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

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1. 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 2 O 3 .5SiO 2 .nH 2 O.

Nama

monmorilonit itu sendiri berasal dari Perancis pada tahun 1847 untuk penamaan
sejenis lempung yang terdapat di Monmorilon Prancis yang dipublikasikan pada

tahun (1853 – 1856).
Bentonit adalah istilah perdagangan untuk sejenis lampung yang banyak
mengadung mineral montmorillonit (sekitar 85%) yaitu mineral hasil dari
pelapukan, pengaruh hidrotermal atau akibat transpormasi/ devitrifikasi. 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, 2002).
Bentonit alam merupakan alumina slikat terhidrasi dengan unsur utama
yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah dari senyawa yang dikandungnya.
Bentonit berarti Tanah liat yang mengadung senyawa hidrat alumiino 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.
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 pencernihan

air, penyerap logam – logam berat dan deterjen gambar bentonit alam pahae.
6

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.1. Bentonit Alam Kec.Pahae Kab.Taput
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.
b. 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, lumpur bor, sesuai sifatnya mampu membentuk suspensi koloidal setelah
bercampur dengan air. Sedangkan Ca-bentonit banyak dipakai sebagai bahan
penyerap. Dengan penambahan zat kimia pada kondisi tertentu, Ca-bentonit dapat
dimanfaatkan sebagai bahan lumpur bor setelah melalui pertukaran ion, sehingga
terjadi perubahan menjadi Na-bentonit dan diharapkan menjadi peningkatan sifat
reologi dari suspensi mineral tersebut. Perbedaan Na-Bentonit dan Ca-Bentonit
disajikan dalam Tabel 2.1:
7

Universitas Sumatera Utara

Tabel.2.1. 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 tekan

Tinggi

Sedang

5

daya tekan terhadap penyusutan

Tinggi

Rendah

6

Daya mengalirkan pasir

Sedang

Sangat baik

7

Warna dalam keadaan kering

Putih atau Crem

Abu-abu,
biru,kuning,merah

atau coklat

8

Perbandingan Na dan Ca

Tinggi

Rendah

9

pH supensi koloidal

8,5 – 9,8

4 -7

2.2. KOMPOSISI BENTONIT ALAM
Bentonit merupakan suatu kelompok mineral yang di hasilkan dari proses

hidrotermal pada batuan baku basa, mineral ini biasanya dijumpai mengisi celahcelah ataupun rekatan dari batuan tersebut, selain itu bentonit juga merupakan
endapan dari aktivitas vulkanik yang banyak mengadung unsur slikat.

8

Universitas Sumatera Utara

Adapun Komposis bentonit alam pahae adalah sebagai berikut:
Tabel 2.2. Komposisi Bentonit Alam Pahae
Komposis Kimia

-

CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3, Sio2, K2O,
TiO

Sifat fisik

Kegunaan

-

SiO2 = 60,18%

-

Al2O3 = 14,25 %

-

Warna hijau kebiru-biruan, putih, dan coklat

-

Kekerasan 1-2

-

Endapan Berlapis

-

Bahan banggunan dan ornament

-

Semen pozlan, dan bahan agregat ringgan

-

Bahan pengembang dan pengisih pasta gigi

-

Bahan pencernih air

-

Campuran makanan ternak

Keterdapatan

Kecamatan Pahae, tapanuli utara

Cadangan

+/- 6000.000 Ton

Sumber: (Distampropus, 2004)

2.2.1. Struktur Bentonit
Bentonit mengandung mineral montmorillonite atau dikenal dengan
mineral phyllosilicate 2:1 artinya silikat yang berbentuk lembaran yang
strukturnya terdiri dari lapisan oktahedral yang disusun oleh Al(O,OH).
Sedangkan kedua sisi lapisan oktahedral ini diapit oleh 2 (dua) lapisan tetrahedral
yang disusun oleh Si(O,OH). Dengan adanya substitusi unsur dengan bilangan
oksidasi lebih rendah, seperti; Si 4
tetrahedral) atau Al 3

digantikan dengan Al 3 (dalam lapisan

digantikan dengan Mg 2

atau Fe 2 (dalamlapisan

oktahedral) maka strukturnya bermuatan negatif secara permanen. Untuk
mengimbangi muatan negatif ini, bahan ini mengikat kation-kation lain seperti
kation monovalensi (Na ,K ,H ) dan kation divalensi(Ca 2 dan Mg 2 ).
Kation-kation ini terikat secara longgar dan dapat dipertukarkan dengan
kation-kation lain. Kemampuan pertukaran ion dari bentonit ini bergantung pada
9

