X-Ray Diffractometry XRD 38 Analisis XRD X-Ray Diffractometry 27

2.8.3. Perpanjangan Putus 27

2.9. Analisis XRD X-Ray Diffractometry 27

BAB III. METODE PENELITIAN 30 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 30 3.1.1. Tempat Penelitian 30 3.1.2. Waktu Penelitian 31 3.2. Alat dan Bahan 31 3.2.1.Alat Penelitian 31 3.2.2. Bahan Penelitian 32 3.3 Prosedur Penelitian 32 3.3.1. Proses Pengolahan Zeolit 32 3.3.2. Proses Pengolahan Abu Boiler Kelapa Sawit 35 3.3.3. Pencampuran Bahan 36 3.4.Pengujian 38

3.4.1. X-Ray Diffractometry XRD 38

3.4.2. Analisa Sifat Mekanik 39 3.5. Diagram Alir Penelitian 39 3.5.1. Diagram Alir Penelitian Tahap I 38 3.6. Teknik Analisa Data 40 3.6.1. Analisis Data Partikel Zeolit 40 3.6.2. Analisis Data Nanokomposit LDPE Dengan Filler Zeolit Alam Dan Abu Boiler 40 3.6.3. Teknik Pengumpulan Data Uji Mekanik Nanokomposit 41 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 42 4.1. Hasil Penelitian 42 4.1.1. Hasil Karakterisasi Zeolit Alam dengan XRD X-Ray Difractory 42 4.1.2. Hasil Karakterisasi Abu Boiler dengan XRD X-Ray Difractory 44 4.1.3. Hasil Uji Mekanik kekuatan tarik, perpanjangan putus dan modulus elastis 46 4.1.3.1. Hasil Uji Mekanik Sampel 1 47 4.1.3.2. Hasil Uji Mekanik Sampel 2 48 4.1.3.3. Hasil Uji Mekanik Sampel 3 49 4.1.3.4. Hasil Uji Mekanik Sampel 4 50 4.1.3.5. Hasil Uji Mekanik Sampel 5 51 4.2. Pembahasan 52 4.2.1. Analisis Uji XRD Partikel Zeolit Alam 52 4.2.2. Analisis Uji XRD Abu Boiler 52 4.2.3. Analisis Kekuatan Tarik, Perpanjangan Putus dan Modulus Young’s Nanokomposit LDPEfillerPE-g-MA 53 BAB V.Kesimpulan dan Saran 57 5.1. Kesimpulan 57 5.2. Saran 57 DAFTAR PUSTAKA DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1.Sifat fisik dan mekanik LDPE 10 Tabel 2.2. Komposisi kimia Abu Boiler 16 Tabel 3.1.Waktu Penelitian 30 Tabel 3.2. Alat-Alat Penelitian 31 Tabel 3.2.1. Bahan Penelitian 32 Tabel 3.3. Perbandingan campuran filler 36 Tabel 3.3.1. Komposisi pencampuran nanokomposit 36 Tabel 3.4 Data Kekuatan Tarik 41 Tabel 4.1. Hasil analisis difraksi sinar-X zeolit alam 43 Tabel 4.2. Kandungan Senyawa yang terbentuk pada zeolit alam 44 Tabel 4.3. Hasil analisis difraksi sinar-X abu boiler 45 Tabel 4.4. Kandungan Senyawa yang terbentuk pada abu boiler 46 Tabel 4.5a. Data hasil pengujian mekanik LDPE dengan filler zeolit alamabu boiler perbandingan 3070 48 Tabel 4.5b. Data hasil pengujian mekanik LDPE dengan filler zeolit alamabu boiler perbandingan 4060 49 Tabel 4.5c. Data hasil pengujian mekanik LDPE dengan filler zeolit alamabu boiler perbandingan 5050 50 Tabel 4.5d. Data hasil pengujian mekanik LDPE dengan filler zeolit alamabu boiler perbandingan 6040 51 Tabel 4.5e. Data hasil pengujian mekanik LDPE dengan filler zeolit alamabu boiler perbandingan 70 30 52 Tabel 4.6. Data hasil pengujian kekuatan tarik, perpanjangan putus dan modulus elastis 54 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Butiran LDPE 9 Gambar 2.2. Contoh Zeolit Alam 11 Gambar 2.3.Abu Boiler 17 Gambar 2.4.Grafik Pengaruh Waktu Dealuminasi Dengan Konversi 21 Gambar 2.5. Mekanisme Pengikatan PE-g-MA 23 Gambar 2.6. Alat Uji Tarik 25 Gambar 2.7. Kurva Tegangan-Regangan Bahan Polimer 26 Gambar 2.8. Pola XRD