PENGARUH Ca-Mg-Al HYDROTALCITE DARI BRINE WATER PADA

SIFAT TERMAL DAN MEKANIK KOMPOSIT HTLC-EVA

Disusun oleh :

WIWIEK KARINA

M0311073

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan

gelar Sarjana Sains dalam bidang ilmu kimia

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Oktober, 2015

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul

“PENGARUH Ca-Mg-Al HYDROTALCITE DARI BRINE WATER PADA SIFAT

TERMAL DAN MEKANIK KOMPOSIT HTLC-EVA” adalah benar-benar hasil

penelitian sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk

memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang

pengetahuan saya juga tidak terdapat kerja atau pendapat yang pernah ditulis atau

dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini

dan disebutkan dalam daftar pustaka

Surakarta, Oktober 2015

WIWIEK KARINA

PENGARUH Ca-Mg-Al HYDROTALCITE DARI BRINE WATER PADA

SIFAT TERMAL DAN MEKANIK KOMPOSIT HTLC-EVA

WIWIEK KARINA

Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir. Sutami 36A, Kentingan, Surakarta 57126

ABSTRAK

Ca-Mg-Al hydrotalcite-like compound (Ca-Mg-Al HTlc) disintesis dengan

metode kopresipitasi menggunakan brine water. Struktur Ca-Mg-Al HTlc

ditentukan dengan analisis X-Ray Diffraction (XRD) dan Fourier Transform

Infrared (FTIR). Ca-Mg-Al HTlc dimanfaatkan sebagai filler pada matriks

polimer etilen vinil asetat (EVA). Komposit dengan konsentrasi filler berbeda

dibuat untuk mengetahui pengaruh Ca-Mg-Al HTlc pada sifat termal dan mekanik

EVA. Keberadaan Ca-Mg-Al HTlc dalam komposit dianalisis dengan FTIR.

Sifat termal komposit dianalisis dengan Thermogravimetric Analysis

(TGA), Differential Thermal Analysis (DTA), Derivative Thermogravimetric

(DTG), Differential Scanning Calorimetry (DSC), dan bom kalorimeter.

Penambahan Ca-Mg-Al HTlc pada matriks polimer EVA dapat memengaruhi sifat

termalnya dengan kemampuannya menurunkan temperatur degradasi material,

dapat menurunkan laju reduksi massa polimer. menurunkan dan menaikkan nilai

entalpi pembakaran, dan mengubah tahapan reaksi ketika terdegradasi. Selain itu,

sifat mekanik komposit ditentukan dengan uji tarik. Hasilnya menunjukkan bahwa

tensile strength dan elongation at break komposit menurun dengan penambahan

Ca-Mg-Al HTlc.

Kata Kunci: Brine water, etilen vinil asetat, hydrotalcite, sifat mekanik, sifat

termal

THE INFLUENCE OF Ca-Mg-Al HYDROTALCITE SYNTHESIZED

FROM BRINE WATER TOWARD THERMAL AND MECHANICAL

PROPERTIES OF HTLC-EVA COMPOSITE

WIWIEK KARINA

Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas

Maret University, Jl. Ir. Sutami 36A, Kentingan, Surakarta 57126

ABSTRACT

Ca-Mg-Al hydrotalcite-like compound (Ca-Mg-Al HTlc) was prepared by

co-precipitation method using brine water. The structure of Ca-Mg-Al HTlc was

determined by X-Ray Diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared (FTIR)

analysis. Ca-Mg-Al HTlc was studied as filler in ethylene vinyl acetate (EVA)

matrix. Composites with different filler concentrations were prepared to evaluate

the influence of Ca-Mg-Al HTlc toward thermal and mechanical properties of

EVA. The presence of Ca-Mg-Al HTlc in the composite had been analyzed by

FTIR.

Thermal properties of composites were analyzed by Thermogravimetric

Analysis (TGA), Differential Thermal Analysis (DTA), Derivative

Thermogravimetric (DTG), Differential Scanning Calorimetry (DSC), and bomb

calorimeter. The addition of Ca-Mg-Al HTlc influences thermal properties by its

ability to reduce temperature of degradation, decrease the rate of weight loss,

increase and decrease the enthalpies of combustion, and could change reaction

stage of polymer degradation. Further, mechanical properties were determined by

tensile test. The result shows that tensile strength and elongation at break of

composites decrease relatively by Ca-Mg-Al HTlc addition.

Keywords: Brine water, ethylene vinyl acetate, hydrotalcite, mechanical

properties, thermal properties

MOTTO

“The value of a college education is not the learning of many facts

but the training of the mind to think” – Albert Einstein

“You are always a student, never a master. You have to keep

moving forward” – Conrad Lafcadio Hall

PERSEMBAHAN

Untuk:

Bapak, Mama, Mbak Ndut, Mbak Ninuk, Mas Koko

Atas kasih sayang, dukungan, nasihat, doa, dan inspirasi

Astrid Olivia Nandika, Herlani Feliana Supardjo, Wireni, Shanti Astuti,

Devita Dwi Arimurti, Diah Permatasari, Ima Yuli Fatmawati, Mutiara

Novianti, dan Tria Siti Zulaeka

Atas pengalaman selama empat tahun

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas seluruh limpahan rahmat-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi dengan judul “Pengaruh

Ca-Mg-Al Hydrotalcite dari Brine Water pada Sifat Termal dan Mekanik

Komposit HTlc-EVA“ untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar

Sarjana Sains dari Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret.

Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak. Oleh

karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Ibu Dr. Triana Kusumaningsih, M.Si selaku Kepala Program Studi

Kimia FMIPA UNS

2. Bapak Dr. Eddy Heraldy, M.Si selaku Pembimbing I

3. Bapak Edi Pramono, M.Si selaku Pembimbing II

4. Bapak Dr.rer.nat. Atmanto Heru Wibowo, M.Si selaku Pembimbing

Akademis

5. Kedua orangtua dan keluarga saya yang telah memberi kasih sayang,

doa, dan dukungan

6. Bapak dan Ibu Dosen Program Studi Kimia FMIPA UNS

7. Teman-teman kimia angkatan 2011

8. Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan

satu per satu.

Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini.

Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk

menyempurnakannya. Namun demikian, penulis berharap semoga skripsi ini

bermanfaat bagi pembaca.

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN .............................................................................. iii

ABSTRAK ............................................................................................................ iv

ABSTRACT .......................................................................................................... v

MOTTO ................................................................................................................ vi

PERSEMBAHAN ................................................................................................. vii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... viii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xiii

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xiv

BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................... 1

A. Latar Belakang ........................................................................................ 1

B. Perumusan Masalah ................................................................................ 2

1. Identifikasi Masalah ............................................................................ 2

2. Batasan Masalah ................................................................................. 3

3. Rumusan Masalah ............................................................................... 3

C. Tujuan Penelitian .................................................................................... 3

D. Manfaat Penelitian .................................................................................. 4

BAB II. LANDASAN TEORI .............................................................................. 5

A. Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 5

1. Brine Water ......................................................................................... 5

2. Hydrotalcite ........................................................................................ 5

3. Metode Sintesis Hydrotalcite-like Compound .................................... 7

4. Karakter Hydrotalcite ......................................................................... 7

a. Rasio Mol ...................................................................................... 7

b. Pola Difraksi .................................................................................. 8

c. Gugus Fungsi ................................................................................. 9

5. Material Tahan Panas .......................................................................... 9

6. Etilen Vinil Asetat (EVA) ................................................................... 10

7. Komposit ............................................................................................. 12

8. Karakter Komposit HTlc-EVA ........................................................... 13

a. Gugus Fungsi ................................................................................. 13

b. Sifat Termal ................................................................................... 14

1) Thermogravimetric Analysis (TGA) ......................................... 14

2) Differential Scanning Calorimetry (DSC) ............................... 15

c. Sifat Mekanik ................................................................................ 16

B. Kerangka Pemikiran ................................................................................ 17

C. Hipotesis ................................................................................................. 18

BAB III. METODE PENELITIAN....................................................................... 19

A. Metode Penelitian ................................................................................... 19

B. Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................. 19

C. Alat dan Bahan ........................................................................................ 19

1. Alat ...................................................................................................... 19

2. Bahan .................................................................................................. 20

D. Prosedur Penelitian ................................................................................. 20

1. Sintesis -Ca-Mg-Al HTlc dari Brine Water ........................................ 20

2. Karakterisasi Ca-Mg-Al HTlc ............................................................. 21

3. Preparasi Etilen Vinil Asetat (EVA) ................................................... 21

4. Preparasi Komposit HTlc-EVA .......................................................... 21

5. Karakterisasi HTlc-EVA ..................................................................... 22

E. Teknik Pengumpulan Data ...................................................................... 22

F. Analisis Data ........................................................................................... 23

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 25

A. Sintesis Ca-Mg-Al HTlc dari Brine Water ............................................. 25

B. Identifikasi Senyawa Ca-Mg-Al HTlc Hasil Sintesis ............................. 27

1. Pola Difraksi Ca-Mg-Al HTlc ............................................................ 27

2. Gugus Fungsi Ca-Mg-Al HTlc ........................................................... 31

C. Sintesis Komposit HTlc-EVA ................................................................. 33

1. Gugus Fungsi Komposit HTlc-EVA .................................................. 33

D. Sifat Termal EVA dan Komposit HTlc-EVA ......................................... 35

1. Karakterisasi dengan TGA ................................................................. 35

2. Karakterisasi dengan DTA ................................................................. 38

3. Karakterisasi dengan DTG ................................................................. 40

4. Karakterisasi dengan DSC dan Bom Kalorimeter.............................. 42

E. Sifat Mekanik EVA dan Komposit HTlc-EVA....................................... 45

1. Karakterisasi dengan Uji Tarik .......................................................... 45

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 49

A. Kesimpulan ............................................................................................. 49

B. Saran........................................................................................................ 49

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 50

LAMPIRAN .......................................................................................................... 55

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Komposisi kimia air laut dan brine water ................................................. 5

Tabel 2. Gugus fungsi hydrotalcite-like .................................................................. 9

Tabel 3. Data karakteristik dan sifat EVA .............................................................. 11

Tabel 4. Perbandingan persen berat EVA dan HTlc ............................................... 22

Tabel 5. Jumlah ion logam dalam brine water ........................................................ 25

Tabel 6. Perbandingan nilai 2 theta dan d JCPDS Ca-Al HTlc, JCPDS Mg-Al

HTlc, dan Ca-Mg-Al HTlc ........................................................................ 28

Tabel 7. Parameter sel Ca-Mg-Al HTlc setelah refinement .................................... 30

Tabel 8. Bilangan gelombang spektra FTIR referensi dan Ca-Mg-Al HTlc........... 32

Tabel 9. Entalpi pembakaran EVA dan komposit HTlc-EVA (bom kalorimeter) .. 44

Tabel 10. Entalpi pembakaran EVA dan komposit HTlc-EVA (DSC) .................. 44

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Struktur hydrotalcite .......................................................................... 6

Gambar 2. Difraktogram Ca-hydrotalcite-like dan Mg-hydrotalcite .................. 8

Gambar 3. Struktur molekul etilen vinil asetat .................................................... 11

Gambar 4. Spektra FTIR komposit LDH-EVA ................................................... 13

Gambar 5. Termogram TGA komposit LDH-EVA ............................................. 15

Gambar 6. Termogram DSC LDH-EVA ............................................................. 16

Gambar 7. Sifat mekanik komposit LDH-EVA .................................................. 16

Gambar 8 Perkiraan struktur Ca-Mg-Al hydrotalcite hasil sintesis ................... 26

Gambar 9. Difraktogram XRD (a) Ca-Mg-Al HTlc, (b) JCPDS (No.

870493) Ca-Al HTlc, (c) JCPDS (No. 890460) Mg-Al HTlc, (d)

JCPDS (No. 851108) CaCO3 ............................................................. 27

Gambar 10. Spektra FTIR Ca-Mg-Al HTlc dan hydrotalcite komersial ............... 31

Gambar 11. Spektra FTIR (a) EVA, (b) HTlc 5%-EVA, (c) HTlc 3%-EVA,

(d) HTlc 1%-EVA, (e) Ca-Mg-Al HTlc ............................................ 33

Gambar 12. Termogram TGA (a) EVA, (b) HTlc 1%-EVA, (c) HTlc 3%-

EVA, (d) HTlc 5%-EVA ................................................................... 35

Gambar 13. Termogram TGA dan DTA Ca-Mg-Al HTlc .................................... 37

Gambar 14. Termogram TGA dan DTA (a) EVA, (b) HTlc 1%-EVA, (c)

HTlc 3%-EVA, (d) HTlc 5%-EVA .................................................... 39

Gambar 15. Termogram DTG EVA dan komposit HTlc-EVA ............................. 41

Gambar 16. Grafik elongation dan yield strength EVA dan komposit HTlc-

EVA ................................................................................................... 46

Gambar 17. Grafik elongation dan tensile strength at break EVA dan

komposit HTlc-EVA .......................................................................... 47

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Perhitungan Mol Sintesis Ca-Mg-Al HTlc ........................................ 55

Lampiran 2. Perhitungan Rasio Mol dan Rumus Molekul Ca-Mg-Al HTlc .......... 57

Lampiran 3. Standar JCPDS ................................................................................... 58

Lampiran 4. Perhitungan Kristalinitas Ca-Mg-Al HTlc ......................................... 60

Lampiran 5. Difraktogram XRD dengan Metode Refinement ............................... 62

Lampiran 6. Spektra FTIR Ca-Mg-Al HTlc, EVA, dan Komposit ........................ 63

Lampiran 7. Termogram TGA/DTG EVA dan Komposit ..................................... 66

Lampiran 8. Perhitungan Entalpi Pembakaran dengan Bom Kalorimeter ............. 68

Lampiran 9. Profil Uji Tarik EVA dan Komposit HTlc-EVA ............................... 75