BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 KOMPOSIT POLIMER - Pembuatan dan Karakteristik komposit yang terdiri dari campuran Polietilen densitas rendah (LDPE ) dengan pengisi bentonit alam

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 KOMPOSIT POLIMER Polimer merupakan bahan yang sangat bermanfaat dalam dunia teknik.

Polimer mudah dibuat dan penerapannya mencakup berbagai bidang industri, seperti serat, karet, plastik, cat, perekat dan penambal. Polimer terdiri dari beberapa bentuk yaitu cair-kental, karet-lunak, sampai padatan-keras. Meskipun demikian, semua berstruktur dan bersifat (kima, mekanis, fisik) serupa. Sifat- sifatnya yang ringan, tahan korosi dan kimia, dan murah, khususnya untuk aplikasi-aplikasi pada temperatur rendah. Polimer adalah salah satu bahan rekayasa bukan logam (non-metallic material) yang penting. Bahan polimer ada 2 jenis yaitu polimer biologis dan polimer bukan biologis. Bipolimer mendasari segala bentuk kehidupan dan berbagai bahan pangan. Polimer bukan biologis, termasuk yang sintetik, dibutuhkan untuk bahan industri sandang, papan, transportasi, komunikasi, dan lain-lain.

Makin berkembangnya industri di bidang kimia polimer, tentu kita pernah mendengar istilah komposit polimer. Komposit polimer adalah polimer yang berfungsi sebagai matrik (Gibson,1994). Adapun definisi dari komposit adalah bahan gabungan dua atau lebih yang terdiri dari komponen bahan utama (matriks) dan bahan rangka (reinforcement) atau penguat. (Ginting,2006)

Matriks berfungsi sebagai pengikat dari isian (penguat), dan jika dikenai beban ia akan terdeformasi dan mendistribusikan beban (tegangan) tadi keseluruh unsur-unsur isian penguat,dan berfungsi sebagai unsur penguat struktur komposit. Sedangkan material-material penguat pada umumnya merupakan unsur kekuatan komposit. Selain itu, material juga tahan terhadap panas, reaksi kimia, tahanan, atau konduktor listrik, dan sifat-sifat yang lain.(Sulaiman,1997) Dan bahan rangka (penguat) yang sering digunakan adalah serat alam selulosa dan serat sintesis. (Ginting,2006)

Adapun sifat maupun karakteristik dari komposit ditentukan oleh : a. Material yang menjadi penyusun komposit

Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material penyusun menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara proporsional.

Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik komposit.

Interaksi antar penyusun

Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit.

Pada umumnya komposit unggul mempunyai sifat-sifat yang tidak dimiliki oleh kelompok material lain. Disamping itu, material komposit mempunyai keistimewaan yaitu mudah dibentuk sesuai dengan keinginan. Pemilihan matriks (material dasar) umumnya ditentukan oleh kondisi fisik dan mekanik, tempat komposit tersebut akan digunakan.(Sulaiman,1997) Berikut adalah Tabel 2.1 pertimbangan pemilihan komposit

Tabel 2.1. Pertimbangan Pemilihan Komposit

Alasan Digunakan Material yang Dipilih Aplikasi Ringan, kaku, kuat Boron, semua karbon / grafit, dan beberapa jenis aramid Peralatan militer

Tidak mempunyai nilai ekspansi termal Karbon / grafit yang mempunyai nilai modulus yang sangat tinggi Untuk peralatan luar angkasa, contohnya sensor optik pada satelit

Tahan terhadap perubahan lingkungan Fiber glass, vinyl ester, bisphenol A

Untuk tangki dan sistem perpipaan, tahan korosi dalam industri kimia

2.1.1 Bahan Komposit

Bahan komposit didefenisikan sebagai kombinasi dari dua atau lebih unsur-unsur penyusun yang berbeda satu sama lain, baik dalam bentuk maupun komposisinya. Manfaat utama dari penggunaan komposit adalah mendapatkan kombinasi sifat kekuatan serta kekakuan tinggi dan berat jenis yang ringan. Dengan memilih kombinasi material serat dan matriks yang tepat, kita dapat membuat suatu material komposit dengan sifat yang sama untuk suatu struktur tertentu dan tujuan tertentu (Hakim,2007).

