## PENGARUH PENGGUNAAN LARUTAN ALKALI DALAM UJI FOURIER TRANSFORM INFRARED PADA KOMPOSIT TERMOPLASTIK BERPENGISI SERBUK SERABUT KELAPA
Johannes Leonard S, Harry Abrido S, Maulida Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Jl. Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
Email : johannes.l.sitompul@students.usu.ac.id

## Abstrak
Komposit  merupakan  gabungan  dua  bahan  yang  berlainan  untuk  memperoleh  bahan  dengan sifat-sifat fisik dan mekanik yang lebih baik dibandingkan sifat setiap komponen pembentuknya. Salah  satu  jenis  komposit  yang  banyak  dihasilkan  adalah  komposit  berpengisi  serbuk  alami. Penelitian ini menggunakan matriks polipropilena bekas dan pengisi serbuk serabut kelapa yang telah  diolah  dengan  Natrium  Hidroksida    (NaOH).  Rasio  perbandingan  antara  matriks  dan pengisi adalah 85:15. Rasio ini merupakan nilai optimum yang diperoleh berdasarkan kekuatan uji tarik komposit dengan beberapa rasio yaitu 100:0 , 95:5, 90:10 dan 85:15.  Tujuan penelitian ini adalah untuk  mengetahui pengaruh penggunaan  larutan  alkali  terhadap  sifat  komposit  yang dihasilkan khususnya terhadap kadar lignin pada pengisi serbuk serabut kelapa dengan melihat karakteristik  hasil  uji  Fourier  Transform  Infrared  (FTIR)  terhadap  pengisi  serabut  kelapa  dan komposit.  Metode  yang  digunakan  dalam  pembuatan  komposit  ini  adalah  metode  ekstrusi. Matriks berupa polipropilena bekas dicampur dengan serbuk serabut kelapa yang telah direndam dengan  NaOH,  kemudian  dicampur  di  dalam  sebuah  wadah,  kemudian  dimasukkan  ke  dalam ekstruder dengan suhu operasi 175 0 C, dicetak dengan menggunakan hot press pada suhu 175 0 C, dan dipotong-potong sesuai pengujian. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terjadi pengolahan optimum dengan NaOH selama 2 hari. Hasil analisis FTIR terhadap sampel dapat dilihat bahwa telah  terjadi  perubahan  gugus  fungsi  –OH,  dilihat  dari  bergesernya  pita  serapan  3417,04  cm -1 menjadi  3476,84  cm -1 pada  serbuk  serabut  kelapa  dan  bergesernya  pita  serapan  3343,75  cm -1 menjadi 3192,33 cm -1 pada komposit, yang merupakan gugus –OH dari lignin.
Kata kunci : komposit, polipropilena bekas, serabut kelapa, NaOH, uji FTIR, kadar lignin

## Abstract
Composite  is  a  combination  of  two  different  materials  to  obtain  a  material  with  physical  and mechanical  properties  are  better  than  any  of  its  constituent  parts.  One  of  the  composite  types which  is  much produced  is  composite  with  powdered natural  fiber  filler.  This  research  uses  the used  polypropylene  matrix  and powdered  coconut  fiber  as  filler  treated  with  Sodium  Hydroxide (NaOH). The ratio of the matrix and the filler is 85:15. This ratio is the optimum value obtained by  the  composite  tensile  strength  with  ratio  100:0,  95:5,  90:10  and  85:15.  The  purpose  of  this study  was  to  determine  the  effect  of  the  use  of  an  alkaline  solution  of  the  resulting  composite properties  especially  towards  lignin  level,  with  Fourier  Transform  Infrared  (FTIR)  test  on composite material used polypropylene with powdered coconut fiber as filler. The method used in the  manufacture  of  composites  is  the  method  of  extrusion.  The  matrix  form  of  the  used polypropylene mixed with coconut fiber powder that has been soaked with NaOH, then mixed in a container, then put into the extruder operating temperature 175 0 C, printed using a hot press at a temperature  of  175 0 C,  and  cut  into  pieces  appropriate  testing.  The  results  showed  that  the optimum processing occurs with NaOH for 2 days. The FTIR test result, showed that –OH cluster switch occured, be seen from the shifting of absortion band from 3417.04 cm -1 to 3476.84 cm -1 for the powdered coconut fiber and the shifting of absortion band from 3343.75 cm -1 to 3192.33 cm -1 for the composite, which is the –OH cluster of the lignin.
Keywords : composite, used polypropylene, coconut fiber, NaOH, FTIR test, lignin level

