Journal of Engineering Environtmental Energy and Science Vol.
No.
Januari 2022, pp.
49 - 55
e-ISSN : 2828-6170 Efek Penambahan Silane sebagai Grafting Agent pada Composite Tepung Kulit Singkong dan Polypropylene Puspita Damayanti1*.
Tri Nurcahyaningrum2.
Elvi Kustiyah3.
Bungaran Saing4.
Suheira5 Teknik Kimia.
Fakultas Teknik.
Universitas Bhayangkara Jakarta Raya.
Jalan Raya Perjuangan.
Marga Mulya.
Bekasi Utara.
e-mail: 1pusita.
damayanti19@mhs.
nurcahyaningrum19@mhs.
id, 3elvikustiyah@gmail.
saing@dsn.
id, 5suheira@gmail.
Abstract Plastic waste is a waste that is difficult to decipher by soil and can pollute the environment.
To overcome this problem, biodegradable plastic or bioplastic from cassava peel starch can be made to produce biodegradable plastics.
To obtain bioplastics, starch is added with PP-g-MA as Agent Grafting so that the plastic is stronger and elastic.
In this study carried out with a variety of materials added with a mass ratio of Polypropylene.
PP-g-MA, and cassava peel starch namely .
75: 0.
25: .
, .
5: 0.
5: .
25: 0, 75: .
, .
: 1: .
, .
75: 1,25: .
, and .
,5: 1,5: .
Characterization of bioplastics was carried out by Tensile Strength test.
Elongation at Break test.
Modulus young test, and biodegradation test.
It is expected that the resulting bioplastics can become bioplastics that are in accordance with the standards.
Keywords: Plastic Biodegradable.
PP Ae g Ae MA.
Grafting Agent Abstrak Sampah plastik adalah limbah yang sulit diurai oleh tanah dan dapat mencemari lingkungan.
Untuk mengatasi masalah ini, plastik biodegradable atau bioplastik dari pati kulit singkong dapat dibuat untuk menghasilkan plastik biodegradable.
Untuk mendapatkan bioplastik, pati ditambahkan dengan PP-gMA sebagai Agen Grafting sehingga plastik lebih kuat dan elastis.
Dalam penelitian ini dilakukan dengan berbagai bahan yang ditambahkan dengan rasio massa Polypropylene.
PP-g-MA, dan pati kulit singkong yaitu .
,75: 0,25: .
, .
,5: 0,5: .
, .
,25: 0, 75: .
, .
: 1: .
, .
,75: 1,25: .
, dan .
,5: 1,5: .
Karakterisasi bioplastik dilakukan dengan tes Tensile Strength.
Elongation pada break test.
Modulus young test, dan biodegradation test.
Diharapkan bioplastik yang dihasilkan dapat menjadi bioplastik yang sesuai dengan standar.
Kata Kunci: Plastic Biodegradable.
PP Ae g Ae MA.
Grafting Agent
PENDAHULUAN
Komposite serat dengan thermoplastik merupakan cara yang umum digunakan untuk mendapatkan sifat-sifat yang unggul dari gabungan keduanya.
Memasukkan mineral ke dalam matrik thermoplastik akan menaikkan kekakuan, kekuatan dan stabilitas thermal yang lebih besar (Bikiaris et Kekurangan yang sering timbul pada komposit serat dan thermoplastik ini adalah lemahnya ikatan antara matrik dan serat sehingga menghasilkan sifat komposit cenderung lemah atau kurang baik.
(Nobuyuki Hayashi 2.
Kekurangan ini dipengaruhi oleh sifat alami serat alam yang cenderung hidrophilic yaitu keinginan serat untuk mengikat air, sehingga mempengaruhi sifat mekanis suatu (Mohammed et al.
Ikatan ini dapat diperbaiki dengan dua cara yaitu melakukan treatment kimia terhadap serat dan yang kedua menambahkan coupling agent pada saat proses compounding antara serat dan thermoplastik.
Beberapa perlakuan kimia yang sudah dilakukan oleh peneliti sebelumnya meliputi meliputi alkali treatment, silane treatment, isocyanate treatment, dan acetylation (Sofiana.
Chandra, and Handayani Sedangkan cara kedua dengan menambahkan coupling agent pada saat proses compounding yaitu silane atau polypropylene grafting maleic anhydrite (PP-G-MA).
(Park and Jin 2.
(Keener.
Stuart, and Brown 2.
Available Online at : http://ejurnal.
id/index.
php/JOE3S Puspita Damayanti.
