SIFAT MEKANIS NANO KOMPOSIT TERMOPLASTIK HDPE DENGAN BEBERAPA BAHAN PENGISI.
(2)
MONOGRAF
SIFAT MEKANIS NANO KOMPOSIT
TERMOPLASTIK HDPE DENGAN BEBERAPA
BAHAN PENGISI
(3)
(4)
MONOGRAF
SIFAT MEKANIS NANO KOMPOSIT
TERMOPLASTIK HDPE DENGAN BEBERAPA
BAHAN PENGISI
Penulis
Dr.Eva Marlina Ginting ,M.Si
Editor Ahli
(5)
MONOGRAF
SIFAT MEKANIS NANO KOMPOSIT TERMOPLASTIK HDPE DENGAN BEBERAPA BAHAN PENGISI
Copyright©2016 Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip, menscan atau memperbanyak dalam bentuk apapun tanpa izin tertulis dari penulis/Penerbit
Penulis Naskah
:Dr.Eva Marlina Ginting ,M.Si
Editor Ahli
Prof.Dr. Nurdin Bukit, M.Si
Desain Sampul : Drs. Gamal Kartono,M.Si
Penerbit UNIMED PRESS
Gedung Lembaga Penelitian Lantai 1 Jl. Willem Iskandar Psr V, Medan Contact person : Ramadhan 081265742097
www.unimed.ac.id
Cetakan Pertama : Februari 2016 vii, 85 halaman; 16 x 22 cm ISBN : 978-602-0888-77-4
Diterbitkan :
Penerbit Unimed Press. Universitas Negeri Medan, Jl. Willem Iskandar Pasar V
Medan Estate 20222 Email: unimedpress13@gmail.com
(6)
KATA PENGANTAR
Puji Sukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha
Esa yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya
sehingga penulis telah dapat menyelesaikan buku monograf
dengan judul
Sifat Mekanis Nano Komposit
Termoplastik HDPE Dengan Beberapa Bahan Pengisi
.
Buku monograf ini merupakan hasil penelitian penulis
yang sangat penting untuk menambah informasi data
penelitian bagi mahasiswa ,dosen dan peneliti untuk
mendalami penelitian dalam bidang fisika polimer .
Monograf ini diharapkan menjadi salah satu
rujukan yang berguna bagi mahasiswa dan dosen serta
peneliti . Monograf ini dirangkum dari beberapa hasil
penelitian penulis .
Monograf ini masih jauh dari yang diharapkan, baik
pengetikan, penataan dan sebagainya. Oleh karena itu,
penyusun dengan senang hati bila ada saran-saran dan
kritik-kritik yang konstruktif untuk perbaikan dan
penyempurnaan dalam penyusunan berikutnya.
Mudah-mudahan monograf ini dapat bermanfaat
bagi para mahasiswa, dosen dan peneliti .
Medan, Februari 2016
(7)
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iii
Daftar Tabel ... v
Daftar Gambar ... Vii
BAB 1PENGUJIAN SIFAT MEKANIS ...
1
1.1 Pendahuluan ... 1
1.2 kekuatan tarik ... 2
BAB 2 Sifat Mekanis Campuran Termoplastik
Hdpe/ Nano Partikel Abu
Boiler Kelapa Sawit (ABSK)
... 17
2.1
Hasil Sifat Nano Komposit ABKS
Campuran HDPE dengan Kompatibiliser
PE-g-MA... 20
2.2.
Analisis Sifat Mekanik Campuran HDPE
dengan filler Nano Partikel ABKS
tanpaKopatibiliser ... 22
BAB 3 Sifat mekanis Campuran Termoplastik
HDPE /Nano Partikel Abu Sekam Padi
(ASP) ... 31
3.1. Sifat Mekanik Campuran HDPE /PE-
g- MA /Nano Partikel ASP ... 35
3.2. Analisis Sifat Mekanik Campuran
(8)
BAB 4
Sifat Mekanis Campuran Bahan HDPE
/Nano (ASP) dan (ABKS) ... 47
BAB 5 Sifat Mekanis Nano Komposit Bentonit... 54
5.1
.
Analisis Mekanik Nano Komposit
Bentonit Alam dengan Proses Ball Mill... 54
5.2. Analisis Mekanis Nano Komposit
Bentonit Alam Sistesis
Dengan CTAB ... 68
BAB 6 Penutup ... 81
Daftar Pustaka ...82
(9)
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
Tabel 2.1 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel
(ABKS )dengan Kompatibiliser PE-g-MA ... 19
Tabel 2.2 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel
ABKSTanpa Kompatibiliser ... 19
Tabel 2. 3. Sifat Mekanis Komposit HDPE /PE-g-MA Dengan Filler Nano Partikel ABKS Dengan
Kompatibiliser ...25
Tabel 2.4. Sifat mekanis Komposit HDPE Dengan Filler
Nano partikel ABKSTanpa Kompatibiliser...26
Tabel 3.1 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel Abu Sekam Padi (ASP) dengan Kompatibiliser
PE-g-MA ...33
Tabel 3.2 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel
(ASP) Tanpa Kompatibiliser ...33
Tabel 3.3. Sifat Mekanik Komposit HDPE dengan Filler Nano Partikel ASP Dengan Kompatibiliser
PE-g-MA ...40
Tabel 3.4 .Sifat mekanik Komposit HDPE dengan Filler
Nano partikel ASP Tanpa Kompatibiliser ...40
Tabel 4.1 .Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano (ASP)
(10)
Tabel 4.2 . Sifat Mekanik Komposit HDPE dengan Filler
Nano Partikel ASP dan ABKS ... 51
Tabel 5.1 Komposisi Campuran Bahan Dalam Internal
Mixer ...56
Tabel 5.2 Sifat Mekanik Termoplastik HDPE ...58
Tabel 5.3. Sifat Mekanik Campuran Termoplastik HDPE
dengan PE-g-MA ...59
Tabel 5.4 Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano
Bentonit 2 % berat ...
60Tabel 5.5. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano
Bentonit 4 % berat ... 61
Tabel 5.6. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano
Bentonit 6 % berat ...62
Tabel 5.7. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano
Bentonit 8 % berat ...63
Tabel 5.8 Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano
Bentonit 10 % berat ...64
.
Tabel 5.9. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan
Nano Bentonit ...65
Tabel 5.10 Komposisi Campuran bahan dalam Internal Mixer ...70
Tabel 5.11. Sifat Mekanik Campuran HDPE Nano
Bentonit dengan proses Ball mill 10 jam ...73
Tabel 5.12. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano
(11)
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
Gambar 1.1. Bentuk umum kurva tegangan- regangan bahan polimer3
Gambar. 1.2.Kurva Tegangan-Regangan Bahan Kenyal ... 6
Gambar 1.3. Uji tarik dan datanya ... 8
Gambar 1.4. Mesin Uji Tarik dan Tekan ... 9
Gambar 1.5. skema pengujian tarik1 ... 0
Gambar 1. 6. Ukuran Sampel Pengujian Tarik ... 10
Gambar 1.7. Pola Grafik yang dihasilkan Dari Mesin Uji Tarik . . 12
Gambar 1. 8. Hubungan Tegangan dan Regangan dari hasil uji tarik ... 16
Gambar 2.1 a, Abu Boiler Kelapa Sawit (ABKS) b. HDPE c, PE-g-MA ... 17
Gambar 2.2 . Hasil Pengujian Tarik Sampel Nano komposit ABKS ...20
Gambar 2.3.Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /PE-g- MA/ABKS 2% ...20
Gambar 2.4. KekuatanTarikTerhadapReganganpada Campuran HDPE/PE-g- MA/ABKS 4%... 21
(12)
Gambar 2.5. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada
Campuran HDPE /PE-g- MA/ABKS 6% ... 21
Gambar 2.6. Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan
Pada Campuran HDPE /PE-g-MA/ABKS 8%...22
Gambar 2.7. Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada
Campuran HDPE /PE-g- MA/ABKS 10% ...22 Gambar 2.8. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada
Campuran HDPE / Nano ABKS 2% ...23 Gambar 2.9. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada
Campuran HDPE / Nano ABKS4% ...23 Gambar 2.10. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada
Campuran HDPE /Nano ABKS6%...24 Gambar 2.11. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada
Campuran HDPE /Nano ABKS 8% ...24 Gambar 2.12. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada
Campuran HDPE /Nano ABKS 10 % ...25 Gambar 2 .13. Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap
Komposisi Nano Partikel ABKS ...26 Gambar 2 .14 . Hubungan Perpanjangan Putus Terhadap
Komposisi Nano Partikel ABKS ...27 Gambar 2.15 . Hubungan Modulus Young’s Terhadap
Komposisi Nano Partikel ABKS ...27 Gambar .3.1 a, Abu sekam padi (ASP) b. HDPE
(13)
Gambar 3.2 Hasil Pengujian Tarik Sampel Nano ASP...34 Gambar 3.3. Kekuatan Tarik Terhadap Reganga Campuran
HDPE /PE-g-MA /Nano Partikel ASP2%...35 Gambar 3.4 . Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada
Campuran HDPE /PE-g-MA /Nano Partikel
ASP4%... . ...35 Gambar 3.5. Kekuatan Tarik Terhadap Reganga Pada
Campuran HDPE /PE-g-MA /NanoPartikel
ASP 6% ...36 Gambar 3.7. Kekuatan Tarik Terhadap Regangan pada
Campuran HDPE /PE-g-MA /Nano Partikel
ASP10% ...37 Gambar 3.8. Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan
pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP 2%...37 Gambar 3.9. Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan
Pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP 4%...38 Gambar 3.10.Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan
pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP
6% ...38 Gambar 3.11 Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan
Pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP 8% ...39 Gambar 3.12. Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan
Pada Campuran HDPE /Nano Partikel