Komposit LDPEZeolit CTAB 29 Gambar 2.9. Pola XRD Komposit LDPEZeolit Kalsinasi 29 Gambar 3.1. Balmil Planetary PM 200 Retsch 32 Gambar 3.2. Ayakan 200 mesh 33 Gambar 3.3. Pengadukan Zeolit dengan Magnetk Stirer 33 Gambar 3.4. Pengeringan dalam oven 34 Gambar 3.5. Proses balmil zeolit ukuran nano selama 15 jam 34 Gambar 3.6. Pengeringan abu boiler dalam oven 35 Gambar 3.7. Internal Mixer Labo Plastomil 37 Gambar 3.8. Alat Pemotong Dumbbell 37 Gambar 3.9. Bentuk Sampel Dumbbell 37 Gambar 3.10. Universal testing mechanic merek Orientec UCT-5T 38 Gambar 3.11. Diagram alir penelitian 39 Gambar 4.1. Pola XRD zeolit alam 43 Gambar 4.2. Fasa yang terbentuk pada zeolit alam 44 Gambar 4.3. Pola XRD abu boiler 45 Gambar 4.4. Fasa yang terbentuk pada abu boiler 46 Gambar 4.5. Pola XRD zeolit alam dan abu boiler 47 Gambar 4.6.a Grafik tegangan dan regangan rata-rata bahan LDPE 48 Gambar 4.6.b Grafik tegangan dan regangan rata-rata bahan LDPE 49 Gambar 4.6.c Grafik tegangan dan regangan rata-rata bahan LDPE 50 Gambar 4.6.d Grafik tegangan dan regangan rata-rata bahan LDPE 51 Gambar 4.6.e Grafik tegangan dan regangan rata-rata bahan LDPE 52 Gambar 4.7. Grafik kekuatan tarik terhadap campuran komposisi zeolit alam dan abu boiler 55 Gambar 4.8. Grafik perpanjangan putus terhadap campuran komposisi zeolit alam dan abu boiler 56 Gambar 4.9. Grafik modulus elastis terhadap campuran komposisi zeolit alam dan abu boier 57 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Hasil Uji XRD Partikel Zeolit Alam 58 Hasil Uji XRD Abu Boiler 63 Lampiran 2. Hasil Perhitungan Ukuran Nanokomposit Zeolit Alam Metode Schrer 68 Hasil Perhitungan Ukuran Nanokomposit Abu Boiler Metode Schrer 69 Lampiran 3. Analisis Zeolit Alam 71 Analisis Abu Boiler 74 Lampiran 4. Hasil Uji Mekanik 77 Lampiran 5. Surat Keterangan Penelitian 82 Lampiran 6. Surat Keterangan Balasan Penelitian 84 Lampiran 7. Dokumentasi 86 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Penggunaan plastik telah meluas hampir ke seluruh bidang kehidupan. Berbagai produk dan peralatan dihasilkan dari bahan ini karena dinilai lebih ekonomis, tidak mudah pecah, fleksibel, dan ringan. Sekarang ini banyak dijumpai produk-produk rumah tangga yang terbuat dari plastik, seperti alat-alat dapur, sapu ijuk, kursi, meja, pot bunga, pipa air, talang rumah, ember, sampai pada kendaraan bermotor. Diantara jenis plastik yang sering digunakan adalah termoplastik karena dapat didaur ulang. Termoplastik yang sering digunakan adalah polietilena, polipropilena, polistirena dan lain-lain. Polietilena adalah polimer termoplastik yang secara komersial banyak digunakan sehingga diproduksi secara besar. Banyaknya permintaan polietilena tidak terlepas dari sifat –sifatnya yang tahan terhadap zat kimia, ringan, mudah dibentuk dan tidak mahal Sitepu,I.P., 2009. Polietilen adalah bahan termoplastik yang kuat dan dapat dibuat dari yang lunak sampai yang kaku. Ada dua jenis polietilen yaitu polietilen densitas rendah low density polyethylene LDPE dan polietilen densitas tinggi high density polyethyleneHDPE. Polietilen densitas rendah relatif lemas dan kuat, digunakan antara lain untuk pembuatan kantong kemasan, tas, botol, industri bangunan, dan