• Tidak ada hasil yang ditemukan

Pengolahan dan Karakterisasi Bentonit Alam Aceh Sebagai Pengisi Nanokomposit Polipropilena-Montmorillonit

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Pengolahan dan Karakterisasi Bentonit Alam Aceh Sebagai Pengisi Nanokomposit Polipropilena-Montmorillonit"

Copied!
50
0
0

Teks penuh

(1)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Bentonit

Bentonit adalah istilah dalam dunia perdagangan untuk lempung yang

mengandung montmorillonit dan termasuk kelompok dioktohedral. Bentonit

merupakan hasil endapan dari aktivitas vulkanik jatuhan berukuran sangat halus yang

kemudian mengalami proses pengerjaan oleh air dan terendapkan kembali di daerah

lain, kemungkinan pada lingkungan laut dalam.

2.1.1 Proses terbentuknya bentonit

Secara umum terbentuknya endapan bentonit ada empat macam, yaitu :

1. Endapan Hasil Pelapukan.

Bentonit ini terbentuk akibat proses pelapukan dari mineral-mineral penyusun

batuan yang dipengaruhi oleh iklim, jenis batuan, relief muka bumi,

tumbuh-tumbuhan yang berada di atas batuan tersebut. Faktor utama yang menyebabkan

terbentuknya jenis mineral lempung dalam proses ini adalah komposisi mineral

batuan, komposisi kimia dan daya larut air tanah. Pembentukan mineral lempung oleh

pelapukan adalah akibat reaksi ion-ion hidrogen yang terdapat dalam air tanah dengan

mineral-mineral silikat. H+

Pada proses pelapukan bila laju aliran air lebih cepat dibanding dengan

pelarutan yang terjadi, biasanya di daerah curam maka akan terbentuk gibsit

[Al(OH)

umumnya berasal dari asam karbonat yang terbentuk

sebagai akibat pembusukan oleh bakteri terhadap zat organik dalam tanah.

3)] dari felspar. Jika laju aliran makin rendah biasanya di daerah landai, maka dari felspar tersebut akan terbentuk kaolinit [Al2SiO2(OH)4]. Sedangkan bila

laju aliran terhenti biasanya di dalam cekungan, suatu reaksi yang lambat akan terjadi

antara kation dengan Al(OH)3 dan silika membentuk montmorillonit

(2)

2. Endapan Proses Hidrotermal.

Proses ini berlangsung karena adanya injeksi larutan hidrotermal yang bersifat

asam merembes melalui celah-celah rekahan pada batuan yang dilaluinya, sehingga

mengakibatkan terjadinya reaksi antar larutan tersebut dengan bantuan itu. Pada saat

reaksi berlangsung, komposisi larutan hidrotermal tersebut menjadi berubah.

Unsur-unsur alkali akan dibawa ke arah luar, sehingga selama proses itu berlangsung akan

terjadi daerah atau zona yang berkembang dari asam ke basa dan pada umumnya

berbentuk melingkar sepanjang rekahan dimana larutan itu menginjeksinya.

Terjadinya montmorillonit sebagai mineral penyusun utama bentonit, terjadi

karena adanya ubahan dari felspar plagioklas, mineral mika dan feromagnesian. Hal

ini dapat terjadi dikarenakan adanya magnesium (Mg) dan kalium (K) yang berasal

dari mika atau felspar. Peristiwa ini terjadi pada alterasi hidrotermal tingkat rendah.

3. Endapan Akibat Transformasi atau devitrivikasi.

Pada proses ini bentonit dapat terbentuk dari hasil mekanisme pengendapan debu

volkanik yang kaya akan gelas mengalami devitrifikasi (perubahan gelas volkanik

menjadi mineral lempung). Setelah diendapkan pada lingkungan danau atau laut.

4. Endapan Sedimen.

Bentonit dapat terbentuk tidak saja dari tufa melainkan juga dari endapan

sedimentasi dalam suasana basa (alkali) yang sangat silikan (authigenic

neoformation) atau yang biasa disebut endapan kimia. Mineral-mineral yang

terbentuk secara sedimen yang tidak berasosiasi dengan tufa adalah attapulgit, seopilit

dan montmorillonit.