## Pendahuluan
Pada  dekade  terakhir  ini  perkembangan teknologi  semakin  pesat,  terutama  di  bidang material.  Salah  satu  kemajuan  di  bidang material  adalah  pemanfaatan  bahan  komposit untuk  berbagai  keperluan  seperti  alat  trans- portasi baik transportasi darat, laut dan udara.
Komposit  dengan  berpenguat  serat  alam menjadi  salah  satu  pilihan  yang  tepat.  Serat alam  lebih  dipilih  dibanding  serat  buatan karena serat alam memiliki beberapa kelebihan  diantaranya  adalah  kaku,  murah, ringan,  tidak  beracun,  tersedia  dalam  jumlah yang banyak dan ramah lingkungan [4][7].
Adapun  salah  satu  jenis  tanaman  yang menghasilkan serat alam adalah kelapa dengan nama latin Cocos nucifera . Selama ini serabut kelapa  hanya  digunakan  sebagai  bahan  dasar pembuatan  keset,  sikat  dan  lain-lain  [1].  Hal yang  menjadi  pertimbangan  penggunaan  serat ini  adalah  penggunaan  serabut  kelapa  yang masih  minim  dan  serat  ini  mudah  diperoleh serta  serat  ini  juga  memiliki  sifat  yang  kuat. Penelitian  mengenai  penggunaan  serabut kelapa  sebagai  pengisi  komposit  termoplastik telah  banyak  dilakukan.  Salah  satu  penelitian dilakukan  oleh  Prof.  A.  Beukers  dkk.  dimana komposit polipropilen (PP) berpengisi  serabut kelapa  menghasilkan flexural  strength 29-49 MPa dan flexural stiffness 2,91-2,99 GPa [3]. Jenis termoplastik yang digunakan dalam penelitian ini adalah PP bekas dari cup plastik merk  Aqua®.  PP  adalah  sebuah  polimer termoplastik  yang  dibuat  oleh  industri  kimia dan digunakan dalam berbagai aplikasi.
Penggunaan larutan alkali sebagai langkah  perlakuan  terhadap  serat  telah dilakukan.  Salah  satunya  dilakukan  oleh Kuncoro  dimana  poliester  berpengisi  serat rami  diperlakukan  dengan  larutan  alkali  yaitu larutan  natrium  hidrosida  (NaOH).  Komposit yang  dihasilkan  memiliki  tegangan  tarik  190 MPa  dan  modulus  elastisitas  45,795  GPa  [4].
Penelitian
yang dilakukan
Rohatgi
menyatakan perendaman serabut kelapa dalam larutan 5% NaOH selama 72 jam memberikan kekuatan  tarik  terbaik  [12].  Berbeda  dengan Mohanty  menyatakan  perendaman  dalam larutan  2%  NaOH  selama  1  jam  memberikan kekuatan tarik optimum [9].
Dikarenakan  sifat  dan  karakteristiknya yang unik, kayu merupakan bahan yang paling banyak digunakan untuk keperluan konstruksi. Kebutuhan  manusia  akan  kayu  sebagai  bahan bangunan  baik  untuk  keperluan  konstruksi, dekorasi,  maupun furniture terus  meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk.  Kebutuhan  kayu  untuk  industri perkayuan  di  Indonesia  diperkirakan  sebesar 70 juta m 3 per tahun dengan kenaikan rata-rata sebesar 14,2 % per tahun sedangkan produksi kayu bulat diperkirakan hanya sebesar 25 juta m 3 per  tahun,  dengan  demikian  terjadi  defisit sebesar 45 juta m 3 [11]. Kondisi ini  menuntut penggunaan kayu secara efisien dan bijaksana, antara  lain  melalui  konsep  pemanfaatan seluruh  bagian  pohon,  dan  pengembangan produk-produk inovatif sebagai bahan bangunan  pengganti  kayu.  Di  lain  pihak, seiring  dengan  perkembangan  teknologi, kebutuhan  akan  plastik  terus  meningkat. Sebagai  konsekuensinya,  peningkatan  limbah
plastikpun  tidak  terelakkan.  Limbah  plastik merupakan bahan yang tidak dapat terdekomposisi oleh mikroorganisme pengurai ( nonbiodegradable ),  sehingga  penumpukkan- nya di alam dikhawatirkan akan menimbulkan masalah lingkungan. Oleh karena itu penelitian  ini  juga  bermanfaat  untuk  mendaur ulang  limbah  plastik  yaitu  PP  bekas  dari kemasan plastik PP Aqua® untuk mengurangi penumpukan limbah plastik di alam.

