SIFAT MEKANIS NANO KOMPOSIT TERMOPLASTIK HDPE DENGAN BEBERAPA BAHAN PENGISI.

(1)

(2)

MONOGRAF

SIFAT MEKANIS NANO KOMPOSIT

(3)

(4)

MONOGRAF

SIFAT MEKANIS NANO KOMPOSIT

TERMOPLASTIK HDPE DENGAN BEBERAPA

BAHAN PENGISI

Penulis

Dr.Eva Marlina Ginting ,M.Si

Editor Ahli

(5)

MONOGRAF

SIFAT MEKANIS NANO KOMPOSIT TERMOPLASTIK HDPE DENGAN BEBERAPA BAHAN PENGISI

Dilarang mengutip, menscan atau memperbanyak dalam bentuk apapun tanpa izin tertulis dari penulis/Penerbit

Penulis Naskah

:

Dr.Eva Marlina Ginting ,M.Si

Editor Ahli

Prof.Dr. Nurdin Bukit, M.Si

Desain Sampul : Drs. Gamal Kartono,M.Si

Penerbit UNIMED PRESS

Gedung Lembaga Penelitian Lantai 1 Jl. Willem Iskandar Psr V, Medan Contact person : Ramadhan 081265742097

www.unimed.ac.id

Cetakan Pertama : Februari 2016 vii, 85 halaman; 16 x 22 cm ISBN : 978-602-0888-77-4

Diterbitkan :

Penerbit Unimed Press. Universitas Negeri Medan, Jl. Willem Iskandar Pasar V

(6)

KATA PENGANTAR

Puji Sukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha

Esa yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya

sehingga penulis telah dapat menyelesaikan buku monograf

dengan judul

Sifat Mekanis Nano Komposit

Termoplastik HDPE Dengan Beberapa Bahan Pengisi

.

Buku monograf ini merupakan hasil penelitian penulis

yang sangat penting untuk menambah informasi data

penelitian bagi mahasiswa ,dosen dan peneliti untuk

mendalami penelitian dalam bidang fisika polimer .

Monograf ini diharapkan menjadi salah satu

rujukan yang berguna bagi mahasiswa dan dosen serta

peneliti . Monograf ini dirangkum dari beberapa hasil

penelitian penulis .

Monograf ini masih jauh dari yang diharapkan, baik

pengetikan, penataan dan sebagainya. Oleh karena itu,

penyusun dengan senang hati bila ada saran-saran dan

kritik-kritik yang konstruktif untuk perbaikan dan

penyempurnaan dalam penyusunan berikutnya.

Mudah-mudahan monograf ini dapat bermanfaat

bagi para mahasiswa, dosen dan peneliti .

Medan, Februari 2016

(7)

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

Daftar Tabel ... v

Daftar Gambar ... Vii

BAB 1PENGUJIAN SIFAT MEKANIS ...

1

1.1 Pendahuluan ... 1

1.2 kekuatan tarik ... 2

BAB 2 Sifat Mekanis Campuran Termoplastik

Hdpe/ Nano Partikel Abu

Boiler Kelapa Sawit (ABSK)

... 17

2.1

Hasil Sifat Nano Komposit ABKS

Campuran HDPE dengan Kompatibiliser

PE-g-MA... 20

2.2.

Analisis Sifat Mekanik Campuran HDPE

dengan filler Nano Partikel ABKS

tanpaKopatibiliser ... 22

BAB 3 Sifat mekanis Campuran Termoplastik

HDPE /Nano Partikel Abu Sekam Padi

(ASP) ... 31

3.1. Sifat Mekanik Campuran HDPE /PE-

g- MA /Nano Partikel ASP ... 35

3.2. Analisis Sifat Mekanik Campuran

(8)

BAB 4

Sifat Mekanis Campuran Bahan HDPE

/Nano (ASP) dan (ABKS) ... 47

BAB 5 Sifat Mekanis Nano Komposit Bentonit... 54

5.1

.

Analisis Mekanik Nano Komposit

Bentonit Alam dengan Proses Ball Mill... 54

5.2. Analisis Mekanis Nano Komposit

Bentonit Alam Sistesis

Dengan CTAB ... 68

(9)

DAFTAR TABEL

Nomor

Judul

Halaman

Tabel 2.1 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel

(ABKS )dengan Kompatibiliser PE-g-MA ... 19

ABKSTanpa Kompatibiliser ... 19

Tabel 2. 3. Sifat Mekanis Komposit HDPE /PE-g-MA Dengan Filler Nano Partikel ABKS Dengan

Kompatibiliser ...25

Tabel 2.4. Sifat mekanis Komposit HDPE Dengan Filler

Nano partikel ABKSTanpa Kompatibiliser...26

Tabel 3.1 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel Abu Sekam Padi (ASP) dengan Kompatibiliser

PE-g-MA ...33

(ASP) Tanpa Kompatibiliser ...33

Tabel 3.3. Sifat Mekanik Komposit HDPE dengan Filler Nano Partikel ASP Dengan Kompatibiliser

PE-g-MA ...40

Tabel 3.4 .Sifat mekanik Komposit HDPE dengan Filler

Nano partikel ASP Tanpa Kompatibiliser ...40

Tabel 4.1 .Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano (ASP)

(10)

Tabel 4.2 . Sifat Mekanik Komposit HDPE dengan Filler

Nano Partikel ASP dan ABKS ... 51

Tabel 5.1 Komposisi Campuran Bahan Dalam Internal

Mixer ...56

Tabel 5.2 Sifat Mekanik Termoplastik HDPE ...58

Tabel 5.3. Sifat Mekanik Campuran Termoplastik HDPE

dengan PE-g-MA ...59

Tabel 5.4 Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano

Bentonit 2 % berat ...

60

Tabel 5.5. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano

Bentonit 4 % berat ... 61

Bentonit 6 % berat ...62

Tabel 5.8 Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano

.

Tabel 5.9. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan

Nano Bentonit ...65

Tabel 5.10 Komposisi Campuran bahan dalam Internal Mixer ...70

Tabel 5.11. Sifat Mekanik Campuran HDPE Nano

Bentonit dengan proses Ball mill 10 jam ...73

Tabel 5.12. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano

(11)

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Judul

Halaman

Gambar 1.1. Bentuk umum kurva tegangan- regangan bahan polimer3

Gambar. 1.2.Kurva Tegangan-Regangan Bahan Kenyal ... 6

Gambar 1.3. Uji tarik dan datanya ... 8

Gambar 1.4. Mesin Uji Tarik dan Tekan ... 9

Gambar 1.5. skema pengujian tarik1 ... 0

Gambar 1. 6. Ukuran Sampel Pengujian Tarik ... 10

Gambar 1.7. Pola Grafik yang dihasilkan Dari Mesin Uji Tarik . . 12

Gambar 1. 8. Hubungan Tegangan dan Regangan dari hasil uji tarik ... 16

Gambar 2.1 a, Abu Boiler Kelapa Sawit (ABKS) b. HDPE c, PE-g-MA ... 17

Gambar 2.2 . Hasil Pengujian Tarik Sampel Nano komposit ABKS ...20

Gambar 2.3.Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /PE-g- MA/ABKS 2% ...20

(12)

Gambar 2.5. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada

Campuran HDPE /PE-g- MA/ABKS 6% ... 21

Gambar 2.6. Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan

Pada Campuran HDPE /PE-g-MA/ABKS 8%...22

Gambar 2.7. Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada

Campuran HDPE /PE-g- MA/ABKS 10% ...22

Campuran HDPE / Nano ABKS 2% ...23

Campuran HDPE / Nano ABKS4% ...23

Campuran HDPE /Nano ABKS6%...24 Gambar 2.11. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada

Campuran HDPE /Nano ABKS 8% ...24

Campuran HDPE /Nano ABKS 10 % ...25

Gambar 2 .13. Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap

Komposisi Nano Partikel ABKS ...26

Gambar 2 .14 . Hubungan Perpanjangan Putus Terhadap

Gambar 2.15 . Hubungan Modulus Young’s Terhadap

Gambar .3.1 a, Abu sekam padi (ASP) b. HDPE

(13)

Gambar 3.2 Hasil Pengujian Tarik Sampel Nano ASP...34

Gambar 3.3. Kekuatan Tarik Terhadap Reganga Campuran

HDPE /PE-g-MA /Nano Partikel ASP2%...35

Gambar 3.4 . Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /PE-g-MA /Nano Partikel

ASP4%... . ...35 Gambar 3.5. Kekuatan Tarik Terhadap Reganga Pada

Campuran HDPE /PE-g-MA /NanoPartikel

ASP 6% ...36

Gambar 3.7. Kekuatan Tarik Terhadap Regangan pada Campuran HDPE /PE-g-MA /Nano Partikel

ASP10% ...37

pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP 2%...37

Pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP 4%...38

Gambar 3.10.Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP

6% ...38

Gambar 3.11 Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan

Pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP 8% ...39

Gambar 3.12. Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /Nano Partikel

ASP10% ...39

Gambar 3.13.Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap

(14)

Gambar 3.14. Hubungan Perpanjangan Putus Terhadap

Komposisi Nano ASP...41

Gambar 3.15. Hubungan Modulus Young’s Terhadap

Komposisi Nano ASP ...42

Gambar 4.1 Bahan Penelitian ...47

Gambar 4.2.Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran

HDPE /ASP dan ABKS (70:30)% ...49

Gambar 4.3. Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran

HDPE /ASP dan ABKS (50:50

)%

...50

Gambar 4.7. Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap Komposisi Campuran HDPE / Nano Partikel ASP dan

ABKS ...52 Gambar 4.8. Hubungan Perpanjangan Putus Terhadap

Komposisi Campuran HDPE / Nano Partikel

ASP dan ABKS ...52

Gambar 4.9. Hubungan ModulusnYoung’sTerhadap

Komposisi Campuran HDPE / Nano Partikel

(15)

Gambar 5.1b Bentuk Produk yang dihasilkan ...57

Gambar 5.2.hubungan Tegangan dan Regangan

Termoplastik HDPE ... . ... ...58

Gambar 5.3 hubungan Tegangan dan Regangan Campuran

Termoplastik HDPE dengan PE-g-MA ...59

Gambar 5.4 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 2% berat ...59

Gambar 5.5 Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 4 % berat ...61

Gambar 5.6 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 6 % berat ...62

Gambar 5.7 Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit

alam 8 % berat ...63

Gambar 5.8 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran Termopalstik

HDPE dengan Nano Bentonit alam 10 % berat ...64

Gambar 5.9. Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Maksimum

terhadap Komposisi Nano Bentonit Alam ...65

Gambar 5.10. Hubungan Tegangan Yeild Terhadap

(16)

Gambar 5.11. Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Nano Bentonit Alam ...66

Gambar 5.12. Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Nano

Bentonit Alam ...67

Gambar 5.13. Grafik hubungan Tegangan dan Regangan

Termoplastik HDPE ...67

Gambar 5.14. Bahan Penelitian a. bentonit b, PE-g-Ma

c, HDPE d, CTAB e, AgNO3 ...68

Gambar 5.15 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit CTAB 2 % berat ...71

Gambar 5.16 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano

Bentonit CTAB 4%berat ...71 Gambar 5.17 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan

pada Campuran HDPE dengan Nano

Bentonit CTAB 6 % berat ...72

Gambar 5.18. Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit

CTAB 8 % berat ...72

Gambar 5.19 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran Termopalstik HDPE

dengan Nano Bentonit CTAB 10 % berat ...73

Gambar 5. 20. Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Maksimum terhadap Komposisi Nano

(17)

Gambar 5.21. Hubungan Tegangan Yeild Terhadap

Komposisi Nano Bentonit CTAB ...75

Gambar 5.22. Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi

Nano Bentonit Alam Sintesis CTAB ...75

Gambar 5.23. Modulus Young,s Terhadap Komposisi Nano

Bentonit Alasintesis CTAB ...76

Gambar 5. 24. Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap

Komposisi Nano Bentonit ...79

Gambar 5. 25. Grafik Hubungan Tegangan Yeild Terhadap

(18)

BAB 1. PENGUJIAN MEKANIS

1.1.PENDAHULUAN

Tujuan Pengujian Mekanis

Untuk mengevaluasi sifat mekanis dasar

untuk dipakai dalam disain

Untuk memprediksi kerja material dibawah

kondisi pembebanan

Untuk memperoleh data sifat mekanis dari

material

seperti

kekuatan

(

strength),

kekakuan (

stiffness

), elastisitas (elasticity),

plastisitas

(

plasticity

)

&

ketangguhan

(

toughness & resilience)

Sifat Mekanik

(19)

juga dengan ketangguhan (taughness). Kekuatan

adalah kemampuan dari struktur atau mesin untuk

tahan terhadap pembebanan tanpa kerusakan

(failure) yang disebabkan oleh tegangan atau

deformasi berlebihan yang diukur melalui tegangan

yang terjadi pada material dalam kondisi tertentu.

Kekakuan adalah besarnya deformasi elastis yang

terjadi dibawah pembebanan dan diukur melalui

modulus elastis.

1.2. Kekuatan Tarik (

Tensile Strength

)

Kekuatan Tarik

adalah kemampuan bahan untuk

menerima beban tanpa terjadi kerusakan rusak.

Kekuatan Tarik

suatu bahan ditetapkan dengan

membagi gaya maksimum dengan luas penampang

mula-mula sebelum terdeformasi

o

A

F

maks





(1.1 )

Keterangan :

= Kekuatan tarik bahan (kgf/mm

2

)

F

maks

= Tegangan maksimum (kgf)

= Luas penampang mula-mula (mm

2

)

(20)

Gambar 1.1. Bentuk umum kurva tegangan- regangan bahan polimer

Dari pengujian kekuatan tarik maka

didapatkan Modulus elastisitas, Elongation at

Break. Modulus elastisitas adalah ukuran suatu

bahan yang diartikan ketahanan material tersebut

terhadap

deformasi

elastik.

Makin

besar

modulusnya maka semakin kecil regangan elastik

yang dihasilkan akibat pemberian tegangan . Sifat

mekanik

bahan

juga

diamati

dari

sifat

kemulurunnya atau regangan

yang didefinisikan

sebagai pertambahan panjang yang dihasilkan oleh

ukuran panjang spesimen akibat gaya yang

diberikan.

( 1.2 )

Keterangan :

= Kemuluran atau regangan (%)

= Panjang spesimen mula-mula (mm)

(21)

Besaran regangan berguna untuk mengamati sifat

plastis dari bahan polimer.

Elongation at Break merupakan pertambahan

panjang dari spesimen uji oleh karena beban

penarikan sampai sesaat sebelum spesimen uji

tersebut mengalami perpatahan.