2.1.2 Jenis-jenis bentonit

Berdasarkan jenisnya, bentonit dibagi menjadi dua, yaitu :

1. Na-bentonit – Swelling bentonit (Tipe Wyoming)

Na bentonit memiliki daya mengembang hingga delapan kali apabila

dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam air. Dalam

keadaan kering berwarna putih atau krem, pada keadaan basah dan terkena sinar

(3)

koloidal mempunyai pH: 8,5-9,8, tidak dapat diaktifkan, posisi pertukaran diduduki

oleh ion-ion sodium (Na+

Kandungan Na ).

2

2. Ca-bentonit – non swelling bentonit.

O dalam natrium bentonit umumnya lebih besar dari 2%.

Karena sifat-sifat tersebut maka mineral ini sering dipergunakan untuk lumpur

pemboran, penyumbat kebocoran bendungan pada teknik sipil, bahan pencampur

pembuatan cat, bahan baku farmasi, dan perekat pasir cetak pada industri pengecoran

logam.

Tipe bentonit ini kurang mengembang apabila dicelupkan ke dalam air, dan

tetap terdispersi di dalam air, tetapi secara alami atau setelah diaktifkan mempunyai

sifat menghisap yang baik. Perbandingan kandungan Na dan Ca rendah, suspensi

koloidal memiliki pH 4 - 7. Posisi pertukaran ion lebih banyak diduduki oleh ion-ion

kalsium dan magnesium. Dalam keadaan kering bersifat rapid slaking, berwarna

abu-abu, biru, kuning, merah dan coklat. Penggunaan bentonit dalam proses pemurnian

minyak goreng perlu aktivasi terlebih dahulu.

Bentonit jenis ini sangat baik digunakan sebagai lempung pemucat warna

pada minyak kelapa. Pada keadaan awal lempung jenis ini memiliki daya serap warna

yang rendah. Daya serap dapat ditingkatkan dengan diaktifasi menggunakan asam

mineral.

2.1.3 Sifat kimia dan fisika bentonit

Sifat – sifat fisika bentonit antara lain berkilap lilin, umumnya lunak dan

plastis. berwarna pucat dengan kenampakan putih, hijau muda, kelabu hingga merah

muda dalam keaadaan segar dan menjadi krem bila lapuk yang kemudian berubah

menjadi kuning, merah coklat hingga hitam. Bila diraba terasa licin seperti sabun.

Bila dimasukkan ke dalam air, akan menyerap air, sedikit atau banyak, bila kena air

hujan bentonit dapat berubah menjadi bubur dan bila kering akan menimbulkan

rekahan yang nyata. Sifat fisik lainnya berupa massa jenis 2,2-2,8 g/L; indeks bias

(4)

Bentonit termasuk mineral yang memiliki gugus aluminosilikat. Unsur-unsur

kimia yang terkandung dalam bentonit diperlihatkan pada Tabel 2.1 berikut ini.

Tabel 2.1. Komposisi Kimia Bentonit

Senyawa Na-Bentonit (%) Ca-Bentonit (%)

Partikel bentonit bermuatan negatif yang diimbangi dengan kation yang dapat

dipertukarkan dan terikat lemah (Na, Ca, Mg, atau K). Adanya kation yang dapat

dipertukarkan ini memungkinkan bentonit memisahkan logam berat dari air, dan juga

memisahkan senyawa organik kationik melalui mekanisme pertukaran ion.

Teknik penambangan bentonit dapat dilakukan dengan menggunakan

peralatan yang sederhana. Sistem ini dilakukan dengan melakukan penggalian

terhadap material lempung, dalam hal ini montmorillonit diambil pada kedalaman

tertentu hingga di dapatkan montmorillonit yang murni dengan hanya sedikit zat

pengotor. Pengolahan dari bentonit dilakukan dengan mengangkut hasil tambang

yang masih berupa bongkahan ke pabrik untuk diolah melalui tahapan penghancuran,

pemanasan, penggilingan, dan pengayakan. Proses selanjutnya disesuaikan dengan

penggunaannya. Pengolahan lanjutan bertujuan untuk meningkatkan mutu bentonit

antara lain dengan proses pengaktifan khusus untuk menjadi jenis bentonit yang tidak

mengembang yaitu bentonit yang mengandung Ca – Mg. Bentonit jenis ini dibagi 2

macam yaitu yang aktif dan tidak aktif dengan tujuan untuk melarutkan unsur

(5)

pengaktif H2SO4 (5%) dan HCl (5%) pada suhu 100 o

Proses pengubahan ion, kation yang bervalensi tinggi atau yang berukuran

kecil pada umumnya akan menggantikan kation yang bervalensi rendah atau yang

berukuran besar. Atas dasar ini maka kation H

C dalam selang waktu 2 - 4 jam.

