PENGARUH BENTONIT KOMERSIAL DAN SERAT DAUN NANAS PADA SIFAT MEKANIK DAN KECEPATAN PEMBAKARAN DARI KOMPOSIT LIMBAH POLIPROPILENA.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGARUH
HB
BENTONIT KOMERSIAL DAN SE
SERAT DAUN
NANAS PA
PADA SIFAT MEKANIK DAN KECE
CEPATAN
PEMBAKARAN
AN DARI KOMPOSIT LIMBAH POL
OLIPROPILENA
Disusun oleh :
LUPI LATHIFAH
M0309033
SKRIPSI
Diajukan untuk me
memenuhi sebagian persyaratan mendapatk
atkan gelar Sarjana
Sains dalam bidang ilmu kimia
FAKULTAS M
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHU
HUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
April, 2013
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PENGARUH
BENTONIT KOMERSIAL DAN SERAT DAUN NANAS PADA SIFAT
MEKANIK DAN KECEPATAN PEMBAKARAN DARI KOMPOSIT LIMBAH
POLIPROPILENA” belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di
suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis
atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah
ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta,
April 2013
LUPI LATHIFAH
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGARUH BENTONIT KOMERSIAL DAN SERAT DAUN NANAS PADA
SIFAT MEKANIK DAN KECEPATAN PEMBAKARAN DARI KOMPOSIT
LIMBAH POLIPROPILENA
LUPI LATHIFAH
Jurusan Kimia. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Geokomposit (GeCo) dan geobiokomposit (GeBiCo) telah disintesis secara
reaktif dengan inisiator benzoil peroksida (BPO) dan pelarut ksilena. Limbah
polipropilena (LPP) dipergunakan sebagai matriks polimer. Bentonit komersial
(commercia l Bentonite, comBen) sebagai penghambat bakar, sedangkan seng borat
(Zinc Borate, ZB) dipergunakan sebagai aditif penghambat bakar. Serat daun nanas
(Pineapple Leaf Fiber , PaF) dipergunakan sebagai penguat. Asam akrilat yang telah
dicangkokkan pada LPP (LPP-g-AA) dipergunakan sebagai senyawa penggandeng
multifungsional, sedangkan divinil benzena (DVB) dipergunakan sebagai senyawa
penyambung silang. Spektrofotometer FTIR dan XRD dipergunakan untuk
karakterisasi terjadinya interaksi antara bahan-bahan penyusun komposit.
Hasil uji sifat mekanik energi serap (Absorption Energy, AE) dan
ketangguhan impak (Impact Toughness, IT) menunjukkan bahwa geokomposit dan
geobiokomposit mempunyai sifat yang lebih baik dari pada LPP. Geokomposit dan
geobiokomposit juga mempunyai sifat ketahanan bakar lebih baik dari pada LPP hal
ini ditunjukkan dari hasil uji waktu pembentukan nyala (Time To Ignition , TTI) dan
kecepatan bakar (Burning Rate, BR). Hasil uji kalor pembakaran mendukung hasil
uji ketahanan bakar yakni geokomposit dan geobiokomposit mempunyai kalor
pembakaran lebih kecil dari pada LPP.
Kata Kunci: bentonit, geobiokomposit, geokomposit, ketahanan bakar, polipropilena,
serat daun nanas
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
EFFECT OF COMMERCIAL BENTONITE AND PINEAPPLE LEAF FIBER ON
MECHANICAL PROPERTIES AND BURNING RATE OF RECYCLED
POLYPROPYLENE COMPOSITES
LUPI LATHIFAH
Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Sebelas Maret University
ABSTRACT
Geo-composite (GeCo) and geo-bio-composite (GeBiCo) have been reactively
synthesized by initiator benzoyl peroxide (BPO) using solvent xylene. Recycled
polypropylene (rPP) was used as the matrix polymer. Commercial bentonite
(comBen) was used as a fire retardant, while zinc borate (ZB) was used as an
additive. Pineapple leaf fiber (PaF) was used as a reinforcement. Acrylic acid was
grafted on rPP (rPP-g-AA) used as multifunctional coupling compound, whereas
divinyl benzene (DVB) was used as a crosslinker compound. XRD and FTIR
spectrophotometer were used to characterize the interaction between constituent
composite materials.