lain-lain. Keduanya mempunyai sifat yang berbeda, LDPE derajat kristalinitasnya 60, HDPE derajat kristalinitasnya 95. Kelebihan polimer LDPE sebagai matriks antara lain: mudah diproses, suhu pemrosesan yang lebih rendah dibandingkan polimer lain serta lebih aplikatif dalam penggunaannya. Polimer termoplastik seperti polietilen densitas rendah LDPE merupakan bahan komposit polimer komersial yang relatif lebih murah dibandingkan polimer termoset yang tersedia Hamid., 2008. Polietilena adalah polimer termoplastik yang banyak digunakan untuk pembuatan komposit. Teknologi komposit yang terus berkembang dewasa ini ternyata mampu mengatasi permasalahan yang timbul pada saat mencampurkan dua jenis atau lebih material dengan karakter yang berbeda. Pembuatan polimer komposit dilakukan dengan memadukan dua material yang berbeda sehingga dapat meningkatkan sifat mekanik dari material tersebut. Polimer komposit dengan rekayasa material dapat dilakukan dalam ukuran berskala nano. Banyak penelitian menyebutkan bahwa pembuatan komposit dengan filler ukuran nano dapat meningkatkan properti dari material tersebut Barleany,dkk.,2011. Beberapa bahan pengisi filler yang dapat digunakan pada plastik untuk meningkatkan sifat fisik material dan untuk mengurangi biaya komponen, mempercepat proses pencetakan dan meningkatkan konduktivitas termal polimer tersebut Surdia dan Shinrokhu., 1984. Penelitian yang telah menggunakan sebagai bahan pengisi termoplastik LDPE diantaranya: LDPEtempurung kelapa Hamid,T.,2008, LDPEpati Yuniari, A.,2011, LDPEserat nanas dan organoclay pacitan Nizmah, S.,2010, LDPEselulosa tandan kelapa sawit Marpaung, Nalom D.,2011 dan LDPEzeolit alam Juliana, S., 2013. Zeolit sebagai filler dapat memperbaiki karakteristik dan meningkatkan kinerja membran. Mineral zeolit mengandung senyawa alumunium silikat yang memiliki struktur logam biasanya logam alkali tanah Na, K, Mg, Ca dan Fe dan molekul air yang cenderung dapat bergerak bebas dalam ruang intermilar struktur rongga Rakhmatulah, dkk., 2007. Kandungan silika dalam zeolit merupakan parameter penting yang menentukan rapat massa, tingkat keasaman dan daya tahan termal zeolit. Dewasa ini lempung alumina silikat banyak dipakai untuk memproduksi zeolit dengan kandungan silika yang tinggi Subaer.,2007. Limbah padat berupa cangkang dan sabut digunakan sebagai bahan bakar ketel boiler untuk menghasilkan energi mekanik dan panas. Masalah yang kemudian timbul adalah sisa dari pembakaran pada ketel boiler berupa abu dengan jumlah yang terus meningkat sepanjang tahun yang sampai sekarang masih belum termanfaatkan. Berdasarkan penelitian yang dilakukan ternyata limbah abu sawit banyak mengandung unsur silika SiO 2 yang merupakan bahan pozzolanic . Menurut hasil penelitian diketahui bahwa abu kelapa sawit dari sisa pembakaran cangkang dan serabut buah kelapa sawit mengandung unsur kimia Silika SiO 2 sebanyak 31,45 dan unsur Kapur CaO sebanyak 15,2 Ermiyati., 2007. Secara umum abu boiler dapat didefinisikan sebagai materi sisa yang tidak habis terbakar dan berfungsi dalam proses pembakaran karbon, hidrogen, sulfur, oksigen dan penguapan air yang terkandung dalam tandan buah sawit dan cangkang buah sawit. Abu