Pengujian tarik (tensile test) adalah

pengujian mekanik secara statis dengan cara

sampel ditarik dengan pembebanan pada kedua

ujungnya dimana gaya tarik yang diberikan sebesar

P (Newton). Dalam pengujiannya, bahan uji ditarik

sampai putus. Tujuannya untuk mengetahui

sifat-sifat mekanik tarik (kekuatan tarik) dari komposit

yang diuji. Pertambahan panjangnya (Δl) yang

terjadi akibat gaya tarikan yang diberikan pada

sampel uji disebut deformasi. Dan regangan

merupakan perbandingan antara pertambahan

panjang dengan panjang mula-mula yang dinyatakan

dalam persamaan (2.1). Regangan merupakan

ukuran untuk kekenyalan suatu bahan yang

harganya biasanya dinyatakan dalam persen .

%

100

%

100

0 0 0













l



dengan:



= regangan (%)

l



= pertambahan panjang (m)

0

l

= panjang mula-mula (m)

l

= panjang akhir (m)

(22)

disebut tegangan (stress). Tegangan tarik

maksimum adalah suatu kekuatan tarik (tensile

strength) suatu bahan ditetapkan dengan membagi

gaya tarik maksimum dengan luas penampang

mula-mula, dengan persamaan sebagai berikut (Roger

Brown ,2002) :

0

A

P

_m

m





(1.3)

dengan:

m



= Tegangan tarik maksimum (Nm

-2

)

m

P

= Gaya tarik maksimum (N)

0

A

= Luas penampang awal (m

2

)

Gaya amksimum adalah besarnya gaya yang

masih dapat ditahan oleh sampel sebelum putus.

Tegangan perpatahan adalah perbandingan gaya

perpatahan mula-mula. Gaya perpatahan adalah

besarnya gaya saat sampel putus. Persamaan dapat

dituliskan sebagai berikut :

0

A

P

_u

u





(1.4)

dengan:

u



= tegangan perpatahan (Nm

-2

)

u

P

= gaya perpatahan (N)

0

(23)

Gambar. 1.2.Kurva Tegangan-Regangan Bahan Kenyal .

(24)

mengalami deformasi plastis. Jika jarak titik o dan

a besar, maka bahan itu dikatakan kenyal (ductile).

Jika pemutusan terjadi segera setelah melewati

batas elastis maka bahan itu dikatakan rapuh.

Pada daerah antara titik o dan a berlaku

hukum Hooke dan besarnya modulus elastisitas

pada daerah ini dapat ditulis dengan persamaan :

%

100









E

(1.5)

dengan:

E = modulus elastisitas atau modulus Young

(Nm

-2

)



= tegangan (Nm

-2

)



= regangan (%)

(25)

Gambar 1.3. Uji tarik dan datanya

Jenis-Jenis Uji Mekanis (ditinjau dari karakter

mesin)

Metoda Pembebanan:

Jenis beban yang diberikan.

kecepatan dimana beban diberikan

jumlah beban yang diberikan

Kondisi Pengujian – F (t,T) :

Normal atmosfir atau temperatur

ruang.

Temperatur rendah (cryogenic test).

Temperature

tinggi

(elevated

temperature)

– development of

rocket, jet engine, gas turbines.

(Creep Material)

(26)

KONDISI PEMBEBANAN

KondisKondisi khusus

1.

Atmosfir uap (

moisture

).

2.

Atmosfir korosif (

salt spray

)

Dalam pengujian semua kondisi yang mempengaruhi

pengujian

harus

tercatat

dalam

prosedur

pengujian (

Testing Procedure

) dan juga kondisi

tersebut harus terkontrol dan tetap (Constant).

(27)

Gambar 1.5. skema pengujian tarik

(28)

Cara kerja mesin uji tarik:



Benda uji tarik standar ditempatkan pada

alat pencekam di kedua ujungnya



pembebanan tarik dilakukan searah sumbu

benda uji tarik



laju pembenanan diatur melalui panel kontrol

hidrolik



panarikan dilakukan sampai benda uji putus



Data hasil pengujian akan terekam pada

grafik hasil uji tarik, berupa besar

pembebanan,

pertambahan

panjang

(

elongation

),

Pengecilan

Penampang

(

Reduction of area

) dan elastisitas bahan.

(29)

Gambar 1.7. Pola Grafik yang dihasilkan Dari Mesin Uji Tarik .

Keterangan Sifat Mekanik dari Uji Tarik dari

Gambar 1.7 .



Batas elastis σE ( elastic limit)

(30)

masih disebut perubahan elastis yaitu kurang dari

0.03%, tetapi sebagian referensi menyebutkan

0.005% . Tidak ada standarisasi yang universal

mengenai nilai ini.



Batas proporsional σp (

proportional limit

)

Titik sampai di mana penerapan hukum Hook

masih bisa ditolerir. Tidak ada

standarisasi tentang nilai ini. Dalam praktek,

biasanya batas proporsional

sama dengan batas elastis.



Deformasi plastis

(plastic deformation

)

Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali

ke keadaan semula. Pada

Gambar yaitu bila bahan ditarik sampai

melewati batas proporsional dan

mencapai daerah landing.



Tegangan luluh atas σuy (

upper yield stress

)

Tegangan

maksimum

sebelum

bahan

memasuki fase daerah landing

peralihan deformasi elastis ke plastis.



Tegangan luluh bawah σly (

lower yield

stress

)

Tegangan rata-rata daerah landing

sebelum benar-benar memasuki fase deformasi

plastis. Bila hanya disebutkan tegangan luluh (

yield

stress

), maka yang dimaksud adalah tegangan ini.



Regangan luluh εy (

yield strain

)

Regangan permanen saat bahan akan

memasuki fase deformasi plastis.

(31)

Regangan yang diakibatkan perubahan

elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan

regangan ini akan kembali ke posisi semula.



Regangan plastis εp (

plastic strain

)

Regangan yang diakibatkan perubahan

plastis.

Pada

saat

beban

dilepaskan

regangan

ini

tetap

tinggal

sebagai

perubahan permanen bahan.



Regangan total (total strain)

Merupakan gabungan regangan plastis dan

regangan elastis, εT = εe+εp.

Perhatikan beban dengan arah OABE. Pada

titik B, regangan yang ada

adalah

regangan

total.

Ketika

beban

dilepaskan, posisi regangan ada pada

titik E dan besar regangan yang tinggal (OE)

adalah regangan plastis.



Tegangan tarik maksimum TTM (UTS,

ultimate tensile strength)

Pada Gambar ditunjukkan dengan titik C

(σβ), merupakan besar tegangan

maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.



Kekuatan patah (breaking strength)

Pada Gambar ditunjukkan dengan titik D,

merupakan besar tegangan di

mana bahan yang diuji putus atau patah.

(32)

panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier

atau linear zone. Di daerah ini, kurva pertambahan

panjang vs beban mengikuti aturan Hooke sebagai

berikut:

rasio tegangan (

stress

) dan regangan (

strain

)

adalah konstan .Stress adalah beban dibagi luas

penampang bahan dan strain adalah pertambahan

panjang dibagi panjang awal bahan.

Hubungan

antara

stress

dan

strain

dirumuskan:

E = σ / ε



Tegangan s dinamakan batas rentang atau

batas leleh.



Kekuatan tarik maksimum (

ultimite tensile

strength

) adalah beban maksimum dibagi

luas penampang lintang benda uji.

Modulus elasitas

Elastisitas adalah Kemampuan bahan melawan

perubahan bentuk/deformasi permanen akibat

pembebanan.. Bila batas elastis ini dilewati maka

bahan akan mengalami perubahan/deformasi

permanen, walaupun beban dihilangkan, biasa

disebut plastis.

Batas elastisitas adalah batas dimana batas

tegangan , bahan tidak kembali lagi ke bentuk

semula setelah tegangan dihilangkan, akan tetapi

benda akan mengalami deformasi tetap yang

disebut permanent.