ASP10% ...39 Gambar 3.13.Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap
(14)
Gambar 3.14. Hubungan Perpanjangan Putus Terhadap
Komposisi Nano ASP...41 Gambar 3.15. Hubungan Modulus Young’s Terhadap
Komposisi Nano ASP ...42 Gambar 4.1 Bahan Penelitian ...47 Gambar 4.2.Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran
HDPE /ASP dan ABKS (70:30)% ...49 Gambar 4.3. Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran
HDPE /ASP dan ABKS (60:40)% ...49 Gambar 4.4. Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran
HDPE /ASP dan ABKS (50:50
)%
...50 Gambar 4.5. Hubungan Tegangan dan Regangan CampuranHDPE /ASP dan ABKS (40:60)% ...50 Gambar 4.6. Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran
HDPE /ASP dan ABKS (30:70)% ...51
Gambar 4.7. Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap Komposisi Campuran HDPE / Nano Partikel ASP dan
ABKS ...52 Gambar 4.8. Hubungan Perpanjangan Putus Terhadap
Komposisi Campuran HDPE / Nano Partikel
ASP dan ABKS ...52 Gambar 4.9. Hubungan ModulusnYoung’sTerhadap
Komposisi Campuran HDPE / Nano Partikel
(15)
Gambar 5.1b Bentuk Produk yang dihasilkan ...57 Gambar 5.2.hubungan Tegangan dan Regangan
Termoplastik HDPE ... . ... ...58
Gambar 5.3 hubungan Tegangan dan Regangan Campuran
Termoplastik HDPE dengan PE-g-MA ...59 Gambar 5.4 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan
pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 2% berat ...59 Gambar 5.5 Grafik hubungan Tegangan dan Regangan
pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 4 % berat ...61 Gambar 5.6 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan
pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 6 % berat ...62 Gambar 5.7 Grafik hubungan Tegangan dan Regangan
pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit
alam 8 % berat ...63 Gambar 5.8 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan
pada Campuran Termopalstik
HDPE dengan Nano Bentonit alam 10 % berat ...64
Gambar 5.9. Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Maksimum
terhadap Komposisi Nano Bentonit Alam ...65 Gambar 5.10. Hubungan Tegangan Yeild Terhadap
(16)
Gambar 5.11. Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Nano Bentonit Alam ...66
Gambar 5.12. Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Nano
Bentonit Alam ...67 Gambar 5.13. Grafik hubungan Tegangan dan Regangan
Termoplastik HDPE ...67
Gambar 5.14. Bahan Penelitian a. bentonit b, PE-g-Ma
c, HDPE d, CTAB e, AgNO3 ...68 Gambar 5.15 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan
pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit CTAB 2 % berat ...71 Gambar 5.16 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan
pada Campuran HDPE dengan Nano
Bentonit CTAB 4%berat ...71 Gambar 5.17 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan
pada Campuran HDPE dengan Nano
Bentonit CTAB 6 % berat ...72 Gambar 5.18. Grafik hubungan Tegangan dan Regangan
pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit
CTAB 8 % berat ...72
Gambar 5.19 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan
pada Campuran Termopalstik HDPE
dengan Nano Bentonit CTAB 10 % berat ...73
Gambar 5. 20. Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Maksimum terhadap Komposisi Nano
(17)
Gambar 5.21. Hubungan Tegangan Yeild Terhadap
Komposisi Nano Bentonit CTAB ...75 Gambar 5.22. Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi
Nano Bentonit Alam Sintesis CTAB ...75 Gambar 5.23. Modulus Young,s Terhadap Komposisi Nano
Bentonit Alasintesis CTAB ...76 Gambar 5. 24. Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap
Komposisi Nano Bentonit ...79 Gambar 5. 25. Grafik Hubungan Tegangan Yeild Terhadap
(18)
BAB 1. PENGUJIAN MEKANIS
1.1.PENDAHULUAN
Tujuan Pengujian Mekanis
Untuk mengevaluasi sifat mekanis dasar
untuk dipakai dalam disain
Untuk memprediksi kerja material dibawah
kondisi pembebanan
Untuk memperoleh data sifat mekanis dari
material
seperti
kekuatan
(
strength),
kekakuan (
stiffness
), elastisitas (elasticity),
plastisitas
(
plasticity
)
&
ketangguhan
(
toughness & resilience)
Sifat Mekanik
Sifat mekanik berhubungan dengan sifat
elastis, plastis, Kekuatan dan Kekakuan, suatu
material terhadap pembebanan yang diberikan.
Dimana Elastisitas adalah kemampuan suatu
material untuk berdeformasi tanpa terjadinya
perubahan (deformasi) yang permanen setelah
tegangan dilepaskan. Energi yang diserap material
dalam daerah elastis disebut dengan resilience.
Sedangkan Plastisitas adalah kemampuan material
untuk berdeformasi permanen tanpa terjadi
perpatahan. Ukuran plastisitas biasanya ditunjukan
dengan besarnya keuletan (ductility). Energi yang
dibutuhkan untuk mematahkan material disebut
(19)
juga dengan ketangguhan (taughness). Kekuatan
adalah kemampuan dari struktur atau mesin untuk
tahan terhadap pembebanan tanpa kerusakan
(failure) yang disebabkan oleh tegangan atau
deformasi berlebihan yang diukur melalui tegangan
yang terjadi pada material dalam kondisi tertentu.
Kekakuan adalah besarnya deformasi elastis yang
terjadi dibawah pembebanan dan diukur melalui
modulus elastis.
1.2. Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
Kekuatan Tarik
adalah kemampuan bahan untuk
menerima beban tanpa terjadi kerusakan rusak.
Kekuatan Tarik
suatu bahan ditetapkan dengan
membagi gaya maksimum dengan luas penampang
mula-mula sebelum terdeformasi
o
A
F
maks
(1.1 )
Keterangan :
= Kekuatan tarik bahan (kgf/mm
2)
F
maks= Tegangan maksimum (kgf)
= Luas penampang mula-mula (mm
2)
Melalui pengujian kekuatan tarik diperoleh kurva
tegangan (stress) terhadap regangan (strain).
Bentuk
umum
kurva
tegangan-regangan
(20)
Gambar 1.1. Bentuk umum kurva tegangan- regangan bahan polimer
Dari pengujian kekuatan tarik maka
didapatkan Modulus elastisitas, Elongation at
Break. Modulus elastisitas adalah ukuran suatu
bahan yang diartikan ketahanan material tersebut
terhadap
deformasi
elastik.
Makin
besar
modulusnya maka semakin kecil regangan elastik
yang dihasilkan akibat pemberian tegangan . Sifat
mekanik
bahan
juga
diamati
dari
sifat
kemulurunnya atau regangan
yang didefinisikan
sebagai pertambahan panjang yang dihasilkan oleh
ukuran panjang spesimen akibat gaya yang
diberikan.
( 1.2 )
Keterangan :
= Kemuluran atau regangan (%)
= Panjang spesimen mula-mula (mm)
= Panjang spesimen setelah diberi beban
(mm)
(21)
Besaran regangan berguna untuk mengamati sifat
plastis dari bahan polimer.
Elongation at Break merupakan pertambahan
panjang dari spesimen uji oleh karena beban
penarikan sampai sesaat sebelum spesimen uji
tersebut mengalami perpatahan.
Pengujian tarik (tensile test) adalah
pengujian mekanik secara statis dengan cara
sampel ditarik dengan pembebanan pada kedua
ujungnya dimana gaya tarik yang diberikan sebesar
P (Newton). Dalam pengujiannya, bahan uji ditarik
sampai putus. Tujuannya untuk mengetahui
sifat-sifat mekanik tarik (kekuatan tarik) dari komposit
yang diuji. Pertam
bahan panjangnya (Δl) yang
terjadi akibat gaya tarikan yang diberikan pada
sampel uji disebut deformasi. Dan regangan
merupakan perbandingan antara pertambahan
panjang dengan panjang mula-mula yang dinyatakan
dalam persamaan (2.1). Regangan merupakan
ukuran untuk kekenyalan suatu bahan yang
harganya biasanya dinyatakan dalam persen .
%
100
%
100
0 0 0
l
l
l
l
l
dengan:
= regangan (%)
l
= pertambahan panjang (m)
0
l
= panjang mula-mula (m)
l
= panjang akhir (m)
Perbandingan gaya pada sampel terhadap luas
penampang lintang pada saat pemberian gaya
(22)
disebut tegangan (stress). Tegangan tarik
maksimum adalah suatu kekuatan tarik (tensile
strength) suatu bahan ditetapkan dengan membagi
gaya tarik maksimum dengan luas penampang
mula-mula, dengan persamaan sebagai berikut (Roger
Brown ,2002) :
0
A
P
mm
(1.3)
dengan:
m
= Tegangan tarik maksimum (Nm
-2)
m
P
= Gaya tarik maksimum (N)
0
A
= Luas penampang awal (m
2)
Gaya amksimum adalah besarnya gaya yang
masih dapat ditahan oleh sampel sebelum putus.
Tegangan perpatahan adalah perbandingan gaya
perpatahan mula-mula. Gaya perpatahan adalah
besarnya gaya saat sampel putus. Persamaan dapat
dituliskan sebagai berikut :
0
A
P
uu
(1.4)
dengan:
u
= tegangan perpatahan (Nm
-2)
u
P
= gaya perpatahan (N)
0
(23)
Gambar. 1.2.Kurva Tegangan-Regangan Bahan Kenyal .