Hasil proses ini bentonit yang dipakai untuk menjernihkan minyak kelapa.

+

jauh lebih kuat menggantikan kation

K+ seperti terlihat sebagai berikut : H+ > Mg2+ > Ca2+ > Li1+ . Na1+ > K1+ . Kation Ca+

pada bentonit dapat pula didesak oleh Na1+ apabila konsentrasi Na1+

2.1.4 Bentonit Aceh

cukup tinggi.

Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam yang terletak di ujung barat laut Pulau

Sumatera,. luasnya mencakup 12,26 % Pulau Sumatera atau totalnya sekitar 55.390

km2. Provinsi ini memiliki

seperti

hutan dan mineralnya. Jenis bahan galian yang termasuk kelompok mineral logam

dan non logam. Kandungan mineral daerah Aceh cukup potensial, hal ini disebabkan

oleh faktor geologi, terutama karena berada pada jalur patahan Sumatera dan adanya

jalur tunjaman (subduction zone) di sebelah barat Sumatra yang masih aktif sampai

saat ini, akibat tujaman tersebut sebagian batuannya mengalami mineralisasi (Azis,

2009). Potensi endapan mineral yang melimpah di Aceh, dapat dikembangkan secara

optimal sehingga mampu memberikan kontribusi yang cukup berarti dalam

menunjang pertumbuhan ekonomi daerah, meningkatkan penerimaan daerah,

membuka lapangan kerja, meningkatkan taraf hidup masyarakat, dan terjaganya

hutan. Sehingga perdamaian yang telah terbentuk di Aceh, akan semakin bermakna

dengan pemanfaatan SDA yang dikelola dengan arif dan bijaksana.

Bahan galian logam dan non logam di Aceh banyak yang belum di

kembangkan dan dioptimalkan. Beberapa bahan galian logam, seperti emas, tembaga,

mangan, besi, timbal, pasir besi, belerang, batu bara, timah dan nikel dan bahan

galian non logam yang banyak terdapat di Aceh diantaranya adalah pasir kuarsa,

lempung, sirtu, andesit, felspar, batu gamping, batu sabak, bentonit dan gabro, granit,

(6)

/pertambangan.php). Daerah-daerah yang mempunyai bentonit di Aceh adalah

Kabupaten Aceh Utara, Kabupaten Bener Meriah, Kabupaten Sabang, Kabupaten

Aceh Tengah, dan Kabupaten Simeulue.

Sampel bentonit diambil dari tiga daerah yang berbeda yaitu dari desa

Pantanlah, kabupaten Bener Meriah , desa Teupin Reusep, kabupaten Aceh Utara dan

dari desa Jaboi kabupaten Sabang (Kusnadi, 1987). Kondisi iklim dari ketiga daerah

pengambilan sampel adalah berbeda. Desa Teupin Reusep Aceh Utara terletak dekat

dengan laut dan cuacanya panas, desa Pantanlah kabupaten Bener Meriah yang

berbatasan dengan Aceh Tengah memiliki cuaca yang dingin sedangkan desa Jaboi

kabupaten Sabang merupakan daerah yang mempunyai bentonit disekitar gunung

berapi.

2.1.4.1 Bentonit Desa Teupin Reusep Kabupaten Aceh Utara

Kabupaten Aceh Utara, Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam dengan ibukota

Lhoksukon terdiri dari 22 Kecamatan, 850 desa dan 2 kelurahan, terletak pada

koordinat 96º 47΄ BT sampai 97º 30' BT dan 4º 43' LS sampai 5º 15' LS. Daerah ini

disusun oleh berbagai macam formasi batuan yang dipengaruhi oleh struktur geologi

yang dibeberapa tempat tertentu disertai dengan kegiatan intrusi (Pusat Sumber Daya

Geologi, 2007).

Beberapa jenis bahan galian non logam yang terdapat di wilayah kabupaten

Aceh Utara adalah sirtu, lempung, andesit, bentonit dan batu gamping. Bentonit di

kabupaten Aceh Utara dianggap sangat prospek dan mempunyai sumber daya terukur

yang terdapat di Desa Teupin Reusep Kecamatan Muara Batu dengan sumber daya

terukur 10.858.948,1 ton, Desa Jamuan Kecamatan Muara Batu dengan sumber daya

2.000.000 ton, Desa Blangkaring Kecamatan Nisam dengan sumber daya terukur

2.674.574,2 ton dan Desa Blangdalam Kecamatan Nisam dengan sumber daya

1.500.000 ton (Kusnadi, 1987).