Sifat mekanis bahan komposit sebagai berikut : 1. Kaku

Kaku adalah kemampuan dari satu bahan untuk menahan perubahan bentuk jika dibebani dengan gaya tertentu didalam daerah elastik, (pada pengujian tarik).

2. Tangguh Tangguh adalah jika pemberian gaya atau yang menyebabkan bahan-bahan tersebut sehingga menjadi patah, (pada pengujian tiga titik lentur).

3. Kokoh Kondisi yang diperoleh akibat benturan atau pukulan serta proses kerja yang mengubah struktur komposit sehingga menjadi keras, (pada pengujian impak).

Secara garis besar ada tiga macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakan :

 Komposit serat ( fiber composite) Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat serat. Serat yang digunakan bisa berupa serat gelas, serat karbon, serat aramid (poly aramide), dan sebagainya. Serat ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bias juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman.

 Komposit laminat (laminated composite) Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadisatu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik sifat tersendiri.

 Komposit partikel (partikulated Composite) Merupakan komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai pengguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriknya.

Komposit Serat Komposit Partikel Komposit Laminat

Gambar 2.1. Komposit Serat, Komposit Partikel, Dan Komposit Laminat

2.2 POLIMER

Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit yang berulang sederhana (monomer). Perulangan unit-unit (monomer) dapat membentuk susunan rantai linier, bercabang, dan jaringan. Polimer terbagi dalam tiga kelompok umum yaitu polimer elastomer, polimer serat dan polimer plastik. Polimer elastomer adalah polimer dengan sifat-sifat elastis seperti karet. Polimer serat adalah polimer yang mirip benang seperti kapas, sutera atau nilon. Polimer plastik adalah polimer yang berupa lembaran tipis.

Berdasarkan asal-mulanya polimer dapat dibagi dua, yaitu polimer alam dan polimer sintetik. Polimer alam terbentuk di alam hasil metabolisme mahkluk hidup, contohnya seperti pati, karet, selulosa, protein, dan sutera yang dihasilkan oleh tanaman dan binatang. Keterbatasan tersedianya polimer alam untuk berbagai keperluan, mendorong semakin banyak diproduksi polimer sintetik. Polimer lainnya adalah polimer sintetik yang dihasilkan di laboratorium, lazim disebut plastik (mudah dibentuk). Polimer plastik atau sintetik dapat dilelehkan dan dibentuk menjadi bermacam-macam bentuk.

2.2.1 Sifat-sifat Bahan Polimer

Molekul polimer disusun dalam satu struktur rantai dalam struktur tiga dimensi dengan ikatan kovalen, kebanyakan molekul rantai memberikan sifat termoplastik dengan menaikan temperatur sehingga dapat mencair dan mengalir. Bahan tersebut dinamakan polimer termoplastik. Sedangkan polimer yang struktur tiga dimensi nya terkeraskan karena pemanasan tidak dapat mengalir lagi karena pemanasan dinamakan polimer termoset. Sifat-sifat khas bahan polimer pada umumnya sebagai berikut (Bukit, 2011).

1. Kemampuan cetak yang baik. Pada temperatur relatif rendah bahan dapat dicetak dengan pernyuntikan, penekanan, ekstrusi dan seterusnya yang menyebabkan ongkos lebih rendah dari pada logam dan keramik.

2. Produk yang ringan dan kuat dapat dibuat. Berat jenis polimer rendah dibandingkan dengan logam dan keramik.

3. Banyak diantara polimer bersifat isolasi listrik yang baik. Polimer mungkin juga dibuat konduktor dengan jalan mencampurkan dengan serbuk logam, butiran karbon, dan sebagainya.

4. Baik sekali dalam ketahanan air dan ketahanan kimia. Pemilihan bahan yang baik akan menghasilkan produk yang mempunyai sifat-sifat baik sekali. (contoh : politetrafluoroetilen, dan sebagainya).

5. Produk-produk dengan sifat yang cukup berbeda dapat dibuat tergantung pada cara pembuatannya. Dengan mencampur zat pemlastis, pengisi, dan sebagainya sifat-sifat dapat berubah dalam daerah yang luas.

6. Umumnya bahan polimer lebih murah.

7. Kurang tahan terhadap panas, hal ini berbeda dengan logam dan keramik.

8. Kekerasan permukaan yang sangat kurang. Bahan polimer yang keras ada tetapi masih jauh dibawah kekerasan logam dan keramik.