Grafik ini menunjukkan bahwa dari bagian
awal kurva tegangan-regangan mulai dari titik o
sampai a merupakan daerah elastis, dimana daerah
ini berlaku hukum Hooke. Titik a merupakan batas
plastis yang didefenisikan sebagai tegangan
terbesar yang dapat ditahan oleh suatu bahan
tanpa mengalami regangan permanen apabila beban
ditiadakan. Dengan demikian, apabila beban
ditiadakan di sebarang titik o dan a, kurva akan
menelusuri jejaknya kembali dan bahan yang
bersangkutan akan kembali ke panjang awalnya.
Titik b merupakan tegangan tarik maksimum yang
masih bisa ditahan oleh bahan. Titik c merupakan
titik putus/patah. Penambahan beban sehingga
melampaui titik a akan sangat menambah regangan
sampai tercapai titik c dimana bahan menjadi
putus. Dari titik a sampai c dikatakan bahan
(24)
mengalami deformasi plastis. Jika jarak titik o dan
a besar, maka bahan itu dikatakan kenyal (ductile).
Jika pemutusan terjadi segera setelah melewati
batas elastis maka bahan itu dikatakan rapuh.
Pada daerah antara titik o dan a berlaku
hukum Hooke dan besarnya modulus elastisitas
pada daerah ini dapat ditulis dengan persamaan :
%
100
E
(1.5)
dengan:
E = modulus elastisitas atau modulus Young
(Nm
-2)
= tegangan (Nm
-2)
= regangan (%)
Modulus Young adalah ukuran suatu bahan
yang diartikan ketahanan material tersebut
terhadap
deformasi
elastik.
Makin
besar
modulusnya maka semakin kecil regangan elastik
yang dihasilkan akibat pemberian tegangan .
(25)
Gambar 1.3. Uji tarik dan datanya
Jenis-Jenis Uji Mekanis (ditinjau dari karakter
mesin)
Metoda Pembebanan:
Jenis beban yang diberikan.
kecepatan dimana beban diberikan
jumlah beban yang diberikan
Kondisi Pengujian
–
F (t,T) :
Normal atmosfir atau temperatur
ruang.
Temperatur rendah (cryogenic test).
Temperature
tinggi
(elevated
temperature)
–
development of
rocket, jet engine, gas turbines.
(Creep Material)
(26)
KONDISI PEMBEBANAN
KondisKondisi khusus
1.
Atmosfir uap (
moisture
).
2.
Atmosfir korosif (
salt spray
)
Dalam pengujian semua kondisi yang mempengaruhi
pengujian
harus
tercatat
dalam
prosedur
pengujian (
Testing Procedure
) dan juga kondisi
tersebut harus terkontrol dan tetap (Constant).
(27)
Gambar 1.5. skema pengujian tarik
(28)
Cara kerja mesin uji tarik
:
Benda uji tarik standar ditempatkan pada
alat pencekam di kedua ujungnya
pembebanan tarik dilakukan searah sumbu
benda uji tarik
laju pembenanan diatur melalui panel kontrol
hidrolik
panarikan dilakukan sampai benda uji putus
Data hasil pengujian akan terekam pada
grafik hasil uji tarik, berupa besar
pembebanan,
pertambahan
panjang
(
elongation
),
Pengecilan
Penampang
(
Reduction of area
) dan elastisitas bahan.
Untuk keperluan kebanyakan analisa teknik,
data yang didapatkan dari uji tarik dapat
digeneralisasi seperti pada Gambar dibawah
ini.
(29)
Gambar 1.7. Pola Grafik yang dihasilkan Dari Mesin Uji Tarik
.
Keterangan Sifat Mekanik dari Uji Tarik dari
Gambar 1.7 .
Batas elastis
σ
E ( elastic limit)
Dalam Gambar 1.7 dinyatakan dengan titik A
titik elasitas. Bila sebuah bahan diberi beban
sampai pada titik A, kemudian bebannya
dihilangkan, maka bahan tersebut akan kembali ke
kondisi semula (tepatnya hampir kembali ke kondisi
semula) yaitu re
gangan “nol” pada titik O
.Tetapi
bila beban ditarik sampai melewati titik A, hukum
Hooke tidak lagi berlaku dan terdapat perubahan
permanen dari bahan. Terdapat konvensi batas
regangan permamen (permanent strain) sehingga
(30)
masih disebut perubahan elastis yaitu kurang dari
0.03%, tetapi sebagian referensi menyebutkan
0.005% . Tidak ada standarisasi yang universal
mengenai nilai ini.
Batas proporsional σp (proportional limit
)
Titik sampai di mana penerapan hukum Hook
masih bisa ditolerir. Tidak ada
standarisasi tentang nilai ini. Dalam praktek,
biasanya batas proporsional
sama dengan batas elastis.
Deformasi plastis
(plastic deformation
)
Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali
ke keadaan semula. Pada
Gambar yaitu bila bahan ditarik sampai
melewati batas proporsional dan
mencapai daerah landing.
Tegangan luluh atas
σ
uy (
upper yield stress
)
Tegangan
maksimum
sebelum
bahan
memasuki fase daerah landing
peralihan deformasi elastis ke plastis.
Tegangan luluh bawah σly (
lower yield
stress
)
Tegangan rata-rata daerah landing
sebelum benar-benar memasuki fase deformasi
plastis. Bila hanya disebutkan tegangan luluh (
yield
stress
), maka yang dimaksud adalah tegangan ini.
Regangan luluh εy (yield strain
)
Regangan permanen saat bahan akan
memasuki fase deformasi plastis.
(31)
Regangan yang diakibatkan perubahan
elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan
regangan ini akan kembali ke posisi semula.
Regangan plastis
ε
p (
plastic strain
)
Regangan yang diakibatkan perubahan
plastis.
Pada
saat
beban
dilepaskan
regangan
ini
tetap
tinggal
sebagai
perubahan permanen bahan.
Regangan total (total strain)
Merupakan gabungan regangan plastis dan
regangan elastis,
ε
T =
ε
e+
ε
p.
Perhatikan beban dengan arah OABE. Pada
titik B, regangan yang ada
adalah
regangan
total.
Ketika
beban
dilepaskan, posisi regangan ada pada
titik E dan besar regangan yang tinggal (OE)
adalah regangan plastis.
Tegangan tarik maksimum TTM (UTS,
ultimate tensile strength)
Pada Gambar ditunjukkan dengan titik C
(
σβ),
merupakan besar tegangan
maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.
Kekuatan patah (breaking strength)
Pada Gambar ditunjukkan dengan titik D,
merupakan besar tegangan di
mana bahan yang diuji putus atau patah.
Untuk hampir semua logam, pada tahap sangat awal
dari uji tarik, hubungan antara beban atau gaya
yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan
(32)
panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier
atau linear zone. Di daerah ini, kurva pertambahan
panjang vs beban mengikuti aturan Hooke sebagai
berikut:
rasio tegangan (
stress
) dan regangan (
strain
)
adalah konstan .Stress adalah beban dibagi luas
penampang bahan dan strain adalah pertambahan
panjang dibagi panjang awal bahan.
Hubungan
antara
stress
dan
strain
dirumuskan:
E = σ / ε
Tegangan s dinamakan batas rentang atau
batas leleh.
Kekuatan tarik maksimum (
ultimite tensile
strength
) adalah beban maksimum dibagi
luas penampang lintang benda uji.
Modulus elasitas
Elastisitas adalah Kemampuan bahan melawan
perubahan bentuk/deformasi permanen akibat
pembebanan.. Bila batas elastis ini dilewati maka
bahan akan mengalami perubahan/deformasi
permanen, walaupun beban dihilangkan, biasa
disebut plastis.
Batas elastisitas adalah batas dimana batas
tegangan , bahan tidak kembali lagi ke bentuk
semula setelah tegangan dihilangkan, akan tetapi
benda akan mengalami deformasi tetap yang
disebut permanent.
(33)
E = σ / ε
E adalah gradien kurva dalam daerah linier, di
mana perbandingan tegangan (σ) dan regangan (ε)
selalu tetap. E diberi nama "Modulus Elastisitas"
atau "Young Modulus".
Gambar 1. 8. Hubungan Tegangan dan Regangan dari hasil uji tarik
(34)
BAB 2
Sifat mekanis Campuran Termoplastik HDPE
/Nano Partikel ABKS(ABKS)
a b
c
Gambar 2.1 a, ABKS(ABKS) b. HDPE c, PE-g-MA
(35)
Proses Pemurnian dan Pembuatan Nano
Partikel ABKS.
Prosedur penelitian ini dilakukan dengan cara
ABKS yang diambil dari pabrik industri kelapa
sawit,diproses dengan cara abu boiler dihaluskan
alat ball mill selama 1 jam , hasil ball mill di saring
dengan ayakan ukuran 200 mesh (74 µm) ,
ABKStersebut dicampur dengan larutan NaOH
2.5 M selama 4 jam kemudian diaduk dengan
magnetik stirrer , setelah selesai dilakukan
penyaringan dengan kertas saring dan dicuci
dengan aquades kemudian ABKS tersebut di
lakukan pemanasan dengan oven pada suhu 100
0C
selama 2 jam , metode (Midhun Dominic,et al
.2013), dimasukkan pada planetary ball mill P 200
selama 15 jam dengan laju 450 rpm, sesuai dengan
metoda (Bukit .N et al 2013) ; (Nikmatin .S ,2013)
sehingga diharapkan diperoleh abu boiler kelapa
sawit dalam ukuran 100 nanometer
Pembuatan Nano Komposit
Pembuatan nano komposit dilakukan dalam internal
mixer laboplastomil dengan volume chamber 50 CC
dengan presentasi pengisian 70 % setara dengan
40 gr . Suhu campuran pada 150
0C dengan
kecepatan rotor 60 rpm selama 10 menit . dimana
HDPE di campur dengan masing masing filler
ABKS pada komposisi campuran (2,4,6,8,10 ) % wt
dengan kompatibeliser PE-g-Ma dan tanpa
kompatibiliser,komposisi
campuran
mengikuti
(36)
metode (Bukit ,N ,2013, Thuadaij, N et al, 2008,
Korb.B,2011) .
