PENGOLAHAN DAN KARAKTERISASI ZEOLIT ALAM DAN ABU SEKAM PADI SEBAGAI BAHAN PENGISI TERMOPLASTIK HDPE (HIGH DENSITY POLYETHYLENE) TERSELESAIKAN.

(1)

P E N G O L A H A N D A N K A R A K T E R I S A S I Z E O L I T ALAM DAN ABU SEKAM PADI SEBAGAI BAHAN

P E N G I S I T E R M O P L A S T I K H D P E (HIGH DENSITY POLYETHYLENE)

Oleh :

Muhammad Affan Siregar NIM 4103240020 Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

MEDAN 2014

(2)

(3)

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Salam cinta untuk kita semua. Alhamdulillah sebanyak-banyak pujian yang baik hanyalah untuk Allah, yang tidak pernah bosan memberikan banyak nikmat sehingga skripsi yang berjudul “Pengolahan Dan Karakterisasi Zeolit Alam Dan Abu Sekam Padi Sebagai Bahan Pengisi Termoplastik HDPE (High Density Polyethylene) terselesaikan. Shalawat dan salam kita sampaikan kepada baginda Rasulullah SAW, manusia yang paling sempurna dan memiliki kecintaan tiada tanding kepada umatnya.

Dalam penyusunan skripsi ini pasti tidak akan tercapai hasil yang baik bilamana tidak ada bimbingan, bantuan, saran, dan doa dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Prof. Dr. Nurdin Bukit, Msi., selaku dosen pembimbing skripsi yang dengan sabarnya memberikan bimbingan dan arahan ditengah kesibukan yang luar biasa, kepada Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc., Ph.D. selaku dekan FMIPA, Ibu Dr. Derlina M.Si selaku ketua jurusan, Bapak Drs. Pintor Simamora M.Si selaku ketua prodi fisika, Bapak Alkahfi Maas Siregar, M.Si selaku pembimbing akademik, kepada Bapak Drs. Abdul Hakim S., M.Si., dan Bapak Drs. Henok Siagian, M.Si., yang telah banyak memberikan saran dan masukan. Secara khusus, teristimewa, dan tercinta penulis mengucapkan terima kasih, hormat, rasa cinta, dan bangga kepada Ayahanda dan Ibunda yang semasa hidupnya selalu meberikan semua rasa cintanya, doa, motivasi yang tidak akan mampu penulis balas hingga penulis dapat menyelesaikan studi. Tanpa ibu dan ayah tiada kata sukses dan ridho Allah. Salam cinta kepada teman teman Fisika Nondik 2010. semoga Allah SWT memberikan balasan yang baik atas semua bantuan, bimbingan, persahabatan, dan rasa cinta yang telah diberikan.

Semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dibidang nanokomposit. Saya menyadari bahwa masih sangat banyak kekurangan yang mendasar pada skripsi ini. Oleh karena itu saya mengundang pembaca untuk memberikan kritik dan saran yang bersifat

(4)

membangun untuk kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya dibidang nanokomposit.

Medan, 22 Juli 2014 Penulis,

Muhammad Affan Siregar NIM. 4103240020

(5)

iii

P E N G O L A H A N D A N K A R A K T E R I S A S I Z E O L I T ALAM DAN ABU SEKAM PADI SEBAGAI BAHAN

P E N G I S I T E R M O P L A S T I K H D P E (HIGH DENSITY POLYETHYLENE) Muhammad Affan Siregar (NIM 4103240020)

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian pengolahan dan karakterisasi zeolit alam dan abu sekam padi sebagai bahan pengisi termoplastik HDPE. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui ukuran dan fase-fase yang terkandung didalam pengisi, serta mengetahui pengaruh pengisi terhadap kekuatan mekanik nanokomposit.

Zeolit alam dan abu sekam padi digerus dan disaring menggunakan saringan 200 mesh (74µm). Selanjutnya diaktivasi dengan HCL 2M untuk zeolit alam dan NaOH 2,5M untuk abu sekam padi dan dikeringkan selama 1 jam dengan suhu 100oC. Masing-masing bahan pengisi digiling kembali menggunakan ball mill selama 15 jam dengan kecepatan 400 rpm. Hasil pengolahan ini dikarakterisasi dengan XRD untuk menentukan ukuran serta fase partikel. Zeolit alam dan abu sekam padi dikombinasikan dengan perbandingan persen berat (70/30, 60/40, 50/50, 40/60, 30/70) dari % berat pengisi sebagai bahan pengisi HDPE dengan menggunakan kompatibilizer (PE-g-MA). Pembuatan nanokomposit dengan cara mencampurkan kombinasi kedua bahan pengisi pada campuran HDPE dan PE-g-MA didalaminternal mixerdengan kecepatan 60 rpm pada suhu 150oC selama 10 menit dengan komposisi HDPE 88 % berat, bahan pengisi 10 % berat dan PE-g-MA 2 % berat.

Hasil analisis pengolahan abu sekam padi diperoleh ukuran 53,12 nm dengan fase dominan SiO2 (Cristobalite). Untuk zeolit alam diperoleh ukuran 44,46 nm dengan fase dominan Al2CaO8Si2 (Anorthite). Untuk karakterisasi nanokomposit, diperoleh kekuatan tarik, perpanjangan putus dan modulus elastis terbesar pada kombinasi zeolit alam dan abu sekam padi 60/40 dengan nilai kekuatan tarik 38,764 MPa, perpanjangan putus 257,41 mm dan modulus elastis 931,49 MPa, sedangkan untuk HDPE murni diperoleh kekuatan tarik 23,54 MPa, perpanjangan putus 221,25 mm, dan modulus elastis 547,80 MPa.

