Pengaruh Penambahan Bentonit Termodifikasi Sebagai Pengisi Terhadap Sifat Mekanik dan Penyerapan Air Pada Komposit Poliester Tak Jenuh
PENGARUH PENAMBAHAN BENTONIT TERMODIFIKASI
SEBAGAI PENGISI TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN
PENYERAPAN AIR PADA KOMPOSIT POLIESTER
TAK JENUH
SKRIPSI
Oleh
KENRICK
120405053
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
SEPTEMBER 2016
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN BENTONIT TERMODIFIKASI
SEBAGAI PENGISI TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN
PENYERAPAN AIR PADA KOMPOSIT POLIESTER
TAK JENUH
SKRIPSI
Oleh
KENRICK
120405053
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
SEPTEMBER 2016
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH PENAMBAHAN BENTONIT TERMODIFIKASI SEBAGAI
PENGISI TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN PENYERAPAN AIR
PADA KOMPOSIT POLIESTER TAK JENUH
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, sejauh
yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah
dipublikasikan dan atau pernah dipakai untk mendapatkan gelar kesarjanaan di
lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi
manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana
mestinya.
Medan, 19 September 2016
Kenrick
NIM 120405053
i
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan
Skripsi dengan judul “Pengaruh Penambahan Bentonit Termodifikasi Sebagai
Pengisi Terhadap Sifat Mekanik Dan Penyerapan Air Pada Komposit Poliester
Tak Jenuh”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan
salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia industri
tentang pemanfaatan bentonit lebih lanjut sehingga didapat bentonit yang
memiliki potensi untuk dijadikan pengisi dalam pembuatan komposit polimer.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan
terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si, selaku Dosen Pembimbing atas kesabarannya
dalam membimbing penulis pada penyusunan dan penulisan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T. selaku Koordinator Penelitian Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Dr.Maulida, ST, M.Sc selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan
saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
5. Ibu Dr. Halimatuddahliana, ST, M.Sc selaku Dosen Penguji II yang telah
memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi
ini.
6. Alvian, selaku partner penelitian penulis.
7. Billy Tanujaya, yang telah membantu penulis dalam pengujian sampel
penelitian penulis.
8. Andri Rusli, S.T., Sukardi, S.T dan Fendi Suwito yang selalu mendukung
dan memotivasi penulis dalam penyelesaian kegiatan penelitian ini.
iii
Universitas Sumatera Utara
9. Teman-teman stambuk 2012 yang tidak dapat disebutkan satu persatu
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, 19 September 2016
Penulis
Kenrick
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
Bapak & Ibu tercinta
Bapak Tan Tjong Siong dan Ibu Kasiati
Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan dan
mendidikku dengan penuh kasih sayang
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan do’a yang tiada hentinya
kalian berikan kepadaku selama ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Kenrick
NIM: 120405053
Tempat/Tgl. Lahir: Medan, 13 Februari 1995
Nama orang tua: Tan Tjong Siong
Alamat orang tua:
Jalan Iming, No. 4E, Medan, 20216
Asal Sekolah
TK Santo Yoseph Medan, tahun 1998-2000
SMP Swasta Sutomo 1 Medan, tahun 2006-2009
SD Santo Yoseph Medan, tahun 2000-2006
SMA Swasta Sutomo 1 Medan, tahun 2009-2012
Pengalaman Organisasi/ Kerja:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2014/2015 sebagai anggota
2. Anggota Olahraga Minat dan Bakat Keluarga Mahasiswa Buddhis (KMB)
Universitas Sumatera Utara
3. Asisten Laboratorium.Operasi Teknik Kimia tahun 2015-2016
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Penelitian tentang penggunaan bentonit termodifikasi sebagai pengisi di dalam
matriks poliester tak jenuh telah dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan
komposisi pengisi bentonit termodifikasi terbaik di dalam komposit poliester tak
jenuh dalam menghasilkan sifat mekanik yang terbaik. Bentonit yang digunakan
telah dimodifikasi dengan menggunakan surfaktan Cetyltrimethylammonium bromide
(CTAB) dengan variasi konsentrasi CTAB sebesar 0,05M, 0,1M, dan 0,15M serta
ditambahkan TiO2. Dalam penelitian ini resin poliester tak jenuh dicampurkan
dengan bentonit termodifikasi dengan komposisi pengisi sebesar 5%, 10%, 15%, dan
20% dari berat komposit dengan menggunakan metoda hand lay-up. Dari hasil
karakterisasi FTIR diperoleh bahwa ikatan antara matriks dan pengisi yang
dihasilkan hanya ikatan antar muka antara pengisi dengan matriks. Hasil pengujian
sifat-sifat mekanik menunjukkan bahwa, pada komposisi pengisi sebesar 5% dengan
konsentrasi surfaktan sebesar 0,1 M; diperoleh hasil terbaik pada kekuatan tarik
sebesar 30,774 MP dan kekuatan bentur maksimum sebesar 9420,9 J/m2. Hasil uji
mekanik selanjutnya didukung oleh analisa scanning electron microscopy (SEM).
