SINTESIS KOMPOSIT LIMBAH POLIPROPILENASERAT ALAMBENTONIT YANG MEMILIKI KEMAMPUAN HAMBAT BAKAR DAN SIFAT MEKANIK YANG BAIK

LIMBAH POLIPROPILENA/SERAT ALAM/BENTONIT YANG MEMILIKI KEMAMPUAN HAMBAT BAKAR DAN SIFAT MEKANIK YANG BAIK

Disusun Oleh: APRINA SUCI MAHLANI

M 0306002

SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012

commit to user

commit to user

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “SINTEIS KOMPOSIT LIMBAH POLIPROPILENA/SERAT ALAM/BENTONIT YANG

MEMILIKI KEMAMPUAN HAMBAT BAKAR DAN SIFAT MEKANIK YANG BAIK” belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, Februari 2012

APRINA SUCI MAHLANI

commit to user

LIMBAH POLIPROPILENA/SERAT ALAM/BENTONIT YANG MEMILIKI KEMAMPUAN HAMBAT BAKAR DAN SIFAT MEKANIK YANG BAIK

Aprina Suci Mahlani Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Telah disintesis komposit dari limbah polipropilena (LPP) dan serat tandan kosong sawit (STKS) dengan rasio LPP/STKS=8/2 menggunakan senyawa penggandeng LPP-g-AA secara reaktif dengan metode larutan menghasilkan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (FI). Analog FI, formula FII disintesis dengan penambahan bentonit (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent) dan FIII dengan penambahan montmorillonit (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt). Komposit yang terbentuk dikarakterisasi dengan FTIR, XRD, pengujian daya bakar meliputi time to ignition (TTI) serta burning rate (BR) sesuai dengan ASTM D 635 dan persentase heat release (HR), serta sifat mekanik meliputi kekuatan tarik berdasarkan ASTM D 638 dan kekuatan impak berdasarkan ASTM D 6110.

Berdasarkan hasil pengujian daya bakar dan sifat mekanik pada komposit FII dan FIII dengan variasi konsentrasi bentonit maupun montmorillonit masing- masing 10%; 20%; 30%; 40%, diperoleh komposisi optimum bentonit maupun montmorillonit pada FII dan FIII sebesar 20%. Dimana BR FII berkurang sebesar 57,27%, kekuatan tariknya meningkat 13,49%, dan kekuatan impaknya meningkat 41,07% dibandingkan dengan FI. Sedangkan pada FIII jika dibandingkan dengan FI, maka BR menurun sebesar 59,55%, kekuatan tarik meningkat 18,76%, dan kekuatan impak meningkat sebesar 48,03%. Sehingga komposit yang diperoleh memiliki hambat bakar dan sifat mekanik yang lebih baik dari FI.

Kata kunci : limbah polipropilena, serat tandan kosong sawit, bentonit,

montmorillonit.

commit to user

POLYPROPYLENE WASTE/NATURAL FIBER/BENTONITE HAS FIRE RETARDANCY AND BETTER MECHANICAL PROPERTIES

Aprina Suci Mahlani Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Sebelas March University

ABSTRACT

The composites of polypropylene waste (LPP) and empty fruit bunch of oil palm fiber (STKS) with a ratio of LPP/STKS=8/2 using multifunctional compound LPP-g-AA has been synthesized reactively with methods of solution resulting LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS. Analogue FI, formula FII synthesized by the addition of bentonite (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent), whereas formula FIII synthesized by the addition of montmorillonite (LPP/DVB/LPP-g- AA/STKS/MMt). The composites were characterized by FTIR, XRD, burning test include time to ignition (TTI) and burning rate (BR) according to ASTM D 635 and the percentage of heat release (HR), and testing of mechanical properties include tensile strenght according to ASTM D 638 and impact strenght according to ASTM D 6110.

Based on the results of burning test and mechanical properties testing of composites with various concentrations of bentonite as well as montmorillonite 10%; 20%; 30%; 40% respectively, to obtained the optimum composition of bentonite as well as montmorillonite in FII and FIII of 20%. Where BR of FII decrease to 57,27%, it’s tensile strenght increase to 13,49%, and it’s impact strenght increase to 41,07% compared with FI. While in FIII compared with FI, it’s BR decrease to 59,55%, it’s tensile strenght increase to 18,76%, and it’s impact strenght increase to 48,03%. Thus composites obtained has fire retardancy and better mechanical prtoperties than FI.

Key words: waste polypropylene, empty fruit bunch of oil palm fiber, bentonite,

montmorillonite.

commit to user

Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. (Q.S Al Insyirah : 6)

Sebaik-baik manusia diantaramu adalah yang paling banyak manfaatnya bagi orang lain. (HR. Bukhari dan Muslim)

commit to user

Karya ini penulis persembahkan kepada: Kedua orang tua dan adikku yang tak pernah lelah mendoakan. Sahabat-sahabatku, untuk dukungan dan semangatnya.

commit to user

Assalamu’alaikum Wr. Wb. Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-

Nya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. Shalawat serta salam kepada Rasulullah Muhammad SAW, beserta para keluarga, sahabat, dan para pengikut beliau dari dahulu hingga akhir zaman.

Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah memberikan masukan, dukungan, dan semangat, baik selama penelitian maupun dalam penulisan skripsi ini. Rasa terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada:

1. Prof. Neng Sri Suharty, M.S., Ph.D selaku pembimbing akademik dan dosen pembimbing yang telah membimbing dan membantu selama proses penelitian dan penyusunan skripsi.

2. Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T selaku dosen pembimbing yang telah membimbing dan membantu selama proses penyusunan skripsi.

3. Dr. Eddy Heraldy, M.Si selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA Universitas Sebelas Maret

4. IF. Nurcahyo, M.Si selaku Ketua Lab. Kimia Dasar, FMIPA, Universitas Sebelas Maret, beserta laboran mbak Nanik dan mas Anang atas bantuannya selama di laboratorium kimia.

5. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen di Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, yang telah memberikan ilmunya pada penulis selama studi di jurusan kimia.

6. Ayah, Ibu, Adik, serta seluruh keluarga tercinta yang senantiasa memotivasi, mendorong serta tak pernah lelah mendoakan penulis.

7. Sahabat-sahabatku yang luar biasa, Buki, Nida, Tika, Oni, Andika, Imam, Pandu, Rocky, Ivan Andi yang selalu menyemangati penulis agar segera menyelesaikan skripsi ini.

8. Eliphedia Okidimis yang sudah menjadi patner dalam pengerjaan tugas akhir ini.

commit to user

bantuan yang telah diberikan.