Tabel 2.1 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel (ABKS )dengan Kompatibiliser PE-g-MA
Bahan Komposisi Campuran (% wt)
HDPE Sabks.1 S abks.2 S abks.3 S abks.4 S abks.5
HDPE 100 95 93 91 89 87
PE-g-MA 0 3 3 3 3 3
Nano Partikel ABKS
0 2 4 6 8 10
Tabel 2.2 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel ABKSTanpa Kompatibiliser .
Bahan Komposisi Campuran (% wt)
HDPE Sabks.6 S abks.7 S abks.8 S abks.9 S abks.10
HDPE 100 98 96 94 92 90
Nano partikel ABKS
(37)
Gambar 2.2 . Hasil Pengujian Tarik Sampel Nano komposit ABKS
2.1. Hasil Sifat Nano Komposit ABKS
Campuran HDPE dengan Kompatibiliser
PE-g-MA
Gambar 2.3.Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /PE-g- MA/ABKS 2%
(38)
Gambar 2.4. KekuatanTarikTerhadapReganganpada Campuran HDPE/PE-g- MA/ABKS 4%
Gambar 2.5. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /PE-g- MA/ABKS 6%
(39)
Gambar 2.6. Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /PE-g-MA/ABKS 8%
Gambar 2.7. Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /PE-g- MA/ABKS 10%
(40)
2.2. Analisis Sifat Mekanik Campuran HDPE
dengan filler Nano Partikel ABKS tanpa
Kopatibiliser
Gambar 2.8. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada Campuran HDPE / Nano ABKS 2%
Gambar 2.9. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada Campuran HDPE / Nano ABKS4%
(41)
Gambar 2.10. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /Nano ABKS6%
Gambar 2.11. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /Nano ABKS 8%
(42)
Gambar 2.12. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /Nano ABKS 10 % Tabel 2. 3. Sifat Mekanis Komposit HDPE /PE-g-MA Dengan Filler Nano Partikel ABKS Dengan Kompatibiliser
Material
Kekuatan Tarik (MPa)
Perpanjangan putus
(mm)
Modulus
Young’s
(MPa)
HDPE 23.54 221.25 547.80
HDPE / PE-g-MA/
Nano Partikel ABKS2% wt 23,97 289,65 531.65
HDPE / PE-g-MA/
Nano Partikel ABKS4% wt 27,37 377,39 530,07
HDPE / PE-g-MA/
Nano Partikel ABKS6% wt 24,33 338,66 551,43
HDPE / PE-g-MA/
Nano Partikel ABKS8% wt 21,07 61,72 526,44
HDPE / PE-g-MA/
(43)
Tabel 2.4. Sifat mekanis Komposit HDPE Dengan Filler Nano partikel ABKSTanpa Kompatibiliser
Material Kekuatan Tarik (MPa)
Perpanjangan Putus
(mm)
ModulusYo
ung’s
(MPa)
HDPE 23.543 221.25 547.80
HDPE / Nano Partikel
ABKS 2% wt 31,825 514,17 499,56
HDPE / Nano Partikel
ABKS 4% wt 31,65 515,39 492,85
HDPE / Nano Partikel
ABKS 6% wt 33,96 545,41 514,52
HDPE / Nano Partikel
ABKS8% wt 25,41 388,42 530,89
HDPE / Nano Partikel
ABKS10% wt 30,08 526,83 487,24
Gambar 2 .13. Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap Komposisi Nano Partikel ABKS
(44)
Gambar 2 .14 . Hubungan Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Nano Partikel ABKS
Gambar 2.15 . Hubungan Modulus Young’s Terhadap Komposisi Nano Partikel ABKS
(45)
Dari Gambar 2.13 terlihat peningkatan
kekuatan tarik dan Gambar 2.14 perpanjangan
putus , dengan penambahan komposisi nano
ABKSterjadi peningkatan pada komposisi 2 sampai
6 % ,secara umum terlihat campuran nano ABKS
HDPE tanpa kompatibeliser lebih besar dibanding
dengan mengunakan kompatibeliser .peningkatan
terbesar pada komposisi 6 % berat ,sedangkan
pada komposisi 8 sampai 10 % berat terjadi
penurunan , hal ini disebabkan makin banyaknya
kandungan
silika
mengakibatkan
terjadinya
penurunan kekuatan tarik , hal ini sesuai dengan
penelitian ,( Koo, et al,2002; Wu ,et al , 2007; Lei,
et al, 2007 ; Kord,et al, 2010; Samal,et,al 2008).
Peningkatan kekuatan tarik dari komposisi nano
ABKS 2 - 6 % hal ini disebabkan karena adanya
peningkatan ikatan kovalen dan ikatan hidrogen
dengan Group OH dan oksigen dari dari goup
karbonil masing masing menambah ikatan antara
filler dengan matrik termoplastik HDPE hal ini
sesuai dengan penelitian (Bhat et al , 2011).
Peningkatan sifat
–sifat tergantung pada banyak
faktor-faktor termasuk aspek rasio dari bahan
pengisi, derajat dispersi dan orientasi dalam
matriks, dan adhesi pada
interface
matriks -
bahan pengisi (Macadia, 2000)
Paduan polimer tak dapat campur (
immiscible
blend
) mempunyai tarikan fisik antara komponen
yang lemah pada batas fasa, sehingga dapat
menyebabkan pemisahan fasa pada kondisi
(46)
tertentu dan menyebabkan sifat-sifat mekanik
campuran menjadi kurang baik (Utracki,et al,2007)
. Pada perpanjangan putus pada komposisi lebih
dari komposisi 6 % terjadi penurunan ,dalam hal
ini semakin banyak kandungan pengisi yang
ditambahkan maka bahan tersebut semakin kaku
sehingga nilai perpanjangan pada saat putus
semakan rendah . Hal ini sesuai menurut penelitian
(Ray ,1990) ,penambahan bahan pengisi akan
menimbulkan
pengaruh
terhadap
sifat
perpanjangan komposit.Aglomerasi partikel silika
ABKSdipercaya menjadi tempat konsentrasi
tegangan dan menjadi awal terjadinya retak
sehingga kekuatan tarik akan menurun..Hal yang
sama dari hasil penelitian ( Kusmono ,et al 2010).
Penggabungan clay lebih dari 4 phr justru
sebaliknya memberikan efek negatif yakni
menurunkan kekuatan tarik. Hal ini kemungkinan
disebabkan karena terjadinya penurunan derajat
penyebaran eksfoliasi dari lapisan silikat clay pada
nanokomposit.
Peningkatan ini menunjukan bahwa terjadinya
interkalasi antara polimer dengan nanoABKS,
dimana peningkatan terbesar terjadi pada pada
penambahan komposisi padsa 2% , 4 % dan 6 %
berat. Data dari
analisis xrd
nano partikel ABKS
terlihat peningkatan intensitas , hal ini sesuai juga
hasil penelitian (Pocut. N,2007) yang mengunakan
organoclay nano komposit. Menurut penelitian
(Feng,et al ,2004),menyebutkan bahwa material
penguat yang berukuran nanometer seperti
silica
,
(47)
calcium carbonates
, dan
clay
merupakan material
yang bisa berfungsi sebagai kompatibiliser antara
campuran polimer yang tidak saling melarutkan
(
immiscible
). Tingkat penguatan campuran polimer
bergantung pada kekuatan interaksi antara polimer
dan bahan pengisi .Kekuatan interaksi didominasi
oleh penjerapan fisika polimer (Bound Polimer)
.Penjerapan polimer ke atas permukaan pengisi
dipengaruhi
oleh
luas
permukaan
,aktivasi
permukaan dan kekutupan polimer .
(48)
BAB 3
Sifat mekanis Campuran Termoplastik HDPE
/Nano Partikel ASP(ASP)
a
b
c
Gambar .3.1 a, ASP(ASP) b. HDPE c, PE-g-MA
(49)
Proses Pemurnian dan Pembuatan Nano
Partikel ASP(ASP) .
Prosedur penelitian ini dilakukan dengan cara
ASPyang diambil dari kilang padi sdengan cara abu
boiler dihaluskan alat ball mill selama 1 jam , hasil
ball mill di saring dengan ayakan ukuran 200 mesh
(74 µm) , ASPtersebut dicampur dengan larutan
NaOH 2.5 M selama 4 jam kemudian diaduk dengan
magnetik stirrer , setelah selesai dilakukan
penyaringan dengan kertas saring dan dicuci
dengan aquades kemudian ASP tersebut di
lakukan pemanasan dengan oven pada suhu 100
0C
selama 2 jam , metode (Midhun Dominic,et al
.2013), hasil perlakuan keduanya dimasukkan pada
planetary ball mill P 200 selama 15 jam dengan
laju 450 rpm, sesuai dengan metoda (Bukit .N et
al 2013)
; (Nikmatin .S ,2013)
sehingga diperoleh
53 nm ,
Pembuatan Nano Komposit
Pembuatan nano komposit dilakukan dalam internal
mixer laboplastomil dengan volume chamber 50 CC
dengan presentasi pengisian 70 % setara dengan
40 gr . Suhu campuran pada 150
0C dengan
kecepatan rotor 60 rpm selama 10 menit . dimana
HDPE di campur dengan masing masing filler
ASPpada komposisi campuran (2,4,6,8,10 ) % wt
dengan kompatibeliser PE-g-MA dan tanpa
kompatibiliser, komposisi campuran mengikuti
metode (Bukit ,N ,2012,2013, Thuadaij, N et al,
2008, Korb.B,2011) .
(50)
Tabel 3.1 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel ASP(ASP) dengan Kompatibiliser
PE-g-MA
Bahan Komposisi Campuran (% wt)
HDPE Sabsp.1 S absp.2 S absp.3 S absp.4 S absp.5 HDPE 100 95 93 91 89 87
PE-g-MA 0 3 3 3 3 3
Nano partikel ASP
0 2 4 6 8 10
Tabel 3.2 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel (ASP) Tanpa Kompatibiliser
Bahan Komposisi Campuran (% wt)
HDPE Sabsp.6 S absp.7 S absp.8 S absp.9 S absp.10
HDPE 100 98 96 94 92 90 Nano
partikel ASP
(51)
Gambar 3.2 Hasil Pengujian Tarik Sampel Nano ASP
(52)
3.1. Sifat Mekanik Campuran HDPE /PE-g-
MA /Nano Partikel ASP
Gambar 3.3. Kekuatan Tarik Terhadap Reganga Campuran HDPE /PE-g-MA /Nano Partikel ASP2%
Gambar 3.4 . Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /PE-g-MA /Nano Partikel ASP4%
(53)
Gambar 3.5. Kekuatan Tarik Terhadap Reganga Pada Campuran HDPE /PE-g-MA /NanoPartikel ASP 6%
Gambar 3.6. Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /PE-g-MA /Nano Partikel ASP8 %
(54)
Gambar 3.7. Kekuatan Tarik Terhadap Regangan pada Campuran HDPE /PE-g-MA /Nano Partikel ASP10%
3.2 Analisis Sifat Mekanik Campuran HDPE
/Nano Partikel ASP
Gambar 3.8. Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP 2%
(55)
Gambar 3.9. Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP 4%
Gambar 3.10.Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP 6%
(56)
Gambar 3.11 Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP 8%
Gambar 3.12. Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP10%
(57)
Tabel 3.3. Sifat Mekanik Komposit HDPE dengan Filler Nano Partikel ASP Dengan Kompatibiliser PE-g-MA
Material Kekuatan Tarik (MPa) Perpanjangan putus (mm) Modulus Young’s (MPa)
HDPE 23.54 221.25 547.80
HDPE / PE-g-MA/ Nano
ASP 2% wt 27.62 394.46 514.30
HDPE / PE-g-MA/ Nano
ASP4% wt 25.62 312.39 518,29
HDPE / PE-g-MA/ Nano
ASP 6% wt 21.86 99.11 510.54
HDPE / PE-g-MA/ Nano
ASP 8% wt 21.70 120.60 513.48
HDPE / PE-g-MA/ Nano
ASP 10% wt 22.22 195.31 540.81 Tabel 3.4 .Sifat mekanik Komposit HDPE dengan Filler
Nano partikel ASP Tanpa Kompatibiliser
Material Kekuatan Tarik (MPa) Perpanjanga n Putus (mm) ModulusY oung’s (MPa)
HDPE 23.543 221.25 547.80
HDPE / Nano ASP 2% wt 27.16 301.84 518.31 HDPE / Nano ASP 4% wt 26.93 391.67 534.40 HDPE / Nano ASP 6% wt 29.22 438.51 540.56 HDPE / Nano ASPi 8% wt 24.04 268.89 559.19 HDPE / Nano ASP10% wt 29.77 561.13 406.13
(58)
Gambar 3.13.Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap Komposisi Nano Partikel ASP
Gambar 3.14. Hubungan Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Nano ASP
(59)
Gambar 3.15.Hubungan Modulus Young’s Terhadap Komposisi Nano ASP
Dari data sifat mekanik pada kekuatan tarik
terjadi peningkatan dibanding HDPE murni dengan
campuran HDPE dengan nano partikel ASP dengan
kompatibeliser PE-g-MA pada komposisi 2 %
sampai 4 % dan terjadi penurunan kekuatan tarik
maksimum pada komposisi nano ASP 6 sampai 10 %
berat , hal ini disebabkan karena pada komposisi
tertentu terjadi penggumpalan ASPsehingga
mengurangi kekuatan tarik hal ini dapat dilihat
dari hasil morfologi , sedangkan untuk tegangan
yield relatif sama dengan penambahan ASP. Pada
kekuatan tarik campuran komposit HDPE dengan
nano partikel ASPtanpa kompatibeliser terjadi
peningkatan yang signifikan dari komposisi 2%
sampai 10 % berat , secara umum kekuatan tarik
tanpa kompatibeliser lebih besar jika dibandingkan
dengan mengunakan kompatibeliser PE-g-MA ,
(60)
demikian juga halnya dengan perpajangan putus
dan modulus Young terjadi penurunan dengan
bertambahnya nano ASP. Peningkatan kekuatan
tarik disebabkan karena adanya peningkatan ikatan
kovalen dan ikatan hidrogen dengan Group OH dan
oksigen dari dari goup karbosil masing masing
menambah ikatan antara filer (bahan pengisi )
dengan matrik hal ini sesuai dengan penelitian
(Bhat et al , 2011)
Ukuran partikel bahan pengisi yang kecil
meningkatkan
derajat
penguatan
polimer
berbanding dengan ukuran partikel yang besar
(Leblanc, 2002). Ukuran partikel mempunyai
hubungan secara langsung dengan luas permukaan
per gram bahan pengisi. Oleh karena itu, ukuran
partikel yang kecil menyediakan luas permukaan
yang besar bagi interaksi di antara polimer matrik
dan bahan pengisi seterusnya meningkatkan
penguatan bahan polimer. Ringkasnya, semakin
kecil ukuran partikel semakin tinggi interaksi
antara bahan pengisi dan matrik polimer. Hal ini
sesuai dengan hasil penelitian (Kohls & Beaucage
,2002) melaporkan hasil penelitianya menyatakan
bahwa luas permukaan dapat ditingkatkan dengan
adanya permukaan yang poros atau rongga pada
permukaan pengisi, hal ini mungkinkan bahwa
polimer dapat menembus masuk ke dalam
permukaan yang pori ketika proses pencampuran
yang dilakukan dengan internal mixer . Partikel
yang terserak atau terdistrubusi secara homogen
meningkatkan interaksi melalui penjerapan polimer
(61)
di atas permukaan bahan pengisi. Sebaliknya,
partikel yang tidak terserak secara homogen
mungkin
menghasilkan
aglomerat
atau
penggumpalan di dalam matriks polimer.
Kewujudan
aglomerat
mengurangkan
luas
permukaan seterusnya melemahkan interaksi di
antara
bahan
pengisi
dan
matriks
dan
mengakibatkan penurunan sifat fisik bahan
polimer.
Dari Gambar 3.13 didapat kekuatan tarik
untuk nano partikel ASPterbesar diperoleh pada
komposisi campuran 6% berat , sedangkan, untuk
tanpa mengunakan kompatibeliser nano partikel
ASP2 % berat setara dengan 27.62 sedangkan
kekuatan tarik HDPE Murni diperoleh kekuatan
tarik sebesar 23.543 MPa.Secara umum besar
kekuatan tarik lebih baik menggunakan campuran
nano
partikel
ASPtanpa
mengunakan
kompatibiliser PE-g-MA. Hal ini kemungkinan
disebabkan karena lapisan silikat pada ASPyang
berukuran nanometer dapat tersebar secara acak
dan merata yang memberikan struktur eksfoliasi
pada nanokomposit.
Lapisan silikat yang ada padaASP yang
tersebar secara individu memiliki luas kontak
permukaan yang besar sehingga dapat berikatan
kuat dengan matrik HDPE yang selanjutnya
memberikan efek pada peningkatan kekuatan tarik.
Penggabungan nano ASPdengan kompatibeliser
PE-g-MA lebih dari 6 % wt justru sebaliknya
memberikan efek negatif yakni menurunkan
(62)
kekuatan tarik akan tetapi untuk campuran HDPE
tanpa kompatibeliser lebih besar jika tanpa bahan
pengisi. Hal ini kemungkinan disebabkan karena
terjadinya
penurunan
derajat
penyebaran
eksfoliasi
dari
lapisan
silikat
ASP
pada
nanokomposit dengan kandungan nano partikel
ASP yang tinggi ( > 6 % berat ). Aglomerasi ASP
dipercaya menjadi tempat konsentrasi tegangan
dan menjadi awal terjadinya retak sehingga
kekuatan akan turun. Hal yang sama dari penelitian
(Kusmono ,e al, 2010).
Hasil penelitian (Tserki et al ,2006)
melaporkan
dengan
penambahan
bahan
kompatibeliser akan membentuk reaksi esterfikasi
atau ikatan hidrogen pada antar muka grup
hidroksil yang ada pada partikel pengisi alami di
satu sisi dan group karbosilat pada kompatibeliser
yang berdifusi kedalam matrik polimer disisi yang
lain
.
Penggunaan ASP sebagai bahan pengisi alami
meningkatkan
sifat-sifat
mekanik
komposit
polietilena karena sekam padi mengandung
sellulosa, hemisellulosa dan lignin sedangkan
ASPmengandung bahan anorganik seperti CaO,
MgO, Fe
2O
3, K
2O,Na
2O, Al2O3,P2O5 dan SiO
2.
Semakin kecil ukuran dari partikel pengisi maka
luas permukaan akan semakin besar dan daya
interaksi/adhesi antara kedua bahan akan semakin
besar pula sehingga sifat-sifat mekanik akan
semakin bagus (Xu, et al., 2007). telah
membuktikan bahwa ukuran partikel sangat
(63)
berpengaruh terhadap sifat-sifat komposit yang
dihasilkan. Dari data analisis mekanik terlihat
makin besar kandungan silika maka akan terjadi
algomerat
yang
pada
akhirnya
mengurangi
kekuatan tarik dan perpanjangan putus .
Hal ini
disebabkan makin banyaknya kandungan silika
mengakaibatkan terjadinya penurunan kekuatan
tarik , hal ini sesuai dengan penelitian
,( Koo, et
al,2002; Wu ,et al , 2007; Lei, et al, 2007; Kord,et
al, 2010; Samal,et,al 2008).
Peningkatan kekuatan
tarik dari komposisi nano ASP 2 - 6 % berat , hal
ini disebabkan karena adanya peningkatan ikatan
kovalen dan ikatan hidrogen dengan Group OH dan
oksigen dari dari goup karbosil masing masing
menambah ikatan antara filer dengan matrik hal ini
sesuai dengan penelitian (Bhat et al , 2011)
.
Peningkatan sifat
–
sifat tergantung pada banyak
faktor-faktor termasuk aspek rasio dari bahan
pengisi, derajat dispersi dan orientasi dalam
matriks, dan adhesi pada
interface
matriks -
bahan pengisi (Macadia, et al,2000).
BAB 4
Sifat Mekanis Campuran Bahan HDPE
/Nano (ASP) dan (ABKS)
(64)
Gambar 4.1 Bahan Penelitian
Pembuatan Nano Komposit
Pembuatan nano komposit dilakukan dalam internal
mixer laboplastomil dengan volume chamber 50 CC
(65)
dengan presentasi pengisian 70 % setara dengan
40 gr . Suhu campuran pada 150
0C dengan
kecepatan rotor 60 rpm selama 10 menit . dimana
HDPE di campur dengan masing masing filler ASP
dan ABKS pada komposisi campuran (2,4,6,8,10 ) %
wt dengan kompatibeliser PE-g-Ma dan tanpa
kompatibiliser , serta campuran kedua filler
dengan
perbandingan
(70;30;60;40;50;50;40;60;3070 ) % berat ,
(Ginting ,E ,2014)
Tabel 4.1 .Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano (ASP) dan (ABKS) dengan Kompatibiliser PE-g-MA Bahan Komposisi Campuran (% wt)
HDPE Sabspk s.1
S abspk s.2
S abspk s.3
S abspk s.4
Sabspk s.5 HDPE 100 95 93 91 89 87
PE-g-MA 0 3 3 3 3 3
Nano partikel (ABSP) dan (ABKS)
0 70:3 0
(66)
Gambar 4.2.Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran HDPE /ASP dan ABKS (70:30)%
Gambar 4.3. Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran HDPE /ASP dan ABKS (60:40)%
(67)
Gambar 4.4. Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran HDPE /ASP dan ABKS (50:50
)%
Gambar 4.5. Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran HDPE /ASP dan ABKS (40:60)%
(68)
Gambar 4.6. Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran HDPE /ASP dan ABKS (30:70)%
Tabel 4.2 . Sifat Mekanik Komposit HDPE dengan Filler Nano Partikel ASP dan ABKS
Material Kekuatan Tarik (MPa) Perpanjangan putus (mm) Modulus Young’s (MPa)
HDPE 23.54 221.25 547.80
HDPE / PE-g-MA/ Nano Partikel ASP dan ABKS (70:30)
22.03 296,78 552.72
HDPE / PE-g-MA/ Nano Partikel ASP dan ABKS (60:40)
26.96 523.60 543.07
HDPE / PE-g-MA/ Nano Partikel ASP dan ABKS (50:50)
27.48 472.49 557.57
HDPE / PE-g-MA/ Nano Partikel ASP dan ABKS (40:60)
24.77 381.79 548.30
HDPE / PE-g-MA/ Nano Partikel ASP dan ABKS (30:70)
(69)
Gambar 4.7. Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap Komposisi Campuran HDPE / Nano Partikel ASP dan ABKS
Gambar 4.8. Hubungan Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Campuran HDPE / Nano Partikel ASP dan ABKS
(70)
Gambar 4.9. Hubungan ModulusnYoung’sTerhadap Komposisi Campuran HDPE / Nano Partikel ASP dan ABKS
Dari analisis mekanik pada kekuatan tarik
ada peningkatan kekuatan tarik pada campuran
HDPE / PE-g-MA/ Nano Partikel ASP dan
ABKS(60:40), (50:50) ,(40;60)dan (30 : 70) hal ini
diakibatkan bertanbahnya kandungan ABKS , yang
mana kandungan silikanya lebih kecil jika
dibandingkan dengan ASP, yang mana kandungan
silika yang banyak dapat menyebkan kekuatan tarik
dan perpanjangan putus terjadi penurunan . hal ini
sesuai dengan morfologinya .
Dari Gambar 4 .7 ,untuk perpanjangan putus
secara umum meningkat dibanding dengan HDPE
murni , peningkatan terbesar diperoleh pada
campuran (60:40), (50:50) , sedangkan dari
Gambar 4 .8 modulus Young tidak terlihat
peningkatan yang signifikan dengan bertambahnya
kandungan ASPdan abu boiler dibanding dengan
HDPE murni .
(71)
BAB 5 .
Sifat Mekanis Nano Komposit Bentonit
a
b
c
Gambar 5.1a. a. Bentonit Alam b. PE-g-Ma c HDPE
5.1. Analisis Mekanik Nano Komposit Bentonit
Alam dengan Proses Ball Mill
(72)
Proses Pemurnian dan Pembuatan Nano
partikel Bentonit Alam .
Pada tahapan ini bentonit alam diperoleh
dari daerah Kecamatan Pahae Tapanuli Utara
Propinsi Sumatera Utara , bentonit alam yang
diambil dalam bentuk bongkahan dalam ukuran
besar , maka untuk membuatnya dalam ukuran
nanometer, maka dilakukan proses dengan
langkah-langkah sebagai berikut; untuk memecahkan
bongkahan besar , maka terlebih dahulu
dihancurkan dengan martil lalu digerus dengan
menggunakan mortar penggerus sampai bentuk
halus dengan ukuran 74 mikrometer (200 mesh) .
Dalam proses pemurnian dari bahan -bahan
pengotor yang ada dalam kandungan bentonit alam
maka dilakukan proses aktivasi dengan
langkah-langkah sebagai berikut ; untuk menghilangkan
kadar pengotor Fe digunakan magnet, sementara
untuk menghilangkan Pengotor Al dilakukan proses
kimia dengan menggunakan larutan HCL dengan
kadar 2M. Larutan HCl tersebut di campurkan
kedalam bentonit dalam satu wadah dengan
perbandingan Bentonit : HCl, 1:10 , kemudian di
aduk sampai homogen dengan menggunakan
magnetik stirer selama 2 jam, setelah itu
memisahkan larutan HCl dengan bentonit dengan
menggunakan kertas saring kemudian melakukan
pencucian ulang dengan menggunakan air aquades
dan kembali memisahkan antara bentonit dengan
air aquades sampai diperoleh pH netral.
(73)
Bentonit alam hasil saringan yang sudah
dimurnikan, dikeringkan terlebih dahulu dibawah
sinar matahari kemudian di kalsinasi pada suhu
600
0C sampai 2 jam. Bentonit hasil hasil pemurnian
dan kalsinasi dimasukkan pada planetary ball mill P
200 selama 10 jam , (Bukit N
et al
,2013)
Pembuatan Nano Komposit
Pembuatan nano komposit dalam internal mixer
laboplastomil dengan volume chamber 60 CC
dengan presentasi pengisian 70 % serata dengan
50 gr . Suhu campuran pada 140
0C dengan
kecepatan rotor 60 rpm selama 10 menit .
Tabel 5.1 Komposisi Campuran Bahan Dalam Internal Mixer
Bahan Komposisi Campuran (% wt)
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
HDPE 100 97 95 93 91 89 87
PE-g-MA 0 3 3 3 3 3 3
Nano Bentonit alam
(74)
Gambar 5.1b Bentuk Produk yang dihasilkan
Analisis Mekanik Nano Komposit Bentonit Alam
.
(75)
Gambar 5.2.hubungan Tegangan dan Regangan Termoplastik HDPE
Tabel 5.2 Sifat Mekanik Termoplastik HDPE
Spesimen ke
Tegangan Yeld (MPa)
Tegangan maksimum
(MPa)
Perpanjanga n Putus
mm
Modulus Elastis
MPa
1 22,709 22,715 466,00 709,88
2 22,352 22,353 444,33 721,48
3 22,820 22,820 461,67 734,78
(76)
Gambar 5.3 hubungan Tegangan dan Regangan Campuran Termoplastik HDPE dengan PE-g-MA
Tabel 5.3. Sifat Mekanik Campuran Termoplastik HDPE dengan PE-g-MA
Spesimen ke
Tegangan Yeld (MPa)
Tegangan maksimum
(MPa)
Perpanjangan Putus
mm
Modulus Elastis
MPa
1 20,816 32,797 511,88 631,39
2 20,233 31,493 495,95 608,71
3 20,219 31,991 516,31 633,97
Rata
-rata 20,422
32.093
(77)
Gambar 5.4 Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 2% berat
Tabel 5.4 Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano Bentonit 2 % berat
Spesime n ke
Tegangan Yeld (MPa)
Tegangan maksimum
(MPa)
Perpanjangan Putus
mm
Modulus Elastis
MPa
1 21,310 24,318 381,54 590,94
2 21,274 24,211 414,77 566,61
3 21,351 21,351 310,00 577,11
Rata
-rata 21,311
23,296
(78)
Gambar 5.5 Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 4 % berat
Tabel 5.5. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano Bentonit 4 % berat
Spesime n ke
Tegangan Yeld (MPa)
Tegangan maksimum
(MPa)
Perpanjangan Putus
mm
Modulus Elastis
MPa
1 21,465 23,196 366,16 580,10
2 21,373 24,253 390,77 584,74
3 20,896 20,896 244,04 569,86
Rata
-rata 21,244
22,781
(79)
Gambar 5.6 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 6 % berat
Tabel 5.6 Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano Bentonit 6 % berat
Spesime n ke
Tegangan Yeld (MPa)
Tegangan maksimum
(MPa)
Perpanjangan Putus
mm
Modulus Elastis
MPa
1 21,248 21,248 264,62 575,64
2 21,034 21,034 216,00 590,14
3 21,033 21,033 258,46 585,57
Rata
-rata 21,105
21,105
(80)
Gambar 5.7 Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 8 % berat
Tabel 5.7 Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano Bentonit 8 % berat
Spesime n ke Tegangan Yeld (MPa) Tegangan maksimum (MPa) Perpanjanga n Putus mm Modulus Elastis MPa
1 21,315 24,964 407,51 611,37
2 21,180 25,926 409,60 615,59
3 20,923 25,241 401,69 603,02
Rata
-rata 21,139
25,377
406,26 609,99
(81)
Gambar 5.8 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran Termopalstik
HDPE dengan Nano Bentonit alam 10 % berat
Tabel 5.8 Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano Bentonit 10 % berat
Spesim en ke Tegangan Yeld (MPa) Tegangan maksimum (MPa) Perpanjanga n Putus mm Modulus Elastis MPa
1 21,108 21.040 286,77 595,20
2 20,931 21.180 247,39 614,70
3 21,108 20,932 250,80 620,27
Rata -rata
21,049
(82)
Tabel 5.9. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano Bentonit
Nano Bentonit alam Tegangan Yeld (MPa) Tegangan maksimum (MPa) Perpanjangan Putus mm Modulus Elastis MPa HDPE
Murni 22,627
22,629
457,333 722,046
0 20,422 32.093 508,043 624,690
2 21,311 23,296 368,77 578,33
4 21,244 22,781 333,45 578,23
6 21,105 21,105 240,36 583,783
8 21,139 25,377 406,26 609,993
10 21,049 21,.026 261.65 610,05
Gambar 5.9. Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Maksimum terhadap Komposisi Nano Bentonit Alam
(83)
Gambar 5.10. Hubungan Tegangan Yeild Terhadap Komposisi Nano Bentonit Alam
Gambar 5.11. Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Nano Bentonit Alam
(84)
Gambar 5.12. Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Nano Bentonit Alam
Analisis Mekanik Nano Komposit Bentonit
Alam/HDPE
Gambar 5.13. Grafik hubungan Tegangan dan Regangan Termoplastik HDPE
(85)
5.2 Analisis Mekanis Nano Komposit Bentonit
Alam Sistesis Dengan CTAB
a b
c d
e
(86)
Proses pengolahan Bentonit dengan
Surfaktan CTAB .
Bentonit alam ukuran 200 mesh ,0,2 mol
(sekitar 21,88 gr Cetyl Trimethyl Ammonium
Bromide - CTAB) dilarutkan kedalam 300 ml air
dan selanjutnya dipanaskan dengan suhu 80
0C
diaduk selama 1 jam sebagai larutan A. Kemudian
bentonit sebanyak 50 gr ditambahkan air sebanyak
1000 mL, dipanaskan dan diaduk pada suhu 100
0C
selama 2 jam sebagai larutan B .Setelah
pemanasan dan pengadukan, larutan A dan larutan
B dicampurkan. Campuran tersebut ditambahkan
dengan aguades hingga volume mencapai 1500 mL.
kemudian dipanaskan dengan suhu 100
0C selama 1
jam
Campuran tersebut disaring dengan penyaring
vakum ,2 gr AgNO
3ditambahkan dengan aquabides
100 ml dengan menggunakan beaker gelas. Tujuan
dari ditambahkannya larutan AgNO
3untuk
menghilangkan bromide . Campuran disaring dengan
menggunakan kertas saring sampai tidak berubah
warna menjadi gelap ketika menggunakan AgNO
3.Jika masih berubah campur kembali dengan
aquades dan disaring kembali. Selanjutnya
campuran tersebut dikeringkan pada microwave
pada suhu 100
0C selama 1 hari . kemudian dilakukan
(87)
.Pembuatan Nano Komposit Bentonit Alam
Pembuatan nano komposit dalam internal mixer
laboplastomil dengan volume chamber 60 CC
dengan presentasi pengisian 70 % serata dengan
50 gr . Suhu campuran pada 150
0C dengan
kecepatan rotor 60 rpm selama 10 menit .
Tabel 5.10 Komposisi Campuran bahan dalam Internal Mixer
Bahan Komposisi Campuran (% wt)
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
HDPE 100 97 95 93 91 89 87
PE-g-MA 0 3 3 3 3 3 3
Nano Bentonit CTAB
0 0 2 4 6 8 10
Komposisi bahan seperti pada Tabel 4.1 dicampur
di dalam
Internal Mixer Technical cooperation
bythe government of Japan
jenis Labo Plastomill
model 30 R150 volume chamber 60 cc,dengan
persentase pengisian 70% atau setara dengan 50
gram. Suhu campuran 150 ̊ C dan kecepatan rotor
60 rpm selama 10 menit
(88)
Gambar 5.15 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit CTAB 2 % berat
Gambar 5.16 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit CTAB 4%berat
(89)
Gambar 5.17 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit CTAB 6 % berat
Gambar 5.18. Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit
CTAB 8 % berat
(90)
Gambar 5.19 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran Termopalstik HDPE dengan Nano Bentonit CTAB 10 % berat
Tabel 5.11. Sifat Mekanik Campuran HDPE Nano Bentonit dengan proses Ball mill 10 jam Nano Bentonit alam (%) Tegangan Yeld (MPa) Tegangan maksimum (MPa) Perpanjangan Putus mm Modulus Elastis MPa HDPE Murni
22,627 22,629 533,03 514,50
2 21,139 25,377 406,26 609,993
4 21,311 23,296 368,77 578,33
6 21,244 22,781 333,45 578,23
8 21,105 21,105 240,36 583,783
(91)
Tabel 5.12. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano Bentonit dengan Sintesis CTAB dan Ball mil Nano Bentonit CTAB (%) Tegangan Yeld (MPa) Tegangan maksimum (MPa) Perpanjangan Putus (%) Modulus Elastis MPa HDPE Murni
22,627 22,629 533,03 514,5
2 22,12 31,08 1101,50 518,88
4 21,85 26,68 1045,11 522,71
6 21,70 26,99 844,55 534,20
8 21,39 22,93 610,72 527,03
10 21,27 22,66 618,48 536,00
Gambar 5. 20. Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Maksimum terhadap Komposisi Nano Bentonit CTAB
(92)
Gambar 5.21. Hubungan Tegangan Yeild Terhadap Komposisi Nano Bentonit CTAB
Gambar 5.22. Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Nano Bentonit Alam Sintesis CTAB
(93)
Gambar 5.23. Modulus Young,s Terhadap Komposisi Nano Bentonit Alasintesis CTAB
Dari data sifat mekanik pada kekuatan tarik
terjadi peningkatan pada campuran HDPE dengan
nano bentonit 2 % sampai 6 % dan terjadi
penurunan kekuatan tarik maksimum pada nano
bentonit alam 8 sampai 10 % , hal ini disebabkan
karena
pada
komposisi
tertentu
terjadi
penggumpalan bentonit alam sehingga mengurangi
kekuatan tarik, sedangkan untuk tegangan yield
relatif sama dengan penambahan bentonit alam ,
demikian juga halnya dengan perpajangan putus
dan modulus Young terjadi penurunan dengan
bertambahnya nano bentonit alam . Ukuran
partikel bahan pengisi yang kecil meningkatkan
derajat penguatan polimer berbanding dengan
ukuran partikel yang besar (Leblanc, 2002).
Ukuran partikel mempunyai hubungan secara
langsung dengan luas permukaan per gram bahan
(94)
pengisi. Oleh itu, ukuran partikel yang kecil
menyediakan luas permukaan yang besar bagi
interaksi di antara polimer matrik dan bahan
pengisi seterusnya meningkatkan penguatan bahan
polimer. Ringkasnya, semakin kecil ukuran partikel
semakin tinggi interaksi antara bahan pengisi dan
matrik polimer. Hal ini sesuai dengan hasil
penelitian (Kohls & Beaucage ,2002) melaporkan
menyatakan bahwa luas permukaan dapat
ditingkatkan dengan adanya permukaan yang poros
atau
rongga
pada
permukaan
pengisi.
Dimungkinkan bahwa polimer dapat menembus
masuk ke dalam permukaan yang poros ketika
proses pencampuran . Partikel yang terserak
secara homogen meningkatkan interaksi melalui
penjerapan polimer di atas permukaan bahan
pengisi. Sebaliknya, partikel yang tidak terserak
secara homogen mungkin menghasilkan aglomerat
atau penggumpalan di dalam matriks polimer.
Kewujudan
aglomerat
mengurangkan
luas
permukaan seterusnya melemahkan interaksi di
antara
bahan
pengisi
dan
matriks
dan
mengakibatkan penurunan sifat fisik bahan
polimer.