Pada uji daya serap air, kekuatan penyerapan air bertambah seiring meningkatnya
komposisi pengisi.
Kata kunci : bentonit, CTAB, uji mekanik, penyerapan air, resin poliester tak jenuh
vii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Research about the usage of modified bentonite as filler in unsaturated polyester
resin has been done to evaluate the best composition of modified bentonite as filler
on the mechanical properties of polyester composites. The bentonites used were
modified with Cetyltrimethylammonium Bromide (CTAB) surfactant with various
concentrations by 0,05, 0,1, and 0,15M and Titanium Dioxide (TiO2). In this
research, unsaturated polyester resin was mixed with modified bentonite with the
filler composition by 5%, 10%, 15%, and 20% of the weight of the composite with
hand lay-up method. The FTIR characterization result show that the bond between
matrix and the filler produced only interfacial bonding between the matrix and the
filler. Result of testing the mechanical properties indicate that, on the composition of
the filler 5% with 0,1M of surfactant concentration obtained the maximum value of
tensile strength with 30,774 MPa and maximum value of impact strength with 9420,9
J/m2. The results of mechanical properties tests was further supported by analysis of
Scaning Electron Microscopy (SEM). On the test of water absorption, the water
absorption capacity increased along with the increased of filler composition
Keywords : Bentonite, CTAB, mechanical properties, water absorption, unsaturated
polyester resin
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRAK
vii
ABSTRACT
viii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR TABEL
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
xv
DAFTAR SIMBOL
xvi
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
3
1.3 TUJUAN PENELITIAN
3
1.4 MANFAAT PENELITIAN
3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1 BAHAN KOMPOSIT
5
2.2 ANTARMUKA DAN ANTARFASA
5
2.3 POLIESTER TIDAK JENUH (UNSATURATED POLYESTER
6
RESIN)
2.4 METIL ETIL KETON PEROKSIDA (MEKP)
8
2.5 BENTONIT
10
2.6 SURFAKTAN
11
2.7 CETYLTRIMETHYLAMMONIUM BROMIDA (CTAB)
12
2.8 TITANIUM DIOKSIDA
13
2.9 METODA PENYEDIAAN KOMPOSIT
14
2.10 PENGUJIAN/ KARAKTERISASI KOMPOSIT
15
ix
Universitas Sumatera Utara
2.10.1 Analisa Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
15
2.10.2 Analisa Kekuatan Bentur (Impact Strength)
15
2.10.3 Analisa Penyerapan Air Oleh Komposit
16
2.10.4 Karakterisasi Fourier-Transform Infra-Red (FTIR)
17
2.10.5 Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM)
18
2.11 APLIKASI PRODUK KOMPOSIT
18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
20
3.1 LOKASI PENELITIAN
20
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
20
3.2.1 Bahan
20
3.2.2 Peralatan
21
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
21
3.3.1 Prosedur Modifikasi Bentonit
21
3.3.2 Penyediaan Pengisi
22
3.3.3 Penyediaan Komposit Poliester Tidak Jenuh Berpengisi
22
Bentonit Termodifikasi
3.3.4 Pengujian Komposit
24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
27
4.1 KARAKTERISTIK FTIR (FOURIER TRANSFORM INFRA-RED