Universitas Sumatera Utara

jenis dan kuantitas dari kation-kation pengimbang ini, faktor lain seperti bentuk
kisi kristal dapat juga mempengaruhi meskipun nilainya rendah.
Dengan rumus kimia bentonit adalah (Mg, Ca) xAl O 3 . ySiO 2 . n H 2 O
2

dengan nilai n sekitar 8, x,y adalah nilai perbandingan antara Al 2 O 3 . dan SiO 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 2 (silika) dan Al 2 O 3 (aluminat) yang terikat pada
molekul air. Penggabungan pada satu lapisan tetrahedral silika dengan satu
lapisan oktahedral alumina membentuk dua lapisan silika-alumina.

Gambar 2.2 Struktur Bentonit
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.
Bagian inilah yang disebut sisi aktif (active site) dari bentonit dimana
bagian ini dapat menyerap kation dari senyawa-senyawa organik atau dari ion-ion
senyawa logam.

10

Universitas Sumatera Utara

2.2.2. Sifat Fisik Bentonit
Sifat fisik bentonit yang sangat penting adalah sebagai Kapasitas Tukar
Ion (KTK), daya luas permukaan, Reologi sifat mengikat dan melapas serta
palstisitas.
a) Kapasitas Tukar Ion
Sifat ini menentukan jumlah kadar air yang terserap dalam bentonit dalam
keseimbangan reaksi kimia, ini terjadi karena struktur kisi-kisi kristal mineral
monmollonit serta adanya unsur (ion atau kation) yang mudah terbuka dan

menarik air, kation atau ion Na mempunyai daya seraf air yang lebih baik dari
ion lainya seperti: Mg,Ca, K dan H dengan demikian maka bentonit yang
dimasukkan dalam air akan menggembang 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 pemboran dan
tehnik sipil.
b) Luas permukaan
Yang dimaksud dengan luas permukaan adalah jumlah kristal atau butirburir 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, serta digunakan
sebagai bahan pengisi dan pengembang di dalam industri kertas, cat dan lain
sebagainya.
c) Daya serap
Sifat ini di sebabkan oleh ketidak seimbangan muatan listrik dalam ion
serta adanya pertukaran ion, dalam mineral lempung daya seraf terjadi pada ujung
dan permukaan kristal serta ruang diantara kation butir lempung, bentonit
mempunyai sifat mengadsorbsi karena ukuran partikel koloidnya sangat kecil
mempunyai kapasitas pertukaran ion yang sangat tinggi. Daya serap bentonit ini
dapat dibangkitkan dengan penambahan larutan atau dengan istilah yang sering
kita pakai dengan cara aktifitas, bentonit digunakan sebagai bahan penyerap
11

Universitas Sumatera Utara

dalam dua keadaan yaitu dalam keadaan basa (suspensi) dan keadaan kering
(bubuk) Limparnar, (2005).

2.2.3. 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- sifat kimianya berupa
Bentonit mineral yang memiliki gugus aluminoslikat unsur-unsur kimia
yang terkandung di dalam bentonit diperlihatkan pada Tabel 2.1

Tabel 2.3. 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

12

Universitas Sumatera Utara

b. Sifat-sifat Fisika
Tabel 2.4. 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

2.3 ORGANO-BENTONIT
Organa clay (lempung yang dimodifikasi dengan senyawa) pertama kali
dikenakan oleh Wolfe pada tahun 1980-an. Penelitian tentang interaksi amonia
alifatik dengan monmolloronit untuk meningkatkan kemampuan adsorpsi
monmorollonit terhadap polutan- polutan organik, salah satunya jenis organoclay
yang saat ini di amati yaitu organo-bentonit.
Material bentonit memiliki bermuatan negatif pada struktur kerangkanya
akibat isomorik pada lapisa oktahedral dan tetrahedral, subsitusi ini di imbangi
dengan pertukaran kation seperti: Na ,K ,Ca dan Mg Organo-bentonit
diperoleh dengan cara pertukaran kation anorganik (seperti Na ,Ca 2 dan H )
pada darah interlayer dan outlayer mineral bentonit dengan kation organic dengan
senyawa organic dilakukan untuk meningkatkan kinerja, terutama keperluan
adsorpsi senyawa organic dalam air minum.
Adsorpsi adalah proses fisika atau kimia dimana senyawa berakumulasi di
permukaan (interface) antar dua fase. Interface merupakan suatu lapisan yang
homogen antara dua permukaan yang saling berkontak. Substansi yang diserap
disebut adsorbat sedangkan material yang berfungsi sebagai penyerap disebut
adsorben.
1. Molekul-molekul

