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