27
(FTIR) RESIN POLIESTER DAN KOMPOSIT UPR BERPENGISI
BENTONIT TERMODIFIKASI
4.2 PENGARUH KANDUNGAN BAHAN PENGISI TERHADAP
31
KEKUATAN TARIK (TENSILE STRENGTH ) KOMPOSIT
POLIESTER TIDAK JENUH (UPR)
4.3 PEMANJANGAN SAAT PUTUS (ELONGATION AT BREAK)
KOMPOSIT
POLIESTER
TIDAK
JENUH
31
BERPENGISI
BENTONIT TERMODIFIKASI
4.4 PENGARUH KANDUNGAN BAHAN PENGISI TERHADAP
32
KEKUATAN BENTUR (IMPACT STRENGTH ) KOMPOSIT
POLIESTER TIDAK JENUH (UPR)
4.5 KARAKTERISTIK SCANNING ELECTRON MICROSCOPE
34
(SEM) PATAHAN KOMPOSIT POLIESTER TAK JENUH (UPR)
x
Universitas Sumatera Utara
BERPENGISI BENTONIT TERMODIFIKASI
4.6 PENGARUH KANDUNGAN BAHAN PENGISI TERHADAP
35
PENYERAPAN AIR (WATER ABSORPTION) KOMPOSIT
POLIESTER TIDAK JENUH (UPR)
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
38
5.1 KESIMPULAN
38
5.2 SARAN
39
DAFTAR PUSTAKA
40
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Reaksi Pembentukan Poliester Tidak Jenuh
7
Gambar 2.2
Reaksi Curing Poliester Tidak Jenuh
8
Gambar 2.3
Rumus Molekul CTAB
13
Gambar 2.4
Metoda Hand Lay-Up
15
Gambar 2.5
Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod
16
Gambar 2.6
Skema Pengujian Impak
16
Gambar 3.1
Sketsa Penyediaan Komposit
23
Gambar 3.2
Sketsa Visualisasi Cetakan Malam
23
Gambar 3.3
Sketsa Visualisasi Cetakan Malam Beserta Alas Kaca
23
Gambar 3.4
Sketsa Spesimen Uji Tarik
24
Gambar 3.5
Ukuran Dimensi Spesimen Metoda Charpy ASTM D
25
5942-96
Gambar 4.1
Karakteristik FTIR Resin Poliester Tak Jenuh dan
27
Komposit UPR Berpengisi Bentonit Termodifikasi
Gambar 4.2
Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Kekuatan
29
Tarik Komposit UPR Berpengisi Bentonit Termodifikasi
Gambar 4.3
Pemanjangan Saat Putus (Elongation At Break) Komposit
31
Poliester Tak Jenuh Berpengisi Bentonit Termodifikasi
Gambar 4.4
Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Kekuatan
Bentur
Komposit
UPR
Berpengisi
32
Bentonit
Termodifikasi
Gambar 4.5
Analisa SEM Patahan Komposit Poliester Tak Jenuh
(UPR) Berpengisi Bentonit
Gambar 4.6
(a) Tanpa Modifikasi Dengan Perbesaran 1000x
34
(b) Termodifikasi Dengan Perbesaran 500x
34
(c) Termodifikasi Dengan Perbesaran 1000x
34
Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Persen
35
Penyerapan Air Komposit Dengan Konsentrasi Surfaktan
xii
Universitas Sumatera Utara
0,05M
Gambar 4.7
Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Persen
36
Penyerapan Air Komposit Dengan Konsentrasi Surfaktan
0,1M
Gambar 4.8
Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Persen
36
Penyerapan Air Komposit Dengan Konsentrasi Surfaktan
0,15M
Gambar C.1
Proses Modifikasi Bentonit Dengan Surfaktan
50
Gambar C.2
Proses Modifikasi Bentonit Dengan TiO2
50
Gambar C.3
Hasil Modifikasi Pengisi
51
Gambar C.4
Proses
Pencampuran
Komposit
UPR
–
Bentonit
51
–
Bentonit
52
Termodifikasi
Gambar C.5
Proses
Penyediaan
Komposit
UPR
Termodifikasi
Gambar C.6
Alat UTM Gotech Al-7000 M Grid Tensile
52
Gambar C.7
Alat Impact Tester GOTECH
53
Gambar D.1
Hasil FTIR Poliester Tidak Jenuh (UPR)
54
Gambar D.2
Hasil FTIR Komposit UPR-Bentonit Termodifikasi
54