adsorben

berpindah

dari

fase

terbesar

larutan

kepermukaan (interface), yaitu lapisan film yang melapisi permukaan
adsorben atau eksernal
2. Molekul adsorben dipindahkan dari permukaan luar dari adsorben
(exterior surface)
13

Universitas Sumatera Utara

3. Molekul – molekul adsorbat dipindahkan dari permukaan luar adsorben
menyebar menuju pori-pori adsorben, fase ini disebut dengan difusi pori
4. Molekul adsorbat menempel permukaan pori-pori adsorben, umumnya
adsorpsi ion dari larutan kepermukaan adsorben merupakan adsorpsi fisik
dimana gaya yang bekerja antara logam berat dari permukaan karbon aktif
adalah gaya Van der Wall dimana tidak terjadi reaksi- reaksi secara kimia
ataupun peningkatan secara ionik logam dengan adsorben.
Ada dua metode adsorpsi yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia.
Perbedaan dasar antara adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia adalah sifat dari gayagaya yang menyebabkan ikatan adsorpsi tersebut
1. Adsorpsi Fisika
Ikatan Van der Walls, Reversible, karena proses penyerapan dapat lepas
kembali ke dalam pelarut, Kalor adsorpsi kecil yaitu 5-10 kkal/mol,
Kecepatan pembentukan ikatan cukup tinggi, Regenerasi dapat dilakukan,
Terjadi pada suhu rendah, makin tinggi suhu tingkat penyerapan semakin
kecil.
2. Adsorpsi kimia
Irreversibel, karena proses penyerapannya tidak dapat dilepas kembali ke

dalam larutan, kalor atau adsorpsi besar yaitu 10-100 kkg/mol, kecepatan
pembentukan ikatan bisa lambat, cepat tergantung besar energi aktivitas.
Regenerasi tidak dapat dilakukan, terjadi pada suhu tinggi makin tinggi
suhu tingkat penyerapan semakin besar.

2.4. SIFAT-SIFAT POLIPROPILENA.
Polipropilena adalah satu polimer hidrokarbon linier atau tidak jenuh. PP
dan PE memilki banyak persamaan dalam sifat- sifat nya, terutama sekali dalam
penggelembungan, sifat elektrik dan sifat-sifat kelarutanya. Kendati banyak
persamaan antara PP dan PE kehadiran dari satu kelompok metil dihubungkan ke
atom karbon sebagai alternatif terhadap rantai backbone yang bisa mengubah
sifat dari polimer dalam beberapa cara (Brydson, 1989). PP adalah semikristal di
alam, morfologinya tergantung terhadap crystallinity rantai. Pengaruh kelompok
14

Universitas Sumatera Utara

metil signifikan, hal ini bisa mendorong ke arah produk. Berbeda tacticity, mulai
dari seluruhnya struktur isotactic dan syndiotactic pada molekul atactic. Isotactic
membentuk paling umum karena kelompok metil semua ditempatkan terhadap
satu sisi dari molekul. Polimer isotactic adalah kaku, titik-lebur adalah 165ºC,
pada polimer isotactic semakin besar crystallinity maka semakin besar
pengurangan titik, kekakuan, kekuatan-tarik, modulus dan kekerasan, semua fitur
struktur lain tetap sama. Di syndiotactic yang dibentuk, mengubah sisi rantai
utama, sementara rantai atactic tidak mempunyai penempatan konsisten yang
apapun kelompok metil. Monomer-monomer yang menyusun rantai polipropilena
adalah polipropilena yang diperoleh dari pemurnian minyak bumi. polipropilena,
merupakan senyawa vinil yang memiliki struktur : CH2 = CH – CH3