Kata kunci : HDPE, nanopartikel, zeolit alam, abu sekam padi, PE-g-MA, analisis XRD, analisis mekanik.

(6)

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar Pengesahan i

Riwayat Hidup ii

Abstrak iii

Kata Pengantar iv

Daftar Isi vi

Daftar Gambar viii

Daftar Tabel x

Lampiran xi

BAB I. PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang 1

1.2. Batasan Masalah 6

1.3. Rumusan Masalah 6

1.4. Tujuan Penelitian 7

1.5. Manfaat Penelitian 7

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Zeolit 8

2.1.1. Jenis Zeolit Alam 8

2.2. Abu Sekam Padi 10

2.2.1 Sifat Kimiawi Abu Sekam 12

2.3. HDPE (High Density Polyethylene) 13

2.4. Nanokomposit 16

2.5. Kombinasi Pengisi Zeolit Alam dan Abu SekamPadi 18 2.6.Polyethylene grafted Maleated Anhydride(PE-g-MA) 19 2.7. Pengaruh Perlakuan kompatibilizer Pada Pengisi 20

2.8. Aktivasi 21

(7)

vii

2.10. Analisis Sifat Mekanik 24

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1.Tempat dan Waktu Penelitian 27

3.2. Alat dan Bahan 27

3.3. Prosedur Penelitian 27

3.3.1. Proses Pengolahan Zeolit dan Abu Sekam Padi 27

3.3.2. Pembuatan Nanokomposit 32

3.4. Pengujian 34

3.4.1. Partikel Abu Sekam Padi dan Zeolit 34

3.4.2. Analisa Sifat Mekanik 35

3.5. Diagram Alir Penelitian 36

3.6. Teknik Analisa Data 37

3.6.1. Analisis Data partikel Zeolit dan Abu Sekam Padi 37 3.6.2. Analisis Data Nanokomposit HDPE denganfillercampuran

Abu Sekam Padi dan Zeolit 37

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Karakterisasi Abu Sekam Padi dan Zeolit Alam 38

4.1.1.Karakterisasi Abu Sekam Padi Dengan XRD 38

4.1.2. Karakterisasi Zeolit Alam Dengan XRD 40

4.2. Analisa Hasil Uji Mekanik Nanokomposit 42

High Density Polyethylene (HDPE)dengan Bahan Pengisi Zeolit Alam dan Abu Sekam Padi

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 47

5.2. Saran 47

(8)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Komposisi senyawa zeolit alam dari berbagai daerah 9

Tabel 2.2 Sifat kimia abu sekam padi 13

Tabel 2.3 Sifat mekanik dan fisika polietilena 16

Tabel 3.1 Perbandingan kombinasi pengisi 32

Tabel 3.2 Komposisi pencampuran nanokomposit 32

(9)

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Tetrahedral Alumina dan Silika (TO4) pada Struktur

Zeolit 8

Gambar 2.2 ZeolitAlam 9

Gambar 2.3 TEM untuk pori-pori ASP 11

Gambar 2.4 Abu sekam padi 12

Gambar 2.5 HDPE 14

Gambar 2.6 Struktur rantai polietilena a. HDPE b. LDPE c. LLDPE 14 Gambar 2.7 Reaksi polimerisasietilenamenjadipolietilena 15 Gambar 2.8 Struktur Kristal polietilena : gambaran perspektif ikatan

Dan sel satuan 15

Gambar 2.9 Maleat Anhidrat 19

Gambar 2.10 Mekanisme pembentukan PE-g-MA 19

Gambar 2.11 Mekanisme reaksi maleat anhidrat dengan abu silika 21 Gambar 2.12 DifraksiSinar-X Berdasarkan Persamaan Bragg 23 Gambar 2.13 DifraksiSinar- X Nano partikel zeolit alam 24 Gambar 2.14 Bentuk umum tegangan-regangan pada uji tarik 26 Gambar 2.15 Bentuk sampel untuk uji tarik dan mesin uji tarik 26 Gambar 3.1. Hasil penghalusan zeolit selama 1 jam 28 Gambar 3.2 Pengayakan zeolit dengan ukuran saringan 200 Mesh 28 Gambar 3.3 Pengadukan zeolit denganmagnetic stirrer 28

Gambar 3.4 Penyaringan dengan pompa vakum 29

Gambar 3.5pengeringan zeolit dengan oven 29

Gambar 3.6 Planetary Ball Mill 30

Gambar.3.7 Pengayakan abu sekam padi dengan ukuran 200 mesh 30 Gambar 3.8 Pengadukan ASP denganmagnetic stirrer 31

Gambar 3.9 Penyaringan dengan pompa vakum 31

Gambar 3.10 Pengeringan dengan oven 31

(10)

Gambar 3.12. Alat hot press dan cold press 34

Gambar 3.13 Lembaran sampel dan alat pemotong dumbbell 34

Gambar 4.1. Pola XRD Abu Sekam Padi 38

Gambar 4.2 Pencocokan Fase Abu Sekam Padi dan Cristobalite 39

Gambar 4.3 Pola XRD Zeolit Alam 40

Gambar 4.4 Pencocokan Fase zeolit alam dengan Quatz 41 Gambar 4.5 Pola XRD Abu Sekam Padi dan Zeolit Alam 42 Gambar 4.6 Grafik hubungan antara kekuatan tarik terhadap variasi

kombinasi pengisi 43

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara perpanjangan putus

terhadap variasi kombinasi pengisi 44

Gambar 48 Grafik hubungan antara kekuatan tarik terhadap variasi

(11)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Hasil Uji XRD Abu Sekam Padi 54

Lampiran 2. Hasil Uji XRD Zeolit Alam 57

Lampiran 3. Hasil analisis XRD dengan program Match 64 Lampiran 4. Uji Mekanik Nanokomposit HDPE dengan pengisi

Zeolit Alam dan Abu Sekam Padi 76

Lampiran 5. Surat Keterangan Penelitian 81

Lampiran 6. Surat Balasan Penelitian 82

(12)

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Beberapa tahun terakhir kebutuhan plastik sangat banyak digunakan untuk berbagai aplikasi. Mulai dari kebutuhan rumah tangga sampai kebutuhan industri. Penggunaannya terus meningkat dan masih memiliki potensi yang besar untuk itu dilakukan pengembangan lagi agar tercipta produk plastik lebih berkualitas dan tentunya dengan biaya produksi seminimal mungkin. Plastik terdiri dari berbagai jenis. Plastik yang umumnya beredar dipasaran antara lain, PET (Polyethylene Terephthalate), HDPE (High Density Polyethylene), PVC (Polyvinyl Chloride), LDPE (Low Density Polyethylene), PP (Polypropylene), PS (Polystyrene). Masing-masing dari jenis plastik ini penggunaannya berbeda-beda sesuai dengan sifat-sifat yang dimiliki.

HDPE adalah polimer termoplastik linear yang dibuat dari monomer etilen. Memiliki rantai utama yang saling berdekatan, dengan berdekatannya rantai-rantai utama akan menaikkan kristalinitas, rapat massa dan kekuatannya (Hamid, 2008). HDPE memiliki kekuatan tarik dan gaya antar molekul yang tinggi,bersifat lebih keras dan bisa bertahan pada temperatur tinggi (120 oC), dan sangat tahan terhadap bahan kimia sehingga memiliki aplikasi yang luas, diantaranya kemasan deterjen, tanki bahan bakar, kantong plastik, sistem perpipaan gas alam, meja lipat (Wikipedia, 2013) danpipayang berfungsi sebagai mengalirkan air maupun gas, dimana material ini memiliki tingkat elastisitas yang tinggi & tingkat keretakan yang rendah, sehingga memilikilife timelebih dari 50 tahun (Olx, 2014).

HDPE merupakan plastik yang terbuat dari minyak bumi (Wikipedia, 2013) dan juga merupakan plastik yang sangat sulit terdegradasi, dengan adanya bahan aditif khususnya sebagai pengisi akan mampu mengurangi massa HDPE sebagai bahan baku produk-produk plastik dipasaran. Adanya beraneka ragam produk berbahan polietilena disebabakan karena polimer ini dapat kompatibel dengan sejumlah bahan aditif (Ram, 2008). Selain itu, untuk mengurangi harga atau memperbesar sifat fisik dan mekanik dari HDPE, beberapa zat tambahan

(13)

dapat ditambahkan (Zebarzad, dkk. 2006). Aditif pengisi pada plastik digunakan untuk meningkatkan sifat fisik material dan untuk mengurangi biaya komponen, mempercepat proses pencetakan dan meningkatkan konduktivitas termal polimer. Adapun beberapa contoh pengisi yang sudah digunakan dalam pembuatan termoplastik khususnya HDPE antara lain CaCO3/HDPE (Saeedi dan Sharahi, (2011); Zebarzad, dkk. 2006), grafit/HDPE (Sarikanat, dkk. 2011), Clay/HDPE (Pegoretti, dkk, 2010; Wang, dkk. 2003), bentonit alam/HDPE (Bukit, 2013), pati tapioka/HDPE(Gunawan, dkk. 2008), abu layang/HDPE (Ni’mah, dkk. 2009), Soya Stalk Flour/HDPE (Mehdinia, dkk. 2013), abu sekam padi/HDPE (Ayswarya, dkk. 2012), zeolit /HDPE (Kim, 2006; Zebua, 2012).

Indonesia merupakan negara yang kaya akan sumber daya mineral, diantaranya adalah melimpahnya potensi zeolit alam yang ada lebih dari 40 lokasi dan relatif belum banyak dikembangkan. Melimpahnya zeolit alam tersebut telah melahirkan kecenderungan baru dalam kajian ilmu pengetahuan dan teknologi (Fatimah, 2000), salah satunya penggunaan zeolit alam sebagai salah satu bahan pengisi polimer. Zeolit merupakan material yang memiliki banyak kegunaan.. Zeolit sangat stabil terhadap panas dan keberadaanya di alam sangat melimpah (Rustandi, dkk. 2012). Zeolit mengandung senyawa alumunium silikat yang memiliki struktur kerangka tiga demensi terbentuk oleh tetrahedral Al045- dan SiO44- dengan rongga di dalamnya terisi ion-ion logam (Susetyaningsih, dkk.2009). Kandungan silika didalam zeolit merupakan parameter penting yang menentukan tingkat keasaman, rapat massa, dan daya tahan termal zeolit (Subaer, 2007).

Pemanfaatan sekam padi sampai saat ini masih terbatas untuk keperluan konvensional. Di beberapa daerah, biasanya sekam hanya ditumpuk, lalu dibakar di dekat penggilingan padi, dan abunya dapat digunakan sebagai bahan abu gosok untuk membersihkan alat-alat rumah tangga. Abu Sekam Padi merupakan abu hasil pembakaran sekam padi, yang pada hakikatnya hanyalah limbah, ternyata merupakan sumber silika/karbon yang cukup tinggi (Sitompul, dkk. 1999). Nilai lain dari manfaat penggunaan abu sekam padi yang secara alami mengandung

(14)

silika tinggi adalah digunakan sebagai pengisi ataupun memperkuat dalam bahan polimer, semen dan geopolimer (Khalil, 2008).

Zeolit Alam dan abu sekam padi merupakan bahan-bahan yang mengandung silika cukup tinggi. Dengan keberadaannya yang sangat banyak dan penggunaannya yang masih terbatas, perlu dilakukan pemanfaatan yang lebih luas lagi. Untuk itu peneliti akan memanfaatkan kedua bahan tersebut sebagai bahan pengisi polimer khususnya HDPE. Menurut Rosyadi, dkk (2010) jika suatu polimer dikompositkan dengan suatu silikat, maka mateirial ini akan menunjukan peningkatan yang sangat dramatis pada sifat-sifat seperti mekanik dan termal yang melebihi sifat polimer murninya. Dengan sifat mekanik nanosilika yang sangat kuat, kehadiran nanosilika juga berpengaruh pada meningkatnya kekakuan dan kekuatan rantai-rantai polimer. Bahkan, untuk ukuran yang lebih kecil (nanosize) proses penyusupan partikel-partikel akan lebih cepat dan merata sehingga struktur partikel menjadi lebih solid, luas permukaan interaksi menjadi lebih besar dan partikel-partikel yang berinteraksipun bertambah. Akibatnya, interaksi permukaan total pun meningkat dan berdampak pada meningkatnya kekuatan mekanik material, dalam hal ini kekuatan tekannya (Marlina, dkk. 2012).

Hasil penelitian Louis dan Thomas (2013) menggunakan abu sekam padi (ABS) sebagai filler untuk komposit LDPE dengan variasi waktu pembakaran sekam padi 420oC, 520oC, 900oC dan komposit berisi filler(10, 20, 30) wt %. Kekuatan tarik dan modulus tarik terbesar diperoleh pada komposit dengan 30% pengisi dengan suhu 520 oC sebesar 9,8 MPa dan 8,0 MPa, sedangkan LDPE tanpa pengisi sebesar 8,4 MPa dan 2.5 MPa. Kekerasan terbesar juga diperoleh dari komposisi pengisi 30% pada ABS 900 oC sebesar 43,6 Shore D. Tidak ada perubahan signifikan dalam kekuatan tarik, modulus tarik, dan kekerasan dari perbandingan komposisi yang digunakan. LDPE murni memiliki perpanjangan putus (elongation at break) lebih besar dari pada komposit LDPE.

Zeolit alam memiliki beberapa kelemahan, diantaranya mengandung banyak pengotor serta kristalinitasnya kurang baik (Lestari, 2010). Aktivasi secara kimiawi bertujuan untuk membersihkan permukaan pori,membuang senyawa pengotor, mengatur kembali letak atom yang dipertukarkan. Sedangkan proses

(15)

aktivasi secara fisika dilakukan dengan cara pemanasan baik secara kontak langsung maupun tak langsung (sistem vakum) dengan tujuan menguapkan air kristal yang terperangkap di dalam pori-pori zeolit sehingga luas permukaan internal pori meningkat (Fatimah, 2000).

Kandungan logam seperti Ca, Fe pada zeolit mengalami penurunan setelah perlakuan karena terjadinya pertukaran ion antara kation-kation dari zeolit dengan proton dari HCl. (Lestari, 2010). Perlakuan Dengan asam klorida 2M dimaksudkan untuk menghilangkan pengotor organik atau senyawa senyawa oksida bebas seperti Al2O3, AlO(OH) atau Al(OH)3, Fe2O3,oksida-oksida alkali dan alkali tanah yang dapat larut dalam asam klorida dan juga untuk melarutkan logam-logam penyetimbang muatan yang biasanya juga logam-logam alkali atau alkali tanah (Taslimah, dkk. 2004).

Abu sekam padi (ASP) juga memiliki pengotor seperti karbon yang mana dapat mempengaruhi daya guna sebagai pengisi dalam komposit (Khalil, 2008). Hasil penelitian Shelke, dkk. (2010) memberi perlakuan ASP jenis mesoporous dengan NaOH encer yang direndam selama 1 jam dan temperature rendah yang menghasilkan silika dengan luas permukaan pori-pori yang besar.

Polimer dengan zeolit merupakan material yang tidak kompatibel apabila di padukan, untuk itu dibutuhkan kompatibilizer. Begitu juga dengan abu sekam padi, yang merupakan bahan hidrofilik sebuah coupling agen tdigunakan untuk memperbaiki kompabilitas (Khalil, 2008). Compatibilizer merupakan senyawa spesifik yang dapat digunakan untuk memadukan polimer yang tidak kompatibel menjadi campuran yang stabil melalui ikatan intermolekuler (Mehta dan Jain, 2007).

Hasil penelitian Khalil (2008) menambahkan abu sekam padi ke polipropilen meningkatkan modulus tetapi memperkecil kekuatan tarik dan impak komposit, dimana ini disebabkan interaksi yang sedikit dari ABS yang bersifat hidrofilik dan PP hidrofobik. Stelah diberi perlakukan APS (3-Aminopropyltriethoxy), MPS (Methacryloxypropyltrimethoxy), MAPP sebagai penghubung ABS/PP menunjukkan ketiga kompatibilizer cukup meningkatkan

(16)

sifat mekanik komposit. Nilai optimum dari, APS, MPS, dan MAPP yang digunakan 1.5wt.%, 2 wt.% and 3 wt.%

Dari berbagai penelitian mengenai komposit polimer, diketahui bahwa ukuran pengisi yang kecil dengan penyebaran yang merata di dalam matriks dapat meningkatkan sifat mekanik plastik, jika dibandingkan dengan plastik yang sama tetapi menggunakan pengisi dengan ukuran lebih besar. Salah satu contohnya adalah polimer nanokomposit yang berarti polimer sebagai matriks dicampur pengisi dengan ukuran nanometer. Pada komposit dengan ukuran pengisi lebih kecil, daerah antar muka antara pengisi dan matriks dapat mencapai beberapa ratus meter persegi, sehingga menghasilkan peningkatan interaksi antar muka dan sifat material secara makroskopik. Pengecilan ukuran pengisi dapat dilakukan dengan cara menggiling pengisi tersebut dengan menggunakan ball mill. (Gunawan, dkk. 2008).

Penelitian Kord (2011) mengenai pengaruh pengisi nanoclay pada sifat-sifat mekanik HDPE/serbuk sekam padi dengan perbandingan komposisi nanoclay (0, 2, 4, 6) phc (per hundred compound), HDPE/serbuk sekam padi (50:50) Wt. % dan MAPE 2 phc untuk masing-masing sampel, diperoleh kekuatan tarik dan modulus tarik terbesar pada pengisi nanoclay 2 phc dengan kekuatan tarik 29,83 MPa, modulus tarik 3209,64 MPa, dan sedangkan kekuatan impak terbesar tanpa menggunakan nanoclay yaitu sebesar 18,39 MPa.

Hasil penelitian Bukit (2013) menggunakan nano partikel bentonit alam sebagai bahan pengisi HDPE dengan kompatibilizer PE-g-MA. Hasil karakterisasi kekuatan tarik terbesar pada komposisi pengisi kalsinasi 2 wt.% sebesar 25.377 MPa. Untuk tanpa pengisi diperoleh kekuatan tarik, perpanjangan putus, dan Modulus Young berturut-turut sebesar 22,62 MPa. Untuk perpanjangan putus dan modulus young nanokomposit lebih rendah dibandingakan HDPE murni.

Dari uraian diatas, peneliti akan melanjutkan penelitian mengenai pencampuran HDPE dengan kombinasi pengisi zeolit alam dan abu sekam padi yang terlebih dahulu diaktivasi, PE-g-MA sebagai kompatibilizer dengan menganalisis sifat mekanik komposit. Adapun judul penelitian ini adalah

(17)

“Pengolahan Dan Karakterisasi Zeolit Alam Dan Abu Sekam Padi Sebagai Bahan Pengisi Termoplastik HDPE(High Density Polyethylene)_”

1.2. Batasan Masalah

Untuk mengarahkan ruang lingkup yang jelas dan spesifik dalam penelitian ini, penulis membuat batasan-batasan masalah, antara lain :

1. Karakterisasi yang dilakukan adalah Uji Mekanik (Uji Tarik, Perpanjangan Putus, dan Modulus Elastis) untuk komposit dan karakterisasi XRD untuk pengisi.

2. Perbandingan persen berat kombinasi zeolit alam dan abu sekam padi yang digunakan adalah 70:30, 60:40, 50:50, 40:60, 30:70.

3. Matriks yang digunakan adalah HDPE, dan untuk pengisi yang digunakan adalah kombinasi antara zeolit alam dan abu sekam padi

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

1.3. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah diatas maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh perbandingan persen berat (wt.%) kombinasi pengisi zeolit alam dengan abu sekam padi terhadap sifat mekanik (uji tarik, perpanjangan putus, dan modulus elastis) HDPE?

2. Bagaimana fase dan ukuran zeolit alam dan abu sekam padi setelah diaktivasi dan digiling 15 jam?

1.4. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah

1. Mengetahui pengaruh perbandingan persen berat (wt.%) kombinasi pengisi zeolit alam dengan abu sekam padi terhadap sifat mekanik (uji tarik, perpanjangan putus, dan modulus elastis) HDPE.

2. Untuk mengetahui fase dan ukuran partikel zeolit alam dan abu sekam padi setelah diaktivasi dan digiling 15 jam.

(18)

1.5. Manfaat Penelitian

1. Mendorong terciptanya produk inovatif dengan pemanfaatan limbah zeolit alam dan abu sekam padi untuk meningkatkan nilai ekonomis keduanya. 2. Meningkatkan kualitas plastik yang memiliki aplikasi luas, seperti kantong

plastik, meja dan kursi lipat, pipa untuk mengalirkan air, gas, dll.

3. Meningkatkan kualitas plastik khususnya sifat mekanik HDPE yang dikompositkan dengan zeolit alam dan abu sekam padi.

(19)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasi penelitian yang diperoleh, dapat disumpulkan:

1. Hasil karakterisasi mekanik meliputi kekuatan tarik, perpanjangan putus, modulus elastis terbesar diperoleh pada kombinasi zeolit alam dan abu sekam padi 60/40 sebesar 38.764 MPa, 257.41 mm, 931.49 MPa.

2. Hasil Karakterisasi dengan XRD menunjukkan zeolit alam yang telah diaktivasi dan digiling selama 15 jam menggunakanball millmemiliki ukuran partikel rata-rata 44,46 nm, sedangkan untuk abu sekam padi memiliki ukuran partikel rata-rata 53,12 nm. Penentuan fase bahan menggunakan XRD menunjukkan zeolit alam mengandung fase dominan Al2CaO8Si2 (Anorthite) dengan sistem kristal triclinic, terdapat juga fase SiO2 (Quartz) dan beberapa lainnya, sedangkan abu sekam padi mengandung fase Cristobalite (SiO2) dengan sistem kristal tetragonal , juga terdapat senyawa Aluminium Phospate (AlPO4) dana beberapa lainnya.

5.2 Saran

1. Setelah penggilingan zeolit alam maupun abu sekam padi selama beberapa jam atau yang sudah berukuran nano sebaiknya dilakukan aktivasi dan pemanasan kembali, dimana bertujuan untuk mengurangi penggumpalan pada partikel tersebut serta mengeringakan partikel-partikel yang terlihat lembab akibat pengecilan ukuran.

2. Pada saat melakukan penggilingan denganBall Mill, wadah harus benar-benar bersih, bebas dari bahan lain, begitu juga pada saat proses aktivasi.

3. Dilakukan penelitian lebih lanjut dengan karakterisasi SEM, DTA/TGA dan uji impak.

(20)

DAFTAR PUSTAKA

Akay, M., (2012), Introduction to Polymer Science and Technology, Ventus Publishing ApS, Irlandia.

Ayswarya, E.P., dkk., 2012, A Valuable Reinforcement For High Density Polyethylene, http://yadda.icm.edu.p (diakses pada tanggal 15 April 2014). Bower, D.I., (2002), An Introduction to Polymer Physics, Cambridge University

Press, New York.

Brown, R., (2002), Handbook of Polymer Testing Short-Term Mechanical Tests, Rapra Technology Limited, UK.

Bukit, N., (2011), Pengolahan Zeolit Alam Sebagai Bahan Pengisi Nano Komposit Polipropilena Dan Karet Alam Sir -20 Dengan Kompatibeliser Anhidrida MaleatGrafted-Polipropilena, Disertasi, USU, Medan.

Deswita, Aloma K. K., Sudirman dan Indra Gunawan, (2008), Modifikasi Polietilen Sebagai Polimer Komposit Biodegradable Untuk Bahan Kemasan,Jurnal Sains Materi Indonesia,ISSN : 1411-1098.

Dwijaya, R., (2008), Modifikasi Zeolit Clinoptilolite Polyaniline (PANI) sebagai adsorben Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate, Skripsi, Universitas Indonesia, Depok.

Eddy, H. R., Potensi Dan Pemanfaatan Zeolit Di Provinsi Jawa Barat Dan Banten, http://psdg.bgl.esdm.go.id (Diakses pada tanggal 23 Juli 2014).

Fathanah, U., (2011), Kualitas Papan Komposit Dari Sekam Padi Dan Plastik HDPE Daur Ulang Menggunakan Maleic Anhydride (MAH) Sebagai Compatibilizer, Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan,Vol. 8, No. 2. Fatimah, I., (2000), Penggunaan Na-Zeolit AlamTeraktivasi sebagai Penukar Ion

Cr3+dalam Larutan, Logika,Vol. 4, No. 5.

Feldman, D., dan Anton, J.H, (1995), Bahan Polimer Konstruksi Bangunan, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Gravis, (2012), about zeolite, (http://www.zeoliteproducer.com/zeolite/html) diakses pada 31 Desember 2013.

Gunawan, I., Deswita, K.K., Aloma, Sudirman, (2008), Sintesis Dan Karakterisasi Komposit High Density Polyethylene-Pati Tapioka.Indonesian journal of materials science.ISSN : 1411-1098.

(21)

Hadiyawarman, Rijal, A., Nuryadin B.W., Abdullah, , M., Khairurrijal (2008), Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan Transparan Menggunakan Metode Simple Mixing,Jurnal Nanosains &

Nanoteknologi,Vol. 1 No.1.

Hamid, T.F.Z., (2008),Pengaruh Modifikasi Kimia Terhadap Sifat-Sifat Komposit Polietilena Densitas Rendah (LDPE) Terisi Tempurung Kelapa, Tesis, USU, Medan.

Hansen, T., (2008), Rice Husk Ash,

http://digitalfire.com/4sight/material/rice_husk_ash_1198.html (diakses pada tanggal 21 Januari 2014).

