PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILEN DENSITAS RENDAH (LDPE) DENGAN PENGISI BENTONIT ALAM

PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG

TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILEN

DENSITAS

RENDAH

(LDPE) DENGAN PENGISI BENTONIT ALAM

TESIS

Oleh:

FITRI RAMADHANI 117026021/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILEN DENSITAS RENDAH(LDPE)

DENGAN PENGISI BENTONIT ALAM

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Magister Sains dalam program studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana

Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Oleh

FITRI RAMADHANI 117026021/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis : PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILEN DENSITAS RENDAH (LDPE) DENGAN PENGISI BENTONIT ALAM

Nama Mahasiswa : Fitri Ramadhani Nomor Induk Mahasiswa : 117026021

Program Studi : Magister Ilmu Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing

Prof. Dr.Eddy Marlianto ,MSc. Dr.Anwar Darma Sembiring ,M.S.

Ketua Anggota

PERNYATAAN ORSINALITAS

PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILENDENSITAS RENDAH(LDPE)

DENGAN PENGISI BENTONIT ALAM

TESIS

Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerjasaya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, Juli 2013

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Fitri Ramadhani

NIM : 11 70 26 021

Program Studi : Magister Fisika

Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive

RoyaltyFree Right) atas Tesis saya yang berjudul :

PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILENDENSITAS RENDAH(LDPE)

DENGAN PENGISI BENTONITALAM

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas Royalti

Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media,

memformat,mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan

Tesis saya tanpameminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dansebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, Juli 2013

Telah diuji pada

Tanggal : 25 Juli 2013

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua : Prof. Dr.Eddy Marlianto ,MSc. Anggota : 1. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

A. DATA PRIBADI

Nama : Fitri ramadhani

Tempat tanggal lahir : Kampung Durian, 1 Mei 1988

Jenis kelamin : Perempuan

Agama : Islam

Alamat : Jl. Rantau, desa Durian, kec rantau, Aceh Tamiang

Telepon / HP : 0812 6339 6711

Email : v_imud37@yahoo.co.id

` Nama Orang tua : Suyono alm (ayah) / Amsir

Latifah (Ibu)

B. Riwayat Pendidikan

1994-2000 : MIN Kp. Durian

2000-2003 : SMP Negeri 1 Kuala Simpang

2003-2006 : SMA Negeri 1 Kejuruan Muda

2006-2010 : S1 FKIP Fisika Universitas Syiah Kuala

KATA PENGANTAR

Pertama-tama penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas

segala limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga tesis yang berjudul

“Pembuatan dan Karakteristik komposit yang terdiri dari campuran Polietilen

densitas rendah (LDPE ) dengan pengisi bentonit alam” ini dapat diselesaikan.

Dengan diselesaikannya tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu,

DTM&H, M.Sc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis

untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister Studi Ilmu

Fisika di Universitas Sumatera Utara.

Dekan Fakultas Matematika Ilmu pengetahuan Alam, Dr. Sutarman, M.Sc,

yang telah memberikan kesempatan kepada penulis menjadi mahasiswa program

Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera

Utara.

Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng,

Sc, dan Sekretaris Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr. Anwar Dharma

sembiring, M.S beserta staf edukatif dan administratif pada Program Studi

Magister Ilmu Fisika Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya

penulis ucapkan kepada :

1. Bapak Prof. Dr.Eddy Marlianto, MSc. selaku Pembimbing Utama, Bapak

Dr.Anwar Dharma Sembiring ,MS. selaku Anggota Komisi Pembimbing,

yang telah memberikan perhatian, dorongan, bimbingan dan arahan

dengan penuh kesabaran dan juga Bapak Dr. Nurdin Bukit, M.Si selaku

pembimbing lapangan yang telah memberikan waktu dan dengan penuh

2. Bapak Dr. Nasruddin MN, M.Eng, Sc, Bapak Prof.Drs.Mohammad

Syukur, MS, dan Ibu Dr. Diana A. Barus, MS, selaku penguji yang telah

banyak memberikan masukan dan saran untuk menyelesaikan tesis ini.

3. Ayahanda Amsir, Ibunda Latifah dan Bapak, Ibu mertua, Nenek yang telah

memeberikan do’a-restu, motivasi serta dorongan moril maupun material

sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan, semoga penulis dapat

membuatnya bangga, amin.

4. Suami tercinta Fitra Rahmat dan adik-adik tersayang Humaira Asra,

M.Arif Alfarizi dan Anisa Putri, serta sepupu yang membantu dalam

penelitian Nurul Haryati, Elvira agustina, Munzir halim dan Haris

Setiawan yang telah memberikan dorongan moril yang sangat besar

sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan.