Gambar 2.3. Struktur Kimia Polipropilena
Secara industri polimerisasi polipropilena dilakukan dengan menggunakan
katalisasi koordinasi. Proses polimerisasi ini akan menghasilkan suatu rantai
linear yang terbentuk -A-A-A-A- dengan A merupakan propilena. Struktur tiga
dimensi dari propilena dapat terjadi dalam tiga bentuk yang berbeda berdasarkan
posisi relatif dari gugus metil satu sama lain di dalam rantai polimernya. Pada
prinsipnya ketiga struktur polipropilena tersebut berbeda satu dengan yang lain
secara kimiawi, Gambar 2.4 memperlihatkan struktur dari PP bagan isotactic,
syndiotactic dan atactic PP, berturut-turut. Ketiga struktur tersebut disebut
polipropilena isotaktis, ataktis dan sindiotaktis. Versi struktur yang umum
digunakan adalah polipropilena isotaktis, (Sperling,LH, 2006),

15

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.4 Rantai polipropilena, a) atactic, b) isotactic, b) Syndiotactic

a.Polipropilena Isotaktis.
Beberapa rantai polipropilena isotaktis terlihat seperti gambar berikut:

Gambar 2.5. Rantai polipropilena Isotaktis.
Pada struktur ini, gugus CH3 tertata dengan tatanan yang sangat beraturan
sehingga memungkinkan rantai-rantai untuk saling berdekatan satu sama lain
sehingga memaksimalkan jumlah ikatan Van der Waals diantara rantai-rantai
tersebut. Ini berarti bahwa polipropilena isotaktis cukup kuat baik sebagai benda
padat maupun jika dibuat dalam bentuk serat. Struktur ini merupakan bentuk
polipropilena yang paling umum, yang biasa digunakan untuk membuat wadah
dan , membuat alat-alat rumah sakit, komponen mesin cuci, komponen mobil,
pembungkus tekstil, botol, permadani, tali plastik, serta bahan pembuat karung.
Pada umumnya kode polipropilena terdapat huruf-huruf PP di dekat simbol daurulang pada produk-produk tersebut seperti diperlihatkanpada gambar 2.6.

.
Gambar 2.6 Contoh simbol dan aplikasi berbahan plastik jenis PP.
16

Universitas Sumatera Utara

2.5. Bahan Pengisi (Filler)
Bahan Pengisi adalah suatu aditif padat yang ditambahkan ke dalam
matrik polimer untuk meningkatkan sifat-sifat bahan , pengisi fungsional
menghasilkan peningkatan spesifik dalam sifat mekanik dan sifat fisis. Perlakuan
dari bahan pengisi memungkin menjadi pendukung beberapa mekanisme beberapa
pengisi membentuk ikatan kimia dengan matrik sebagai penguat; sebagai contoh,
karbon hitam menghasilkan ikatan silang didalam elastomers dengan memakai
reaksi radikal (Ketan, 2002).
Beberapa penelitian telah menunjukan bahan pengisi mempunyai peranan
penting dalam memodifikasi sifat-sifat dari berbagai bahan polimer sebagai
contoh, dengan cara menambahkan pengisi akan meningkatkan sifat mekanik,
elektrik, termal, optik dan sifat-sifat pemprosesan dari polimer, sementara dapat
juga mengurangi biaya produksi . Peningkatan sifat –sifat tergantung pada banyak
faktor-faktor termasuk aspek rasio dari bahan pengisi, derajat disprsi dan orientasi
dalam matriks, dan adhesi pada interface matriks - bahan pengisi Makadia,
(2000).
Partikel-partikel inorganik untuk bahan pengisi polimer telah digunakan
secara luas oleh karena pada umumnya lebih murah dalam pembiayaan. Bahan
pengisi yang sering digunakan adalah fiber glas, mika, talk, SiO2 dan CaCO3
biasanya membentuk mikro komposit dengan peningkatan sifat-sifat , Makadia,
(2000).
Berbagai jenis pengisi digunakan dalam polimer alam dan polimer sintetik
adalah untuk memperbaiki dan meningkatkan sifat-sifat fisik bahan. Penambahan
pengisi

bertujuan

mengurangkan

biaya,

mewarnai,

menguatkan

atau

mengukuhkan bahan polimer. Secara umumnya, upayaan penguatan sesuatu
pengisi dipengaruhi oleh tiga ciri yang utama yaitu ukuran partikel dan luas
permukaan, bentuk dan struktur permukaan serta aktivitas dan sifat-sifat kimia
permukaan. Pengisi penguat pada umumnya mempunyai ukuran partikel yang
kecil, permukaan yang aktif secara kimia, permukaan yang memiliki pori dan
bentuk yang tidak seragam dapat meningkatkan adhesi (Ismail, dkk., 2001).