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT membalas segala kebaikan dan pengorbanan yang telah

diberikan dengan balasan yang lebih baik. Aamiin. Penelitian ini merupakan bagian dari projek penelitian Research Proposal International Research Collaboration And Scientific Publication yang berjudul “Developing of Polypropylena/nano-Montmorillonite Composites: Though, High Flame Resistance and Enviromental Friendly of Public Transportation” yang didanai DIKNAS atas nama Prof. Neng Sri Suharty, M.S., Ph.D. Berkaitan dengan hal tersebut maka penggandaan atau pengambilan segala sesuatu dari penelitian ini harus seijin Prof. Neng Sri Suharty, M.S., Ph.D sebagai pemilik projek penelitian.

Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakannya. Namun demikian, semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi yang memerlukan.

Surakarta, Februari 2012

Aprina Suci Mahlani

commit to user

2. Burning Rate (BR)......................................................................

3. Heat Release (HR)......................................................................

C. Pengujian Sifat Mekanik...................................................................

1. Kekuatan Tarik (TS)...................................................................

2. Modulus Young (E) ...................................................................

3. Energi Serap (Es) dan Kekuatan Impak (Is)...............................

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.......................................................... DAFTAR PUSTAKA...................................................................................... LAMPIRAN-LAMPIRAN..............................................................................

52

53

55

55

57

58

61

62

71

commit to user

Halaman

Gambar 1. Reaksi Polimerisasi dari Propilena Menjadi Polipropilena.......... Gambar 2. Struktur dari polipropilena: (a) isotaktik, (b) sindiotaktik, dan

(c) ataktik, dimana R = CH 3 ........................................................

Gambar 3. Kode Polipropilena....................................................................... Gambar 4. Bagian Tandan Kosong Sawit...................................................... Gambar 5. (a) Struktur Monomer Selulosa ; (b) Struktur Polimer

Selulosa.......................................................................................

Gambar 6. Pembentukan Selulosa Radikal.................................................... Gambar 7. Struktur Asam Akrilat.................................................................. Gambar 8. Struktur Benszil Peroksida (BPO)................................................ Gambar 9. Mekanisme Dekomposisi dari BPO............................................. Gambar 10. Struktur Divenilbenzena (DVB)................................................... Gambar 11. Struktur Xilena............................................................................. Gambar 12. (a) Reaksi Pembakaran ; (b) Segitiga Api.................................... Gambar 13. Struktur Montmorillonit............................................................... Gambar 14. Ilustrasi Persebaran Organoclay pada Polimer (a) Komposit

Konvensional ; (b) Komposit Terinterkalasi ; (c) Komposit Tereksfoliasi.................................................................................

Gambar 15. Spesimen Pengujian Daya Bakar ASTM D 635.......................... Gambar 16. Spesimen Uji Kekuatan Tarik ASTM D 638 Tipe V................... Gambar 17. (a) Spektra LPP; (b) Spektra AA; (c) Spektra LPP-g-AA............ Gambar 18. Spektra FTIR (a) LPP ; (b) LPP-g-AA ; (c) DVB ; (d) STKS ;

(e) LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS...................................................

Gambar 19. Spektra FTIR (a) Formula FI (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS) ;

(b) Bentonit ; (c) Formula FII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/ Bent.............................................................................................

Gambar 20. (a) XRD MMt (b) XRD Bentonit................................................. Gambar 21. (a) LPP (b) MMt (c) LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt............. Gambar 22. Uji Nyala Geobiokomposit Formula FII......................................

10

10

11

13

13

15

16

16

17

18

18

21

23

25

27

43

45

47

48

49

50

commit to user

FII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent) dan FIII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt)............................................

Gambar 24. Pengaruh % Clay Terhadap Burning Rate (BR) Formula FII

(LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent) dan Formula FIII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt)............................................

Gambar 25. Grafik Pengaruh % Clay Terhadap Heat Release (HR)

Formula II (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent) dan Formula III (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt).........................

Gambar 26. Grafik Pengaruh % Clay Terhadap Kekuatan Tarik Formula FII

(LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent) dan Formula FIII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt)............................................

Gambar 27. Grafik Pengaruh % Clay Terhadap Modulus Young Formula

FII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent) dan Formula FIII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt)............................................

Gambar 28. Grafik Pengaruh % Clay terhadap Energi Serap Formula FII

(LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent) dan Formula FIII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt)............................................

Gambar 29. Grafik Pengaruh % Clay terhadap Kekuatan Impak Formula FII

(LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent) dan Formula FII (LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt)............................................

51

53

54

56

57

58

59

commit to user

Halaman

Tabel 1. Sifat-sifat Fisik Polipropilena............................................................. Tabel 2. Sifat Fisik dan Morfologi STKS.........................................................

Tabel 3. Komposisi dan Sifat Kimia STKS...................................................... Tabel 4. Sifat Asam Akrilat.............................................................................. Tabel 5. Hasil Analisis Sampel Bentonit.......................................................... Tabel 6. Berbagai Jenis Formula Pada Sintesis Geobiokomposit.....................

11

12

15

20

37

commit to user

Halaman

Lampiran 1. Skema Preparasi LPP.................................................................. Lampiran 2. Skema Preparasi Serat Tandan Kosong Sawit (STKS)..............

Lampiran 3. Sintesis LPP Termodifikasi (LPP-g-AA)................................... Lampiran 4. Sintesis Bio/Geobikomposit Proses Larutan............................. Lampiran 5. Pembuatan Spesimen.................................................................. Lampiran 6. Formula....................................................................................... Lampiran 7. Data Hasil Pengujian Daya Bakar: Time To Ignition (TTI)........ Lampiran 8. Data Hasil Pengujian Daya Bakar: Burning Rate (BR).............. Lampiran 9. Data Hasil Pengujian Daya Bakar: Heat Release (HR).............. Lampiran 10. Data Hasil Pengujian Sifat Mekanik: Kekuatan Tarik................ Lampiran 11. Data Hasil Pengujian Sifat Mekanik: Modulus Young.............. Lampiran 12. Data Hasil Pengujian Sifat Mekanik: Energi Serap.............. Lampiran 13. Data Hasil Pengujian Sifat Mekanik: Kekuatan Impak.............. Lampiran 14. Pola Difraksi LPP Standar JCPDS............................................. Lampiran 15. Pola Difraksi Montmorillonit Standar JCPDS.........................

