Pemanfaatan Bentonit Alam Sebagai Bahan Pengisi Pada Komposit Polipropilena Untuk Bahan Teknik

PEMANFAATAN BENTONIT ALAM SEBAGAI BAHAN
PENGISI PADA KOMPOSIT POLIPROPILENA UNTUK
BAHAN TEKNIK

TESIS

Oleh:
ENDANG MARFIDA PUTRI
117026019/FIS

PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013

Universitas Sumatera Utara

PEMANFAATAN BENTONIT ALAM SEBAGAI BAHAN
PENGISI PADA KOMPOSIT POLIPROPILENA UNTUK
BAHAN TEKNIK

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
Gelar Magister Sains dalam Program Studi
Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana
Fakultas Matematika dan Llmu pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Oleh :

ENDANG MARFIDA PUTRI
117026019/FIS

PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013

Universitas Sumatera Utara

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis

: PEMANFAATAN
BENTONIT
SEBAGAI
BAHAN
PENGISI
KOMPOSIT
POLIPROPILENA
BAHAN TEKNIK

ALAM
PADA
UNTUK

Nama Mahasiswa

: Endang Marfida Putri

Nomor Induk

: 117026019

Program Studi

: MAGISTER ILMU FISIKA

Fakultas

: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara

Menyetujui

Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc.
Ketua

Ketua Program Studi,

Dr. Nasruddin MN,M.Eng.Sc.
NIP : 1955 07 07 1981 021 002

Dr. Anwar Darma Sembiring, M.S.
Anggota

Dekan,

Dr. Sutarman, M.Sc.
NIP : 196310261991 031001

Universitas Sumatera Utara

PEMANFAATAN BENTONIT ALAM SEBAGAI BAHAN PENGISI PADA
KOMPOSIT POLIPROPILENA UNTUK BAHAN TEKNIK
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui morfologi dan komposisi bentonit alam
serta mengetahui sifat mekanik, komposit Polipropilena (PP) dengan filler

bentonit alam setelah dilakukan pemurnian secara kimia. Untuk komposit,
dilakukan uji mekanik (kekuatan tarik, perpanjangan putus, Modulus Young),
morfologi (SEM) dan uji termal dari komposit PP/Bentonit pemurnian secara
kimia. Metode penelitian dilakukan yaitu proses modifikasi Bentonit alam dengan
proses pengerusan menjadi ukuran 200 mest (µm) dimurnikan dengan HCl yang
digunakan sebagai bahan pengisi. Adapun matrik yang digunakan adalah PP dan
kompatibilizernya PP-g-MA dengan variasi bentonit alam (0,1.5,2.5,3.5,5) gram
berat, kemudian dimasukkan kedalam internal mixer dengan suhu 180 selama
10 menit dengan kecepatan rotor 50 rpm karakteristik yang dilakukan untuk
komposit yang dihasilkan untuk uji mekanik dengan universal tes mekanik (UTM)
dan analisa thermal TGA-DTA dengan alat stratam TAG 24. Dari hasil penelitian
Bentonit pada uji mekanik sifat kekuatan tarik menurun dengan bertambahnya
kandungan bentonit, akan tetapi Modolus Youngnya meningkat dengan
bertambahnya bentonit alam. Dari hasil analisis thermal diperoleh peningkatan
suhu titik lebur dengan penambahan bentonit alam.
Kata Kunci : Bentonit alam, PP, sifat mekanik, morfologi, thermal