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Spesifikasi Unsaturated Polyester Resin Yukalac 157®
7
BTQN-EX
Tabel A.1
Data
Hasil
Kekuatan
Tarik
Komposit
Dengan
46
Tarik
Komposit
Dengan
46
Tarik
Komposit
Dengan
46
Komposit
Dengan
47
Komposit
Dengan
47
Komposit
Dengan
47
Komposit
Dengan
48
Konsentrasi Surfaktan 0,05M
Tabel A.2
Data
Hasil
Kekuatan
Konsentrasi Surfaktan 0,1M
Tabel A.3
Data
Hasil
Kekuatan
Konsentrasi Surfaktan 0,15M
Tabel A.4
Data
Hasil
Kekuatan
Impak
Konsentrasi Surfaktan 0,05M
Tabel A.5
Data
Hasil
Kekuatan
Impak
Konsentrasi Surfaktan 0,1M
Tabel A.6
Data
Hasil
Kekuatan
Impak
Konsentrasi Surfaktan 0,05M
Tabel A.7
Data
Hasil
Penyerapan
Air
Konsentrasi Surfaktan 0,05M (Data Nilai Rata-Rata)
Tabel A.8
Data
Hasil
Penyerapan
Air
Komposit
Dengan
48
Konsentrasi Surfaktan 0,1M (Data Nilai Rata-Rata)
Tabel A.9
Data
Hasil
Penyerapan
Air
Komposit
Dengan
48
Konsentrasi Surfaktan 0,15M (Data Nilai Rata-Rata)
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A DATA PENELITIAN
46
A.1 DATA HASIL KEKUATAN TARIK [MPa]
46
2
A.2 DATA HASIL KEKUATAN BENTUR [J/m ]
47
A.3 DATA HASIL PENYERAPAN AIR
48
LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN
49
B.1 PERHITUNGAN PENYERAPAN AIR KOMPOSIT
LAMPIRAN C DOKUMENTASI PENELITIAN
49
50
C.1 PROSES MODIFIKASI BENTONIT DENGAN
50
SURFAKTAN
C.2 PROSES MODIFIKASI BENTONIT DENGAN
50
TiO2
C.3 HASIL MODIFIKASI PENGISI
51
C.4 PROSES PENCAMPURAN KOMPOSIT UPR-
51
BENTONIT TERMODIFIKASI
C.5
PROSES
PENYEDIAAN
KOMPOSIT
UPR-
52
C.6 ALAT UNIVERSAL TESTING MACHINE (UTM)
52
BENTONIT TERMODIFIKASI
GOTECH Al-7000M GRID TENSILE
C.7 ALAT IMPACT TESTER GOTECH
LAMPIRAN D HASIL PENGUJIAN LAB ANALISIS DAN
53
54
INSTRUMEN
D.1 HASIL FTIR POLIESTER TIDAK JENUH (UPR)
54
D.2
54
HASIL
FTIR
KOMPOSIT
UPR-BENTONIT
TERMODIFIKASI
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
σ
Kekuatan Tarik
MPa
F
Tegangan (gaya)
kgf
A
Luas Permukaan
mm2
ε
Perpanjangan
mm
l
Panjang akhir
mm
Lo
Panjang awal
mm
Wg
Persentase pertambahan berat komposit
gr
We
Berat komposit setelah perendaman
gr
Wo
Berat komposit sebelum perendaman
gr
xvi
Universitas Sumatera Utara
SEBAGAI PENGISI TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN
PENYERAPAN AIR PADA KOMPOSIT POLIESTER
TAK JENUH
SKRIPSI
Oleh
KENRICK
120405053
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
SEPTEMBER 2016
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN BENTONIT TERMODIFIKASI
SEBAGAI PENGISI TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN
PENYERAPAN AIR PADA KOMPOSIT POLIESTER
TAK JENUH
SKRIPSI
Oleh
KENRICK
120405053
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
SEPTEMBER 2016
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH PENAMBAHAN BENTONIT TERMODIFIKASI SEBAGAI
PENGISI TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN PENYERAPAN AIR
PADA KOMPOSIT POLIESTER TAK JENUH
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, sejauh
yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah
dipublikasikan dan atau pernah dipakai untk mendapatkan gelar kesarjanaan di
lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi
manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana
mestinya.
