Pembuatan dan Karakteristik komposit yang terdiri dari campuran Polietilen densitas rendah (LDPE ) dengan pengisi bentonit alam

PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG

TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILEN

DENSITAS

RENDAH

(LDPE) DENGAN PENGISI BENTONIT ALAM

TESIS

Oleh:

FITRI RAMADHANI 117026021/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2013

PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILEN DENSITAS RENDAH (LDPE)

DENGAN PENGISI BENTONIT ALAM

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Magister Sains dalam program studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana

Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Oleh

FITRI RAMADHANI 117026021/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2013

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis : PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILEN DENSITAS RENDAH (LDPE) DENGAN PENGISI BENTONIT ALAM

Nama Mahasiswa : Fitri Ramadhani Nomor Induk Mahasiswa : 117026021

Program Studi : Magister Ilmu Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing

Prof. Dr.Eddy Marlianto ,MSc. Dr.Anwar Darma Sembiring ,M.S.

Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Dekan,

Dr. Nashruddin MN,M.Eng.Sc. D r . S u t a r m a n, M . S c. NIP : 1955 07 07 1981 021 002 NIP : 196310261991 031001

PERNYATAAN ORSINALITAS

PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILEN DENSITAS RENDAH (LDPE)

DENGAN PENGISI BENTONIT ALAM TESIS

Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerjasaya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, Juli 2013

Fitri Ramadhani NIM. 117026021

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Fitri Ramadhani

NIM : 11 70 26 021

Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive RoyaltyFree Right) atas Tesis saya yang berjudul :

PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILEN DENSITAS RENDAH (LDPE)

DENGAN PENGISI BENTONITALAM

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat,mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpameminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dansebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, Juli 2013

Telah diuji pada

Tanggal : 25 Juli 2013

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Dr.Eddy Marlianto ,MSc. Anggota : 1. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S

2. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc 3. Prof.Drs.Mohammad Syukur, MS 4. Dr. Diana A. Barus, MS

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

A. DATA PRIBADI

Nama : Fitri ramadhani

Tempat tanggal lahir : Kampung Durian, 1 Mei 1988 Jenis kelamin : Perempuan

Agama : Islam

Alamat : Jl. Rantau, desa Durian, kec rantau, Aceh Tamiang Telepon / HP : 0812 6339 6711

Email : v_imud37@yahoo.co.id

` Nama Orang tua : Suyono alm (ayah) / Amsir Latifah (Ibu)

B. Riwayat Pendidikan

1994-2000 : MIN Kp. Durian

2000-2003 : SMP Negeri 1 Kuala Simpang 2003-2006 : SMA Negeri 1 Kejuruan Muda

2006-2010 : S1 FKIP Fisika Universitas Syiah Kuala 2011-2013 : Pascasarjana Fisika USU Medan

KATA PENGANTAR

Pertama-tama penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga tesis yang berjudul “Pembuatan dan Karakteristik komposit yang terdiri dari campuran Polietilen densitas rendah (LDPE ) dengan pengisi bentonit alam” ini dapat diselesaikan.

Dengan diselesaikannya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister Studi Ilmu Fisika di Universitas Sumatera Utara.

Dekan Fakultas Matematika Ilmu pengetahuan Alam, Dr. Sutarman, M.Sc, yang telah memberikan kesempatan kepada penulis menjadi mahasiswa program Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng, Sc, dan Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Anwar Dharma sembiring, M.S beserta staf edukatif dan administratif pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada :

1. Bapak Prof. Dr.Eddy Marlianto, MSc. selaku Pembimbing Utama, Bapak Dr.Anwar Dharma Sembiring ,MS. selaku Anggota Komisi Pembimbing, yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran dan juga Bapak Dr. Nurdin Bukit, M.Si selaku pembimbing lapangan yang telah memberikan waktu dan dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing penulis hingga selesainya Tesis ini.

2. Bapak Dr. Nasruddin MN, M.Eng, Sc, Bapak Prof.Drs.Mohammad Syukur, MS, dan Ibu Dr. Diana A. Barus, MS, selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran untuk menyelesaikan tesis ini. 3. Ayahanda Amsir, Ibunda Latifah dan Bapak, Ibu mertua, Nenek yang telah

memeberikan do’a-restu, motivasi serta dorongan moril maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan, semoga penulis dapat membuatnya bangga, amin.

4. Suami tercinta Fitra Rahmat dan adik-adik tersayang Humaira Asra, M.Arif Alfarizi dan Anisa Putri, serta sepupu yang membantu dalam penelitian Nurul Haryati, Elvira agustina, Munzir halim dan Haris Setiawan yang telah memberikan dorongan moril yang sangat besar sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan.

5. Sahabat-sahabat terbaik Evi, Endang, Winsyah, Ficky, Witri, Zoelkarnaen, Edianto, Satria yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis selama dalam pendidikan dan waktu penulisan tesis ini. Rekan-rekan seangkatan 2011 atas kekompakan dan kerjasamanya yang baik selama perkuliahan maupun selama penelitian (satu untuk semua).

Penulis menyadari bahwa tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi kesempurnaan tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang.

Hormat Penulis,

PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILEN DENSITAS RENDAH (LDPE)

DENGAN PENGISI BENTONIT ALAM ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan morfologi bentonit sebelum dan sesudah dikompositkan, menentukan sifat mekanik dan termal komposit LDPE dengan bahan pengisi bentonit alam setelah dilakukan pemurnian secara kimia. Metode penelitian dilakukan yaitu proses modifikasi bentonit alam dengan proses pengerusan menjadi ukuran 200 mest (µm) dimurnikan dengan HCl yang digunakan sebagai bahan pengisi. Adapun matrik yang digunakan adalah LDPE dan kompatibilizernya PE-g-MA dengan variasi bentonit alam (0,3,5,7, dan 10)% berat, kemudian dimasukkan kedalam internal mixer dengan suhu 140˚C selama 15 menit dengan kecepatan rotor 50 rpm karakteristik yang dilakukan untuk komposit yang dihasilkan untuk uji mekanik dengan universal tes mekanik (UTM) dan analisis termal TGA-DTA dengan alat stratam TAG 24. Dari hasil penelitian diperoleh dan pada uji mekanik sifat kekuatan tarik dan perpanjangan putus menurun dengan bertambahnya kandungan bentonit, akan tetapi modulus youngnya meningkat dengan bertambahnya bentonit alam. Dari hasil analisis termal diperoleh peningkatan suhu titik leleh dengan penambahan bentonit alam. Dari morfologi dihasilkan penyebaran bentonit tidak merata yang mengakibatkan uji tarik menurun.

PREPARATION AND CHARACTERISTICS OF COMPOSITE CONTAINING MIXED LOW DENSITY POLYETHYLENE (LDPE) WITH

NATURE BENTONITE CHARGER

ABSTRACT

This study aims to determine the morphology of composite bentonite before and after, to determine thermal and mechanical properties of LDPE composites with natural bentonite filler after chemical purification. The research method is that the process of natural bentonite modified with a size of 200 pengerusan process mest (lm) was purified by HCl is used as a filler material. The matrix used is kompatibilizernya LDPE and PE-g-MA with a variety of natural bentonite (0,3,5,7, and 10)% weight, and then inserted into the internal mixer with a temperature of 140 ˚ C for 15 min with a rotor speed of 50 rpm characteristics performed for resulting composites for mechanical tests with universal mechanical testing (UTM) and TGA-DTA thermal analysis with tools stratam TAG 24. The results were obtained and the mechanical properties of tensile strength test and elongation at break decreased with increasing bentonite content, but the Young modulus increased with increasing bentonite nature. Thermal analysis of the results obtained by an increase in temperature of the melting point with the addition of natural bentonite. Morphology resulting from the uneven spread of bentonite causing decreased tensile test.

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK i

ABSTRACT ii

DAFTAR ISI iii

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR LAMPIRAN ix

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah 1

1.2 Rumusan Masalah 3

1.3 Batasan Masalah 3

1.4 Tujuan Penelitian 4

1.5 Manfaat Penelitian 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Komposit Polimer 5

2.1.1 Bahan Komposit 7

2.2 Polimer 8

2.2.1 Sifat-Sifat Bahan Polimer 9

2.2.2 Polietilen (PE) 10

2.2.3 Polietilen/Low Density Polyethylene (LDPE) 12

2.2.4 Karakteristik LDPE 14

2.3 Sifat Mekanik 14

2.4 Bentonit 16

2.4.1 Komposisi Bentonit Alam Pahae 18 2.4.2 Sifat Fisik dan Kimia Bentonit 20

2.5 Pengujian dan Karakterisasi 22

2.5.1 Uji Mekanik 22

2.5.2 Analisis SEM (Scanning Elektron Microscopy) 23

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 26

3.2 Alat Dan Bahan 26

3.2.1 Alat Penelitian 26

3.2.2 Bahan Penelitian 26

3.3 Prosedur penelitian 26

3.3.1 Proses Pengolahan Bentonoit alam 26 3.3.2 Aktivasi Bentonit Alam Secara Kimia 27 3.3.3 Pembuatan komposit dalam Internal Mixer 27

3.4 Karakterisasi Sampel 29

3.4.1 Analisis Penggunaan SEM 29

3.4.2 Kekuatan Tarik, perpanjangan Putus,

dan Modulus Young 30

3.4.3 Sifat Termal 31

3.5 Diagram Alir 32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil dan Analisis Uji Mekanik Komposit LDPE

dan bentonit Alam 33

4.1.1 Hasil dan Analisis Uji Tarik 33 4.1.2 Hasil dan Analisis pengujian

Perpanjangan Putus 35

4.1.3 Hasil dan Analisis Modulus young 36 4.2 Hasil dan Analisis Termal 38

4.2.1 Hasil dan Analisis DTA 38

4.2.2 Hasil dan Analisis TGA 39

4.3 Hasil dan Analisis Morfologi 41

4.3.1 Hasil dan Analisis Morfologi Bentonit Murni 41 4.3.2 Hasil dan Analisis Morfologi Bentonit

Pemurnian Kimia 42

4.3.3 Hasil dan Analisis Morfologi LDPE 43 4.3.4 Hasil dan Analisis Morfologi LDPE

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 45

5.2 Saran 46

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 2.1 Pertimbangan pemilihan komposit 6

Tabel 2.2 Karakteristik Polietilen 12

Tabel 2.3 Kekuatan Tarik, Tekan dan lentur bahan Polimer 13 Tabel 2.4 Karakteristik LDPE dan sifat fisika, kimia LDPE 14

Tabel 2.5 Sifat Fisika dan Mekanika LDPE 14

Tabel 2.6 Perbedaan Sifat Na-Bentonit dan Ca-Bentonit 18

Tabel 2.7 Komposisi bentonit alam pahae 18

Tabel 2.8 Karakterisasi bentonit 21

Tabel 2.9 Komposisi kimia 22

Tabel 3.1 Komposisi campuran dalam persen 28

Tabel 3.2 Komposisi campuran Gram 28

Tabel 3.3. Urutan Pencampuran Komposit dalam Internal Mixer 29 Tabel 4.1. Nilai kuat tarik komposit LDPE-Bentonit 33 Tabel 4.2 Nilai perpanjangan putus komposit LDPE-Bentonit 35 Tabel 4.3 Nilai modulus young komposit LDPE-Bentonit 36 Tabel 4.4 Hasil pengujian DTA komposit LDPE-Bentonit 38 Tabel 4.5 Hasil pengujian DTA komposit LDPE-Bentonit 40

