Skripsi Sepuluh Halaman

35
PEMBUATAN DAN PENCIRIAN POLIPADUAN GABUS POLISTIRENA−PATI MUHAMMAD SYAEFUL FAHMI

description

skrpsi pendidikan

Transcript of Skripsi Sepuluh Halaman

Page 1: Skripsi Sepuluh Halaman

PEMBUATAN DAN PENCIRIAN POLIPADUAN GABUS POLISTIRENA−PATI

MUHAMMAD SYAEFUL FAHMI

DEPARTEMEN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGORBOGOR

2010

Page 2: Skripsi Sepuluh Halaman

PEMBUATAN DAN PENCIRIAN POLIPADUANGABUS POLISTIRENA−PATI

MUHAMMAD SYAEFUL FAHMI

SkripsiSebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains padaDepartemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGORBOGOR

2010

2

Page 3: Skripsi Sepuluh Halaman

ABSTRAK

MUHAMMAD SYAEFUL FAHMI. Pembuatan dan Pencirian Polipaduan Gabus Polistirena−Pati. Dibimbing oleh SUMINAR S. ACHMADI dan TETTY KEMALA.

Gabus polistirena (PS) merupakan polimer yang banyak digunakan namun sulit terdegradasi. Oleh karena itu, telah dikembangkan polipaduan gabus PS−pati. Pengaruh tambahan gliserol sebagai pemlastis juga diamati melalui analisis mekanik dan termal. Polipaduan gabus PS−pati dihasilkan dengan mencampurkan larutan gabus PS dan larutan pati dengan nisbah komposisi 60:40, 65:35, 70:30, 75:25, dan 80:20 persen berdasarkan bobot. Sebanyak 20% poli(asam laktat) ditambahkan sebagai bahan pengkompatibel. Polipaduan dianalisis dengan pengujian kuat tarik, bobot jenis, dan sifat termal. Polipaduan gabus PS−pati yang dihasilkan berwarna putih keruh dan rapuh. Kuat tarik dan bobot jenis polipaduan berada pada kisaran kuat tarik dan bobot jenis gabus PS sehingga dapat dijadikan sebagai bahan pembuat gabus PS. Kuat tarik meningkat seiring dengan meningkatnya nisbah gabus PS dengan komposisi gabus PS−pati terbaik 80:20. Pengaruh tambahan gliserol tidak teramati pada analisis termal, serta sedikit menyebabkan penurunan kuat tarik dan bobot jenis.

ABSTRACT

MUHAMMAD SYAEFUL FAHMI. Preparation and Characterization Polystyrene Foam-Starch Polyblend. Under direction of SUMINAR S. ACHMADI dan TETTY KEMALA.

Polystyrene (PS) foam is a polymer that is widely used but not biodegradable. Therefore, PS foam-starch polyblend was developed. The influence of glycerol as plasticizer was also observed by mechanical and thermal analysis. PS foam-starch polyblend was produced by mixing PS foam and starch solution with composition ratio of 60:40, 65:35, 70:30, 75:25, and 80:20 percent by weight. Polylactic acid (20%) was added as compatibilizer. The polyblends were analyzed using tensile strength test, thermal properties, and density. The resulted PS foam−starch polyblends were white opaque in color and fragile. Tensile strength and density of polyblends in the range of PS foam, which can be used as materials for PS foam. Tensile strength increases as increasing of PS foam with best ratio 80:20 of PS foam−starch. The PS foam−starch polyblends tensile strength and density increased as increasing of PS foam. Additional influence of glycerol was not observed in thermal analysis, but caused a slight decreasing in tensile strength and density.

3

Page 4: Skripsi Sepuluh Halaman

Judul : Pembuatan dan Pencirian Polipaduan Gabus Polistirena−PatiNama : Muhammad Syaeful FahmiNIM : G44051711

Disetujui

Pembimbing I

Prof. Dr. Ir. Suminar S. AchmadiNIP 19480427 1197412 2 001

Pembimbing II

Tetty Kemala, S.Si, M.SiNIP 19710407 199903 2 001

Diketahui

Ketua Departemen Kimia

Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS.NIP 19501227 197603 2 002

Tanggal Lulus :

4

Page 5: Skripsi Sepuluh Halaman

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas berkat limpahan rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah dengan judul Pembuatan dan Pencirian Polipaduan Gabus Polistirena–Pati. Salawat serta salam semoga selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarganya, dan semoga kita semua menjadi pengikutnya hingga akhir zaman.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Prof. Dr. Ir. Suminar Setiati Achmadi dan Ibu Tetty Kemala, S.Si, M.Si selaku pembimbing yang senantiasa memberikan arahan, dorongan semangat, dan doa kepada penulis selama melaksanakan penelitian. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada staf laboran Laboratorium Organik (Pak Sabur dan Bu Yeni), Bu Aah, Pak Syawal, Ibu Grace, dan Pak Sugiardi atas bantuan serta masukan selama penelitian berlangsung.

Terima kasih tak terhingga penulis ucapkan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas doa dan kasih sayangnya. Kepada Kak Tuti, Kak Bekti, Mas Eko, Hafidz, Rizki, Dian S, dan Luthfan yang telah membantu memberi masukan dan saran, penulis ucapkan terima kasih.