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

84

commit to user

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Sebagian besar masyarakat Indonesia saat ini tentunya sudah tidak asing lagi dengan Air Minum Dalam Kemasan (AMDK) dan mengkonsumsinya untuk kebutuhan sehari-hari. AMDK diproduksi dalam berbagai jenis kemasan seperti galon (19 L) berbahan polikarbonat (PC), botol (1,5 L, 600 ml, dan 300 ml) berbahan polyethylene terephthalate (PET), dan cup (240 ml) berbahan polipropilena (PP). Soetantini (2007) melaporkan bahwa 12 miliar liter kebutuhan air mineral di Indonesia pada tahun 2006, 60% dalam kemasan galon, 25% dalam kemasan botol, dan 15% dalam kemasan cup. Pada akhir 2009, Asosiasi Perusahaan Air Minum Dalam Kemasan Indonesia (Aspadin) memperkirakan produksi AMDK pada 2010 bisa mencapai 17 miliar liter. Jumlah tersebut meningkat 15% dibanding tahun sebelumnya yang baru mencapai 15,5 miliar liter (Baroeno, 2010). Semakin bertambahnya produksi AMDK baik dalam kemasan galon, botol, ataupun cup maka produksi plastik untuk kemasan-kemasan tersebut pun juga akan meningkat. Dapat diasumsikan bahwa untuk limbah cup saja yang terbuang bisa mencapai 9,7 miliar gelas. Apabila dilakukan pengukuran massa, ternyata satu buah cup memiliki massa 4 gr, dengan demikian limbah cup AMDK

yang terbuat dari PP terbuang seberat 388 x 10 2 ton. Keberadaan limbah PP tersebut akan menimbulkan permasalahan lingkungan jika tidak ditangani dengan tepat karena limba h PP tidak dapat membusuk, tidak dapat terurai secara alami, dan tidak dapat menyerap air. Oleh karena itu, diperlukan solusi alternatif untuk menyelesaikan permasalahan limbah PP tersebut.

Banyak penelitian yang dilakukan tentang pencampuran plastik dengan suatu bahan pengisi (filler) sebagai penguat seperti serat alam dan filler anorganik menjadi plastik yang bermanfaat serta memiliki sifat mekanik yang baik. Rijswijk, K.V., et al (2001) melaporkan bahwa komposit serat alam dapat diaplikasikan dalam berbagai industri, salah satunya adalah otomotif. Arunvisut, et al (2007) mensintesis komposit Low Density Polyethylene (LDPE)/clay untuk kemasan.

commit to user

al (2008) mensintesis komposit dari Poli (metil akrilat-co-metil metakrilat)/montmorillonit (MMt) juga untuk film kemasan. Beberapa penelitian

lain tentang pencampuran plastik dengan filler menjadi suatu komposit yang dapat meningkatkan kekuatan mekaniknya dan biodegradable, antara lain Kim, et al (2005) mensintesis komposit dari plastik polibutilen suksinat (PBS) dengan abu sekam padi (SP) dan PBS dengan serbuk kayu (SK) dihasilkan komposit yang biodegradable dan kekuatan mekaniknya meningkat optimum pada penambahan 10% serat; Badri, K dan Amin, K.A.M. (2006) mensintesis biokomposit dari poliuretan (PU) dengan serat tandan kosong sawit (TKS) dan dihasilkan biokomposit dengan kekuatan mekanik tinggi pada rasio TKS:PU=35:65; dan Suharty, et al (2007) mensintesis polistirena limbah (PSL) dengan serbuk kayu sengon (SS) dihasilkan komposit yang kekuatan mekaniknya meningkat dan memiliki kemampuan degradasi yang baik.

Serat alam yang cukup melimpah dan belum optimal pemanfaatannya yakni serat tandan kosong kelapa sawit (TKS) yang mengandung 62,46% selulosa (Haradewi, 2007). Dari proses penggelolaan tandan buah segar (TBS) menjadi minyak sawit (CPO) lebih kurang 45%nya akan menjadi limbah padat dan setengah dari jumlah limbah padat tersebut (22-23%) merupakan tandan kosong (Surjosatyo dan Vidian, 2004). Sehingga pemanfaatan serat TKS sebagai filler pada komposit merupakan langkah yang tepat.

Permintaan terhadap komposit serat alam dalam berbagai aplikasi terus mengalami peningkatan. Perkembangan bidang science dan teknologi mulai mengurangi penggunaan bahan konvensional seperti logam untuk memenuhi keperluan aplikasi baru. Karena aplikasi dalam bidang angkasa luar, perkapalan, automobile dan industri pengangkutan memerlukan bahan-bahan yang berdensitas rendah, tahan karat, dan kuat. Mwaikambo (2006) melaporkan pada tahun 1930, Henry Ford sudah mempergunakan serat kenaf sebagai filler untuk salah satu komponen kendaraan. Keuntungan penggunaan biokomposit dalam aplikasi transportasi yakni memiliki bobot yang lebih ringan bila dibandingkan dengan

commit to user

lebih efisien (Mwaikambo, 2006). Sebagai material organik, polimer dan serat alam memiliki kelemahan

yaitu mudah terbakar. Padahal pada kendaraan sering terjadi kebakaran akibat dari kecelakaan ataupun gangguan listrik. Permasalahan ini dapat diatasi dengan penambahan suatu senyawa penghambat bakar yang dapat menurunkan kemampuan bakar biokomposit.

Penambahan senyawa penghambat bakar kedalam komposit telah banyak dilakukan. Gilman, et al (2000) melaporkan penambahan clay pada polipropilena yang di-grafting dengan maleic anhydride (PPMA) ternyata dapat menurunkan kemampuan bakar kompositnya. Solomon (2004) menambahkan montmorillonit (MMt) pada polipropilena dan kemampuan bakar komposit yang dihasilkan dapat berkurang hingga 75%, sehingga komposit tersebut dapat digunakan untuk

komponen otomotif. Patra, et al (2005) menggunakan CaCO 3 dan ammonium

polifosfat (APP) sebagai senyawa penghambat bakar pada kompositnya dan

dengan komposisi CaCO 3 :APP=1:2 diperoleh hasil yang lebih efektif untuk

menaikkan kemampuan hambat bakarnya. Bourbigot, et al (2010) menambahkan CNT, ZnO, MMt pada polimer polilaktida (PLA) dan termoplastik poliuretan (TPU) dan dihasilkan komposit yang kemampuan bakarnya menurun. Suharty, et

al (2010) menambahkan Mg(OH) 2 /Al(OH) 3 (rasio 15/5), serta H 3 BO 3 pada

komposit PP/KF dan dihasilkan komposit yang tingkat pembakarannya berkurang sampai 55%. Ullah, et al (2010) melaporkan bahwa lempung kaolin dapat menjadi senyawa penghambat bakar pada EG-APP-Mel-B.A.

