TESIS

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT DARI SERAT NATA DE COCO DAN SERAT RAMI DENGAN RESIN EPOKSI

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF COMPOSITES OF NATA DE COCO FIBERS AND HEMP FIBERS WITH EPOXY RESIN

Kurnia Widhi Astuti

NIM 10/309501/PPA/3432

PROGRAM STUDI S2 ILMU KIMIA JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA 2013

ii

TESIS

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT DARI SERAT NATA DE COCO DAN SERAT RAMI DENGAN RESIN EPOKSI

PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF COMPOSITES OF NATA DE COCO FIBERS AND HEMP FIBERS WITH EPOXY RESIN

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar derajat Master of Science Ilmu kimia

Kurnia Widhi Astuti

NIM 10/309501/PPA/3432

PROGRAM STUDI S2 ILMU KIMIA JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA 2013

v

PRAKATA Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT, karena atas limpahan

berkat dan rahmat-Nya, maka penelitian dan penulisan tesis yang berjudul

“Pembuatan Dan Karakterisasi Komposit Dari Serat Nata de Coco Dan Serat

Rami Dengan Resin Epoksi” dapat terselesaikan dengan baik.

Penelitian dan penulisan tesis ini bukan semata-mata karena kemampuan

penulis tetapi berkat bantuan, dorongan serta bimbingan dari berbagai pihak,

karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Prof. Dr. A.H. Bambang Setiaji selaku pembimbing I dan Prof. Dr. Utoro

Yahya, M.Sc. selaku pembimbing II, yang telah meluangkan waktunya untuk

mengarahkan dan membimbing peneliti selama penelitian dan menyusun tesis.

2. Dr. Chairil Anwar dan Prof. Dr. Nuryono, MS, selaku penguji yang telah

banyak memberikan saran-saran selama penyusunan tesis.

3. Pak Tokok Adiarto yang telah memberikan pengarahan terhadap penelitian

dan penyusunan tesis ini.

4. Pimpinan beserta seluruh staf Laboratorium Riset Kimia Fisik FMIPA UGM

yang telah memberikan fasilitas selama penelitian.

5. Bapak Haji dan pak Yanto selaku kepala Laboratorium Material dan laboran

di jurusan Teknik Mesin FT yang telah memberikan fasilitas, mengarahkan

selama penelitian serta yang telah banyak membantu penulis dalam pengujian

dan analisis sampel

6. Kepala Laboratorium APIK 1, Ibu Zaenab dan Kepala Sekolah SMTI yang

telah membantu memberikan fasilitas selama penelitian.

7. Orang tuaku tercinta yang selalu membantu baik material maupun doa dan

memberikan semangat untuk menyelesaikan penelitian ini

8. Kakak-kakakku tercinta yang selalu memberikan semangat untuk segera

menyelesaikan penelitian ini.

9. Spesial buat Galih Chandra yang selalu menemani dan mensupport penulis

ketika dalam keadaan menyerah dan selalu membantu penulis dalam

penelitian untuk menyelesaikan program studi S2.

10. Teman-teman seperjuangan Kimia Fisik terutama Riska Suryaningrum, mbak

Istnin, mbak Cut Kiki, mbak Dian Anggaraini, mbak Lisa, mbak Tati, Ronald

vi

Mandey dan Millian Tengker yang bersama-sama berjuang dalam

menyelesaikan penelitian.

11. Sahabat-sahabatku Riska Surya N., Idham Dz., Vina Fauza dan Okti yang

selalu memberikan dukungannya.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penulisan hasil penelitian tesis ini

belum sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dapat diberikan sebagai bahan

perbaikan penulisan naskah ini. Penulis berharap agar tulisan ini bermanfaat bagi

ilmu pengetahuan dan memberikan inspirasi bagi yang membutuhkannya.