Penulis berharap karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

Bogor, Maret 2010

Muhammad Syaeful Fahmi

5

Page 6: Skripsi Sepuluh Halaman

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 14 Desember 1987 dari ayah Pendi Suryanda dan ibu Elis Siti Cholisoh (alm). Penulis adalah putra ketiga dari lima bersaudara. Tahun 2005 penulis lulus dari SMA Negeri 10 Bogor dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Kimia TPB pada tahun ajaran 2006/2007 dan 2007/2008, asisten praktikum Kimia Organik Layanan pada tahun ajaran 2007/2008, asisten praktikum Kimia Organik Kompetensi tahun ajaran 2007/2008, asisten Kimia Organik Program Diploma 3 tahun ajaran 2008/2009, dan asisten Kimia Pangan Program Diploma 3 tahun ajaran 2008/2009. Penulis juga aktif mengajar mata kuliah Kimia TPB di bimbingan belajar dan privat mahasiswa MSC Education. Penulis juga pernah aktif sebagai staf Departemen Sosial dan Kesejahteraan Mahasiswa BEM TPB IPB. Bulan Juli–Agustus 2008 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Pusat Penelitian Fisika Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (PPF-LIPI) Bandung dengan judul Pencirian Polistirena Tersulfonasi Hasil Sulfonasi Heterogen pada Pelarut Kloroform dan Etil Asetat.

Penulis juga aktif mengikuti lomba karya tulis ilmiah tingkat mahasiswa. Beberapa prestasi yang pernah diraih oleh penulis antara lain Juara I Kompetisi Karya Tulis Mahasiswa Bidang Pendidikan Tingkat IPB tahun 2008, Juara III Lomba Inovasi Teknologi Lingkungan ITS Tingkat Perguruan Tinggi Nasional 2008, Juara II Lomba Penulisan Ilmiah Agroindustri (PIMAGRIN) se-Indonesia Himalogin IPB 2007, dan Juara I Lomba Karya Tulis Ilmiah Nasional BEM FMIPA UNS 2007.

6

Page 7: Skripsi Sepuluh Halaman

DAFTAR ISI

HalamanDAFTAR TABEL..............................................................................................viiiDAFTAR GAMBAR..........................................................................................viiiDAFTAR LAMPIRAN......................................................................................viii

PENDAHULUAN.............................................................................................. 1

METODE............................................................................................................ 1Bahan dan Alat............................................................................................. 1Lingkup Kerja............................................................................................... 1

HASIL................................................................................................................. 2Ciri Bahan Baku........................................................................................... 2Polipaduan Gabus PS−Pati........................................................................... 3Sifat Mekanik (Kuat Tarik).......................................................................... 3Sifat Termal.................................................................................................. 3Bobot Jenis ................................................................................................... 4

PEMBAHASAN................................................................................................. 4Ciri Fisik Polipaduan.................................................................................... 4Kuat Tarik..................................................................................................... 4Sifat Termal.................................................................................................. 5Bobot Jenis.................................................................................................... 5

SIMPULAN DAN SARAN................................................................................ 6Simpulan....................................................................................................... 6Saran............................................................................................................. 6

DAFTAR PUSTAKA......................................................................................... 6LAMPIRAN....................................................................................................... 8

7

Page 8: Skripsi Sepuluh Halaman

DAFTAR TABEL

Halaman1 Formulasi pembuatan polipaduan............................................................... 2

DAFTAR GAMBAR

Halaman1 Struktur (a) monomer PS dan (b) pati......................................................... 12 Gabus polistirena........................................................................................ 3 3 Lembaran film (a) polipaduan tanpa pemlastis,

(b) dengan pemlastis, (c) 100% gabus PS................................................... 34 Data analisis kuat tarik................................................................................ 35 Termogram DSC pada nisbah gabus PS−pati............................................. 36 Bobot jenis polipaduan gabus PS−pati....................................................... 47 Struktur kimia poli(asam laktat)................................................................. 4

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman1 Diagram alir penelitian .............................................................................. 92 Data penentuan bobot molekul gabus PS.................................................... 103 Data penentuan kadar air pati..................................................................... 114 Data penentuan kuat tarik........................................................................... 125 Data pengukuran bobot jenis...................................................................... 13

8

Page 9: Skripsi Sepuluh Halaman

(a)

PENDAHULUAN

Maraknya penggunaan gabus polistirena (PS) saat ini mengakibatkan perlunya upaya untuk

membuatnya menjadi biodegradabel. Oleh karena itu, mulai banyak dikembangkan produk

polimer biodegradabel, salah satunya adalah dengan membuat polipaduan berbasis pati. Telah

banyak penelitian yang melaporkan pembuatan polipaduan pati, di antaranya dengan polipropilena

(Azhari dan Wong 2001), polietilena (Raj et al. 2004), monmorilonit (Kampeerapappun et al.

2006), dan PS melalui teknik polimerisasi suspensi (Kaewtatip dan Tanrattanakul 2008). Siregar

(2009) berhasil mengembangkan polipaduan gabus PS–pati yang bersifat biodegradabel. Gambar 1

menunjukkan struktur monomer PS dan pati.