Hardana, S.R, (2006), Pengaruh Fraksi Volume Komposit Polyester Yang Diperkuat Serbuk Sekam Padi (Rice Husk Flour) Terhadap Sifat Mekaniknya, Skripsi, Universitas Brawijaya, Malang.

Hatakeyama, T., Quinn, F.X., (1999), Thermal 0041nalysis: Fundamentals and Applications to Polymer Science, ohn Wiley & Sons Ltd,Chichester. Jensen, A., Chenoweth, H., (1991),Kekuatan Bahan Terapan, Erlangga, Jakarta. Kasih, R.Y., dkk , (2012), Pengaruh Penambahan Abu Sekam Padi Terhadap

Kuat Tekan Mortar Semen PCC Dengan Perendaman Dalam Asam Sulfat Dan Analisis Larutan Rendaman Mortar,Jurnal Kimia Unand,Volume 1 No. 1.

Khalil, R., (2008), Impact of the surface chemistry of rice hull ash on the properties of its composites with polypropylene, Tesis, RMIT University, Melbourne.

Kim, H., Biswas, J., Choe, S., (2006), Effects of stearic acid coating on zeolite in LDPE, LLDPE, and HDPE composites,Elsevier,Vol 47, 3981–3992. Kkp3n, (2014), Pengembangan Fluidized Bed Combustor Dengan Efisiensi

Pembakaran Tinggi Untuk Recovery Silika Dari Limbah Sekam Padi Sebagai Filler Karet Alam,(http://kkp3n.litbang.deptan.go.id) diakses pada 3 Januari 2014.

Krishna, M., Lingaraju, D., Ramanaiah, N., Ramji, K., (2011), Studies on Hardness of Polymer Hybrid- Silica/NRHANanocomposites by Burnishing ProcesS,International Journal Of Applied Engineering Research,Vol. 2, No. 1

(22)

Las, T., (2012), Potensi Zeolit untuk mengolah limbah industri dan radioaktif, (http://www.batan.go.id/ptlr/artikel/zeolit.html) diakses pada 31 Desember 2013.

Lestari, D.Y., (2010), Kajian Modifikasi Dan Karakterisasi Zeolit Alam Dari Berbagai Negara, Prosiding Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia, Yogyakarta.

Louis, N.S.M., Thomas S., (2013), Effect of rice husk ash on mechanical properties of low density polyethylene,Journal of Scientific & Industrial Research,Vol. 72.

Majid, R.A., Ismail, H., Talib, R.M., (2010), Effects Of Polyethylene-G-Maleic Anhydride On Properties Of Low Density Polyethylene/Thermoplastic Sago Starch Reinforced Kenaf Fibre Composites, Iranian Polymer Journal, 19(7):501-510.

Marlina, L., dkk, (2012), Pengaruh Komposisi Sekam Padi dan Nano Silika Terhadap Kuat Tekan Material Nanokomposit,Jurnal Penelitian Sains, Vol.15 No.3 (B).

Mehta, AK., dan Jain, D., (2007), Polymer blends and alloys part-I compatibilizers- a general survey,Pluss Polymers Pvt. Ltd.

Nais, F.M., Wibawa, G., (2011), Peningkatan Kualitas Zeolit Alam Indonesia Sebagai Adsorben pada Produksi Bioethanol Fuel Grade.Prosiding Seminar Nasional Teknologi Industri XV, ITSISSN : 2088 4087.

Ni’mah, Y.L., dkk, (2009), Synthesis And Characterization of Hdpe Plastic Film For Herbicide Container Using Fly Ash Class F As Filler, Indonesian Journal Chemistry, 9 (3).

Olx, (2014), Pipa HDPE Wavin,

http://www.olx.co.id/iklan/pipa-hdpe-wavin-54764844.html (diakses pada tanggal 15 April 2014).

Pardoyo, Listiana, Darmawan, A., Pengaruh Perlakuan HCI Pada Kristalinitas Dan Kemampuan Adsorpsi Zeolit Alam Terhadap Ion Ca2+, Jurnal Sains & Matematika,Vol. 17, No. 2.

Paujan, M., dkk, (2013), Pengaruh Ukuran Butir dan Struktur Kristal terhadap Sifat Kemagnetan pada Nanopartikel Magnetit (Fe3O4), Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVII HFI,ISSN : 0853-0823.

Pegoretti, A., dkk., (2007), Tensile mechanical response of polyethylene –clay nanocomposites,eXPRESS Polymer Letters, Vol.1.

(23)

Rahman, dkk, (2011), Pengaruh Fraksi Volume Serat dan Lama Perendaman Alkali terhadap Kekuatan Impak Komposit Serat Aren-Polyester, Jurnal Ilmiah Semesta Teknika,Vol. 14,26-32.

Ram, R., (2008), Karakteristik Termoplastik Polietilena Dengan Serat Batang Pisang Sebagai Komposit Untuk Bahan Palet Kayu, Tesis, USU, Medan. Rianto, R.H., (2007), Pengaruh Abu Sekam Sebagai Bahan Filler Terhadap

Karakteristik Campuran Aspal Emulsi Bergradasi Rapat (CEBR), Tesis, UNDIP, Semarang.

Rosdiana, T., (2006), Pencirian Dan Uji Aktivitas Katalitik Zeolit Alam Teraktivasi, Skripsi, IPB, Bogor.