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Komposit Serat, Komposit Partikel, Dan Komposit

Laminat 8

Gambar 2.2 Kantong Plastik Yang Dibuat Dari Polietilena. 10 Gambar 2.3 Model 3D Dari Rantai Polietilena. 11 Gambar 2.4 (a) Monomer Polietilena Dengan Tampilan Lebih Sederhana,

(b). Rumus Monomer Dari Polietilena, n Menunjukkan

Bahwa Polimer Dari Etena. 11

Gambar 2.5 (a) Simbol LDPE, (b). Produk LDPE Dalam Kebutuhan

Rumah Tangga 13

Gambar 2.6. Bentonit Alam Pahae 17

Gambar 2.7. Struktur montmorillonit 20

Gambar 2.8 Spesimen uji tarik dan perilaku polimer

termoplastiksaat mengalami pembebanan di mesin

uji tarik. 23

Gambar 2.9 Dalam SEM berkas elektron berenergi tinggi mengenai

permukaan material. 24

Gambar 3.1. Memperlihatkan gambar SEM model Zeiss dan model joe 31 Gambar 3.2 Universal Testing Machanic model Laryee Universal

Testing Mechine Wdw-10. 30

Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian 32

Gambar 4.1 Hasil pengujian kekuatan tarik komposit LDPE-Bentonit 34 Gambar 4.2 Grafik hubungan perpanjangan putus terhadap

komposisi Bentonit 35

Gambar 4.3 Modulus Young Terhadap Komposisi Bentonit 37 Gambar 4.4 Nilai DTA komposit LDPE-Bentonit 39 Gambar 4.5 Nilai TGA komposit LDPE-Bentonit 40 Gambar 4.6 Foto SEM Bentonit murni dengan pembesaran 500 kali 41

Gambar 4.7 Morfologi bentonit hasil pemurnian secara kimia

pembesaran 1000 kali 42

Gambar 4.8 Morfologi LDPE murmi pembesaran 500 kali 42

Gambar 4.9 Morfologi komposit LDPE+Bentonit pembesaran 500 kali 43 Gambar 4.10 Morfologi komposit LDPE+Bentonit pembesaran 1600 kali 44

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Hasil Uji Mekanik L-1

Lampiran B Hasil Uji Termal L-2

PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILEN DENSITAS RENDAH (LDPE)

DENGAN PENGISI BENTONIT ALAM ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan morfologi bentonit sebelum dan sesudah dikompositkan, menentukan sifat mekanik dan termal komposit LDPE dengan bahan pengisi bentonit alam setelah dilakukan pemurnian secara kimia. Metode penelitian dilakukan yaitu proses modifikasi bentonit alam dengan proses pengerusan menjadi ukuran 200 mest (µm) dimurnikan dengan HCl yang digunakan sebagai bahan pengisi. Adapun matrik yang digunakan adalah LDPE dan kompatibilizernya PE-g-MA dengan variasi bentonit alam (0,3,5,7, dan 10)% berat, kemudian dimasukkan kedalam internal mixer dengan suhu 140˚C selama 15 menit dengan kecepatan rotor 50 rpm karakteristik yang dilakukan untuk komposit yang dihasilkan untuk uji mekanik dengan universal tes mekanik (UTM) dan analisis termal TGA-DTA dengan alat stratam TAG 24. Dari hasil penelitian diperoleh dan pada uji mekanik sifat kekuatan tarik dan perpanjangan putus menurun dengan bertambahnya kandungan bentonit, akan tetapi modulus youngnya meningkat dengan bertambahnya bentonit alam. Dari hasil analisis termal diperoleh peningkatan suhu titik leleh dengan penambahan bentonit alam. Dari morfologi dihasilkan penyebaran bentonit tidak merata yang mengakibatkan uji tarik menurun.

PREPARATION AND CHARACTERISTICS OF COMPOSITE CONTAINING MIXED LOW DENSITY POLYETHYLENE (LDPE) WITH

NATURE BENTONITE CHARGER

ABSTRACT

This study aims to determine the morphology of composite bentonite before and after, to determine thermal and mechanical properties of LDPE composites with natural bentonite filler after chemical purification. The research method is that the process of natural bentonite modified with a size of 200 pengerusan process mest (lm) was purified by HCl is used as a filler material. The matrix used is kompatibilizernya LDPE and PE-g-MA with a variety of natural bentonite (0,3,5,7, and 10)% weight, and then inserted into the internal mixer with a temperature of 140 ˚ C for 15 min with a rotor speed of 50 rpm characteristics performed for resulting composites for mechanical tests with universal mechanical testing (UTM) and TGA-DTA thermal analysis with tools stratam TAG 24. The results were obtained and the mechanical properties of tensile strength test and elongation at break decreased with increasing bentonite content, but the Young modulus increased with increasing bentonite nature. Thermal analysis of the results obtained by an increase in temperature of the melting point with the addition of natural bentonite. Morphology resulting from the uneven spread of bentonite causing decreased tensile test.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Polimer sudah banyak dipakai dalam kehidupan sehari-hari, dalam kebutuhan rumah tangga, pakaian, kebutuhan industri, dan masih banyak lagi. Industri polimer mengembangkan polimer sintetik. Polimer sintetik dibuat melalui cara polimerisasi, macam-macam polimer sintetik yaitu PE (polietilena), PP (polipropilena), PVC (Poli Vinil klorida), PC (Polikarbonat), PS (Poli Sulfonat), ABS (Akrilonitil Butadiena Stirena), dan lain-lain (Narkanti,1996). Salah satu polimer sintetik yang paling banyak digunakan adalah Polietilen (PE), biasanya sebagai bahan dasar untuk pembuatan berbagai jenis peralatan rumah tangga, kemasan makanan maupun minuman. Pemanfaatannya yang sangat luas dimungkinkan karena polimer ini memiliki banyak sifat-sifat yang bermanfaat antara lain daya tahan terhadap zat kimia dan benturan yang baik, mudah dibentuk dan dicetak, ringan dan harganya murah (Peacock , 2000)

Penelitian yang menggunakan polimer sintetik polietilena (PE) telah banyak dilakukan oleh para peneliti, diantaranya dengan memadukan dua material yang berbeda sehingga dapat meningkatkan sifat mekanik dari material tersebut. Jika suatu polimer dikompositkan dengan suatu silika, maka material ini akan menunjukan peningkatan yang sangat dramatis pada sifat-sifat seperti mekanik dan thermal melebihi sifat polimer murninya. (Rosyadi I.I,dkk,2010)

Indonesia memiliki sumber daya alam mineral yang tersebar di beberapa propinsi dengan jumlah yang cukup besar. Salah satu mineral yang banyak terdapat di Indonesia adalah lempung. Berdasarkan kandungan mineralnya, tanah dibedakan menjadi montmorilonit, kaolinit, haloisit, klorit dan illit. Salah satu dari sumber bentonit alam yang terdapat di Propinsi Sumatera Utara di daerah Kecamatan Pahae Kabupaten Tapanuli Utara, Propinsi Sumatera Utara bentonit atau clay adalah istilah yang digunakan untuk sejenis lempung yang Mengandung Mineral montmorillonit.

Montmorillonite merupakan kelompok mineral filosilikat yang paling banyak menarik perhatian karena montmorillonit memiliki kemampuan untuk mengembang serta kemampuan untuk diinterkalasi dengan senyawa organik membentuk material komposit organik- anorganik. Montmorillonit juga memiliki kapasitas penukar kation yang tinggi sehingga ruang antar lapis montmorillonit mampu mengakomodasi kation dalam jumlah besar(Lubis, 2007).

Menurut labaik (2006) Bentonit adalah istilah pada lempung yang mengandung monmorillonit dalam dunia perdagangan dan termasuk kelompok dioktohedral. Bentonit atau montmorilonite sebagai meneral lempung yang terdiri dari 85% montmorilonite dan mempunyai rumus kimia (AL₂O₃, 4SiO2 H2O), nama montmorilonit ini berasal dari lempung plastis yang ditemukan di Montmorilonite, prancis pada tahun 1947. Struktur Montmorolonit adalah Mx(Al



4

xMgx)Si₈O₂0(OH) Montmorilonit terdiri dari tiga unit lapian tetrahedral (mengandung ion slika) mengapit satu lapisan oktahedral (mengadung ion besi dan magnesium). Struktur utama monmorilonite selalu bermuatan negatif walaupun pada lapisan oktahedral ada kelebihan muatan positif yang akan di kompensisasi oleh kekurangan muatan positif pada lapisan tetredral.

Bahan pengisi (filler) yang beasal dari bentonit dalam komposit atau polimer untuk perbaikan dan meningkatkan sifat-sifat fisik bahan, bahan pengisi (filler) sering digunakan dalam pembuatan komposit seperti plastik namun penggunaan plastik memiliki beberapa masalah diantaranya, plastik sulit terdegradasi ketika tidak digunakan lagi, karena itu perlu temukan alternatif bahan yang akan digunakan sebagai Filler yaitu bentonit. Sifat fisik yang paling utama dari bentonit adalah daya serap, derajat plasisasi, daya pembersih, daya pengembang, derajat pengganti ion, warna, derajat kecerahan dan ukuran butiran dari bentonit tersebut (Harjanto,2000)

Polimer dan bentonit merupakan material yang tidak kompatibel apabila dipadukan, maka untuk memadukannya diperlukan compatibilizer, compatibilizer PE-g-MA merupakan senyawa spesifik yang dapat digunakan untuk memadukan

polimer yang tidak kompatibel menjadi campuran yang stabil melalui ikatan intermolekuler (Menta.dkk,2007)

Jumlah luas permukaan dapat ditinggkatkan dengan adanya permukaan yang berpori pada permukaan bahan pengisi. Penelitian yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti yakni yang menggunakan bahan alam sebagai bahan pengisi secara umum tidak kompatibel dengan bahan polimer ,hal ini disebabkan oleh perbedaan kepolaran bahan-bahan tersebut di mana bahan polimer merupakan bahan yang bersifat hidrofobik sedangkan bahan pengisi serat alam adalah bersifat hidrofilik. Oleh kerana itu beberapa langkah telah diambil dalam mengatasi masalah ini antaranya ialah dengan menggunakan zat kompatibiliser, dan melakukan perlakuan terhadap bahan pengisi dengan bahan kimia yang sesuai dan penggunaan. (Bukit, 2011)

Bedasarkan uraian di atas, penulis akan melanjutkan penelitian menggenai penggunaan bentonit alam sebagai bahan pengisi dengan menggunakan bentonit, pemurnian secara kimia dengan matrik LDPE dengan kompatibeliser PE-g-MA. Dengan demikian judul penelitian ini adalah Pembuatan dan Karakteristik komposit yang terdiri dari campuran Polietilen Low Density Polyethylene (LDPE ) dengan filler bentonit alam.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Bagaimana morfologi Bentonit alam, Bentonit setelah dilakukan pemurnian secara kimia dan komposit LDPE dengan Bentonit.

