PERANAN PENAMBAHAN NANO PARTIKEL BATU KAPUR
TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN KETAHANAN
TERMAL KOMPOSIT POLIETILEN
DENSITAS TINGGI
SKRIPSI
RICHARD SAMBERA KELIAT
100822031
`
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERANAN PENAMBAHAN NANO PARTIKEL BATU KAPUR
TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN KETAHANAN
TERMAL KOMPOSIT POLIETILEN
DENSITAS TINGGI
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
RICHARD SAMBERA KELIAT
100822031
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : Peranan Penambahan Nanopartikel Batu Kapur
Terhadap Sifat Mekanis Dan Ketahanan Termal Komposit Polietilen Densitas Tinggi
Kategori : Skripsi
Nama : Richard Sambera Keliat
Nomor Induk Mahasiswa : 100822031
Program Studi : Sarjana (S1) Kimia
Departemen : Kimia
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
(FMIPA) Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Desember 2015
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2, Pembimbing 1,
Dr. Darwin Yunus Nasution, MS Dr. Marpongahtun, M.Sc
NIP. 195508101981031006 NIP. 196111151988032002
Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
PERNYATAAN
PERANAN PENAMBAHAN NANO PARTIKEL BATU KAPUR TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN KETAHANAN
TERMAL KOMPOSIT POLIETILEN DENSITAS TINGGI
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Desember 2015
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan Karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini sebaik mungkin. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
Kedua orang tua tercinta, Ayahanda R.W. Keliat dan Ibunda Syarifah Br. Sembiring atas segala doa, dukungan, kasih sayang dan cintanya yang tiada henti memberikan perhatian kepada penulis. Kepada saudara-saudara tersayang Serlina Ferawati Keliat dan Esra Yansen Keliat yang telah member doa, perhatian dan dukungan kepada penulis. Dr. Mapongahtun, M.Sc. selaku dosen pembimbing 1 dan Dr. Darwin Yunus Nst. MS. selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan pengarahan, bimbingan, masukan dan saran hingga terselesaikannya skripsi ini. Dr. Rumondang Bulan Nst. MS dan Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU yang telah mensyahkan skripsi ini. Seluruh staf dan dosen KIMIA FMIPA USU yang telah membimbing penulis, staf Kimia Fisika dan Kimia Polimer, Bang Edi yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Rusdalia Ningsi, Adila Pratiwi, Lisik Wahyuni, Parni, Reni Juliani Hsb, Tri Syahputra, Dian Ashari Pasaribu, Indra Nugraha, Priyasin, Hardian, Mardariana, Mirawati Harahap, abangda Awalludin Nainggolan serta teman-teman setambuk 2010 lainnya atas perhatian dan dukungannya selama ini. Serta sahabat-sahabat terbaik khususnya Endang Timanta, Joshua Surbakti, Mala Fatimah, Ridho Hurairah yang selalu memberikan dukungan dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Hanya Allah SWT yang dapat membalas semua kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Semoga Allah SWT selalu memberikan berkah yang berlipat ganda untuk kita semua, amin ya Rabbalalamin.
PERANAN PENAMBAHAN NANO PARTIKEL BATU KAPUR TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN KETAHANAN
TERMAL KOMPOSIT POLIETILEN DENSITAS TINGGI
ABSTRAK
Peranan penambahan partikel nano batu kapur terhadap sifat mekanik dan ketahanan termal komposit polietilen densitas tinggi telah dilakukan. Nano batu kapur berasal dari batu kapur Sidikalang yang dihaluskan menggunakan Ball milling dimana ukuran partikel diuji dengan menggunakan XRD dan diperoleh sebesar 5,1837 nm. Kemudian nano batu kapur digunakan sebagai bahan pengisi pada komposit polietilen densitas tinggi dengan menggunakan zat kompatibilitas Maleat Anhidrat (MA). Sifat mekanik komposit HDPE-g-MA dengan nano batu kapur dilihat dari kekuatan tarik optimum yang terdapat pada komposisi 97% : 3% (b/b) sebesar 33,59 MPa dan ketahanan termal dengan menggunakan DSC dimana ketahanan termal yang dimiliki komposit HDPE-g-MA semakin meningkat dengan adanya nano batu kapur serta pencampuran antara HDPE-g-MA dengan nano batu kapur yang dilihat dengan SEM sangat baik dengan ukuran partikel nano batu kapur yang sangat kecil.
