SURAKARTA · KOMPOSIT POLIPROPILENA/SERAT KENAF/HALOISIT Disusun oleh: AMALIYAH SHOLIHATI M0312004 SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

i

PENGARUH PENAMBAHAN PEMPLASTIS KARET ALAM TERHADAP

DEFLEKSI, KEKUATAN BENDING DAN TIME TO IGNITION

KOMPOSIT POLIPROPILENA/SERAT KENAF/HALOISIT

Disusun oleh:

AMALIYAH SHOLIHATI

M0312004

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar

Sarjana Sains dalam bidang ilmu kimia

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Oktober, 2017

ii

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul

“PENGARUH PENAMBAHAN PEMPLASTIS KARET ALAM TERHADAP

DEFLEKSI, KEKUATAN BENDING DAN TIME TO IGNITION KOMPOSIT

POLIPROPILENA/SERAT KENAF/HALOISIT” belum pernah diajukan untuk

memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang

pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain,

kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar

pustaka.

Surakarta, September 2017

Amaliyah Sholihati

iv

PENGARUH PENAMBAHAN PEMPLASTIS KARET ALAM TERHADAP

DEFLEKSI, KEKUATAN BENDING DAN TIME TO IGNITION KOMPOSIT

POLIPROPILENA/SERAT KENAF/HALOISIT

AMALIYAH SHOLIHATI

Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Telah disintesis komposit dari limbah polipropilena (recycled

polypropylene, rPP) dengan bahan pengisi penguat serat kenaf (kenaf fiber, KF)

dan bahan pengisi penghambat nyala lempung haloisit (Hall) dengan penambahan

pemplastis limbah karet alam (recycled natural rubber, rNR).Komposit diproses

dengan metode larutan secara reaktif menggunakan senyawa penggandeng

polipropilena-asam akrilat (PP-AA) dan agen pengikat silang divynil benzene

(DVB). Konsentrasi bahan pemplastis rNR divariasi 0%, 1%, 3%, 5%, dan 7%

b/b. Kondisi optimum komposit diperoleh dengan penambahan rNR sebesar 3%

(b/b). Pada pembuatan komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall, untuk

mengetahui interaksi kimia antara material dilakukan karakterisasi inframerah

(FTIR) terhadap komposit. Pengujian sifat mekanik berupa kekuatan bending dan

ketahanan nyala berupa time to ignition (TTI) berdasarkan prosedur ASTM D790

dan ASTM D635. Hasil dari pengujian bending menunjukkan bahwa pengaruh

penambahan rNR ke dalam komposit meningkatkan nilai defleksi dan

menurunkan elastisitas bending. Komposit rPP/3% rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall

mengalami peningkatan kekuatan bending (flexural strength, FS) dan ketahanan

nyala TTI sebesar 25,4% dan 0,04% dibandingkan komposit tanpa penambahan

rNR. Penambahan pemplastis hingga kondisi optimum (rNR 3%) meningkatkan

sifat mekanik dan ketahanan nyala komposit.

Kata kunci: limbah polipropilena, limbah karet alam, serat kenaf, haloisit,

defleksi, kekuatan bending, time to ignition

v

EFFECT OF NATURAL RUBBER PLASTICIZER ADDITION ON

DEFLECTION, BENDING STRENGTH AND TIME TO IGNITION OF

POLYPROPYLENE/KENAF FIBER/HALLOYSITE COMPOSITE

AMALIYAH SHOLIHATI

Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences,

Sebelas Maret University

ABSTRACT

Composites of waste polypropylene (recycled polypropylene, rPP) had

been synthesized using kenaf fiber (KF) as reinforcement and halloysite (Hall) as

a flame retardant with the addition of recycled natural rubber (rNR) as a

plasticizer. The composites were processed by a reactive solution method using

polypropylene-acrylic acid (PP-AA) coupling agent and divynil benzene (DVB)

crosslinker. The rNR plasticizer concentration was varied 0%, 1%, 3%, 5%, and

7% (w/w). The optimum condition of the composites was obtained by the addition

of 3% (w/w) of rNR plastisizer. In order to investigate the interaction between raw

materials, composites rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall have been characterized by

an infrared spectrophotometer (FTIR). Flexural strength of the composites based

on ASTM D790 and time to ignition (TTI) of composites according to ASTM

D635 were measured. The results of the flexural strength tests showed that the

deflection of the composites increased in addition of rNR, and the bending

elasticity decreased. Composite rPP/3% rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall that compared

to the composite without rNR has increased flexural strength (FS) and

inflammability TTI to 25,4% and 0,04%, respectively. The addition of plasticizer

to optimum condition (3% rNR) increased the mechanical properties and flame

resistance of composite.

