Jurnal Sains Materi Indonesia Vol. 16, No. 1, Oktober 2014, hal 32-35 Akreditasi LIPI No.: 395/D/2012
Tanggal 24 April 2012
ISSN: 1411-1098 Homepage: http://jusami.batan.go.id
Jurnal Sains Materi Indonesia

## ACRYLIC SEBAGAI COMPATIBILIZER AGENT PADA PLASTIK PATI TAPIOKA/LATEKS KARET ALAM

## Mardiyati dan Steven
Program Studi Teknik Material, Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara-ITB Jl. Ganesha No. 10, Bandung, 40132 e-mail: Mardiyati@material.itb.ac.id
Diterima: 30 Juni 2014 Diperbaiki: 13 Agustus 2014 Disetujui: 19 September 2014

## ABSTRAK
ACRYLIC SEBAGAI COMPATIBILIZER AGENT PADA PLASTIK PATI TAPIOKA/LATEKS KARET ALAM. Pati tapioka dan lateks Karet Alam (KA) merupakan dua polimer hayati yang banyak dihasilkan oleh alam Indonesia. Pati tapioka merupakan polimer hayati yang banyak dikembangkan sebagai bioplastik karena memiliki kekuatan tarik yang tinggi namun memiliki kelemahan dalam ketahanan air. Sementara, lateks KA merupakan polimer alam yang memiliki elongasi dan ketahanan air yang tinggi. Dengan mencampurkan pati tapioka dengan lateks KA, diharapkan diperoleh sifat unggul dari kedua polimer tersebut. Namun, pencampuran pati dan lateks KA menghasilkan tingkat homogenitas yang rendah. Oleh karena itu, dalam penelitian ini acrylic ditambahkan ke dalam campuran pati dan lateks KA untuk meningkatkan homogenitasnya. Pada penelitian ini telah dilakukan pembuatan plastik campuran pati tapioka/lateks KA dengan menggunakan metode solution casting . Campuran pati tapioka/lateks KA ditambahkan acrylic sebagai compatibilizer agent dengan berbagai komposisi, sebesar 10 %berat, 15 %berat, 20 %berat dan 25 %berat. Untuk mengetahui kehomogenan campuran dilakukan karakterisasi dengan mengunakan Differential Scanning Calorimetry ( DSC ). Kekuatan mekanik plastik diuji dengan pengujian tarik. Ketahanan air plastik diuji dengan pengujian celup. Semakin banyak jumlah acrylic yang ditambahkan kedalam campuran pati tapioka/lateks KA, maka kekuatan tarik, modulus elastisitas, elongasi serta ketahanan air plastik semakin meningkat. Hal ini dipengaruhi oleh homogenitas yang baik dari campuran yang ditunjukkan oleh hasil kareakterisasi dengan menggunakan DSC .
Kata kunci: Acrylic , Compatibilizer agent , Lateks karet alam, Pati tapioka, Solution casting

## ABSTRACT

## ACRYLIC AS COMPATIBILIZER AGENT OF TAPIOKA STARCH BIOPLASTIC/NATURAL
RUBBER LATEX . Tapioca starch and natural rubber latex are two natural polymers are produced by nature Indonesia. Tapioca starch is a natural polymer that has been developed as bioplastic because it has high tensile stregth but has disadvantage in water resistant. On the other hand, natural rubber (NR) latex is natural polymer which has high elongation at break and excellent water resistant. By blending tapioca starch with NR latex,the blends was expected to have superior properties of both the polymers. However, blending of tapioca starch/ NR latex produces a low level of homogeneity. Therefore, in this study acrylic is added to tapioca starch/NR latex blends to improve homogeneity. In this research, tapioca starch/NR latex blends were prepared by solution casting. Acrylis as compatibilizer agent was added to tapioca starch/NR latex blends with various composition such as 10, 15, 20 and 25% wt. Miscibility of the blends were characterized by means of Differential Scanning Calorimetry (DSC). Mechanical properties of the plastics were measured by tensile testing. Water resistance of the plastics were investigated by immersion testing. As the content of acrylic increases, tensile strength, modulus of elasticity, elongation at break and water resistant of the plastics are increasing. It was influenced by good miscibility of the blends supported by result from DSC.
Keywords: Acrylic, Compatibilizer agent, Natural rubber latex, Tapioca starch, Solution casting
Acrylic Sebagai Compatibilizer Agent Pada Plastik Pati Tapioka/Lateks Karet Alam ( Mardiyati )