Perbedaan sifat PS (nonpolar dan hidrofobik) dengan pati (hidrofilik) memerlukan bahan

pengkompatibel agar dihasilkan polipaduan yang homogen. Bahan pengkompatibel yang dapat

digunakan adalah asam akrilat, anhidrida maleat, dan vinil alkohol (Shujun et al. 2005). Bahan lain

yang juga dapat digunakan sebagai bahan pengkompatibel adalah poli(asam laktat) dengan

tambahan optimum sebesar 20%b/b (Siregar 2009). Selain itu, bahan pemlastis juga sering

ditambahkan pada proses pembuatan polipaduan agar dihasilkan produk yang homogen dan

memiliki sifat mekanik yang baik. Bahan pemlastis yang dapat digunakan antara lain air, gliserol,

dan sorbitol (Schlemmer et al. 2007).

Penelitian ini bertujuan membuat polipaduan gabus PS−pati, menganalisis sifat mekanik dan

termal polipaduan yang dihasilkan, mempelajari pengaruh nisbah gabus, dan mempelajari

pengaruh tambahan gliserol pada film yang dihasilkan.

Gambar 1 struktur (a) monomer PS dan

9

(b)

Page 10: Skripsi Sepuluh Halaman

(b) pati.

METODE

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah gabus PS kotak makanan

(komersial), pati singkong, dan poli(asam laktat) (Toyota, Mw 60.000).

Alat-alat analisis yang digunakan adalah viskometer Ostwald, piknometer, alat uji kuat tarik

Torsee PA-104-30, dan alat kalorimetri pemayaran diferensial (DSC) Perkin Elmer.

Lingkup Kerja

Penelitian ini terbagi menjadi dua tahapan (Lampiran 1). Tahap pertama adalah penentuan

bobot molekul sampel gabus PS dilanjutkan dengan pembuatan polipaduan gabus dan tahap kedua

adalah analisis, meliputi analisis mekanik (kuat tarik) dan analisis termal (DSC). Juga dilakukan

penentuan bobot jenis produk untuk mengetahui pengaruh pemlastis.

Penentuan Bobot Molekul Gabus PS

Analisis berdasarkan metode yang dilakukan Kemala (1998). Dibuat larutan gabus PS dalam

toluena dengan ragam konsentrasi 0,1; 0,2; 0,3, dan 0,4%b/v. Kemudian dilakukan pengukuran

waktu alir pelarut murni (t0), yaitu toluena dan setiap konsentrasi larutan polimer menggunakan

viskometer Ostwald, hingga diperoleh t0, t1, t2, t3, dan t4. Selanjutnya nilai viskositas spesifik (ηsp)

dihitung dan dibuat kurva hubungan viskositas tereduksi (ηsp/C) dengan konsentrasi (C). Kemudian

grafik tersebut diekstrapolasi ke konsentrasi nol, sehingga diperoleh viskositas intrinsik (η). Bobot

molekul diperoleh melalui Persamaan 1 yang dikemukakan oleh Mark-Houwink-Sakurada (Chuah

et al. 2001):

[η] = KMva …1

dengan:

η = viskositas intrinsik

K = tetapan 11 × 10-5

a = 0,725 (Danusso dan Moraglio 1957)

Mv = Massa molekul relatif

Preparasi Polipaduan Gabus PS−Pati

Polipaduan gabus PS-pati dibuat melalui modifikasi metode Felani (2010). Gabus PS

dipotong-potong dengan ukuran 2 cm2, dilarutkan dalam diklorometana, dan diaduk hingga

homogen dengan pengaduk magnet sehingga dihasilkan larutan gabus PS. Pati yang telah

dikeringkan di dalam oven pada suhu 80 ºC selama 24 jam sampai kadar airnya tetap (Bikiaris et

al. 1997), dilarutkan dalam diklorometana kemudian diaduk hingga homogen dengan pengaduk

10

Page 11: Skripsi Sepuluh Halaman

magnet. Ke dalam larutan pati ditambahkan sebanyak 2 gram (20%b/v) poli(asam laktat) dan

pengadukan dilanjutkan hingga homogen. Bobot gabus PS dan pati diragamkan berdasarkan

nisbah gabus PS : pati (Tabel 1). Setelah larutan gabus PS dan pati-poli(asam laktat) homogen,

keduanya dicampurkan dan diaduk dengan laju pengadukan 300 rpm selama 3 jam. Dibuat ragam

perlakuan pada saat pencampuran, yaitu dengan tambahan gliserol dan tanpa tambahan gliserol.

Tabel 1 Formulasi pembuatan polipaduan

Komposisi Bobot sampel (g) Bobot

gliserol

(g)

Gabus PS:Pati

(%)

Gabus

PSPati

60:40 5,00 3,00 -

65:35 5,50 2,50 -

70:30 6,00 2,00 -

75:25 6,50 1,50 -

80:20 7,00 1,00 -

60:40 4,75 2,75 0,50

65:35 5,25 2,25 0,50

70:30 5,75 1,75 0,50

75:25 6,25 1,25 0,50

80:20 2,75 0,75 0,50

Setelah diaduk selama 3 jam campuran polipaduan dicetak di atas pelat kaca kemudian

dikeringudarakan selama 10 menit. Film yang dihasilkan dipindahkan untuk dianalisis bobot jenis,

sifat mekanik, dan sifat termalnya.