Tri Nurcahyaningrum.
Elvi Kustiyah.
Bungaran Saing.
Suheira Submitted: 24/11/2021.
Revised: 08/12/2021.
Accepted: 22/12/2021.
Published: 31/01/2022 Pada penelitian ini dipelajari membandingkan 2 jenis coupling agent yaitu silane dan PP-G-MA terhadap kekuatan mekanis antara serat pati kulit singkong dengan thermoplastic.
Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan pengaruh silane dan PP-G-MA terhadap sifat mekanis composit pati kulit singkong dengan thermoplastik serta mengurangi kerusakan lingkungan akibat penggunaan bahan polimer yang sulit untuk terurai.
Proses grafting di mulai dengan mengikatkan gugus maleic anhydrite di gugus thermoplastik (PP atau PE), menjadi MA-g-PE atau PE-g-MA, atau kalau thermoplastiknya diganti PP maka yang terbentuk adalah MA-g-PP atau PP-g-MA dengan initiator DCP (Di Cumyl Peroxid.
atau BPO (Benzoyl Peroxid.
Untuk selanjutnya PP-g-MA ini sebagai agent untuk proses grafting antara pati dan thermoplastik PP, sehingga ada jembatan yang menghubungkan antara pati yang cenderung hidrophilic dengan thermpolastik polimer yang cenderung hidrophilic.
(Kalambur and Rizvi 2.
Sedangkan penambahan maleic anhydrite ini untuk produk non biodegradable plastik sudah dilakukan oleh beberapa peneliti, misal pencampuran PE (Hobbs.
Bopp, and Watkins 1983.
Kyu Kim.
Yun Park, and Jin Park 1991.
Liu.
Baker, and Russell 1990.
Relationships.
Han, and Chuang 1.
PP (Ide and Hasegawa 1974.
Park.
Kim, and Jeong 1.
dan lain sebagainya.
Penambahan maleic anhydrite ini juga sudah dilakukan untuk beberapa serat dan matrik thermoplastik, starch Ae maleic Ae PLA (Zhang and Sun 2.
, starch Aemaleic Aepolyester (Raquez.
Nabar, and Srinivasan 2.
Berikut mekanisme proses grafting antara thermoplastik (PE) dengan Maleic anhydrite menjadi PE-g-MA selanjutnya pengikatan PP-g-MA dengan serat atau selanjutnya dengan thermoplastik murni.
Gambar 1.
Mekanisme reaksi : .
penambahan MA ke thermoplastik dan .
reaksi PE-g-MA ke starch.
Silane Trialkoxy functional silane coupling agents yang mengandung reactive organofunctional groups sudah berhasil di terapkan pada composit glass fibres dalam thermoset resin matrik.
(Demjyn.
Pukynszky, and Nagy 1.
Silane yang biasa digunakan adalah sebagai berikut :
Gambar 2.
Mekanisme grafting Gugus fungsi silane dengan polypropylene (Demjyn et al.
Journal of Engineering Environtmental Energy and Science: January 2022 Efek Penambahan Silane sebagai Grafting AgentA.
Kompatibilitas .
Gambar 3.
Skema sintesa rekasi pencampuran pati dengan matrik polimer.
(Kalambur and Rizvi
METODE PENELITIAN
Penelitian ini bersifat eksperimental dan Observasi langsung di Laboraturium untuk memperoleh struktur morphologi bioplastik dengan tujuan agar dapat membedakan antara pengaruh silene dan PPG-MA terhadap sifat mekanisme composite pati kulit singkong dengan thermoplastik .
Alat dan Bahan Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain Oven.
Saringan 100 mesh.
Timbangan.
Beaker glass 100cc dan 250cc.
Gelas ukur.
Batang pengaduk.
Pipet tetes.
Kertas timbang.
Heater.
Rheomix.
Magnet stirrer.
Loyang.
Corong pemisah.
Bahan Pati kulit singkong.
PP-g-MA.
Silane .
Polypropilene resin.
Prosedur Kerja Ekstraksi Pati Kulit Singkong Kulit singkong dicuci sampai bersih, kemudian ditambahkan air secukupnya untuk mempermudah proses penghancuran.
Hancurkan dengan alat blender.
Bubur kulit singkong kemudian disaring hingga diperoleh air yang ditampung dalam baskom.
Endapkan selama 1 malam.
Setelah diperoleh endapan pati, selanjutnya di keringkan dalam oven pada suhu 70EE selama 30 Pati kering diayak dengan ayakan 60 mesh hingga diperoleh pati halus.