## Teori
Komposit  adalah  bahan  padat  yang dihasilkan  melalui  kombinasi  dari  dua  atau lebih  bahan  yang  berlainan  dengan  sifat-sifat yang lebih baik dan tidak dapat diperoleh dari setiap  komponen  penyusunnya.  Komposit sudah  digunakan  oleh  manusia  sejak  awal abad  ke-12.  Dewasa  ini,  pemakaian  bahan komposit  semakin  banyak  digunakan  seperti dalam bidang penerbangan, konstruksi bangunan, otomotif, peralatan olahraga, perabot dan sebagainya [5].
Komposit  mempunyai  banyak  kelebihan dan keistimewaan dari segi sifat mekanis, fisik, termal, dan kimianya, yaitu:
a) Sifat  kekuatan,  kekakuan  dan  keliatannya yang cukup baik .
b) Kestabilan  dimensi  dan  ketahanan  termal yang tinggi.
c) Peningkatan  modulus  spesifik  (modulus/ massa  jenis)  dan  kekuatan  spesifik (kekuatan/  massa  jenis)  menyebabkan berat jenis komposit semakin berkurang.
d) Peningkatan  ketahanan  terhadap  bahan kimia.
e) Biaya  produksi  dapat  dikurangi  karena bahan dasar yang digunakan berkurang Namun  perlu  diketahui  bahwa  semua sifat  di  atas  tidak  dapat  diperoleh  secara bersamaan. Misalnya, peningkatan sifat kekakuan dan kekuatan umumnya mengurangi sifat  keliatan  bahan  komposit  tersebut.  Jadi pencapaian  kekuatan  optimum  komposit  yang dihasilkan  disesuaikan  dengan  penggunaan komposit tersebut[5].
Sodium Hydroxide atau Natrium Hidroksida adalah sejenis basa logam kaustik. Zat  ini  digunakan  di  berbagai  macam  bidang industri,  kebanyakan  digunakan  sebagai  basa dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil,  air  minum,  sabun  dan  deterjen. Kegunaan NaOH ini adalah untuk menghilangkan  lignin,  silika  hemiselulosa, dan  empulur  dari  serat  agar  memiliki impregnasi lebih baik antara serat dan matriks dan  meningkatkan  kekasaran  permukaan  serat agar  dapat  terjadi  interaksi  yang  lebih  baik
yang menjadi tujuan utama pengolahan secara kimia [12].
PP merupakan polimer hidrokarbon yang termasuk  ke dalam polimer termoplastik  yang dapat diolah pada suhu tinggi.  PP berasal dari monomer  propilen  yang  diperoleh  dari pemurnian  minyak  bumi.  Struktur  molekul propilen dapat dilihat pada gambar berikut.

## Gambar 1. Struktur Molekul  Propilena
Adapun  karakteristik  dari  PP  dapat dilihat pada Tabel 1 [13].
Tabel 1. Karakteristik Polipropilen
Sifat-sifat Nilai Satuan Densitas 0,9 g/cm 3 Tensile Strength 360 kg/cm 2 Pemanjangan/ Elongation 8 % Laju alir pelelehan (230 0 C/2,16 kg) 7,5 g/10 menit Daya serap air setelah 24 jam 0,02 % Modulus kelenturan ( Flexural modulus ) 17.000  kg/cm 2 Titik leleh 176 0 C Serabut kelapa
berada
diantara
tempurung  kelapa  dan  kulit  kelapa.  Setiap  sel serat berbentuk panjang dan  berongga dengan dinding  tipis  yang  terbuat  dari  selulosa. Dinding  ini  lemah  saat  masih  muda  namun semakin lama semakin mengeras dan menguning  dimana  terbentuk  lapisan  lignin pada  dindingnya.  Tiap  sel  memiliki  panjang 1  mm  (0,04  in)  dan  berdiameter  10-20  µm (0,0004-0,0008 in). Seratnya memiliki panjang 10-20 cm (4-12 in).
Tabel 2. Sifat-sifat Fisika Serabut Kelapa Sifat-sifat Nilai Satuan Densitas 1,25 g/cm 3 Tensile Strength 220 MPa Elongation modulus 6 GPa Elongation at failure 15-25 %
Terdapat  2  jenis  dari  serabut  kelapa. Jenis  pertama  adalah  berwarna  coklat  yang
diperoleh dari kelapa yang sudah tua. Serat ini tipis, dan kuat sehingga digunakan untuk sikat dan keset kaki [2].
Adapun  sifat-sifat  fisika  dan  kimia  dari serabut  kelapa  dapat  dilihat  pada  Tabel  2  dan 3 [3][8].