Rosyadi, I., dkk, (2010), Preparasi Dan Karakterisasi Bentonit Termodifikasi Surfaktan Kationik Fatty Imadizolinium, Jurnal Sains dan Teknologi Kimia, Vol. 1

Rustandi, A, dkk., Sintesis Komposit Nanokristalin a-Fe2O/Zeolit Alam Dengan Metode Spray Pyrolysis.Prosiding Seminar Nasional Material, ITB. Saeedi, M., Sharahi, S.J., Morphological and Thermal properties of

HDPE/CaCO3, Nanocomposites: Effect of Content of Nano and MFI, IACSIT Press, Vol. 25.

Sarikanat, M., Dkk, 2011, Preparation And Mechanical Properties Of Graphite Filled Hdpe Nanocomposites, achievements In Materials And Manufacturing Engineering, Vol 50

Shelke, V.R., Bhagade, S.S., Mandavgane, S.A., Mesoporous Silica from Rice Husk Ash,Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis, 5 (2), 65.

Sitepu, I.P., (2009), Pengaruh Konsentrasi Maleat Anhidrat Terhadap Derajat Grafting Maleat Anhidrat Pada High Density Polyethylene ( HDPE ) Dengan Inisiator Benzoil Peroksida, Disertasi, USU, Medan

Sitompul, J.P., dkk, (1999), Penerapan Spouted-Bed Dalam Pembuatan Natrium Silikat Dari Abu Sekam Padi: Hidrodinamika, Perpindahan Massa, Dan Perolehan Silika,PROC. ITB,Vol.31.

Smallman, R. E., Bishop, R. J., (2000), Metalurgi Fisik Modern dan Rekayasa Material, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Sperling L.H., (2006),Introduction to Physical Polymer Science, 4th ed., Wiley, New Jersey.

(24)

Sriyanti, I., (2009), Nanocomposite Prepared By Simple Mixing Method, Proceeding Of The Third International Seminar On Science Education, ISBN : 978-602-8171-14-1.

Subaer, (2007), Pengantar Fisika Geopolimer, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Makassar.

Sukanto H., (2008), Sifat Komposit Plastik – Karet Hasil Pressured Sintering Dengan Variasi Ukuran Partikel Plastik, Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi, Yogyakarta.

Susetyaningsih, dkk., (2009), Karakterisasi Zeolit Alam Pada Reduksi Kadar Chrom Dalam Limbah Cair,Seminar Nasional V,ISSN : 19780176. Taslimah, Prayitno, T.E., Muharom, Sumardjo, D., (2004), Pengaruh Perlakuan

Hidrotermal Terhadap Komposisi Mineral Penyusun Zeolit Alam, JKSA, Vol. VII, No.2

Tekmira, (2005), Informasi Mineral dan Batu Bara, (http://www.tekmira.esdm.go.id/data/Zeolit/ulasan.asp?xdir=Zeolit&com mId=33&comm=Zeolit (diakses pada 31 Desember 2013).

Thuadaij, N., Nuntiya, A., (2008), Preparation of Nanosilica Powder from Rice Husk Ash by Precipitation Method, Chiang Mai J. Sci,3(1).

Topallar, H., Bayrak, Y, (1999), Investigation of Adsorption Isotherms of Myristic, Palmitic and Stearic Acids on Rice Hull Ash, Turk J Chem, 23, 193-198.

Wahyudi, A., dkk., (2010), Sintesis Nanopartikel Zeolit Secara Top Down Menggunakan Planetary Ball Mill dan Ultrasonikator,M&E,Vol.8, No.1 Wang, S., dkk, (2002), Preparation And Flammability Properties Of

Polyethylene/Clay Nanocomposites By Melt Intercalation Method From Na+Montmorillonite,Elsevier, Vol 57

Waryat, dkk., (2012), Penggunaan Compatibilizer Untuk Meningkatkan Karakteristik Morfologi, Fisik Dan Mekanik Plastik Biodegradabel Berbahan Baku Pati Termoplastik Polietilen, Jurnal Sains Materi Indonesia,Vol. 14, No. 3.

Wikipedia, (2013), Strength of material,

(http://en.wikipedia.org/wiki/Strength_of_materials) diakses tanggal 28 desember 2013.

Wyantuti, S., Karakterisasi Zeolit Alam Asal Cikalong Tasikmalaya, http://pustaka.unpad.ac.id (diakses pada tanggal 23 Juli 2013).

(25)

Xuzhou Sino Chemicals, 2014, HDPE,

http://www.famechemistry.com/ProShow.aspx?id=314 ( diakses pada tanggal 21 Januari 2014).

Young, H.D., Freedman, R.A., (1996), University Physics, Addison-Wesley Publishing Company, Inc, USA.

Yuniari, A., (2011), Morfologi dan Sifat Fisika Polipaduan LDPE-Pati Tergrafting Maleat Anhidrat,Jurnal Riset Industri,Vol.5

Zamroni, H., Las, T., (2000), Pembuatan Mn-Zeolit Untuk Penyerapan Limbah Radioaktif Sr-90 dan Limbah Fe, Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif.

Zebarzad, S.M., dkk, (2006), A study on thermal behaviour of HDPE/CaCO nanocomposites,Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering,Vol 17.

Zebua, F., (2013), Analisis Termal dan Mekanik Komposit High Density Polyethylene (HDPE) dengan filler Zeolit Alam Modifikasi. skripsi, Unimed

(1)