ANALISIS SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR NANOKOMPOSIT ABU SEKAM PADI SEBAGAI FILLER TERMOPLASTIK HDPE.

(1)

ANALISIS SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR NANOKOMPOSIT ABU SEKAM PADI SEBAGAI FILLER TERMOPLASTIK HDPE

Oleh :

Martha Marchofinece Padang NIM 4121240007 Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

(2)

(3)

ii

RIWAYAT HIDUP

Penulis lahir pada tanggal 20 Maret 1994 di Tigabinanga , Kabupaten

Karo, Sumatera Utara. Ibu bernama Ronauli Girsang S.Pd dan ayah bernama

Zuiger Fransisco Padang S.H.. Penulis merupakan anak kedua dari tiga

bersaudara.

Pada tahun 2000, penulis masuk SD ST. Yoseph Tigabinanga dan lulus

pada tahun 2006. Kemudian penulis melanjutkan pendidikan SMP Negeri 1

Tigabinanga dan lulus pada tahun 2009. Pada Tahun 2009, penulis melanjutkan

sekolah di SMA Negeri 1 Tigabinanga , lulus pada tahun 2012. Pada tahun yang

sama penulis diterima di Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan melalui jalur SNMPTN undangan,

dan lulus ujian pada tanggal 14 Juni 2016

Kegiatan Intrakulikuler di Universitas Negeri Medan yang pernah saya

ikuti antara lain Unit Kegiatan Mahasiswa Kristen Protestan (UKMKP) dan Ikatan

Keluarga Besar Kristen Fisika (IKBKF). Selama kuliah penulis pernah meraih

prestasi yaitu Juara 3 OSN PERTAMINA Tingkat Provinsi SUMUT dan

Beasiswa PPA UNIMED pada tahun 2014-2015 dan tahun 2015- 2016.

(4)

iii

ANALISIS SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR NANOKOMPOSIT ABU SEKAM PADI SEBAGAI FILLER TERMOPLASTIK HDPE

Martha Marchofinece Padang (4121240007)

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian pengolahan dan karakterisasi abu sekam padi sebagai bahan pengisi termoplastik HDPE. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh pengisi terhadap kekuatan mekanis nanokomposit serta bagaimana struktur permukaan nanokomposit.

Nanopartikel abu sekam padi telah berhasil disintesis dengan metode kopresitasi dengan menggunakan PEG 6000 sebagai template nanopartikel, sehingga dipergunakan perbandingan 1:3 antara nanopartikel dengan PEG. Penggunaan nanopartikel abu sekam padi sebagai bahan pengisi termoplastik HDPE dilakukan dengan menggunakan kompatibiliser Pe-g-MA menjadi nanokomposit dicampur menggunakan internal mixer dengan laju 60 rpm selama 10 menit pada suhu 150oC dengan masing-masing variasi % berat bahan pengisi. Kemudian dilakukan penekan panas untuk pemotongan dengan JIS K 6781 dan dilakukan uji tarik.

Dari hasil uji tarik dihasilkan bahwa nanokomposit HDPE/ASP dengan menggunakan kompatibiliser Pe-g-MA hasil uji tarik nanokomposit menghasilkan sampel dengan nilai terbaik yaitu pada komposisi pengisi yang masing-masing untuk HDPE/Pe-g-MA/ASP dengan kekuatan tarik 20.60133 MPa (pengisi 2 %), modulus Young’s sebesar 619.7633 MPa (pengisi 10 %), tegangan putus sebesar 15.737 MPa (pengisi 4 %), dan regangan putus sebesar 591.5333 % GL (pengisi 8 %).

(5)

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus atas segala

kasihNya dan berkatNya yang telah memberikan kesehatan, berkat dan hikmat

kepada penulis sehingga penelitian skripsi ini dapat di selesaikan dengan tepat

waktu sesuai yang di rencanakan. Adapun judul skripsi ini yang berjudul “Analisis Sifat Mekanis dan Struktur Nanokomposit Abu Sekam Padi Sebagai Filler Termoplastik HDPE ” disusun untuk memperoleh gelar Sarjana Sains,

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan.

Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada

pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini mulai dari pengajuan

proposal penelitian, pelaksanaan penelitian sampai penyusunan skripsi antara lain

Ibu Dr. Eva Marlina Ginting, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi, yang telah

memberikan bimbingan dan saran-saran kepada penulis sejak awal penelitian

sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini dan Bapak Prof. Dr. Nurdin Bukit,

M.Si yang telah membimbing dan membantu saya dalam penulisan skripsi ini,

juga Bapak selaku dosen penguji I, Bapak Dr. Makmur Sirait, M.Si selaku dosen

penguji II, Bapak Prof. Dr. Mara Bangun Harahap, M.S. selaku dosen penguji III

dan sebagai dosen pembimbing akademik yang telah yang telah memberikan

kritikan dan masukan demi penyempurnaan skripsi ini.

Secara khusus penulis ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada

kedua orang tua Aiptu Zuiger Fransisco Padang S.H. dan Ronauli Girsang S.Pd

yang telah memperjuangkan pendidikanku dengan jerih payahnya, mendukung,

mengarahkanku serta mendoakan dengan kasih sayang yang tulus dan tak

henti-hentinya. Begitu juga untuk abang dan adikku yang ku kasihi Fransly Darsi

Padang S.T. dan Samuel Tom Walbraight Padang , yang juga mendoakan dan

mendukung ku selalu. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Immanuel

Agustinus Aritonang S.Pd yang telah banyak mendukung dan memberikan

(6)

v

Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada sahabat terbaikku

Marnala, buat temanku satu PS, Irma yang berjuang bersama dalam penelitian ini,

buat REMATA SG kelompok kecil di UKMKP (Marnala, Renny, Viktor dan kak

tiwi), PKK ku (kak Elizabeth, kak Sinta, kak Era), teman- teman satu kost putri 86

(kak Novita, kak Ade, kak Tetty, kak July, Shinta). dan tidak lupa buat

teman-teman seperjalanan Fisika nondik 2012 lainnya yang telah memberikan semangat

dan dukungan dari awal kuliah hingga akhir penyelesaian skripsi ini.

Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam menyelesaikan

skripsi ini namun penulis menyadari masih banyak kekurangan baik dari segi isi

maupun tata bahasa dan penulisan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan

saran yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini

bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Akhir kata

penulis ucapkan terima kasih . Tuhan Memberkati

Medan, 2016

Penulis

Martha Marchofinece Padang

(7)

vi

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar Pengesahan i

Riwayat Hidup ii

Abstrak iii

Kata Pengantar iv

Daftar Isi vi

Daftar Gambar viii

Daftar Tabel xi

Daftar Lampiran xii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Batasan Masalah 4

1.3. Rumusan Masalah 5

1.4. Tujuan Penelitian 5

1.5. Manfaat Penelitian 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Termoplastik HDPE 7

2.1.1. Karakteristik HDPE 9

2.2. Abu Sekam Padi 10

2.2.1. Sifat Kimia Abu Sekam Padi 12

2.3. Nanokomposit 12

2.3.1. Nanokomposit HDPE dengan Nanopartikel 14

2.3.2. Matrik Nanokomposit 15

2.3.3. PE-g-MA Sebagai Kompatibiliser 16

2.3.4. Bahan Pengisi (filler) Nanokomposit 18

2.4. Polietilen Glikol (PEG) 18

2.4.1 Pengertian Polietilen Glikol (PEG) 18

2.4.2. Sifat Fisis dan Kimia Polietilen Glikol (PEG) 19 2.4.2.1.Sifat Fisis Polietilen Glikol (PEG) 19

2.5. Scanning Electron Microscope (SEM) 20

2.6. Analisis Sifat Mekanis 23

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 26

3.1.1. Tempat Penelitian 26

3.1.2.Waktu Penelitian 26

(8)

vii

3.2.1. Alat Penelitian 27

3.2.2. Bahan Penelitian 27

3.3. Prosedur Penelitian 28

3.3.1. Preparasi Nanopartikel Abu SekamPadi 27 3.3.1.1 Pengolahan Abu Sekam Padi dengan Metode Kopresipitasi 28

3.3.2. Pembuatan Nanokomposit 32

3.3.3. Pencampuran dengan Internal Mixer 33

3.3.4. Diagram Alir Pembuatan Nanokomposit HDPE/Abu Sekam Padi 37

3.4. Karakterisasi 38

3.4.1. Analisis Morfologi dengan Menggunakan SEM 38

3.4.2. Analisis Sifat Mekanis 38

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1.Hasil Sintesis Nanopartikel Abu Sekam Padi 39 4.1.1. Hasil karakterisasi XRD Nanopartikel Abu Sekam Padi 39 4.2. Analisa Hasil Uji Mekanis Nanokomposit 41

