karakterisasi lapisan shellac yang diplastisasi … fileperpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id...

Click here to load reader

Post on 25-Mar-2019

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

KARAKTERISASI LAPISAN SHELLAC YANG DIPLASTISASI

DENGAN POLYETHYLENE GLYCOL (PEG) MOLECULAR

WEIGHT (MW) 400 DAN (MW) 600

Disusun oleh :

VIKI WULANDARI

M0211073

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

April, 2015

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iii

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iv

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul

KARAKTERISASI LAPISAN SHELLAC YANG DIPLASTISASI DENGAN

POLYETHYLENE GLYCOL (PEG) MOLECULAR WEIGHT (MW) 400 DAN

(MW) 600 adalah benar-benar hasil penelitian saya dan sepengetahuan saya

hingga saat ini isi Skripsi tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis

oleh orang lain atau materi yang telah diajukan untuk mendapatkan gelar

kesarjanaan di Universitas Sebelas Maret atau di Perguruan Tinggi lainnya kecuali

telah dituliskan di daftar pustaka Skripsi. Segala bentuk bantuan dari semua pihak

telah ditulis di bagian ucapan terimakasih. Isi Skripsi ini boleh dirujuk atau

diphotocopy secara bebas tanpa harus memberitahu penulis.

Surakarta, Maret 2015

Penulis

iv

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

MOTTO

Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah

selesai dari suatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain

( Q.S. Al Insyirah : 6 7 )

...Sesungguhnya Allah tidak merubah keadaan suatu kaum sebelum mereka

merubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri...

( Q.S. Ar Rad : 11 )

Jika nilai 9 adalah kesuksesan dalam hidup, maka nilai 9 sama dengan X

ditambah Y ditambah Z. Bekerja adalah X, Y adalah bermain, dan Z adalah untuk

berdiam diri

( Albert Einstein )

v

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vi

PERSEMBAHAN

Dengan rasa syukur, saya persembahkan karya kecil ini untuk :

Bapak, ibu, dan adik saya tercinta. Terimakasih telah memberi semangat,

motivasi, doa, dan selalu mengajari saya rasa bersyukur dan sabar dalam

situasi sesulit apapun.

Bapak Khairuddin dan Bapak Edi. Terimakasih telah mempercayakan

penelitian ini kepada kami dan terikasih atas kesabaran dan bimbingannya

selama penelitian.

Sahabat sahabatku tercinta. Lindha, Dianisa, Cici, Rifa, Chomsatin, Rafika,

Fildzah, dan seluruh teman-teman Fisika 2011. Terimakasih atas waktu yang

kalian berikan dan bantuan secara moril maupun materil. Kalian adalah teman

sekaligus partner dari semester awal hingga akhir, kalian tak pernah lelah untuk

saling menguatkan ketika rasa putus asa itu datang.

Teman-teman grup riset Fisika Polimer, mbak Ninna, mbak Nisa, Aan, Tina,

Iqqo, Dicky. Terimakasih atas kerjasamanya selama penelitian.

Teman-teman KKN UNS 2015 Desa Sumber, Nana, Dinna, Arinta, Teh

Hanief, Sinta, Fitria, Rizki, Icha, dan Gandhi. Terimakasih karena kalian

sebagai keluarga baru saya yang selalu memberi dukungan dan semangat.

vi

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vii

Karakterisasi Lapisan Shellac yang Diplastisasi dengan Polyethylene Glycol

(PEG) Molecular Weight (Mw) 400 dan (Mw) 600

VIKI WULANDARI

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Telah dilakukan karakterisasi lapisan shellac yang diplastisasi dengan