Analisis Kuat Tarik (TAPPI T404-CM-92)

Analisis mengacu pada Technical Association of the Pulp and Paper Industry (TAPPI) No.

T404. Film yang akan dianalisis dipotong dengan ukuran panjang 18 cm dan lebar 1 cm.

Kemudian spesimen dijepitkan pada alat uji tarik universal dan ditarik dengan kecepatan konstan

dan beban maksimum 5 kgf. Dari nilai yang diperoleh dapat ditentukan besarnya kuat tarik dan

persentase perpanjangan dengan menggunakan Persamaan 2 dan Persamaan 3.

…2

Keterangan :

= kuat tarik (MPa)

Fmaks = tegangan maksimum (N)

A = luas penampang lintang (mm2)

…3

11

Page 12: Skripsi Sepuluh Halaman

Keterangan :

%E = perpanjangan (%)

ΔL = pertambahan panjang spesimen (mm)

L = panjang spesimen mula-mula (mm)

Analisis Sifat Termal

Analisis sifat termal dilakukan dengan alat DSC. Sampel ditempatkan di atas wadah yang

terbuat dari kuarsa yang terletak di dalam tungku pemanas (furnace) pada alat DSC. Pengukuran

dilakukan rentang suhu 50−200 ºC dengan kecepatan 20 ºC/menit. Data yang dihasilkan dalam

bentuk termogram.

Penentuan Bobot Jenis

Sampel dipotong dengan ukuran yang sama, kemudian dimasukkan ke dalam piknometer yang

telah diketahui bobot kosongnya (W0). Bobot piknometer dan sampel dicatat sebagai W1. Ke dalam

piknometer yang berisi potongan sampel ditambahkan akuades hingga tidak terdapat gelembung

udara, kemudian ditimbang bobotnya (W2).

Bobot piknometer berisi air juga ditimbang dan bobotnya dicatat sebagai W3. Suhu air dan

suhu udara dicatat untuk menentukan faktor koreksi suhu. Bobot jenis sampel dihitung

menggunakan Persamaan 4:

…4

Keterangan:

D = bobot jenis sampel (g/mL)

W0 = bobot piknometer kosong (g)

W1 = bobot piknometer sampel (g)

W2 = bobot piknometer + air (g)

W3 = bobot piknometer + air + sampel (g)

DI = bobot jenis air (g/ml)

Da = bobot jenis udara (g/ml)

12

Page 13: Skripsi Sepuluh Halaman

HASIL

Ciri Bahan Baku

Bobot molekul relatif (Mv) sampel gabus PS (Gambar 2) yang ditentukan dengan viskometer

Ostwald menghasilkan Mv sebesar 4461 g/mol. Lampiran 2 menunjukkan rincian perhitungan Mv.

Gambar 2 Gabus polistirena.

Polipaduan Gabus PS−Pati

Hasil pembuatan film polipaduan gabus menunjukkan ciri film yang berwarna putih keruh

dan cukup rapuh. Tidak ada perbedaan yang mencolok pada warna film yang dihasilkan pada

setiap perlakuan. Hasil foto dengan menggunakan kamera digital ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3 Lembaran film polipaduan tanpa pemlastis (atas) dan dengan pemlastis (bawah).

13

80:20 Tanpa pemlastis

Page 14: Skripsi Sepuluh Halaman

Selain itu, dapat diamati bahwa dengan tambahan gliserol sebagai pemlastis terbentuk

granula-granula kecil berwarna putih yang muncul sesaat setelah tambahan gliserol, sehingga film

yang dihasilkan tanpa tambahan gliserol tampak lebih homogen (Lampiran 3). Tambahan gliserol

secara fisik mengurangi kerapuhan film yang dihasilkan. Film yang terbentuk dari 100% gabus PS

menunjukkan warna yang transparan.

Sifat Mekanik (Kuat Tarik)

Hasil pengukuran kuat tarik menunjukkan bahwa terjadinya peningkatan kuat tarik dengan

meningkatnya nisbah gabus PS. Pengaruh tambahan pemlastis juga terlihat menurunkan kuat tarik

polipaduan gabus (Gambar 4). Namun, persentase perpanjangan menunjukkan hasil yang

seragam, yaitu 5,56% untuk semua perlakuan (Lampiran 4).

Gambar 4 Data analisis kuat tarik:

▲= tanpa pemlastis, ● = dengan pemlastis.