Yogyakarta, 11 Januari 2013

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ii HALAMAN PENGESAHAN iii PERNYATAAN iv PRAKATA v DAFTAR ISI vii DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR TABEL x DAFTAR LAMPIRAN xi INTISARI xii ABSTRACT xiii BAB I. PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 6 1.3 Tujuan Penelitian 6 1.4 Manfaat Penelitian 6

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 7

2.1 Komposit 7 2.1.1 Komponen penyusun komposit 8 2.1.2 Sifat material komposit 9 2.1.3 Komposit yang diperkuat serat 9

2.2 Selulosa 10 2.2.1 Serat nata de coco 11 2.2.2 Serat rami 12 2.2.3 Perlakuan NaOH (alkali) 13 2.2.4 Kitosan 14

2.3. Resin Epoksi 15 2.4. Wettability 17 2.5. Sifat-sifat Mekanik Komposit 18

2.5.1 Kekuatan bending komposit 19

BAB III. LANDASAN TEORI DAN HIPOTESIS 20 3.1. Proses Perlakuan Serat 20 3.2 Pengaruh resin epoksi dan hardener 23 3.3 Pengaruh Serat Nata de coco dan Serat Rami pada Komposit 26 3.4 Rancangan Penelitian 29

BAB IV. METODE PENELITIAN 31

4.1. Alat dan Bahan Penelitian 31 4.1.1 Alat penelitian 31 4.1.2 Bahan penelitian 32

4.2. Prosedur Kerja 32 4.2.1 Pembuatan lembaran serat nata de coco 32 4.2.2 Pembuatan larutan NaOH 1%-5% 32 4.2.3 Perendaman larutan NaOH pada serat nata de coco 33

viii

4.2.4 Pembuatan larutan kitosan 0,1% 33 4.2.5 Perendaman larutan kitosan pada serat rami 33 4.2.6 Pembuatan perbandingan komposisi resin epoksi dan hardener 34 4.2.7 Pembuatan komposit serat-epoksi 35

4.3. Diagram Alir Penelitian 36 4.4. Karakterisasi Komposit Serat-Epoksi 38

4.4.1 Penentuan nilai densitas 38 4.4.2 Penentuan tensile test 38 4.4.3 Penentuan daerah elongation 39 4.4.4 Penentuan bending test 39 4.4.5 Analisis SEM 39 4.4.6 Analisis X-ray Diffraction (XRD) 40 4.4.7 Analisis FTIR 40 4.4.8 Analisis sudut kontak 40

4.5. Tempat Penelitian 41 BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN 42

5.1. Pembuatan Lembaran Serat Nata de Coco 42 5.2. Pengaruh Penambahan Alkali pada Serat Nata de Coco 43

5.2.1 Penentuan sudut kontak 44 5.2.2 Penampang permukaan serat nata de coco 46 5.2.3 Penentuan kristalinitas serat nata de coco 47

5.3. Pengaruh Penambahan Kitosan pada Serat rami 48 5.3.1 Penentuan sudut kontak 49 5.3.2 Penampang permukaan serat rami 50 5.3.3 Penentuan kristalinitas serat rami 51

5.4. Proses Pembuatan Komposisi Resin Epoksi-Hardener 53 5.4.1 Penentuan uji tarik resin epoksi-hardener 54

5.5. Pembuatan Komposit Serat-Epoksi 56 5.5.1 Penentuan uji tarik komposit serat-epoksi 56 5.5.2 Penentuan uji bending komposit serat-epoksi 59 5.5.3 Penentuan densitas komposit serat-epoksi 61

5.6. Analisis Gugus Fungsi Komposit Serat-Epoksi 62 5.6.1 Analisis sifat mekanik berdasarkan intensitas

Gugus fungsi 63 5.7. Analisis Sudut Kontak Komposit Serat-Epoksi 65

5.7.1 Analisis ketahanan kimia 66 5.7.2 Analisis SEM penampang patah komposit serat-epoksi 67 5.7.3 Aplikasi komposit serat epoksi NREpN 68