Medan, 19 September 2016
Kenrick
NIM 120405053
i
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan
Skripsi dengan judul “Pengaruh Penambahan Bentonit Termodifikasi Sebagai
Pengisi Terhadap Sifat Mekanik Dan Penyerapan Air Pada Komposit Poliester
Tak Jenuh”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan
salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia industri
tentang pemanfaatan bentonit lebih lanjut sehingga didapat bentonit yang
memiliki potensi untuk dijadikan pengisi dalam pembuatan komposit polimer.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan
terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si, selaku Dosen Pembimbing atas kesabarannya
dalam membimbing penulis pada penyusunan dan penulisan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T. selaku Koordinator Penelitian Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Dr.Maulida, ST, M.Sc selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan
saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
5. Ibu Dr. Halimatuddahliana, ST, M.Sc selaku Dosen Penguji II yang telah
memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi
ini.
6. Alvian, selaku partner penelitian penulis.
7. Billy Tanujaya, yang telah membantu penulis dalam pengujian sampel
penelitian penulis.
8. Andri Rusli, S.T., Sukardi, S.T dan Fendi Suwito yang selalu mendukung
dan memotivasi penulis dalam penyelesaian kegiatan penelitian ini.
iii
Universitas Sumatera Utara
9. Teman-teman stambuk 2012 yang tidak dapat disebutkan satu persatu
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, 19 September 2016
Penulis
Kenrick
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
Bapak & Ibu tercinta
Bapak Tan Tjong Siong dan Ibu Kasiati
Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan dan
mendidikku dengan penuh kasih sayang
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan do’a yang tiada hentinya
kalian berikan kepadaku selama ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Kenrick
NIM: 120405053
Tempat/Tgl. Lahir: Medan, 13 Februari 1995
Nama orang tua: Tan Tjong Siong
Alamat orang tua:
Jalan Iming, No. 4E, Medan, 20216
Asal Sekolah
TK Santo Yoseph Medan, tahun 1998-2000
SMP Swasta Sutomo 1 Medan, tahun 2006-2009
SD Santo Yoseph Medan, tahun 2000-2006
SMA Swasta Sutomo 1 Medan, tahun 2009-2012
Pengalaman Organisasi/ Kerja:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2014/2015 sebagai anggota
2. Anggota Olahraga Minat dan Bakat Keluarga Mahasiswa Buddhis (KMB)
Universitas Sumatera Utara
3. Asisten Laboratorium.Operasi Teknik Kimia tahun 2015-2016
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Penelitian tentang penggunaan bentonit termodifikasi sebagai pengisi di dalam
matriks poliester tak jenuh telah dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan
komposisi pengisi bentonit termodifikasi terbaik di dalam komposit poliester tak
jenuh dalam menghasilkan sifat mekanik yang terbaik. Bentonit yang digunakan
telah dimodifikasi dengan menggunakan surfaktan Cetyltrimethylammonium bromide
(CTAB) dengan variasi konsentrasi CTAB sebesar 0,05M, 0,1M, dan 0,15M serta
ditambahkan TiO2. Dalam penelitian ini resin poliester tak jenuh dicampurkan
dengan bentonit termodifikasi dengan komposisi pengisi sebesar 5%, 10%, 15%, dan
20% dari berat komposit dengan menggunakan metoda hand lay-up. Dari hasil
karakterisasi FTIR diperoleh bahwa ikatan antara matriks dan pengisi yang
dihasilkan hanya ikatan antar muka antara pengisi dengan matriks. Hasil pengujian
sifat-sifat mekanik menunjukkan bahwa, pada komposisi pengisi sebesar 5% dengan
konsentrasi surfaktan sebesar 0,1 M; diperoleh hasil terbaik pada kekuatan tarik
sebesar 30,774 MP dan kekuatan bentur maksimum sebesar 9420,9 J/m2. Hasil uji
mekanik selanjutnya didukung oleh analisa scanning electron microscopy (SEM).
Pada uji daya serap air, kekuatan penyerapan air bertambah seiring meningkatnya
komposisi pengisi.
Kata kunci : bentonit, CTAB, uji mekanik, penyerapan air, resin poliester tak jenuh
vii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Research about the usage of modified bentonite as filler in unsaturated polyester
resin has been done to evaluate the best composition of modified bentonite as filler
on the mechanical properties of polyester composites. The bentonites used were
modified with Cetyltrimethylammonium Bromide (CTAB) surfactant with various
concentrations by 0,05, 0,1, and 0,15M and Titanium Dioxide (TiO2). In this
research, unsaturated polyester resin was mixed with modified bentonite with the
filler composition by 5%, 10%, 15%, and 20% of the weight of the composite with
hand lay-up method. The FTIR characterization result show that the bond between
matrix and the filler produced only interfacial bonding between the matrix and the
filler. Result of testing the mechanical properties indicate that, on the composition of
the filler 5% with 0,1M of surfactant concentration obtained the maximum value of
tensile strength with 30,774 MPa and maximum value of impact strength with 9420,9
J/m2. The results of mechanical properties tests was further supported by analysis of
Scaning Electron Microscopy (SEM). On the test of water absorption, the water
absorption capacity increased along with the increased of filler composition
Keywords : Bentonite, CTAB, mechanical properties, water absorption, unsaturated
polyester resin
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRAK
vii
ABSTRACT
viii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR TABEL
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
xv
DAFTAR SIMBOL
xvi
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
3
1.3 TUJUAN PENELITIAN
3
1.4 MANFAAT PENELITIAN
3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1 BAHAN KOMPOSIT
5
2.2 ANTARMUKA DAN ANTARFASA
5
2.3 POLIESTER TIDAK JENUH (UNSATURATED POLYESTER
6
RESIN)
2.4 METIL ETIL KETON PEROKSIDA (MEKP)
8
2.5 BENTONIT
10
2.6 SURFAKTAN
11
2.7 CETYLTRIMETHYLAMMONIUM BROMIDA (CTAB)
12
2.8 TITANIUM DIOKSIDA
13
2.9 METODA PENYEDIAAN KOMPOSIT
14
2.10 PENGUJIAN/ KARAKTERISASI KOMPOSIT
15
ix
Universitas Sumatera Utara
2.10.1 Analisa Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
15
2.10.2 Analisa Kekuatan Bentur (Impact Strength)
15
2.10.3 Analisa Penyerapan Air Oleh Komposit
16
2.10.4 Karakterisasi Fourier-Transform Infra-Red (FTIR)
17
2.10.5 Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM)
18
2.11 APLIKASI PRODUK KOMPOSIT
18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
20
3.1 LOKASI PENELITIAN
20
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
20
3.2.1 Bahan
20
3.2.2 Peralatan
21
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
21
3.3.1 Prosedur Modifikasi Bentonit
21
3.3.2 Penyediaan Pengisi
22
3.3.3 Penyediaan Komposit Poliester Tidak Jenuh Berpengisi
22
Bentonit Termodifikasi
3.3.4 Pengujian Komposit
24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
27
4.1 KARAKTERISTIK FTIR (FOURIER TRANSFORM INFRA-RED
27
(FTIR) RESIN POLIESTER DAN KOMPOSIT UPR BERPENGISI
BENTONIT TERMODIFIKASI
4.2 PENGARUH KANDUNGAN BAHAN PENGISI TERHADAP
31
KEKUATAN TARIK (TENSILE STRENGTH ) KOMPOSIT
POLIESTER TIDAK JENUH (UPR)
4.3 PEMANJANGAN SAAT PUTUS (ELONGATION AT BREAK)
KOMPOSIT
POLIESTER
TIDAK
JENUH
31
BERPENGISI
BENTONIT TERMODIFIKASI
4.4 PENGARUH KANDUNGAN BAHAN PENGISI TERHADAP
32
KEKUATAN BENTUR (IMPACT STRENGTH ) KOMPOSIT
POLIESTER TIDAK JENUH (UPR)
4.5 KARAKTERISTIK SCANNING ELECTRON MICROSCOPE
34
(SEM) PATAHAN KOMPOSIT POLIESTER TAK JENUH (UPR)
x
Universitas Sumatera Utara
BERPENGISI BENTONIT TERMODIFIKASI
4.6 PENGARUH KANDUNGAN BAHAN PENGISI TERHADAP
35
PENYERAPAN AIR (WATER ABSORPTION) KOMPOSIT
POLIESTER TIDAK JENUH (UPR)
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
38
5.1 KESIMPULAN
38
5.2 SARAN
39
DAFTAR PUSTAKA
40
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Reaksi Pembentukan Poliester Tidak Jenuh
7
Gambar 2.2
Reaksi Curing Poliester Tidak Jenuh
8
Gambar 2.3
Rumus Molekul CTAB
13
Gambar 2.4
Metoda Hand Lay-Up
15
Gambar 2.5
Spesimen V-Notch Metoda Charpy dan Izod
16
Gambar 2.6
Skema Pengujian Impak
16
Gambar 3.1
Sketsa Penyediaan Komposit
23
Gambar 3.2
Sketsa Visualisasi Cetakan Malam
23
Gambar 3.3
Sketsa Visualisasi Cetakan Malam Beserta Alas Kaca
23
Gambar 3.4
Sketsa Spesimen Uji Tarik
24
Gambar 3.5
Ukuran Dimensi Spesimen Metoda Charpy ASTM D
25
5942-96
Gambar 4.1
Karakteristik FTIR Resin Poliester Tak Jenuh dan
27
Komposit UPR Berpengisi Bentonit Termodifikasi
Gambar 4.2
Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Kekuatan
29
Tarik Komposit UPR Berpengisi Bentonit Termodifikasi
Gambar 4.3
Pemanjangan Saat Putus (Elongation At Break) Komposit
31
Poliester Tak Jenuh Berpengisi Bentonit Termodifikasi
Gambar 4.4
Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Kekuatan
Bentur
Komposit
UPR
Berpengisi
32
Bentonit
Termodifikasi
Gambar 4.5
Analisa SEM Patahan Komposit Poliester Tak Jenuh
(UPR) Berpengisi Bentonit
Gambar 4.6
(a) Tanpa Modifikasi Dengan Perbesaran 1000x
34
(b) Termodifikasi Dengan Perbesaran 500x
34
(c) Termodifikasi Dengan Perbesaran 1000x
34
Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Persen
35
Penyerapan Air Komposit Dengan Konsentrasi Surfaktan
xii
Universitas Sumatera Utara
0,05M
Gambar 4.7
Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Persen
36
Penyerapan Air Komposit Dengan Konsentrasi Surfaktan
0,1M
Gambar 4.8
Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Persen
36
Penyerapan Air Komposit Dengan Konsentrasi Surfaktan
0,15M
Gambar C.1
Proses Modifikasi Bentonit Dengan Surfaktan
50
Gambar C.2
Proses Modifikasi Bentonit Dengan TiO2
50
Gambar C.3
Hasil Modifikasi Pengisi
51
Gambar C.4
Proses
Pencampuran
Komposit
UPR
–
Bentonit
51
–
Bentonit
52
Termodifikasi
Gambar C.5
Proses
Penyediaan
Komposit
UPR
Termodifikasi
Gambar C.6
Alat UTM Gotech Al-7000 M Grid Tensile
52
Gambar C.7
Alat Impact Tester GOTECH
53
Gambar D.1
Hasil FTIR Poliester Tidak Jenuh (UPR)
54
Gambar D.2
Hasil FTIR Komposit UPR-Bentonit Termodifikasi
54
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Spesifikasi Unsaturated Polyester Resin Yukalac 157®
7
BTQN-EX
Tabel A.1
Data
Hasil
Kekuatan
Tarik
Komposit
Dengan
46
Tarik
Komposit
Dengan
46
Tarik
Komposit
Dengan
46
Komposit
Dengan
47
Komposit
Dengan
47
Komposit
Dengan
47
Komposit
Dengan
48
Konsentrasi Surfaktan 0,05M
Tabel A.2
Data
Hasil
Kekuatan
Konsentrasi Surfaktan 0,1M
Tabel A.3
Data
Hasil
Kekuatan
Konsentrasi Surfaktan 0,15M
Tabel A.4
Data
Hasil
Kekuatan
Impak
Konsentrasi Surfaktan 0,05M
Tabel A.5
Data
Hasil
Kekuatan
Impak
Konsentrasi Surfaktan 0,1M
Tabel A.6
Data
Hasil
Kekuatan
Impak
Konsentrasi Surfaktan 0,05M
Tabel A.7
Data
Hasil
Penyerapan
Air
Konsentrasi Surfaktan 0,05M (Data Nilai Rata-Rata)
Tabel A.8
Data
Hasil
Penyerapan
Air
Komposit
Dengan
48
Konsentrasi Surfaktan 0,1M (Data Nilai Rata-Rata)
Tabel A.9
Data
Hasil
Penyerapan
Air
Komposit
Dengan
48
Konsentrasi Surfaktan 0,15M (Data Nilai Rata-Rata)
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A DATA PENELITIAN
46
A.1 DATA HASIL KEKUATAN TARIK [MPa]
46
2
A.2 DATA HASIL KEKUATAN BENTUR [J/m ]
47
A.3 DATA HASIL PENYERAPAN AIR
48
LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN
49
B.1 PERHITUNGAN PENYERAPAN AIR KOMPOSIT
LAMPIRAN C DOKUMENTASI PENELITIAN
49
50
C.1 PROSES MODIFIKASI BENTONIT DENGAN
50
SURFAKTAN
C.2 PROSES MODIFIKASI BENTONIT DENGAN
50
TiO2
C.3 HASIL MODIFIKASI PENGISI
51
C.4 PROSES PENCAMPURAN KOMPOSIT UPR-
51
BENTONIT TERMODIFIKASI
C.5
PROSES
PENYEDIAAN
KOMPOSIT
UPR-
52
C.6 ALAT UNIVERSAL TESTING MACHINE (UTM)
52
BENTONIT TERMODIFIKASI
GOTECH Al-7000M GRID TENSILE
C.7 ALAT IMPACT TESTER GOTECH
LAMPIRAN D HASIL PENGUJIAN LAB ANALISIS DAN
53
54
INSTRUMEN
D.1 HASIL FTIR POLIESTER TIDAK JENUH (UPR)
54
D.2
54
HASIL
FTIR
KOMPOSIT
UPR-BENTONIT
TERMODIFIKASI
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
σ
Kekuatan Tarik
MPa
F
Tegangan (gaya)
kgf
A
Luas Permukaan
mm2
ε
Perpanjangan
mm
l
Panjang akhir
mm
Lo
Panjang awal
mm
Wg
Persentase pertambahan berat komposit
gr
We
Berat komposit setelah perendaman
gr
Wo
Berat komposit sebelum perendaman
gr
xvi
Universitas Sumatera Utara