ROLE OF ADDITION OF NANO PARTICLE LIME STONE ON MECHANICAL PROPERTIES AND RESILIENCE
THERMAL OF POLYETHYLENE HIGH DENSITY COMPOSITES
ABSTRACT
The role of nano particles of limestone addition on mechanical properties and thermal resistance of high density polyethylene composites have been done. Nano limestone derived from crushed limestone Sidikalang use Ball milling particle size was tested by using XRD and obtained by 5.1837 nm. Then nano limestone is used as a filler in high density polyethylene composites using compatibility Maleic Anhydrous (MA). The mechanical properties of composite HDPE-g-MA with nano limestone viewed from the optimum tensile strength contained in the composition of 97%: 3% (w / w) of 33.59 MPa and thermal resistance by using DSC which thermal resistance owned HDPE-g-MA composite increased by the presence of nano limestone and mixing between the HDPE-g-MA with nano limestone viewed with SEM very well with the size of the nano-particles are very small limestone.
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan i
Pernyataan ii
Penghargaan iii
Abstrak iv
Abstract v
Daftar Isi vi
Daftar Tabel ix
Daftar Gambar x
Daftar Lampiran xi
Daftar singkatan xii
Bab 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Perumusan Masalah 3
1.3 Pembatasan Masalah 3
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Manfaat Penelitian 4
1.6 Metodologi Penelitian 4
1.7 Lokasi Penelitian 5
Bab 2. Tinjuan Pustaka
2.1 Batu kapur 6
2.2 Bahan Pengisi 7
2.3 kegunaan Dari Kalsium Karbonat Di Dalam Termoplastik
2.4 Plastik 9
2.5 Polietilen 10
2.5.1 Sifat-sifat HDPE 11
2.6 Maleat Anhidrat 11
2.7 Grafting Maleat Anhidrat Pada Polietilen 12
2.8 Benzoil Peroksida 15
2.9 Komposit 15
2.9.1 Nanokomposit 16
2.10 Pembuatan Komposit Polimer 16
2.11 Kompatibilitas Bahan polimer 17
2.12 Karakterisasi Polimer 17
2.12.1 Fourier Transform Infared Spectroscopy 18
2.12.2 Uji Kekuatan Tarik 20
2.12.3 Differensial Scanning Calorimetry 21
2.12.4 Thermogravimetri Analysis 23
2.12.5 Scanning Electron Microscopy 23
Bab.3 Metodologi Penelitian
3.1 Alat –alat Dan Bahan-bahan Penelitian 25
3.1.1 Alat-alat Penelitian 25
3.1.2 Bahan-bahan Penelitian 26
3.2 Prosedur Penelitian 26
3.2.1 Pernyiapan Serbuk Batu Kapur 26
3.2.2 Pembuatan Nano partikel Batu Kapur Menggunakan Alat Planetary Ball Mills
26
3.2.3 Menghitung Besarnya Ukuran Nano partikel Dari Hasil X-Ray Diffraction
27
3.2.4 Proses Grafting Maleat Anhidrat ke dalam High Density Polyethylene
3.2.5 Pemurnian HDPE-g-MA 27
3.2.6 Menghitung Derajat Grafting 27
3.2.7 Uji Spektroskopi FTIR 28
3.2.8 Proses Pembuatan Komposit 28
3.2.9 Uji Tarik Dan Kemuluran 29
3.2.10 Analisa Sifat Termal Dengan Uji Differensial Scanning Calorimetry dan Thermogravimetri Analysis