9. Kurang tahan terhadap pelarut. Umumnya larut dalam pelarut tertentu kecuali beberapa bahan khusus seperti politetrafluoroetilen. Jika tidak dapat larut, mudah retak karena kontak yang terus menerus dengan pelarut.

10. Mudah dimuati listrik secara elektro statis, kecuali beberapa bahan yang khusus dibuat agar menjadi hantaran listrik, kurang higroskopik, dan dapat dimuati listrik.

11. Beberapa ada yang tahan abrasi atau mempunyai koefisien gesek yang kecil.

2.2.2 POLIETILEN (PE)

Polietilena (PE) yang terdiri dari rantai panjadi industri polimer, polietilena ditulis dengan singkatan PE. Molekul etena C H adalah CH =CH . bersatu dengan ikatan

ganda. Polietilena dibentuk melalui pros Setiap metode menghasilkan tipe polietilena yang berbeda.

Gambar 2.2.Kantong Plastik Yang Dibuat Dari Polietilena.

Polietilena adalah bahan termoplastik yang transparan, berwarna putih mempunyai titik leleh bervariasi antara 110 C-137 C. Umumnya polietilena bersifat resisten terhadap zat kimia. Pada suhu kamar, polietilena tidak larut dalam pelarut organik dan anorganik. (Bilmeyer, 1994). Ada dua jenis polietilen (PE) yaitu polietilen densitas rendah (low-density polyethilen/LDPE) dan polietilen densitas tinggi (High density polyethilen/HDPE) (Azizah, 2004).

Gambar 2.3.Model 3D Dari Rantai Polietilena.

Gambar 2.4.(a) Monomer Polietilena Dengan Tampilan Lebih Sederhana,

(b). Rumus Monomer Dari Polietilena, n Menunjukkan Bahwa Polimer Dari

Etena.

PE menjadi istimewa karena sifat-sifatnya yang menarik seperti murah, inert, sifat listriknya yang bagus, dan pemrosesannya mudah. Umumnya pengklasifikasian PE didasarkan pada densitas dan viskositas pelelehan atau indeks pelelehan. Ini menghasilkan high density polyethylene (HDPE), low

density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE) dan cross- linked polyethylene (XLPE) Berikut Tabel 2.2. Karakteristik Polietilen

Tabel 2.2. Karakteristik Polietilen

Sifat Fisik dan Mekanik LDPE Rantai Cabang HDPE

3 Berat jenis (g/cm ) 0,91-0,94 0,95-0,97

Titik leleh (

C) 105-115 120 Kekerasan 44-48 55-70

1 -1

Kapasitas panas (kj kg K 1,916 1,916 Regangan (%) 150-600 12-700

Tegangan Tarik (N mm ) 15,2-78,6 17,9-33,1

Modulus tarik (N mm ) 55,1-172 413-1034 Tegangan impak >16 0,8-14 Konstanta dielektrik 2,28 2,32

5 Resitivitas (Ohm cm) 6 × 10 6 × 10 (Rafli.R,2008 )

2.2.3 Polietilen / Low Density Polyethylene (LDPE)

Low Density Polyethylene (LDPE) juga dikenal sebagai plastik dan dapat dijumpai pada tas plastik, botol, kotak penyimpanan, mainan, perangkat komputer dan wadah yang dicetak. LDPE adalah plastik yang mudah dibentuk ketika panas, yang terbuat dari minyak bumi, dan rumus molekulnya adalah (-CH2- CH2-)n. Dia adalah resin yang keras, kuat dan tidak bereaksi terhadap zat kimia lainnya, kemungkinan merupakan plastik yang paling tinggi mutunya.