Results of testing the mechanical properties of energy absorption (EA) and
impact toughness (IT) showed that geo-composite and geo-bio-composite have better
mechanical properties than the LPP. Geo-composite and geo-bio-composite also have
better fire resistance properties than LPP as indicated from results of the time to
ignition (TTI) and burning rate (BR). Results of heat of combustion supported of
testing the fire resistance, geo-composite and geo-bio-composite have heat of
combustion less than the LPP.
Keywords: bentonite, fire resistence, geocomposite, geobiocomposite, pineapple
fiber, polypropylene
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO
… Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu dan boleh jadi
kamu menyukai sesuatu padahal ia amat buruk bagimu, Allah mengetahui sedangkan
kamu tidak mengetahui
(Al-Baqorah: 216)
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan
(Al-Insyirah:94)
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERSEMBAHAN
Ka rya ini penulis persembahkan kepa da :
Apa h, Ibu, Kaka k dan Adek untuk semua do’a dan dukungannya .
Amitha Imania dan tema n-teman kost Al-Birra a ta s semua bantua nnya sela ma ini.
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis ucapkan kepada Allah SWT Tuhan semesta alam atas
segala
rahmat, taufik,
karunia
dan hidayah-Nya
sehingga
Penulis
dapat
menyelesaikan skripsi dengan judul: “Pengaruh Bentonit Komersial dan Serat Daun
Nanas pada Sifat Mekanik dan Kecepatan Pembakaran dari Komposit Limbah
Polipropilena”.
Penulis banyak mendapatkan masukan bimbingan, bantuan dan pengarahan
baik selama penelitian maupun dalam penulisan skripsi dari berbagai pihak. Oleh
karena itu, pada kesempatan ini Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.S., Ph.D selaku dosen pembimbing pertama
yang telah membimbing dan membantu selama proses penelitian dan
penyusunan skripsi.
2. Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T selaku dosen pembimbing kedua yang
telah membimbing dan membantu selama proses penyusunan skripsi.
3. Dr. Eddy Heraldy, M.Si selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA Universitas
Sebelas Maret.
4. Dr. Desi Suci Handayani, M.Si. selaku pembimbing akademik yang telah
memberikan ajaran dan bimbingannya.
5. Edi Pramono, M.Si. selaku Ketua Lab. Kimia Dasar FMIPA Universitas
Sebelas Maret, beserta laboran Anang Kuncoro R.S., S.Si., Apt. dan Nanik
Subekti, A.Md. atas bantuannya selama di laboratorium kimia.
6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen di Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, yang telah memberikan
ilmunya pada penulis selama studi di jurusan kimia.
7. Apah dan Ibu atas semua doa dan dukungan yang telah diberikan.
8. Teman-teman kimia angkatan 2009 atas dukungan dan semangatnya.
9. Alami Dwi Kusminar, Dina Agustina dan Mirna Ayu sebagai partner dalam
penelitian ini.
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Semoga Allah SWT membalas segala kebaikan dan pengorbanan yang telah
diberikan dengan balasan yang lebih baik.
Penelitian ini merupakan bagian dari projek penelitian kerjasama luar negeri
dan publikasi internasional 2011-2013 yang berjudul “ Manufacturing of
PP/Bentonite Geo-Composites Using Pineapple Fiber: Tough, High Flame Resistance
and Environtmental Friendly of Transportation” atas nama Prof. Dra. Neng Sri
Suharty, M.Sc., Ph.D. Berkaitan dengan hal tersebut maka penggandaan atau
pengambilan segala sesuatu dari penelitian ini harus seijin Prof. Dra. Neng Sri
Suharty, M.Sc., Ph.D sebagai pemilik projek penelitian.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini.
Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakannya.
Surakarta, April 2013
Lupi Lathifah
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL.........................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN...........................................................................
ii
HALAMAN PERNYATAAN..........................................................................
iii
HALAMAN ABSTRAK...................................................................................
iv
HALAMAN ABSTRACT...................................................................................
v
HALAMAN MOTTO.......................................................................................
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN.......................................................................
vii
KATA PENGANTAR......................................................................................
viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................
x
DAFTAR TABEL….........................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR........................................................................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN.....................................................................................
xvi
BAB I PENDAHULUAN.................................................................................
1
A. Latar Belakang Masalah...................................................................
1
B. Perumusan Masalah..........................................................................
4
1. Identifikasi Masalah..................................................................
4
2. Batasan Masalah........................................................................
7
3. Rumusan Masalah.....................................................................
8
C. Tujuan Penelitian. ............................................................................
8
D. Manfaat Penelitian............................................................................
8
BAB II LANDASAN TEORI...........................................................................