29
3.2.11 Analisa Scanning Electron Microscopy 30
3.3 Bagan Penelitian 31
3.3.1 Preparasi Batu Kapur 31
3.3.2 Proses Grafting HDPE Dengan Maleat Anhidrat 32
3.3.3 Proses Pemurnian HDPE-g-MA 32
3.3.4 Pembuatan Komposit HDPE-g-MA Dan Nano batu Kapur
33
Bab 4. Hasil Dan Pembahasan
4.1 Karakterisasi Nano batu Kapur 34
4.2 Karakterisasi HDPE-g-MA 37
4.3 Karakterisasi Komposit 39
4.3.1 Karakterisasi Sifat Mekanik 39
4.3.2 Karakterisasi Sifat Termal 42
4.3.3 Analisa Sifat Morfologi Dengan Uji Scanning
Elektron Microscopy
45
Bab 5. Kesimpulan Dan Saran
5.1 Kesimpulan 47
Daftar Pustaka 48
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
Judul Halaman
2.1 Komposisi Kimia Batu Kapur Hasil Pengujian Dengan
XRF (X-ray Flourescence)
7
2.2 Plastik-plastik Komoditi 10
2.3 Kekuatan Tarik, Tekan Dan Lentur Bahan Polimer 21
4.1 Nilai Sudut 2θdari CaO 35
4.2 Hasil XRD Pengukuran Ukuran Partikel Pada Batu Kapur 36
4.3 Hasil Analisa FTIR HDPE, MA Dan HDPE-g-MA 38
4.4 Hasil Uji Tarik Dan Kemuluran 40
4.5 Hasil Analisa DSC Dan Komposit HDPE-g-MA + NBK 43
4.6 Hasil Analisa TGA Dari Komposit HDPE-g-MA + NBK ;
HDPE
DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar
Judul Halaman
2.1 Struktur Etilen Dan Polietilen 10
2.2 Struktur Maleat Anhidrida 12
2.3 Mekanisme Reaksi Grafting Polietilena 14
2.4 Penguraian Benzoil Peroksida 15
2.5 Pengukuran Absorbansi Dan Transmitasi Dan Spektrum
IR
19
2.6 Kurva Tegangan Regangan Bahan Polimer 21
2.7 Pola umum Kurva DSC 22
3.1 Spesimen Uji Berdasarkan ASTM D638 29
4.1 Komposisi Batu Kapur 34
4.2 Difraktogram Batu Kapur Asal Pegunungan Sidikalang,
Dairi, Sumatera Utara
35
4.3 Spektrum FTIR -) Maleat Anhidrat; -) High Density
Polyethylene; -) HDPE-g-MA
37
4.4 Grafik Kekuatan Tarik Dari Campuran HDPE-g-MA +
NBK
41
4.5 Grafik Kemuluran (%) Dari Campuran HDPE-g-MA +
NBK
42
4.6 Kurva DSC -) HDPE; -) HDPE-g-MA + NBK 3% 43
4.7 Kurva TGA HDPE-g-MA + NBK; HDPE 44
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Lampiran
Judul Halaman
A.1 Hasil Analisa XRD Batu Kapur 53
A.13 Spektrum FTIR Maleat Anhidrida 62
A.14 Spektrum FTIR HDPE-g-MA 63
B.1 Perhitungan Persentase Derajat Grafting Maleat
Anhidrida
64
B.2 Perhitungan Kekuatan Tarik 65
B.3 Perhitungan Kemuluran 66
DAFTAR SINGKATAN
PE = Polietilena
BPO = Benzoil Peroksida
MA = Maleat Anhidrida
FTIR = Fourier Transform Infrared
SEM = Scanning Electron Microscopy
DSC = Differential Scanning Calorimeter
nm = nanometer
ASTM = American Society for Testing and Materials
NBK = Nano batu kapur
SBR = Styrene Butadiene Rubber
TMA = Thermo mechanic Analysis
MPa = Mega Pascal
HDPE = High Density Polyethylene
LDPE = Low Density Polietilena
PS = Polistirena
PP = Polipropilena
XRD = X Ray Diffraction
XRF = X Ray Flourescence