2. Bagaimana sifat mekanik komposit LDPE dengan pengisi bentonit setelah dilakukan pemurnian secara kimia.

3. Bagaimana sifat termal (DTA dan TGA) komposit LDPE dengan pengisi bentonit setelah dilakukan pemurnian secara kimia.

1.3 Batasan Masalah

Berdasarkan uraian yang telah dikemukakan pada latar belakang di atas, maka penulis membatasi permasalahan dalam penelitian ini sebagai berikut :

1. LDPE yang digunakan merupakan produksi PT Tiatan Petrokimia Indonesia,

2. Pengisi yang digunakan adalah bentonit alam setelah pemurnian secara kimia yang berasal dari desa Pahae Kabupaten Tapanuli Utara.

3. Kompatibilizer yang digunakan adalah PE-g-MA.

4. Pengujian yang dilakukan adalah analisis mekanik (Kekuatan tarik, Perpanjangan putus, Modulus Young), Analisis termal (DTA dan TGA) dan morfologi (SEM) .

5. Penelitian ini dilakukan untuk melihat pengaruh penembahan bentonit terhadap sifat fisis dan mekanik LDPE.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Untuk menentukan morfologi bentonit alam setelah dilakukan pemurnian secara kimia.

2. Untuk menentukan sifat mekanik komposit LDPE dengan pengisi bentonit alam setelah dilakukan pemurnian secara kimia.

3. Untuk menentukan sifat termal (DTA dan TGA) komposit LDPE dengan pengisi bentonit alam setelah dilakukan pemurnian secara kimia.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang ingin diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Peningkatan nilai ekonomis bentonit alam modifikasi sebagai pengisi pada termoplastik

2. Memberikan informasi dasar tentang sifat termal (DTA dan TGA), sifat mekanik (Kekuatan tarik, perpanjangan putus dan modulus young), komposit LDPE dengan pengisi bentonit alam aktivasi kimia yang dapat digunakan sesuai fungsi nantinya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 KOMPOSIT POLIMER

Polimer merupakan bahan yang sangat bermanfaat dalam dunia teknik. Polimer mudah dibuat dan penerapannya mencakup berbagai bidang industri, seperti serat, karet, plastik, cat, perekat dan penambal. Polimer terdiri dari beberapa bentuk yaitu cair-kental, karet-lunak, sampai padatan-keras. Meskipun demikian, semua berstruktur dan bersifat (kima, mekanis, fisik) serupa. Sifat-sifatnya yang ringan, tahan korosi dan kimia, dan murah, khususnya untuk aplikasi-aplikasi pada temperatur rendah. Polimer adalah salah satu bahan rekayasa bukan logam (non-metallic material) yang penting. Bahan polimer ada 2 jenis yaitu polimer biologis dan polimer bukan biologis. Bipolimer mendasari segala bentuk kehidupan dan berbagai bahan pangan. Polimer bukan biologis, termasuk yang sintetik, dibutuhkan untuk bahan industri sandang, papan, transportasi, komunikasi, dan lain-lain.

Makin berkembangnya industri di bidang kimia polimer, tentu kita pernah mendengar istilah komposit polimer. Komposit polimer adalah polimer yang berfungsi sebagai matrik (Gibson,1994). Adapun definisi dari komposit adalah bahan gabungan dua atau lebih yang terdiri dari komponen bahan utama (matriks) dan bahan rangka (reinforcement) atau penguat. (Ginting,2006)

Matriks berfungsi sebagai pengikat dari isian (penguat), dan jika dikenai beban ia akan terdeformasi dan mendistribusikan beban (tegangan) tadi keseluruh unsur-unsur isian penguat,dan berfungsi sebagai unsur penguat struktur komposit. Sedangkan material-material penguat pada umumnya merupakan unsur kekuatan komposit. Selain itu, material juga tahan terhadap panas, reaksi kimia, tahanan, atau konduktor listrik, dan sifat-sifat yang lain.(Sulaiman,1997) Dan bahan rangka (penguat) yang sering digunakan adalah serat alam selulosa dan serat sintesis. (Ginting,2006)

Adapun sifat maupun karakteristik dari komposit ditentukan oleh : a. Material yang menjadi penyusun komposit

Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material penyusun menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara proporsional.

b. Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun

Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik komposit.

c. Interaksi antar penyusun

Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit.

Pada umumnya komposit unggul mempunyai sifat-sifat yang tidak dimiliki oleh kelompok material lain. Disamping itu, material komposit mempunyai keistimewaan yaitu mudah dibentuk sesuai dengan keinginan. Pemilihan matriks (material dasar) umumnya ditentukan oleh kondisi fisik dan mekanik, tempat komposit tersebut akan digunakan.(Sulaiman,1997) Berikut adalah Tabel 2.1 pertimbangan pemilihan komposit

Tabel 2.1. Pertimbangan Pemilihan Komposit

Alasan Digunakan Material yang Dipilih Aplikasi Ringan, kaku, kuat Boron, semua karbon /

grafit, dan beberapa jenis aramid

Peralatan militer

Tidak mempunyai nilai ekspansi termal

Karbon / grafit yang mempunyai nilai modulus yang sangat tinggi

Untuk peralatan luar angkasa, contohnya sensor optik pada satelit Tahan terhadap

perubahan lingkungan

Fiber glass, vinyl ester, bisphenol A

Untuk tangki dan sistem perpipaan, tahan korosi dalam industri kimia

2.1.1 Bahan Komposit

Bahan komposit didefenisikan sebagai kombinasi dari dua atau lebih unsur-unsur penyusun yang berbeda satu sama lain, baik dalam bentuk maupun komposisinya. Manfaat utama dari penggunaan komposit adalah mendapatkan kombinasi sifat kekuatan serta kekakuan tinggi dan berat jenis yang ringan. Dengan memilih kombinasi material serat dan matriks yang tepat, kita dapat membuat suatu material komposit dengan sifat yang sama untuk suatu struktur tertentu dan tujuan tertentu (Hakim,2007).

Sifat mekanis bahan komposit sebagai berikut : 1. Kaku

Kaku adalah kemampuan dari satu bahan untuk menahan perubahan bentuk jika dibebani dengan gaya tertentu didalam daerah elastik, (pada pengujian tarik).

2. Tangguh

Tangguh adalah jika pemberian gaya atau yang menyebabkan bahan-bahan tersebut sehingga menjadi patah, (pada pengujian tiga titik lentur).

3. Kokoh

Kondisi yang diperoleh akibat benturan atau pukulan serta proses kerja yang mengubah struktur komposit sehingga menjadi keras, (pada pengujian impak).

Secara garis besar ada tiga macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakan :

 Komposit serat ( fiber composite)

Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat serat. Serat yang digunakan bisa berupa serat gelas, serat karbon, serat aramid (poly aramide), dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bias juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.

 Komposit laminat (laminated composite)

Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadisatu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik sifat tersendiri.

 Komposit partikel (partikulated Composite)

Merupakan komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai pengguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriknya.

Komposit Serat Komposit Partikel Komposit Laminat Gambar 2.1. Komposit Serat, Komposit Partikel, Dan Komposit Laminat

2.2 POLIMER

Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit yang berulang sederhana (monomer). Perulangan unit-unit (monomer) dapat membentuk susunan rantai linier, bercabang, dan jaringan. Polimer terbagi dalam tiga kelompok umum yaitu polimer elastomer, polimer serat dan polimer plastik. Polimer elastomer adalah polimer dengan sifat-sifat elastis seperti karet. Polimer serat adalah polimer yang mirip benang seperti kapas, sutera atau nilon. Polimer plastik adalah polimer yang berupa lembaran tipis.

Berdasarkan asal-mulanya polimer dapat dibagi dua, yaitu polimer alam dan polimer sintetik. Polimer alam terbentuk di alam hasil metabolisme mahkluk hidup, contohnya seperti pati, karet, selulosa, protein, dan sutera yang dihasilkan oleh tanaman dan binatang. Keterbatasan tersedianya polimer alam untuk berbagai keperluan, mendorong semakin banyak diproduksi polimer sintetik. Polimer lainnya adalah polimer sintetik yang dihasilkan di laboratorium, lazim disebut

plastik (mudah dibentuk). Polimer plastik atau sintetik dapat dilelehkan dan dibentuk menjadi bermacam-macam bentuk.

2.2.1 Sifat-sifat Bahan Polimer

Molekul polimer disusun dalam satu struktur rantai dalam struktur tiga dimensi dengan ikatan kovalen, kebanyakan molekul rantai memberikan sifat termoplastik dengan menaikan temperatur sehingga dapat mencair dan mengalir. Bahan tersebut dinamakan polimer termoplastik. Sedangkan polimer yang struktur tiga dimensi nya terkeraskan karena pemanasan tidak dapat mengalir lagi karena pemanasan dinamakan polimer termoset. Sifat-sifat khas bahan polimer pada umumnya sebagai berikut (Bukit, 2011).

1. Kemampuan cetak yang baik. Pada temperatur relatif rendah bahan dapat dicetak dengan pernyuntikan, penekanan, ekstrusi dan seterusnya yang menyebabkan ongkos lebih rendah dari pada logam dan keramik.

2. Produk yang ringan dan kuat dapat dibuat. Berat jenis polimer rendah dibandingkan dengan logam dan keramik.

3. Banyak diantara polimer bersifat isolasi listrik yang baik. Polimer mungkin juga dibuat konduktor dengan jalan mencampurkan dengan serbuk logam, butiran karbon, dan sebagainya.

4. Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan kimia. Pemilihan bahan yang baik akan menghasilkan produk yang mempunyai sifat-sifat baik sekali. (contoh : politetrafluoroetilen, dan sebagainya).

5. Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya. Dengan mencampur zat pemlastis, pengisi, dan sebagainya sifat-sifat dapat berubah dalam daerah yang luas.

6. Umumnya bahan polimer lebih murah.

7. Kurang tahan terhadap panas, hal ini berbeda dengan logam dan keramik. 8. Kekerasan permukaan yang sangat kurang. Bahan polimer yang keras ada

9. Kurang tahan terhadap pelarut. Umumnya larut dalam pelarut tertentu kecuali beberapa bahan khusus seperti politetrafluoroetilen. Jika tidak dapat larut, mudah retak karena kontak yang terus menerus dengan pelarut. 10. Mudah dimuati listrik secara elektro statis, kecuali beberapa bahan yang khusus dibuat agar menjadi hantaran listrik, kurang higroskopik, dan dapat dimuati listrik.