9
A. Tinjauan Pustaka .............................................................................
9
1. Komposit..................................................................................
9
a. Polipropilena (PP)………………………………….……..
9
b. Lempung Bentonit...………………………………..……..
11
c. Serat Daun Nanas (PaF)………………………….……..
15
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
d. Senyawa Penggandeng Multifungsional dan Penyambung
Silang……………………………………………….……..
16
e. Geokomposi dan Geobiokomposit......................................
20
2. Karakteristik Komposit…….....................................................
22
a. Spektrofotometer Infra Merah.............................................
22
b. Difraksi Sinar-X..................................................................
23
3. Pengujian Komposit..................................................................
24
a. Pengujian Sifat Mekanik.....................................................
24
b. Pengujian Ketahanan Bakar................................................
26
c. Pengujian Kalor Pembakaran..............................................
27
B. Kerangka Pemikiran.........................................................................
28
C. Hipotesis...........................................................................................
35
BAB III METODE PENELITIAN....................................................................
37
A. Metode Penelitian.............................................................................
37
B. Tempat dan Waktu Penelitian...........................................................
37
C. Alat dan Bahan yang Digunakan......................................................
37
1. Alat............................................................................................
37
2. Bahan.........................................................................................
38
D. Prosedur Kerja..................................................................................
38
1. Preparasi Limbah Polopropilena (LPP).....................................
38
2. Preparasi Serat Daun Nanas (PaF)…………............................
39
3. Kalsinasi Lempung Bentonit....................................................
39
4. Sintesis Senyawa Penggandeng ( LPP-g-AA) dengan Metode
Larutan…………………………………………......................
39
5. Sintesis Geokomposit dan Geobiokomposit dengan Metode
Larutan……………………………………..............................
40
6. Pembuatan Spesimen.................................................................
40
7. Karakterisasi Komposit.............................................................
41
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
a. Spektrofotometer FTIR.......................................................
42
b. Difraksi Sinar-X (XRD)......................................................
43
8. Pengujian Sifat Mekanik...........................................................
44
9. Pengujian Ketahanan Bakar…….…………….……………....
45
10. Pengujian Kalor Pembakaran....................................................
46
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN..........................................................
49
A. Karakterisasi Komposit…………………….………………….......
49
1. Spektrofotometer FTIR…………………………………….....
49
2. Difraksi Sinar X………………………………………………
51
B. Pengujian Komposit……………………………………………….
53
1. Pengujian Sifat Mekanik….………..…………………………
53
2. Pengujian Ketahanan Bakar……..……………………………
57
3. Pengujian Kalor Pembakaran...……………………………….
62
C. Keunggulan Komposit Hasil Penelitian dan Prospek Aplikasinya..
63
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN………………………………………
64
A. Kesimpulan………………………………………………………...
64
B. Saran……………………………………………………………….
64
DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................
65
LAMPIRAN......................................................................................................
73
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Komponen kimia serat daun nanas (PaF)…....................................
Tabel 3.1
15
Berbagai jenis formula pada sintesis geokomposit dan
geobiokomposit…………………………………………………...
41
Tabel 4.1 d basal spacing comBen…………………………………………..
52
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Propilena dan polipropilena …..……………………………..... 10
Gambar 2.2
Struktur dari polipropilena: (a) isotaktik, (b) sindiotaktik, dan
(c) ataktik………………… ........................................................
10
Gambar 2.3
Struktur montmorillonite……….……………………………...
12
Gambar 2.4
Segitiga api…………………………………………………….
13
Gambar 2.5
(a) Pohon nanas ;(b)Serat daun nanas (PaF)……......................
15
Gambar 2.6
(a) Struktur struktur polimer selulosa........................................
16
Gambar 2.7
Asam akrilat…………………...................................................
17
Gambar 2.8
Ilustrasi interaksi antara polimer, senyawa penggandeng dan
selulosa........................................................................................ 18
Gambar 2.9
Ilustrasi interaksi antara polimer dan lempung..........................
19
Gambar 2.10 Struktur divinil benzena (DVB)................................................
20
Gambar 2.11 Struktur ksilena.........................................................................
21
Gambar 2.12 Struktur benzoil peroksida………...........................................
21
Gambar 2.13 Mekanisme dekomposisi BPO.................................................
22
Gambar 2.14 Charpy Impact Testing Mechine………………………………
26
Gambar 2.15 Spesimen pengujian daya bakar ASTM D 635………………..