i
Universitas Sumatera Utara

BENTONITE NATURAL MATERIALS PROCESSING AS TO FILL IN
COMPOSITE MATERIALS ENGINEERING POLYPROPYLENE
ABSTRACT
This study aims to determine the morphology and composition of natural
bentonite and the nature of mechanical, Composite Polypropylene (PP) with
natural bentonite filler after chemical purification. For composites, mechanical
test (Strength tensile, elongation at break, Young's Modulus), morphology (SEM)
and Thermal test of the composite PP / Bentonite chemical purification. The
research method is that the process of natural Bentonite modified with a size of
200 process mest (lm) was purified by HCl is used as a filler material. The matrix
used is kompatibilizernya PP and PP-g-MA with a variety of natural bentonite
(0,1.5,2.5,3.5, and 5) gram, and then inserted into the internal mixer with a
temperature of 1800C for 10 min with a rotor speed of 50 rpm characteristics
performed for resulting composites for mechanical tests with universal
mechanical testing (UTM) and TGA-DTA thermal analysis with tools stratam
TAG 24. The results were bentonite the mechanical properties of tensile strength
tests decreased with increasing bentonite content, but Young’s Modolus increased
with increasing natural bentonite. Obtained from the analysis of thermal melting
temperature increases with the addition of natural bentonite.
Keywords: Natural Bentonite, PP, mechanical properties, morphology, thermal

ii
Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN ORISINALITAS

PEMANFAATAN BENTONIT ALAM SEBAGAI BAHAN PENGISI PADA
KOMPOSIT POLIPROPILENA UNTUK BAHAN TEKNIK

TESIS

Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil
kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan
sumbernya dengan benar.

Medan, Juli 2013

ENDANG MARFIDA PUTRI
NIM. 117026019

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan
dibawah ini :

Nama
: ENDANG MARFIDA PUTRI
NIM
: 117026019
Program Studi
: Magister Fisika
Jenis Karya Ilmiah: Tesis
Demi pengmbangan ilmu pengetahuan, meyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusiv
Royaliti Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
PENGOLAHAN BENTONIT ALAM SEBAGAI BAHAN PENGISI PADA

KOMPOSIT POLIPROPILENA UNTUK BAHAN TEKNIK

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royaliti NonEksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media,
memformat, mengelola dalam bentuk data-base,merawat dan mempublikasikan
Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, Juni 2013

ENDANG MARFIDA PUTRI
NIM. 117026019

Universitas Sumatera Utara

Telah diuji pada
Tanggal : 25 Juli 2013

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua
Anggota

: Prof. Dr. Eddy Marlianto , M.Sc.
: 1. Dr. Anwar Dharma sembiring, MS
2. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc.
3. Prof. Drs. M. Syukur , MS.
4. Dr. Diana Barus, M.Sc.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

A. DATA PRIBADI
Nama
Tempat tanggal lahir
Jenis kelamin
Agama
Alamat

`

Telepon / HP
Email
Nama Orang tua

: ENDANG MARFIDA PUTRI
: Kotacane, 05 Maret 1985
: Perempuan
: Islam
: Komp.Perumahan Tanah Merah blok 1 No.5,
Kota Cane .
: 082362333222
: putriendang@yahoo.co.id
: Arsus Lihardi (ayah)
Arwina Putri (Ibu)

B. Riwayat Pendidikan
1993-1996
1996-1999
1999-2002
2002-2006
2011-2013

: SD Negeri 1 Kota Cane
: SMP Negeri 1 Kota Cane
: SMA Negeri 1 Kota Cane
: S1 FKIP Fisika UISU Medan
: Pasca Sarjana Fisika USU Medan

C. Pengalaman Kerja sebagai guru:
2008-sekarang

: SMA Negeri 1 Badar, Kota Cane

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman
ABTRAK .......................................................................................................... i
ABSTRACT ....................................................................................................... ii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... iii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ v
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vi
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... viii
BAB I

PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah ..............................................................
1.2 Rumusan Masalah .......................................................................
1.3 Batasan Masalah ..........................................................................
1.4 Tujuan Penelitian .........................................................................
1.5 Manfaat Penelitian ......................................................................

1
4
4
4
5

TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Bentonit ......................................................................................
2.2 Komposit Bentonit Alam ............................................................
2.2.1 Struktur Bentonit ..............................................................
2.2.2 Sifat Fisik Bentonit ............................................................
2.2.3 Sifat Fisik dan Kimia Bentonit ..........................................
2.3 Organo-Bentonit .........................................................................
2.4 Sifat-Sifat Polipropilena .............................................................
2.5 Bahan Pengisi (Filler) ..................................................................
2.6 Purifikasi dan Modifikasi ...........................................................
2.6.1 Purifikasi ...........................................................................
2.6.2 Modifikasi .........................................................................
2.7 Polipropilena Grafted Maleated Anhidride (PP- g-MA) ............