## Tabel 3. Komposisi Kimia Serabut Kelapa
Komposisi Nilai (%) Selulosa 32-43 Hemiselulosa 0,15-0,25 Lignin 40-45 Pektin 3-4 Kelembaban 8 Hasil A. Karakteristik Hasil FTIR Pengisi Serbuk  Serabut  Kelapa  Sebelum  dan Setelah Perendaman NaOH
Gambar  2.  Hasil  FTIR  Pengisi  Serbuk Serabut Kelapa tanpa pengolahan NaOH
Pada  Gambar  2  terlihat  bahwa  serbuk serabut  kelapa  tanpa  pengolahan  NaOH memiliki gugus fungsi –OH yang tampak pada bilangan  gelombang  3417,04 cm -1 ,  regang  C–
H  pada  bilangan  gelombang  2920,35  cm -1 .
Adapun  regang  bilangan  gelombang  untuk gugus  –OH  adalah  3100–3600,  sedangkan untuk regang bilangan C–H adalah 2850–2970 cm -1 dan 2350–2480 cm -1 [10].
Setelah serbuk serabut kelapa mengalami pengolahan  dengan  NaOH  maka  kadar  lignin dalam  serat  berkurang.  Hal  ini  dapat  dilihat dari hasil uji FTIR serbuk serabut kelapa pada Gambar 3.
Pada  Gambar  3  terlihat  bahwa  serbuk serabut  kelapa  setelah  pengolahan  NaOH memiliki  gugus-gugus  fungsi  –OH  menjadi 3476,84  cm -1 ,  dan  C–H  pada  bilangan gelombang  2390,87 cm -1 [10].
Dari  Gambar  2  dan  3  terlihat  terjadi pergeseran  gugus  fungsi  setelah  serbuk serabut kelapa diolah dengan NaOH. Gugus  – OH  pada  bilangan  gelombang  3417,04  cm -1
menjadi  gugus  –OH  yang  baru  pada  bilangan gelombang 3476,84 cm -1 , dan gugus C–H dari bilangan  gelombang  2920,35  cm -1 menjadi gugus  C–H  yang  baru  dengan  bilangan gelombang 2390,87 cm -1 .
Gambar  3.  Hasil  FTIR  Pengisi  Serbuk Serabut Kelapa dengan pengolahan NaOH
Pergeseran  gugus  –OH  pada  serbuk serabut  kelapa  disebabkan  oleh  berkurangnya kadar  lignin  yang  memiliki  gugus  –OH  di dalam  serbuk  serabut  kelapa.  Hal  itu menyebabkan  gugus  –OH  bergeser  dari bilangan  gelombang 3417,04 cm -1 ke 3476,84 cm -1 .  Adapun  pengaruh  larutan  NaOH befungsi untuk menghilangkan lignin, hemiselulosa  dan  zat  pengotor  lainnya  [6]. Kadar  lignin  yang  bersifat  nonpolar  di  dalam serbuk serabut kelapa berkurang yang menyebabkan  tingkat  kenon-polaran  serbuk serabut  kelapa  berkurang  sehingga  adhesi antar  muka  matriks  dengan  pengisi  pada komposit menjadi bagus [12].
Gambar  4.  Hasil  FTIR  Komposit  tanpa pengolahan NaOH
B.  Karakteristik  Hasil  FTIR  Komposit Polipropilena  Bekas  berpengisi  Serbuk Serabut  Kelapa  tanpa  dan  dengan pengolahan NaOH
Pada  Gambar  4  terlihat  bahwa  komposit PP  bekas  berpengisi  serbuk  serabut  kelapa
tanpa  pengolahan  NaOH  memiliki  gugus fungsi  –OH  yang  tampak  pada  bilangan gelombang  3343,75  cm -1 .  Adapun  regang bilangan gelombang  untuk gugus  –OH adalah 3100–3600  [10].  Komposit  PP  bekas  dengan pengisi  serbuk  serabut  kelapa  yang  diolah dengan  NaOH  mengalami  pengurangan  kadar lignin di dalam serat. Hal ini dapat dilihat dari hasil  uji  FTIR  komposit  pada  Gambar  5  di bawah.