11. Beberapa ada yang tahan abrasi atau mempunyai koefisien gesek yang kecil.

2.2.2 POLIETILEN (PE)

Polietilena (PE) adalah termoplastik yang kuat dan dapat dibuat dari yang lunak sampai yang kaku. Polietilena adalah polimer yang terdiri dari rantai panjang monomer etilena di industri polimer, polietilena ditulis dengan singkatan PE. Molekul etena C2H4 adalah CH2=CH2. Dua grup CH2 bersatu dengan ikatan ganda. Polietilena dibentuk melalui proses polimerisasi dari etena,Polietilena bisa diproduksi melalu proses polimerisasi radikal, polimerisasi adisi anionik, polimerisasi ion koordinasi, atau polimerisasi adisi kationik. Setiap metode menghasilkan tipe polietilena yang berbeda.

Gambar 2.2.Kantong Plastik Yang Dibuat Dari Polietilena.

Polietilena adalah bahan termoplastik yang transparan, berwarna putih mempunyai titik leleh bervariasi antara 1100C-1370C. Umumnya polietilena bersifat resisten terhadap zat kimia. Pada suhu kamar, polietilena tidak larut dalam pelarut organik dan anorganik. (Bilmeyer, 1994). Ada dua jenis polietilen (PE)

yaitu polietilen densitas rendah (low-density polyethilen/LDPE) dan polietilen densitas tinggi (High density polyethilen/HDPE) (Azizah, 2004).

Gambar 2.3.Model 3D Dari Rantai Polietilena.

a. b.

Gambar 2.4.(a) Monomer Polietilena Dengan Tampilan Lebih Sederhana, (b). Rumus Monomer Dari Polietilena, n Menunjukkan Bahwa Polimer Dari

Etena.

PE menjadi istimewa karena sifat-sifatnya yang menarik seperti murah, inert, sifat listriknya yang bagus, dan pemrosesannya mudah. Umumnya pengklasifikasian PE didasarkan pada densitas dan viskositas pelelehan atau indeks pelelehan. Ini menghasilkan high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE) dan cross-linked polyethylene (XLPE) Berikut Tabel 2.2. Karakteristik Polietilen

Tabel 2.2. Karakteristik Polietilen

Sifat Fisik dan Mekanik LDPE Rantai Cabang HDPE

Berat jenis (g/cm3) 0,91-0,94 0,95-0,97

Titik leleh (0C) 105-115 120

Kekerasan 44-48 55-70

Kapasitas panas (kj kg-1 K-1 1,916 1,916

Regangan (%) 150-600 12-700

Tegangan Tarik (N mm-2) 15,2-78,6 17,9-33,1

Modulus tarik (N mm-2) 55,1-172 413-1034

Tegangan impak >16 0,8-14

Konstanta dielektrik 2,28 2,32

Resitivitas (Ohm cm) 6 × 1015 6 × 105

(Rafli.R,2008 )

2.2.3 Polietilen / Low Density Polyethylene (LDPE)

Low Density Polyethylene (LDPE) juga dikenal sebagai plastik dan dapat dijumpai pada tas plastik, botol, kotak penyimpanan, mainan, perangkat komputer dan wadah yang dicetak. LDPE adalah plastik yang mudah dibentuk ketika panas, yang terbuat dari minyak bumi, dan rumus molekulnya adalah (-CH2- CH2-)n. Dia adalah resin yang keras, kuat dan tidak bereaksi terhadap zat kimia lainnya, kemungkinan merupakan plastik yang paling tinggi mutunya.

LDPE dicirikan dengan densitas 0.910–0.940 g/cm3. LDPE memiliki derajat tinggi terhadap percabangan rantai panjang dan pendek, yang berarti tidak akan berubah menjadi struktur kristal. Ini juga mengindikasikan bahwa LDPE memiliki kekuatan antar molekul yang rendah. Ini mengakibatkan LDPE memiliki kekuatan tensil yang rendah. LDPE diproduksi dengan polimerisasi radikal bebas. LDPE bisa tembus cahaya ataupun pekat, dan sangat kuat, sangat lentur, kedap air dan tidak dapat dihancurkan seperti plastik lain yang lebih keras. Di bawah ini adalah contoh produk LDPE:

a b

Gambar 2.5.(a) Simbol LDPE, (b). Produk LDPE Dalam Kebutuhan Rumah Tangga

Tertera logo daur ulang dengan angka 4 di tengahnya, serta tulisan LDPE, yaitu plastik tipe cokelat (termoplastik/dibuat dari minyak bumi). Biasanya LDPE dipergunakan untuk tempat makanan, plastik kemasan, dan botol-botol yang lembek. Sifat mekanis jenis plastik LDPE adalah kuat, agak tembus cahaya, fleksibel dan permukaan agak berlemak. Pada suhu di bawah 60oC sangat resisten terhadap senyawa kimia, daya proteksi terhadap uap air tergolong baik, akan tetapi kurang baik bagi gas-gas yang lain seperti oksigen. Plastik ini dapat didaur ulang, baik untuk barang-barang yang memerlukan fleksibilitas tetapi kuat, dan memiliki resistensi yang baik terhadap reaksi kimia. Barang berbahan LDPE ini sulit dihancurkan, tetapi tetap baik untuk tempat makanan karena sulit bereaksi secara kimiawi dengan makanan yang dikemas dengan bahan ini.

Besar kekuatan tarik, kekuatan tekan dan kekuatan lentur bahan polimer dapat dilihat dari Tabel 2.3 berikut ini.

Tabel 2.3. Kekuatan Tarik, Tekan dan Lentur Bahan Polimer

Polietilena Kekuatan Tarik (MPa) Perpanjangan (%) Modulus Elastisitas (MPa) Kekuatan Tekan (MPa) Kekuatan Lentur (MPa) Polietilena Massa Jenis Tinggi (LDPE)

2.2.4 Karakteristik LDPE

Pada polietilen jenis low density terdapat sedikit cabang pada rantai antara molekulnya yang menyebabkan plastik ini memiliki densitas yang rendah, Berikut Tabel 2.4, dan 2.5 tentang karakteristik LDPE dan sifat fisika, kimia, mekanika LDPE.

Tabel 2.4. Karakteristik LDPE dan sifat fisika, kimia LDPE

Parameter Keterangan

Nama Kimia Low Density Polyethylen

Trade Name LDPE

Sinonim Polyethylen

Rumus Molekul (C2H4)n

Fisik Padat

Melting Point 105-1150C / 212-2750F

Spesific Gravity (at 200C)

(water = 1) 0,91-0,93

(Sitepu,I.W, 2009)

Tabel 2.5. Sifat Fisika Dan Mekanika LDPE Sifat fisika dan mekanik LDPE rantai Lurus

Titik leleh 105-1150C Derajat kristalinitas 85-95 %

Berat jenis 0,95-0,96

Titik lunak 1240C

Kekuatan tarik 245 kgf/cm2

Perpanjangan 100 %

(Sitepu,I.W, 2009)

2.3 SIFAT MEKANIK

Secara garis besar material mempunyai sifat-sifat yang mencirikannya, Sifat mekanik material merupakan salah satu faktor terpenting yang mendasari

pemilihan bahan dalam suatu perancangan. Sifat mekanik dapat diartikan sebagai respon atau perilaku material terhadap pembebanan yang diberikan, dapat berupa gaya, torsi atau gabungan keduanya. Untuk mendapatkan sifat mekanik material, biasanya dilakukan pengujian mekanik. Pengujian mekanik pada dasarnya bersifat merusak (destructive test), dari pengujian tersebut akan dihasilkan kurva atau data yang mencirikan keadaan dari material tersebut.

Setiap material yang diuji dibuat dalam bentuk sampel kecil atau spesimen. Spesimen pengujian dapat mewakili seluruh material apabila berasal dari jenis, komposisi dan perlakuan yang sama. Pengujian yang tepat hanya didapatkan pada material uji yang memenuhi aspek ketepatan pengukuran, kemampuan mesin, kualitas atau jumlah cacat pada material dan ketelitian dalam membuat spesimen. Sifat mekanik tersebut meliputi antara lain: kekuatan tarik, ketangguhan, kelenturan, keuletan, kekerasan, ketahanan aus, kekuatan impak, kekuatan mulur, kekeuatan leleh dan sebagainya. Pengujian sifat mekanik bahan polimer sangat penting karena penggunaan bahan polimer sebagai bahan industri sangat bergantung pada sifat mekanisnya. Sifat mekanik polimer merupakan salah satu sifat yang sering digunakan untuk karakterisasi suatu bahan polimer (Siagian,K.A,2009)

Sifar-sifat mekanik material yang perlu diperhatikan: tegangan yaitu gaya diserap oleh material selama berdeformasi persatuan luas, regangan yaitu besar deformasi persatuan luas, modulus elastisitas yang menunjukkan ukuran kekuatan material, kekuatan yaitu besarnya tegangan untuk mendeformasi material atau kemampuan material untuk menahan deformasi, kekuatan luluh yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mendeformasi plastis, kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum yang berdasarkan pada ukuran mula, keuletan yaitu besar deformasi plastis sampai terjadi patah, ketangguhan yaitu besar energi yang diperlukan sampai terjadi perpatahan, kekerasan yaitu kemampuan material menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi pada permukaan.

Sifat-sifat mekanik pada polimer dapat dinyatakan dalam beberapa parameter yaitu kekuatan tarik (tensile strength),kekuatan sobek, dan lain-lain.

Pengukuran sifat mekanik meliputi yield strength (kekuatan luluh),tensile strength (kekuatan tarik) dan elongation at break (perpanjangan putus) (Deswita.dkk,2007) 2.4 BENTONIT

Bentonit adalah clay yang sebagian besar terdiri dari montmorillonit dengan mineral-mineral seperti kwarsa, kalsit, dolomit, feldspars, dan mineral lainnya. Montmorillonit merupakan bagian dari kelompok smectit dengan komposisi kimia secara umum (Mg,Ca)O.Al₂O₃.5SiO₂.nH₂O. Nama monmorilonit itu sendiri berasal dari Perancis pada tahun 1847 untuk penamaan sejenis lempung yang terdapat di Monmorilon Prancis yang dipublikasikan pada tahun (1853 – 1856) Mineral monmorillonit terdiri dari partikel yang sangat kecil sehingga hanya dapat diketahui melalui studi mengunakan XRD (X-Ray Difraction).

Lampung merupakan komponen salah satu komponen tanah yang tersusun atas senyawa alumina slikat dengan ukuran partikel yang lebih kecil dari 2nm, struktur dasar merupakan filoslikat atau lapisan slikat yang terdiri dari lembaran tetrahedral silisiun-oksigan dan lembaran oktahedral aluminium-oksigen hidroksida (Lestari.S, 2002).

Bentonit alam merupakan alumina slikat terhidrasi dengan unsur utama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah dari senyawa yang dikandung nya Bentonit berarti Tanah liat yang mengadung senyawa hidrat alumino slikat dengan unsur – unsur utama alkali tanah dan mempunyai sifat penukaran ion serta kemampuan absopsi yang tinggi. Sehingga mineral bentonit terdiri dari beberapa jenis mineral, berstuktur tiga dimensi dan mempunyai pori yang dapat diisi oleh molekul air (Supeno.M, 2007).

