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

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Masalah
Pada pembuatan polimer komposit harus dipilih material yang memiliki

sifat lebih baik dibandingkan kelas lainnya yang sejenis. Polipropilena merupakan
jenis polimer yang memiliki beberapa keunggulan, diantaranya kemudahan dalam
proses produksi, kekuatan tarik yang tinggi, tahan terhadap zat kimia, dan harga
produk murah.
Pengembangan teknologi dapat dilakukan dengan rekayasa material, salah
satunya pada pembuatan komposit. Pembuatan polimer komposit dilakukan
dengan memadukan dua material yang berbeda sehingga dapat meningkatkan sifat
mekanik dari material tersebut.
Bentonit merupakan sumber daya alam yang berlimpah di indonesia
tersebar di berbagai daerah baik di pulau Jawa, Sumatera, dan Sulawesi. Salah
satu dari sumber bentonit alam yang terdapat di Propinsi Sumatera Utara di
daerah Kecamatan Pahae Kabupaten Tapanuli Utara, Propinsi Sumatera Utara.
Bentonit atau clay adalah istilah yang digunakan untuk sejenis lempung yang

Mengandung Mineral montmorillonite.
Bentonit sebagai meneral lempung yang terdiri dari 85% montmorilonite
dan mempunyai rumus kimia (AL 2 O 3 ,4SiO 2 H 2 O), Nama montmorilonite ini
berasal dari lempung plastis yang di temukan di Montmorilonite, prancis pada
tahun 1947 (Labaik, 2006). Struktur Montmoroloni adalah Mx(Al 4 xMgx)Si 8 O 2
0(OH). Montmorilonite terdiri dari tiga unit lapisan tetrahedral (mengandung ion
slika) mengapit satu lapisan oktahedral (mengadung ion besi dan magnesium).
Struktur utama monmorilonite selalu bermuatan negatif walaupun pada lapisan
oktahedral ada kelebihan muatan positif yang akan di kompensisasi oleh
kekurangan muatan posit pada lapisan tetredral.

1

Universitas Sumatera Utara

Bahan pengisi (Filler) yang berasal dari bentonit dalam nanokomposit atau
polimer untuk perbaikan dan meningkatkan sifat-sifat fisik bahan, bahan pengisi
(filler) sering digunakan dalam pembuatan komposit seperti plastik namun
penggunaan plastik memiliki beberapa masalah diantaranya, plastik sulit
terdegradasi ketika tidak digunakan lagi, karena itu perlu temukan alternatif bahan

yang akan digunakan sebagai Filler yaitu bentonit.
Untuk meningkatkan suatu sifat yang di inginkan dalam

polimer

termoplastik, seperti : Kekuatan (strength), kekakuan (stiffness) dan juga
ketahanan terhadap api (fire retardent), polimer sering ditambakan dengan bahanbahan pengisi (Filler). Bahan yang sering ditambakan ke dalam polimer adalah
bahan yang mampu menyatu secara homogen kedalam matriksnya dan yang
paling sering ditambahkan adalah talc, mika, kapur, bentonit dan lain-lain,
berhubungan dengan sifat homogen diatas,

polimer yang berasal dari bahan

organik dengan pengisinya (filler) yang berasal dari bahan anorganik tidak
mampu menjadi homogen, disebabkan oleh perbedanya energi permukaan dari
kedua bahan tersebut, untuk menyelesaikan masalah diatas, maka filler dapat
memodifikasi dengan bahan organik seperti alky ammonium.
Filler yang umum berasal dari mineral tanah liat seperti montmollironite
merupakan komponen utama dari bentonit. Secara umum penambahan bentonit ke
dalam polimer sangat tergantung dari kekuatan interaksi antara filler dengan

polimer dan akan menghasilkan salah satu dari tiga sifat nanokomposit, seperti:
intercalated,

nanokomposit,

flokulated

nanocomposite

dan

axfloliated

nonocomposit. Sifat fisik yang paling utama dari bentonit adalah daya serap,
derajat plastisasi, daya pembersih, daya pengembang, derajat pengganti ion,
warna,

derajat

kecerahan

dan

ukuran

butiran

dari

bentonit

tersebut

(Harjanto,2000).
Penelitan penelitian sebelumnya secara Fundamental yang melibatkan
bentonit sebagai bahan pengisi (filler), secara umum mereka menghasilkan suatu
metode baru dalam hal pencampuran polimer seperti yang telah dilakukan
.(Rihayat,T,2006), Modifikasi Bentonit (Syuhada, dkk. 2009).