27
Gambar 2.16 Reaksi dekomposisi insiator benzoil peroksida pada perlakuan
panas……………………………………………………...........
29
Gambar 2.17 Reaksi pembentukan senyawa radikal PP...…………………...
29
Gambar 2.18 Reaksi pembentukan senyawa radikal asam akrilat…..……….
29
Gambar 2.19 Ilustrasi reaksi pembentukan LPP-g-AA……………………… 30
Gambar 2.20
Ilustrasi interaksi antara LPP dan lempung melalui asam
akrilat…………………………………………………………..
30
Gambar 2.21 Reaksi pembentukan senyawa radikal DVB……………...…...
30
Gambar 2.22 Reaksi Radikal Pada DVB…………………………………….
31
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 2.23 Ilustrasi model struktur geokomposit………………….……....
32
Gambar 2.24 Reaksi pembentukan radikal selulosa..………………….…….. 33
Gambar 2.25 Reaksi pembentukan radikal gugus polar asam akrilat.….…....
33
Gambar 2.26 Ilustrasi interaksi antara LPP dan serat melalui asam akrilat…. 33
Gambar 2.27 Ilustrasi model struktur geobiokomposit………………………
35
Gambar 3.1
Alat spektrofotometer FTIR model Prestige-21 Shimadzu........
42
Gambar 3.2
Alat XRD model 2253/20 Shimadzu……………...................... 43
Gambar 3.3
(a) Spesimen uji mekanik; (b) Charpy Impact Testing
Machine; (c) Sudut ; (d) Sudut ….…………………………………………
45
Gambar 3.4 (a) Spesimen uji bakar, (b) Alat pembakaran.…………………
46
Gambar 3.5 Kalorimeter Bom……………………………………………….
48
Gambar 4.1 Spektra FTIR: (a) Geokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/comBen
(Formula
P1);
(b)
Geokomposit
LPP/DVB/LPP-g-
AA/comBen+ZB (Formula P2); dan (c) Geobiokomposit
LPP/DVB/LPP-g-AA/PaF/comBen+ZB (Formula P4)………...
Gambar 4.2
49
Difraktogram: (a) Lempung comBen; (b) Geokomposit
LPP/DVB/PP-g-AA/comBen (Formul P1)……………………. 52
Gambar 4.3 (a) Energi serap dan (b) Ketangguhan impak geokomposit
LPP/DVB/LPP-g-AA/comBen
(Formula
P1)
dan
LPP/DVB/LPP-g-AA/comBen+ZB (Formula P2)……………... 54
Gambar 4.4 (a) Energi serap dan (b) Ketangguhan impak geobiokomposit
LPP/DVB/LPP-g-AA/PaF/comBen
(Formula
P3)
dan
LPP/DVB/LPP-g-AA/PaF/comBen+ZB (Formula P4)………...
56
Gambar 4.5 (a) TTI dan (b) BR geokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/comBen
(Formula P1) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/comBen+ZB (Formula
P2)…………..…………………………………………………..
Gambar 4.6 (a) TTI dan (b) BR geobiokomposit LPP/DVB/LPP-gAA/PaF/comBen
(Formula
xv
P3)
dan
LPP/DVB/LPP-g-
58
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
AA/PaF/comBen+ZB (Formula P4)……………………………. 60
Gambar 4.7 Kalor Pembakaran Komposit……………………………..……..
xvi
61
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Bagan Alir Preparasi LPP ………..….......................................... 73
Lampiran 2. Bagan Alir Preparasi Serat……………........................................ 73
Lampiran 3. Bagan Alir Kalsinasi Lempung Bentonit……………….............. 73
Lampiran 4. Bagan Alir LPP-g-AA……………………………….………….
74
Lampiran 5. Bagan Sintesis Geokomposit dan Geobiokomposit…………….. 74
Lampiran 6. Formula dan Keterangannya …………………………………… 75
Lampiran 7. Data Hasil Uji Time To Ignition (TTI)………….………………
76
Lampiran 8. Data Hasil Uji Burning Rate (BR)……..……………………….. 77
Lampiran 9. Data Hasil Uji Kalor Pembakaran………………………………
77
Lampiran 10. Data Hasil Uji Energi Serap…………………………………...
78
Lampiran 11. Data Hasil Uji Kekuatan Impak……………………………….. 79
Lampiran 12. Pola ICDD Difraksi Limbah Polipropilena…………………....