Bentonit mempunyai potensi untuk di kembangkan pemanfaatnya menjadi bahan unggulan yang bernilai komunitas tinggi, baik dalam bidang industri (Farmasi, Kosmetik, Katalis, cat) agrobisnis maupun lingkungan selain dari penggunaannya di bidang pertanian, perternakan, perikanan, proses penjernihan air, penyerap logam – logam berat dan diterjen, berikut adalah Gambar bentonit alam pahae

Gambar 2.6.Bentonit Alam Pahae

Berdasarkan kandungan alumino silikat hidrat yang terdapat dalam bentonit, maka bentonit tersebut dapat dibagi menjadi dua golongan :

a. Activated clay, merupakan lempung yang mempunyai daya pemucatan yang rendah.

b. Fuller’s earth, merupakan lempung yang secara alami mempunyai sifat daya serap terhadap zat warna pada minyak, lemak, dan pelumas

Berdasarkan tipenya, bentonit dibagi menjadi dua, yaitu : 1. Na-bentonit

Na bentonit memiliki daya mengembang hingga delapan kali apabila dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam air. Dalam keadaan kering berwarna putih atau kream, pada keadaan basah dan terkena sinar matahari akan berwarna mengkilap. Suspensi koloidal mempunyai pH: 8,5-9,8.

2. Ca-bentonit

Tipe bentonit ini kurang mengembang apabila dicelupkan ke dalam air, tetapi secara alami setelah diaktifkan mempunyai sifat menghisap yang baik. Suspensi koloidal mempunyai pH: 4-7. Dalam keadaan kering berwarna abu-abu, biru, kuning, merah, coklat.

Na-bentonit dimanfaatkan sebagai bahan perekat, pengisi, lampur bor, sesuai sifatnya mampu membentuk suspensi koloidal setelah bercampur dengan air. Sedangkan Ca-bentonit banyak dipakai sebagai bahan penyerap. -Bentonit disajikan dalam Tabel 2.6:

Tabel.2.6. Perbedaan Sifat Na-Bentonit Dan Ca-Bentonit No Sifat fisik Na-Bentonit Ca-Bentonit 1 Daya mengembang Sangat baik Tidak baik 2 Kekuatan dalam keadaan basa Sedang Tinggi 3 Perkembangan daya ikat Sedang Cepat

4 Kekuatan takan tinggi Sedang

5 daya tekan terhadap penusutan Tinggi Rendah 6 Daya mengalirkan pasir Sedang Sangat baik

7 Warna dalam keadaan kering Putih atau Kerem

Abu-abu,

biru,kuning,merah atau coklat

8 Perbandingan Na dan Ca Tinggi Rendah 9 pH supensi koloidal 8,5 – 9,8 4 -7 (Kustomo.dkk, 2011)

2.4.1. Komposisi Bentonit Alam Pahae

Bentonit merupakan suatu kelompok mineral yang di hasilkan dari proses hidrotermal pada batuan baku basa, mineral ini biasanya dijumpai mengisi celah-celah ataupun rekatan dari batuan tersebut, selain itu bentonit juga merupakan endapan dari aktivitas vulkanik yang banyak mengadung unsur slikat.

Adapun Komposisi bentonit alam pahae adalah sebagai berikut:

Tabel 2.7. Komposisi bentonit Alam pahae

Komposis Kimia - CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3, Sio2, K2O, TiO

- SiO2 = 60,18% - Al2O3 = 14,25 %

Sifat fisik - Warna hijau kebiru-biruan, putih, dan coklat - Kekerasan 1-2

Kegunaan - Bahan banggunan dan ornament

- Semen pozzolan, dan bahan agregat ringgan - Bahan pengembang dan pengisi pasta gigi - Bahan pencernih air

- Campuran makanan ternak Keterdapatan Kecamatan Pahae, Tapanuli Utara

Cadangan +/- 6000.000 Ton

Sumber: (Distampropus, 2004)

Struktur montmorillonite terdiri dari 3 layer (lapisan T-O-T) yang terdiri dari 1 lapisan Alumina (AlO6) bentuk pada bagian tengah diapit oleh 2 lapisan silika (SiO4) berbentuk tetrahedral. Diantara lapisan T-O-T atau lapisan interlayer terdapat kation monovalent maupun bivalent, seperti Na_{, Ca}2_dan

Mg2

dan memiliki jarak (d-spacing) sekitar 1,2-1,5 nm (salim,2012). Lepisan-lapisandalam bentonit ini teralogmerasi (menggumpal) karna adanya gaya tarik menarik antar partikel. Dengan teknik tertentu seperti surface treatment gaya tersebut dapat dikurangi sehingga jarak antar layar dalam struktur monmorilonit akan bertambah besar (>15).(syuhada dkk,2009).

Dengan rumus kimia bentonit adalah (Mg, Ca) xAl2 O

3. ySiO2. n H2O dengan nilai n sekitar 8, x,y adalah nilai perbandingan antara Al₂O₃. dan SiO₂, dan ( Mg, Ca ) adalah M,. Fragmen sisa bentonit umumnya terdiri dari campuran kristoballit, feldspar, kalsit, gipsum, kaolinit, plagioklas.

Setiap struktur kristal bentonit mempunyai tiga lapisan yaitu lapisan oktahedral dari alumunium dan oksigen yang terletak antara dua lapisan tetrahedral dari silikon dan oksigen. Penyusun terbesar bentonit adalah silikat dengan oksida utama SiO₂ (silika) dan Al₂O₃ (aluminat) yang terikat pada molekul air. Penggabungan pada satu lapisan tetrahedral silika dengan satu lapisan oktahedral alumina membentuk dua lapisan silika-alumina.

Gambar 2.7. Struktur montmorillonit

Adanya atom-atom yang terikat pada masing-masing lapisan struktur montmorillonit memungkinkan air atau molekul lain masuk di antara unit lapisan. Akibatnya kisi akan membesar pada arah vertikal. Selain itu karena adanya pergantian atom Si oleh Al menyebabkan terjadinya penyebaran muatan negatif pada permukaan bentonit.

2.4.2 Sifat Fisik dan Kimia Bentonit

Dalam keadaan kering bentonit mempunyai sifat fisik berupa partikel butiran yang halus berbentuk rekahan-rekahan atau serpihan yang khas seperti tekstur pecah kaca (concoidal fracture), kilap lilin, lunak, plastis, berwarna kuning muda hingga abu-abu, bila lapuk berwarna coklat kekuningan, kuning merah atau coklat, bila diraba terasa licin, dan bila dimasukan ke dalam air akan menghisap air.

a. Sifat fisik bentonit

Sifat fisik bentonit yang sangat penting adalah sebagai Kapastitas Tukar Ion (KTK), daya luas permukaan, reologi sifat mengikat dan melapas serta palstisitas

1. Kapasitas Tukar Ion

Sifat ini untuk menentukan jumlah kadar air yang terserap dalam bentonit (dalam hal ini mineral monmorollonit) dalam keseimbangan reaksi kinia, ini terrjadi karena struktur kisi-kisi kristal mieral

monmollonit serta adanya unsur (ion atau kation) yang mudah terbuka dan menarik air, kation atau ion Na mempunyai daya serap air yang lebih baik dari ion lainya seperti: Mg,Ca, K dan H dengan demikian maka bentonit yang dimasukkan dalam air akan mengembang dan akan membentuk larutan koloid, bila air tersebut di keluarkan dari larutan koloid tersebut maka akan terbentuk suatu massa, liat, keras dan tidak tembus air serta bersifat lembut atau tahan terhadap reaksi kimia, sifat ini di terapkan dalam pengeboran dan tekik sipil

2. Luas permukaan

Yang dimaksud dengan luas permukaan adalah jumlah kristal atau butir-butir bentonit dinyatakan dalam m/gram, sifat ini sangat penting karena semakin besar jumlah luas permukaan, makin banyak zat kimia yang dapat terbawa ( melekat ) atau makin sempurna pori-pori yang dapat tersisa sifat ini dimanfaatkan dalam industri kimia misalnya sebagai katalis, pembawa racun dan jamur serta digunakan sebagai bahan pengisi dan pengembangannya di dalam industri kertas, cat dan lain sebagainya. 3. Daya serap

Sifat ini di sebabkan oleh ketidak seimbangan muatan listrik dalam ion serta adanya pertukaran ion, dalam mineral lampung daya serap terjadi pada ujung dan permukaan kristal serta ruang diantara kation butir lampung, bentonit mempunyai sifat mengadsorbsi karena ukuran partikel koloidnya sangat kecil mempunyai kapasitas pertukatan ion yang angat tinggi.

Tabel 2.8 Karakterisasi Bentonit

Karakterisasi Nilai

Massa jenis 2,2 – 2,8 gram/ L Massa molekul relatif 549,07 gram/ L

Titik leleh 1330– 1430 C

b. Sifat- sifat kimia

Bentonit mineral yang memiliki gugus aluminoslikat unsur-unsur kimia yang terkandung di dalam bentonit diperlihatkan pada Tabel 2.9

Tabel 2.9 Komposisi kimia

Senyawa Na- Bentonit (% ) Ca-Bentonit (% )

SiO2 61,3-61,4 62,12

Al2O3 19,8 17,33

Fe2O3 3,9 5,30

CaO 0,6 3,68

MgO 1,3 3,30

Na2O 2,2 0,50

K2O 0,4 0,55

H2O 7,2 7,22

2.5 PENGUJIAN DAN KARAKTERISASI

Dari hasil pembuatan sampel komposit yang terdiri dari campuran polietilen/ low density polyethelene (LDPE) dengan pengisi bentonit alam, dilakukan beberapa karakterisasi : yakni sifat mekanik (kekuatan tarik , perpanjangan putus, dan Modulus Young), analisis termal dengan TGA dan DTA , dan analisis morfologi.

2.5.1 Uji Mekanik.

Perilaku mekanika maupun sifat-sifat mekanik polimer termoplastik sebagai respon terhadap pembebanan secara umum dapat dijelaskan dengan mempelajari hubungan antara struktur rantai molekulnya dan fenomena yang teramati. sifat mekanik meliputi kekuatan tarik , perpanjangan putus, Modulus Young. Perilaku termoplastik secara umum adalah elastik non-linear yang

tergantung pada waktu (time-dependent) , ada dua mekanisme yang terjadi pada daerah elastis, yaitu:

1. Distorsi keseluruhan bagian yang mengalami deformasi 2. Regangan dan distorsi ikatan-ikatan kovalennya. (Bukit, 2011).

Gambar 2.8 Spesimen Uji Tarik dan Perilaku Polimer TermoplastikSaat Mengalami Pembebanan di Mesin Uji Tarik.

Pengujian tarik (tensile test) adalah pengujian mekanik secara statis dengan cara sampel ditarik dengan pembebanan pada kedua ujungnya di mana gaya tarik yang diberikan sebesar P (Newton). Tujuannya untuk mengetahui sifat-sifat mekanik tarik (kekuatan tarik) dari komposit yang diuji. Tegangan perpatahan adalah perbandingan gaya perpatahan mula-mula. 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 .

2.5.2 Analisis SEM (Scanning Elektron Microscopy)

SEM merupakan pencitraan material dengan mengunakan prinsip mikroskopi. SEM dipakai untuk mengetahui struktur mikro suatu material meliputi tekstur, morfologi, komposisi dan informasi kristalografi permukaan partikel. Morfologi yang diamati oleh SEM berupa bentuk, ukuran dan susunan partikel (Frida, 2011).