2

Universitas Sumatera Utara

Agar sifat bahan pengisi kompatibel dengan matrix polimer, ukuran
partikel suatu bahan pengisi sangat berpengaruh, dimana ukuran partikel suatu
bahan pengisih yang kecil dapat meningkatkan derajat penguatan polimer
dibangding dengan ukuran yang lebih besar (Lebance, 2002), demikian juga
semakin kecil ukuran partikel semaking tinggi antara bahan pengisih dengan
matrix polimer (Khols dan Beaucage,2002), jumlah luas permukaan dapat
ditinggkatkan dengan adanya permukaan yang berpori pada permukaan bahan
pengisi. Penelitian

yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti yakni

(Siriwardena et al., 2001) yang menggunakan bahan alam sebagai bahan pengisi
secara umum tidak kompatibel dengan bahan polimer ,hal ini disebabkan oleh
perbedaan kepolaran bahan-bahan tersebut di mana bahan polimer merupakan
bahan yang bersifat hidrofobik sedangkan bahan pengisi serat

alam adalah

bersifat hidrofilik. Oleh kerana itu beberapa langkah telah diambil dalam
mengatasi masalah ini antaranya ialah dengan menggunakan zat kompatibiliser ,
dan melakukan perlakuan terhadap bahan

pengisi dengan bahan kimia yang

sesuai dan penggunaan (Bukit Nurdin, 2011).
Pencampuran dari bahan polimer yang sudah ada adalah laju yang paling
cepat serta ekonomis membuat barang baru serta meningkatan sifat-sifat lebih
baik serta fleksibilitas dibandingkan pengembangan polimer baru. Bagaimanapun,
sebagian besar campuran dan komposit adalah ketidakcocokan campuran oleh
karena entalpi pencampuran positif dan entropi pencampuran sangat kecil, yang
memimpin ke arah lemah fisik dan sifat mekanis yang berasal dari interaksi
kurang baik di antara segmen molekularnya (Tang, 2000).
Bedasarkan uraian di atas, penulis akan melanjutkan penelitian menggenai
penggunaan bentonit alam sebagai bahan pengisi dengan menggunakan bentonit,
pemurnian dengan kalsinasi dengan matrik polopropilena dengan kompatibeliser
PP-g-MA. Dengan demikian judul penelitian ini adalah Pemanfaatan Bentonit
Alam Sebagai Bahan Pengisi Pada Komposit Polipropilena Untuk Bahan Teknik.

3

Universitas Sumatera Utara

1.2 RUMUSAN MASALAH
Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan, maka rumusan masalah
dalam penelitian ini adalah
1. Bagaimana komposisi, morfologi Bentonit alam setelah diaktivasi kimia
dan fisika.
2. Bagaimana sifat mekanik komposit Polipropilena dengan filler bentonit
yang diaktivasi kimia dan fisika
3. Bagaimana Analisis termal (TGA/DTA) komposit polipropilena dengan
filler bentonit yang diaktivasi kimia dan fisika.

1.3 BATASAN MASALAH
Untuk membatasi ruang lingkup yang jelas berdasarkan uraian yang telah
dikemukakan pada latar belakang di atas, maka penulis membatasi permasalahan
sebagai berikut :
1. Filler yang digunakan adalah bentonit alam aktivasi kimia dan fisika.

2. Kompatibilizer yang digunakan adalah PP-g-MA.
3. Pengujian yang dilakukan adalah analisis mekanik Kekuatan tarik,
perpanjangan putus ( Elongation at break), dan analisis termal
(TGA/DTA) dan morfologi (SEM ).

1.4 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah
1.

Untuk menentukan komposisi, morfologi bentonit alam setelah diaktivasi
kimia dan fisika.

2.

Untuk menentukan sifat mekanik komposit polipropilena dengan filler
bentonit alam yang diaktivasi kimia dan fisika.

3.

Untuk menentukan analisa termal (TGA/DTA) komposit polipropilena

dengan filler bentonit alam yang diaktivasi kimia dan fisika.

4

Universitas Sumatera Utara

1.5 MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah
1. Peningkatan nilai ekonomis bentonit alam modifikasi sebagai filler pada
termoplastik
2. Memberikan informasi dasar tentang sifat termal (TGA/DTA), sifat
mekanik, Kekuatan tarik, perpanjangan putus (Elongation at break)
komposit polipropilena dengan filler bentonit alam aktivasi kimia dan
fisika yang dapat digunakan sebagai salah satu material yang memiliki
daya termal tinggi pada industri otomotive

5

Universitas Sumatera Utara