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)

  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 Fitri Ramadhani

  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 memebe rikan 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, Fitri Ramadhani

  

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.

  Kata kunci : bentonit alam, LDPE, sifat mekanik, morfoloi, termal.

  

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.

  Keywords: natural bentonite, LDPE, mechanical properties, morphology, thermal.

  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

  2.5.3 Analisis Sifat Termal

  24

  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

  32 Diagram Alir

  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 dengan Bentonit

  43

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan

  45

  5.2 Saran

  46 DAFTAR PUSTAKA

  47

  

DAFTAR TABEL

Hal

  22 Tabel 3.1 Komposisi campuran dalam persen

  38 Tabel 4.5 Hasil pengujian DTA komposit LDPE-Bentonit

  36 Tabel 4.4 Hasil pengujian DTA komposit LDPE-Bentonit

  35 Tabel 4.3 Nilai modulus young komposit LDPE-Bentonit

  33 Tabel 4.2 Nilai perpanjangan putus komposit LDPE-Bentonit

  29 Tabel 4.1. Nilai kuat tarik komposit LDPE-Bentonit

  28 Tabel 3.3. Urutan Pencampuran Komposit dalam Internal Mixer

  28 Tabel 3.2 Komposisi campuran Gram

  21 Tabel 2.9 Komposisi kimia

Tabel 2.1 Pertimbangan pemilihan komposit

  18 Tabel 2.8 Karakterisasi bentonit

  18 Tabel 2.7 Komposisi bentonit alam pahae

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

  14 Tabel 2.5 Sifat Fisika dan Mekanika LDPE

  13 Tabel 2.4 Karakteristik LDPE dan sifat fisika, kimia LDPE

  12 Tabel 2.3 Kekuatan Tarik, Tekan dan lentur bahan Polimer

  6 Tabel 2.2 Karakteristik Polietilen

  40

  

DAFTAR GAMBAR

Hal

  24 Gambar 3.1. Memperlihatkan gambar SEM model Zeiss dan model joe

  40 Gambar 4.6 Foto SEM Bentonit murni dengan pembesaran 500 kali

  39 Gambar 4.5 Nilai TGA komposit LDPE-Bentonit

  37 Gambar 4.4 Nilai DTA komposit LDPE-Bentonit

  35 Gambar 4.3 Modulus Young Terhadap Komposisi Bentonit

  34 Gambar 4.2 Grafik hubungan perpanjangan putus terhadap komposisi Bentonit

  32 Gambar 4.1 Hasil pengujian kekuatan tarik komposit LDPE-Bentonit

  30 Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian

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

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

Gambar 2.1 Komposit Serat, Komposit Partikel, Dan Komposit

  20 Gambar 2.8 Spesimen uji tarik dan perilaku polimer termoplastiksaat mengalami pembebanan di mesin uji tarik.

  17 Gambar 2.7. Struktur montmorillonit

  13 Gambar 2.6. Bentonit Alam Pahae

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

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

  10 Gambar 2.3 Model 3D Dari Rantai Polietilena.

  8 Gambar 2.2 Kantong Plastik Yang Dibuat Dari Polietilena.

  Laminat

  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