17

Universitas Sumatera Utara

Peningkatan sifat fisik bahan polimer dikaitkan dengan ukuran partikel
pengisi. Contohnya, tegangan dan modulus polimer berpengisi bergantung kepada
ukuran partikel. Ukuran partikel pengisi yang kecil meningkatkan darajat
penguatan polimer berbanding dengan ukuran partikel yang besar (Leblanc,
2002). Ukuran partikel mempunyai hubungan secara langsung dengan luas
permukaan persatuan massa bahan pengisi. Oleh itu, ukuran partikel yang kecil
menyediakan luas permukaan yang besar bagi interaksi di antara polimer matrik
dan bahan pengisi, seterusnya meningkatkan penguatan bahan polimer. secara
umum , semakin kecil ukuran partikel semakin tinggi interaksi antara bahan
pengisi dan matrik polimer.
Kohls & Beaucage (2002) melaporkan jumlah luas permukaan dapat
ditingkatkan dengan adanya permukaan yang berpori pada permukaan pengisi.
Dimungkinkan bahwa polimer dapat menembus masuk ke dalam permukaan yang
berpori ketika proses pencampuran. Selain dari luas permukaan, kehomogenan
sebaran partikel dalam matriks polimer juga penting bagi menentukan kekuatan
interaksi di antara pengisi dan matriks polimer.
Partikel yang terserak secara homogen meningkatkan interaksi melalui
penerapan polimer di atas permukaan bahan pengisi. Sebaliknya, partikel yang
tidak tersebar secara homogen memungkin menghasilkan aglomerat atau
penggumpalan di dalam matriks polimer. Wujud aglomerat atau penggumpalan
akan megurangi luas permukaan seterusnya melemahkan interaksi di antara
pengisi dan matriks dan mengakibatkan penurunan sifat fisik bahan polimer.

2.6. PURIFIKASI DAN MODIFIKASI
2.6.1. Purifikasi
Purifikasi merupakan teknik atau cara menghilangkan pengotoran yang
terkandung unsur-unsur bentonit, purifikasi seperti kadar besi dan mngurangi
mineral pengotoran,

18

Universitas Sumatera Utara

Ada dua cara Purifikasi untuk aktivitas bentonit antara lain:
1. Secara pemanasan
Pada proses ini Bentonit dipanaskan pada temperatur 500-650ºC untuk
memperluas butiran bentonit
2. Secara kontak Asam
Tujuan dari aktifitas kontak asam untuk pertukaran kation Ca bentonit menjadi
ion H dan melepaskan ion Al, Fe dan Mg dan pengotoran- pengotoran lain nya
pada kisi-kisi struktur sehingga secara fisik bentonit tersebut menjadi aktif,
untuk keperluan tersebu asam sulfat dan asam klorida adalah zat kimia yang
umum digunakan selam prosesan bleaching tersebut, Al, Fe dan Mg larut
dalam larutan kemudian terjadi penyerapan asam kedalam struktur bentonit
sehingga rangkain sturktur bentonit mempunyai yang lebih luas (Supeno,M,
2007).

2.6.2. Modifikasi
Modifikasi merupakan mengubah bentonit Ca menjadi Na dengan cara
pertukaran ion, Secara teknis Ca-bentonit dapat diubah menjadi Na-bentonit
dengan menggunakan larutan NaCl atau HCl dengan tiga cara, yaitu: pengubahan
secara

langsung,

pengubahan

melalui

pembentukan

NH4-bentonit

dan

pengubahan melalui pembentukan H-bentonit.
Dengan menambahkan surfaktan dengan metoda kation exchange, dimana
kation logam seperti Na , Ca 2

dan Mg 2 dalam struktur monmorilonit

digantikan dengan kation ammomium dari surfaktan. Salah satu parameter penting
dalam melihat keberhasilan pertukaran ion ini adalah dengan melihat perubahan
KTK (Kapasitas Tukar Kation), sebelum dan sesudah modifikasi.
Kapasitas tukar kation dipengaruhi oleh substitusi isomorfik dalam
struktur oktahedral dan tetrahedral pada lapisan monmorilonit, ikatan hidrogen
antara H dan O dan ukuran partikel bentonit.
KTK dapat ditentukan dengan cara penjenuhan bentonit dengan ion
amonium, seperti amonium acetat. Jumlah ion amonium yang masuk ke dalam
bentonit. Sebelum ditambahkan surfaktan, bentonit murni dibiarkan mengembang
19

