjang 4. Pencatat termogram 5. Penjepit spesimen yang diam 6. Penjepit spesimen yang bergerak



SIFAT FISIS DAN KIMIA DARI CAMPURAN ANTARA EPOKSIPRENA DENGAN POLIPROPILENA DAN METIL METAKRILAT SKRIPSI RONITO SITORUS

Recommend Documents