80
Lampiran 13. Pola ICDD difraksi Lempung Bentonit………………………..
80
xvii
digilib.uns.ac.id
PENGARUH
HB
BENTONIT KOMERSIAL DAN SE
SERAT DAUN
NANAS PA
PADA SIFAT MEKANIK DAN KECE
CEPATAN
PEMBAKARAN
AN DARI KOMPOSIT LIMBAH POL
OLIPROPILENA
Disusun oleh :
LUPI LATHIFAH
M0309033
SKRIPSI
Diajukan untuk me
memenuhi sebagian persyaratan mendapatk
atkan gelar Sarjana
Sains dalam bidang ilmu kimia
FAKULTAS M
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHU
HUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
April, 2013
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PENGARUH
BENTONIT KOMERSIAL DAN SERAT DAUN NANAS PADA SIFAT
MEKANIK DAN KECEPATAN PEMBAKARAN DARI KOMPOSIT LIMBAH
POLIPROPILENA” belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di
suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis
atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah
ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta,
April 2013
LUPI LATHIFAH
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGARUH BENTONIT KOMERSIAL DAN SERAT DAUN NANAS PADA
SIFAT MEKANIK DAN KECEPATAN PEMBAKARAN DARI KOMPOSIT
LIMBAH POLIPROPILENA
LUPI LATHIFAH
Jurusan Kimia. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Geokomposit (GeCo) dan geobiokomposit (GeBiCo) telah disintesis secara
reaktif dengan inisiator benzoil peroksida (BPO) dan pelarut ksilena. Limbah
polipropilena (LPP) dipergunakan sebagai matriks polimer. Bentonit komersial
(commercia l Bentonite, comBen) sebagai penghambat bakar, sedangkan seng borat
(Zinc Borate, ZB) dipergunakan sebagai aditif penghambat bakar. Serat daun nanas
(Pineapple Leaf Fiber , PaF) dipergunakan sebagai penguat. Asam akrilat yang telah
dicangkokkan pada LPP (LPP-g-AA) dipergunakan sebagai senyawa penggandeng
multifungsional, sedangkan divinil benzena (DVB) dipergunakan sebagai senyawa
penyambung silang. Spektrofotometer FTIR dan XRD dipergunakan untuk
karakterisasi terjadinya interaksi antara bahan-bahan penyusun komposit.
Hasil uji sifat mekanik energi serap (Absorption Energy, AE) dan
ketangguhan impak (Impact Toughness, IT) menunjukkan bahwa geokomposit dan
geobiokomposit mempunyai sifat yang lebih baik dari pada LPP. Geokomposit dan
geobiokomposit juga mempunyai sifat ketahanan bakar lebih baik dari pada LPP hal
ini ditunjukkan dari hasil uji waktu pembentukan nyala (Time To Ignition , TTI) dan
kecepatan bakar (Burning Rate, BR). Hasil uji kalor pembakaran mendukung hasil
uji ketahanan bakar yakni geokomposit dan geobiokomposit mempunyai kalor
pembakaran lebih kecil dari pada LPP.
Kata Kunci: bentonit, geobiokomposit, geokomposit, ketahanan bakar, polipropilena,
serat daun nanas
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
EFFECT OF COMMERCIAL BENTONITE AND PINEAPPLE LEAF FIBER ON
MECHANICAL PROPERTIES AND BURNING RATE OF RECYCLED
POLYPROPYLENE COMPOSITES
LUPI LATHIFAH
Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Sebelas Maret University
ABSTRACT
Geo-composite (GeCo) and geo-bio-composite (GeBiCo) have been reactively
synthesized by initiator benzoyl peroxide (BPO) using solvent xylene. Recycled
polypropylene (rPP) was used as the matrix polymer. Commercial bentonite
(comBen) was used as a fire retardant, while zinc borate (ZB) was used as an
additive. Pineapple leaf fiber (PaF) was used as a reinforcement. Acrylic acid was
grafted on rPP (rPP-g-AA) used as multifunctional coupling compound, whereas
divinyl benzene (DVB) was used as a crosslinker compound. XRD and FTIR
spectrophotometer were used to characterize the interaction between constituent
composite materials.
Results of testing the mechanical properties of energy absorption (EA) and
impact toughness (IT) showed that geo-composite and geo-bio-composite have better
mechanical properties than the LPP. Geo-composite and geo-bio-composite also have
better fire resistance properties than LPP as indicated from results of the time to
ignition (TTI) and burning rate (BR). Results of heat of combustion supported of
testing the fire resistance, geo-composite and geo-bio-composite have heat of
combustion less than the LPP.