Gambar 2.9 Dalam SEM berkas elektron berenergi tinggi mengenai permukaan material.

Untuk material bukan logam seperti isolator ,agar profil permukaan dapat diamati dengan jelas dengan SEM maka permukaan material tersebut harus dilapisi dengan logam. Film tipis logam dibuat pada permukaan material tersebut sehingga dapat memantulkan berkas elektron. Metode pelapisan yang umumnya dilakukan adalah evaporasi dan sputtering. Logam pelapis yang umumnya digunakan adalah emas. (Frida, 2011).

2.5.3 Analisa Sifat Termal

Pada bahan polimer analisis termal digunakan untuk penentuan kontrol kualitas suatu bahan. Analisa teramal secara umum didefinisikan sebagai sekumpulan teknik yang mengukur sifat fisis suatu bahan dan atau hasil-hasil reaksi yang diukur sebagai fungsi temperatur (Frida, 2011). Tanpa adanya pengetahuan data-data termal, pemrosesan suatu bahan akan sangat sulit dilakukan. Sifat termal suatu bahan menggambarkan kelakuan dari bahan tersebut jika dikenakan perlakuan termal (dipanaskan / didinginkan). Dengan demikian pengetahuan tentang sifat termal suatu bahan menjadi sangat penting dalam kaitannya dengan pemrosesan bahan menjadi barang jadi maupun sebagai control. Differential Thermal Analysis (DTA)

DTA adalah tehnik yang mencatat perbedaan antara suhu sampel dan senyawa pembanding, baik terhadap suhu saat kedua specimen dikenali kondisi suhu yang sama dalam sebuah lingkungan yang dipanaskan atau didinginkan pada laju terkendali.

Analisis Termal Gravimetri (TGA)

Analisis Termal Gravimetri merupakan metoda analisis yang menunjukkan sejumlah urutan dari lingkungan termal, kehilangan berat dari bahan disetiap tahap, dan suhu awal perosotan (Hamid ,2008). Analisa termogravimetri (TGA) dilakukan untuk menentukan kandungan pengisi dan kestabilan termal dari suatu bahan.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Fisika Dasar UNIMED untuk pengolahan Bentonit alam dan di Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Bandung untuk pembuatan, pencetakan, dan pengujian sampel. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari – Juni 2013.

3.2 Alat Dan Bahan 3.2.1 Alat Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Erlenmeyer, gelas ukur, spatula, neraca analitik, laboplastomill model 30RI50 Volume chember 60 cc, alat cetakan, tekan panas dan tekan dingin , ayakan 200 mesh (74 µm), mesin uji tarik (UTM) model Laryee Universal Testing Mechine Wdw-10, analisa termal (TGA-DTA) Setaram TAG 24, Scaning electron Mikroscop (SEM ) model Zeiss dan Joel, pemotong Dumb Bell dengan standar JIS K6781.

3.2.2 Bahan Penelitian

Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1. LDPE dari PT Tiatan Petrokimia Indonesia,

2. Bentonit alam modifikasi sebagai bahan pengisi, 3. PE-g-MA sebagai kompatibeliser.

3.3 Prosedur Penelitian

3.3. 1 Proses Pengolahan Bentonoit alam

Bentonit yang digunakan pada penelitian ini adalah Bentonit yang berasal dari Tapanuli Utara tepatnya di Pahae dimana Bentonit alam tersebut masih dalam bentuk bongkahan.

3.3. 2 Aktivasi Bentonit alam Secara Kimia

Proses pengolahan bentonit dengan aktivasi secara kimia dilakukan melalui prosedur sebagai berikut :

1. Bentonit alam yang masih dalam bentuk bongkahan terlebih dahulu di hancurkan, kemudian digerus atau diremukan dengan menggunakan gilingan. 2. Bentonit yang telah digiling diuji menggunakan SEM.

3. Bentonit yang sudah digerus tersebut diayak dengan menggunakan ayakan 200 mesh (74 µm)

4. Bentonit alam yang berukuran 200 mesh (74 µm) dicampur dengan larutan HCl dengan kadar 2 M dengan perbandingan 1:10 dalam waktu 2 jam dengan magnetik stirer.

5. Setelah itu larutan HCL dengan bentonit alam dipisahkan dengan kertas saring, kemudian dicuci dengan air aquades dan kembali dipisahkan antara bentonit alam dengan aquades, sampai diperoleh pH netral.

6. Kemudian hasil bentonit yang telah disaring dimasukkan kedalam oven selama 5 jam pada suhu 1400C.

7. Hasil Bentonit dianalisa dengan SEM.

3.3. 3 Pembuatan Komposit dalam Internal Mixer

Proses pembuatan mikrokomposit dilakukan melalui prosedur sebagai berikut:

1. Masukan LDPE, PE-g-MA dan Bentonit aktivasi secara kimia kedalam internal mixer jenis Labo Plastomill volume chamber 60 cc sesuai dengan variasi jumlah yang telah ditentukan sebagai berikut:

Tabel 3.1 Komposisi Campuran Dalam Persen Sampel LDPE

(%)

PE- g -MA (%)

Bentonit aktivasi Secara Kimia

(%)

Sampel 1 100 0 0

Sampel 2 94 3 3

Sampel 3 92 3 5

Sampel 4 90 3 7

Sampel 5 87 3 10

Tabel 3.2 Komposisi Campuran Dalam Gram Sampel LDPE

(gram)

PE- g -MA (gram)

Bentonit aktivasi Secara Kimia

(gram)

Sampel 1 50 0 0

Sampel 2 47 1,5 1,5

Sampel 3 46 1,5 2,5

Sampel 4 45 1,5 3,5

Sampel 5 43,5 1,5 5

2. Campurkan secara berturut-turut LDPE, PE-g-MA dan Bentonit aktivasi secara kimia tersebut pada suhu blending 140°C dan kecepatan rotor 50 rpm selama 15 menit dengan urutan pencampuran seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3. Urutan Pencampuran Komposit dalam Internal Mixer Waktu

(Menit)

Operasi

S 1 S2 S3 S4 S5

5 LDPE LDPE LDPE LDPE LDPE

5 Bentonit

3% Bentonit 5% Bentonit 7% Bentonit 10%

5 PE-g-MA PE-g-MA PE-g-MA PE-g-MA

3. Hasil sampel dari internal mixer dimasukkan kedalam alat cetakan dengan yang berbentuk empat persegi dengan ketebalan plat 1mm.

4. Kemudian dilakukan pencetakan sampel dengan cetak tekan panas yang dilaksanakan selama 15 menit yang terdiri dari waktu pemanasan cetakan 5 menit, waktu pemanasan bahan 5 menit dan waktu tekan 5 menit. Adapun tekanan yang digunakan 37 ton dengan suhu pencetakan 1800 C,

5. Selanjutnya dilakukan tekanan dingin selama 5 menit dengan tekanan yang sama sebesar 37 ton.

6. Hasil cetakan dalam bentuk lembaran dipotong menjadi sampel uji dengan mengunakan mesin potong sampel dumbell, untuk sampel uji tarik dibuat dengan standar JIS K 6781,

7. Dilakukan karakterisasi terhadap masing-masing sampel yang telah dirancang sebelumnya.

3.4 Karakterisasi Sampel

3.4. 1 Analisis menggunakan SEM (Scanning Elektron Microscopy)

Bentonit sebelum dan sesudah diaktivasi kimia, LDPE dan komposit dianalisa dengan SEM. Scanning Electron Microscope menggunakan metode Secondary Electron Image (SEI). SEM digunakan untuk mengkarakterisasi morfologi permukaan. Alat buatan zeiss ini menghasilkan foto polaroid dan mampu memfoto dengan perbesaran dari 35 x sampai 10000x. Sampel yang difoto sebaiknya berukuran kecil, tidak lebih dari 5 mm x 5 mm untuk luas permukaan dan sampel dalam keadaan kering.

Gambar 3.1 memperlihatkan gambar SEM model Zeiss dan Model Joel

3.4. 2 Kekuatan Tarik, Perpanjangan Putus dan Modulus Young.

Sampel dengan ketebalan 1mm dipotong berbentuk dumbell dengan alat pemotong Dai wallace dengan JIS K 6781 sebanyak tiga sampel diambil dari setiap variasi komposisi yang diuji dan diambil nilai rata-ratanya , selanjutnya uji tarik dilakukan dengan menggunakan mesin ,(Universal Testing Machanic) model Laryee Universal Testing Mechine Wdw-10. uji tarik (tensile Strength), perpanjangan putus (elongation at break) dengan kecepatan penarikan sebesar 50 mm/menit dilakukan pada suhu kamar, sifat- sifat uji tarik dan perpanjangan putus didapat dari pembacaan pada skala yang diperoleh dari mesin uji dengan print out dari komputer mesin uji

Gambar 3.2 Universal Testing Machanic model Laryee Universal Testing Mechine Wdw-10.

3.4.3 Analisa Sifat Termal

Pada bahan polimer analisis termal digunakan untuk penentuan kontrol kualitas suatu bahan. Tanpa adanya pengetahuan data-data termal, pemrosesan suatu bahan akan sangat sulit dilakukan. Analisis termal yang di gunakan adalah DTA dan TGA Setaram TAG 24. DTA (Differential Thermal Analysis) adalah tehnik yang mencatat perbedaan antara suhu sampel dan senyawa pembanding, baik terhadap suhu saat kedua specimen dikenali kondisi suhu yang sama dalam sebuah lingkungan yang dipanaskan atau didinginkan pada laju terkendali. Analisa termogravimetri (TGA) dilakukan untuk menentukan kandungan pengisi dan kestabilan termal dari suatu bahan.

3.5 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian

Aktivasi secara kimia

Internal Mixer laboplastomil dengan kecepatan rotor 50 rpm pada suhu 1400C

LDPE PE-g-MA

Pencetakan sampel Sampel

Karakterisasi

Sifat Mekanik : Kekuatan tarik Perpanjangan putus

Analisis Termal (DTA/TGA)

Analisis Data

Hasil

pengrusan 200 mesh

SEM

Bongkahan Bentonit Alam

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil dan Analisis Uji Mekanik Komposit LDPE dan Bentonit Alam Pengujian sifat mekanik yang dilakukan pada komposit LDPE dengan bentonit alam meliputi pengujian kekuatan tarik, perpanjangan putus dan modulus young. Untuk memperoleh data yang akurat, maka pengujian dilakukan sebanyak lima kali pengulangan untuk setiap sampel penelitian.