Sifat Termal

Hasil pencirian dengan penggunakan alat DSC pada sampel dengan nisbah gabus PS−pati

60:40 dan 80:20 (dengan tambahan pemlastis dan tanpa tambahan pemlastis) ditunjukkan pada

Gambar 5. Berdasarkan termogram DSC yang dihasilkan, diperoleh suhu transisi kaca (Tg) film

100% gabus PS adalah 100,15 ºC. Polipaduan dengan nisbah gabus PS−pati 60:40 tidak

menunjukkan Tg di daerah gabus PS. Pada nisbah tersebut hanya teramati puncak pelelehan

polipaduan pada suhu 162−165 ºC. Polipaduan dengan nisbah gabus PS−pati 80:20 menunjukkan

Tg pada 97,49 ºC (dengan pemlastis) dan 97,19 ºC (tanpa pemlastis). Puncak pelelehan polipaduan

teramati pada kisaran suhu yang sama dengan gabus PS.

14

Tg

Tg

Tg

(a)

(b)

(c)(d)(e)

Page 15: Skripsi Sepuluh Halaman

Gambar 5 Termogram DSC pada nisbah gabus PS−pati: (a) 80:20 dengan pemlastis, (b) 80:20

tanpa pemlastis, (c) 60:40 dengan pemlastis, (d) 60:40 tanpa pemlastis, dan (e) 100% gabus PS.

Bobot Jenis Polipaduan

Pencirian bobot jenis pada produk polipaduan yang dihasilkan menunjukkan adanya

kecenderungan peningkatan bobot jenis dengan meningkatnya nisbah gabus PS Data rincian

analisis bobot jenis polipaduan ditunjukkan pada Lampiran 5. Selain itu, dapat diamati pula bahwa

tambahan gliserol sedikit menurunkan bobot jenis polipaduan yang dihasilkan. Bobot jenis

polipaduan berkisar pada 1,0728−1,4555 g/ml. Gambar 6 menunjukkan pola peningkatan bobot

jenis polipaduan gabus PS−pati.

Gambar 6 Bobot jenis = gabus PS 100%, polipaduan gabus PS−pati: = tanpa pemlastis, =

dengan pemlastis.

15

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

100% PS 60:40 65:35 70:30 75:25 80:20

Nisbah gabus PS-pati

Bob

ot je

nis

(g/m

l)

Page 16: Skripsi Sepuluh Halaman

PEMBAHASAN

Ciri Fisik Polipaduan

Film polipaduan gabus berwarna keruh tetapi tampak homogen. Film dikatakan homogen jika

tidak terlihat lagi perbedaan antara komponen-komponen penyusunnya, baik dalam bentuk,

ukuran, maupun warna karena komponen-komponennya telah tercampur secara merata (Rosida

2007). Hal ini menunjukkan bahwa poli(asam laktat) yang ditambahkan ke dalam campuran pati

mampu menjadi bahan pengkompatibel antara gabus PS dan pati.

Gabus PS secara alamiah memiliki sifat nonpolar dan hidrofobik mampu bercampur dengan

pati yang bersifat hidrofilik melalui bantuan poli(asam laktat) sebagai bahan pengkompatibel.

Poli(asam laktat) merupakan suatu polimer yang memiliki struktur dengan gugus hidrofilik

maupun hidrofobik (Gambar 7). Dengan demikian, poli(asam laktat) mampu mengatasi perbedaan

sifat antara gabus PS dan pati melalui interaksi secara fisik (Siregar 2009).

Gambar 7 Struktur kimia poli(asam laktat).

Film polipaduan yang dihasilkan bersifat rapuh. Hal ini dapat disebabkan oleh rendahnya

bobot molekul bahan baku gabus PS yang digunakan. Bobot molekul rerata gabus PS yang

digunakan pada penelitian ini adalah 4461 g/mol. Secara umum Carraher (2003) menyatakan

bahwa bobot molekul sangat berpengaruh pada kekuatan mekanik suatu polimer. Polimer dengan

bobot molekul yang rendah akan memiliki kekuatan mekanik yang rendah pula. Dengan demikian,

pemanfaatan polipaduan gabus kurang cocok untuk dijadikan sebagai produk berupa lembaran

atau film, melainkan produk yang memiliki ketebalan yang cukup untuk menutupi sifatnya yang

rapuh.

Kuat Tarik

Uji tarik suatu bahan dapat memberikan informasi mengenai sifat mekanik bahan seperti kuat

tarik dan perpanjangan. Berdasarkan hasil analisis kuat tarik, peningkatan nilai kuat tarik terjadi

seiring dengan meningkatnya nisbah gabus PS. Tambahan pati menyebabkan polipaduan semakin

rapuh dan memiliki kuat tarik yang rendah. Hal ini juga sesuai dengan laporan Nawang et al.

16

Page 17: Skripsi Sepuluh Halaman

(2001) dan Shujun et al. (2005) yang mengamati pengaruh tambahan pati pada komposit

polietilena−pati. Menurunnya kuat tarik ini dapat disebabkan oleh amilopektin yang merupakan

salah satu komponen penyusun pati. Amilopektin adalah komponen penyusun pati yang memiliki

struktur bercabang dan tidak teratur sehingga bersifat amorf. Semakin besar nisbah pati dalam

polipaduan semakin meningkat sifat amorf pada polipaduan tersebut.