Dari penelitian tersebut, maka salah satu senyawa yang dapat digunakan sebagai penghambat bakar adalah mineral lempung (clay) yang merupakan bahan alam yang secara luas terdistribusi di Indonesia mulai dari Sumatra, Jawa, sampai Sulawesi. Apalagi lempung alam di Indonesia didominasi oleh kelompok montmorillonit yang dapat disisipi (diinterkalasi) dengan suatu bahan seperti senyawa organik atau oksida-oksida logam (Negara, et al ; 2008).

commit to user

B. Rumusan Masalah

1. Identifikasi Masalah

Penggunaan plastik banyak digunakan untuk berbagai keperluan, salah satunya adalah untuk plastik kemasan AMDK. Kemasan AMDK yang cukup potensial untuk menjadi limbah adalah kemasan dalam bentuk cup yang berbahan polipropilena (PP). Limbah PP tersebut tidak bisa terdegradasi sehingga dapat menimbulkan suatu permasalahan di lingkungan. Salah satu solusi alternatif pemecahan masalah tersebut adalah dengan mengolahnya menjadi suatu plastik bermanfaat, kuat serta biodegradable dengan penambahan serat alam atau filler anorganik. Serat alam yang cukup melimpah dan belum optimal pemanfaatannya yakni serat tandan kosong kelapa sawit (STKS). Serat TKS merupakan limbah terbesar yakni sekitar 23% dari tandan buah segar (TBS). Sehingga pemanfaatan serat TKS sebagai filler pada komposit merupakan langkah yang tepat. Daulay (2005), Badri, et al (2006), dan Khalid, et al (2008) telah menggunakan serat TKS sebagai filler pada kompositnya dan kekuatan mekanik dari komposit tersebut meningkat.

Kemajuan teknologi telah mendorong peningkatan dalam permintaan terhadap bahan komposit serat alam dalam berbagai aplikasi. Salah satunya adalah sebagai komponen kendaraan bermotor. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, komposit harus memiliki sifat hambat bakar yang tinggi. Kemampuan hambat bakar komposit dapat ditingkatkan dengan memberikan senyawa penghambat

bakar. Suharty, et al (2010) melaporkan Mg(OH) 2 , Al(OH) 3 , serta H 3 BO 3 , merupakan senyawa anti nyala. Patra, et al (2005) menambahkan CaCO 3 dan

ammonium polifosfat (APP) sebagai senyawa tahan api pada kompositnya dan

dengan komposisi CaCO 3 : APP = 1 : 2 diperoleh hasil yang lebih efektif untuk

menurunkan kemampuan bakarnya. Beberapa penelitian lain melaporkan bahwa montmorillonit juga dapat meningkatkan sifat mekanik dan meningkatkan kemampuan hambat bakar kompositnya (Gilman, et al ; 2000, Jong-Hoon Lee, et al ; 2003, Solomon, 2004, dan Bourbigot, et al ; 2010). Indonesia sebenarnya memiliki sumber daya alam yang sangat memungkinkan untuk pengaplikasian

commit to user

luas terdistribusi di Indonesia mulai dari Sumatra, Jawa, sampai Sulawesi.

Sintesis komposit dapat dilakukan dengan metode larutan (Suharty, et al ; 2007 dan Suharty, et al ; 2008) dan melt mixing (Kim, et al ; 2005 dan Pascual, et

al ; 2008). Dalam prosesnya dapat dilakukan secara reaktif maupun nonreaktif. Suharty, et al (2007) telah membuat komposit polistirena daur ulang dengan serbuk kayu sengon dan serbuk kayu kelapa secara metode larutan, baik secara reaktif menggunakan inisiator benzoil peroksida (BPO) maupun non reaktif. Hasilnya, komposit yang dibuat secara reaktif dengan bantuan inisiator lebih kuat daripada komposit yang dibuat secara non reaktif. Sifat mekanik komposit dapat ditingkatkan dengan penambahan compatibilizer untuk mengikatkan senyawa polar dan non polar. Ismail, et al (2010) menggunakan maleic anhydride (MA) sebagai compatibilzer pada komposit LDPE/Poli (vinil alkohol) sehingga interaksi antara LPDE dengan Poli (vinil alkohol) meningkat. Pengikatan matriks polimer yang bersifat non polar dengan lempung yang bersifat polar memerlukan suatu compatibilizer seperti polietilena yang di-grafting maleic anhydride (PEMA) (Arunvisut, et al ; 2007) dan poli(asam akrilat) (PAA) (G. Supri, et al ; 2008). Penambahann senyawa penyambung silang pada komposit juga mengakibatkan peningkatan sifat mekanik bila dibandingkan dengan komposit tanpa senyawa penyambung silang (Suharty, et al ; 2007). Suharty (1993) melaporkan bahwa trimetilol propana triakrilat (TMPTA), 2,4,6-tri-allyl-oxy 1,3,5-triazine (TAC), dan divinil benzena (DVB) dapat meningkatkan pembentukan ikatan sambung silang sehingga terbentuk jaringan yang lebih besar, dimana DVB dapat meningkatkan ikatan sambung silang lebih tinggi dibanding TMPTA dan TAC.

Karakterisasi komposit dilakukan pada analisis gugus fungsi dan kristalinitas. Pengujian sifat mekanik meliputi kekuatan tarik dan Modulus Young berdasarkan ASTM D 638 dan energi serap serta kekuatan impak berdasarkan ASTM D 6110. Pengujian daya bakar yang meliputi time to ignition (TTI), burning rate (BR) berdasarkan ASTM D 635 dan heat release (HR).

commit to user

1. Polimer yang digunakan dalam pembuatan biokomposit berasal dari limbah polipropilena (LPP) dari cup air mineral dalam kemasan (AMDK) dengan

merek sejenis.

2. Bahan pengisi yang digunakan pada pembuatan geobiokomposit adalah serat tandan kosong sawit (STKS) dari PTPN VII Unit Usaha Rejosari Kecamatan Natar Kabupaten Lampung Selatan Propinsi Lampung.

3. Senyawa penghambat nyala yang digunakan adalah lempung bentonit (Bent) dari Sukabumi dan montmorillonit p.a (MMt p.a) yang berasal dari Puspiptek BIN Batan Serpong.

4. Pembuatan geobiokomposit dilakukan dengan metode larutan menggunakan pelarut xilena dengan proses reaktif mempergunakan inisiator benzoil peroksida (BPO), senyawa penggandeng LPP-g-AA, serta dengan agen penyambung Divenilbenzena (DVB).