(33)

E = σ / ε

[image:33.425.40.395.56.448.2]

E adalah gradien kurva dalam daerah linier, di

mana perbandingan tegangan (σ) dan regangan (ε)

selalu tetap. E diberi nama "Modulus Elastisitas"

atau "Young Modulus".

Gambar 1. 8. Hubungan Tegangan dan Regangan dari hasil uji tarik

(34)

BAB 2

Sifat mekanis Campuran Termoplastik HDPE

/Nano Partikel ABKS(ABKS)

a b

[image:34.425.41.397.59.572.2]

c

(35)

Proses Pemurnian dan Pembuatan Nano

Partikel ABKS.

Prosedur penelitian ini dilakukan dengan cara

ABKS yang diambil dari pabrik industri kelapa

sawit,diproses dengan cara abu boiler dihaluskan

alat ball mill selama 1 jam , hasil ball mill di saring

dengan ayakan ukuran 200 mesh (74 µm) ,

ABKStersebut dicampur dengan larutan NaOH

2.5 M selama 4 jam kemudian diaduk dengan

magnetik stirrer , setelah selesai dilakukan

penyaringan dengan kertas saring dan dicuci

dengan aquades kemudian ABKS tersebut di

lakukan pemanasan dengan oven pada suhu 100

0

C

selama 2 jam , metode (Midhun Dominic,et al

.2013), dimasukkan pada planetary ball mill P 200

selama 15 jam dengan laju 450 rpm, sesuai dengan

metoda (Bukit .N et al 2013) ; (Nikmatin .S ,2013)

sehingga diharapkan diperoleh abu boiler kelapa

sawit dalam ukuran 100 nanometer

Pembuatan Nano Komposit

(36)

metode (Bukit ,N ,2013, Thuadaij, N et al, 2008,

Korb.B,2011) .

Tabel 2.1 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel (ABKS )dengan Kompatibiliser PE-g-MA

Bahan Komposisi Campuran (% wt)

HDPE Sabks.1 S abks.2 S abks.3 S abks.4 S abks.5

HDPE 100 95 93 91 89 87

PE-g-MA 0 3 3 3 3 3

Nano Partikel ABKS

0 2 4 6 8 10

Tabel 2.2 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel ABKSTanpa Kompatibiliser .

Bahan Komposisi Campuran (% wt)

HDPE Sabks.6 S abks.7 S abks.8 S abks.9 S abks.10

HDPE 100 98 96 94 92 90

Nano partikel ABKS

(37)

Gambar 2.2 . Hasil Pengujian Tarik Sampel Nano komposit ABKS

[image:37.425.35.394.50.549.2]

2.1. Hasil Sifat Nano Komposit ABKS

Campuran HDPE dengan Kompatibiliser

PE-g-MA

(38)

[image:38.425.33.401.52.540.2]

Gambar 2.4. KekuatanTarikTerhadapReganganpada Campuran HDPE/PE-g- MA/ABKS 4%

(39)

[image:39.425.34.402.56.537.2]

Gambar 2.6. Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /PE-g-MA/ABKS 8%

(40)

[image:40.425.33.403.83.533.2]

2.2. Analisis Sifat Mekanik Campuran HDPE

dengan filler Nano Partikel ABKS tanpa

Kopatibiliser

Gambar 2.8. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada Campuran HDPE / Nano ABKS 2%

(41)

[image:41.425.33.397.61.548.2]

Gambar 2.10. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /Nano ABKS6%

(42)

[image:42.425.36.400.53.546.2]

Gambar 2.12. Kekuatan Tarik terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /Nano ABKS 10 %

Tabel 2. 3. Sifat Mekanis Komposit HDPE /PE-g-MA Dengan Filler Nano Partikel ABKS Dengan Kompatibiliser

Material

Kekuatan Tarik (MPa)

Perpanjangan putus

(mm)

Modulus

Young’s

(MPa)

HDPE 23.54 221.25 547.80

HDPE / PE-g-MA/

Nano Partikel ABKS2% wt 23,97 289,65 531.65 HDPE / PE-g-MA/

Nano Partikel ABKS4% wt 27,37 377,39 530,07 HDPE / PE-g-MA/

(43)

[image:43.425.31.400.68.580.2]

Tabel 2.4. Sifat mekanis Komposit HDPE Dengan Filler Nano partikel ABKSTanpa Kompatibiliser

Material Kekuatan Tarik (MPa)

Perpanjangan Putus

(mm)

ModulusYo

ung’s

(MPa)

HDPE 23.543 221.25 547.80

HDPE / Nano Partikel

ABKS 2% wt 31,825 514,17 499,56

ABKS 4% wt 31,65 515,39 492,85

ABKS 6% wt 33,96 545,41 514,52

ABKS8% wt 25,41 388,42 530,89

ABKS10% wt 30,08 526,83 487,24

(44)

[image:44.425.34.396.59.547.2]

Gambar 2 .14 . Hubungan Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Nano Partikel ABKS

(45)

Dari Gambar 2.13 terlihat peningkatan

kekuatan tarik dan Gambar 2.14 perpanjangan

putus , dengan penambahan komposisi nano

ABKSterjadi peningkatan pada komposisi 2 sampai

6 % ,secara umum terlihat campuran nano ABKS

HDPE tanpa kompatibeliser lebih besar dibanding

dengan mengunakan kompatibeliser .peningkatan

terbesar pada komposisi 6 % berat ,sedangkan

pada komposisi 8 sampai 10 % berat terjadi

penurunan , hal ini disebabkan makin banyaknya

kandungan

silika

mengakibatkan

terjadinya

penurunan kekuatan tarik , hal ini sesuai dengan

penelitian ,( Koo, et al,2002; Wu ,et al , 2007; Lei,

et al, 2007 ; Kord,et al, 2010; Samal,et,al 2008).

Peningkatan kekuatan tarik dari komposisi nano

ABKS 2 - 6 % hal ini disebabkan karena adanya

peningkatan ikatan kovalen dan ikatan hidrogen

dengan Group OH dan oksigen dari dari goup

karbonil masing masing menambah ikatan antara

filler dengan matrik termoplastik HDPE hal ini

sesuai dengan penelitian (Bhat et al , 2011).

Peningkatan sifat

–

sifat tergantung pada banyak

faktor-faktor termasuk aspek rasio dari bahan

pengisi, derajat dispersi dan orientasi dalam

matriks, dan adhesi pada

interface

matriks -

bahan pengisi (Macadia, 2000)

(46)

tertentu dan menyebabkan sifat-sifat mekanik

campuran menjadi kurang baik (Utracki,et al,2007)

. Pada perpanjangan putus pada komposisi lebih

dari komposisi 6 % terjadi penurunan ,dalam hal

ini semakin banyak kandungan pengisi yang

ditambahkan maka bahan tersebut semakin kaku

sehingga nilai perpanjangan pada saat putus

semakan rendah . Hal ini sesuai menurut penelitian

(Ray ,1990) ,penambahan bahan pengisi akan

menimbulkan

pengaruh

terhadap

sifat

perpanjangan komposit.Aglomerasi partikel silika

ABKSdipercaya menjadi tempat konsentrasi

tegangan dan menjadi awal terjadinya retak

sehingga kekuatan tarik akan menurun..Hal yang

sama dari hasil penelitian ( Kusmono ,et al 2010).

Penggabungan clay lebih dari 4 phr justru

sebaliknya memberikan efek negatif yakni

menurunkan kekuatan tarik. Hal ini kemungkinan

disebabkan karena terjadinya penurunan derajat

penyebaran eksfoliasi dari lapisan silikat clay pada

nanokomposit.