Kuat tarik polipaduan yang dihasilkan berada pada kisaran 4,0−4,8 MPa (tanpa pemlastis) dan

2,9−4,5 MPa (dengan pemlastis). Hasil tersebut tidak berbeda jauh dengan laporan Agranoff

(1977) yang menyatakan kuat tarik gabus PS berada pada kisaran 2,1−9,1 MPa dan memiliki

persentase perpanjangan 2−8%. Besarnya kuat tarik dipengaruhi oleh bobot molekul dan jenis

polistirena yang digunakan. Polistirena yang tidak berbentuk gabus dapat memiliki kuat tarik

hingga 30 MPa (Mark 1999).

Faktor lain yang juga dapat menyebabkan penurunan kuat tarik polipaduan ini adalah jenis

interaksi yang terjadi. Siregar (2009) menyatakan bahwa interaksi yang terjadi pada polipaduan

gabus PS−pati adalah interaksi secara fisik. Dengan demikian, interaksi yang hanya terjadi secara

fisik dari dua bahan yang memiliki sifat yang berbeda menyebabkan semakin lemahnya interaksi

yang terjadi.

Uji kuat tarik juga bertujuan mengevaluasi pengaruh tambahan gliserol pada campuran

polipaduan gabus PS−pati. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tambahan gliserol

berpengaruh pada penurunan kuat tarik. Nilai kuat tarik produk dengan tambahan gliserol masih

berada pada kisaran kuat tarik gabus PS. Hasil ini sesuai dengan prinsip kerja gliserol yang

berfungsi sebagai bahan pemlastis. Kemala (1998) menyatakan bahwa pemlastis menyebabkan

gaya kohesi antar−rantai akan berkurang dan akan menurunkan kuat tarik.

Sifat Termal

Analisis sifat termal pada polipaduan gabus PS−pati menunjukkan puncak pelelehan

polipaduan pada kisaran 162−165 ºC. Hal ini menunjukkan bahwa polipaduan yang terbentuk telah

homogen. Hal ini didukung oleh suhu pelelehan yang lebih tinggi dari suhu pelelehan pati, yaitu

160 ºC dan lebih rendah dari suhu pelelehan gabus PS, yaitu 200 ºC (Mark 1999).

Pola puncak pelelehan lain juga teramati pada polipaduan dengan nisbah gabus PS−pati 60:40.

Puncak pelelehan teramati memiliki dua puncak yang tergabung. Hal ini disebabkan oleh

meningkatnya nisbah pati sehingga muncul dua puncak pelelehan yang saling berhimpit.

Polipaduan dengan nisbah gabus PS yang besar (80%) teramati memiliki Tg pada kisaran

97,0−97,5 ºC. Nilai Tg tersebut berada pada kisaran Tg gabus PS. Sampel dengan 100% gabus PS

teramati memiliki Tg pada 100,15 ºC. Nilai Tg yang sedikit lebih rendah tersebut dapat disebabkan

oleh adanya pati (20%) pada polipaduan. Hal ini didukung oleh Pimentel et al. (2007) yang

menyatakan bahwa kandungan pati pada polipaduan gabus PS−pati dapat menurunkan Tg.

Meningkatnya nisbah gabus PS pada polipaduan menyebabkan teramatinya Tg polipaduan pada

kisaran Tg gabus PS.

17

Page 18: Skripsi Sepuluh Halaman

Pengaruh pemlastis pada penurunan Tg tidak teramati. Menurut Kemala (1998) pemlastis

dapat menurunkan interaksi antarmolekul pada rantai polimer, sehingga derajat kebebasan rantai

polimer meningkat dan entropi sistem bertambah. Oleh karena itu, polimer akan lebih mudah

mengalami perubahan dari keadaan kaku ke keadaan fleksibel dan nilai Tg menurun. Dengan

demikian, tidak terjadi perubahan sifat termal yang berarti pada polipaduan gabus PS−pati

dibandingkan dengan gabus PS.

Bobot Jenis

Peningkatan bobot jenis terjadi dengan meningkatnya nisbah gabus PS. Peningkatan bobot

jenis polipaduan juga terjadi seiring dengan peningkatan kuat tarik. Hal ini didukung oleh Kemala

(1998) yang melaporkan bahwa bobot jenis suatu polimer akan meningkat apabila kuat tarik,

kekerasan, dan kekakuannya meningkat.

Bobot jenis polipaduan berada pada kisaran bobot jenis gabus PS, yaitu sebesar

1,0728−1,4555 g/ml. Mark (1999) melaporkan bahwa bobot jenis PS sebesar 1,1 g/ml. Bobot

jenis polipaduan meningkat seiring dengan peningkatan nisbah PS. Hal ini dapat disebabkan oleh

meningkatnya keteraturan molekul dalam polipaduan dengan meningkatnya nisbah gabus PS.

Peningkatan bobot jenis ini dapat disebabkan oleh dominasi gabus PS yang bersifat linear

sehingga penyusunan molekul dalam polipaduan yang dihasilkan menjadi teratur. Selain itu,

tambahan pati yang memiliki komponen amilopektin juga menyebabkan turunnya keteraturan

molekul polipaduan. Oleh karena itu, peningkatan nisbah pati menyebabkan turunnya bobot jenis

polipaduan.