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN 70

6.1. Kesimpulan 70 6.2. Saran 70

DAFTAR PUSTAKA 72 LAMPIRAN 79

ix

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Struktur selulosa 10 Gambar 2.2 Ikatan hidrogen yang menghubungkan selulosa 11 Gambar 2.3 Reaksi polimerisasi selulosa pada serat nata de coco 12 Gambar 2.4 Serat nata de coco 12 Gambar 2.5 Struktur kimia kitosan 15 Gambar 2.6 Struktur kimia ideal epoksi 16 Gambar 2.7 Hubungan sudut kontak dengan sifat pembasahan 18 Gambar 2.8 Kurva Stress dan Strain 19 Gambar 3.1 Mekanisme reaksi antara selulosa dan kitosan 21 Gambar 3.2 Wettability serat-matrik 22 Gambar 3.3 Perbandingan kekuatan dan tingkat kekakuan antar

polimer-polimer resin 25 Gambar 3.4 Struktur kimia ideal epoksi 25 Gambar 3.5 Reaksi antara epoksi dan hardener 26 Gambar 3.6 Komposit antara matriks dan serat 27 Gambar 4.1 Cetakan komposit metode Hand Lay up 34 Gambar 4.2 Komposit antara serat nata de coco dan serat rami 36 Gambar 4.3 Variasi pembuatan komposit serat-epoksi 36 Gambar 4.4 Diagram Alir Penelitian 37 Gambar 4.5 Alat uji tarik dan proses uji tarik serat 38 Gambar 5.1 Serat nata de coco sebelum dan setelah dikeringkan 42 Gambar 5.2 Perubahan ikatan hidrogen selama pelepasan air

dari dua permukaan selulosa 43 Gambar 5.3 Grafik antara sudut kontak larutan NaOH 1%, 2%, 3%, 4%

dan 5% terhadap waktu 45 Gambar 5.4 Hasil pengamatan SEM pada permukaan serat 46 Gambar 5.5 Difraktogram serat nata de coco murni

(a) tanpa perlakuan NaOH (b) perlakuan NaOH 47 Gambar 5.6 Mekanisme interaksi antara selulosa dan kitosan 49 Gambar 5.7 Grafik antara sudut kontak kitosan terhadap waktu 50 Gambar 5.8 Hasil pengamatan SEM pada permukaan serat 51 Gambar 5.9 Difraktogram serat rami murni

(a) tanpa perlakuan kitosan (b) perlakuan kitosan 52 Gambar 5.10 Pencampuran resin epoksi-hardener 54 Gambar 5.11 Diagram antara perbandingan epoksi-hardener (EH) dengan tensile strength 55 Gambar 5.12 Diagram antara perbandingan epoksi hardener (EH)

dengan Modulus young 55 Gambar 5.13 Diagram kekuatan tarik antara komposit serat-epoksi 57 Gambar 5.14 Diagram modulus young komposit serat-epoksi 59 Gambar 5.15 Diagram antara komposit serat dengan tegangan bending 60 Gambar 5.16 Diagram antara komposit serat dengan Modulus young 61 Gambar 5.17 Diagram densitas pada masing-masing komposit serat 61 Gambar 5.18 Spektra inframerah komposit serat-epoksi (a). EpNNNEp (b). EpNRNEp (c). NREpN 62 Gambar 5.19 Interaksi ikatan hidrogen komposit serat 65

x

Gambar 5.20 Pengukuran sudut kontak pada jenis komposit serat 66 Gambar 5.21 Hasil pengamatan SEM permukaan komposit NREpN 67 Gambar 5.22 Hasil pengamatan SEM penampang patah uji tarik

komposit NREpN 68

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Sifat fisik dan sifat kimia serat rami 4 Tabel 2.1 Sifat Serat Rami, flax dan kapas 13 Tabel 3.1.Pertimbangan penggunaan komposit 28 Tabel 4.1.Komposisi antara rasio epoksi dengan hardener

dengan tebal cetakan 4mm 34 Tabel 5.1 Kekuatan uji tarik pada jenis komposit serat-epoksi 57 Tabel 5.2 Kekuatan bending pada jenis komposit serat-epoksi 59 Tabel 5.3 Interpretasi pita serapan gugus fungsional komposit serat-epoksi 63 Tabel 5.4 Intensitas gugus fungsi pada jenis komposit serat-epoksi 64 Tabel 5.5 Uji ketahanan kimia komposit serat-epoksi NREpN 66