Keywords: bentonite, fire resistence, geocomposite, geobiocomposite, pineapple
fiber, polypropylene
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO
… Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu dan boleh jadi
kamu menyukai sesuatu padahal ia amat buruk bagimu, Allah mengetahui sedangkan
kamu tidak mengetahui
(Al-Baqorah: 216)
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan
(Al-Insyirah:94)
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERSEMBAHAN
Ka rya ini penulis persembahkan kepa da :
Apa h, Ibu, Kaka k dan Adek untuk semua do’a dan dukungannya .
Amitha Imania dan tema n-teman kost Al-Birra a ta s semua bantua nnya sela ma ini.
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis ucapkan kepada Allah SWT Tuhan semesta alam atas
segala
rahmat, taufik,
karunia
dan hidayah-Nya
sehingga
Penulis
dapat
menyelesaikan skripsi dengan judul: “Pengaruh Bentonit Komersial dan Serat Daun
Nanas pada Sifat Mekanik dan Kecepatan Pembakaran dari Komposit Limbah
Polipropilena”.
Penulis banyak mendapatkan masukan bimbingan, bantuan dan pengarahan
baik selama penelitian maupun dalam penulisan skripsi dari berbagai pihak. Oleh
karena itu, pada kesempatan ini Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.S., Ph.D selaku dosen pembimbing pertama
yang telah membimbing dan membantu selama proses penelitian dan
penyusunan skripsi.
2. Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T selaku dosen pembimbing kedua yang
telah membimbing dan membantu selama proses penyusunan skripsi.
3. Dr. Eddy Heraldy, M.Si selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA Universitas
Sebelas Maret.
4. Dr. Desi Suci Handayani, M.Si. selaku pembimbing akademik yang telah
memberikan ajaran dan bimbingannya.
5. Edi Pramono, M.Si. selaku Ketua Lab. Kimia Dasar FMIPA Universitas
Sebelas Maret, beserta laboran Anang Kuncoro R.S., S.Si., Apt. dan Nanik
Subekti, A.Md. atas bantuannya selama di laboratorium kimia.
6. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen di Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, yang telah memberikan
ilmunya pada penulis selama studi di jurusan kimia.
7. Apah dan Ibu atas semua doa dan dukungan yang telah diberikan.
8. Teman-teman kimia angkatan 2009 atas dukungan dan semangatnya.
9. Alami Dwi Kusminar, Dina Agustina dan Mirna Ayu sebagai partner dalam
penelitian ini.
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Semoga Allah SWT membalas segala kebaikan dan pengorbanan yang telah
diberikan dengan balasan yang lebih baik.
Penelitian ini merupakan bagian dari projek penelitian kerjasama luar negeri
dan publikasi internasional 2011-2013 yang berjudul “ Manufacturing of
PP/Bentonite Geo-Composites Using Pineapple Fiber: Tough, High Flame Resistance
and Environtmental Friendly of Transportation” atas nama Prof. Dra. Neng Sri
Suharty, M.Sc., Ph.D. Berkaitan dengan hal tersebut maka penggandaan atau
pengambilan segala sesuatu dari penelitian ini harus seijin Prof. Dra. Neng Sri
Suharty, M.Sc., Ph.D sebagai pemilik projek penelitian.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini.
Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakannya.
Surakarta, April 2013
Lupi Lathifah
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL.........................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN...........................................................................
ii
HALAMAN PERNYATAAN..........................................................................
iii
HALAMAN ABSTRAK...................................................................................
iv
HALAMAN ABSTRACT...................................................................................
v
HALAMAN MOTTO.......................................................................................
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN.......................................................................
vii
KATA PENGANTAR......................................................................................
viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................
x
DAFTAR TABEL….........................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR........................................................................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN.....................................................................................
xvi
BAB I PENDAHULUAN.................................................................................
1
A. Latar Belakang Masalah...................................................................
1
B. Perumusan Masalah..........................................................................
4
1. Identifikasi Masalah..................................................................
4
2. Batasan Masalah........................................................................
7
3. Rumusan Masalah.....................................................................
8
C. Tujuan Penelitian. ............................................................................
8
D. Manfaat Penelitian............................................................................
8
BAB II LANDASAN TEORI...........................................................................