Polyehylene Glycol (PEG) molecular weight (Mw) 400 dan (Mw) 600. Tujuan

dari penelitian ini adalah untuk mengetahui stabilitas, sifat termal, dan sifat

perintang dari shellac. Lapisan shellac yang diplastisasi dengan PEG (Mw) 400

dan (Mw) 600 dibuat dengan metode solution casting. Lapisan shellac

dikarakterisasi dengan metode uji padatan tidak terlarut, spektroskopi Fourier

Transform Infrared (FTIR), uji nilai keasaman dengan titrasi asam basa,

Thermogravimetric Analysis (TGA), dan Water Vapour Transmission Rate

(WVTR). Persen padatan tidak terlarut meningkat sebanding dengan peningkatan

waktu pemanasan. Hal ini berarti proses aging meningkat seiring dengan

peningkatan waktu pemanasan. Pada uji nilai keasaman dengan titrasi asam basa

menunjukkan bahwa semakin besar berat molekul dari PEG maka semakin besar

nilai pKa atau keasaman dari shellac yang diplastisasi dengan PEG tersebut.

Spektroskopi FTIR menunjukkan adanya peningkatan intensitas gugus C=O ester,

penurunan intensitas gugus O-H, dan gugus C-H relatif stabil. Hasil uji TGA pada

PEG400 suhu degradasi antara 275C-375C, sedangkan pada PEG600 suhu

degradasi bergeser ke suhu yang lebih tinggi antara 325C-425C. Persen massa

shellac-PEG400 pada daerah degradasi adalah 95,12%(b/b) dan shellac-PEG600

pada daerah degradasi adalah 92,94%(b/b). Nilai WVTR untuk shellac yang

diplastisasi PEG400 adalah 26,07 g/m2day, sedangkan shellac yang diplastisasi

PEG600 adalah 40,00 g/m2day.

Kata kunci : Stabilitas shellac, Aging, Polyethylene Glycol, Karakterisasi

vii

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

viii

Characterization of Shellac Plastisized with Polyethylene Glycol (PEG)

Molecular Weight (Mw) 400 and (Mw) 600

VIKI WULANDARI

Physics Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences,

Sebelas Maret University

ABSTRACT

It has been characterized shellac plasticised using Polyethylene Glycol (PEG)

having molecular weight (Mw) of 400 and 600. The aim for this research is to

know stability, thermal properties, and the properties of water permeability of

shellac. The shellac films plasticised with PEG Mw 400 and 600 were prepared

using solution casting method. Film of shellac are characterized with insoluble

solid test, Fourier Transform Infrared (FTIR), acid value test with acid base

titration, Thermogravimetric Analysis (TGA), and Water Vapour Transmission

Rate (WVTR). Percent insoluble solid increased with the increased of heating

time. This means the process of aging is increased when the heating time

increased. Acid value test with acid base titration showed that the increase molecular weight of PEG cause the increasing pKa value of shellac plasticised

PEG. FTIR spectroscopy showed that intensity of the C=O ester groups is

increased, intensity of the O-H groups is decreased, while intensity of the C-H

groups is relatively stable. The results TGA on the degradation temperature for

PEG400 between 275C-375C, while in PEG600 temperature degradation shifts

to higher temperatures between 325C to 425C. Percent mass of shellac-PEG400

on the degradation is of 95.12%(w/w) and percent mass of shellac-PEG600 on the

degradation is of 92.94%(w/w). WVTR values for shellac plastisiced PEG400 is

26.07 g/m2day, while for shellac plasticised PEG600 is 40.00 g/m

2day.

Keyword : Shellac Stability, Aging, Polyethylene Glycol, Characterization

viii

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ix

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirabbilalamin, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat, taufik, hidayah, dan inayah-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan penelitian serta penyusunan skripsi dengan judul : Karakterisasi

Lapisan Shellac yang Diplastisasi dengan Polyethylene Glycol (PEG)

Molecular Weight (Mw) 400 dan (Mw) 600 yang merupakan salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Jurusan Fisika, Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelsa Maret, Surakarta.