boiler tersebut berwarna gelap hitam keabu-abuan dan ukuran butirnya bervariasi dari ukuran pasir hingga kerakal pebble. Komposisi kimia abu boiler didominasi oleh SiO 2 , Al 2 O 3 ,CaO dan lainnya. Pada dasarnya abu boiler mempunyai komposisi kimia yang menyerupai aluminosilikat lainnya seperti lempung. Bahan ini memadat selama berada di dalam gas-gas buangan dan dikumpulkan menggunakan presipitator elektrostatik Falah., 2012. Untuk itu penelitian ini akan digunakan bahan pengisi termoplastik LDPE dengan mencampurkan zeolit alam dan abu boiler kelapa sawit yang diharapkan akan meningkatkan sifat mekanik suatu bahan polimer. Penelitian yang telah dilakukan yaitu tentang pengolahan zeolit alam sebagai bahan pengisi nano komposit polipropilena dan karet alam SIR-20 dengan kompatibeliser anhidrida oleh Bukit, N., 2011, memperoleh kesimpulan bahwa ada pengaruh dari variasi komposisi nano partikel zeolit alam yang dikalsinasi dan tanpa kalsinasi terhadap campuran antara PPPPMA dan PP PPMA kompon SIR-20 pada sifat mekanik dengan adanya peningkatan kekuatan tarik jika dibanding tanpa mengunakan nano partikel zeolit alam secara umum nano partikel zeolit alam dapat digunakan sebagai salah satu bahan pengisi pada termoplastik elastomer TPE dan termoplastik polipropilena. Hasil yang didapatkan dari penelitian Taher,dkk.,2011 mengenai sintesis dan karekterisasi dari magnetik zeolit nanokomposit didapatkan hasil kesimpulan bahwa nanokomposit zeolit dan nanomagnetik yang telah disiapkan dengan kimia rute sederhana, dimana nanomagnetit yang diuji dengan menggunakan TEM didapatkan bentuk ukuran partikel dari 4-6 nm, difraktometer Sinar X membuktikan bahwa magnetit terbentuk adalah Fe 3 O 4 kubik. Hal ini menunjukkan kemungkinan dari penggabungan membentuk dalam magnetik kerangka kerja zeolit, uji VSM menunjukkan penurunan tajam dalam daya magnetik yang telah diamati pada pemuatan nanopartikel magnetik pada zeolit. Penelitian Jamizar, dkk.,2013 pengaruh pemanfaatan abu kerak boiler cangkang kelapa sawit sebagai bahan tambahan admixture semen terhadap kuat tekan mortar didapatkan hasil penambahan abu kerak boiler pada bahan ikat semen portland juga mempunyai daya serap air yang tingggi dibandingkan dengan mortar kontrol. Penambahan abu kerak boiler cangkang kelapa sawit terhadap mortar berpengaruh terhadap kuat tekan mortar karena abu kerak boiler menyebabkan porositas dan permeabilitas bertambah sehingga membuat nilai kuat tekan mortar turun dari mortar kontrol karena butiran abu kerak boiler lebih besar dari butiran semen akan menghasikan serapan air semakin tinggi. Dari penelitian Hutabarat.,2009 mengenai pemanfaatan abu boiler fiber recovery pabrik pulp dan kertas sebagai bahan pengisi untuk ketahanan panas dan nyala komposit didapatkan hasil bahwa dengan penambahan maleat anhidrat sebagai coupling agent terhadap matriks polipropilena memperlihatkan adanya peningkatan sifat mekanik dan termal. Sedangkan penelitian Zarina, dkk.,2013 mengenai pengaruh awal kalsinasi pada sifat abu boiler untuk gabungan geopolimer didapatkan hasil untuk komposisi kimia abu boiler berfluktuasi ketika dipanaskan sampai 800ºCBA2 dan 1000ºCBA3, untuk kuat tekan geopolimer