Dari segi genesa dan litologi, bentonit di daerah ini ditemukan berupa

lapisan-lapisan yang berselingan dengan batupasir, tufa pasiran dan batu lempung dengan

(7)

meter dengan warna bervariasi dari putih kehijauan, kuning pucat sampai hijau pucat

dan abu-abu, mempunyai kilap lilin, rapuh sampai getas. Pada singkapan-singkapan

yang terbuka seperti pada lereng-lereng landai yang gundul umumnya mengalami

rekahan-rekahan serta mudah longsor. Berdasarkan pengamatan secara megaskopis,

bentonit di daerah penyelidikan terjadi akibat proses devitrifikasi dari tufa kaca yang

diendapkan di dalam air.

Hasil pemeriksaan difraksi sinar-X (XRD), bentonit yang terdapat di Desa

Teupin Reusep, Kecamatan Muara Batu mempunyai komposisi mineral kuarsa,

tridimit, anortit, montmorillonit dan haloysit, sedangkan bentonit di Desa

Blangkaring, Kecamatan Nisam mempunyai komposisi mineral kuarsa, muskovit,

montmorillonit, anortit dan haloysit (Kaelani, 2007).

2.1.4.2 Bentonit Desa Pantanlah Kabupaten Bener Meriah

Pemerintah kabupaten Bener Meriah dengan luas wilayah 3.562,14 km2

terbagi menjadi 7 (tujuh) kecamatan, yang terdiri dari 232 desa. Kecamatan terluas

adalah kecamatan Syah Utama dengan luas 1.025,85 km2 atau 54,32 % dari luas

kabupaten. Sedangkan luas kecamatan terkecil adalah Wih Pesam dengan luas 43,48

km2 atau 2,3 % dari luas kabupaten. Secara adminitratif, batas-batas wilayah

Kabupaten Bener Meriah adalah sebagai berikut : disebelah barat berbatasan dengan

kabupaten Aceh Tengah, disebelah Timur berbatasan dengan kabupaten Aceh Timur,

disebelah utara dengan kabupaten Aceh utara dan Bireuen, dan disebalah selatan

dengan kabupaten Aceh Tengah. Secara geografis daerah ini terletak pada posisi

koordinat 96o 40’ 15’’ – 97o 19’ 19’’ Bujur timur dan 4o 34’ 42’’ – 4o

Hasil inventarisasi dan evaluasi Pusat Sumber Daya Geologi, Badan Geologi,

Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (2010), baik dari pengamatan

lapangan serta analisa laboratorium, di kabupaten Bener Meriah, geologi yang

teramati sebanyak 8 formasi dari 28 formasi dan terdapat 23 lokasi bahan galian non

logam berupa : andesit, bentonit, batu gamping, feldspar, granit, diorit, lempung, 58’ 13’’

Lintang Utara. Desa Pantanlah merupakan salah satu desa yang terletak di kecamatan

(8)

magnesit, batu mulia nephrit, serpentinit, sirtu dan tras. Disarankan bahan galian

yang dapat dikembangakan untuk kabupaten Bener Meriah : andesit, bentonit,

feldspar, granit, lempung, pasirkuarsa, sirtu dan tras.

Endapan bentonit terdapat di daerah Pantanlah berupa lempung yang

terbentuk akibat proses pelapukan dari rempah vulkanik yang dijumpai pada satuan

lempung dari formasi Keutapang, anggota konglomerat atas. Bentonit yang terdapat

di kampung Pantanlah kecamatan Rime Gayo ini mempunyai ketebalan 1 m luas 20

Ha mempunyai sumber daya sebesar 520.000 ton. Bentonit di daerah penyeldikan

sampai saat ini belum diusahakan (Wastoni, 2009).

2.1.4.3 Bentonit Desa Jaboi Kabupaten Sabang

Sebagai wilayah dengan sebutan Nol Kilometer Indonesia, kota Sabang

memiliki karakteristik yang cukup berbeda dibandingkan dengan kabupaten/kota

lainnya di Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam. Kota Sabang terdiri dari lima pulau,

yaitu pulau Weh, pulau Rondo, pulau Seulako, pulau Rubiah dan pulau Klah. Pulau

Weh merupakan pulau yang paling besar dan paling banyak dihuni penduduk. Selain

pulau Weh, pulau yang berpenduduk di kawasan kota Sabang adalah pulau Rubiah.