5. Karakterisasi geobiokomposit meliputi perubahan gugus fungsi dengan spektrefotometer Infra Merah (FT-IR) dan kristalinitas dengan difraksi sinar-

X (XRD).

6. Pengujian daya bakar meliputi penentuan time to ignition (TTI) dan burning

rate (BR) dilakukan menurut ASTM D 635 serta heat release (HR).

7. Pengujian sifat mekanik Tensille Strength (TS) dan Modulus Young (E) menggunakan Universal Testing Mechine (UTM) berdasarkan ASTM D 638, serta energi serap dan kekuatan impak dengan Impact Charpy Testing Mechine berdasarkan ASTM D 6110.

3. Rumusan Masalah

1. Bagaimana komposisi optimum lempung bentonit dan montmorillonit pada geobiokomposit [LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent] dan [LPP/DVB/LPP-g- AA/STKS/MMt] terhadap kemampuan hambat bakar ?

2. Bagaimana komposisi optimum lempung bentonit dan montmorillonit pada geobiokomposit [LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent] dan [LPP/DVB/LPP-g- AA/STKS/MMt] terhadap peningkatan sifat mekanik ?

commit to user

1. Mengetahui komposisi optimum lempung pada geobiokomposit [LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Bent] dan [LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/MMt]

terhadap kemampuan hambat bakar.

2. Mengetahui komposisi optimum lempung pada geobiokomposit terhadap sifat mekanik.

D. Manfaat Penelitian

1. Memberikan informasi dibidang kimia polimer tentang pengolahan limbah plastik menjadi geobiokomposit yang memiliki kemampuan hambat bakar dan sifat mekanik yang baik.

2. Membantu memecahkan permasalahan lingkungan hidup yang berasal dari limbah kemasan AMDK.

commit to user

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Polipropilena

Polipropilena (PP) adalah polimer yang mempunyai susunan berulang dari monomer propilena/propena dengan rumus struktur (CH 2 =CH-CH 3 ). Propena

berasal dari minyak bumi yang diperoleh melalui proses cracking (Grant, 1985). Penggabungan monomer propena membentuk polipropena melalui proses polimerisasi addisi (Adriani, A., 2003). Setiap unit ulang polipropilena mempunyai karbokation pada karbon tersier bersifat sangat stabil, sehingga atom

H yang terikat pada karbon tersier tersebut bersifat reaktif dan bersifat non polar (Pudjaatmaka, 1986). Reaksi polimerisasi dari propilena dapat dilihat pada Gambar 1 berikut :

Gambar 1. Reaksi Polimerisasi dari Propilena Menjadi Polipropilena

Polipropilena bersifat termoplastik yaitu sifat yang dapat dilunakkan dengan panas dan dapat dibekukan kembali dengan pendinginan secara reversible (Seymour dan Charracher, 1988). Dengan sifat unggul ini, polipropilena dapat dibentuk berulang-ulang. Sifat-sifat fisik polipropilena seperti dapat dilihat pada Tabel 1.

H 2 C C CH 3

CH 3

Propilena/Propena Polipropilena

commit to user

Sifat-sifat

Nilai

T dekomposisi ( 0 C)

380

Titik leleh ( 0 C)

165-175

Kuat tarik (MPa)

29,3 – 38,6

Kelarutan dalam toluena* (%)

66

Kelarutan dalam xilena* (%)

100

(J. Bandrup & Imergut, 1975 dalam Siburian, 2001; Suharty, 1993*) Pada polipropilena, rantai polimer yang terbentuk dapat tersusun

membentuk daerah kristalin (molekul tersususun teratur) dan bagian lain membentuk daerah amorf (molekul tersususun secara tidak teratur). Dalam struktur polimer atom-atom karbon terikat secara tetrahedral dengan sudut antara ikatan C-C 109,5 o dan membentuk rantai zigzag planar. Untuk polipropilena struktur zigzag planar dapat terjadi dalam tiga cara yang berbeda-beda tergantung pada posisi relative gugus metal satu sama lain di dalam rantai polimernya. Ini menghasilkan struktur isotaktik, ataktik dan sindiotaktik seperti pada Gambar 2.

Ketiga struktur polipropilena tersebut pada dasarnya secara kimia berbeda satu sama lain. Polipropilena ataktik tidak dapat berubah menjadi polipropilena sindiotaktik atau menjadi struktur lainnya tanpa memutuskan dan menyusun kembali beberapa ikatan kimia. Struktur yang lebih teratur memiliki kecenderungan yang lebih besar untuk berkristalisasi dari pada struktur yang tidak teratur. Jadi, struktur isotaktik dan sindiotaktik lebih cenderung membentuk daerah kristalin daripada ataktik. Polipropilena berstruktur stereogular seperti isotaktik dan sindiotaktik adalah sangat kristalin, bersifat keras dan kuat. Dalam struktur polipropilena ataktik gugus metil bertindak seperti cabang-cabang rantai pendek yang muncul pada sisi rantai secara acak. Ini mengakibatkan sulitnya untuk mendapatkan daerah-daerah rantai yang sama (tersusun) sehingga mempunyai sifat kristalin rendah menyebabkan tingginya kadar oksigen pada bahan tersebut sehingga bahan polimer ini mudah terdegradasi oleh pengaruh lingkungan seperti kelembaban cuaca, radiasi sinar matahari dan lain sebagainya (Schwarts, SS, 1991 dalam Evriani, S., 2009). Kebanyakan polipropilena

commit to user

struktur polipropilena isotaktik, ataktik dan sindiotaktik :

Gambar 2. Struktur dari polipropilena: (a) isotaktik, (b) sindiotaktik, dan (c) ataktik, dimana R = CH 3 .

Polipropilena merupakan salah satu plastik yang digunakan dalam bidang industri dengan kode angka 5 dari The Society of Plastic Industry (Kusumastuti, 2008), ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Kode Polipropilena

2. Serat Tandan Kosong Sawit (STKS) Indonesia adalah Negara penghasil utama kelapa sawit setelah Malaysia, serta menurut perkiaraan pada tahun 2010 Indonesia akan menjadi negara penghasil utama kelapa sawit. Pada tahun 2008, produksi CPO di Indonesia mencapai 17,1 juta ton (Hasibuan, 2010). Dari proses penggelolaan tandan buah segar (TBS) menjadi minyak sawit (CPO) lebih kurang 45%nya akan menjadi limbah padat berupa tempurung (shell), serabut (fiber) dan tandan kosong sawit

commit to user

kosong sawit (Surjosatyo dan Vidian, 2004).