Keyword: recycled polypropylene, recycled natural rubber, kenaf fiber,

halloysite, deflection, flexural strength, time to ignition

vi

MOTTO

“... Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman diantaramu dan orang-

orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat. Dan Allah mengetahui

apa yang kamu kerjakan.”

(Q.S. Al-Mujaadilah [58] : 11)

“Bersikaplah kukuh seperti batu karang yang tidak putus-putusnya dipukul

ombak. Ia tidak saja tetap berdiri kukuh, bahkan ia menenteramkan amarah

ombak dan gelombang itu.”

(Jalinus At-Thabib)

“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagi kamu. Dan boleh

jadi kamu mencintai sesuatu, padahal ia amat buruk bagi kamu. Allah Maha

mengetahui sedangkan kamu tidak mengetahui.”

(Q.S. Al-Baqarah [2] : 216)

vii

PERSEMBAHAN

Karya sederhana ini penulis persembahkan untuk :

Ibu atas limpahan doa, tetesan keringat dan kasih sayang yang tak terhingga

(Alm.) Bapak atas kasih sayang selama hidup dan rasa rindu yang berarti

Mbak Anis, Mas Arif, Mbak Ana, Arum, Mas Bagus, Mas Masykur dan Mas

Arifin untuk doa dan dukungan

Rizka, Dian, Intan, Qoqonita, Aniza, dan Alifah atas semangat dan dukungannya

Teman-teman seperjuangan dan Kimia 2012 atas solidaritasnya

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan

karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini untuk

memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari Prodi

Kimia FMIPA UNS. Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari

banyak pihak, oleh karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Ibu Dr. Triana Kusumaningsih, S.Si., M.Si. selaku Kepala Prodi Kimia

FMIPA UNS.

2. Ibu Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing

Skripsi sekaligus Pembimbing Akademik.

3. Dr. Sayekti Wahyuni, M.Si. selaku Kepala Laboratorium MIPA Terpadu

UNS.

4. Dr. Khoirina Dwi N., M.Si. selaku Kepala Laboratorium Kimia FMIPA UNS.

5. Bapak dan Ibu Dosen dan seluruh staf Jurusan Kimia FMIPA UNS.

6. Ketua dan seluruh staf serta laboran Laboratorium Material Jurusan Teknik

Mesin FT dan Sub Laboratorium Kimia Pusat Universitas Sebelas Maret.

7. Ibu dan (Alm.) Bapak serta keluarga yang telah memberikan perhatian, doa,

nasihat dan motivasi kepada penulis.

8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penelitian dalam skripsi ini merupakan bagian dari proyek penelitian

Kolaborasi Internasional (KI) PNBP UNS yang berjudul “Development of

Lightweight, High Mechanical and Inflammability Properties Thermoplastic

Elastomer for Automotive Components” dengan Nomor Kontrak PNBP Batch 2

International Collaboration No. 1073/UN27.21/PP/2017 atas nama Prof. Dra.

Neng Sri Suharty, M.S., Ph.D. Berkaitan dengan hal tersebut maka penggandaan

atau pengambilan segala sesuatu dari penelitian ini harus seijin Prof. Dra. Neng

Sri Suharty, M.S. Ph.D sebagai pemilik proyek penelitian.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari

kesempurnaan. Maka dari itu penulis mengharapkan bimbingan, kritik dan saran

ix

sebagai bahan pertimbangan untuk membuat karya yang lebih baik. Namun,

penulis berharap semoga karya ini bermanfaat bagi pembaca.

Surakarta, September 2017

Amaliyah Sholihati

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i

HALAMAN PERNYATAAN.............................................................................. ii

HALAMAN ABSTRAK ..................................................................................... iv

HALAMAN ABSTRACT.................................................................................... v

HALAMAN MOTTO ......................................................................................... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ......................................................................... vii

KATA PENGANTAR ...................................................................................... viii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... x

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiv

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN .................................... Error! Bookmark not defined.