Secara geografis kota Sabang terletak pada posisi 05046’ 28”-05054’ 28”

Lintang Utara dan 95013’ 02” - 95022’ 36” Bujur Timur dengan luas daerah 153 km2.

Kota Sabang berbatasan dengan Selat Malaka disebelah utara dan timur, dan

Samudera Indonesia disebelah selatan dan barat. Karena letaknya yang sangat

strategis maka kawasan ini disebut kawasan perdagangan bebas. Kota Sabang terbagi

menjadi dua kecamatan yaitu kecamatan Sukajaya dan kecamatan Sukakarya dengan

luas daerah masing-masing sebesar 80 km2 dan 73 km2. Kecamatan Sukajaya terdiri

dari sepuluh kelurahan dan terbagi dalam 39 lingkungan. Sedangkan kecamatan

Sukakarya mempunyai luas sebesar 73 km2

Sabang memiliki gunung api aktif yang terletak di desa Jaboi kecamatan

Sukajaya, yang menyimpan sumber energi panas bumi yang besar, disekitar gunung yang memiliki delapan kelurahan dan

(9)

berapi ini juga terdapat bahan galian yang dinamakan bentonit, selama ini bentonit

tersebut belum dikembangkan dan dimanfaatkan.

2.1.5 Kegunaan Bentonit

Endapan bentonit Indonesia saat ini masih cukup tinggi (380 juta ton) dan

mempunyai prospek yang bagus baik domestik maupun ekspor. Karena jenis endapan

yang dimiliki kebanyakan dari jenis bleaching clay (untuk penjernihan minyak kelapa

sawit), maka bentonit banyak digunakan hanya sebagai adsorben dan nilai jual yang

diperoleh juga hanya sedikit. Pemanfaatan lainnya dari bentonit adalah sebagai

lumpur bor, pengecoran logam, dan untuk pembuatan pellet konsentrat besi dan

logam lainnya. Diharapkan dengan adanya pengolahan bentonit menjadi

montmorillonit nilai jualnya akan bertambah.

2.2 Montmorillonit (MMT)

Montmorillonit ( Na,Ca)0,33(Al,Mg)12 Si4O10(OH)2 nH2

Mineral montmorillonit mempunyai kapasitas penukar kation yang tinggi

sehingga ruang antar lapis montmorillonit mampu mengakomodasikan kation dalam

jumlah yang besar serta menjadikan montmorillonit sebagai material yang unik

(Wijaya dkk, 2004).

O, merupakan salah

satu jenis dari kelompok mineral lempung yang bersifat lunak dengan tingkat

kekerasan 1 pada skala Mohs, berat jenis antara 1,7 - 2,7, mudah pecah, terasa

berlemak jika diusap, mempunyai sifat mengembang apabila kena air. Montmorillonit

merupakan mineral lempung yang menyusun hampir 85 % dari bentonit. Nama lain

dari bentonit adalah Soap Clay, Taylorit, Bleaching clay, Fullers earth, Konfolensit,

Saponit, Smegmatit.

2.2.1 Sruktur dan sifat kimia montmorillonit

Struktur bangun lembaran montmorillonit terdiri dari 2 lapisan tetrahedral

yang disusun unsur utama Si(O, OH) yang mengapit satu lapisan oktahedral yang

disusun oleh unsur M(O,OH) (M = Al, Mg, Fe) yang ditunjukkan pada Gambar 2.1

(10)

mengembang dan diisi oleh molekul-molekul air dan kation-kation lain. (Haerudin

dkk, 2002).

Gambar 2.1 Struktur montmorillonit. (Othmer, 1964)

Kandungan montmorillonit dalam lempung bentonit biasanya 75-85 %

(Orthman, 2003). Mineral-mineral dalam kelompok ini kadang-kadang disebut

smektit dan mempunyai komposisi yang beragam. Rumus material montmorillonit

sering dinyatakan Al3O3.4SiO2.H2O + xH2

Montmorillonit umumnya berukuran sangat halus, sedangkan

komponen-komponen dalam lapisan tidak terikat kuat. Jika mengadakan persentuhan dengan air,

maka ruang di antara lapisan mineral mengembang, menyebabkan volume tanah liat O (Tan, 1982). Muatan negatif

montmorillonit umumnya berasal dari substitusi isomorfik yaitu penggatian kation

bervalensi tinggi dengan kation valensi yang lebih rendah dengan syarat jari-jari atom