3 LDPE dicirikan dengan densitas 0.910 . LDPE memiliki

–0.940 g/cm derajat tinggi terhadap percabangan rantai panjang dan pendek, yang berarti tidak akan berubah menjadi struktur kristal. Ini juga mengindikasikan bahwa LDPE memiliki kekuatan antar molekul yang rendah. Ini mengakibatkan LDPE memiliki kekuatan tensil yang rendah. LDPE diproduksi d LDPE bisa tembus cahaya ataupun pekat, dan sangat kuat, sangat lentur, kedap air dan tidak dapat dihancurkan seperti plastik lain yang lebih keras. Di bawah ini adalah contoh produk LDPE:

a b

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

Tangga

Tertera logo daur ulang dengan angka 4 di tengahnya, serta tulisan LDPE, yaitu plastik tipe cokelat (termoplastik/dibuat dari minyak bumi). Biasanya LDPE dipergunakan untuk tempat makanan, plastik kemasan, dan botol-botol yang lembek. Sifat mekanis jenis plastik LDPE adalah kuat, agak tembus cahaya,

fleksibel dan permukaan agak berlemak. Pada suhu di bawah 60 C sangat resisten terhadap senyawa kimia, daya proteksi terhadap uap air tergolong baik, akan tetapi kurang baik bagi gas-gas yang lain seperti oksigen. Plastik ini dapat didaur ulang, baik untuk barang-barang yang memerlukan fleksibilitas tetapi kuat, dan memiliki resistensi yang baik terhadap reaksi kimia. Barang berbahan LDPE ini sulit dihancurkan, tetapi tetap baik untuk tempat makanan karena sulit bereaksi secara kimiawi dengan makanan yang dikemas dengan bahan ini.

Besar kekuatan tarik, kekuatan tekan dan kekuatan lentur bahan polimer dapat dilihat dari Tabel 2.3 berikut ini.

Tabel 2.3. Kekuatan Tarik, Tekan dan Lentur Bahan Polimer

Kekuatan Modulus Kekuatan Kekuatan Perpanjangan

Polietilena Tarik Elastisitas Tekan Lentur (%)

(MPa) (MPa) (MPa) (MPa) Polietilena

Massa Jenis 21-38 15-100 4-10

7 Tinggi (LDPE)

2.2.4 Karakteristik LDPE

Pada polietilen jenis low density terdapat sedikit cabang pada rantai antara molekulnya yang menyebabkan plastik ini memiliki densitas yang rendah, Berikut Tabel 2.4, dan 2.5 tentang karakteristik LDPE dan sifat fisika, kimia, mekanika LDPE.

(Sitepu,I.W, 2009)

Secara garis besar material mempunyai sifat-sifat yang mencirikannya, Sifat mekanik material merupakan salah satu faktor terpenting yang mendasari

2 Perpanjangan 100 % (Sitepu,I.W, 2009)

Titik lunak 124 C Kekuatan tarik 245 kgf/cm

Derajat kristalinitas 85-95 % Berat jenis 0,95-0,96

Sifat fisika dan mekanik LDPE rantai Lurus Titik leleh 105-115 C

Tabel 2.5. Sifat Fisika Dan Mekanika LDPE

0,91-0,93

Tabel 2.4. Karakteristik LDPE dan sifat fisika, kimia LDPE

C) (water = 1)

Melting Point 105-115 C / 212-275 F Spesific Gravity (at 20

Fisik Padat

2 H 4 ) n

Polyethylen Rumus Molekul (C

LDPE Sinonim

Parameter Keterangan Nama Kimia Low Density Polyethylen Trade Name

2.3 SIFAT MEKANIK

pemilihan bahan dalam suatu perancangan. Sifat mekanik dapat diartikan sebagai respon atau perilaku material terhadap pembebanan yang diberikan, dapat berupa gaya, torsi atau gabungan keduanya. Untuk mendapatkan sifat mekanik material, biasanya dilakukan pengujian mekanik. Pengujian mekanik pada dasarnya bersifat merusak (destructive test), dari pengujian tersebut akan dihasilkan kurva atau data yang mencirikan keadaan dari material tersebut.

Setiap material yang diuji dibuat dalam bentuk sampel kecil atau spesimen. Spesimen pengujian dapat mewakili seluruh material apabila berasal dari jenis, komposisi dan perlakuan yang sama. Pengujian yang tepat hanya didapatkan pada material uji yang memenuhi aspek ketepatan pengukuran, kemampuan mesin, kualitas atau jumlah cacat pada material dan ketelitian dalam membuat spesimen. Sifat mekanik tersebut meliputi antara lain: kekuatan tarik, ketangguhan, kelenturan, keuletan, kekerasan, ketahanan aus, kekuatan impak, kekuatan mulur, kekeuatan leleh dan sebagainya. Pengujian sifat mekanik bahan polimer sangat penting karena penggunaan bahan polimer sebagai bahan industri sangat bergantung pada sifat mekanisnya. Sifat mekanik polimer merupakan salah satu sifat yang sering digunakan untuk karakterisasi suatu bahan polimer (Siagian,K.A,2009)

Sifar-sifat mekanik material yang perlu diperhatikan: tegangan yaitu gaya diserap oleh material selama berdeformasi persatuan luas, regangan yaitu besar deformasi persatuan luas, modulus elastisitas yang menunjukkan ukuran kekuatan material, kekuatan yaitu besarnya tegangan untuk mendeformasi material atau kemampuan material untuk menahan deformasi, kekuatan luluh yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mendeformasi plastis, kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum yang berdasarkan pada ukuran mula, keuletan yaitu besar deformasi plastis sampai terjadi patah, ketangguhan yaitu besar energi yang diperlukan sampai terjadi perpatahan, kekerasan yaitu kemampuan material menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi pada permukaan.

Sifat-sifat mekanik pada polimer dapat dinyatakan dalam beberapa parameter yaitu kekuatan tarik (tensile strength),kekuatan sobek, dan lain-lain. Pengukuran sifat mekanik meliputi yield strength (kekuatan luluh),tensile strength (kekuatan tarik) dan elongation at break (perpanjangan putus) (Deswita.dkk,2007)

2.4 BENTONIT

Bentonit adalah clay yang sebagian besar terdiri dari montmorillonit dengan mineral-mineral seperti kwarsa, kalsit, dolomit, feldspars, dan mineral lainnya. Montmorillonit merupakan bagian dari kelompok smectit dengan komposisi kimia secara umum (Mg,Ca)O.Al O .5SiO .nH O. Nama ₂ ₃ ₂ ₂ monmorilonit itu sendiri berasal dari Perancis pada tahun 1847 untuk penamaan sejenis lempung yang terdapat di Monmorilon Prancis yang dipublikasikan pada tahun (1853

– 1856) Mineral monmorillonit terdiri dari partikel yang sangat kecil sehingga hanya dapat diketahui melalui studi mengunakan XRD (X-Ray Difraction).

Lampung merupakan komponen salah satu komponen tanah yang tersusun atas senyawa alumina slikat dengan ukuran partikel yang lebih kecil dari 2nm, struktur dasar merupakan filoslikat atau lapisan slikat yang terdiri dari lembaran tetrahedral silisiun-oksigan dan lembaran oktahedral aluminium-oksigen hidroksida (Lestari.S, 2002).

Bentonit alam merupakan alumina slikat terhidrasi dengan unsur utama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah dari senyawa yang dikandung nya Bentonit berarti Tanah liat yang mengadung senyawa hidrat alumino slikat dengan unsur

– unsur utama alkali tanah dan mempunyai sifat penukaran ion serta kemampuan absopsi yang tinggi. Sehingga mineral bentonit terdiri dari beberapa jenis mineral, berstuktur tiga dimensi dan mempunyai pori yang dapat diisi oleh molekul air (Supeno.M, 2007).

Bentonit mempunyai potensi untuk di kembangkan pemanfaatnya menjadi bahan unggulan yang bernilai komunitas tinggi, baik dalam bidang industri (Farmasi, Kosmetik, Katalis, cat) agrobisnis maupun lingkungan selain dari penggunaannya di bidang pertanian, perternakan, perikanan, proses penjernihan air, penyerap logam

– logam berat dan diterjen, berikut adalah Gambar bentonit alam pahae

Gambar 2.6.Bentonit Alam Pahae

Berdasarkan kandungan alumino silikat hidrat yang terdapat dalam bentonit, maka bentonit tersebut dapat dibagi menjadi dua golongan : a. Activated clay, merupakan lempung yang mempunyai daya pemucatan yang rendah.

Fuller’s earth, merupakan lempung yang secara alami mempunyai sifat daya serap terhadap zat warna pada minyak, lemak, dan pelumas Berdasarkan tipenya, bentonit dibagi menjadi dua, yaitu :

1. Na-bentonit Na bentonit memiliki daya mengembang hingga delapan kali apabila dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam air. Dalam keadaan kering berwarna putih atau kream, pada keadaan basah dan terkena sinar matahari akan berwarna mengkilap. Suspensi koloidal mempunyai pH: 8,5-9,8.

2. Ca-bentonit Tipe bentonit ini kurang mengembang apabila dicelupkan ke dalam air, tetapi secara alami setelah diaktifkan mempunyai sifat menghisap yang baik.

Suspensi koloidal mempunyai pH: 4-7. Dalam keadaan kering berwarna abu-abu, biru, kuning, merah, coklat.

Na-bentonit dimanfaatkan sebagai bahan perekat, pengisi, lampur bor, sesuai sifatnya mampu membentuk suspensi koloidal setelah bercampur dengan air. Sedangkan Ca-bentonit banyak dipakai sebagai bahan penyerap. -Bentonit disajikan dalam Tabel 2.6:

7 Warna dalam keadaan kering Putih atau Kerem

Abu-abu, biru,kuning,merah atau coklat

8 Perbandingan Na dan Ca Tinggi Rendah 9 pH supensi koloidal 8,5

Tabel.2.6. Perbedaan Sifat Na-Bentonit Dan Ca-Bentonit No Sifat fisik Na-Bentonit Ca-Bentonit

1 Daya mengembang Sangat baik Tidak baik

2 Kekuatan dalam keadaan basa Sedang Tinggi

3 Perkembangan daya ikat Sedang Cepat

4 Kekuatan takan tinggi Sedang 5 daya tekan terhadap penusutan Tinggi Rendah

6 Daya mengalirkan pasir Sedang Sangat baik

– 9,8 4 -7

(Kustomo.dkk, 2011)

2.4.1. Komposisi Bentonit Alam Pahae

Bentonit merupakan suatu kelompok mineral yang di hasilkan dari proses hidrotermal pada batuan baku basa, mineral ini biasanya dijumpai mengisi celah- celah ataupun rekatan dari batuan tersebut, selain itu bentonit juga merupakan endapan dari aktivitas vulkanik yang banyak mengadung unsur slikat. Adapun Komposisi bentonit alam pahae adalah sebagai berikut:

Tabel 2.7. Komposisi bentonit Alam pahae

Komposis Kimia - CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3, Sio2, K2O,

TiO

SiO2 = 60,18%
Al2O3 = 14,25 %

Sifat fisik - Warna hijau kebiru-biruan, putih, dan coklat

Kekerasan 1-2
Endapan Berlapis
Kegunaan Bahan banggunan dan ornament Semen pozzolan, dan bahan agregat ringgan

Bahan pengembang dan pengisi pasta gigi
Bahan pencernih air
Campuran makanan ternak
Keterdapatan Kecamatan Pahae, Tapanuli Utara Cadangan +/- 6000.000 Ton

Sumber: (Distampropus, 2004)

Struktur montmorillonite terdiri dari 3 layer (lapisan T-O-T) yang terdiri dari 1 lapisan Alumina (AlO

6 ) bentuk pada bagian tengah diapit oleh 2 lapisan

silika (SiO

4 ) berbentuk tetrahedral. Diantara lapisan T-O-T atau lapisan  ^{2 }

interlayer terdapat kation monovalent maupun bivalent, seperti Na dan _{2 } , Ca

Mg dan memiliki jarak (d-spacing) sekitar 1,2-1,5 nm (salim,2012). Lepisan- lapisandalam bentonit ini teralogmerasi (menggumpal) karna adanya gaya tarik menarik antar partikel. Dengan teknik tertentu seperti surface treatment gaya tersebut dapat dikurangi sehingga jarak antar layar dalam struktur monmorilonit akan bertambah besar (>15).(syuhada dkk,2009). ₂ Dengan rumus kimia bentonit adalah (Mg, Ca) xAl O . ySiO . n H O ₃ ₂ ₂ dengan nilai n sekitar 8, x,y adalah nilai perbandingan antara Al O . dan SiO , ₂ ₃ ₂ dan ( Mg, Ca ) adalah M,. Fragmen sisa bentonit umumnya terdiri dari campuran kristoballit, feldspar, kalsit, gipsum, kaolinit, plagioklas.

Setiap struktur kristal bentonit mempunyai tiga lapisan yaitu lapisan oktahedral dari alumunium dan oksigen yang terletak antara dua lapisan tetrahedral dari silikon dan oksigen. Penyusun terbesar bentonit adalah silikat dengan oksida utama SiO (silika) dan Al O (aluminat) yang terikat pada ₂ ₂ ₃ molekul air. Penggabungan pada satu lapisan tetrahedral silika dengan satu lapisan oktahedral alumina membentuk dua lapisan silika-alumina.