Pengaruh pemlastis juga dapat diamati dengan mengukur perubahan bobot jenis pada

polipaduan yang dihasilkan. Dengan tambahan pemlastis, maka keteraturan molekul di dalam

polipaduan akan menurun sehingga bobot jenis polipaduan juga akan mengalami penurunan. Hal

ini ditunjukkan dengan hasil yang diperoleh bahwa terjadi penurunan bobot jenis dengan tambahan

pemlastis (Gambar 5). Bobot jenis tidak menurun secara signifikan akibat tambahan pemlastis.

Dengan demikian, penggunaan polipaduan gabus PS−pati dapat digunakan sebagai bahan

pembentuk gabus. Perbedaan kepolaraan diduga menjadi faktor penyebab gliserol tidak

menurunkan bobot jenis secara signifikan pada polipaduan gabus PS−pati. Hal ini juga didukung

oleh terbentuknya granula-granula yang terbentuk pada polipaduan dengan tambahan gliserol.

18

Page 19: Skripsi Sepuluh Halaman

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Polipaduan gabus PS−pati berhasil dibuat dengan tambahan 20% poli(asam laktat) sebagai

bahan pengkompatibel. Kuat tarik polipaduan berada pada kisaran kuat tarik gabus PS sehingga

dapat digunakan sebagai bahan pembentuk gabus. Nisbah gabus PS−pati 80:20 memiliki kuat tarik

paling baik. Analisis sifat termal menunjukkan polipaduan yang dihasilkan telah homogen.

Tambahan gliserol sebagai pemlastis sedikit menurunkan kuat tarik dan bobot jenis polipaduan,

serta tidak mengubah sifat termal.

Saran

Perlu dilakukan pengujian pengaruh ragam laju pengadukan pada nisbah gabus PS−pati 80:20.

Juga perlu dilakukan analisis morfologi polipaduan dengan menggunakan mikroskop elektron

payaran (SEM).

19

Page 20: Skripsi Sepuluh Halaman

DAFTAR PUSTAKA

Azhari CH, Wong SF. 2001. Morphology−Mechanical Property Relationship of Polypropylene/Starch Blends. Pakistan Journal of Biological Sciences 4:693−695.

Bikiaris D, Prinos, Panayiotou C. 1997. Effect of EAA and Starch on the Termooxidative Degradation of LDPE. Polymer Degradation and Stability 56:1−9.

Carraher CE. 2003. Polymer Chemistry: An Introduction Ed Ke-4. New York: Marcel Dekker.

Chuah HH, Lin-Vien D, Soni U. 2001. Poly(trimethylene terepthalate) molecular weight and Mark-Houwink equation. Polymer 42:7137−7139.

Danusso F, Moraglio G. 1957. Some solution properties of isotactic and atactic polystyrenes. Journal of Polymer Science 24:161−172.

Felani N. 2010. Sifat mekanis polipaduan polistirena-pati menggunakan zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar. [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Kaewtatip K, Tanrattanakul V. 2008. Preparation of cassava starch grafted with polystyrene by suspension polymerization. Carbohydrate Polymers 73:647−655.

Kampeerapappun P. et al. 2007. Preparation of Cassava Starch/Montmorillonite Composite film. Carbohydrate Polymers 67:155−164.

Kemala T. 1998. Pengaruh Zat Pemlastis Dibutil Ftalat pada Polyblend Polistirena-Pati. [tesis]. Bandung: Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.

Mark JE. 1999. Polymer Data Handbook. New York: Oxford University.

Nawang R. et al. 2001. Mechanical properties of sago starch-filled linear low density polyethylene (LLDPE) composites. Polymer Testing 20:167−172.

Pimentel TAPF et al. 2007. Preparation and characterization of blends of recycled polystyrene with cassava starch. Journal of Material Sciences 42:7530−7536.

Raj B, Udaya SK, dan Siddaramaiah. 2004. Low Density Polyethylene Starch Blend Films For Food Packaging Applications. Advances in Polymer Technology 23:32-45.

Rosida A. 2007. Pencirian Polipaduan Poli(asam laktat) Dengan Polikaprolakton. [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Schlemmer D, Oliveira ER, Sales MJA. 2007. Polystyrene/thermoplastic Starch Blends with Different Plasticizers. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 87: 635–638.

Shujun W, Jiugao Y, Jinglin Y. 2005. Preparation and Characterization of Compatible Thermoplastic Starch/polyethylene blends. Polymer Degradation and Stability 87:395−401.

Siregar BA. 2009. Karakterisasi dan Biodegradasi Polipaduan (Styrofoam-Pati) dengan Poli(asam laktat) sebagai Bahan Biokompatibel. [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

[TAPPI] Technical Association of the Pulp and Paper Industry. 1992. Tensile Breaking Strength and Elongation of Paper and Paperboard (Using Pendulum-Type Tester). Georgia: TAPPI; (TAPPI Standard: T404-CM-92).

20

Page 21: Skripsi Sepuluh Halaman

Gabus polistirenadilarutkan dalam diklorometana

Patidilarutkan dalam diklorometana

Ditambahkan poli(asam

laktat)

Dicampurkan dan diaduk selama 3 jam

Dicetak di atas pelat kaca

Analisis bobot jenisAnalisis mekanik (kuat tarik)

Analisis termal (DSC)

LAMPIRAN

Lampiran 1 Diagram alir penelitian

21

Page 22: Skripsi Sepuluh Halaman

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Konsentrasi (g/ml)

Vis

kosi

tas

tere

duks

i

Lampiran 2 Data penentuan bobot molekul gabus PS

Waktu alir toluena (t0)

Ulangan Waktu alir (detik)1 7,522 7,673 7,44

Rerata 7,54

Waktu alir gabus polistirena dalam pelarut toluena (t)

Konsentrasi larutan polimer (%b/v)

0,1 0,2 0,3 0,4

Waktu alir (detik) 7,88 8,30 8,98 9,557,91 8,27 8,87 9,557,82 8,39 8,85 9,60

Rerata 7,87 8,32 8,90 9,57

Perhitungan untuk membuat grafik penentuan bobot molekul polimert0 t ηsp = (t-t0)/t0 C ηsp/C

7,54 7,87 0,0438 0,1018 0,42997,54 8,32 0,1034 0,2006 0,51577,54 8,90 0,1804 0,3044 0,59257,54 9,57 0,2692 0,4050 0,6648

Grafik hubungan konsentasi dengan viskositas tereduksi

Dari grafik di atas diperoleh persamaan garis: y = 0,7708x + 0,3558, R2 = 0,9980Titik potong pada sumbu y = viskositas intrinstik [η] = 0,3558

22

Page 23: Skripsi Sepuluh Halaman

80:20 Tanpa pemlastis

Bobot molekul gabus PS:[η] = KMv

a Mv = (η/K)1/a K = 11,0 × 10-5 (ml/g), a = 0,725 (Danusso dan Moraglio 1957)Sehingga diperoleh, Mv = 4461 g/mol

Lampiran 3 Lembaran polipaduan gabus PS−pati

23

Page 24: Skripsi Sepuluh Halaman

Lampiran 4 Data penentuan kuat tarik

Panjang spesimen awal = 180 mmFaktor konversi: 1 kgf = 98,1 N

Sampel* Tebal (mm)

Perpanjangan (mm)

Persentasi Perpanjangan

Tegangan (kgf)

Gaya (N)

Kuat Tarik (MPa)

Rerata kuat tarik

(MPa)Dengan Pemlastis  

60:40 1,3 10 5,56% 5,33 52,2873 4,02214,0221

1,3 10 5,56% 5,33 52,2873 4,0221

65:35 1,1 10 5,56% 4,44 43,5564 3,95974,1380

1,1 10 5,56% 4,84 47,4804 4,3164

70:30 1,3 10 5,56% 5,97 58,5657 4,50514,4183

1,3 10 5,56% 5,74 56,3094 4,3315

75:25 1,2 10 5,56% 5,88 57,6828 4,80694,6802

1,2 10 5,56% 5,57 54,6417 4,5535

80:20 1,1 10 5,56% 5,24 51,4044 4,67314,8560

1,1 10 5,56% 5,65 55,4265 5,0388Tanpa Pemlastis

60:40 1,3 10 5,56% 3,73 36,5913 2,81472,8826

1,3 10 5,56% 3,91 38,3571 2,9505

65:35 1,2 10 5,56% 4,82 47,2842 3,94043,7564

1,2 10 5,56% 4,37 42,8697 3,5725

70:30 1,2 10 5,56% 5,66 55,5246 4,62714,0303

1,2 10 5,56% 4,20 41,2020 3,4335

75:25 1,1 10 5,56% 4,57 44,8317 4,07564,1960

1,1 10 5,56% 4,84 47,4804 4,3164

80:20 1,1 10 5,56% 4,81 47,1861 4,28964,4948

  1,1 10 5,56% 5,27 51,6987 4,6999

* komposisi gabus PS : pati (%)

Contoh perhitungan:

%Perpanjangan =

24

Page 25: Skripsi Sepuluh Halaman

Kuat tarik =

Lampiran 5 Data pengukuran bobot jenis

Suhu pada saat percobaan 28 ºCDI = 0,99623 g/mLDa = 0,00125 g/mL

Sampel W0 W1 W2 W3 DDengan Pemlastis

60:40 14,1652 14,1680 19,3914 19,3912 1,072865:35 14,1652 14,1679 19,4150 19,4148 1,075870:30 14,1652 14,1673 19,4059 19,4055 1,230375:25 14,4984 14,5022 20,3730 20,3720 1,351680:20 14,4990 14,5006 20,3572 20,3567 1,4485

Tanpa Pemlastis60:40 14,5003 14,5153 20,3545 20,3530 1,106865:35 14,2941 14,2947 19,4633 19,4632 1,195270:30 14,2938 14,2948 19,4649 19,4647 1,245075:25 14,4984 14,4999 20,3704 20,3700 1,358080:20 14,4984 14,5003 20,3764 20,3758 1,4555

100% gabus PS 14,2938 14,2954 19,4602 19,4598 1,3279

Contoh perhitungan :

25