4.1.1 Hasil dan Analisis Uji Tarik

Pengujian kuat tarik dilakukan untuk mengetahui kekuatan sampel terhadap gaya tarik yang akan diberikan. Pengujian kuat tarik mengacu kepada prosedur yang telah ditetapkan pada metodologi penelitian. Pengujian telah dilakukan terhadap semua jenis sampel menggunakan alat penguji Universal Testing Machanic (UTM) model Laryee Universal Testing Mechine Wdw-10,Hasil pengujian besarnya kuat tarik sampel dapat dilihat pada pada Tabel berikut:

Tabel 4.1. Nilai Kuat Tarik Komposit LDPE-Bentonit

Sampel

Komposisi Campuran

Kuat Tarik LDPE PE-g-MA

Bentonit aktivasi Secara Kimia

(%) (%) (%) MPa

1 100 0 0 10,837

2 94 3 3 9,5497

3 92 3 5 9,1586

4 90 3 7 8,9304

10.837

9.5497 _{9.1586 8.9304}

8.5749

0 2 4 6 8 10 12

1 2 3 4 5

Kua

t

Tari

k (Mpa)

Sampel

Gambar 4.1. Hasil Pengujian Kekuatan Tarik Komposit LDPE-Bentonit

Dari Gambar 4.1 menunjukkan bahwa penambahan bentonit sebagai bahan pengisi pada LDPE berpengaruh terhadap nilai kekuatan tarik LDPE. Terlihat Bahwa nilai kekuatan tarik LDPE murni memberikan kekuatan tarik lebih tinggi dari pada LDPE dengan bahan pengisi bentonit. Nilai kekuatan tarik terbesar adalah pada komposisi bentonit 0% yaitu LDPE tanpa bahan pengisi dengan kekuatan tarik sebesar 10,837 MPa. Sedangkan nilai kekuatan tarik terendah terjadi pada komposisi bentonit 10% dengan kekuatan tarik sebesar 8,5749 MPa.

Penurunan nilai kuat tarik ini kemungkinan disebabkan oleh gaya tarik antar molekul komposit jauh lebih lemah dengan penambahan bentonit. Karena permukaan bentonit yang bersifat hidrofilik sehingga tidak berinteraksi efektif dengan LDPE maka penambahan bentonit sebagai bahan pengisi pada LDPE menurunkan nilai kekuatan tarik. Hasil yang sama juga dilakukan Susilawati ,dkk (2011) polietilen kerapatan rendah (LDPE) yang ditambahkan dengan bahan pengisi, didapatkan hasil bahwa semakin besar konsentrasi bahan pengisi (ubi kayu) yang ditambahkan maka kekuatan tarik dan kemuluran akan semakin menurun.

257.29

176.68 173.13

98.35 28.04 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00

1 2 3 4 5

Perpanjangan

Puru

s

(mm)

Sampel

4.1.2 Hasil dan Analisis Pengujian Perpanjangan Putus

Pengujian perpanjangan putus dilakukan untuk mengetahui kekuatan sampel terhadap perpanjangan putus. Pengujian perpajangan putus mengacu kepada prosedur yang telah ditetapkan pada metodologi penelitian. Pengujian telah dilakukan terhadap semua jenis sampel menggunakan alat penguji Universal Testing Machanic (UTM) model Laryee Universal Testing Mechine Wdw-10, Hasil pengujian besarnya perpanjangan putus sampel dapat dilihat pada pada Tabel berikut:

Tabel 4.2. Tabel Nilai perpanjangan putus Komposit LDPE-Bentonit

Sampel

Komposisi Campuran

Perpajangan Putus

LDPE PE-g-MA

Bentonit aktivasi Secara Kimia

(%) (%) (%) mm

1 100 0 0 257,29

2 94 3 3 176,68

3 92 3 5 173,13

4 90 3 7 98,35

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Perpanjangan Putus terhadap Komposisi Bentonit

Dari Gambar 4.2 terlihat dengan bertambahnya kandungan bentonit menyebabkan perpanjangan putus menurun. Nilai perpanjangan putus terbesar pada komposit LDPE tanpa bahan pengisi bentonit dengan perpanjangan putus sebesar 257,29 mm hal ini disebabkan karena komposit yang tidak menggunakan bahan pengisi bentonit sehingga komposit yang dihasilkan kaku atau keras, dan menjadikan komposit mudah untuk direnggangkan.

Nilai perpanjangan putus terkecil pada komposit LDPE dengan bahan pengisi bentonit 10% dengan perpanjangan putus sebesar 28,36 mm hal ini disebabkan dengan penambahan bentonit menurunkan sifat kaku atau keras. Sehingga campuran yang dihasilkan nilai perpanjangan putus yang rendah. Hasil yang sama diperoleh oleh Hamid (2008) semakin tinggi kandungan pengisi (TK) didalam komposit LDPE maka perpanjangan putus berkurang dan menurut Raj (1990) penambahan pengisi akan menimbulkan pengaruh sifat perpanjangan komposit.

4.1.3 Hasil dan Analisis Modulus Young

Dari rangkaian pengujian yang dilakukan, diperoleh nilai modulus young seperti tabel berikut:

Tabel 4.3. Nilai Modulus young komposit LDPE-Bentonit

Sampel

Komposisi Campuran

Modulus Young LDPE PE-g-MA

Bentonit aktivasi Secara Kimia

(%) (%) (%) MPa

1 100 0 0 143,59

143.59 155.38 168.37 154.15 162.39 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175

1 2 3 4 5

Mod ulu s You ng (M P a) Sampel

3 92 3 5 168,37

4 90 3 7 154,15

5 87 3 10 162,39

Gambar 4.3 Modulus Young Terhadap Komposisi Bentonit

Dari Gambar 4.3 terlihat dengan bertambahnya kandungan bentonit alam Modulus Young meningkat. Modulus Young tertinggi pada sampel 3 dengan komposisi bentonit 5% dari matriks LDPE, yaitu sebesar 168,37Mpa. Hasil yang sama juga telah diperoleh oleh Hamid (2008) pada komposit LDPE dan tempurung kelapa, justin dan walter (2005) juga melaporkan kenaikan modulus young pada komposit polietilena yang terisi dengan 20% serat keratin dari bulu ayam. Hal ini sesuai dengan persamaan Modulus Elastisitas (modulus young) yang menyatakan bahwa Modulus Elastisitas sebanding dengan tegangan (uji tarik) dan berbanding terbalik dengan regangan (perpanjangan putus), yakni jika regangan menurun maka modulus elastisitasnya meningkat dan sebaliknya.

Pada komposisi bentonit 7% (sampel 4) menunjukkan penurunan Modulus Young menjadi 154,15 Mpa, hal ini disebabkan karena bahan pengisi sudah melewati titik jenuh yang mengakibatkan sifat adhesi bahan matriks LDPE akan

semakin rendah. Kemudian pada komposisi bentonit 10% (sampel 5) menunjukkan kenaikan modulus young sebesar 162,39 MPa, hal ini kemungkinan disebabkan karena sifat komposisinya kembali lagi menambah kekakuan bahan.

4.2 Hasil dan Analisis Termal

Pengujian sifat termal terhadap komposit LDPE-bentonit alam meliputi pengujian dengan metode DTA dan metode TGA. Untuk memperoleh data yang akurat, maka pengujian dilakukan sebanyak lima kali pengulangan untuk setiap sampel penelitian dan dilakukan menggunakan alat penguji Setaram TAG 24.

4.2.1 Hasil dan Analisis DTA

Pengujian sifat termal dengan metode DTA dilakukan untuk mengetahui kepekaan sampel terhadap suhu. Pengujian dengan metode DTA mengacu kepada prosedur yang telah ditetapkan pada metodologi penelitian. Hasil pengujian DTA dan TGA dapat dilihat pada pada tabel berikut:

Tabel 4.4 Hasil pengujian DTA komposit LDPE-Bentonit

Sampel

Komposisi Campuran

Titik

Lebur Dekomposisi LDPE PE-g-MA

Bentonit aktivasi Secara Kimia

(%) (%) (%) OC OC

1 100 0 0 122,4 455,7

2 97 3 0 137,9 481,4

3 94 3 3 142,3 482,4

4 92 3 5 139,4 473,8

122.4 137.9 142.3 139.4 130.5 132.3 455.7 481.4 482.4 473.8 480.8 473.6

0 100 200 300 400 500 600

1 2 3 4 5 6

Tem peratur (0C) Sampel Titik… Dekom…

6 87 3 10 132,3 473,6

Gambar 4.4. Nilai DTA komposit LDPE-bentonit

Secara umum titik leburnya meningkat dengan penambahan bentonit alam yang diuraikan dengan larutan HCl. Titik lebur yang tertinggi terjadi pada sampel 3 dengan komposisi bentonit 3% pada temperatur 142,3oC diidentifikasi sebagai temperatur titik lebur dengan terjadi penurunan temperatur (endoterm), dan terdekomposisi pada temperature 482,4oC. Sedangkan LDPE tanpa bahan pengisi menunjukkan temperatur leleh 122,4oC dan terdekomposisi pada temperatur 455,7oC, hal ini kemungkinan karena bentonit mempunyai temperatur dekomposisi yang lebih tinggi dibandingkan dengan LDPE. Agar suatu polimer layak dianggap stabil panas atau tahan panas, polimer tersebut harus tidak terurai di bawah suhu 400o C dan harus mempertahankan sifatnya yang bermanfaat pada suhu dekomposisi, polimer-polimer demikian harus memiliki suhu transisi gelas atau peleburan kristal yang tinggi (Frida,2011).

4.2.2 Hasil dan Analisis TGA

Pengujian sifat termal dengan metode TGA dilakukan untuk mengetahui kepekaan sampel terhadap suhu. Pengujian dengan metode TGA mengacu kepada prosedur yang telah ditetapkan pada metodologi penelitian. Pengujian telah dilakukan terhadap semua jenis sampel menggunakan alat penguji Universal Testing Machanic model Laryee Universal Testing Mechine Wdw-10, Hasil

-4.930

-19.960

-18.450

-16.860

-11.425 -11.280 -0.580 0.330 -0.680 _-1.300

0.635 0.505

-25.000 -20.000 -15.000 -10.000 -5.000 0.000 5.000

1 2 3 4 5 6

Tem peratur (oC) Sampel Dekomposisi Titik Lebur pengujian TGA sampel komposit LDPE-bentonit dapat dilihat pada pada tabel berikut:

Tabel 4.5 Hasil pengujian TGA komposit LDPE-bentonit

Sampel

Komposisi Campuran

Titik

Lebur Dekomposisi LDPE PE-g-MA

Bentonit aktivasi Secara Kimia

(%) (%) (%) OC OC

1 100 0 0 -0,580 -4,930

2 97 3 0 0,330 -19,960

3 94 3 3 -0,680 -18,450

4 92 3 5 -1,300 -16,860

5 90 3 7 0,635 -11,425

6 87 3 10 0,505 -11,280

Dari hasil uji termal TGA diperoleh pengaruh bentonit terhadap sifat termal bahan komposit LDPE mulai dari temperatur 400oC. Proses kehilangan berat pada komposit LDPE terjadi rentang pada temperature 400-500oC pengurangan massa terbesar dengan penambahan bentonit alam yang diuraikan dengan larutan HCl. Massa di titik lebur yang tertinggi terjadi pada komposisi 7% dengan massa 0,635 mg, dan pengurangan massa terendah terjadi pada komposisi 5% yaitu -1,300 mg.