6
8
9
11
12
13
14
17
18
18
19
20

BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian .....................................................
3.1.1 Tempat Penelitian ..............................................................
3.1.2 Waktu Penelitian ...............................................................
3.2 Alat Dan Bahan .........................................................................
3.2.1 Alat Penelitian ...................................................................
3.2.2 Bahan Penelitian ................................................................
3.3 Prosedur penelitian ....................................................................
3.3.1 Proses Pengolahan Bentonoit Alam .................................

22
22
22
22
22
22
23
23

BAB II

iii
Universitas Sumatera Utara

3.3.2 Pembuatan Mikrokomposit Dalam Internal
Mixer Laboplastomil ......................................................
3.4 Pengujian Bentonit Alam dan Mikro Komposit ......................
3.4.1 Partikel Bentonit Alam Hasil Pemurnian
dan Kasinasi ...................................................................
3.4.2 Pengujian Mikro Komposit Poliprolilena .......................
3.4.3 Analisa Sifat Termal .......................................................
3.5 Teknik Analisis Data ...............................................................
3.5.1 Analisis Bentonit Alam Hasil Aktivasi
Kimia dan Fisika ............................................................
3.5.2 Analisis Data Mikro Komposit Polipropilena
Dengan Kompatibeliser PP-g-MA Pengujian
Sifat Mekanik ..................................................................
3.5.3 Analisis Data Termal ......................................................
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian ..........................................................................
4.1.1 Hasil Morfologi Bentonit Alam Pemurnian
dan Kalsinasi .....................................................................
4.2 Pembahasan Hasil Uji Mekanik ................................................
4.2.1 Analisis Mekanik ..............................................................
4.2.2 Analisis Termal ................................................................
BAB V

24
27
27
28
28
31
31

31
31

32
32
34
34
36

KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ................................................................................. 51
5.2 Saran ........................................................................................... 51

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 54

iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Nomor
2.1
2.2
2.3
2.4
3.1
3.2
3.3
4.1
4.2
4.3

Judul

Halaman

Perbedaan sifat Na-Bentonit dan Ca-Bentonit
Komposisi Bentonit Alam Pahae
Komposisi kimia
Karakterisasi Bentonit
Komposisi Campuran Komposit dalam Gram
Komposisi Campuran Komposit dalam Persen
Urutan Pencampuran Komposit dalam Internal Mixer
Uji Mekanik Sampel
DTA Sampel
TGA Sampel

8
9
12
13
24
24
25
34
36
38

v
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Nomor
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9

Judul

Halaman

Bentonit Alam Pahae
Struktur Bentonit
Struktur Kimia Polipropilena
Rantai Polipropilena
Rantai Polipropilena Isotaktis
Contoh Simbol dan Aplikasi Berbahan Plastik jenis PP
Struktur Zat Penyerasi dari PP-g-MA
Mekanisme Kerja Fungsionalisasi dari Polar PP-g-MA
Sampel Hasil Internal Mixer
Hasil Pemotongan Sampel Dengan Alat Pemotong JIS K 6781
SEM Model Zeiss dan Model Joel
Diagram Alir Penelitian
Kurva TGA-DTA
Morfologi Bentonit Alam
Morfologi Bentonit Alam Hasil Pemurnian dan Kalsinasi 600oC
Morfologi PP
Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap Komposisi
Bentonit Alam
Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Bentonit
Modulus Young Terhadap Komposisi Bentonit
Grafik Temperatur Titik Lebur
Grafik Temperatur Titik Dekomposisi
Grafik Massa Terhadap Komposisi Campuran

7
10
15
16
16
16
20
21
32
26
27
30
31
32
33
33
34
35
36
37
37
38

vi
Universitas Sumatera Utara