Selama melakukan penelitian maupun penyusunan skripsi ini penulis telah

mendapat banyak masukan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak yang

sangat bermanfaat baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu

pada kesempatan yang baik ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc., (Hons)., Ph.D selaku Dekan

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNS.

2. Bapak Ahmad Marzuki., S.Si., Ph.D selaku Ketua Jurusan Fisika Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret.

3. Bapak Khairuddin S.Si., M.Phil., Ph.D selaku Pembimbing I yang

senantiasa dengan sabar membimbing meluangkan waktu, memberi

arahan, memberi berbagai masukan, serta motivasi tersendiri kepada

penulis.

4. Bapak Edi Pramono M.Si selaku Pembimbing II yang senantiasa

membimbing dan memberi berbagai masukan dalam penyusunan skripsi.

5. Ibu Dr. Yofentina Iriani S.Si., M.Si selaku pembimbing akademik yang

telah membimbing dan selalu memberi motivasi dalam penyusunan

skripsi.

6. Bapak Ibu Dosen Jurusan Fisika FMIPA UNS yang telah memberikan

ilmunya yang begitu manfaat selama proses belajar.

7. Bapak Anang dan mbak Nanik yang selalu membantu penulis dalam

melakukan penelitian di Lab. Kimia FMIPA UNS.

ix

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

x

8. Bapak, Ibu, dan Dimas yang selalu mendoakan dan memberi dukungan

kepada penulis dalam penyusunan skripsi.

9. Mbak Ninna, Mbak Nisa, Aan, Tina, Iqqo dan Dicky sebagai teman

seperjuangan dalam penelitian Shellac.

10. Lindha, Dianisa, Cici, Rifa, Chomsatin, Rafika, Fildzah, dan seluruh

teman-teman Fisika 2011 yang selalu memberi semangat kepada penulis

dalam penyusunan skripsi.

11. Teman-teman KKN UNS 2015 Desa Sumber, Nana, Dinna, Arinta, Teh

Hanief, Sinta, Fitria, Rizki, Icha, dan Gandhi yang selalu memberi

semangat dan dukungan dalam penyusunan skripsi ini.

12. Hibah Kerjasama Luar Negeri dan Publikasi Internasional DIKTI Tahun

2014 dengan nomor kontrak 6563/UN27.16/PN/2014.

Semoga Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah

diberikan dengan balasan yang lebih baik. Amin.

Penulis berharap semoga karya kecil ini bermanfaat.

Surakarta, Maret 2015

Penulis

x

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xi

PUBLIKASI

Sebagian skripsi saya yang berjudul Karakterisasi Lapisan Shellac yang

Diplastisasi dengan Polyethylene Glycol (PEG) Molecular Weight (Mw) 400 dan

(Mw) 600 dipublikasikan pada DIGILIB Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta.

xi

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xii

DAFTAR ISI

Halaman

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

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iii

HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................ iv

HALAMAN MOTTO .................................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................... vi

HALAMAN ABSTRAK ................................................................................ vii

HALAMAN ABSTRACT .............................................................................. viii

KATA PENGANTAR .................................................................................... ix

HALAMAN PUBLIKASI .............................................................................. xi

DAFTAR ISI ................................................................................................... xii

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

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2. Batasan Masalah............................................................................ 3

1.3. Rumusan Masalah ......................................................................... 3

1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................... 3

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

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Shellac .......................................................................................... 5