xii

DAFTAR LAMPIRAN

1. Data Pengukuran Sudut Kontak Serat Nata de Coco pada Larutan NaOH 78 2. Data Pengukuran Sudut Kontak Serat Rami dan Kitosan 81 3. Data Pengukuran Tensile test Perbandingan Resin Epoksi dengan Hardener 82 4. Data Pengukuran Tensile test Komposit Serat 82 5. Data Pengukuran Bending Test Komposit serat 83 6. Data Sudut Kontak Komposit Serat 86 7. Data Pengukuran Densitas Komposit 87 8. Data Pengukuran FTIR pada Komposit Serat EpNNNEp 88 9. Data Pengukuran FTIR pada Komposit Serat EpNRNEp 89 10. Data Pengukuran FTIR pada Komposit Serat NREpN 90 11. Gambar Spesimen Tensile Test 91 12. Perhitungan Indeks Kristalinitas Serat 91 13. Proses Pembuatan Lembaran Serat Nata de Coco 92 14. Proses Pembuatan Resin Epoksi dan Hardener 92 15. Proses Pembuatan Komposit Serat 92 16. Gambar Kekuatan Tarik 93 17. Alat dan bahan yang digunakan di Laboratorium Material Bahan

Teknik Mesin UGM 93 18. Analisis ketahanan kimia komposit serat 94 19. Perhitungan Stress, Strain dan Modulus Young pada uji tarik 96 20. Perhitungan tegangan bending, regangan bending dan modulus elastisitas 97 21. Data pengukuran XRD serat nata de coco murni 98 22. Data pengukuran XRD serat nata de coco setelah perlakuan NaOH 99 23. Data pengukuran XRD serat rami murni 100 24. Data pengukuran XRD serat rami setelah perlakuan kitosan 101

xiii

INTISARI

Pembuatan Dan Karakterisasi Komposit Dari Serat Nata De Coco Dan Serat Rami Dengan Resin Epoksi

Oleh

Kurnia Widhi Astuti NIM 10/309501/PPA/3432

Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan dan karakterisasi komposit dari serat nata de coco dan serat rami dengan resin epoksi. Penggunaan serat nata de coco dan serat rami pada penelitian ini adalah serat yang telah mengalami proses pengeringan (bebas air). Perlakuan kimia pada serat nata de coco dengan larutan NaOH konsentrasi 1-5% (w/v) pada variasi waktu selama 1-3 jam. Perlakuan kimia pada serat rami dilakukan dengan kitosan pada variasi waktu selama 1-3 jam. Selanjutnya dilakukan pencampuran hardener ke dalam resin epoksi untuk memperoleh perbandingan komposisi terbaik dengan variasi EH1, EH2, EH3, EH4 dan EH5. Pembuatan komposit serat dilakukan dengan variasi EpNNNEp, EpNRNEp, EpNREp, NepN, NREpN. Karakterisasi komposit meliputi sudut kontak, kekuatan tarik dengan metode ASTM-D638, kekuatan bending dengan metode ASTM-D729, ketahanan kimia, kerapatan massa, identifikasi gugus fungsi (FTIR), analisis struktur mikro (SEM).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan NaOH dan kitosan pada serat nata de coco dan serat rami memberikan sudut kontak terkecil masing-masing adalah 17,040 dan 20,560. Hasil modulus young paling baik diperoleh dengan perbandingan EH3 (50:50). Uji sifat mekanik menggunakan tensile test dan bending test memberikan nilai modulus elastisitas optimum pada variasi serat NREpN masing-masing sebesar 7,424 Gpa dan 57,539 Gpa. Spektrum FTIR komposit serat-epoksi menunjukkan serapan OH ikatan hidrogen pada 3450-3400 cm-1, serapan cincin aromatik piran pada 1640-1504 cm-1, serapan C-O (ikatan β-glikosidik) pada daerah sekitar 1000 cm-1. Komposit memiliki rapat massa 1,01245-0,83365 g/mL. Komposit NREPN memiliki karakter sifat komposit paling ringan di antara variasi komposit lainnya. Analisis SEM pada komposit NREpN memberikan dominasi patah serat dan sedikit terjadinya fiber pull out.