## PENDAHULUAN
Pati merupakan polimer alam yang diteliti secara intensif untuk menghasilkan plastik ramah lingkungan [1]. Diantara keunggulan plastik berbahan dasar pati adalah dapat diurai di alam, ketersediannya yang melimpah, serta merupakan bahan yang dapat diperbaharui. Plastik berbahan dasar pati masih terus dikembangkan karena memiliki kekurangan yang harus diperbaiki, antara lain yaitu sifatnya yang getas serta ketahanan airnya yang rendah [2,3]. Hingga saat ini, beberapa penelitian telah dilakukan untuk meningkatkan keuletan dan ketahanan air [4-6].
Lateks karet alam (KA) merupakan elastomer alam yang mengandung cis-1,4-polyisoprene yang bersifat hidrofobik [7]. Pencampuran lateks KA dengan polimer lain dapat dilakukan dengan berbagai teknik, dua teknik utamanya adalah dengan pencampuran secara mekanik dan solution casting [8]. Pencampuran antara plastik berbahan dasar pati dengan lateks KA diharapkan akan menghasilkan plastik yang memiliki ketahanan terhadap air yang lebih baik serta lebih ulet. Namun, pati yang bersifat polar serta lateks KA yang non polar menghasilkan campuran dengan homogenitas yang rendah sehingga dibutuhkan compatibilizer agent untuk menghasilkan campuran yang homogen.
Pada penelitian ini, digunakan acrylic sebagai compatibilizer agent pada campuran plastik pati tapioka/ lateks KA yang dibuat dengan metode solution casting . Acrylic ditambahkan dengan berbagai komposisi. Plastik yang dihasilkan dikarakterisasi miscibility , kekuatan mekanik dan ketahanan air.

## METODE PERCOBAAN

## Bahan dan Alat
Pada penelitian ini digunakan pati tapioka dengan merek Gunung Agung yang diproduksi oleh PT Budi Acid Jaya Tbk, Lampung, Indonesia. Lateks karet alam dan acrylic diperoleh dari Bratachem Bandung. Struktur dan nama kimia acrylic yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1. Kemurnian Poly (MMA/2-EHA/MAA) yang digunakan pada penelitian ini 99%.
Pada penelitian ini karakterisasi Differential Scanning Calorimetry ( DSC ) dilakukan di Teknik Kimia ITB dengan menggunakan alat Linseis STA PT 1600. Pengujian tarik dilakukan di Program Studi Teknik Mesin ITB dengan menggunakan alat Tensilon RTF-1310.

## Cara Kerja

## Preparasi Sampel
Pati sebanyak 10 gram dicampur dengan air seberat 140 gram dan diaduk dengan pengaduk magnet hingga larut. Lateks KA dicampur dengan acrylic (10 %berat, 15 %berat, 20 %berat dan 25 %berat) dan diaduk, kemudian dicampur kedalam larutan pati. Perbandingan pati dengan lateks KA dibuat tetap, yakni 6 : 4. Larutan pati-lateks KA- acrylic dipanaskan sambil diaduk dengan menggunakan pengaduk magnetik hingga suhu 68 °C. Larutan kemudian dituangkan ke dalam cetakan aluminum dan dikeringkan hingga terbentuk plastik.

## Karakterisasi DSC
Karakterisasi dengan menggunakan DSC diakukan untuk mengetahui miscibility dari pencampuran polimer. Pengujian dilakukan di Program studi Teknik Kimia ITB dengan menggunakan alat Linseis STA PT 1600 dengan laju pemanasan 10 °C/menit.

## Pengujian Tarik
Pengujian tarik dilakukan dengan menggunakan Tensilon RTF 1310 yang memiliki beban maksimum 1 ton. Pengujian tarik yang dilakukan mengacu pada standar ASTM D 882-02 dengan kecepatan tarik 5 mm/menit, ketebalan sampel 0.3mm dan dilakukan di laboratorium Produksi Teknik Mesin ITB.