Hasil akhir, pati kering dengan kadar air maksimal 5%.
Pembuatan komposit pati kulit singkong dengan thermoplastic Hasil ekstraksi pati kulit singkong.
Selanjutnya proses dry mix yakni proses pencampuran bahan polypropylene sebagai matrik pati kulit singkong pp-g-ma /silane .
alam berbagai formulasi perbandingan berat masing-masing sampel Polypropilen.
PP-g-MA, dan pati kulit singkong yaitu .
,75:0,25:.
, .
,5:0,5:.
, .
,25:0,75:.
, .
:1:.
, .
,75:1,25:.
, dan .
,5:1,5:.
Hot Blending: menggunakan extrusion yang melelehkan matrik dan mencangkokkan pati kulit singkong sebagai agen pencangkokan pp-gma dan silane.
Masuk ke tahap karakterisasi material meliputi pengujian mekanis berupa sifat material yang bertujuan untuk memastikan kecocokan plastik untuk aplikasi yang diinginkan, dan pengujian micro, untuk mengetahui unsur kandungan yang terdapat dalam spesimen.
Analisa hasil pengujian, pembuatan jurnal dan laporan.
Copyright A 2022 Journal of Engineering Environtmental Energy and Science.
January 2022 Puspita Damayanti.
Tri Nurcahyaningrum.
Elvi Kustiyah.
Bungaran Saing.
Suheira Submitted: 24/11/2021.
Revised: 08/12/2021.
Accepted: 22/12/2021.
Published: 31/01/2022 Uji Paramater Fisik Uji Morphologi Film bioplastik hasil perlakuan terbaik dianalisi bentuk morfhologi permukaan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM) dan tingkat kristalinitas menggunakan Energy Dispersive X-Ray Diffraction (EDX).
Scanning Electron Microscopy (SEM) dapat digunakan untuk mengidetifikasi struktur micro dengan cara pengambilan gambar, fotografi yang dilakukan dengan teknik dan metode operasi khusus.
Sedangkan Energy Dispersive X-Ray Diffraction (EDX) digunakan untuk menganalisis unsur atau karakteristik kimia dari specimen.
Karakterisasi ini bergantung pada penelitian dari interaksi beberapa eksitasi sinar X dengan spesimen.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penelitian bioplastik dari pati kulit singkong Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kelayakan dari pati kulit singkong sebagai bahan pembuatan bioplastik.
Oleh karena itu, tahap awal penelitian ini dilakukan dengan persiapan bahan baku kemudian pembuatan bioplastik itu sendiri.
Persiapan bahan yang dilakukan adalah mengekstraksi kulit singkong menjadi pati.
Kulit singkong yang digunakan sebanyak 5 Kg dan proses ekstraksi dilakukan dengan cara mengendapkan pati pada suatu wadah dan dikeringkan dibawah terik matahari.
Pengeringan dilakukan selama 3 hari dan diperoleh hasil seperti gambar.
Gambar 4.
Kulit Singkong, .
Pati kulit singkong.
Pembuatan Bioplastik Pembuatan bioplastik dilakukan dengan memvariasikan konsentrasi PP-g-MA yang bertujuan untuk mengetahui kekuatan mekanis antara serat pati kulit singkong dengan polypropylene.
Perbandingan berat masing-masing sampel Polypropilen .
PP-g-MA, dan pati kulit singkong yaitu .
,75:0,25:.
, .
,5:0,5:.
, .
,25:0,75:.
, .
:1:.
, .
,75:1,25:.
, dan .
,5:1,5:.
Proses blending bioplastik dilakukan dengan menggunakan alat Rheomix dengan suhu 170-175 oC.
Waktu yang dibutuhkan untuk blending 1 sampel yaitu 10 menit dengan keterangan 5 menit pertama untuk blending PP dan PP-g-MA kemudian di tambah pati dan di blending kembali selama 5 .
Gambar 5.
Sampel PP dan PP-g-MA, .
Pati Kulit Singkong.
Sampel bioplastik yang Dengan formulasi perbandingan variabel Polypropylene.
PP-g-MA, dan pati kulit singkong yaitu 34:1:15.
Journal of Engineering Environtmental Energy and Science: January 2022 Efek Penambahan Silane sebagai Grafting AgentA.