High Density Polyethylene (HDPE) dengan Filler Nanopartikel Abu Sekam Padi

4.2.1. Nanokomposit HDPE/Abu Sekam Padi/Pe-g-MA 44

4.3. Analisis Sifat Morfologi 49

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 52

5.2. Saran 53

(9)

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. High Density Polyetilen (HDPE) 7

Gambar 2.2. Simbol HDPE 8

Gambar 2.3. Struktur kristal polietilena, gambaran perspektif ikatan dan

unit sel (sel satuan) 8

Gambar 2.4. (a) Sekam padi (b) Abu sekam padi 11

Gambar 2.5. Hasil SEM Abu Sekam Padi 12

Gambar 2.6. Maleat Anhidrat 17

Gambar 2.7. Mekanisme Pembentukan PE-g-MA 17

Gambar 2.8. SEM 21

Gambar 2.9. Skema SEM 21

Gambar 2.10. (a) Hasil SEM dari HDPE murni ;

(b) Hasil SEM dari Abu Sekam Padi / HDPE 22 Gambar 2.11. Hasil SEM HDPE/Pe-g-Ma/nanopartikel abu sekam padi 23 Gambar 2.12. Bentuk Sampel Untuk Uji Tarik dan Mesin Uji Tarik 24

Gambar 2.13. Bentuk Umum Tegangan-Regangan Pada Uji Tarik 25

Gambar 3.1. Proses ballmill Abu Sekam Padi 28

Gambar 3.2. Abu Sekam Padi Diayak dengan Ukuran 200 Mesh 28

Gambar 3.3. Abu Sekam Padi Ukuran 200 Mesh 28

Gambar 3.4. Campuran Abu Sekam Padi dengan HCl 2 M 28

Gambar 3.5. Penyaringan Abu Sekam Padi dengan Kertas Saring 29

Gambar 3.6. PEG-6000 dalam Proses Pelelehan 29

Gambar 3.7. Penambahan Abu Sekam Padi ke dalam Larutan PEG-6000 30

Gambar 3.8. NaOH dimasukan kedalam dalam Larutan Abu 30

Sekam Padi yang telah bercampur dengan PEG 6000

(10)

ix

Gambar 3.10. Pengeringan dengan oven 31

Gambar 3.11. Serbuk Abu Sekam Padi dengan PEG-6000 (1:3) 32

Gambar 3.12. Internal Mixer Labo Plastomill 33

Gambar 3.14. Ukuran Sampel 34

Gambar 3.13 Lembaran sampel dan alat pemotong dumbbell 34

Gambar 3.15. Sampel yang telah dibentuk sesuai ukuran 34

Gambar 3.16. Alat Hot Press dan Cold Press 35

Gambar 3.17. Mesin Uji Tarik 36

Gambar 4.1. Serbuk Nanopartikel Abu Sekam Padi dengan 39

PEG 6000 1 : 3

Gambar 4.2. Pola Difraksi XRD Nanopartikel Abu Sekam Padi 40

Gambar 4.3. Hubungan Rata-Rata Tegangan Terhadap Regangan pada 41

Komposisi Nanopartikel ASP 0 % Berat

Gambar 4.9.Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap Komposisi Nanopartikel 44

ASP

Gambar 4.10. Hubungan Modulus Young’s Terhadap Komposisi 45

(11)

x

Gambar 4.11. Hubungan Tegangan Putus Terhadap Komposisi 45

Nanopartikel ASP

Gambar 4.12. Hubungan Regangan Putus Terhadap Komposisi 46

Nanopartikel ASP

Gambar 4.13. Morfologi Nanopartikel ASP 1:3 dengan PEG 6000 49

Gambar 4.14. Morfologi HDPE 49

Gambar 4.15. Morfologi Campuran HDPE/PE-g-MA/Nanopartikel 50

Abu Sekam Padi 2 %

Gambar 4.16. Morfologi Campuran HDPE/PE-g-MA/Nanopartikel 50

Abu Sekam Padi 8 %

(12)

xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Sifat Mekanis dan Fisis Polietilena 9

Tabel 2.2. Karakteristik HDPE dan Sifat Fisis, Kimia HDPE 9

Tabel 2.3. Sifat Mekanis dan Fisis HDPE 10

Tabel 2.4. Sifat Kimia Abu Sekam Padi 12

Tabel 2.5 Sifat Fisis Polietilen Glikol (PEG) 20

Tabel 3.1. Alat Penelitian 26

Tabel 3.3. Bahan Penelitian 27

Tabel 3.4. Komposisi Campuran Bahan Nanokomposit dalam Internal Mixer 32

(13)

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Hasil XRD 58

Lampiran 2 Hasil Uji Tarik nanokomposit 66

Lampiran 3 SK Dosen PS 71

Lampiran 4 Surat Penelitian 72

Lampiran 5 Surat Balasan Penelitian 74

(14)

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Ilmu rekayasa material menjadi suatu kajian yang sangat diminati akhir -

akhir ini. Pemanfaatan material yang lebih dikembangkan saat ini adalah polimer.

Polimer sangat berguna dalam kehidupan sehari-hari karena sangat menunjang di

berbagai bidang seperti aneka produk dan barang, di rumah tangga, kantor dan

industri. Kertas, plastik, ban, dan serat-serat alamiah, merupakan

produk-produk polimer.

Plastik merupakan salah satu bahan yang paling umum kita lihat dan

gunakan. Plastik adalah suatu polimer yang mempunyai sifat-sifat unik dan

luar biasa. Bahan plastik secara bertahap mulai menggantikan gelas, kayu dan

logam. Hal ini disebabkan bahan plastik mempunyai beberapa keunggulan, yaitu:

ringan, kuat, mudah dibentuk, anti karat, tahan terhadap bahan kimia, mempunyai

sifat isolasi listrik yang tinggi, dapat dibuat berwarna maupun transparan dan

biaya proses yang lebih murah. Plastik terdiri dari berbagai jenis. Plastik yang

umumnya beredar dipasaran antara lain, PET (Polyethylene Terephthalate),

HDPE (High Density Polyethylene), PVC (Polyvinyl Chloride), LDPE (Low

Density Polyethylene), PP (Polypropylene), PS (Polystyrene). Masing-masing dari

jenis plastik ini penggunaannya berbeda-beda sesuai dengan sifat-sifat yang

dimiliki.

HDPE memiliki kekuatan tarik dan gaya antar molekul yang tinggi, bersifat

lebih keras dan bisa bertahan pada temperatur tinggi (120 oC), dan memiliki

aplikasi yang luas, diantaranya kemasan deterjen, tanki bahan bakar, kantong

plastik, sistem perpipaan gas alam, meja lipat. Walaupun mempunyai kelebihan

seperti yang disebutkan di atas , HDPE merupakan plastik yang terbuat dari

minyak bumi dan juga merupakan plastik yang sangat sulit terdegradasi

(Wikipedia, 2013). Salah satu cara untuk membuat polimer sintetik seperti

(15)

2

polimer dengan polietilen jenis high density polyethylene (HDPE) sebagai matriks

dan polimer alam sebagai filler yang berfungsi untuk meningkatkan sifat fisik

material dan untuk mengurangi biaya komponen, mempercepat proses pencetakan

dan meningkatkan konduktivitas termal polimer serta untuk meningkatkan

kepadatan dan kekuatan polimer, meningkatkan modulus dan kekerasan polimer

(Xanthos, 2005).

Telah banyak penelitian akhir-akhir ini menggunakan termoplastik HDPE

sebagai matrik dan nanopartikel sebagai pengisi (filler) antara lain TiO2/HDPE

(Tuan, et al. 2014) , CaCO3/HDPE (Saeedi dan Sharahi, 2011 ; Zebarjad, et al.

2006, carbon/HDPE (Fouad, et al. 2011), Clay/HDPE (Pegoretti, et al. 2007), abu

layang/HDPE (Ni’mah, et al. 2009 ; Kumar, et al. 2012), Zeolit alam/ASP/HDPE

(Ginting, dkk. 2015), Wood flour/ HDPE (Najafi dan Englund, 2013 ) abu sekam

padi/HDPE (Ginting, dkk. 2014 ; Kord, 2011 ;Dominic, et al. 2014)

Padi merupakan produk utama pertanian di negara-negara agraris, termasuk

Indonesia. Indonesia merupakan salah satu negara dengan tingkat konsumsi beras

terbesar di dunia. Sebagian besar penduduk Indonesia mengkonsumsi beras

sebagai makanan pokok. Konsumsi beras Indonesia yang tinggi menuntut tingkat

produksi beras yang besar pula. Produksi padi di Indonesia bertambah setiap

tahunnya, pada tahun 2014 sebanyak 70,85 juta ton gabah kering giling (GKG)

atau mengalami penurunan sebanyak 0,43 juta ton (0,61 persen) dibandingkan

tahun 2013. Produksi padi tahun 2015 diperkirakan sebanyak 75,55 juta ton GKG

atau mengalami kenaikan sebanyak 4,70 juta ton (6,64 persen) dibandingkan

tahun 2014. Kenaikan produksi padi tahun 2015 diperkirakan terjadi di Pulau

Jawa sebanyak 1,83 juta ton dan di luar Pulau Jawa sebanyak 2,88 juta ton.

Kenaikan produksi diperkirakan terjadi karena kenaikan luas panen seluas 0,51

juta hektar (3,71 persen) dan kenaikan produktivitas sebesar 1,45 kuintal/hektar

(2,82 persen) (BPS, 2015).

Produksi padi menghasilkan limbah yang disebut dengan sekam. Abu sekam

padi mengandung kadar silika cukup tinggi (87-97%). Mengingat tingginya

kandungan silika dalam abu sekam padi maka dilakukan suatu upaya untuk

(16)

3

SiO2 yang akan digunakan sebagai bahan pengisi (filler) pembuatan nano

komposit (Kalaphaty, et al. 2000).

Penggunaan lapisan silika pada komposit dapat meningkatkan sifat-sifat

material dapat meningkatkan sifat fisik dan mekanis , antaralain kekuatan tarik,

modulus tarik, kekuatan lentur, stabilitas panas, sifat termal, untuk beberapa

bahan termoplastik dan termoset nanokomposit pada jumlah bahan pengisi silika

yang tidak terlalu banyak (Kord, et al. 2011)

Banyak penelitian akhir-akhir ini menggunakan abu sekam padi sebagai

pengisi (filler) dari bahan polimer antara lain abu sekam padi/PP (Turmanova, et

al. 2008) , abu sekam padi/ polyester resin (Islam, et al. 2015) , abu sekam padi /

PVC ( Chand dan Jhod, 2008) , abu sekam padi / PS/ SBR ( Ismail, et al. 2003) ,

abu sekam padi / LDPE (Louis dan Thomas, 2013), abu sekam padi/SBR/LLDPE

(Khalf dan Ward, 2010), abu sekam padi / HDPE (Ayswarya, et al. 2011 ; Kord,

et al. 2011 ;Dominic, et al. 2014 )

Permasalahan utama campuran termoplastik high density poliethylen (HDPE)

dengan abu sekam padi adalah belum dihasilkan campuran yang kompatibel , hal

ini disebabkan oleh fasa keduanya yang tidak mudah berdistribusi ke dalam

matriks HDPE . Diperkirakan bahwa faktor-faktor penyebabnya antara lain adalah

perbedaan viskositas kedua bahan tersebut yang cukup besar pada suhu leleh

HDPE. Penelitian yang telah dilakukan oleh Ismail, et al. (2003) yang

menggunakan bahan alam sebagai bahan pengisi secara umum tidak kompatibel

dengan bahan polimer, hal ini disebabkan oleh perbedaan kepolaran bahan-bahan

tersebut di mana bahan polimer merupakan bahan yang bersifat hidrofobik

sedangkan bahan pengisi serat alam adalah bersifat hidrofilik. Oleh kerena itu

beberapa langkah telah diambil dalam mengatasi masalah ini antaranya ialah

dengan menggunakan zat kompatibiliser pada penelitian ini peneliti menggunakan

PE-g-MA, dan melakukan perlakuan terhadap bahan pengisi dengan bahan kimia

yang sesuai dan penggunaan.

Penelitian ini telah dilakukan sebelumnya Ginting, dkk (2014) mengenai

pembuatan nanopartikel abu sekam padi yang digunakan sebagai pengisi (filler)

(17)

4

mekanisnya, kekuatan tarik dan perpanjangan putus meningkat pada komposisi 2

- 4 % berat. Perbedaan dalam penelitian ini adalah dengan penambahan PEG 6000

sebagai template dalam sintesis nanopartikel abu sekam padi yang akan digunakan

sebagai pengisi nanokomposit Abu Sekam Padi/HDPE.

PEG 6000 dipakai untuk membentuk dan mengontrol ukuran dan struktur

pori. 6000 menyatakan berat molekul dengan meningkatnya berat molekul dari

PEG ini dapat meningkatkan tingkat kelarutannya dalam air. Dimana daya hambat

terhadap pembentukan kristal stabil lebih tinggi, higroskopisnya yang lebih baik,

suhu beku, berat jenis, suhu nyala, kekentalan dan tekanan uap juga lebih baik

Dalam hal ini PEG berfungsi sebagai template, dan juga pembungkus partikel

sehingga tidak terbentuk agregat, hal ini dikarenakan PEG terjebak pada

permukaan partikel dan menutupi ion positif partikel, dan pada akhirnya akan

diperoleh hasil partikel dengan bentuk bulatan yang seragam sehingga tidak

terjadi penggumpalan (Wahyuni, dkk. 2014)

Berdasarkan uraian dan penjelasan diatas, peneliti akan melanjutkan penelitian

mengenai pencampuran HDPE dengan filler abu sekam padi, PE-g-MA sebagai

kompatibiliser. Untuk mengetahui analisis struktur morfologinya menggunakan

scanning electron microscopy (SEM) dan pengujian sifat mekanis dilakukan uji

tarik nanokomposit Abu Sekam Padi/HDPE, Sehingga penelitian ini berjudul “Analisis Sifat Mekanis dan Struktur Nanokomposit Abu Sekam Padi Sebagai Filler Termoplastik HDPE”

1.2. Batasan Masalah

Dalam penelitian ini batasan masalah yang dibahas meliputi:

1. Matriks yang digunakan adalah polimer high density polietilen

(HDPE), dan untuk pengisi yang digunakan adalah abu sekam padi

2. Untuk mengetahui struktur morfologi dari nanokomposit dilakukan

dengan uji SEM

3. Pengujian mekanis yang dilakukan adalah uji tarik

(18)

5

1.3. Rumusan Masalah

Berdasarkan batasan masalah diatas maka dapat dirumuskan

permasalahannya sebagai berikut :

1. Bagaimana struktur morfologi nanokomposit abu sekam padi/ HDPE?

2. Bagaimana pengaruh variasi persen berat pengisi bahan (filler) dan

penggunaan kompatibiliser Pe-g-MA terhadap sifat mekanis nanokomposit

abu sekam padi/HDPE ?

3. Bagaimana sifat mekanis kuat tarik, tegangan putus, regangan putus dan

modulus Young’s dari nanokomposit abu sekam padi/HDPE ?

4. Bagaimana pengaruh penambahan PEG 6000 sebagai template

nanopartikel abu sekam padi terhadap sifat mekanis dan struktur morfologi

nanokomposit abu sekam padi/HDPE ?

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah:

1. Untuk menghasilkan nanokomposit dengan struktur morfologi permukaan

yang lebih baik

2. Untuk mengetahui pengaruh variasi persen berat pengisi bahan (filler) dan

penggunaan kompatibiliser Pe-g-MA terhadap sifat mekanis nanokomposit

abu sekam padi/HDPE

3. Untuk mengetahui sifat mekanis kuat tarik, tegangan putus, regangan

putus dan modulus Young’s dan nanokomposit abu sekam padi/HDPE

4. Untuk mengetahui pengaruh penambahan PEG 6000 sebagai template

nanopartikel abu sekam padi terhadap sifat mekanis dan struktur morfologi

(19)

6

1.5. Manfaat Penelitian

1. Mendorong terciptanya produk inovatif dengan pemanfaatan abu sekam

padi untuk meningkatkan nilai ekonomisnya.

2. Meningkatkan kualitas plastik yang memiliki aplikasi luas, seperti kantong

plastik, meja dan kursi lipat,pipa untuk mengalirkan air, gas, dll.

3. Meningkatkan kualitas plastik khususnya sifat mekanis HDPE yang

(20)

52

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa:

1. Hasil karakterisasi abu sekam padi menggunakan XRD menunjukkan abu

sekam padi memiliki ukuran rata-rata partikel 52.22467 nm dimana dengan

ukuran ini abu sekam padi dikatakan nanopartikel. Penentuan fase bahan

menggunakan XRD menunjukkan fase Cristobalite (SiO2) sistem kristal

tetragonal dan memiliki massa jenis 2,28500 g/cm3.

2. Struktur morfologi permukaan dari nanokomposit termoplastik HDPE yang

telah dihasilkan adalah pada komposisi 2 % berat memiliki permukaan yang

lebih halus dan sedikit pori sedangkan pada komposisi 8 % berat terdapat

retakan, pori dan pengumpalan pada permukaan nanokomposit dimana hal ini

menyebabkan penurunan sifat mekanis.

3. Hasil Uji tarik nanokomposit menghasilkan sampel dengan nilai terbaik

beserta % berat komposisi pengisi yang masing-masing untuk

HDPE/Pe-g-MA/Nanopartikel Abu Sekam Padi dengan kekuatan tarik 20.60133 MPa (pengisi 2% berat), modulus Young’s sebesar 619.7633 MPa (pengisi 10 % berat), tegangan putus sebesar 15.737 MPa (pengisi 4 % berat), dan regangan

putus sebesar 591.5333 % GL (pengisi 8 % berat).

4. Penambahan PEG 6000 pada nanopartikel abu sekam padi yang digunakan

(21)

53

5.2. Saran

1. Sampel nanopartikel abu sekam padi setelah berhasil disintesis sebaiknya

dikeringkan sampai benar-benar kering sehingga tidak terjadi penggumpalan

sebelum diballmill atau digerus kemudian.

2. Penggunaan sampel sebaiknya lebih banyak lagi untuk variasi antara bahan

pengisi (nanopartikel abu sekam padi) dan HDPE untuk menemukan

hubungan erat antara keduanya didalam nanokomposit.

3. Dilakukan penelitian lebih lanjut selain uji sifat mekanis dan SEM, untuk uji

(22)

54

DAFTAR PUSTAKA

Akay, M., (2012), Introduction to Polymer Science and Technology, Ventus Publishing ApS, Irlandia.

BPS, (2015), Produksi padi tahun 2015 diperkirakan naik 6,64 %, http://bps.go.id/brs/view/1157 (diakses pada tanggal 19 Oktober 2015 ).

Brown, R., (2002), Handbook of Polymer Testing Short-Term Mechanical Tests, Rapra Technology Limited, UK.

Bukit, N., Frida, E., dan Harahap, M. H., (2013), Preparation Natural Bentonite in Nano Particle Material as Filler Nanocomposite High Density Poliethylene (Hdpe), Chemistry and Materials Research 3 No.13, 2013 : 10-20.

Chand, N., dan Jhod, B. D., (2008), Mechanical, Electrical, And Thermal Properties Of Maleic Anhydride Modified Rice Husk Filled PVC Composites, BioResources 3(4) : 1228-1243.

Dominic, M., Begum, P. M. S., Joseph, R., dan Jose, A. R., (2014), Rice Husk Silica- efficient Bio Filler in High Density Polyethylene, International Journal of Advanced Scientific and Technical Research 2(4) : 561-569 ISSN 2249-9954.

Fouad, H., Elleithy, R., Al-Zahrani, S. M., dan Ali, M. A., (2011), Characterization and processing of High Density Polyethylene/carbon nano-composites , Materials and Design 32 (2011) : 1974 -1980.

Frbiz, (2015), HDPE, http://www.frbiz.com/image-hdpe-plastic-grains ( diakses pada tanggal 26 Oktober 2015 ).

Ginting, E. M., Wirjosentono, B., Bukit, N., dan Agusnar, H., (2014), Preparation and Characterization of Rice Husk Ash as Filler Material in to Nanoparticles on HDPE Thermoplastic Composites , Chemistry and Materials Research 6 No.7, 2014 : 14-24.

Ginting, E. M., Bukit, N., Siregar, M.A. (2015), Pengolahan dan Karakterisasi Zeolit Alam dan Abu Sekam Padi Sebagai Bahan Pengisi HDPE (High Density Polyethylene), Chemistry and Materials Research 7 No.2, 2015 : 20-27.

(23)

55

Hansen, T., (2008), Rice Husk Ash,

http://digitalfire.com/4sight/material/rice_husk_ash_1198.html (diakses pada tanggal 26 Oktober 2015).

Islam , M. M., Kabir, H., Gafur, M. A., Bhuiyan, M. M. R., Kabir, M. A., Quadir, M. R., Ahmed, F., (2015), Study on Physio-Mechanical Properties of Rice Husk Ash Polyester Resin Composite, International Letters of Chemistry, Physics and Astronomy 53 : 95-105.

Ismail, H., Mohamad, Z., dan Bakar, A. A., (2003), The Effect of Dynamic Vulcanization on Properties of Rice Husk Powder Filled Polystyrene/Styrene Butadiene Rubber Blends, Iranian Polymer Journal 1133 (1) : 11-19.

JEOL, (2005), A Guide to Scanning Microscope Observation, http://www.jeol.com/sem/docs/sem_guide/tbcontd.html (diakses pada tanggal 22 Oktober 2015.

Kalapathy, U., A. Proctor, dan J. Shultz. (2000). A Simple Method For Production Of Pure Silica From Rice Hull Ash. Biores. Tech. 73: 257-262.

Khalf , A. I., dan Ward, A. A., (2010), Use Of Rice Husks as Potential Filler in Styrene Butadiene Rubber/Linear Low Density Polyethylene Blends in The Presence of Maleic Anhydride, Materials and Design 31(2010) 2414– 2421.

Kord, B., (2011), Nanofiller Reinforcement Effects on The Thermal, Dynamic Mechanical, and Morphological Behavior of HDPE/Rice Husk Flour Composites, BioResources 6(2) : 1351-1358.

Kumar, B., Garg, R., dan Singh, Upinderpal (2012), Utilization Of Flyash As Filler In Hdpe/Flyash Polymer Composites: A Review, International Journal of Applied Engineering Research 7 : 1 - 4.

Louis, N. S. M., dan Thomas S., (2013), Effect of rice husk ash on mechanical properties of low density polyethylene, Journal of Scientific & Industrial Research 72 : 441-445.

Majid, R. A., Ismail, H., dan Taib, R. M., (2010), Effects of Polyethylene-g-maleic Anhydride on Properties of Low Density Polyethylene Thermoplastic Sago Starch Reinforced Kenaf Fibre Composites, Iranian Polymer Journal 19 (7) 501-510.

(24)

56

Material Cerdas, (2009), Teori Dasar Scanning Electron Microscopy, http://materialcerdas.com/teori-dasar/scanning-electron-microscopy/, (diakses pada tanggal 26 Oktober 2015).

Najafi, S. K. dan Englund, K. R., (2013), Effect of Highly Degraded High-Density Polyethylene (HDPE) on Processing and Mechanical Properties of Wood Flour-HDPE Composites, Journal Of Applied Polymer Science 2013 : 34-4-3410 DOI: 10.1002/APP.390.

Ni’mah, Y. L., Atmaja, L., dan Juwono, H., (2009), Synthesis And Characterization of Hdpe Plastic Film For Herbicide Container Using Fly Ash Class F As Filler, Indonesian Journal Chemistry 9 (3) : 348-354.

Pegoretti, A., Dorigato, A., dan Penati, A., (2007), Tensile mechanical response of polyethylene –clay nanocomposites, eXPRESS Polymer Letters 1 : 123-131.

Saeedi, M., dan Sharani, S. J., (2011), Morphological and Thermal Properties of HDPE/CaCO3 Nanocomposites : Effect of Content of Nano and MFI, 2011 International Conference on Nanotechnology and Biosensors 25 : 34-38.

Sarikanat, M., Sever, K. Erbay, E., Guiner, F., Tavman, I., Turgut, A., Seki, Y., dan Ozdemir, I., (2011) , Preparation And Mechanical Properties Of Graphite Filled Hdpe Nanocomposites, achievements In Materials And Manufacturing Engineering 50 : 120-124.

Sperling L.H., (2006), Introduction to Physical Polymer Science, 4th ed., Wiley, New Jersey.

Tuan,V. M., Jeong, D. W., Yoon, H. J., Kang, S. Y., Glang, N. V., Hoang, T., Thinh, T. I., dan Kim, M. Y., (2014), Using Rutile TiO2 Nanoparticles Reinforcing High Density Polyethylene Resin, Hindawi Publishing Corporation International Journal of Polymer Science 2014 : 1 – 6.

Turmanova, S. Ch., Genieva, S. D., Dimitrova, A. S., dan Vlaev, L. T., (2008), Non-Isothermal Degradation Kinetics Of Filled With Rise Husk Ash Polypropene Composites, eXPRESS Polymer Letters 2 : 133-146, No.2 (2008) 133–146.

(25)

57

Wikipedia, (2013), High-density polyethylene,

(https://en.wikipedia.org/wiki/High-density_polyethylene (diakses pada tanggal 19 Oktober 2015).

Wikipedia, (2013), http://id.wikipedia.org/wiki/polietilenaglikol, (diakses pada tanggal 22 oktober 2015 ).

Xanthos, M., (2005), Fungsional Fillers for Plastics , Wiley &Son , New York.

Yuniari, A., (2011), Morfologi dan Sifat Fisis Polipaduan LDPE-Pati Tergrafting Maleat Anhidrat, Jurnal Riset Industri 5 : 239-240.