## Pengujian Degradasi Plastik Dalam Media Air
Pengujian degradasi plastik dilakukan dengan merendam plastik di dalam air pada suhu ruang yang mengacu kepada standar ASTM D 570-98. Plastik dengan ukuran (30 x 30 x 0,3) mm 3 direndam di dalam air selama 1 hari, 2 hari, 3 hari, 4 hari, 5 hari, 6 hari dan 7 hari. Pengujian degradasi ini dilakukan untuk mengetahui pengurangan berat plastik selama waktu perendaman. Berat plastik yang tersisa dihitung berdasarkan Persamaan (1).
% 100 x uji sebelum m uji setelah m uji sebelum m hilang m .... (1)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Tampilan plastik yang diperoleh dengan menggunakan metode solution casting dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 (a) merupakan tampilan plastik yang terbuat dari pati tapioka. Pada gambar tersebut terlihat bahwa plastik yang dihasilkan lebih transparan dibandingkan dengan plastik yang terbuat dari campuran pati tapioka/lateks KA dengan perbandingan 6:4 (Gambar 2(b)), serta plastik yang terbuat dari pati
Gambar 1 . Struktur kimia acrylic yang digunakan.
Poly (Methyl methacrylate/2-Ethylhexyl acrylate/Methacrylic acid)
POLY ( MMA/2-EHA/MAA)
Poly (Methyl methacrylate/2-Ethylhexyl acrylate/Methacrylic acid) POLY ( MMA/2-EHA/MAA)
tapioka/lateks KA dengan penambahan acrylic sebagai compatibilizer agent hingga mencapai 25 %berat (Gambar 2(c)). Secara visual dapat dilihat bahwa sebelum ditambahkan acrylic , pencampuran polimer tidak terlalu homogen. Hal ini terjadi karena sifat dari pati yang cenderung polar dan lateks KA yang cenderung non polar, sehingga miscibility antar polimer tidak terlalu baik. Setelah ditambahkan acrylic sebagai compatibilizer agent , kehomogenan campuran terlihat lebih baik seiring dengan banyaknya jumlah acrylic yang ditambahkan. Hal ini sesuai dengan hasil pengujian dengan menggunakan DSC yang dapat dilihat pada Gambar 3. Dari thermogram DSC tersebut miscibility yang semakin membaik dapat dilihat dengan adanya pergeseran puncak pada daerah temperatur 160 - 250°C. Seiring dengan bertambahnya acrylic temperatur melting pati semakin mendekat dengan temperatur melting lateks KA. Semakin mendekatnya temperatur melting antara pati tapioka dan lateks KA mengindikasikan bahwa miscibility antara pati tapioka dan lateks KA semakin membaik. Miscibility yang semakin membaik ini disebabkan karena struktur kimia acrylic (Gambar 1) yang berupa kopolimer serta mengandung gugus polar dan non polar yang dapat berfungsi sebagai penghubung antara pati dan lateks KA.
Ketika terjadi pencampuran, gugus polar pada kopolimer acrylic akan mendekat kepada pati dan bagian nonpolar akan mendekat kepada lateks KA seperti yang diilustrasikan pada Gambar 4. Acrylic yang berfungsi sebagai penghubung antara pati dan lateks KA ini pada akhirnya akan memberikan kekuatan ikatan yang lebih baik dibandingkan dengan pencampuran pati tapioka/lateks KA tanpa menggunakan acrylic .
Selain dari hasil DSC , hasil pengujian tarik yang dilakukan terhadap plastik pati tapioka/lateks KA dengan penambahan acrylic juga mengalami kenaikan kekuatan tarik seiring dengan meningkatnya kandungan acrylic . Data hasil pengukuran kekuatan tarik plastik yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 1 dan Gambar 5. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa pada penambahan
Gambar 3 . Hasil pengujian DSC plastik tanpa acrylic dan dengan acrylic 15 % dan 25 %.
Gambar 4 . Acrylic sebagai compatibilizer agent pada campuran pati/lateks KA.
Tabel 1 . Hasil Pengujian Tarik Plastik Pati Tapioka/Lateks karet alam.
Persentase acrylic (%) Kekuatan Tarik ( MPa ) Elongasi (%) Modulus Elastisitas ( MPa ) 0 7,65 0,9 804,3 10 8,17 1,2 821,4 15 8,31 1,6 896,4 20 8,80 2,3 959,6 25 8,83 3,2 971,2
Gambar 5 . Kurva kekuatan mekanik plastik pati tapioka/ lateks terhadap berbagai komposisi acrylic . (a). Kekuatan tarik. (b). Modulus elastisitas dan (c). Elongasi.
(c) (b) (a)
Gambar 2 . Tampilan plastik pati yang dibuat dengan metode solution casting (a). Plastik pati tapioka, (b). Plastik pati/lateks dan (c). Pati/Lateks, Acrylic 25%.
(a)
(b)
(c)
Acrylic Sebagai Compatibilizer Agent Pada Plastik Pati Tapioka/Lateks Karet Alam ( Mardiyati )
acrylic hingga 25%, kekuatan tarik plastik cenderung meningkat hingga 8,83 MPa, Modulus elastisitas meningkat hingga 971,2 MPa dan elongasi meningkat hingga 3,5%. Keberadaan acrylic sebagai compatibilizer agent berperan pada peningkatan sifat mekanik plastik. Kehadiran acrylic yang meningkatkan kekuatan ikatan antar pati dan lateks KA membuat beban yang diberikan kepada plastik akan terdistribusi dengan lebih baik dan merata. Hal inilah yang menyebabkan kekuatan tarik dari plastik meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah acrylic pada campuran pati tapioka/lateks KA. Elongasi yang meningkat hingga 3,5% menunjukkan perbaikan sifat plastik berbahan dasar pati yang getas menjadi lebih ulet dengan adanya lateks KA. Modulus elastisitas yang meningkat menunjukkan bahwa plastik yang dihasilkan lebih kaku seiring dengan kandungan acrylic yang ditambahkan. Kekakuan yang meningkat ini disebabkan oleh kehadiran acrylic yang membuat miscibility campuran pati/lateks KA lebih baik serta menjadi penghubung dan pengikat antara pati dan lateks KA.
Penambahan acrylic hingga 25% juga berhasil meningkatkan ketahanan air plastik hingga 5%. Data persen berat plastik yang tersisa yang direndam hingga 7 hari ditampilkan pada Tabel 2 dan Gambar 6.
Pada Tabel 2 dan Gambar 6 terlihat bahwa semakin banyaknya acrylic yang ditambahkan ketahanan air terhadap plastik semakin meningkat. Adanya miscibility antara pati dengan lateks KA menghasilkan sifat
campuran plastik yang lebih baik, khususnya sifat ketahanan air. Lateks KA yang bersifat nonpolar mampu mengimbangi sifat polar pati yang rentan terhadap air. Sehingga dengan penambahan lateks KA pada plastik yang berbahan dasar pati dapat mengatasi salah satu kelemahan plastik berbasis pati, yakni sifat ketahanan airnya yang rendah.