(47)

(48)

BAB 3

Sifat mekanis Campuran Termoplastik HDPE

/Nano Partikel ASP(ASP)

a

b

[image:48.425.33.400.57.536.2]

c

(49)

Partikel ASP(ASP) .

Prosedur penelitian ini dilakukan dengan cara

ASPyang diambil dari kilang padi sdengan cara abu

boiler dihaluskan alat ball mill selama 1 jam , hasil

ball mill di saring dengan ayakan ukuran 200 mesh

(74 µm) , ASPtersebut dicampur dengan larutan

NaOH 2.5 M selama 4 jam kemudian diaduk dengan

magnetik stirrer , setelah selesai dilakukan

penyaringan dengan kertas saring dan dicuci

dengan aquades kemudian ASP tersebut di

lakukan pemanasan dengan oven pada suhu 100

0

C

selama 2 jam , metode (Midhun Dominic,et al

.2013), hasil perlakuan keduanya dimasukkan pada

planetary ball mill P 200 selama 15 jam dengan

laju 450 rpm, sesuai dengan metoda (Bukit .N et

al 2013)

; (Nikmatin .S ,2013)

sehingga diperoleh

53 nm ,

(50)

Tabel 3.1 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel ASP(ASP) dengan Kompatibiliser

PE-g-MA

Bahan Komposisi Campuran (% wt)

HDPE Sabsp.1 S absp.2 S absp.3 S absp.4 S absp.5

HDPE 100 95 93 91 89 87

PE-g-MA 0 3 3 3 3 3

Nano partikel ASP

0 2 4 6 8 10

Tabel 3.2 Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano Partikel (ASP) Tanpa Kompatibiliser

Bahan Komposisi Campuran (% wt)

HDPE Sabsp.6 S absp.7 S absp.8 S absp.9 S absp.10

HDPE 100 98 96 94 92 90

Nano partikel ASP

(51)

[image:51.425.35.393.51.547.2]

(52)

3.1. Sifat Mekanik Campuran HDPE /PE-g-

MA /Nano Partikel ASP

Gambar 3.3. Kekuatan Tarik Terhadap Reganga Campuran HDPE /PE-g-MA /Nano Partikel ASP2%

(53)

Gambar 3.5. Kekuatan Tarik Terhadap Reganga Pada Campuran HDPE /PE-g-MA /NanoPartikel ASP 6%

(54)

Gambar 3.7. Kekuatan Tarik Terhadap Regangan pada Campuran HDPE /PE-g-MA /Nano Partikel ASP10%

3.2 Analisis Sifat Mekanik Campuran HDPE

/Nano Partikel ASP

(55)

Gambar 3.9. Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP 4%

(56)

[image:56.425.40.395.54.451.2]

Gambar 3.11 Grafik Kekuatan Tarik Terhadap Regangan Pada Campuran HDPE /Nano Partikel ASP 8%

(57)

[image:57.425.35.408.54.609.2]

Tabel 3.3. Sifat Mekanik Komposit HDPE dengan Filler Nano Partikel ASP Dengan Kompatibiliser PE-g-MA

Material Kekuatan Tarik (MPa) Perpanjangan putus (mm) Modulus Young’s (MPa)

HDPE 23.54 221.25 547.80

HDPE / PE-g-MA/ Nano

ASP 2% wt 27.62 394.46 514.30

ASP4% wt 25.62 312.39 518,29

ASP 6% wt 21.86 99.11 510.54

ASP 8% wt 21.70 120.60 513.48

ASP 10% wt 22.22 195.31 540.81

Tabel 3.4 .Sifat mekanik Komposit HDPE dengan Filler Nano partikel ASP Tanpa Kompatibiliser

Material Kekuatan Tarik (MPa) Perpanjanga n Putus (mm) ModulusY oung’s (MPa)

HDPE 23.543 221.25 547.80

(58)

[image:58.425.32.400.60.530.2]

Gambar 3.13.Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap Komposisi Nano Partikel ASP

(59)

[image:59.425.35.397.61.588.2]

Gambar 3.15. Hubungan Modulus Young’s Terhadap Komposisi Nano ASP

(60)

demikian juga halnya dengan perpajangan putus

dan modulus Young terjadi penurunan dengan

bertambahnya nano ASP. Peningkatan kekuatan

tarik disebabkan karena adanya peningkatan ikatan

kovalen dan ikatan hidrogen dengan Group OH dan

oksigen dari dari goup karbosil masing masing

menambah ikatan antara filer (bahan pengisi )

dengan matrik hal ini sesuai dengan penelitian

(Bhat et al , 2011)

(61)

di atas permukaan bahan pengisi. Sebaliknya,

partikel yang tidak terserak secara homogen

mungkin

menghasilkan

aglomerat

atau

penggumpalan di dalam matriks polimer.

Kewujudan

aglomerat

mengurangkan

luas

permukaan seterusnya melemahkan interaksi di

antara

bahan

pengisi

dan

matriks

dan

mengakibatkan penurunan sifat fisik bahan

polimer.

Dari Gambar 3.13 didapat kekuatan tarik

untuk nano partikel ASPterbesar diperoleh pada

komposisi campuran 6% berat , sedangkan, untuk

tanpa mengunakan kompatibeliser nano partikel

ASP2 % berat setara dengan 27.62 sedangkan

kekuatan tarik HDPE Murni diperoleh kekuatan

tarik sebesar 23.543 MPa.Secara umum besar

kekuatan tarik lebih baik menggunakan campuran

nano

partikel

ASPtanpa

mengunakan

kompatibiliser PE-g-MA. Hal ini kemungkinan

disebabkan karena lapisan silikat pada ASPyang

berukuran nanometer dapat tersebar secara acak

dan merata yang memberikan struktur eksfoliasi

pada nanokomposit.

(62)

kekuatan tarik akan tetapi untuk campuran HDPE

tanpa kompatibeliser lebih besar jika tanpa bahan

pengisi. Hal ini kemungkinan disebabkan karena

terjadinya

penurunan

derajat

penyebaran

eksfoliasi

dari

lapisan

silikat

ASP

pada

nanokomposit dengan kandungan nano partikel

ASP yang tinggi ( > 6 % berat ). Aglomerasi ASP

dipercaya menjadi tempat konsentrasi tegangan

dan menjadi awal terjadinya retak sehingga

kekuatan akan turun. Hal yang sama dari penelitian

(Kusmono ,e al, 2010).

Hasil penelitian (Tserki et al ,2006)

melaporkan

dengan

penambahan

bahan

kompatibeliser akan membentuk reaksi esterfikasi

atau ikatan hidrogen pada antar muka grup

hidroksil yang ada pada partikel pengisi alami di

satu sisi dan group karbosilat pada kompatibeliser

yang berdifusi kedalam matrik polimer disisi yang

lain

.

(63)

berpengaruh terhadap sifat-sifat komposit yang

dihasilkan. Dari data analisis mekanik terlihat

makin besar kandungan silika maka akan terjadi

algomerat

yang

pada

akhirnya

mengurangi

kekuatan tarik dan perpanjangan putus .

Hal ini

disebabkan makin banyaknya kandungan silika

mengakaibatkan terjadinya penurunan kekuatan

tarik , hal ini sesuai dengan penelitian

,( Koo, et

al,2002; Wu ,et al , 2007; Lei, et al, 2007; Kord,et

al, 2010; Samal,et,al 2008).

Peningkatan kekuatan

tarik dari komposisi nano ASP 2 - 6 % berat , hal

ini disebabkan karena adanya peningkatan ikatan

kovalen dan ikatan hidrogen dengan Group OH dan

oksigen dari dari goup karbosil masing masing

menambah ikatan antara filer dengan matrik hal ini

sesuai dengan penelitian (Bhat et al , 2011)

.

Peningkatan sifat

–

sifat tergantung pada banyak

faktor-faktor termasuk aspek rasio dari bahan

pengisi, derajat dispersi dan orientasi dalam

matriks, dan adhesi pada

interface

matriks -

bahan pengisi (Macadia, et al,2000).

BAB 4

(64)

[image:64.425.40.393.55.455.2]

Gambar 4.1 Bahan Penelitian

Pembuatan Nano Komposit

(65)

dengan presentasi pengisian 70 % setara dengan

40 gr . Suhu campuran pada 150

0

C dengan

kecepatan rotor 60 rpm selama 10 menit . dimana

HDPE di campur dengan masing masing filler ASP

dan ABKS pada komposisi campuran (2,4,6,8,10 ) %

wt dengan kompatibeliser PE-g-Ma dan tanpa

kompatibiliser , serta campuran kedua filler

dengan

perbandingan

(70;30;60;40;50;50;40;60;3070 ) % berat ,

(Ginting ,E ,2014)

Tabel 4.1 .Komposisi Campuran Bahan HDPE /Nano (ASP) dan (ABKS) dengan Kompatibiliser PE-g-MA

Bahan Komposisi Campuran (% wt) HDPE Sabspk

s.1 S abspk s.2 S abspk s.3 S abspk s.4 Sabspk s.5

HDPE 100 95 93 91 89 87

PE-g-MA 0 3 3 3 3 3

Nano partikel (ABSP) dan (ABKS)

0 70:3 0

(66)

[image:66.425.40.395.56.460.2]

Gambar 4.2.Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran HDPE /ASP dan ABKS (70:30)%

(67)

[image:67.425.31.402.54.536.2]

Gambar 4.4. Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran HDPE /ASP dan ABKS (50:50

)%

(68)

[image:68.425.33.403.54.610.2]

Gambar 4.6. Hubungan Tegangan dan Regangan Campuran HDPE /ASP dan ABKS (30:70)%

Tabel 4.2 . Sifat Mekanik Komposit HDPE dengan Filler Nano Partikel ASP dan ABKS

Material Kekuatan Tarik (MPa) Perpanjangan putus (mm) Modulus Young’s (MPa)

HDPE 23.54 221.25 547.80

HDPE / PE-g-MA/ Nano Partikel ASP dan ABKS (70:30)

22.03 296,78 552.72

26.96 523.60 543.07

27.48 472.49 557.57

24.77 381.79 548.30

(69)

[image:69.425.33.395.62.548.2]

Gambar 4.7. Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap Komposisi Campuran HDPE / Nano Partikel ASP dan ABKS

(70)

[image:70.425.32.395.59.572.2]

Gambar 4.9. Hubungan ModulusnYoung’sTerhadap Komposisi Campuran HDPE / Nano Partikel ASP dan ABKS

Dari analisis mekanik pada kekuatan tarik

ada peningkatan kekuatan tarik pada campuran

HDPE / PE-g-MA/ Nano Partikel ASP dan

ABKS(60:40), (50:50) ,(40;60)dan (30 : 70) hal ini

diakibatkan bertanbahnya kandungan ABKS , yang

mana kandungan silikanya lebih kecil jika

dibandingkan dengan ASP, yang mana kandungan

silika yang banyak dapat menyebkan kekuatan tarik

dan perpanjangan putus terjadi penurunan . hal ini

sesuai dengan morfologinya .

(71)

BAB 5 .

Sifat Mekanis Nano Komposit Bentonit

a

b

c

Gambar 5.1a. a. Bentonit Alam b. PE-g-Ma c HDPE

(72)

partikel Bentonit Alam .

Pada tahapan ini bentonit alam diperoleh

dari daerah Kecamatan Pahae Tapanuli Utara

Propinsi Sumatera Utara , bentonit alam yang

diambil dalam bentuk bongkahan dalam ukuran

besar , maka untuk membuatnya dalam ukuran

nanometer, maka dilakukan proses dengan

langkah-langkah sebagai berikut; untuk memecahkan

bongkahan besar , maka terlebih dahulu

dihancurkan dengan martil lalu digerus dengan

menggunakan mortar penggerus sampai bentuk

halus dengan ukuran 74 mikrometer (200 mesh) .

(73)

Bentonit alam hasil saringan yang sudah

dimurnikan, dikeringkan terlebih dahulu dibawah

sinar matahari kemudian di kalsinasi pada suhu

600

0

C sampai 2 jam. Bentonit hasil hasil pemurnian

dan kalsinasi dimasukkan pada planetary ball mill P

200 selama 10 jam , (Bukit N

et al

,2013)

Pembuatan nano komposit dalam internal mixer

laboplastomil dengan volume chamber 60 CC

dengan presentasi pengisian 70 % serata dengan

0

C dengan

[image:73.425.30.403.41.603.2]

kecepatan rotor 60 rpm selama 10 menit .

Tabel 5.1 Komposisi Campuran Bahan Dalam Internal Mixer

Bahan Komposisi Campuran (% wt)

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7

HDPE 100 97 95 93 91 89 87

PE-g-MA 0 3 3 3 3 3 3

Nano Bentonit alam

(74)

[image:74.425.41.395.54.443.2]

Gambar 5.1b Bentuk Produk yang dihasilkan

(75)

[image:75.425.35.397.57.548.2]

Gambar 5.2.hubungan Tegangan dan Regangan Termoplastik HDPE

Tabel 5.2 Sifat Mekanik Termoplastik HDPE

Spesimen ke

Tegangan Yeld (MPa)

Tegangan maksimum

(MPa)

Perpanjanga n Putus

mm

Modulus Elastis

MPa

1 22,709 22,715 466,00 709,88

2 22,352 22,353 444,33 721,48

3 22,820 22,820 461,67 734,78

(76)

[image:76.425.40.408.57.439.2]

Gambar 5.3 hubungan Tegangan dan Regangan Campuran Termoplastik HDPE dengan PE-g-MA

Tabel 5.3. Sifat Mekanik Campuran Termoplastik HDPE dengan PE-g-MA

Spesimen ke

Tegangan Yeld (MPa)

Tegangan maksimum

(MPa)

Perpanjangan Putus

mm

Modulus Elastis

MPa

1 20,816 32,797 511,88 631,39

2 20,233 31,493 495,95 608,71

3 20,219 31,991 516,31 633,97

Rata

-rata 20,422

32.093

(77)

[image:77.425.37.401.59.548.2]

Gambar 5.4 Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 2% berat

Tabel 5.4 Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano Bentonit 2 % berat

Spesime n ke Tegangan Yeld (MPa) Tegangan maksimum (MPa) Perpanjangan Putus mm Modulus Elastis MPa

1 21,310 24,318 381,54 590,94

2 21,274 24,211 414,77 566,61

3 21,351 21,351 310,00 577,11

Rata

-rata 21,311

23,296

(78)

[image:78.425.35.403.59.540.2]

Gambar 5.5 Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 4 % berat

Tabel 5.5. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano Bentonit 4 % berat

1 21,465 23,196 366,16 580,10

2 21,373 24,253 390,77 584,74

3 20,896 20,896 244,04 569,86

Rata

-rata 21,244

22,781

(79)

[image:79.425.36.401.56.540.2]

Gambar 5.6 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 6 % berat

1 21,248 21,248 264,62 575,64

2 21,034 21,034 216,00 590,14

3 21,033 21,033 258,46 585,57

Rata

-rata 21,105

21,105

(80)

[image:80.425.34.402.55.538.2]

Gambar 5.7 Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit alam 8 % berat

Spesime n ke Tegangan Yeld (MPa) Tegangan maksimum (MPa) Perpanjanga n Putus mm Modulus Elastis MPa

1 21,315 24,964 407,51 611,37

2 21,180 25,926 409,60 615,59

3 20,923 25,241 401,69 603,02

Rata

-rata 21,139

25,377

(81)

Gambar 5.8 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran Termopalstik

HDPE dengan Nano Bentonit alam 10 % berat

Spesim en ke Tegangan Yeld (MPa) Tegangan maksimum (MPa) Perpanjanga n Putus mm Modulus Elastis MPa

1 21,108 21.040 286,77 595,20

2 20,931 21.180 247,39 614,70

3 21,108 20,932 250,80 620,27

Rata -rata

21,049

(82)

Tabel 5.9. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano Bentonit

Nano Bentonit alam Tegangan Yeld (MPa) Tegangan maksimum (MPa) Perpanjangan Putus mm Modulus Elastis MPa HDPE

Murni 22,627

22,629

457,333 722,046

0 20,422 32.093 508,043 624,690

2 21,311 23,296 368,77 578,33

4 21,244 22,781 333,45 578,23

6 21,105 21,105 240,36 583,783

8 21,139 25,377 406,26 609,993

10 21,049 21,.026 261.65 610,05

(83)

Gambar 5.10. Hubungan Tegangan Yeild Terhadap Komposisi Nano Bentonit Alam

(84)

Gambar 5.12. Perpanjangan Putus Terhadap Komposisi Nano Bentonit Alam

Analisis Mekanik Nano Komposit Bentonit

Alam/HDPE

(85)

5.2 Analisis Mekanis Nano Komposit Bentonit

Alam Sistesis Dengan CTAB

a b

c d

(86)

Proses pengolahan Bentonit dengan

Surfaktan CTAB .

Bentonit alam ukuran 200 mesh ,0,2 mol

(sekitar 21,88 gr Cetyl Trimethyl Ammonium

Bromide - CTAB) dilarutkan kedalam 300 ml air

dan selanjutnya dipanaskan dengan suhu 80

0

C

diaduk selama 1 jam sebagai larutan A. Kemudian

bentonit sebanyak 50 gr ditambahkan air sebanyak

1000 mL, dipanaskan dan diaduk pada suhu 100

0

C

selama 2 jam sebagai larutan B .Setelah

pemanasan dan pengadukan, larutan A dan larutan

B dicampurkan. Campuran tersebut ditambahkan

dengan aguades hingga volume mencapai 1500 mL.

kemudian dipanaskan dengan suhu 100

0

C selama 1

jam

Campuran tersebut disaring dengan penyaring

vakum ,2 gr AgNO

3

ditambahkan dengan aquabides

100 ml dengan menggunakan beaker gelas. Tujuan

dari ditambahkannya larutan AgNO

3

untuk

menghilangkan bromide . Campuran disaring dengan

menggunakan kertas saring sampai tidak berubah

warna menjadi gelap ketika menggunakan AgNO

3.

Jika masih berubah campur kembali dengan

aquades dan disaring kembali. Selanjutnya

campuran tersebut dikeringkan pada microwave

pada suhu 100

0

C selama 1 hari . kemudian dilakukan

(87)

.Pembuatan Nano Komposit Bentonit Alam

Pembuatan nano komposit dalam internal mixer

laboplastomil dengan volume chamber 60 CC

dengan presentasi pengisian 70 % serata dengan

0

C dengan

kecepatan rotor 60 rpm selama 10 menit .

Tabel 5.10 Komposisi Campuran bahan dalam Internal Mixer

Bahan Komposisi Campuran (% wt)

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7

HDPE 100 97 95 93 91 89 87

PE-g-MA 0 3 3 3 3 3 3

Nano Bentonit CTAB

0 0 2 4 6 8 10

(88)

Gambar 5.15 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit CTAB 2 % berat

Gambar 5.16 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit CTAB 4%berat

(89)

Gambar 5.17 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit CTAB 6 % berat

Gambar 5.18. Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran HDPE dengan Nano Bentonit

CTAB 8 % berat

(90)

Gambar 5.19 . Grafik hubungan Tegangan dan Regangan pada Campuran Termopalstik HDPE dengan Nano Bentonit CTAB 10 % berat

Tabel 5.11. Sifat Mekanik Campuran HDPE Nano Bentonit dengan proses Ball mill 10 jam

Nano Bentonit alam (%) Tegangan Yeld (MPa) Tegangan maksimum (MPa) Perpanjangan Putus mm Modulus Elastis MPa HDPE Murni

22,627 22,629 533,03 514,50

2 21,139 25,377 406,26 609,993

4 21,311 23,296 368,77 578,33

6 21,244 22,781 333,45 578,23

8 21,105 21,105 240,36 583,783

(91)

Tabel 5.12. Sifat Mekanik Campuran HDPE dengan Nano Bentonit dengan Sintesis CTAB dan Ball mil

Nano Bentonit CTAB (%) Tegangan Yeld (MPa) Tegangan maksimum (MPa) Perpanjangan Putus (%) Modulus Elastis MPa HDPE Murni

22,627 22,629 533,03 514,5

2 22,12 31,08 1101,50 518,88

4 21,85 26,68 1045,11 522,71

6 21,70 26,99 844,55 534,20

8 21,39 22,93 610,72 527,03

10 21,27 22,66 618,48 536,00

(92)

Gambar 5.21. Hubungan Tegangan Yeild Terhadap Komposisi Nano Bentonit CTAB

(93)

Gambar 5.23. Modulus Young,s Terhadap Komposisi Nano Bentonit Alasintesis CTAB

Dari data sifat mekanik pada kekuatan tarik

terjadi peningkatan pada campuran HDPE dengan

nano bentonit 2 % sampai 6 % dan terjadi

penurunan kekuatan tarik maksimum pada nano

bentonit alam 8 sampai 10 % , hal ini disebabkan

karena

pada

komposisi

tertentu

terjadi

(94)

pengisi. Oleh itu, ukuran partikel yang kecil

menyediakan luas permukaan yang besar bagi

interaksi di antara polimer matrik dan bahan

pengisi seterusnya meningkatkan penguatan bahan

polimer. Ringkasnya, semakin kecil ukuran partikel

semakin tinggi interaksi antara bahan pengisi dan

matrik polimer. Hal ini sesuai dengan hasil

penelitian (Kohls & Beaucage ,2002) melaporkan

menyatakan bahwa luas permukaan dapat

ditingkatkan dengan adanya permukaan yang poros

atau

rongga

pada

permukaan

pengisi.

Dimungkinkan bahwa polimer dapat menembus

masuk ke dalam permukaan yang poros ketika

proses pencampuran . Partikel yang terserak

secara homogen meningkatkan interaksi melalui

penjerapan polimer di atas permukaan bahan

pengisi. Sebaliknya, partikel yang tidak terserak

secara homogen mungkin menghasilkan aglomerat

atau penggumpalan di dalam matriks polimer.

Kewujudan

aglomerat

mengurangkan

luas

permukaan seterusnya melemahkan interaksi di

antara

bahan

pengisi

dan

matriks

dan

mengakibatkan penurunan sifat fisik bahan

polimer.

(95)

tarik lebih baik menggunakan campuran nano

partikel bentonit alam yang dilakukan dengan

proses kalsinasi . Hal ini kemungkinan disebabkan

karena lapisan silikat pada bentonit alam yang

berukuran nanometer dapat tersebar secara acak

dan merata yang memberikan struktur eksfoliasi

pada nanokomposit. Lapisan silikat yang ada pada

bentonit yang tersebar secara individu memiliki

luas kontak permukaan yang besar sehingga dapat

berikatan kuat dengan matrik HDPE dan

kompatibeliser

PE-g-MA

yang

selanjutnya

memberikan efek pada peningkatan kekuatan tarik.

Penggabungan nano bentonit alam lebih dari 8 %

wt justru sebaliknya memberikan efek negatif

yakni menurunkan kekuatan tarik akan tetapi lebih

besar jika tanpa bahan pengisi nano partikel

bentonit. Hal ini kemungkinan disebabkan karena

terjadinya

penurunan

derajat

penyebaran

(96)

Hasil penelitian (Tserki ,2006) melaporkan dengan

penambahan

bahan

kompatibeliser

akan

membentuk reaksi esterfikasi atau ikatan

hidrogen pada antar muka grup hidroksil yang ada

pada partikel pengisi alami di satu sisi dan group

karbosilat pada kompatibeliser yang berdifusi

kedalam matrik polimer disisi yang lain

(97)

(98)

BAB 6.

PENUTUP

1

Dari hasil analisis sifat mekanik diperoleh

dengan penambahan nano ASPdan nano ABKS.

Sifat mekaniknya meningkat pada komposisi 2

sampai 6 % dibanding dengan HDPE murni .Secara

umum kekuatan tarik tanpa kompatibiliser lebih

besar dibanding dengan kompatibeliser . Dengan

diperolehnya filler dalam ukuran nono meter dapat

meningkatkan sifat mekanik dari material komposit

sehingga berfungsi juga sebagai kompatibiliser.

sifat mekanik bahan pengisi nano ABKSlebih besar

dibanding nano partikel ASP.

2.

Dari analisa mekanik nano komposit HDPE

campuran antara nano partikel bentonit alam

terjadi peningkatan kekuatan tarik 2 sampai 6 % ,

kekuatan tarik terbesar pada 2 % berat yakni

31,08 MPa , dengan penambahan bentonit alam 8

sampai 10 % terjadi penurunan kekuatan tarik .

nano komposit dengan filer bentonit disintesis

dengan CTAB memiliki sifat mekanik yang lebih

baik .

(99)

Bhat, A.H..Abdul Khalil H.P.S ,(2011), Nano Filler

Based on Oil Palm ash Polypropilene

Composites ,Bio Resouces 6(2) 1288-1297.

Bukit, N., Frida, E, and Harahap.M.H, (2013)

Preparation Natural Bentonite In Nano

Particle Material As Filler Nanocomposite

High Density Poliethylene (HDPE) Journal

of Chemistry and Material Research.3.13,

10-20

Fouad, H., Elleithy, R., Al-Zahrani, S. M., Ali, M.

A., (2011). Characterization and processing

of High Density Polyethylene/carbon

nano-composites, Materials and Design, 32:

1974

–

1980

Feng, M., Gong, F., Zhao, C., Chen, G., Zhang, Sand

Yang, M. (2004)“

Effect of Clay on the

Morphology of Blends of Polypropylene and

Polyamide 6/Clay Nanocomposites”,

Polymer International 53, 1529-1537

Ginting.E.M ,Bukit N,Wirjosentono .B. Agusnar .H

(2014 ), Karakterisasi Campuran Nano

Partikel ASPDan ABKS Menjadi Nano

Komposit Termoplastik HDPE, Proseding

Simposium Fisika Nasional (SFN XXVII),

,Denpasar-Bali, 365-372

(100)

Characterization of Rice Husk Ash as Filler

Material in to Nanoparticles on Hdpe

Thermoplastic Composites,

Chemistry and

Materials Research, vol 6.(7),14-24

Ginting .E.M,Harahap. H ,Mukti . Bukit N (2014)

Pengolahan Bentonit Alam Menjadi Nano

Partikel Bentonit Sebagai Bahan Pengisi

Nano Komposit

High Density Poliethylene

,

Laporan penelitian Hibah Universitas negeri

Medan

Ginting .E.M . Bukit .N 2014 ,Karakterisasi

Material .Unimed Press

Kord B,(2011) , Nano Filler Reinfocement effect

on the Thermal ,Dynamic Mechanical ,and

Morphological Behavior of HDPE /Rice Husk

Flour Composites. bio resources

6,2,1351-1358

Koo, C. M., Ham, H. T., Kim, S.O., wang, K. H., and

Chung, I. (2002).

“The effect of

crystallization on structure and morphology

ofpolypropylene/clay

nanocomposites,”Macro

molecules 35, 5116-5130

(101)

Kusmono, Z. A. Mohd Ishak, W. S. Chow, T.

Takeichi Rochmadi , (2008),

“

Enhancement of properties of PA6/PP

nanocomposites via organic modification

and

compatibilization

1M.”

J.polymer.Lett2/9 .655

Liu, H., Wu, Q., Han, G., Yao, F., Kojima, Y., dan

Suzuki, S., (2008), Compatibilizing and

toughening

bamboo

flour-filled

HDPE

composites: Mechanical properties and

morphologies, Elsevier Composites: Part A

39: 1891

–

1900

Lei, Y., Wu, Q., Clemons, C. M., Yao. F., and Xu, Y.

(2007). “Influence of

nanoclay on

properties of HDPE/wood composites,”

Journal of Applied Polymer science

18,1425-1433.

Leblance,J,R.(2002). Rubber-filler Interaction

and

Rheology

properties

in

Filled

Coumpaund, Prog .Polym . Sci 27:627-687

Makadia, C.M. (2000). “

Nanocomposites of

Polypropylene by Polymer Melt

Compounding Approach”.

University of

Massachusetts Lowell: Master of Science

Thesis.

(102)

Joseph, Daisy Joseph, Prabith

Kumar and Ayswarya E.P,(2013) , Synthesis,

Characterization And Appilcation Of Rice

Husk Nanosilica In Natural Rubber

,International Journal of Science,

Environment and Technology, Vol. 2, No

5, 2013

Nikmatin.S,(2013 ), Kajian Sifat Termal Dan

Kristalografi Nanopartikel Biomassa Rotan

Sebagai Filler Bionanokomposit Prosiding

Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran

dan Sains Bandung, Indonesia

Pocut Nurul Alam, Teuku Rihayat,(2007), “Sintesa

dan Karakteristik Sifat Mekanik Karet

Nanokomposit”,

Jurnal Rekayasa Kimia dan

Lingkungan Vol. 6, No. 1, hal. 1-6.

Samal, S. K., Nayak, S., and Mohanty, S. (2008).

“Polypropylene nanocomposites. Effect of

organo-modified layered silicates on

mechanical, thermal and motphological

performance,” Journal of Thermoplastic

Composite Material 8,,243-263

Tserki . V. Patzinos .P Da Panayiotou ,C (2006)

(103)

Compatiblized waste flour”

. Composit

Aplpled Scince and Manufacturing .

37: 1231-1238

Thuadaij, N and Nuntiya, A. 2008. Synthesis and

Characterization of Nanosilica from Rice

Husk Ash Prepared by Precipitation Method.

CMU.J.

Nat.

Sci.

Special

Issue

on

Nanotechnology (2008) Vol 7(1)

Utracki,L.A.,Sepehr,M., and Boccaleri, E. (2007).

“Synthetic

lay

erd

nanoparticels

for

polymeric

nanocomposites

(PNCs)

A

review.”Journal of Polymer

Advanced

Technology 18, 1-37

(104)

(105)

(106)