A. Latar Belakang .................................. Error! Bookmark not defined.

B. Perumusan Masalah ........................... Error! Bookmark not defined.

1. Identifikasi Masalah ...................... Error! Bookmark not defined.

2. Batasan Masalah ........................... Error! Bookmark not defined.

3. Rumusan Masalah ......................... Error! Bookmark not defined.

C. Tujuan Penelitian ............................... Error! Bookmark not defined.

D. Manfaat Penelitian ............................. Error! Bookmark not defined.

BAB II LANDASAN TEORI .............................. Error! Bookmark not defined.

A. Tinjauan Pustaka ............................... Error! Bookmark not defined.

1. Polipropilena ................................. Error! Bookmark not defined.

2. Bahan Pengisi Serat Alam ............. Error! Bookmark not defined.

xi

3. Bahan Pengisi Lempung ................ Error! Bookmark not defined.

4. Bahan Pemplastis .......................... Error! Bookmark not defined.

5. Komposit ...................................... Error! Bookmark not defined.

6. Karakterisasi Komposit ................. Error! Bookmark not defined.

7. Pengujian Komposit ...................... Error! Bookmark not defined.

a. Pengujian Sifat Mekanik .......... Error! Bookmark not defined.

b. Pengujian Ketahanan Nyala ..... Error! Bookmark not defined.

B. Kerangka Pemikiran .......................... Error! Bookmark not defined.

C. Hipotesis............................................ Error! Bookmark not defined.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............. Error! Bookmark not defined.

A. Desain Penelitian ............................... Error! Bookmark not defined.

B. Metodologi Penelitian ........................ Error! Bookmark not defined.

C. Tempat dan Waktu Penelitian ............ Error! Bookmark not defined.

D. Alat dan Bahan yang Digunakan ........ Error! Bookmark not defined.

1. Alat ............................................... Error! Bookmark not defined.

2. Bahan ............................................ Error! Bookmark not defined.

E. Prosedur Penelitian ............................ Error! Bookmark not defined.

1. Preparasi Limbah Polipropilena ..... Error! Bookmark not defined.

2. Pembuatan Senyawa Penggandeng PP-AA dengan metode larutanError! Bookmark not defined.

3. Preparasi Serat Kenaf (KF)............ Error! Bookmark not defined.

4. Preparasi Lempung Haloisit .......... Error! Bookmark not defined.

5. Pembuatan Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/HallError! Bookmark not defined.

6. Pembuatan Spesimen..................... Error! Bookmark not defined.

7. Karakterisasi Komposit ................. Error! Bookmark not defined.

8. Pengujian Elastisitas dan Sifat Mekanik KompositError! Bookmark not defined.

xii

9. Pengujian Ketahanan Nyala KompositError! Bookmark not defined.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............. Error! Bookmark not defined.

A. Karakterisasi Gugus Fungsi ............... Error! Bookmark not defined.

B. Pengaruh Penambahan rNR terhadap Sifat Mekanik Komposit . Error!

Bookmark not defined.

C. Pengaruh Penambahan rNR terhadap Ketahanan Nyala Komposit

Error! Bookmark not defined.

BAB V PENUTUP .............................................. Error! Bookmark not defined.

A. Kesimpulan ....................................... Error! Bookmark not defined.

B. Saran ................................................. Error! Bookmark not defined.

DAFTAR PUSTAKA .......................................... Error! Bookmark not defined.

LAMPIRAN ........................................................ Error! Bookmark not defined.

xiii

DAFTAR TABEL

Table 1 Komposisi kimia serat kenaf (KF) ........... Error! Bookmark not defined.

Table 2 Formulasi pembuatan senyawa penggandeng PP-AAError! Bookmark

not defined.

Table 3. Formulasi pembuatan komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall .... Error!


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Reaksi Polimerisasi Polipropilena ...... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2 Taksisitas Polipropilena dengan R = CH3Error! Bookmark not

defined.

Gambar 3 (a) Kode kemasan recycle jenis PP, (b) Limbah polipropilena (rPP)

.......................................................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4 (a) Serat Kenaf (Kenaf Fiber, KF), (b) Tanaman Kenaf (Hibiscus

cannabinus) ....................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 5 Struktur Kimia Selulosa ..................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 6 (a) Struktur Lapisan Lempung Tipe 1:1 dan (b) Struktur Lapisan

Lempung Tipe 2:1 ............................. Error! Bookmark not defined. Gambar 7 (a) Morfologi Pendispersian Lempung pada Matrik (HaiYun dkk.,

2011) ................................................. Error! Bookmark not defined. Gambar 8 (a) Pohon Karet (Havea brasiliensis), (b) Limbah Produk NR (Sarung

Tangan Karet Alam) .......................... Error! Bookmark not defined. Gambar 9 Struktur (a) Isoprena, (b) 1,4 cis-poliisoprenaError! Bookmark not

defined.