Kata kunci: serat nata de coco, serat rami, wettability, resin epoksi, komposit

xiv

ABSTRACT

Preparation And Characterization Of Composites Of Nata De Coco Fibers And Hemp Fibers With Epoxy Resin

By

Kurnia Widhi Astuti NIM 10/309501/PPA/3432

A study concerning the creation and characterization of composites of nata

de coco fiber and hemp fiber with epoxy resin as an alternative raw material of industry. The use of nata de coco fiber and hemp fiber in this study is a fiber that has undergone a process of drying (water-free). Prior to the manufacture of composites, fibers undergo chemical treatment in order to obtain high mechanical properties in composites. Chemical treatment of the nata de coco fiber by adding NaOH at a concentration of 1-5% (w / v) with the variation of time for 1-3 hours. Chemical treatments on jute fiber is done by adding chitosan with the variation of time for 1-3 hours. Further mixing hardener into the epoxy resin composition to obtain the best comparison with the variation EH1, EH2, EH3, EH4 and EH5. The making of fiber composites is done with variation EpNNNEp, EpNRNEp, EpNREp, NepN, NREpN. Characterization of composites include contact angle, tensile strength with ASTM-D638 method, bending strength with ASTM-D729 method, chemical resistance, bulk density, the identification of functional groups (FTIR) and analysis of the microstructure (SEM).

The results showed that the addition of NaOH and chitosan to nata de coco fiber and hemp fiber gives the smallest contact angle, respectively 17.040 and 20.560. The smaller the contact angle, the better the wettability. Best young modulus results obtained by comparison EH3 (50:50). Test of mechanical properties using tensile test and bending test provides optimum elasticity modulus fiber variations NREpN respectively 7.424 GPa and 57.539 GPa. FTIR spectrum fiber-epoxy composites showed OH absorption of hydrogen bonds in 3450-3400 cm-1, aromatic ring absorption piran in the 1640-1504 cm-1, absorption of CO (β-glycosidic bond) in the region around 1000 cm-1. Composites have density from 1.01245 to 0.83365 g/mL. Composite NREPN has the lightest composite character trait variation among other composites. Analysis SEM of the fracture of composite fiber NREpN give dominance and slightly pull out the fiber. Keywords: nata de coco fiber, hemp fiber, wettability, epoxy resin, composite

1

BAB I

PENDAHULUAN .

1.1. LATAR BELAKANG

Serat sintetis merupakan serat buatan manusia yang umumnya berasal dari

bahan petrokimia. Sebagian besar produksi komposit komersial menggunakan

serat berbasis minyak bumi atau sintetis yang bersifat non-degradable, tidak

ramah lingkungan dan bahan baku relatif mahal (Setyanto, 2012). Selain

penggunaan serat sintetis, seperti yang telah diketahui bersama bahwa eksploitasi

hutan merupakan salah satu penyebab utama rusaknya lingkungan hidup. Hingga

saat ini hutanlah yang menjadi sumber utama bahan baku selulosa (kayu) dunia,

untuk bahan baku tekstil dan keperluan sehari-hari berbahan dasar selulosa. Untuk

menghindari semakin merosotnya kualitas lingkungan akibat penggunaan material

berbahan dasar minyak bumi seperti serat sintetis dan terjadinya kerusakan hutan,

sekarang ini banyak dikembangkan komposit alami berbahan dasar serat alam.

Serat alam non kayu berbasis selulosa seperti flax, hemp, jute, sisal dan rami

merupakan serat yang dapat diperbarui dan terdapat melimpah di alam ( Netravali

dan Nam, 2006).

Saat ini jumlah air kelapa yang dihasilkan di Indonesia kurang lebih 900

juta liter per tahun (Sutarminingsih, 2004). Industri pengolahan buah kelapa

umumnya masih terfokus pada pengolahan hasil daging buah sebagai hasil utama,

sedangkan industri yang mengolah hasil samping buah seperti air, sabut dan

tempurung kelapa masih secara tradisional dan berskala kecil, sedangkan potensi

ketersediaan bahan baku untuk membangun industri pengolahannya sangat besar

(Mahmud dan Terry, 2005). Air kelapa menjadi pilihan yang terbaik dari segi

komersial sebagai bahan baku pembuatan serat nata de coco karena bersifat

limbah, harganya murah, dan jumlahnya yang melimpah. Pada awalnya limbah air

kelapa tersebut sering kali menimbulkan masalah terhadap lingkungan jika

jumlahnya sangat besar. Pasalnya, limbah yang terfermentasi dapat menyebabkan

polusi berupa bau busuk. Dengan demikian, apabila teknologi komposit dari

selulosa serat nata de coco direalisasikan, maka dapat membantu menyerap

2

limbah cair air kelapa yang selama ini telah dimanfaatkan industri makanan dan

minuman.