2.2. Plasticizer Polyethylene glycol (PEG) ......................................... 7

2.3. Studi untuk Memperbaiki Sifat Shellac ........................................ 7

2.4. Water Vapour Transmission Rate (WVTR) ................................. 8

2.5. Thermogravimetric Analysis ( TGA ) ........................................... 9

2.6. Spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR) ....................... 10

2.6.1. Prinsip Kerja Fourier Transform Infrared (FTIR) ............. 12

xii

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiii

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................... 14

3.2. Alat dan Bahan .............................................................................. 14

3.2.1. Alat Penelitian ..................................................................... 14

3.2.2. Bahan Penelitian .................................................................. 15

3.3. Metode Penelitian .......................................................................... 15

3.3.1. Prosedur Penelitian .............................................................. 16

3.3.1.1. Uji Keasaman dengan Titrasi Asam Basa ............ 17

3.3.1.2. Uji Padatan Tidak Terlarut ................................... 17

3.3.1.3. Uji Water Vapour Transmission Rate (WVTR) ... 17

3.3.1.4. Uji Fourier Transform Infrared (FTIR) ................ 18

3.3.1.5. Uji Sifat Thermal .................................................. 18

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Uji Persentase Padatan Tidak Terlarut .......................................... 19

4.2. Uji Keasaman dengan Titrasi Asam Basa ..................................... 21

4.3. Uji Fourier Transform Infrared (FTIR) ........................................ 22

4.4.1. Spektroskopi Shellac Waxfree, PEG, dan Shellac PEG .. 22

4.4.2. Spektroskopi ShellacPEG Variasi Konsentrasi ................. 23

4.4.3. Spektroskopi ShellacPEG Pengaruh Waktu Pemanasan ... 26

4.4. Uji Water Vapour Transmission Rate (WVTR) ............................ 28

4.5. Uji Thermogravimetric Analysis (TGA) ....................................... 29

4.5.1. Thermogram Shellac Waxfree, PEG, dan Shellac PEG ... 29

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan ................................................................................... 32

5.2. Saran .............................................................................................. 32

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 33

LAMPIRAN .................................................................................................... 35

xiii

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Struktur Kimia Shellac ............................................................... 6

Gambar 2.2. Formula Polyethylene Glycol (PEG) .......................................... 7

Gambar 2.3. Diagram Gambar TGA dan Turunan TG (DTG) Data ............... 9

Gambar 2.4. Perumpamaan senyawa .............................................................. 10

Gambar 2.5. Komponen Dasar Spektrometer FTIR ....................................... 12

Gambar 2.6. Skema Spektroskopi Fourier Transform Infrared ...................... 13

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ............................................................. 16

Gambar 4.1. Efek PEG pada stabilitas shellac dengan uji padatan tidak

Terlarut ....................................................................................... 20

Gambar 4.2. Efek PEG pada stabilitas shellac uji padatan tidak terlarut

Pengaruh kelembaban ................................................................ 20

Gambar 4.3. Spektroskopi FTIR Shellac Waxfree, PEG, dan Shellac

PEG10% ..................................................................................... 22

Gambar 4.4. Spektroskopi FTIR ShellacPEG400 Variasi Konsentrasi ........ 23

Gambar 4.5. Spektroskopi FTIR ShellacPEG600 Variasi Konsentrasi ........ 25

Gambar 4.6. Spektroskopi FTIR Shellac (tanpa PEG600) yang dipanaskan

Pada suhu 125C selama 0 dan 90 menit ................................... 26

Gambar 4.7. Diagram pembentukan aging atau esterifikasi shellac ............... 27

Gambar 4.8. Spektroskopi FTIR shellac (tanpa PEG600) dan Shellac-

PEG600 yang dipanaskan pada suhu 125C selama 90 menit... 27

Gambar 4.9. Kurva Water Vapour Transmission Rate (WVTR) Shellac

Waxfree PEG400 ....................................................................... 28

Gambar 4.10. Kurva Water Vapour Transmission Rate (WVTR) Shellac

Waxfree PEG 600 ...................................................................... 29

Gambar 4.11.Thermogram Shellac Waxfree, PEG 400, dan Shellac

PEG 400 ..................................................................................... 30

Gambar 4.12.Thermogram Shellac Waxfree, PEG 600, dan Shellac

PEG 600 ..................................................................................... 30

xiv

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1. Uji Titrasi Shellac Waxfree PEG 400 dan PEG 600

Bulan Ke-0 dan Ke-1 ..................................................................... 21

xv