Gambar 10 Struktur Kimia (a) Xilena, (b) Benzoil Peroksida (BPO), (c)

Pembentukan Radikal Bebas BPO ..... Error! Bookmark not defined. Gambar 11 (a) Struktur Asam Akrilat (AA), (b) Reaksi Pembentukan Senyawa

Penggandeng PP-AA ......................... Error! Bookmark not defined. Gambar 12 Struktur Kimia DVB .......................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 13 Spektra FTIR dari Komposit rPP/DVB/AA/BPError! Bookmark not

defined.

Gambar 14 Skema Pengujian (a) three point bending, (b) four point bending


Gambar 15 Sampel Pengujian Three Point Bending berdasarkan ASTM D790


Gambar 16 Ilustrasi perubahan tinggi (defleksi) ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 17 Komponen Segitiga Api ..................... Error! Bookmark not defined.

xv

Gambar 18 Sampel Pengujian Ketahanan Nyala berdasarkan ASTM D635 . Error!


Gambar 19 Skema Pengujian Ketahanan Nyala berdasarkan ASTM D635 .. Error!


Gambar 20 Desain Penelitian ............................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 21 (a) Alat Hot Press Modifikasi dari D-7064 Rhemsalden-Brunbach, (b)

Lembaran Spesimen Komposit .......... Error! Bookmark not defined. Gambar 22 Spektrofotometer FTIR Model Prestige-21 Merek Shimadzhu .. Error!


Gambar 23 (a) UTM Model JTM-UTS510,(b) Spesimen Uji Kekuatan Bending


Gambar 24 (a) Spesimen Uji Ketahanan Nyala, (b) Alat Uji Ketahanan Nyala

Buatan Siswanto Mengadopsi ASTM D635Error! Bookmark not

defined. Gambar 25 Spektra FTIR (a) rPP, (b) AA, (c) PP-AAError! Bookmark not

defined.

Gambar 26 Spektra FTIR (a) Komposit rPP/DVB/PP-AA/20% KF/20% Hall, (b)

rNR, dan (c) Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% Hall

.......................................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 27 Penentuan Kondisi Optimum Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/23%

KF/23% Hall ..................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 28 Grafik Pengaruh Penambahan rNR terhadap Nilai Defleksi Komposit

rPP/rNR/DVB/PP-AA/23% KF/23% HallError! Bookmark not

defined. Gambar 29 Grafik Pengaruh Penambahan rNR terhadap Nilai EB Komposit


defined. Gambar 30 Grafik Pengaruh Penambahan rNR terhadap Nilai FS Komposit


defined. Gambar 31 Grafik Pengaruh Penambahan rNR terhadap Nilai TTI Komposit


defined.

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Bagan Alir Preparasi rPP ............... Error! Bookmark not defined.

Lampiran 2. Bagan Alir Sintesis Senyawa Penggandeng PP-AA .............. Error!


Lampiran 3. Bagan Alir Preparasi Serat Kenaf .. Error! Bookmark not defined.

Lampiran 4. Bagan Alir Preparasi Lempung HaloisitError! Bookmark not

defined.

Lampiran 5. Bagan Alir Sintesis Komposit rPP/rNR/DVB/PP-AA/KF/Hall


Lampiran 6. Bagan Alir Pembuatan Spesimen ... Error! Bookmark not defined.

Lampiran 7. Formula Komposit dan KeterangannyaError! Bookmark not

defined.

Lampiran 8. Data Hasil Pengujian Defleksi ....... Error! Bookmark not defined.

Lampiran 9. Data Nilai Gaya Penekanan (P) dari Hasil Uji Bending ........ Error!


Lampiran 10. Data Hasil Pengujian Elastisitas Bending (EB)Error! Bookmark

not defined.

Lampiran 11. Data Hasil Pengujian Kekuatan Bending (flexural strength, FS)


Lampiran 12. Data Hasil Pengujian Ketahanan Nyala (TTI)Error! Bookmark

not defined.

Lampiran 13. Daftar Singkatan ........................... Error! Bookmark not defined.

1

Documents

SURAKARTA · KOMPOSIT POLIPROPILENA/SERAT KENAF/HALOISIT Disusun oleh: AMALIYAH SHOLIHATI M0312004 SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains