Artikel Impact Lagi

5/16/2018 Artikel Impact Lagi - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/artikel-impact-lagi 1/8

ANALISA SIFAT MEKANIK POLIESTER/ BENTONIT

NANOKOMPOSIT

Teuku Rihayat

Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe

Jl. B.Aceh – Medan, km. 280 Buketrata – Lhokseumawe 24301

Email : [email protected]

Abstrak

Nanokomposit adalah campuran dua bahan yang berbeda atau lebih untuk menghasilkan sifat-sifat danciri-ciri spesifik yang tidak dapat dicapai oleh bahan utama. Resin poliester merupakan bagian

dominan (mayor) dalam komposit yang berfungsi sebagai matrik dan bentonit merupakan bagian tidak

dominan (minor) dalam komposit yang berfungsi sebagai pengisi. Penelitian pendahuluan untuk

mengolah bentonit yang bersifat hidrofilik menjadi sifat hidrofobik seperti yang dimiliki oleh Resin

poliester telah berhasil dilakukan, dengan penambahan surfaktan Cetil Trimetil Ammonium Bromida(CTAB) 0,05 mol. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan X-Ray Difraction (X-RD) yang

menghasilkan d-spasing bentonit sebelum diolah 1,142 nm dan setelah diolah dengan CTAB d-spasing

menjadi 1,571 nm, yang berarti sejumlah alkil ammonium sudah terinterkalasi dalam lapisan bentonit.

Khususnya pada komposit 1,5%-3,5% berat bentonit dan ukuran partikel bentonit 200-300 Mesh,

menunjukkan sifat-sifat jauh lebih besar daripada resin poliester. Pada komposit 3,5% berat bentonit

dan ukuran partikel 300 Mesh menghasilkan kekuatan tarik sebesar 196,58 MPa, regangan pada saatputus sebesar 24% dan impak 0,80 Joule. Hal ini jauh lebih baik jika dibandingkan dengan hasil yang

didapat oleh resin murni, yaitu kekuatan tarik sebesar 104,92 MPa, regangan pada saat putus sebesar13,32% dan impak 0,21 Joule. SEM digunakan untuk mengkaji morfologi komposit yang terdiri dari

dispersi acak agregat hasil interkalasi diseluruh matrik

Kata Kunci : Komposit, Hidrofilik, interkalasi

Abstract

Composite are mixture difference materials or has more produces characterize and characterization it

doesn’t produces main material. Resin polyester BQTN 157-EX are part of dominant (major) into

composite the function as matrix and bentonite are part of not dominant (minor) into composite the

function as filler.The first research for bentonite processed that source from material anorganic and

hydrophilic characteristic was done. These processed was done to produce bentonite that has related withpolymer the material organic and hydrophobic characteristic. This examination was done with using X-

Ray Diffraction (X-RD) that produce d-spacing bentonite before processed 1,142 nm and after processedwith CTAB d-spacing being 1,571 nm, that means a parts of alkyl ammonium had intercalation into

bentonite commercial layer. Especially nanocomposite upon 2,5% the mass of bentonite showing biggest

characteristic than resin polyester. In 3,5 % nanocomposite, mass of bentonite and 300 mesh of particle

sizes produced a tensile strength of 196,57 MPa, elongation of 24 % and 0,80 joule of impact.. This case

more better if we compare with result that we have from resin polyester, that produce 104,92 MPa of

tensile strength, 13,32% of elongation and 0,21 Joule of impact. SEM used for morphology composite testthat composite from random agregat dispersion as a result of intercalation from the whole matrics. Heat

degradation a part of composite found a little bit fast compare with pure polymer

Key words : Composite , hidrofilic, intercalasi



1. Pendahuluan

Poliester merupakan polimer sintetis

yang serba guna karena mendapatkan aplikasi

komersial yang luas sebagai serat, plastik danbahan pelapis. Poliester-poliester tak jenuh

termasuk diantara polimer paling umum yangdipakai bersama dengan penguat serat kaca. Hal

ini terjadi karena poliester memiliki harga yang

relatif murah, warna yang bervariasi, rasio

kekuatan yang tinggi. Poliester mempunyai sifat-

sifat, antara lain : kaku, rapuh serta tembuspandang. Dalam pembuatan komposit, suatu

matriks harus digabungkan dengan bahan

penguat dan penghubung lainnya supaya dapat

memiliki sifat-sifat yang lebih baik dibandingkan

dengan sifat-sifat bahan tunggal. Salah satu

bahan penguat yang paling baik digunakanadalah dalam bentuk serat dapat berupa serat

kaca (fiber glass), serat kayu, serbuk dan lain-

lain (Malcolm, 1989) .

Untuk meningkatkan suatu sifat yang

diinginkan dalam thermosetting polimer, seperti :

kekuatan (strength), kekakuan (stiffness) dan juga ketahanan terhadap api (fire retardant),

polimer sering ditambahkan dengan bahan-bahan

pengisi. Bahan pengisi yang sering ditambahkan

ke dalam polimer adalah bahan yang mampu

menyatu secara homogen ke dalam matriksnya

dan yang paling sering ditambahkan adalah talc,

mika, kapur, bentonit dan lain-lain. Berhubungandengan sifat homogen di atas, sering polimer

yang berasal dari bahan organik dengan

pengisinya ( filler) yang berasal dari bahan

anorganik tidak mampu menjadi homogen,

disebabkan oleh berbedanya energi permukaan

dari kedua bahan tersebut. Untuk menyelesaikan

permasalahan di atas, maka filler dapat

dimodifikasi dengan bahan organik seperti alkyl

ammonium (Jin, 2003).

Permasalahan lain yang kerap dihadapi

adalah rendahnya sifat elastis pada polimer

komposit yang dihasilkan, akibat dari

penambahan filler . Pengaruh ini dapat dicermati

dengan penambahan filler yang seminimal

mungkin, seperti dalam menghasilkan struktur

nanokomposit (Gopakumar, 2002). Dalam

struktur nanokomposit ini, filler yang umumnya

berasal dari mineral tanah liat seperti

monmorillonit (merupakan komponen utama dari

bentonit), dimana jika bentonit tadi ditambahkan

dalam persentasi yang sedikit (1-5 %) akanmenghasilkan peningkatan sifat kekuatan

mekanik (mechanical strength), ketahanan

terhadap panas (thermal stability) dan

permeability sehingga 60% dari sifat asli polimer

tanpa adanya penambahan bentonit (Akane dan

Arimitsu, 1995; Wang dkk, 2002).

Polimer - mineral tanah liat nanokomposit

pertama sekali dilaporkan dalam literatur adalah

pada tahun 1961 oleh Blumstein dengan

mendemonstrasikan pencampuran monomervynil dengan tanah liat (Gilman, 1999). Akan

tetapi hal ini masih akan terus diperdebatkankarena di dalam banyak jurnal disebutkan yang

pertama melakukan sintesa polimer – mineral

tanah liat nanokomposit adalah riset yang

dilakukan oleh group Toyota di Jepang

(Qutubuddin, 2001). Penyelidikan polimer- tanahliat nanokomposit telah menjadi salah satu

bidang yang paling banyak diteliti orang.

Penelitian-penelitian terbaik secara

fundamental yang melibatkan nanokomposit –

tanah liat telah dilakukan oleh beberapa group

penyelidikan. Secara umum merekamenghasilkan suatu metode baru dalam hal

pencampuran polimer dengan material

pengisinya (filler), seperti yang dilakukan oleh

Kojima dkk., (1993); Usuki dkk., (1997); dengan

metode in situ polimerisasi, atau metode

pencampuran dengan menambah pelarut danpelelehan oleh group Giannelis, (1996); Lee dan

Giannelis, (1997) Lee dkk., (1998).

Sejak penelitian yang dilakukan oleh

Usuki dkk pada tahun 1991 dengan penyelidikan

sintesa nilon-6 – nanokomposit – tanah liat,

maka banyak riset polimer dengan filler tanah

liat yang dilakukan seperti poly (ε-caprolactone)(Lepoittevin, dkk., 2002; Gorasi,

dkk., 2003), Polystyrene (Chen, dkk., 2001),

Epoxy (Gu, dkk., 2003), Polyimide (Agag, dkk.,

2001; Hu, dkk., 2001), Polyurethane (Yao, dkk.,

2002; Chen, dkk., 2004; Tien, dkk., 2001; Song,

dkk., 2005; Xiong, dkk., 2004). Akan tetapi

semua penyelidikan ini hanya melibatkan tanah

liat, sedangkan yang berjenis bentonit sangat

sedikit. Padahal Indonesia sangat berpotensi

besar dengan bahan berjenis bentonit karena

banyaknya tersedia sumber bahan baku tersebut

dan sangat mudah didapat.

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

nanocomposite, flokulated nanocomposite dan

exfoliated nanocomposite. Sifat fisik paling

utama dari bentonit adalah daya serap, derajat

plastisitas, daya pembersih, daya mengembang,derajat pergantian ion, warna, derajat kecerahan

dan ukuran butiran dari bentonit tersebut

(Harjanto, 2000).

Kekuatan pada resin poliester tak jenuh

BQTN 157-EX mengacu kepada

kemajuaan/perbaikan yang dicapai pada



pemakaian campuran poliester dan bentonit

sehubungan dengan peningkatan kekutan tarik,regangan, ketahanan terhadap sobekan dan

ketahanan terhadap abrasi. Ada 3 (tiga) faktor

yang mempengaruhi dan membantu menetapkan

tingkat kemampuan kekuatan pada suatumaterial, antara lain : ukuran partikel, struktur

dan karakteristik permukaan suatu material. Darike tiga faktor ini ukuran partikel mempunyai

pengaruh yang paling signifikan (Ratana, 2003).

Sejauh ini bentonit menjadi bahan yang

mendapat perhatian besar berdasarkan

kemampuannya menyebar antar lapisan secaraluas dan kemampuannya untuk mengembang.

Oleh karena sifatnya maka bentonit dapat diolah

menjadi suatu komposit resin poliester sehingga

mempunyai arti yang sangat penting dalam suatu

produk.

Ditinjau dari segi ekonomis danaplikasinya plastik terbagi dua golongan utama

yaitu plastik komoditi dan plastik teknik.

Poliester merupakan plastik teknik yang utama

yang mencapai 99% dari plastik teknik lainnya

yang beredar dipasaran yang dipakai dalam

bidang transportasi (mobil, truk, pesawat udara),konstruksi (perumahan, instalasi pipa, perangkat

lunak dan perangkat keras), bahan listrik dan

elektronik, mesin-mesin industri dan barang-

barang konsumsi rumah tangga (Steven, 2001).

Banyak jenis polimer yang diproduksikan

oleh industri, yang berbeda sifat fisik, kimia serta

mekanis. Berdasarkan struktur rantai dan sifatmekanis, polimer dapat digolongkan dalam lima

golongan besar, antara lain : thermoset,

thermoplastik, elastomer, polimer serat dan

polimer larut air (Basuki, 2005).

Chen, dkk (2001), melaporkan dispersi

tanah liat monmorillonit pada poliester tak jenuh

menghasilkan komposit keras karena adanya

penurunan aluminosilikat. Mereka menemukan

bahwa faktor kekenyalan meningkat dua kali

lipat dengan hanya mendispersikan 1,5%

aluminosilikat dan adanya peningkatan

bersamaan pada sifat-sifat mekanis lainnya.

Such, dkk (2000), menunjukkan bahwa

sifat-sifat komposit poliester – tanah liat yang

dihasilkan sangat tergantung pada prosedur

perlakuan awal berkenaan dengan pencampuran

resin poliester tak jenuh dan tanah liat serta

kondisi pengeringannya.

Penelitian sebelumnya Bhradwaj, dkk

(2002), melaporkan walaupun ada bukti kuat

yang menunjukkan pembentukan strukturkomposit resin polyester tak jenuh, namun

modulus regangan, modulus kehilangan dan

penyimpangan menunjukkan kecenderungan

menurun secara progresif dengan meningkatnya

konsentrasi tanah liat .

Berdasarkan penelitian-penelitian

terdahulu, maka dalam penelitian ini, bentonitteknis yang ada dipasaran akan diolah menjadi

serbuk penguat komposit resin poliester dengan

pemilihan surfaktan Cetil Trimetil Ammonium

Bromida (CTAB) 0,05 mol, yang berfungsisebagai alkil ammonium yang dapat

mencampurkan secara homogen bahan resinpoliester (bahan organik) dan bentonit

(anorganik).

2. Teori Dasar

Resin poliester termasuk diantarapolimer umum yang dipakai bersama dengan

penguat serat kaca. Poliester ini di preparasi dari

monomer-monomer difungsional, salah satunya

mengandung ikatan rangkap dua yang mampu

menjalani polimerisasi adisi dalam suatu reaksi

ikat silang berantai. Pada poliester tak jenuhdiproses sampai mencapai berat molekul yang

relatif rendah, kemudian dilarutkan dalam suatu

monomer untuk membentuk larutan yang kental.

Sejauh ini stirena merupakan monomer pelarut

yang paling umum dipakai selain vinil metil

metakrilat. Satu-satunya bahan yang mempunyainilai komersial untuk mengintrodusir

pentakjenuhan ke dalam kerangka polimer

adalah anhidrida maleat dan asam fumarat,

teristimewa karena harganya murah. Poliester tak

jenuh biasanya dipreparasi dengan mengandung

asam tak jenuh dan asam yang tidak bisa berikat

silang (noncrosslinkable). Pada polimerisasi, poliester akan

mengalami beberapa fase yang berbeda sebelum

mengalami perubahan menjadi keras, tebal dan

padat. Resin dengan kekentalan cairan yang

rendah atau sedang akan dapat larut dalam

monomer. Untuk mencegah perubahan resin dari

bentuk cair kebentuk agar-agar yang terlalu

cepat, maka perlu dicampurkan suatu inhibitor

yaitu bahan yang digunakan untuk

memperlambat aktivitas kimia serta dapat

memperpanjang waktu penyimpanan resin atau

mengurangi kecepatan pembebasan panas yang

timbul selama polimerisasi. Sedangkan bahan

yang bertindak sebaliknya disebut katalisator

(Cowd, 1991).

Syahrul, (1998) melaporkan beberapa

jenis katalis yang sangat erat kaitannya dengan

jenis bahan yang digunakan, sehingga

pengolahan resin dapat dilakukan dengan metode

yang tepat, antara lain :

1. Katalis pada temperatur kamar,diantaranya : Metil Etil Keton Peroksida

(MEKP), Benzoil Peroksida dan

siklohexa (1) Peroksida

2. Katalis temperatur menengah,

diantaranya : Metil Etil Keton Peroksida

(MEKP) dan Lauroyl Peroksida



3. Katalis temperatur tinggi, diantaranya :

Tertiari butil perbenzoat (TBP), 2,5dimetil heksane dan dikumil peroksida.

Nama bentonit sebenarnya merupakan

nama suatu jenis lempung yang terdiri dari

monmorillonit. Di Inggris nama bentonit hanyadipakai pada jenis lempung yang terdiri dari

mineral monmorillonit-Natrium dan disebutdengan lempung pembersih/ filler’s earth,

(Departemen Pertambangan Direktorat Jendral

Pertambangan Umum, ITB.,1978).

Istilah bentonit pertama sekali

digunakan oleh Knight yaitu suatu jenis lempungyang sangat plastis (koloid) yang terdapat pada

formasi “Benton”, rock creek, Wyoming

Amerika Serikat. Istilah tersebut digunakan

untuk menggantikan istilah-istilah sebelumnya

seperti ,” china clay”, soapy clay”, taylorite”,

bleacing clay”, dan fuller’s earth”, (Riyanto,1994).

Secara mineralogi bentonit oleh Gilson

pada tahun 1960 didefinisikan sebagai lempung

yang terdiri dari 85% monmorilonit yang

mempunyai rumus kimia (Al2O3 .4SiO2 xH2O).

Lempung tersebut sebenarnya lebih tepat disebutlempung monmorilonit, tetapi dunia perdagangan

menyebutnya dengan bentonit (Riyanto, 1994).

Bentonit mempunyai plastisitas tinggi

yang dihasilkan dari dekomposisi abu vulkanis.

Pada umumnya jenis bentonit yang banyak

terdapat di Indonesia adalah jenis Kalsium.

Magnesium-bentonit mempunyai sifat kurangmengembang apabila dicelupkan ke dalam air

sedangkan bentonit jenis Na bila dicelupkan ke

dalam air akan mengembang dan membentuk

larutan koloid seperti susu. Sifat ini terutama

ditentukan oleh jumlah kandungan ion atau

kation yang mudah tertukar misalnya Natrium

(Na+), Kalsium (Ca++), Magnesium(++) dan

Hidrogen (H+). Di antara ion-ion tersebut, maka

ion Natrium yang dapat menyebabkan lempung

tersebut mengembang dan membentuk larutan

koloid yang lebih baik (Riyanto, 1994).

Monmorilonit dapat digunakan untuk

mengontrol viskositas pada polimer cair seperti

poliester tak jenuh, PVC plastisol, polisulfida

dan alkid serta dapat juga digunakan untuk

memperkeras poliamida. Dengan sifat mudah

mengembang, maka bentonit ini memiliki area

permukaan aktif yang cukup luas (800 m2 /g),

sehingga memungkinkan jangkauan yang sangat

besar bagi interkalasi molekul-molekul lainnya

(Ratana, 2003)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 ditunjukkan pada Gambar 2.1

(a),(b),(c) :

a. Intercalated nanocomposite, yaitu : sifat

yang umum terjadi jika bentonit yangtelah diolah dimasukkan ke dalam

polimer, dimana bentonit akan

berinteraksi dengan matrik polimer

dengan cara melebarkan lapisanbentonit yang bertindak sebagai filler,

susunan bentonit masih dalambentuk/susunan awal.

b. Floculated nanocomposite, yaitu :

Konsepnya sama saja seperti

intercalated nanocomposite, tetapi ada

sebagian lapisan yang menjadi

flocculated.

c. Exfoliated nanocomposite, yaitu : sifat

yang sangat diinginkan dalam

pengolahan clay nanocomposite,

dimana bentonit tidak terlihat lagi

bentuk asalnya. Maknanya adalahterjadi interaksi yang sangat homogen

antara struktur bentonit dengan struktur

polimer

Gambar 2.1 a. Intercalated nanocomposites; b.

Floculated nanocomposites; c. Exfoliated

nanocomposites (Suprakas and Masami, 2003)

Peningkatan pada sifat fisik berhubungan langsung dengan ukuran partikel

bahan pengisi. Peningkatan modulus dan

kekuatan regang sangat bergantung pada

ukuran partikel bahan pengisi yang memiliki

partikel lebih kecil pada pencampuran poliester

tak jenuh dibandingkan dengan bahan pengisi

yang mempunyai ukuran partikel lebih besar,

karena ukuran partikel berbanding terbalik dengan luas permukaan per gram bahan pengisi.

Semakin kecil ukuran partikel akan semakin

besar luas permukaan sehingga terjadi

peningkatan nilai kekuatan. Semakin kecil

ukuran partikel juga semakin mempengaruhi

interaksi polimer dan bahan pengisi (bentonit).

Hal lain yang perlu diperhatikan dalam kekuatan

adalah keberadaan partikel-partikel besar atau

gumpalan-gumpalan didalam poliester tak jenuh,

karena akan mengurangi kontak antara bahan

pengisi dan matrik serta dapat juga menyebabkan

kerusakan material (Ratana, 2003).



3. Metodologi

3.1 Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini

antara lain : media cetakan komposit, ayakan,stirrer dan alat uji karakteristik seperti : alat uji

tarik statis, impak, scanning elektron mikroskopi(SEM) dan X-Ray Difraction (X-RD).

Bahan/ alat yang digunakan dalam

penelitian ini antara lain :

- Resin poliester

- Bentonit (Brataco)- Hardener

- AgNO3 0,1 N

- Cetil metal ammonium bromide

(CTAB) 0,05 mol (Fluka)

- Air suling

- Mortar sieve- Kertas saring

- Beaker gelas 500 ml – 1 liter

- Sieve tray 100 – 300 mesh

- Oven

- Cetakan stainless stell

3.2 Prosedur Kerja

3.2.1 Persiapan Resin Poliester

Resin poliester ditimbang sebanyak

85,637 gram dan ditambahkan katalis MEKPO

sebanyak 0,85 ml (Resin poliester : MEKPO =

100 : 1), diaduk hingga homogen, selanjutnyadimasukkan ke dalam cetakan dengan ukuran

tebal 3 mm, diameter 173 mm yang dilapisi

aluminium foil dan ditekan dengan alat tekan,

kemudian dibiarkan selama 24 jam, perhitungan

berat resin polyester terdapat pada lampiran A.

3.2.2 Pengolahan Bentonit dengan

menggunakan Surfaktan Cetil

Trimetil Ammonium Bromida

(CTAB)

Bentonit ditimbang sebanyak 20 gram

dilarutkan dengan 500 ml H2O, dilakukan

pengadukan dan dipanaskan pada suhu 80 oC

selama 1 jam, selanjutnya ditambahkan CTAB

0,05 mol yang telah dilarutkan dengan 200 ml

H2O dengan cara dipanaskan terlebih dahulu.

Campuran ini kemudian disaring, residunya

dicuci dengan air panas secara berulang-ulang

sehingga didapat filtrat yang jernih. Selanjutnya

residu ini dikeringkan dalam oven 60oC selama

dua hari. Bentonit ini diayak denganmenggunakan ayakan ukuran 100, 200 dan 300

mesh.

3.2.3 Pembuatan Komposit Resin Poliester

dengan Bentonit yang telah diolah

dengan Surfaktan Cetil Trimetil

Ammonium Bromida (CTAB)

Bentonit dengan jumlah yang telah

ditetapkan (1,5% - 5,5% berat) dimasukkandalam larutan resin poliester, diaduk hingga

homogen dan ditambahkan katalis MEKPO.Selanjutnya diaduk dan ditekan dengan alat tekan

selama 24 jam. Kemudian cetakan dibuka dan

akan dilakukan uji karakteristiknya, antara lain

uji tarik statis, uji impak, tes X-RD, SEM.

4. Hasil dan Pembahasan

4.1 Analisis hasil X-RD

X-Ray Difraction (X-RD) merupakan

alat untuk mengidentifikasi pengisian struktur

terhadap lapisan-lapisan silikat. Hasil yangdidapat berupa grafik dimana posisi, bentuk dan

intensitas menggambarkan pendistribusian

bentonit / filler pada komposit resin poliester.

Pada grafik bentonit murni dan bentonit yang

telah diolah dengan surfaktan CTAB ditunjukkan

pada Gambar 4.1a dan Gambar 4.1b. PadaGambar 4.1a, d-spacing (jarak antar lapisan

bentonit) yang diperoleh adalah 1,142 nm

dengan sudut difraksi (2θ) sebesar 7,76o

dan

setelah diolah dengan CTAB d-spacing melebar

menjadi 1,571 nm dengan sudut difraksi (2θ)

sebesar 5,66o

(gambar 4.1b). Hal ini

menunjukkkan alkil ammoniumCetilTrimetilAmmonium Bromida (CTAB) 0,05

mol sudah terinterkalasi dalam lapisan bentonit

murni, sehingga memudahkan polimer resin

poliester menyisip atau menyebar diantara

lapisan-lapisan bentonit dan membentuk jaringan

ikat silang sehingga menghasilkan komposit

yang lebih kuat.

Hasil ini adalah sama seperti penelitian

yang telah dilakukan oleh Usuki, dkk (1993) dan

Aijun G (2003), yang menggunakan X-Rd untuk

mengkarakterisasi interkalasi antara clay sebelum

dan setelah diolah, dimana d-spacing juga

mengalami peningkatan setelah adanya

pengolahan.

a. b.

Gambar 4.1a. X-RD bentonit belum diolah

dan 4.1b. X-RD bentonit setelah diolah



Tabel 4.1 menunjukkan d-spacing komposit resin

poliester – bentonit meningkat denganpertambahan jumlah bentonit yang digunakan

(1,5% sampai 5,5%), hal ini disebabkan karena

jumlah surfaktan yang mengalami pertukaran

kation meningkat, sedangkan d-spacing akanterjadi penurunan pada ukuran bentonit terbesar

(100 mesh, 200 mesh dan 300 mesh) hal inidisebabkan masih terdapatnya gumpalan-

gumpalan pada bentonit, sehingga sukarnya resin

poliester melakukan interkalasi atau penyisipan

ke dalam bentonit.

Tabel 4.1 Hasil Analisa data X-RD

Berat

bentonit

d-spasing

100 mesh

d-spasing

200 mesh

d-spasing

300 mesh

1,5 1,609 1,798 1,868

2,5 1,905 1,923 1,9313,5 1,966 2,040 2,056

4,5 3,357 3,386 3,481

5,5 3,525 3,607 3,673

Dengan berhasilnya Cetil Trimetil

Ammonium Bromida (CTAB) 0,05 mol

berinterkalasi ke dalam lapisan bentonit murnimaka bentonit yang sebelumnya bersifat

hidrofilik telah berubah menjadi bersifat

hidrofobik yang menyerupai sifat yang dimiliki

oleh resin poliester BQTN 157-EX. Persamaan

sifat adalah sangat penting untuk menghasilkan

suatu interkalasi yang baik antara bentonitsebagai pengisi (filler) dengan resin poliester

sebagai matriknya, dimana nantinya diharapkan

dapat meningkatkan sifat mekanik dan ketahanan

yang lebih terhadap panas dari komposit

tersebut serta dapat mengurangi biaya produksi

bahan.

4.2 Analisa hasil uji tarik statis

Pada tabel 4.2 menunjukkan kekuatan

tarik, regangan dan impak yang diperoleh pada

resin poliester lebih rendah dibandingkan dengan

komposit, hal ini menunjukkan bahwapengaruh bahan pengisi terhadap komposit

memperlihatkan kekuatannya dan menunjukkan

adanya perubahan sifat-sifat dari komposit

tersebut.

Tabel 4.2 Hasil pengujian resin poliester

terhadap sifat-sifat uji tarik dan uji impak

Sifat uji tarik/impak Resin poliester

kekuatan tarik , σ

(MPa)

104,92

Elongasi/regangan, Σ

(%)

13,32

Impak/pukulan,

(Joule)

0,21

Pada tabel 4.3 Kekuatan tarik dan

regangan pada komposit yang mengandungbentonit 1,5% - 3,5 % berat dengan ukuran

partikel 200 - 300 Mesh semakin meningkat

sehingga menghasilkan kualitas yang baik pada

komposit resin poliester, hal ini menunjukkanadanya interkalasi ataupun penyebaran resin

poliester yang sangat baik ke dalam bentonit,dikarenakan mempunyai permukaan yang luas

dari partikel yang lebih halus. Hal ini sama

seperti yang didapat oleh Suprakas, dkk (2003)

dimana semakin meningkat jumlah bahan pengisi

/Clay maka semakin besar kekuatan tariknya.Komposit dengan filler yang semakin

banyak dan ukuran partikel bentonit yang

terkecil mempunyai kekuatan pukul/impak

yang lebih besar dibandingkan dengan resin

poliester, hal ini membuktikan bahwa adanya

ikatan jaringan hidrogen yang kuat diantaragugus hidroksil pada bentonit dan gugus

karboksil pada resin poliester, sehingga

menghasilkan komposit yang keras, tidak mudah

patah atau rapuh.

Tabel 4.3 pengaruh bentonit terhadap sifat-

sifat uji tarik komposit

Ukuran

Partikel

(mesh)

(%)

uji tarik

Impak

(Joule)σ Σ

100

1,5 149,44 14,80 0,30

2,5 166,56 16,00 0,40

3,5 170,13 20,00 0,35

4,5 137,77 14,80 0,75

5,5 121,48 21,20 0,80

200

1,5 168,87 16,00 0,35

2,5 181,55 18,40 0,40

3,5 195,77 29,20 0,75

4,5 145,21 16,00 0,40

5,5 133,96 12,00 0,25

300

1,5 171,98 14,80 0,44

2,5 172,68 13,20 0,55

3,5 196,57 24,00 0,80

4,5 126,10 24,00 0,45

5,5 110,62 17,20 0,55

4.3 Analisis Hasil SEM

SEM membantu untuk mengetahui bentuk

dan perubahan permukaan dari suatu bahan. Pada

prinsipnya jika terjadi suatu perubahan pada

suatu bahan dari permukaan, maka bahan

tersebut telah mengalami perubahan energi.

Energi tersebut dapat dipancarkan, dipantulkan

dan diserap serta diubah bentuknya menjadi

fungsi gelombang elektromagnetik lainnya yang

dapat dibaca pada foto SEM (Zaimahwati, 2002).

Fraktografi merupakan permukaanperpatahan yang dapt memberikan informasi



tentang jenis perpatahan. Dari Gambar 4.2

dibawah ini terlihat struktur permukaan danbentuk putus (faset) dari resin poliester akibat

deformasi tarik. Hal ini tergolong dalam bentuk

getas yaitu putus jenis pembelahan yang terjadi

sepanjang bidang kristalogi (Suprakas,2003),sedangkan pada Gambar 4.3 sampai Gambar 4.5

semua komposit menunjukkan penyebaran yangbaik dan struktur sisipan ,di sebabkan karena

komposit merupakan morfologi multi lapis

dengan lapisan-lapisan silikat polimer dan silikat

anorganik secara berselang- seling (Bharadwaj

dkk, 2002).

Gambar 4.2 Permukaan patah pada resin

poliester

Gambar 4.3 Permukaan Patah Spesimen

1,5% Bentonit 100 Mesh

Gambar 4.4 Permukaan Patah Spesimen

2,5% Bentonit 100 Mesh

Gambar 4.5 Permukaan Patah Spesimen3,5 % Bentonit 200 Mesh

5. Kesimpulan

Dari hasil pengamatan dan pembahasandiatas dapat diambil beberapa kesimpulan, antara

lain :

1. Bentonit yang telah diolah dengan

menggunakan surfaktan CTAB danberfungsi sebagai filler dapat digunakan

dalam pembuatan komposit resinpoliester.

2. Surfaktan CTAB sangat berperan dalam

mengubah sifat bentonit yang hidrofilik

menjadi sifat hidrofobik yang menyerupai

sifat yang dimiliki oleh polimer yangmerupakan syarat penting dalam

pemilihan bahan pengisi (filler) sebagai

penguat komposit.

3. Hasil analisa dari X-RD adalah berupa

grafik dimana posisi, bentuk dan

intensitinya memberikan pendistribusianbentonit komposit yang bersifat

intercalated dan exfoliated. Pada saat

sebelum pengolahan bentonit murni

memiliki d-spacing 1,142 nm dan setelah

mengalami perlakuan dengan penambahan

CTAB sebagai alkyl Ammonium maka d-spacing dari bentonit menjadi 1,571 nm.

4. Hasil analisa dari uji tarik statis, regangan

pada saat putus dan uji impak/pukulan

yang sangat baik terdapat pada jumlah

bentonit 2,5% - 3,5% berat dan ukuran

partikel 200 - 300 mesh.

5. Pada SEM terdapat perubahan strukturbentonit, sehingga dapat dikatakan bahwa

terjadi interaksi resin ke dalam bentonit.

Daftar Simbol

σ = Kekuatan tarik, MPa

Σ = Rengangan saat putus, %

% = Jumlah Bentonit

Daftar Pustaka

Agag, T.; Koga, T; Takeichi, T. ,” Studies on

Thermal and Mechanical Properties of Polyamide Clay Nanocomposites”,

Polymer (2001) 3399-3408

Akane O. and Aritmisu.,” The Chemistry of

Polymer-Clay Hybrids,”Materials Science

and Engeering”, (1995) 109-115

Basuki W,” Struktur dan Sifat Mekanis Polimer”,Medan : Penerbit Intan Dirja lela press,

1996

Basuki W,” Polimer Komersial”, Jurusan Kimia,

FMIPA-USU, Medan , 2005

Bharadwaj, R. K,” Structure-Property

Relationship in Cross-Linked Poliester-

Clay Nanocomposites”, Avery researchCenter, 2900 Bradley Street, Pasadena,

CA 91107, USA, 2002



Cowd, M.A,”Kimia Polimer”, Terjemahan olehFirman H., ITB, Bnadung, 1991

Chen, G.; Ma, Y.,; Qi, Z.,” Preparation and

Morphological Study of an Exfoliated

Polystyrene/MonmorillonitNanocomposites”, Scripta Materialia

(2001) 125-128Gilman, J.,” Flammability and Thermal Stability

Studies of Polymer Layered-Silicate

(Clay) Nanocomposites”, Applied Clay

Science (1999) 31-49

Gopakumar, J.A.Lee,” Influence of ClayExfoliation on the Physical Properties of

Monmorilonite/Polyethylene

Composite”,Polymer (2002) 5483-5491

Gorasi, G.; tortora, M.; Vittoria, V.; Pollet, E.;

Lepoittevin, B.; Alexandre, M.; Dubois,

P.,” Vapour barrier Properties of Polycaprolactone Monmorillonite

Nanocomposites; effect of Clay

Dispersion”, Polymer (2003) 2271-2279

Gu, A.; Liang, G.,”Thermal Degradation

Behavior and Kinetic Analysis of

Epoxy/Monmorilonite Nanocomposites”,Polymer Degradation and Stability”,

(2003) 283-391

Harjanto, S.,” Lempung, Dolomit dan Magnesit”,

Publikasi Khusus Direktorat Sumber daya

Mineral, Bandung.

Hu, Y.; Song, L.; Xu, J.; Yang, L.; Chen, Z.;

Fan, W.,”Synthesis of Polyurethane/ClayIntercalated Nanocomposites”, Colloid

and Polymer Science (2001) 819-822

Jin, H.,” Synthesis of Polybutylene Terephatale

Nanocomposite by Insitu Interlayer

Polymerization and Characterization of Its

Fiber,”Polymer Buletin 51 (2003) 69-75

Malcolm P.S,” Kimia Polimer”, University of

Hartford, West Hartford, Conn, 1989

Ratana T.,” Reinforcement of Natural Rubber

Latex by Nanosize Monmorillonite Clay”,

The Pensylvania State University, 2003

Syahrul, H.,” Bahan Komposit Polimer”,

FMIPA USU, Medan, 1998

Schey, J.,” Introduction to Manufacturing

Processes”, Departemen of Mechanical

Engenering, University of Waterloo,

Ontario, (1987)

Such, Dj, Lim YT, Park OO, “Polymer”, 2000

Song, L.; Hu, Y.; Tang, Y.; Zhang, R.; Chen, Z.;

Fan, W.,” Study on the Properties of

Flame Retardant Polyurethane/OrganoclayNanocomposites”, Polymer Degradation

and Stability (2005) 111-116

Suprakas, S.,” Polimer/layered silicate

nanocomposite : a review from

preparation to processing”, Japan, 2003

Tien, Y.I.; Wei, K.H., “ Hydrogen Bonding and

Mechanical Properties on SegmentedMonmorilonite/Poliurethane

Nanocomposites of different hard

Segment ratio”, Polymer (2001) 3213-

3221Usuki, Y. Kojima, Kawasumi, A. okada, Y.

Fukushima, YT. Kurauchi, O. Kamigaito,“Synthesis of Nylon 6-Clay Hybrid”,

Journal of Materials Resesarch (1993)

1185-1189

Wang, S.; Hu T.; Wang, Z.; Chen, Z.; Fan, W.”

Preparation and Thermal Properties of ABS/ Monmorilonite Nanocomposites

“Polymer Degradation and Stability

(2002) 423-426

Qutubuddin, S.” Polymer-Clay Nanocomposite:

Exfoliation of Organofilic Monmorilonite

Nanolayer in Polystyrene”, Polymer(2001)807-813

Xiong, J.; Liu, Y.; Wang, X.” Thermal and

Mechanical Properties of

Polyurethane/Monmorilonite

Nanocomposites based on a Novel

Reactive Modifier”, Polymer Degradationand Stability (2004) 549-555

Yao, K.; Song, M.; Hourston, D.; Luo,

D.Z,”Layered Clay Nanocomposites :

Polyurethane Nanocomposite”, Journal of

Photochemestry and Photobiology A:

Chemestry (2002) 169-174

Zaimahwati,” Impregnasi Kayu Kelapa Sawitdengan Larutan Polivinil Klorida

Komersial”,Universitas Sumatera Utara

(2002)

Artikel Impact Lagi

Documents

Transcript of Artikel Impact Lagi