Gambar 4. Bagian Tandan Kosong Sawit (TKS) Pemanfaatan limbah STKS belum banyak didayakan secara optimal. Sedangkan tandan kosong sawit merupakan limbah terbesar dalam proses ekstraksi minyak kelapa sawit. Dua bagian STKS yang banyak mengandung selulosa adalah bagian pangkal dan bagian ujung STKS yang runcing dan agak keras. Secara umum, sifat fisik dan morfologi STKS bagian pangkal lebih baik dibandingkan bagian ujung. Data selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2. Sifat Fisik dan Morfologi STKS

Parameter STKS Bagian Pangkal STKS Bagian Ujung

Panjang serat, mm

1,20

0,76 Rata-rata (L) Diameter serat, µm (D)

15,0

114,34 Diameter Lumen,µm (D)

8,04

6,99 Tebal dinding, µm (W)

3,49

3,68 Bilangan Rumkel (2W/I)

0,87

1,05 Kelangsingan (L/D)

79,95

53,00 Kelemasan (I/D)

0,54

0,49 Kadar Serat (%)

72,67

62,47 Bukan Serat (%)

27,33

37,53 (Darnoko, dkk ; 1995 dalam Nurjana,S.M, 2007)

Haradewi (2007) melaporkan komposisi kimia dari STKS dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

commit to user

Komponen Kimia

Kelarutan dalam

· 1% NaOH · Air dingin · Air panas

37,91 24,05 18,58

Dari data tersebut, terlihat bahwa kandungan selulosa pada STKS lebih dominan dibandingkan lignin. Hal ini menandakan bahwa serat tersebut memiliki keuletan yang cukup tinggi dan tidak getas (Mwaikambo, 2006).

Selulosa (C 6 H 10 O 5 )n adalah polisakarida yang merupakan pembentuk sel-

sel kayu hampir 50%. Selulosa terdiri atas rangkaaian yang panjang dari molekul- molekul glukosa yang yang dihubungkan oleh ikatan glikosida β 1-4 (Sadtrohamidjojo, H., 2005). Selulosa mengandung rata-rata 5.000 unit glukosa dan setiap unit glukosa mengandung tiga gugus hidroksil (-OH) yang terletak

pada C 2 ,C 3 ,dan C 6 serta dua oksigen yang membentuk ikatan glikosidik dengan

monomer lain (Achmadi, 2003). Molekul-molekul selulosa seluruhnya berbentuk linier dan mempunyai kecenderungan kuat membentuk ikatan hidrogen intra dan intermolekul (Sjostrom, 1995 dalam Adriani, A., 2003).

commit to user

(a)

(b) Gambar 5. (a) Struktur Monomer Selulosa, (b) Struktur Polimer Selulosa (Anonim, 2010 b )

Pada reaksi radikal selulosa, gugus-gugus radikal yang terbentuk akan menyerang rantai selulosa sehingga pusat reaksi radikal selulosa berada pada atom O pada C 1 yang mengikat R, seperti terlihat pada gambar berikut :

reaksi radikal

Gambar 6. Pembentukan Selulosa Radikal (Carlsson, M., 2005) Ismail (2010) melaporkan bahwa penggunaan serat alam sebagai pengisi atau filler pada pembuatan poliblen dapat berfungsi sebagai penguat atau reinforcement , akan tetapi Kim, et al (2005) dan Rowell, et al (1997) menyatakan bahwa kekuatan tarik poliblen akan menurun seiring bartambahnya jumlah serat alam sebagai pengisi poliblen. Suharty, et al (2008) melaporkan bahwa penambahan konsentrasi filler meningkatkan kekuatan mekanik sampai pada

H OH

OH

CH 2 OH

H OH

OH

CH 2 OH

CH 2 OH

H OH OH O H

H OH

OH

CH 2 OH

CH 2 OH

H OH OH H

commit to user

penelitian tersebut, maka pada penelitian ini digunakan rasio LPP/STKS adalah 8/2.

3. Senyawa Penggandeng Multifungsional

Senyawa penggandeng multifungsional merupakan suatu jenis senyawa yang dalam strukturnya memiliki gugus polar dan non polar pada sisi yang berlawanan. Senyawa tersebut dapat meningkatkan interaksi kimia pada pencampuran lempung yang polar (hidrofilik) dengan plastik non polar (hidrofobik). Suharty dan Wirjosentono (2005) menggunakan asam akrilat (AA) sebagai senyawa pemodifikasi antara PS dengan SKK secara reaktif dimana terjadi peningkatan sifat mekanik. Yang, et al (2005) telah menggunakan MAPP (maleated polypropylene) sebagai senyawa pemodifikasi antara antara SSP dan PP sehingga diperoleh biokomposit yang mempunyai sifat mekanik yang baik. G.,Supri, et al (2008) telah meneliti pengaruh penggunaan Poli(asam akrilat) (PAA) pada komposit LDPE/nanoclay. Hasilnya menunjukkan bahwa komposit yang menggunakan PAA sebagai senyawa pemodifikasi memiliki kekuatan mekanik yang lebih baik dibandingkan dengan komposit tanpa senyawa pemodifikasi AA. Hal ini disebabkan persebaran yang merata dari nanoclay pada komposit karena adanya gugus polar dan gugus nonpolar dari poli(asam akrilat). Pascual, et al (2008) menggunakan PP-g-MA sebagai senyawa pemodifikasi pad komposit PP/nanoclay dan diperoleh bahwa kekuatan mekanik dan kestabilan termal kompositnya meningkat.

Asam akrilat merupakan asam lemah yang lebih korosif dibanding asam asetat (Billmeyer, 1984 dalam Sukatik, 2008). Senyawa ini secara luas digunakan pada plastik lembaran/lilin, untuk lencana, pelapisan, kertas pelapis, dan finishing kulit (Kirk-Othmer, 1967 dalam Siburian, 2001). Asam akrilat merupakan senyawa vinil karboksilat dengan bau khas dan menyengat. Adapun sifat dari asam akrilat dapat dilihat pada tabel 4.

commit to user

Parameter

Nilai

Titik didih ( 0 C)

141

Titik lebur ( 0 C)

135

Indeks bias (25 0 C)

1,185

Massa jenis (gr/ml)

1,12-1,19

Kuat tarik (lb/inc 2 )

5,5-10

Kuat impact (ft.lb/in)

0,2-2,3

Suhu kerja ( 0 C)

93

Daya elektrik

400-530

Kekerasan permukaan

Bentuk rumus molekul asam akrilat menurut Seymour dan Charraher (1988) adalah sebagai berikut :

Gambar 7. Struktur Asam Akrilat

Dari struktur di atas dilihat bahwa asam akrilat memiliki gugus fungsi reaktif yaitu gugus karbonil (C=O) dan hidroksil (OH) yang bersifat polar dan

gugus vinil (CH 2 =CH-) yang bersifat non polar. Gugus polar dari asam akrilat

akan mengikat bagian polar dari selulosa atau lempung. Sedangkan gugus non polar dari asam akrilat akan berikatan dengan gugus non polar dari polipropilena

yaitu pada karbon tersier dari polipropilena. Dengan adanya sifat tersebut maka

asam akrilat dapat digunakan sebagai senyawa penggandeng multifungsional

dalam reaksi antara polipropilena, serat, dan lempung. Dalam penelitian ini, asam

akrilat akan di-grafting dengan PP agar serat dan lempung dapat lebih tersebar merata pada komposit.