## KESIMPULAN
Acrylic dapat berfungsi sebagai compatibilizer agent pada campuran plastik pati tapioka/lateks karet alam. Semakin banyak acrylic yang ditambahkan pada plastik pati tapioka/lateks karet alam hingga 25%, maka kekuatan mekanik serta ketahanan airnya semakin meningkat.

## DAFTAR ACUAN
[1]. L. P. B. M. Janssen and L. Moscicki, “Scaling-Up of Thermoplastic Starch Extrusion,” in Thermoplastic Starch: A Green Material for Various Industries , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2009, pp. 219-229.
[2]. L. Mao, S. Imam, S. Gordon, P. Cinelli, and E. Chiellini, “Extruded Cornstarch-Glycerol-Polyvinyl Alcohol Blends: Mechanical Properties, Morphology, and Biodegradability”. J. Polym. Environ. , vol. 8, no. 4, pp. 205-211, 2000.
[3]. Mardiyati and Steven, “Degradasi Plastik Campuran Pati Tapioka/PVADalamAir.” in Seminar Nasional Metalurgi Material 2013 , 2013, p. G-7.
[4]. H.-R. Park, S.-H. Chough, Y.-H. Yun, and S.-D. Yoon, “Properties of Starch/PVA Blend Films Containing Citric Acid as Additive”. J. Polym. Environ. , vol. 13, no. 4, pp. 375-382, 2005.
[5]. A. Rouilly, L. Rigal, and R. G. Gilbert, “Synthesis and properties of composites of starch and chemically modified natural rubber”. Polymer (Guildf). , vol. 45, no. 23, pp. 7813-7820, Oct. 2004.
[6]. A. J. F. Carvalho, A. E. Job, N. Alves, A. A. S. Curvelo, and A. Gandini, “Thermoplastic starch/ natural rubber blends”. Carbohydr. Polym. , vol. 53, no. 1, pp. 95-99, Jul. 2003.
[7]. S. K. De and J. R. White, Rubber Technologist’s Handbook , no. v. 1. Rapra Technology Limited, 2001.
[8]. W. Pichayakorn, J. Suksaeree, and P. Boonme, “Chapter 7 NR Blends and IPNs: Miscibility and Immiscibility,” in Natural Rubber Materials: Volume 1: Blends and IPNs , vol. 1, The Royal Society of Chemistry, 2014, pp. 177-194.
Tabel 2 . Hasil pengujian rendam plastik pati tapioka/lateks karet alam. Persentase acrylic (%) Persen sisa berat setelah 7 hari (%) 0 81,25 10 83,30 15 84,61 20 84,81
25 85,25
Gambar 6 . Berat plastik pati tapioka/lateks yang tersisa pada perendaman hingga tujuh hari.