Serat nata de coco merupakan sumber serat selulosa yang berasal dari

bakteri. Secara kimiawi, serat yang terkandung di dalam nata de coco adalah serat

selulosa, yang dikenal sebagai selulosa bakteri. Serat selulosa yang berasal dari

selulosa bakteri dapat digunakan sebagai bahan baku komposit karena mempunyai

komposisi serat mirip dengan serat softwood. Sifat fisik unik serat nata de coco

antara lain adalah memiliki kristalinitas, kemurnian (tidak mengandung lignin,

hemiselulosa dan pektin), kekuatan mekanik dan porositas yang tinggi serta

memiliki hidrofobisitas yang cukup besar dan mudah difibrilisasi. Selain itu serat

nata de coco memiliki kapasitas dalam menyerap air yang cukup besar dan mudah

terurai, sehingga serat nata de coco berpotensi untuk dikembangkan lebih jauh

bukan hanya sebagai bahan olahan makanan atau minuman, tetapi juga dapat

digunakan untuk industri-industri penting seperti bahan pencampur dalam industri

kertas, bahan baku pembuatan komposit, produksi karbon film eletrokonduktif,

alat optik dan bahan-bahan untuk keperluan biomedis (Iguchi, 2000).

Serat nata de coco merupakan bahan yang sangat keras dan liat sehingga

dapat membatasi aplikasi yang lebih luas. Selain itu serat nata de coco memiliki

sifat hidrofilik yang memiliki kelemahan kompatibilitas dengan matrik polimer

yang bersifat hidrofobik. Perlakuan kimia serat nata de coco merupakan metode

tepat untuk mengubah karakteristiknya. Kelemahan ini dapat diatasi dengan cara

memberikan perlakuan pada permukaan serat nata de coco denga larutan alkali.

Menurut Tang dkk (2009) penambahan larutan alkali seperti K2CO3, Na2CO3,

KOH, NaOH akan mempengaruhi porositas membran serat. Perlakuan alkali ini

digunakan untuk proses biokimia kompleks ke dalam membran selulosa. Material

komposit sangat dipengaruhi oleh ikatan interfacial antaramatrik dan serat, ikatan

interfacial antara matrik dan serat dipengaruhi oleh wettability matrik dan

permukaan serat. Oleh karenya, diperlukan perlakuan awal (pretreatment) pada

permukaan serat agar menghasilkan sifat mekanis dan kekuatan rekat yang lebih

baik mengingat serat alam berbasis selulosa memiliki sifat hidrophilik yang

berlawanan dengan matrik polimer yang bersifat hidrofobik (Wielage dkk, 2003).