5. Sahabat-sahabat terbaik Evi, Endang, Winsyah, Ficky, Witri, Zoelkarnaen,

Edianto, Satria yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada

penulis selama dalam pendidikan dan waktu penulisan tesis ini.

Rekan-rekan seangkatan 2011 atas kekompakan dan kerjasamanya yang baik

selama perkuliahan maupun selama penelitian (satu untuk semua).

Penulis menyadari bahwa tesis ini masih kurang sempurna, oleh karena itu

penulis mengharapkan kritik dan saran dari pihak pembaca demi kesempurnaan

tesis ini. Akhirnya semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu

pengetahuan untuk masa yang akan datang.

PEMBUATAN DAN KARAKTERISTIK KOMPOSIT YANG TERDIRI DARI CAMPURAN POLIETILEN DENSITAS RENDAH (LDPE)

DENGAN PENGISI BENTONIT ALAM ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan morfologi bentonit sebelum dan sesudah dikompositkan, menentukan sifat mekanik dan termal komposit LDPE dengan bahan pengisi bentonit alam setelah dilakukan pemurnian secara kimia. Metode penelitian dilakukan yaitu proses modifikasi bentonit alam dengan proses pengerusan menjadi ukuran 200 mest (µm) dimurnikan dengan HCl yang digunakan sebagai bahan pengisi. Adapun matrik yang digunakan adalah LDPE dan kompatibilizernya PE-g-MA dengan variasi bentonit alam (0,3,5,7, dan 10)% berat, kemudian dimasukkan kedalam internal mixer dengan suhu 140˚C selama 15 menit dengan kecepatan rotor 50 rpm karakteristik yang dilakukan untuk komposit yang dihasilkan untuk uji mekanik dengan universal tes mekanik (UTM) dan analisis termal TGA-DTA dengan alat stratam TAG 24. Dari hasil penelitian diperoleh dan pada uji mekanik sifat kekuatan tarik dan perpanjangan putus menurun dengan bertambahnya kandungan bentonit, akan tetapi modulus youngnya meningkat dengan bertambahnya bentonit alam. Dari hasil analisis termal diperoleh peningkatan suhu titik leleh dengan penambahan bentonit alam. Dari morfologi dihasilkan penyebaran bentonit tidak merata yang mengakibatkan uji tarik menurun.

PREPARATION AND CHARACTERISTICS OF COMPOSITE CONTAINING MIXED LOW DENSITY POLYETHYLENE (LDPE) WITH

NATURE BENTONITE CHARGER

ABSTRACT

This study aims to determine the morphology of composite bentonite before and after, to determine thermal and mechanical properties of LDPE composites with natural bentonite filler after chemical purification. The research method is that the process of natural bentonite modified with a size of 200 pengerusan process mest (lm) was purified by HCl is used as a filler material. The matrix used is kompatibilizernya LDPE and PE-g-MA with a variety of natural bentonite (0,3,5,7, and 10)% weight, and then inserted into the internal mixer with a

temperature of 140 ˚ C for 15 min with a rotor speed of 50 rpm characteristics

performed for resulting composites for mechanical tests with universal mechanical testing (UTM) and TGA-DTA thermal analysis with tools stratam TAG 24. The results were obtained and the mechanical properties of tensile strength test and elongation at break decreased with increasing bentonite content, but the Young modulus increased with increasing bentonite nature. Thermal analysis of the results obtained by an increase in temperature of the melting point with the addition of natural bentonite. Morphology resulting from the uneven spread of bentonite causing decreased tensile test.

DAFTAR ISI

2.2.3 Polietilen/Low Density Polyethylene (LDPE) 12

2.2.4 Karakteristik LDPE 14

2.3 Sifat Mekanik 14

2.4 Bentonit 16

2.4.1 Komposisi Bentonit Alam Pahae 18

2.4.2 Sifat Fisik dan Kimia Bentonit 20

2.5 Pengujian dan Karakterisasi 22

2.5.1 Uji Mekanik 22

2.5.2 Analisis SEM (Scanning Elektron Microscopy) 23

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 26

3.2 Alat Dan Bahan 26

3.2.1 Alat Penelitian 26

3.2.2 Bahan Penelitian 26

3.3 Prosedur penelitian 26

3.3.1 Proses Pengolahan Bentonoit alam 26

3.3.2 Aktivasi Bentonit Alam Secara Kimia 27

3.3.3 Pembuatan komposit dalam Internal Mixer 27

3.4 Karakterisasi Sampel 29

3.4.1 Analisis Penggunaan SEM 29

3.4.2 Kekuatan Tarik, perpanjangan Putus,

dan Modulus Young 30

3.4.3 Sifat Termal 31

3.5 Diagram Alir 32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil dan Analisis Uji Mekanik Komposit LDPE

dan bentonit Alam 33

4.1.1 Hasil dan Analisis Uji Tarik 33

4.1.2 Hasil dan Analisis pengujian

Perpanjangan Putus 35

4.1.3 Hasil dan Analisis Modulus young 36

4.2 Hasil dan Analisis Termal 38

4.2.1 Hasil dan Analisis DTA 38

4.2.2 Hasil dan Analisis TGA 39

4.3 Hasil dan Analisis Morfologi 41

4.3.1 Hasil dan Analisis Morfologi Bentonit Murni 41

4.3.2 Hasil dan Analisis Morfologi Bentonit Pemurnian Kimia 42

4.3.3 Hasil dan Analisis Morfologi LDPE 43

4.3.4 Hasil dan Analisis Morfologi LDPE

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 45

5.2 Saran 46

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 2.1 Pertimbangan pemilihan komposit 6

Tabel 2.2 Karakteristik Polietilen 12

Tabel 2.3 Kekuatan Tarik, Tekan dan lentur bahan Polimer 13

Tabel 2.4 Karakteristik LDPE dan sifat fisika, kimia LDPE 14

Tabel 2.5 Sifat Fisika dan Mekanika LDPE 14

Tabel 2.6 Perbedaan Sifat Na-Bentonit dan Ca-Bentonit 18

Tabel 2.7 Komposisi bentonit alam pahae 18

Tabel 2.8 Karakterisasi bentonit 21

Tabel 2.9 Komposisi kimia 22

Tabel 3.1 Komposisi campuran dalam persen 28

Tabel 3.2 Komposisi campuran Gram 28

Tabel 3.3. Urutan Pencampuran Komposit dalam Internal Mixer 29

Tabel 4.1. Nilai kuat tarik komposit LDPE-Bentonit 33

Tabel 4.2 Nilai perpanjangan putus komposit LDPE-Bentonit 35

Tabel 4.3 Nilai modulus young komposit LDPE-Bentonit 36

Tabel 4.4 Hasil pengujian DTA komposit LDPE-Bentonit 38

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Komposit Serat, Komposit Partikel, Dan Komposit

Laminat 8

Gambar 2.2 Kantong Plastik Yang Dibuat Dari Polietilena. 10

Gambar 2.3 Model 3D Dari Rantai Polietilena. 11

Gambar 2.4 (a) Monomer Polietilena Dengan Tampilan Lebih Sederhana,

(b). Rumus Monomer Dari Polietilena, n Menunjukkan

Bahwa Polimer Dari Etena. 11

Gambar 2.5 (a)Simbol LDPE, (b). Produk LDPE Dalam Kebutuhan

Rumah Tangga 13

Gambar 2.6. Bentonit Alam Pahae 17

Gambar 2.7. Struktur montmorillonit 20

Gambar 2.8 Spesimen uji tarik dan perilaku polimer

termoplastiksaat mengalami pembebanan di mesin

uji tarik. 23

Gambar 2.9 Dalam SEM berkas elektron berenergi tinggi mengenai

permukaan material. 24

Gambar 3.1. Memperlihatkan gambar SEM model Zeiss dan model joe 31

Gambar 3.2 Universal Testing Machanic model Laryee Universal

Testing Mechine Wdw-10. 30

Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian 32

Gambar 4.1 Hasil pengujian kekuatan tarik komposit LDPE-Bentonit 34

Gambar 4.2 Grafik hubungan perpanjangan putus terhadap

komposisi Bentonit 35

Gambar 4.3 Modulus Young Terhadap Komposisi Bentonit 37

Gambar 4.4 Nilai DTA komposit LDPE-Bentonit 39

Gambar 4.5 Nilai TGA komposit LDPE-Bentonit 40

Gambar 4.7 Morfologi bentonit hasil pemurnian secara kimia

pembesaran 1000 kali 42

Gambar 4.8 Morfologi LDPE murmi pembesaran 500 kali 42

Gambar 4.9 Morfologi komposit LDPE+Bentonit pembesaran 500 kali 43

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Hasil Uji Mekanik L-1

Lampiran B Hasil Uji Termal L-2