Gambar 2.7. Struktur montmorillonit

Adanya atom-atom yang terikat pada masing-masing lapisan struktur montmorillonit memungkinkan air atau molekul lain masuk di antara unit lapisan. Akibatnya kisi akan membesar pada arah vertikal. Selain itu karena adanya pergantian atom Si oleh Al menyebabkan terjadinya penyebaran muatan negatif pada permukaan bentonit.

2.4.2 Sifat Fisik dan Kimia Bentonit

Dalam keadaan kering bentonit mempunyai sifat fisik berupa partikel butiran yang halus berbentuk rekahan-rekahan atau serpihan yang khas seperti tekstur pecah kaca (concoidal fracture), kilap lilin, lunak, plastis, berwarna kuning muda hingga abu-abu, bila lapuk berwarna coklat kekuningan, kuning merah atau coklat, bila diraba terasa licin, dan bila dimasukan ke dalam air akan menghisap air.

a. Sifat fisik bentonit Sifat fisik bentonit yang sangat penting adalah sebagai Kapastitas Tukar

Ion (KTK), daya luas permukaan, reologi sifat mengikat dan melapas serta palstisitas

1. Kapasitas Tukar Ion

Sifat ini untuk menentukan jumlah kadar air yang terserap dalam bentonit (dalam hal ini mineral monmorollonit) dalam keseimbangan reaksi kinia, ini terrjadi karena struktur kisi-kisi kristal mieral monmollonit serta adanya unsur (ion atau kation) yang mudah terbuka dan menarik air, kation atau ion Na mempunyai daya serap air yang lebih baik dari ion lainya seperti: Mg,Ca, K dan H dengan demikian maka bentonit yang dimasukkan dalam air akan mengembang dan akan membentuk larutan koloid, bila air tersebut di keluarkan dari larutan koloid tersebut maka akan terbentuk suatu massa, liat, keras dan tidak tembus air serta bersifat lembut atau tahan terhadap reaksi kimia, sifat ini di terapkan dalam pengeboran dan tekik sipil

2. Luas permukaan Yang dimaksud dengan luas permukaan adalah jumlah kristal atau butir-butir bentonit dinyatakan dalam m/gram, sifat ini sangat penting karena semakin besar jumlah luas permukaan, makin banyak zat kimia yang dapat terbawa ( melekat ) atau makin sempurna pori-pori yang dapat tersisa sifat ini dimanfaatkan dalam industri kimia misalnya sebagai katalis, pembawa racun dan jamur serta digunakan sebagai bahan pengisi dan pengembangannya di dalam industri kertas, cat dan lain sebagainya.

3. Daya serap Sifat ini di sebabkan oleh ketidak seimbangan muatan listrik dalam ion serta adanya pertukaran ion, dalam mineral lampung daya serap terjadi pada ujung dan permukaan kristal serta ruang diantara kation butir lampung, bentonit mempunyai sifat mengadsorbsi karena ukuran partikel koloidnya sangat kecil mempunyai kapasitas pertukatan ion yang angat tinggi.

Tabel 2.8 Karakterisasi Bentonit

Karakterisasi Nilai Massa jenis 2,2

– 2,8 gram/ L Massa molekul relatif 549,07 gram/ L Indeks bias 1,547
– 1,557

Titik leleh 1330

– 1430 C b.

Sifat- sifat kimia Bentonit mineral yang memiliki gugus aluminoslikat unsur-unsur kimia yang terkandung di dalam bentonit diperlihatkan pada Tabel 2.9

Tabel 2.9 Komposisi kimia

Senyawa Na- Bentonit (% ) Ca-Bentonit (% ) SiO2 61,3-61,4 62,12 Al2O3 19,8 17,33 Fe2O3 3,9 5,30 CaO 0,6 3,68 MgO 1,3 3,30 Na2O 2,2 0,50 K2O 0,4 0,55 H2O 7,2 7,22

2.5 PENGUJIAN DAN KARAKTERISASI

Dari hasil pembuatan sampel komposit yang terdiri dari campuran polietilen/ low density polyethelene (LDPE) dengan pengisi bentonit alam, dilakukan beberapa karakterisasi : yakni sifat mekanik (kekuatan tarik , perpanjangan putus, dan Modulus Young), analisis termal dengan TGA dan DTA , dan analisis morfologi.