3

Nakagaito dkk (2007) telah meneliti serat nata de coco sebagai komposit

menggunakan resin fenolik. Berdasarkan resin yang digunakan, dapat disimpulkan

bahwa ketika serat nata de coco diubah menjadi lembaran dan ditambahkan

dengan resin fenolik, maka akan menghasilkan komposit dengan nilai kekuatan

tarik tertinggi sebesar 100 Mpa. Menurut para peneliti dari Lab of Active Bio-

based Material-Kyoto University, nata de coco dapat dijadikan komposit yang

sangat kuat dengan teknik pengolahan yang cukup sederhana. Lembar Nata De

Coco yang sudah dihilangkan airnya dicelupkan terlebih dahulu ke dalam perekat

polifenol formaldehid dengan berat molekul rendah. Setelah melalui proses

pengeringan kemudian dipres panas pada suhu 180oC selama 10 menit sehingga

akan dihasilkan komposit yang sangat kuat. Material komposit tersebut

mempunyai keteguhan patah (bending strength) 450 MPa, dengan kerapatan 1.4

g/cm3. Kekuatan ini lebih baik bila kita bandingkan dengan kekuatan baja

campuran (Mg alloy AZ-91) yang mempunyai keteguhan patah sekitar 370 Mpa

(kerapatan 1.8 g/cm3). Bahkan kekuatan komposit tersebut dapat disetarakan

dengan kekuatan baja ringan SS400 yang mempunyai keteguhan patah sekitar 500

MPa. Komposit nata de coco bisa memiliki kekuatan yang sangat baik karena nata

de coco memiliki mikrofibrils yang seragam dengan ukuran fiber kurang dari 10

nm. Mormino dkk (2003) telah meneliti tentang pembuatan komposit

menggunakan serat nata de coco dan serat kertas. Berdasarkan penelitian ini

komposit antara serat nata de coco dan serat kertas mengalami peningkatan

kekuatan tarik dari 15,5 N menjadi 27,0 N. Darmansyah (2010) telah meneliti

tentang material komposit serat–resin berbahan dasar serat nata de coco dengan

penambahan nanofiller. Pada pengujian komposit satu lapis serat – nanofiller –

resin, diperoleh nilai kuat tarik sekitar 4,21 – 27,53 Mpa.

Serat rami (Boehmeria nivea) banyak terdapat di daerah subtropis di

antaranya Cina, Jepang, Asia Tenggara dan Brazil. Serat rami memiliki

karakteristik serat panjang, kekuatan tinggi melebihi serat katun dan sutra dan

hampir setara dengan serat sintetis. Kekuatan spesifik dari rami hampir menyamai

serat gelas tipe E dan menunjukkan nilai perpanjangan yang lebih tinggi . Rami

dapat dianyam dengan mudah dan merupakan salah satu komposit tekstil terbaik.

Rami banyak digunakan untuk industri tekstil karena sifatnya yang halus, mampu

4

bleach yang baik dan mudah diwarnai. Upaya untuk memperbaiki sifat mekanis

dari serat rami yang ditunjukkan Tabel 1.1, maka dapat dilakukan perlakuan kimia

dan pemberian beban tarik (Koichi dkk, 2006).

Tabel 1.1 Sifat fisik dan sifat kimia serat rami

Selulosa (wt%)

lignin (wt%)

hemisellulosa (wt%)

pektin (wt%)

Wax (wt%)

sudut mikrofibril (0)

densitas (mg/cm3)

68,6-76,2 0,6-0,7 13,1-16,7 1,9 0,3 7,5 1,5

Penelitian ini bertujuan membuat suatu komposit dengan bahan serat yang

berbeda sehingga dapat direkayasa menjadi produk yang cocok untuk kebutuhan

dan menghasilkan kinerja yang baik. Dalam hal ini, serat nata de coco akan

dikombinasikan dengan serat rami untuk menghasilkan komposit yang kuat dan

elastis. Untuk mencapai hal ini, maka diperlukan suatu bahan hidrofilik yang

kompatibel dengan material hidrofobik. Salah satu metode yang sering digunakan

untuk meningkatkan kompatibel antara serat matrik terutama komposit berpenguat

serat selulose adalah menggunakan larutan NaOH dan kitosan yang secara efektif

menghilangkan beberapa komponen (lignin, wax dan oils) dari permukaan serat

(Munawar dkk, 2008).

Perlakuan alkali juga dapat menghilangkan kotoran permukaan,

meningkatkan karaktesistik adhesif permukaan serat, peningkatan tegangan

permukaan, wettability dan dengan cara demikian meningkatkan ikatan bonding

(Umar dkk, 2008). Adanya kitosan dapat meningkatkan kompatibel apabila

dikombinasi dengan matrik polimer. Kemampuan matrik baik kelompok termoset

dan termoplastik membasahi permukaan serat secara optimal merupakan salah

satu kunci utama untuk menentukan unjuk kerja bahan komposit (Drzal, 2003).

Kemampuan matrik membasahi permukaan serat disebut wettability. Perilaku

mampu basah atau tidak mampu basah pada permukaan padat oleh suatu cairan

diukur secara sederhana menggunakan sudut kontak (Rochery dkk, 2006).