9
A. Tinjauan Pustaka .............................................................................
9
1. Komposit..................................................................................
9
a. Polipropilena (PP)………………………………….……..
9
b. Lempung Bentonit...………………………………..……..
11
c. Serat Daun Nanas (PaF)………………………….……..
15
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
d. Senyawa Penggandeng Multifungsional dan Penyambung
Silang……………………………………………….……..
16
e. Geokomposi dan Geobiokomposit......................................
20
2. Karakteristik Komposit…….....................................................
22
a. Spektrofotometer Infra Merah.............................................
22
b. Difraksi Sinar-X..................................................................
23
3. Pengujian Komposit..................................................................
24
a. Pengujian Sifat Mekanik.....................................................
24
b. Pengujian Ketahanan Bakar................................................
26
c. Pengujian Kalor Pembakaran..............................................
27
B. Kerangka Pemikiran.........................................................................
28
C. Hipotesis...........................................................................................
35
BAB III METODE PENELITIAN....................................................................
37
A. Metode Penelitian.............................................................................
37
B. Tempat dan Waktu Penelitian...........................................................
37
C. Alat dan Bahan yang Digunakan......................................................
37
1. Alat............................................................................................
37
2. Bahan.........................................................................................
38
D. Prosedur Kerja..................................................................................
38
1. Preparasi Limbah Polopropilena (LPP).....................................
38
2. Preparasi Serat Daun Nanas (PaF)…………............................
39
3. Kalsinasi Lempung Bentonit....................................................
39
4. Sintesis Senyawa Penggandeng ( LPP-g-AA) dengan Metode
Larutan…………………………………………......................
39
5. Sintesis Geokomposit dan Geobiokomposit dengan Metode
Larutan……………………………………..............................
40
6. Pembuatan Spesimen.................................................................
40
7. Karakterisasi Komposit.............................................................
41
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
a. Spektrofotometer FTIR.......................................................
42
b. Difraksi Sinar-X (XRD)......................................................
43
8. Pengujian Sifat Mekanik...........................................................
44
9. Pengujian Ketahanan Bakar…….…………….……………....
45
10. Pengujian Kalor Pembakaran....................................................
46
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN..........................................................
49
A. Karakterisasi Komposit…………………….………………….......
49
1. Spektrofotometer FTIR…………………………………….....
49
2. Difraksi Sinar X………………………………………………
51
B. Pengujian Komposit……………………………………………….
53
1. Pengujian Sifat Mekanik….………..…………………………
53
2. Pengujian Ketahanan Bakar……..……………………………
57
3. Pengujian Kalor Pembakaran...……………………………….
62
C. Keunggulan Komposit Hasil Penelitian dan Prospek Aplikasinya..
63
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN………………………………………
64
A. Kesimpulan………………………………………………………...
64
B. Saran……………………………………………………………….
64
DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................
65
LAMPIRAN......................................................................................................
73
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Komponen kimia serat daun nanas (PaF)…....................................
Tabel 3.1
15
Berbagai jenis formula pada sintesis geokomposit dan
geobiokomposit…………………………………………………...
41
Tabel 4.1 d basal spacing comBen…………………………………………..
52
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Propilena dan polipropilena …..……………………………..... 10
Gambar 2.2
Struktur dari polipropilena: (a) isotaktik, (b) sindiotaktik, dan
(c) ataktik………………… ........................................................
10
Gambar 2.3
Struktur montmorillonite……….……………………………...
12
Gambar 2.4
Segitiga api…………………………………………………….
13
Gambar 2.5
(a) Pohon nanas ;(b)Serat daun nanas (PaF)……......................
15
Gambar 2.6
(a) Struktur struktur polimer selulosa........................................
16
Gambar 2.7
Asam akrilat…………………...................................................
17
Gambar 2.8
Ilustrasi interaksi antara polimer, senyawa penggandeng dan
selulosa........................................................................................ 18
Gambar 2.9
Ilustrasi interaksi antara polimer dan lempung..........................
19
Gambar 2.10 Struktur divinil benzena (DVB)................................................
20
Gambar 2.11 Struktur ksilena.........................................................................
21
Gambar 2.12 Struktur benzoil peroksida………...........................................
21
Gambar 2.13 Mekanisme dekomposisi BPO.................................................
22
Gambar 2.14 Charpy Impact Testing Mechine………………………………
26
Gambar 2.15 Spesimen pengujian daya bakar ASTM D 635………………..