HC H HC 2 C

commit to user

Benzoil peroksida merupakan senyawa peroksida yang berfungsi sebagai inisiator dalam proses polimerisasi dan dalam pembentukan ikatan silang berbagai

polimer dan material polimer. Senyawa peroksida ini dapat digunakan sebagai pembentuk radikal bebas (Hesman, 1974 dalam Sukatik, 2001). Benzoil peroksida

(waktu paruh 30 menit pada temperatur 100 0 C) mempunyai keuntungan yaitu

radikal benzoiloksi yang cukup stabil sehingga cenderung bereaksi dengan molekul-molekul monomer yang lebih reaktif sebelum mengeliminasi karbondioksida, dengan demikian mengurangi pemborosan inisiator (Sopyan,

2001). BPO memiliki rumus molekul C 14 H 10 O 2 dengan rumus strukturnya seperti pada gambar di bawah ini :

Gambar 8. Struktur Bensoil Peroksida (Seymour dan Charraher, 1988)

Adapun pembentukan radikal bebas dan reaksinya dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Mekanisme Dekomposisi dari BPO (Seymour dan Charracher, 1988)

5. Senyawa Penyambung Silang Divinil Benzena Penambahan senyawa penyambung silang dalam pembuatan poliblen digunakan untuk meningkatkan kuat tarik dari poliblen yang dihasilkan (Yang, et

al ; 2005). Contoh agen penyambung silang antara lain : trimetilol propane

triakrilat (TMPTA), 2,4,6-tri-allyl-oxy 1,3,5-triazine (TAC), dan divinil benzena (DVB). Suharty (1993), telah melakukan penelitian dengan membandingkan

(R 1 ● )

2C 6 H 5 ● + 2 CO 2

(R 2 ● Benzoil Peroksida )

OOC

commit to user

memperbanyak ikatan lebih besar yaitu sebesar 15% ikatan dibandingkan dengan TMPTA (9% ikatan) dan TAC (4% ikatan). Ternyata DVB lebih reaktif

dibandingkan TMPTA dan TAC. Oleh karena itu dalam penelitian ini agen penyambung silang yang digunakan adalah DVB.

DVB merupakan senyawa benzena yang mengikat dua gugus vinil pada posisi meta atau para yang bersifat non polar dan mempunyai berat molekul

130,191 gr/mol serta titik didih 200 0 C. Gugus reaktif DVB terletak pada kedua

gugus vinil dan inti aromatis (Suharty, 1993). Struktur DVB ditunjukkan pada Gambar 10. DVB dapat membentuk ikatan primer dan sekunder pada gugus reaktifnya. Ikatan primer terbentuk pada gugus vinil dengan senyawa non polar lainnya, sedangkan ikatan sekunder atau ikatan hidrogen terjadi antara awan

elektron π dari inti aromatik dengan atom hidrogen bermuatan parsial positif. HC

CH 2

CH CH 2

Gambar 10. Struktur Divenilbenzena (DVB)

Ikatan primer dan sekunder memperbesar jaringan polimer sehingga polimer lebih masif dan keras serta dapat menurunkan indeks alir leleh dan konsekuensinya adalah meningkatnya sifat mekanik. Suharty, et al (2008) telah melakukan penelitian dengan mensintesis komposit dari PP dengan SB yang telah ditambah DVB. Komposit dengan DVB menurunkan nilai indeks alir leleh lebih rendah dibandingkan komposit tanpa DVB sehingga komposit tersebut mencapai sifat mekanik terbaik dibandingkan dengan tanpa penambahan DVB.

6. Pelarut Xilena

Dalam sintesis komposit dengan metode larutan diperlukan pelarut yang dapat melarutkan polipropilena daur ulang (PPDU) yaitu xilena. Xilena

commit to user

didih 138-144 0 C (Grant, 1985). Xilena dapat digunakan sebagai pelarut

dikarenakan dapat melarutkan PPDU dengan sempurna dalam kondisi mendidih (Suharty, 1993). Struktur xilena ditunjukkan Gambar 11 (Grant, 1985).

Gambar 11. Struktur Xilena

7. Fire Retardant

Proses pembakaran pada dasarnya adalah proses oksidasi bahan bakar oleh oksigen. Proses pembakaran dapat terjadi apabila konsentrasi antara uap bahan bakar dan oksigen terpenuhi, dan terdapat energi panas yang cukup. Proses terjadinya api (pembakaran) dikenal dengan nama segitiga api, yaitu unsur bahan bakar, unsur udara (oksigen), dan energi panas. Apabila ketiga unsur ini bertemu dan mencapai konsentrasi yang tepat, maka akan terjadi proses pembakaran, namun sebaliknya bila salah satu unsur dari 3 unsur tersebut ditiadakan, maka proses pembakaran tidak akan terjadi (Stefan, 2010).

CxHy + O 2 2 CO +H 2 O

(a)

(b)

Gambar 12. (a). Reaksi pembakaran; (b). Segitiga Api Proses meniadakan salah satu unsur dari segitiga api ini digunakan untuk metode dalam pemadaman kebakaran, yaitu :

a. dengan pendinginan untuk menghilangkan unsur energi panas,

b. menyetop supply bahan bakar untuk menghilangkan unsur bahan bakar,

CH 3

CH 3

commit to user

(Stefan, 2010). Fire retardant merupakan bahan kimia yang ditambahkan pada bahan yang mudah terbakar agar lebih tahan terhadap pengapian (Anonim, 2012 c ). Suatu

sistem penghambat bakar harus dapat dihasilkan gas yang dapat mengurangi

konsentrasi O 2 yang mendukung pembakaran, mengurangi perambatan panas pada polimer yang terbakar, dan menghasilkan arang untuk menghalangi interaksi O 2 dengan polimer (Tesoro, 1976). Beberapa penelitian telah dilakukan untuk