Pembentukan Dogbond Sampel yang sudah melalui proses blending, kemudian dilakukan pengepresan dengan alat Hot Press dengah suhu 170-175oC dengan tekanan 2500 psi.
tujuan dari pembentukan dogbond adalah untuk mempermudah saat dilakukan uji mekanik.
Gambar 6.
Sampel setelah dipress.
Hasil Karakterisasi Plastik Biodegradable Bioplastik yang dihasilkan akan dilakukan pengujian untuk mengetahui struktur mophologi bioplastik dilakukan uji SEM dan EDS.
Dalam penelitian ini pengujian untuk mengetahui karakteristik bioplastik hanya uji SEM dan EDS.
Uji SEM Uji SEM (Scanning Electron Microscop.
dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui morfologi dari sampel bioplastik.
Bioplastik yang diuji adalah bioplastik dengan perbandingan variabel Polypropylene.
PP-g-MA, dan pati kulit singkong dalam gram yaitu 34:1:15.
Dengan formulasi tersebut dapat memberikan hasil yang lebih efisien dan maksimal dari segi karakteristik dibanding menggunakan formulasi lainnya.
Hasil SEM ditunjukkan dalam gambar 7 dan gambar 8.
Gambar 7.
Hasil SEM Bioplastik dengan berat PP-g-MA 1 gr .
erbesaran 500 X).
Gambar 8.
Hasil SEM Bioplastik dengan berat PP-g-MA 1 gr .
erbesaran 2000 X).
Dari Gambar 7 perbesaran 500 kali, terlihat masih terdapat pati yang tidak homogen.
Hal tersebut diduga diakibatkan oleh ukuran partikel pati kulit singkong yang cukup besar sehingga tidak tercampur Gambar 8 menunjukkan permukaan yang kurang halus dan masih banyak serat-serat yang tidak homogen.
Copyright A 2022 Journal of Engineering Environtmental Energy and Science.
January 2022 Puspita Damayanti.
Tri Nurcahyaningrum.
Elvi Kustiyah.
Bungaran Saing.
Suheira Submitted: 24/11/2021.
Revised: 08/12/2021.
Accepted: 22/12/2021.
Published: 31/01/2022 Uji EDS Uji Energy Dispersive X-ray Spektroscopy (EDS atau EDX atau EDAX) bertujuan untuk menganalisis unsur atau karakteristik kimia dari bioplastik.
Karakteristik ini bergantung pada penelitian dari interaksi beberapa eksitasi sinar X dengan sampel bioplastik (Pranoto.
et al 2.
Hasil uji EDS ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
Gambar 9.
Spesimen yang akan dianalisis Gambar 10.
Spectrum 1 Gambar 11.
Spectrum 2 Dari hasil uji EDS pada spectrum 1, 2, dan 3 terdapat 2 unsur yang terdapat pada sampel yang terdiri dari Karbon dan Oksigen.
Unsur yang mendominasi di setiap spectrum adalah unsur karbon (C).
Pada spectrum 1 terdapat kandungan karbon 95.
0%, dan oksigen 5.
0 %.
Spectrum 2 terdapat kandungan 2 %, dan oksigen 3.
8 %.
Sedangkan spectrum 3 terdapat kandungan unsur karbon yang lebih rendah dibanding spectrum 1 dan 2 yaitu 80.
4%, dan kandungan oksigen lebih tinggi yaitu 19.
Tabel 1.
Unsur dalam spectrum 1,2 dan 3
Wt% Unsur
Spectrum
Spectrum
Spectrum
KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dipaparkan sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa hasil uji SEM pada sampel dengan perbandingan berat masing-masing Polypropilena.
PP-g-MA, dan pati kulit singkong adalah 34:1:15 gram menunjukkan bahwa masih terdapat komponen pati yang tidak homogen dan menujukkan permukaan yang tidak halus.
Hasil uji EDS diperoleh bahwa unsur yang lebih dominan dalam spectrum 1,2 dan 3 adalah unsur Carbon.
Dengan kandungan masing masing spectrum 0 %, 96.
2 % dan 80.
4 %.
Dalam Penelitian ini belum dilakukannya Uji Tarik pada thermoplastik karena pada penelitian ini hanya untuk mengetahui struktur morfologi bioplastik dengan dilakukannya uji SEM dan EDS.
Maka Journal of Engineering Environtmental Energy and Science: January 2022 Efek Penambahan Silane sebagai Grafting AgentA.
saran dari kami untuk penelitian selajutnya dapat dilakukan Uji Tarik agar menjadi penelitian yang DAFTAR PUSTAKA