meningkat pada suhu kalsinasi 800ºC menurun pada suhu 1000ºC. Polimer dan Zeolit merupakan material yang tidak kompatibel apabila di padukan, 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 Bukit, N.,2011. Hasil penelitian Majid, dkk.,2010, mengenai pengaruh penambahan polyethylene-g-maleat anhidrida PE-g-MA terhadap sifat-sifat komposit LDPEtepung sagu termoplastik TPSS diperkuat serat kenaf 5,10,20,30,40 wt.. Komposit dibuat dengan penambahan PE-g-MA 10 wt. dari berat serat kenaf dan tanpa PE-g-MA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan tarik dan modulus Young komposit LDPE TPSS-serat kenaf dengan penambahan PE- g-MAlebih besar dibandingkan komposit tanpa penambahan PE-g-MA pada masing-masing persen berat serat kenaf. Peningkatan kekuatan komposit serat alam dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan memberikan perlakuan kimia serat atau dengan penambahan coupling agen. Perlakuan kimia serat sering dilakukan adalah perlakuan alkali seperti NaOH karena harganya lebih ekonomis Umardani dan Catur.,2009. Aktivasi asam pada zeolit menyebabkan terjadinya dekationisasi yang menyebabkan bertambahnya luas permukaan zeolit karena berkurangnya pengotor yang menutupi pori-pori zeolit. Luas permukaan yang bertambah diharapkan meningkatkan kemampuan zeolit dalam proses penyerapan. Proses aktivasi secara fisis dilakukan dengan pemanasan yang bertujuan untuk menguapkan air yang terperangkap dalam pori-pori kristal zeolit sehingga jumlah pori dan luas permukaan spesifiknya bertambah. Aktivasi secara kimia dapat dilakukan dengan menggunakan larutan HCl yang bertujuan untuk membersihkan permukaan pori, membuang senyawa pengganggu dan menata kembali letak atom yang dipertukarkan Windarti dan Ahmad.,2004. Hamid.,2008, meneliti pengaruh modifikasi kimia terhadap sifat-sifat komposit polietilena densitas rendah LDPE terisi tempurung kelapa yang memperoleh hasil bahwa semakin tinggi kandungan partikel TK di dalam komposit LDPETK yaitu hingga 60 maka kekuatan tarik dan modulus Young akan semakin meningkat, tetapi perpanjangan pada saat putus berkurang. Kestabilan termal komposit LDPETK relatif meningkat dengan semakin meningkatnya kandungan pengisi TK hingga 60 pada saat temperatur mencapai 600 C. Dalam penelitian ini pemilihan bahan zeolit alam dan abu boiler dalam bentuk ukuran nanokomposit sebagai bahan pengisi matriks LDPE diharapkan dapat mengubah karakteristik bahan misalnya dapat meningkatkan sifat mekanik serta dapat mengeraskan matriks dan menambah kekakuan, mengurangi tegangan internal dan penggunaan bahan alam yang merupakan potensi dari daerah Jawa . Sehingga dari uraian diatas, penulis berkeinginan melakukan penelitian mengenai pencampuran LDPE dengan Zeolit alam yang dicampurkan dengan abu boiler kelapa sawit sebagai pengisi filler. Serta karakterisasi dari bahan yang mau diteliti untuk meningkatkan sifat mekanik Kekuatan tarik, Elongation at break perpanjangan putus, Modulus Elastis serta pengujian ukuran kristalisasi sinar-X XRD. Dengan demikian judul penelitian ini adalah “Pengolahan dan Karakterisasi Zeolit Alam dan Abu Boiler Sebagai Bahan Pengisi Termoplastik LDPE Low Density Polyethylene ”.

1.2. Batasan Masalah