## Gambar  5.  Hasil  FTIR  Komposit  dengan pengolahan NaOH
Pada  Gambar  5  terlihat  bahwa  komposit dengan  pengisi  diolah  NaOH  memiliki  gugus fungsi –OH menjadi 3192,33 cm -1 [10].
Dari  Gambar  4  dan  5  terlihat  terjadi pergeseran  gugus  fungsi  setelah  pengisi komposit  diolah  dengan  NaOH.  Gugus  –OH pada  bilangan  gelombang  3343,75  cm -1 menjadi  gugus  –OH  yang  baru  pada  bilangan gelombang  3192,33  cm -1 .  Pergeseran  gugus  – OH pada komposit disebabkan oleh berkurangnya  kadar  lignin  di  dalam  pengisi yaitu  serbuk  serabut  kelapa,  dimana  lignin tersebut  memiliki  gugus  fungsi  –OH.  Hal  ini yang  menyebabkan  gugus  –OH  bergeser  dari bilangan  gelombang 3343,75 cm -1 ke 3192,33 cm -1 .  Adapun  pengaruh  larutan  NaOH befungsi untuk menghilangkan lignin, hemiselulosa  dan  zat  pengotor  lainnya  [6]. Kadar  lignin  yang  bersifat  nonpolar  di  dalam serbuk serabut kelapa berkurang yang menyebabkan  tingkat  kenon-polaran  serbuk serabut  kelapa  berkurang  sehingga  adhesi antar  muka  matriks  dengan  pengisi  pada komposit menjadi bagus [12].

## Kesimpulan
Adapun  kesimpulan  yang  didapat  dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Dari  hasil  analisis Fourier  Transform Infrared (FTIR)  terhadap  serbuk  serbut kelapa dan komposit yang diolah dan tidak diolah  dengan  NaOH,  dapat  dilihat  bahwa
telah terjadi perubahan gugus fungsi –OH. Hal  ini  dapat  dilihat  bergesernya  pita  se- rapan  3417,04  cm -1 menjadi  3476,84  cm -1 dan  3343,75  cm -1 menjadi  3192,33  cm -1 yang merupakan gugus –OH dari lignin.
2. Pengaruh  larutan  alkali  pada  serbuk serabut  kelapa  adalah  mengurangi  kadar lignin  yang  bersifat  non  polar  sehingga tingkat kenonpolaran serbuk serabut kelapa berkurang.

## Daftar Pustaka
[1]  Anonim, Coir ,  http//www.  wikipedia. org, Diakses 4 April 2011, 2010a.
[2]   Anonim, Polypropilene ,  http//  www. wikipedia.org,  Diakses  4  April  2011, 2010b.
[3]   Beukers,  Prof.  A.,  dkk, Composite Applications  using  Coir  Fibres  in  Sri Lanka ,  Netherlands:  Delft  University  of
Technology, 2004. [4]  Diharjo,  Kuncoro, Pengaruh  Perlakuan
Alkali  terhadap  Sifat  Tarik  Bahan Komposit Serat Rami-Polyester , Universitas Negeri Sebelas Maret, 2006.
[5]  Ismail,  H, Komposit  Polimer  Diperkuat Pengisi dan Gentian Pendek Semula Jadi , Malaysia:  Universiti  Sains  Malaysia,
2004.
[6] Jayabal, Effect  of  Soaking  Time  and Concentration  of  NaOH  Solution  on Mechanical Properties of Coir–Polyester
Composites , Indian Academy of Sciences, 2011.
[7]    Joseph  K.,  dkk, Effect  of  Ageing  on  The
Physical  and  Mechanical  Properties  of Short Sisal Fibre Reinforced Polyethylene Composites ,
Oxford: Composites Science Technology, 1995.
[8]   Luqman, Faruq, Coconut Coir as Natural Fibers  For  Polymer  Composites,  Perlis: University Malaysia Perlis, 2008.
[9]   Mohanty, A. K, Coir-Polyester
Composites : Effect  on  Fibre  Surface Treatment  on  Mechanical  Properties  of Composite , India, 2000.
[10] Niemann, Principle of Instumental
Analysis , New York: USA, 1998. [11]  Priyono,  SKS, Komitmen  Berbagai Pihak  dalam  Menanggulangi  Illegal
Logging ,  Jakarta  :  Konggres  Kehutanan Indonesia III, 2001. [12]  Rohatgi, P. K, Alkali Treatment for Coir Fibres  for  Coir-Polyester  Composites , India, 1983.
[13] Titan PP Polymers, Catalog of Chemicals ,
Titan  PP  Polymers  (M)  Sdn.  Bhd. Malaysia, 1999.