Dari Gambar 5.20 didapat kekuatan tarik
untuk nano partikel bentonit alam hasil pemurnian
terbesar diperoleh pada komposisi campuran 2 %
wt yakni 31,08 MPa dan 6% wt sebesar 26,99
MPa, sedangkan, untuk tanpa mengunakan nano
partikel bentonit alam diperoleh kekuatan tarik
sebesar 22,62 MPa.Secara umum besar kekuatan
(95)
tarik lebih baik menggunakan campuran nano
partikel bentonit alam yang dilakukan dengan
proses kalsinasi . Hal ini kemungkinan disebabkan
karena lapisan silikat pada bentonit alam yang
berukuran nanometer dapat tersebar secara acak
dan merata yang memberikan struktur eksfoliasi
pada nanokomposit. Lapisan silikat yang ada pada
bentonit yang tersebar secara individu memiliki
luas kontak permukaan yang besar sehingga dapat
berikatan kuat dengan matrik HDPE dan
kompatibeliser
PE-g-MA
yang
selanjutnya
memberikan efek pada peningkatan kekuatan tarik.
Penggabungan nano bentonit alam lebih dari 8 %
wt justru sebaliknya memberikan efek negatif
yakni menurunkan kekuatan tarik akan tetapi lebih
besar jika tanpa bahan pengisi nano partikel
bentonit. Hal ini kemungkinan disebabkan karena
terjadinya
penurunan
derajat
penyebaran
eksfoliasi dari lapisan silikat bentonit alam pada
nanokomposit dengan kandungan nano partikel
bentonit alam yang tinggi ( >6 % wt ). Selain itu,
Aglomerasi bentonit alam dipercaya menjadi
tempat konsentrasi tegangan dan menjadi awal
terjadinya retak sehingga kekuatan akan turun.
Hal yang sama dari penelitian (Kusmono , 2010)
Penggabungan clay lebih dari 4 phr justru
sebaliknya memberikan efek negatif yakni
menurunkan kekuatan tarik. Hal ini kemungkinan
disebabkan karena terjadinya penurunan derajat
penyebaran eksfoliasi dari lapisan silikat clay pada
nano komposit .
(96)
Hasil penelitian (Tserki ,2006) melaporkan dengan
penambahan
bahan
kompatibeliser
akan
membentuk reaksi esterfikasi atau ikatan
hidrogen pada antar muka grup hidroksil yang ada
pada partikel pengisi alami di satu sisi dan group
karbosilat pada kompatibeliser yang berdifusi
kedalam matrik polimer disisi yang lain
Gambar 5. 24. Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap Komposisi Nano Bentonit
(97)
Gambar 5. 25. Grafik Hubungan Tegangan Yeild Terhadap Komposisi Nano Bentonit
(98)
BAB 6.
PENUTUP
1
Dari hasil analisis sifat mekanik diperoleh
dengan penambahan nano ASPdan nano ABKS.
Sifat mekaniknya meningkat pada komposisi 2
sampai 6 % dibanding dengan HDPE murni .Secara
umum kekuatan tarik tanpa kompatibiliser lebih
besar dibanding dengan kompatibeliser . Dengan
diperolehnya filler dalam ukuran nono meter dapat
meningkatkan sifat mekanik dari material komposit
sehingga berfungsi juga sebagai kompatibiliser.
sifat mekanik bahan pengisi nano ABKSlebih besar
dibanding nano partikel ASP.
2.
Dari analisa mekanik nano komposit HDPE
campuran antara nano partikel bentonit alam
terjadi peningkatan kekuatan tarik 2 sampai 6 % ,
kekuatan tarik terbesar pada 2 % berat yakni
31,08 MPa , dengan penambahan bentonit alam 8
sampai 10 % terjadi penurunan kekuatan tarik .
nano komposit dengan filer bentonit disintesis
dengan CTAB memiliki sifat mekanik yang lebih
baik .
(99)
Bhat, A.H..Abdul Khalil H.P.S ,(2011), Nano Filler
Based on Oil Palm ash Polypropilene
Composites ,Bio Resouces 6(2) 1288-1297.
Bukit, N., Frida, E, and Harahap.M.H, (2013)
Preparation Natural Bentonite In Nano
Particle Material As Filler Nanocomposite
High Density Poliethylene (HDPE) Journal
of Chemistry and Material Research.3.13,
10-20
Fouad, H., Elleithy, R., Al-Zahrani, S. M., Ali, M.
A., (2011). Characterization and processing
of High Density Polyethylene/carbon
nano-composites, Materials and Design, 32:
1974
–
1980
Feng, M., Gong, F., Zhao, C., Chen, G., Zhang, Sand
Yang, M. (2004)“
Effect of Clay on the
Morphology of Blends of Polypropylene and
Polyamide 6/Clay Nanocomposites”,
Polymer International 53, 1529-1537
Ginting.E.M ,Bukit N,Wirjosentono .B. Agusnar .H
(2014 ), Karakterisasi Campuran Nano
Partikel ASPDan ABKS Menjadi Nano
Komposit Termoplastik HDPE, Proseding
Simposium Fisika Nasional (SFN XXVII),
,Denpasar-Bali, 365-372
(100)
Characterization of Rice Husk Ash as Filler
Material in to Nanoparticles on Hdpe
Thermoplastic Composites,
Chemistry and
Materials Research, vol 6.(7),14-24
Ginting .E.M,Harahap. H ,Mukti . Bukit N (2014)
Pengolahan Bentonit Alam Menjadi Nano
Partikel Bentonit Sebagai Bahan Pengisi
Nano Komposit
High Density Poliethylene
,
Laporan penelitian Hibah Universitas negeri
Medan
Ginting .E.M . Bukit .N 2014 ,Karakterisasi
Material .Unimed Press
Kord B,(2011) , Nano Filler Reinfocement effect
on the Thermal ,Dynamic Mechanical ,and
Morphological Behavior of HDPE /Rice Husk
Flour Composites. bio resources
6,2,1351-1358
Koo, C. M., Ham, H. T., Kim, S.O., wang, K. H., and
Chung, I. (2002).
“The effect of
crystallization on structure and morphology
ofpolypropylene/clay
nanocomposites,”Macro
molecules 35, 5116-5130
Kohls,J.L, and Beaucage,(2002) , Rational Desing
of Reinforced Rubber , Cur OP.Solid St Mat
Sci ,6:183-194.
(1)
Sifat mekanis nano komposit HDPE , Eva M.Ginting 84 Kusmono, Z. A. Mohd Ishak, W. S. Chow, T.
Takeichi Rochmadi , (2008),
“Enhancement of properties of PA6/PP nanocomposites via organic modification and compatibilization 1M.” J.polymer.Lett2/9 .655
Liu, H., Wu, Q., Han, G., Yao, F., Kojima, Y., dan Suzuki, S., (2008), Compatibilizing and toughening bamboo flour-filled HDPE composites: Mechanical properties and morphologies, Elsevier Composites: Part A 39: 1891–1900
Lei, Y., Wu, Q., Clemons, C. M., Yao. F., and Xu, Y.
(2007). “Influence of nanoclay on
properties of HDPE/wood composites,”
Journal of Applied Polymer science 18,1425-1433.
Leblance,J,R.(2002). Rubber-filler Interaction and Rheology properties in Filled Coumpaund, Prog .Polym . Sci 27:627-687 Makadia, C.M. (2000). “Nanocomposites of
Polypropylene by Polymer Melt
Compounding Approach”. University of Massachusetts Lowell: Master of Science Thesis.
(2)
Sifat mekanis nano komposit HDPE , Eva M.Ginting 85 Joseph, Daisy Joseph, Prabith
Kumar and Ayswarya E.P,(2013) , Synthesis, Characterization And Appilcation Of Rice Husk Nanosilica In Natural Rubber
,International Journal of Science,
Environment and Technology, Vol. 2, No 5, 2013
Nikmatin.S,(2013 ), Kajian Sifat Termal Dan Kristalografi Nanopartikel Biomassa Rotan Sebagai Filler Bionanokomposit Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains Bandung, Indonesia
Pocut Nurul Alam, Teuku Rihayat,(2007), “Sintesa dan Karakteristik Sifat Mekanik Karet Nanokomposit”, Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 6, No. 1, hal. 1-6.
Samal, S. K., Nayak, S., and Mohanty, S. (2008).
“Polypropylene nanocomposites. Effect of
organo-modified layered silicates on mechanical, thermal and motphological
performance,” Journal of Thermoplastic
Composite Material 8,,243-263
Tserki . V. Patzinos .P Da Panayiotou ,C (2006) ,”Novel Biodegradable Composites based on Treated Lignacellulosic wasre Flour as Filler . Part II Development of Biodegradable Composite Using Treated and
(3)
Sifat mekanis nano komposit HDPE , Eva M.Ginting 86 Compatiblized waste flour” . Composit Aplpled Scince and Manufacturing .
37: 1231-1238
Thuadaij, N and Nuntiya, A. 2008. Synthesis and Characterization of Nanosilica from Rice Husk Ash Prepared by Precipitation Method. CMU.J. Nat. Sci. Special Issue on Nanotechnology (2008) Vol 7(1)
Utracki,L.A.,Sepehr,M., and Boccaleri, E. (2007).
“Synthetic layerd nanoparticels for
polymeric nanocomposites (PNCs) A
review.”Journal of Polymer Advanced Technology 18, 1-37
Wu,Q.,Lei,y.,Clemons,C.M.,Yao,F.,Xu,Y.,and Lian,K, (2007),Properties of HDPE/Caly/Wood Nanocomposites, Journal of Plastic Technology 27,108-115
(4)
(5)
(6)