27
Gambar 2.16 Reaksi dekomposisi insiator benzoil peroksida pada perlakuan
panas……………………………………………………...........
29
Gambar 2.17 Reaksi pembentukan senyawa radikal PP...…………………...
29
Gambar 2.18 Reaksi pembentukan senyawa radikal asam akrilat…..……….
29
Gambar 2.19 Ilustrasi reaksi pembentukan LPP-g-AA……………………… 30
Gambar 2.20
Ilustrasi interaksi antara LPP dan lempung melalui asam
akrilat…………………………………………………………..
30
Gambar 2.21 Reaksi pembentukan senyawa radikal DVB……………...…...
30
Gambar 2.22 Reaksi Radikal Pada DVB…………………………………….
31
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 2.23 Ilustrasi model struktur geokomposit………………….……....
32
Gambar 2.24 Reaksi pembentukan radikal selulosa..………………….…….. 33
Gambar 2.25 Reaksi pembentukan radikal gugus polar asam akrilat.….…....
33
Gambar 2.26 Ilustrasi interaksi antara LPP dan serat melalui asam akrilat…. 33
Gambar 2.27 Ilustrasi model struktur geobiokomposit………………………
35
Gambar 3.1
Alat spektrofotometer FTIR model Prestige-21 Shimadzu........
42
Gambar 3.2
Alat XRD model 2253/20 Shimadzu……………...................... 43
Gambar 3.3
(a) Spesimen uji mekanik; (b) Charpy Impact Testing
Machine; (c) Sudut ; (d) Sudut ….…………………………………………
45
Gambar 3.4 (a) Spesimen uji bakar, (b) Alat pembakaran.…………………
46
Gambar 3.5 Kalorimeter Bom……………………………………………….
48
Gambar 4.1 Spektra FTIR: (a) Geokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/comBen
(Formula
P1);
(b)
Geokomposit
LPP/DVB/LPP-g-
AA/comBen+ZB (Formula P2); dan (c) Geobiokomposit
LPP/DVB/LPP-g-AA/PaF/comBen+ZB (Formula P4)………...
Gambar 4.2
49
Difraktogram: (a) Lempung comBen; (b) Geokomposit
LPP/DVB/PP-g-AA/comBen (Formul P1)……………………. 52
Gambar 4.3 (a) Energi serap dan (b) Ketangguhan impak geokomposit
LPP/DVB/LPP-g-AA/comBen
(Formula
P1)
dan
LPP/DVB/LPP-g-AA/comBen+ZB (Formula P2)……………... 54
Gambar 4.4 (a) Energi serap dan (b) Ketangguhan impak geobiokomposit
LPP/DVB/LPP-g-AA/PaF/comBen
(Formula
P3)
dan
LPP/DVB/LPP-g-AA/PaF/comBen+ZB (Formula P4)………...
56
Gambar 4.5 (a) TTI dan (b) BR geokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/comBen
(Formula P1) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/comBen+ZB (Formula
P2)…………..…………………………………………………..
Gambar 4.6 (a) TTI dan (b) BR geobiokomposit LPP/DVB/LPP-gAA/PaF/comBen
(Formula
xv
P3)
dan
LPP/DVB/LPP-g-
58
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
AA/PaF/comBen+ZB (Formula P4)……………………………. 60
Gambar 4.7 Kalor Pembakaran Komposit……………………………..……..
xvi
61
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Bagan Alir Preparasi LPP ………..….......................................... 73
Lampiran 2. Bagan Alir Preparasi Serat……………........................................ 73
Lampiran 3. Bagan Alir Kalsinasi Lempung Bentonit……………….............. 73
Lampiran 4. Bagan Alir LPP-g-AA……………………………….………….
74
Lampiran 5. Bagan Sintesis Geokomposit dan Geobiokomposit…………….. 74
Lampiran 6. Formula dan Keterangannya …………………………………… 75
Lampiran 7. Data Hasil Uji Time To Ignition (TTI)………….………………
76
Lampiran 8. Data Hasil Uji Burning Rate (BR)……..……………………….. 77
Lampiran 9. Data Hasil Uji Kalor Pembakaran………………………………
77
Lampiran 10. Data Hasil Uji Energi Serap…………………………………...
78
Lampiran 11. Data Hasil Uji Kekuatan Impak……………………………….. 79
Lampiran 12. Pola ICDD Difraksi Limbah Polipropilena…………………....
80
Lampiran 13. Pola ICDD difraksi Lempung Bentonit………………………..
80
xvii