PEMANFAATAN BENTONIT ALAM SEBAGAI BAHAN PENGISI PADA KOMPOSIT POLIPROPILENA UNTUK BAHAN TEKNIK TESIS. Oleh: ENDANG MARFIDA PUTRI /FIS

Transkripsi

1 PEMANFAATAN BENTONIT ALAM SEBAGAI BAHAN PENGISI PADA KOMPOSIT POLIPROPILENA UNTUK BAHAN TEKNIK TESIS Oleh: ENDANG MARFIDA PUTRI /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

2 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 Oleh : ENDANG MARFIDA PUTRI /FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

3 PENGESAHAN TESIS Judul Tesis : PEMANFAATAN BENTONIT ALAM SEBAGAI BAHAN PENGISI PADA KOMPOSIT POLIPROPILENA UNTUK BAHAN TEKNIK Nama Mahasiswa : Endang Marfida Putri Nomor Induk : Program Studi Fakultas : MAGISTER ILMU FISIKA : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Menyetujui Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc. Ketua Dr. Anwar Darma Sembiring, M.S. Anggota Ketua Program Studi, Dekan, Dr. Nasruddin MN,M.Eng.Sc. Dr. Sutarman, M.Sc. NIP : NIP :

4 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

5 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 C 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

6 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

7 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya yang bertanda tangan dibawah ini : N a m a : ENDANG MARFIDA PUTRI N I M : Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah: Tesis Demi pengmbangan ilmu pengetahuan, meyetujui untuk memberikan kepada 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 Non- Eksklusif ini, 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

8 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.

9 DAFTAR RIWAYAT HIDUP A. DATA PRIBADI Nama : ENDANG MARFIDA PUTRI Tempat tanggal lahir : Kotacane, 05 Maret 1985 Jenis kelamin : Perempuan Agama : Islam Alamat : Komp.Perumahan Tanah Merah blok 1 No.5, Kota Cane. Telepon / HP : putriendang@yahoo.co.id ` Nama Orang tua : Arsus Lihardi (ayah) Arwina Putri (Ibu) B. Riwayat Pendidikan : 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

10 DAFTAR ISI Halaman ABTRAK... i ABSTRACT... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR TABEL... v DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR LAMPIRAN... viii BAB I BAB II PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 5 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Bentonit Komposit Bentonit Alam Struktur Bentonit Sifat Fisik Bentonit Sifat Fisik dan Kimia Bentonit Organo-Bentonit Sifat-Sifat Polipropilena Bahan Pengisi (Filler) Purifikasi dan Modifikasi Purifikasi Modifikasi Polipropilena Grafted Maleated Anhidride (PP- g-ma) BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Tempat Penelitian Waktu Penelitian Alat Dan Bahan Alat Penelitian Bahan Penelitian Prosedur penelitian Proses Pengolahan Bentonoit Alam iii

11 3.3.2 Pembuatan Mikrokomposit Dalam Internal Mixer Laboplastomil Pengujian Bentonit Alam dan Mikro Komposit Partikel Bentonit Alam Hasil Pemurnian dan Kasinasi Pengujian Mikro Komposit Poliprolilena Analisa Sifat Termal Teknik Analisis Data Analisis Bentonit Alam Hasil Aktivasi Kimia dan Fisika Analisis Data Mikro Komposit Polipropilena Dengan Kompatibeliser PP-g-MA Pengujian Sifat Mekanik Analisis Data Termal BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian Hasil Morfologi Bentonit Alam Pemurnian dan Kalsinasi Pembahasan Hasil Uji Mekanik Analisis Mekanik Analisis Termal BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA iv

12 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman 2.1 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 38 v

13 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman 2.1 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 SEM Model Zeiss dan Model Joel Diagram Alir Penelitian Kurva TGA-DTA Morfologi Bentonit Alam Morfologi Bentonit Alam Hasil Pemurnian dan Kalsinasi 600 o C 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 38 vi