2.5.1 Uji Mekanik.

Perilaku mekanika maupun sifat-sifat mekanik polimer termoplastik sebagai respon terhadap pembebanan secara umum dapat dijelaskan dengan mempelajari hubungan antara struktur rantai molekulnya dan fenomena yang teramati. sifat mekanik meliputi kekuatan tarik , perpanjangan putus, Modulus Young. Perilaku termoplastik secara umum adalah elastik non-linear yang tergantung pada waktu (time-dependent) , ada dua mekanisme yang terjadi pada daerah elastis, yaitu:

1. Distorsi keseluruhan bagian yang mengalami deformasi 2. Regangan dan distorsi ikatan-ikatan kovalennya. (Bukit, 2011).

Gambar 2.8 Spesimen Uji Tarik dan Perilaku Polimer TermoplastikSaat Mengalami Pembebanan di Mesin Uji Tarik.

Pengujian tarik (tensile test) adalah pengujian mekanik secara statis dengan cara sampel ditarik dengan pembebanan pada kedua ujungnya di mana gaya tarik yang diberikan sebesar P (Newton). Tujuannya untuk mengetahui sifat- sifat mekanik tarik (kekuatan tarik) dari komposit yang diuji. Tegangan perpatahan adalah perbandingan gaya perpatahan mula-mula. Modulus Young adalah ukuran suatu bahan yang diartikan ketahanan material tersebut terhadap deformasi elastik. Makin besar modulusnya maka semakin kecil regangan elastik yang dihasilkan akibat pemberian tegangan .

2.5.2 Analisis SEM (Scanning Elektron Microscopy)

SEM merupakan pencitraan material dengan mengunakan prinsip mikroskopi. SEM dipakai untuk mengetahui struktur mikro suatu material meliputi tekstur, morfologi, komposisi dan informasi kristalografi permukaan partikel. Morfologi yang diamati oleh SEM berupa bentuk, ukuran dan susunan partikel (Frida, 2011).

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

Untuk material bukan logam seperti isolator ,agar profil permukaan dapat diamati dengan jelas dengan SEM maka permukaan material tersebut harus dilapisi dengan logam. Film tipis logam dibuat pada permukaan material tersebut sehingga dapat memantulkan berkas elektron. Metode pelapisan yang umumnya dilakukan adalah evaporasi dan sputtering. Logam pelapis yang umumnya digunakan adalah emas. (Frida, 2011).

2.5.3 Analisa Sifat Termal

Pada bahan polimer analisis termal digunakan untuk penentuan kontrol kualitas suatu bahan. Analisa teramal secara umum didefinisikan sebagai sekumpulan teknik yang mengukur sifat fisis suatu bahan dan atau hasil-hasil reaksi yang diukur sebagai fungsi temperatur (Frida, 2011). Tanpa adanya pengetahuan data-data termal, pemrosesan suatu bahan akan sangat sulit dilakukan. Sifat termal suatu bahan menggambarkan kelakuan dari bahan tersebut jika dikenakan perlakuan termal (dipanaskan / didinginkan). Dengan demikian pengetahuan tentang sifat termal suatu bahan menjadi sangat penting dalam kaitannya dengan pemrosesan bahan menjadi barang jadi maupun sebagai control.

Differential Thermal Analysis ( DTA)

DTA adalah tehnik yang mencatat perbedaan antara suhu sampel dan senyawa pembanding, baik terhadap suhu saat kedua specimen dikenali kondisi suhu yang sama dalam sebuah lingkungan yang dipanaskan atau didinginkan pada laju terkendali.

Analisis Termal Gravimetri (TGA)

Analisis Termal Gravimetri merupakan metoda analisis yang menunjukkan sejumlah urutan dari lingkungan termal, kehilangan berat dari bahan disetiap tahap, dan suhu awal perosotan (Hamid ,2008). Analisa termogravimetri (TGA) dilakukan untuk menentukan kandungan pengisi dan kestabilan termal dari suatu bahan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 KOMPOSIT POLIMER - Pembuatan dan Karakteristik komposit yang terdiri dari campuran Polietilen densitas rendah (LDPE ) dengan pengisi bentonit alam