4.3 Hasil dan Analisis Morfologi

Dalam analisa foto SEM dapat diketahui bentuk dan perubahan permukaan dari suatu bahan. Pada prinsipnya bila terjadi suatu perubahan pada suatu bahan maka bahan tersebut cenderung mengalami perubahan energi. Energi yang dirubah tersebut dapat dipantulkan, dipancarkan dan diserap serta diubah bentuknya menjadi fungsi gelombang elektron yang dapat ditangkap dan dibaca hasilnya pada foto SEM. Pengujian SEM dilakukan dengan menggunakan alat penguji Scaning electron Mikroscop (SEM ) model Zeiss dan Joel.

4.3.1 Hasil dan Analisis Morfologi Bentonit Murni

Hasil foto SEM (Gambar 4.6) memperlihatkan permukaan bentonit murni dengan pembesaran 500 kali yang masih halus (Gambar putih) dan berongga yang terdiri dari silikat maupun unsur-unsur lainnya dan merupakan permukaan yang belum bercampur dengan bahan kimia.

4.3.2 Hasil dan Analisis Morfologi Bentonit Pemurnian Kimia

Gambar 4.7 Morfologi Bentonit Hasil pemurnian Secara Kimia Pembesaran 1000 kali

Gambar 4.7 merupakan permukaan bentonit yang telah dimurnikan dengan larutan HCl. Terlihat bahwa unsur-unsur dalam bentonit yang tadinya menyatu dan saling berikatan menjadi tersebar merata keseluruh permukaan bentonit-modifikasi. Hal ini kemungkinan terjadi karena interaksi antara HCl dengan unsur dalam bentonit murni mengakibatkan unsur-unsur pengotor dalam bentonit hilang.

Gambar 4.9 merupakan permukaan komposit LDPE dengan bahan pengisi bentonit 10%. Gambar tersebut sangat jauh berbeda dari pada gambar permukaan LDPE murni. Pada permukaan LDPE+bentonit terlihat bentonit yang terikat didalam LDPE, namun penyebaran pengisi tidak merata keseluruh permukaan matriksnya. Hal ini kemungkinan yang berpengaruh terhadap nilai kuat tarik campuran, dimana penambahan bentonit mengakibatkan nilai kuat tarik campuran yang semakin kecil. Dari hasil SEM pada Gambar 4.8 terlihat untuk struktur permukaannya menunjukkan perbedaan yang signifikan dibandingkan dengan struktur permukaan campuran LDPE dengan penambahan bentonit pada Gambar 4.9.

Gambar 4.10 Morfologi LDPE+Bentonit Pembesaran 1600 kali

Gambar 4.10 merupakan permukaan komposit LDPE dengan bahan pengisi bentonit 10% pada pembesaran 1600 kali, dapat terlihat pori-pori yang sangat kecil pada permukan komposit.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan adapun kesimpulan dari penelitian ini adalah :

1. Dengan pengujian sifat fisik bentonit, telah dapat dilakukan pembuatan campuran LDPE dan bahan pengisi bentonit dengan PE-g-MA sebagai kompatibillizer.

2. Dengan penambahan bentonit alam terhadap LDPE kekuatan tarik dan perpanjangan putus menjadi menurun, sedangkan untuk modulus Young meningkat, mengandung silika yang bersifat kaku atau keras.

3. Berdasarkan hasil pengujian termal titik lebur meningkat dengan penambahan bentonit alam yang dimurnikan dengan larutan HCl, titik lebur tertinggi DTA dan TGA terdapat pada komposisi (94:3:3)% dan komposisi (90:3:7)%. Hal ini disebabkan karena bentonit mempunyai temperatur dekomposisi yang lebih tinggi dibandingkan dengan LDPE 4. Berdasarkan hasil pengujian SEM untuk morfologi bentonit murni dan

bentonit yang telah dimodifikasi, bentonit murni menunjukkan permukaan yang masih halus dan berongga, dan bentonit yang telah dimodifikasi terlihat bentonit yang tadinya menyatu dan saling berikatan menjadi tersebar merata keseluruh permukaan, hal ini disebabkan unsur-unsur pengotor hilang karena pemurnian HCl. Selanjutnya hasil morfologi komposit menunjukkan penyebaran bentonit didalam LDPE tersebar tidak merata hal ini mengakibatkan nilai kekuatan tarik menjadi menurun dengan bertambahnya bentonit.

5.2 Saran

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan peneliti terlihat bahwa LDPE-Bentonit memiliki kekuatan tarik dan perpanjangan putus yang lebih rendah jika dibandingkan dengan LDPE-murni. Berdasarkan hasil uji SEM, terlihat bahwa pada permukaan LDPE-Bentonit penyebarannya tidak menyebar secara merata. Kemungkinan terdapat hubungan antara kuat tarik dengan penyebarannya campuran dalam komposit. Untuk itu bagi penelitian selanjutnya, agar diperoleh pencapaian hasil yang lebih oiptimal diperlukan kajian terhadap zat/bahan lain yang bisa membuat campuran LDPE dan bentonit menjadi lebih merata. Dan dilakukan pengujian yang lain sebelumdan sesudah melakukan pembuatan sampel hal ini untuk mengurangi dampak yang tidak diinginkan dalam percobaan maupun pembahasan dalam penelitian.

Dan diharapkan kepada peneliti selanjutnya agar dapat dilakukan langsung keaplikasi yang lebih spesifik dan sesuai dengan sifat fisik dan mekanik yang didapat.

DAFTAR PUSTAKA

Azizah, U. 2004. Polimer. Direktorat Jendral Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional.

Bilmeyer, W.F. 1994. Textbook of Polymer Science, 3rd ed. New York : Jhon Wiley.

Bukit, N, 2011, Pengolahan Zeolit Alam sebagai bahan pengisi nano komposit polipropilena dan karet alam SIR-20 dengan kompatibeliser anhidrida mateat-grafted-polipropilena, Disertasi USU, Medan.

Bukit, N. 2012. Sifat Mekanik dan Termal dari Polipropilena diperkuat dengan zeolit tanpa kalsinasi dan zeolit kalsinasi. Jurnal Makara Teknologi, vol. 16 no. 2, 121-128.

Charrier, J.M. 1989. Polymeric Materials and Processing : Plastics, Elastomers

and Composites, Hanser. New York.

Deswita, Aloma, K.K. Sudirman, dan Gunawan, I. 2007. Modifikasi polietilen sebagai polimer komposit Biodegradable untuk bahan kemasan, Jurnal Sains Materi Indonesia, hal : 37 – 42.

Distam Propsu, 2004. Kombinasi Bentonit/Zeolit Alam Pahae. www.Dinas_pertambangan_propsu.

Frida, E. 2011. Penggunaan Anhidrida Maleat-Grafted-polipropilena (AM-g-PP) dan Anhidrid-maleat-grafted-karet alam (AM-g-KA) pada termoplastik elastomer (TPE) berbasis polpropilena, kompon karet alam SIR-20 dan serbuk ban bekas. Disertasi. Medan, USU.

Gibson, F, Ronald. 1994. Principle of Composite Material Mechanics, McGraw-Hill Inc,New York 27-29

Ginting. 2006. Pembuatan Komposit dari Karung Plastik Bekas dan Polietilena dengan Pelembut Heksan, Jurnal Teknologi Proses. Juli 2006:138-141 Hakim. 2007. Teknologi Material Komposit. Jurnal komposit, Januari 2007. Hamid, Zulkifli F.T. .2008. Pengaruh modifikasi kimia terhadap sifat – sifat

komposit polietilen densita srendah (LDPE) Terisi tempurung kelapa, Thesis, USU, Medan.

sumber daya mineral.

Justin, R. B, dan Schmidt, W. F. 2005. Polyethylene Reinforced With Keratin Fibers Obtained From Chicken Feathers, Composites Science and technology, 65: 173-181.

Kustomo, Irawan, Hafsari rifka N, Rina Mulyaningsih, (2011). Modifikasi Ca-Bentonit menjadi organo bentonit dengan penambahan albumin sebagai adsorben untuk mengurangi dampak pencemaran air oleh limbah logam berat di tambak Tugurejo kota Semarang.

Labaik, G.E., 1996. Kajian Bentonit di Kabupaten Tasik.

Lestari, S. 2002. “Preparasi lempung terpilar sebagai katalis”. Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, hal 1 – 10

Lubis, S. 2007. Preparasi Bentonit Terpilar Alumina dari Bentonit Alam dan Pemanfaatannya sebagai Katalis pada Reaksi Dehidrasi Etanol,

1-Propanol serta 2 1-Propanol Pengolahan ,jurnalISSN 1412-5064

Menta Ak, dan Jain D. 2007. Polymer blends and alloys part I. compatibilizers ageneral survey. http://www.plusspolymers.com (20 september 2012) Narkanti, 1996. Kimia Polimer, Kimia. FMIPA – ITS, Surabaya.

Peacock and S. Saito, 2000, Pengetahuan Bahan Tehnik, Pradnya Paramita, Jakarta.

Rafli, R. 2008. Karakteristik Matriks Termoplastik Polietilena terlapisi poligliserol asetat. USU, Medan .

Raj, R, G, Kokta, B, V dn Denault, C .1990. The use isocynate as a bonding agent improve the the mechanica lproperties of wood fibers composites intern, J. polymmater. 14 : 223 – 234.

Rosyadi, I.I, Mudzakir, A., dan Anwar, B., 2010. Preparasi dan Karakterisasi Bentonit Termodifikasi Surfaktan Kationik Fatty Imidazolinium, Jurnal Sains dan Teknologi Kimia, 1 (2) : 112-120.

Salim, M .2012. Preparasi organoclay dari bentonit merangin – Jambi dan surfaktan nonionic serta aplikasinya sebagai adsorben p_klorofenol dalam air. Thesis. UI: Depok.

Siagian, K.A. 2009. Pemanfaatan Limbah Plastik Polietilena (PE) sebagai Matriks komposit dengan bahan penguat serat kaca. Skripsi. FMIPA USU: Medan .

Sitepu, I.W. 2009. Pengaruh Konsentrasi Maleat Anhidrat Terhadap Derajat Grafting Maleat Anhidrat Pada High Density Polyethylene (HDPE) Dengan

Inisiator Benzoil Peroksida, Skripsi, FMIPA, USU. Medan.

Sulaiman, A. 1997. Apresiasi Teknologi Material, Disampaikan pada Kursus Reguler SESKOADy & Sons, inc.publication New Jersey.

Supeno, M. 2007. Bentonit terpilar sebagai material katalis/CO-katalis pembuatan gas hydrogen dan oksigen dari air, Desertasi, USU, Medan.

Susilawati. Mustafa, Irfan. Dan Maulina, Desi. 2011. Biodegradable plastic from aminuxture of low density polyethylene (LDPE) and Cassava Starch With The Addition of Acrylic Acid Jurnal Natural, Vol.11

Syuhada, wijaya, R, Jayatin, dn Rahman S. (2009). Modifikasi bentonit (clay) menjadi organoclay dengan penambahan surfaktan. Jurnal nanosains dan nanoteknologi vol.2 Senta teknologi polimer. BPPT.

Vishu, S. 1983. Handbook of polymer Testing, A wiley Intercience Publication, New York.