meningkatkan kemampuan hambat bakar dengan penambahan senyawa penghambat bakar antara lain : Gilman (2000) yang menambahkan clay (lempung) pada polipropilena yang dicangkong dengan maleic anhydride (PPgMA-clay), Solomon (2004) menambahkan MMt pada PP sehingga kemampuan bakar komposit yang dihasilkan dapat berkurang sampai 75%, sehingga komposit tersebut dapat digunakan untuk komponen otomotif, Patra, et

al (2005) menggunakan CaCO 3 dan ammonium polifosfat (APP) sebagai senyawa penghambat bakar pada kompositnya dan dengan komposisi CaCO 3 : APP = 1 : 2

diperoleh hasil yang lebih efektif untuk menurunkan kemampuan bakarnya. Hsian Lee, et al (2008) menambahkan montmorillonit (MMt) pada poly(methyl acrylate- co-methyl methacrylate) dan dihasilkan suatu komposit yang memiliki kemampuan hambat bakar juga. Paul, D.R., et al (2008) dan Sudhakara, et al (2011) melaporkan bahwa adanya clay dalam komposit dapat menurunkan kemampuan bakar komposit tersebut, karena saat pembakaran terbentuk arang yang melapisi permukaan spesimen sehingga membatasi suplai gas pembakaran (oksigen). Bourbigot, et al (2010) mempergunakan ammonium polyphosphate (APP) sebagai senyawa penghambat bakar pada kombinasi polilactida (PLA) dan poliuretan termoplastis (TPU). Suharty, et al (2010) menambahkan

Mg(OH) 2 /Al(OH) 3 (rasio 15/5), serta H 3 BO 3 pada komposit PP/KF dan

dihasilkan komposit yang tingkat pembakarannya berkurang sampai 55%.

Dari penelitian tersebut, maka salah satu senyawa yang dapat digunakan sebagai senyawa penghambat bakar adalah lempung. Mineral lempung merupkan bahan alam yang relatif banyak terdapat di Indonesia mulai dari Sumatra, Jawa,

commit to user

mineralnya, lempung dapat dibedakan menjadi smektit (montmorillonit), kaolinit, haloisit, klorit, dan ilit (Tan, 1982 dalam Supeno, Minto., 2009). Bentonit adalah

istilah perdagangan untuk sejenis lempung yang banyak mengandung mineral montmorillonit (85%). Berdasarkan analisis terhadap sampel bentonit yang diambil langsung dilapangan, diperoleh komposisi bentonit adalah sebagai berikut:

Tabel 5. Hasil Analisis Sampel Bentonit

Komposisi

Kalsium Oksida (CaO)

0,23

Magnesium Oksida (MgO)

0,98

Aluminium Oksida (Al 2 O 3 )

13,45

Ferri Oksida (Fe 2 O 3 )

2,18

Silika (SiO 2 )

74,9

Kalium Oksida (K 2 O)

1,72

Air

(Supeno, Minto., 2009) Montmorilonit (MMt) memiliki rumus umum yang dinyatakan sebagai Al 2 O 3 .4SiO 2 .H 2 O + xH 2 O (Supeno, Minto. 2009). Struktur montmorillonit ditunjukkan pada Gambar 13 dibawah ini :

Gambar 13. Struktur Montmorillonit (Anonim, 2012 d )

commit to user

lapisan tetrahedral yang disusun unsur utama Si (O, OH) yang mengapit satu lapis oktahedral yang disusun oleh unsur M (O, OH) (M=Al, Mg, Fe) sehingga disebut

juga mineral 2:1 (Supeno, Minto., 2009). Montmorillonit memiliki kemampuan

untuk mengembang (swelling) bila berada dalam air atau larutan organik serta memiliki kapasitas penukar ion yang tinggi sehingga mampu mengakomodasikan kation dalam antarlapisnya dalam jumlah besar (Ogawa, 1992 dalam Sekewael,

S.J.,2008). Dengan memanfaatkan sifat khas ini, maka antarlapis silikat lempung

MMt dapat disisipi (diinterkalasi) dengan suatu bahan seperti senyawa organik atau oksida-oksida logam (Negara dkk, 2008).

8. Komposit

Komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih polimer, dimana sifat mekanik dari komponen pembentuknya berbeda-beda sehingga akan menghasilkan material baru yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material-material pembentuknya (Fowler, Paul A., et al ; 2006). Komposit terdiri dari matriks yang merupakan fase tersebar dan pengisi (filler) sebagai fase terdispersi, dimana kedua fase ini dipisahkan oleh interfase (Hanafi, 2004). Pengisi dapat berupa serbuk logam, serat kaca, karbon, aramid (kevlar), serat alam dan keramik (organo-clay) (Maulida, 2003). Untuk mendapatkan komposit yang biodegradable dapat dilakukan dengan mencampurkan polimer plastik dengan suatu serat alam atau filler anorganik seperti keramik (organo- clay) .

Menurut Cunyue, et al (2002), proses pembuatan komposit dapat dilakukan dengan metode larutan, melt mixing (lebur), dan dapat menggunakan inisiator atau katalis. Metode lebur biasanya digunakan dengan menggunakan internal mixer , dimana dua polimer dipanaskan hingga meleleh berbentuk sangat kental dan kemudian dicampurkan. Sedangkan pada metode larutan seperti yang akan dilakukan dalam penelitian ini yaitu dengan melarutkan polimer menjadi bentuk cairan atau semi cair dengan pelarut yang sesuai lalu diaduk. Kemudian pelarut diuapkan sehingga didapatkan suatu komposit baru (Dyson, 1998).

commit to user

reaksi pembentukan polimer dengan tahap-tahap yang terdiri dari inisiasi, propagasi, dan terminasi. Tahapan dalam proses polimerisasi ini adalah sebagai

berikut : Inisiasi

M 2x+n

Kim, et al (2005) melakukan sintesis komposit PBS/SP dan PBS/SK dengan metode melt mixing tanpa penambahan inisiator. Pascual, et al (2008) mensintesis komposit polipropilena (PP)/clay menggunakan metode melt mixing dengan penambahan organomodifier cloisite 20A dan dihasilkan komposit yang kekuatan mekaniknya meningkat. Suharty, et al (2007) membuat komposit polistirena daur ulang dengan serbuk kayu sengon dan serbuk kayu kelapa secara metode larutan, baik secara reaktif menggunakan inisiator benzoil peroksida (BPO) maupun non reaktif. Hasilnya, komposit yang dibuat secara reaktif dengan bantuan inisiator lebih kuat daripada komposit yang dibuat secara non reaktif. Suharty, et al (2010) juga melakukan sintesis komposit polipropilen/serat kenaf dengan metode larutan dengan bantuan inisiator BPO.