Sifat Fisikokimia dan Termomekanis Serat Rami Terimpregnasi Resin Poliuretan Berbasis Tanin

Abstract

Serat rami (Boehmeria nivea (L.) Gaudich) adalah salah satu tumbuhan dengan kandungan selulosa yang relatif tinggi yang memiliki kekuatan sangat baik, namun mudah terbakar, sehingga diperlukan bahan aditif untuk meningkatkan ketahanan panasnya dengan cara impregnasi menggunakan resin bio-poliuretan (Bio-PU) berbasis tanin. Tanin merupakan senyawa fenolik alami yang banyak terdapat di dalam kulit kayu dan dapat dijadikan sebagai alternatif pengganti poliol yang termasuk bahan tidak terbarukan dalam sintesis resin Bio-PU. Penelitian ini bertujuan menganalisis karakteristik Bio-PU berbasis tanin baik yang menggunakan isosianat (tanin Bio-PU) maupun tanpa isosianat (tanin Bio-NIPU) dan diharapkan dapat meningkatkan stabilitas termal dan sifat mekanis serat. Sintesis kedua jenis resin dilakukan menggunakan ekstrak tanin dari limbah kulit kayu mangium (Acacia mangium). Terdapat dua jenis serat rami yang digunakan, yaitu serat tanpa pra-perlakuan (RN) dan serat dengan pra-perlakuan menggunakan hidrogen peroksida 7%, isopropil alkohol 4%, serta urea 1% (RH). Tanin Bio-PU disintesis dengan melarutkan tanin menggunakan NaOH 20% dan ditambahkan Polymeric 4,4-methane diphenyl diisocyanate (pMDI±0,30 NCO), sedangkan tanin Bio-NIPU disintesis dengan mereaksikan tanin menggunakan dimetilkarbonat (DMC) dan heksametilendiamin (HMDA). Proses impregnasi serat rami (RN dan RH) dengan resin tanin Bio-PU dan tanin Bio-NIPU dilakukan dalam pompa vakum. Karakterisasi resin berbasis tanin dan serat rami dilakukan berdasarkan hasil analisis menggunakan FTIR, Rheometer, TGA, XRD, FE-SEM EDX, dan UTM sebagai penentu sifat mekanis serat. Analisis FTIR terhadap resin berbasis tanin menunjukkan puncak serapan khas, seperti pada 1643-1615 cm-1 yang menunjukkan adanya ikatan uretan (R–N−C=O−R) yang terbentuk. Viskositas dan kekuatan kohesi dari resin tanin Bio-PU lebih tinggi dibandingkan tanin Bio-NIPU yang berpengaruh terhadap proses impregnasi. Stabilitas termal resin tanin Bio-PU masih lebih baik daripada resin tanin Bio-NIPU. Proses impregnasi mengakibatkan reaksi antara gugus uretan resin dengan gugus hidroksil serat rami yang terbukti dapat meningkatkan sifat termal serta mekanis serat rami dibandingkan serat tanpa perlakuan. Hasil analisis statistik pada selang kepercayaan 95% menunjukkan bahwa jenis formulasi, viskositas, serta kekuatan kohesi resin memberikan pengaruh nyata terhadap pertambahan berat serat rami setelah impregnasi. Selain itu, proses impregnasi berpengaruh nyata terhadap hasil kuat tarik dan MOE serat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa resin tanin Bio-PU dan Bio-NIPU dapat dimanfaatkan sebagai bahan modifikasi serat rami yang dapat meningkatkan sifat termal serta mekanis serat dan akan diaplikasikan sebagai bahan tekstil fungsional tahan api.