Berdasarkan uraian di atas memberikan gambaran bahwa pembuatan

komposit menggunakan penguat serat selulosa yaitu serat nata de coco dan serat

rami yang telah mengalami perlakuan permukaan dengan pengikat resin epoksi.

Perlakuan permukaan serat dengan cara menambahkan coupling agent yaitu

NaOH dan kitosan dengan variasi waktu, kemudian dilakukan uji sudut kontak

5

untuk mengetahui kemampuan basah antara permukaan serat dengan matrik

polimer. Hasil uji sudut kontak terbaik memberikan kemampuan basah optimal

tidak lebih dari 300. Dari nilai sudut kontak terbaik selanjutnya akan dilakukan uji

XRD untuk melihat kristalinitas sebelum dan sesudah perlakuan pada masing-

masing serat dan uji SEM untuk melihat permukaan serat setelah perlakuan.

Setelah itu material komposit dibuat dengan cara penggabungan serat nata de coco

dan serat rami dengan matrik polimer menggunakan resin epoksi. Pembuatan

komposit dilakukan dengan cara melakukan variasi posisi antara serat dan variasi

posisi resin epoksi. Setiap variasi posisi antara serat dengan posisi resin epoksi

maka akan dilakukan uji sifat fisik dan mekanik meliputi densitas, SEM, FTIR

tensile test, bending test untuk menghasilkan komposit serat selulosa terbaik.

Dengan adanya penambahan NaOH dan kitosan pada penelitian ini, maka

diharapkan dapat meningkatkan kekuatan dari serat nata de coco dan serat rami,

sehingga dapat memberikan kontribusi baru bagi perkembangan material

komposit dan meningkatkan nilai tambah serat nata de coco sebagai material lain

yang lebih bermanfaat. Berdasarkan sifat fisik dan sifat mekanik yang dimiliki

oleh serat nata de coco, maka diperlukan suatu studi tentang penggunaan serat

selulosa untuk dijadikan sebagai bahan dasar serat alam yang nantinya dapat

digunakan sebagai material komposit baru untuk pembuatan produk-produk lain

seperti dash board motor atau body mobil, panel anti peluru, rangka atap rumah,

tempat duduk helikopter dan lain sebagainya. Dalam aplikasi untuk bahan dasar

produk-produk tersebut, serat nata de coco dan serat rami harus memiliki

keunggulan, baik sifat fisik seperti ketebalan serat dan densitas serat yang tinggi

maupun sifat mekanik seperti modulus young dan tensile strength yang tinggi

(Darmansyah, 2010). Keuntungan dari pembuatan material komposit dengan

menggunakan serat selulosa dan resin yaitu kuat, ringan, bahan baku dan proses

produksi mudah (Mikrajuddin dkk, 2008).

1.2. RUMUSAN MASALAH

Dari latar belakang di atas, dapat dirumuskan masalah sebagai berikut:

1. Seberapa jauh pengaruh perlakuan kimia berupa larutan NaOH dan kitosan

terhadap sifat fisik dan sifat mekanik dari serat nata de coco.

6

2. Menguji sejauh mana kekuatan serat nata de coco dengan penambahan NaOH

dan serat rami dengan penambahan kitosan apabila dikompositkan

menggunakan resin epoksi.

1.3. TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:

1. Menentukan kondisi optimum sudut kontak pada serat nata de coco dan serat

rami setelah mengalami perlakuan kimia dengan menambahkan larutan NaOH

dan kitosan.

2. Menentukan karakter fisik pengaruh pencampuran rasio antara resin epoxy dan

hardener

3. Menghasilkan komposit yang berasal dari kombinasi serat nata de coco dan

serat rami dengan resin epoksi sehingga dapat meningkatkan sifat mekanik

komposit seperti kekuatan tarik dan kekuatan bending komposit.

1.4 Manfaat penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat untuk:

1. Dapat digunakan sebagai salah satu acuan dalam proses pembuatan komposit

dari serat selulosa pada skala industri, serta mendorong masyarakat untuk

menggunakan komposit sebagai produk yang aman karena terbuat dari serat

alam.

2. Komposit serat selulosa ini dapat dimanfaatkan sebagai salah satu alternatif

lain pengganti komposit berbahan serat sintetis yang tidak bersifat ramah

lingkungan.