Universitas Sumatera Utara

dalam air (swelling) untuk meningkatkan d-spacing sehingga mempermudah
pertukaran kation. Ammonium kwartener memiliki muatan positif pada ion
nitrogen yang berfungsi sebagai atom pusat yang berikatan dengan empat radikal
organik. Pertukaran kation bertujuan untuk mengubah bentonit yang bersifat
hidrofilik (menarik air) menjadi bersifat hidrofobik (menolak air), sehingga dapat
dicampur dengan material yang bersifat hidrofobik juga seperti polimer. Selain
konsentrasi dan waktu swelling surfaktan, sifat bawaan surfaktan dapat
mempengaruhi kwalitas organoclay yang dihasilkan.

2.7 Polipropilena Grafted Maleated Anhidride (PP- g-MA)
Okulasi (pencangokan) PP dengan maleic anhidrid dapat dibuat secara
langsung dengan menggunakan berbagai teknik mencakup termal, larutan dan
tekanan Gambar 2.7, memperlihatkan struktur dari PP- g -MA . interfacial adhesi
antara bahan pengisi dan matriks polimer oleh dua jenis interaksi.

Gambar 2.7 Struktur zat penyerasi dari PP-g-MA.
Kelompok Maleic anhidrid bereaksi dengan kehadiran golongan
fungsional terhadap permukaan dari pengisi untuk mengurangi tekanan interfacial
dan meningkatkan adhesi oleh kreasi satu interaksi kutub yang spesifik ikatan
hidrogen atau gaya Van der Waals, yang tergantung pada jenis bahan pengisi,
berbagai fungsionalitas permukaan tersedia untuk asam atau anhidrid untuk saling
berhubungan. Jenis kedua dari interaksi terdiri dari co-crystallization, berat
molekular dengan rantai molekular dari matriks polimer memberi rintangan fisik.
Oleh karena itu, kompatibilizer harus kompatibel dengan fase tunggal (secara
umum tanpa kutub) dan harus menciptakan interaksi spesifik dengan yang lain.
Pada Gambar 2.8. Menggambarkan mekanisme dari tindakan PP-g-MA sebagai
compatibilizer .

20

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.8 Mekanisme kerja fungsionalisasi dari polar PP-g-MA
Struktur kimia dari grafted PP memainkan satu peranan penting dalam
kinerja sebagai sebuah agen kopling. Pencangkokan Polipropilena dengan banyak
kelompok anhidrid terpasang diperlukan dalam berbagai lokasi untuk mengikat
permukaan matrik dengan bahan pengisi (Bukit Nurdin, 2011). Oleh karena itu,
pencangkokan terjadi pada berbagai lokasi sepanjang molekul Polipropilena . Di
sisi lainnya, kelompok homo polymerized anhidrid dapat mengurangi jumlah
lokasi reaktif yang tersedia untuk bereaksi dengan bahan pengisi, sedemikian rupa
sehingga derajat okulasi dan struktur kimia dari PP-g-MA memainkan peranan
penting dalam kinerjanya sebagai sebuah kompatibilizer. Sampai saat ini, PP-gMA digunakan secara luas sebagai sebuah zat penyerasi (agent compatibilizing)
untuk menghasilkan PP nano komposit. Banyak penelitian telah dilakukan secara
ekstensif terhadap pengaruh PP-g-MA terhadap sifat-sifat PP nano komposit
termasuk konsentrasi PP-g-MA, berat molekular dan maleic anhidrid tingkat
pencangkokan (Lim Jian Wei, 2006),
Menurut Ragunathan Santiagoo, Ismail and Kamarudin Hussin, (2010)
penambahan PP-g-MA dapat meningkatkan kekuatan tarik, dan morfologi serta
kompatibel antara matrik dan bahan pengisi pada campuran Polipropilena dengan
recycle dacrylonitrile butadiene rubber (NBRr) / rice husk powder (RHP).

21

Universitas Sumatera Utara