relatif sama. Hanya terdapat sedikit muatan yang berubah, karena semua gugus

hidroksil berlokasi dalam bidang permukaan yang ditutupi oleh jaringan atom-atom

oksigen. Van Olphen (1977) mengemukakan nilai KTK montmorillonit kira-kira 70

me/ 100g, luas permukaan antara 700–800 m2/g dan oleh karena besarnya nilai ini

(11)

dapat berlipat ganda. Terdapat tanda bahwa jarak dasar (basal spacing)

montmorillonit meningkat secara seragam jika terjadi penyerapan air. Beberapa

peneliti mencatat bahwa meningkatnya jarak dasar dapat berlangsung perlahan-lahan,

yaitu pertanda pembentukan kulit hidrasi di sekeliling kation-kation yang terdapat di

antara lapisan.

Tingginya daya mengembang atau mengerut dari montmorillonit menjadi

alasan kuat, mengapa mineral ini dapat menyerap dan memfiksasi ion-ion logam dan

persenyawaan organik. Jerapan persenyawaan organik menjurus pembentukan

kompleks organo-mineral. Ion-ion organik dipercaya dapat menggantikan kedudukan

kation-kation organik di dalam ruang antar misel. Jerapan persenyawaan organik

sperti gliserol dan etilen glikol merupakan penciri dalam mengidentifikasi

montmorillonit dengan analisa difraksi sinar-x. Jika montmorillonit dipanaskan dalam

oven pada suhu 105 °C, maka biasanya mineral ini dicirikan oleh puncak difraksi dari

jarak dasar 10 oA, sedangkan nilai untuk kondisi kering udara adalah 12,4 – 14 o

Dari keanekaragaman jenis tanah liat, montmorillonit ditemukan dalam

bentuk tanah kebanyakan. Montmorillonit banyak ditemukan pada jenis tanah

vertisol, mollisol, affisol maupun entisol. Tingginya daya plastis, mengembang dan

mengkerut, mineral ini menyebabkan tanah menjadi plastis jika basah dan keras jika

kering. Retakan-retakan pada permukaan tanah akan terlihat jika permukaan tanah

mengering.

A.

2.2.2 Modifikasi Montmorillonit

2.2.2.1 Modifikasi montmorillonit dengan pertukaran ion

Lempung tanah biasanya mengandung muatan negatif yang memungkinkan

terjadinya reaksi pertukaran kation. Muatan ini berasal dari satu atau lebih dari

beberapa reaksi yang berbeda. Tan (1982) menguraikan dua sumber utama dari

muatan negatif tersebut, yaitu substitusi isomorfis dan disosiasi dari gugus hidroksil

yang terbuka. Ion-ion yang dapat dipertukarkan adalah ion-ion yang berada di sekitar

mineral lempung silika alumina. Reaksi pertukaran ion bersifat stoikiometris dan

(12)

adalah suatu proses dimana kation yang biasanya terdapat di antarlapis kristal

digantikan oleh kation dari larutan (Hamdan, 1992). Dalam air, kation dalam

permukaan lapisan menjadi lebih mudah digantikan oleh kation lain yang terdapat

dalam larutan, yang dikenal dengan”exchangeable cation”.

Tabel 2.2 Harga Rata-Rata Kapasitas Tukar Kation

Jenis Mineral KTK (mek/100 gram)

KTK Mineral Lempung (Grim, 1953)

Kemampuan tersebut dinyatakan dalam mili equivalent per 100 gram lempung

kering yang disebut Cation Exchange Capacity (CEC) atau Kapasitas Tukar Kation

(KTK). Kapasitas Tukar Kation (KTK) tanah didefinisikan sebagai kapasitas tanah

untuk menyerap dan mempertukarkan kation. Harga-harga KTK mineral lempung

bervariasi menurut tipe dan jumlah koloid dalam lempung tersebut. Tabel 2.2

nenunjukkan harga rata-rata KTK berbagai mineral lempung.

Diantara mineral-mineral yang lain, montmorillonit mempunyai harga KTK

yang paling tinggi. Faktor utama tingginya harga KTK pada montmorillonit yaitu

pemutusan ikatan dan substitusi dalam struktur kristal. Pemutusan ikatan di sekitar

sudut satuan silika-alumina dalam montmorillonit akan menimbulkan

ketidakseimbangan muatan permukaan. Substitusi Al3+ untuk Si4+ dalam lembar

tetrahedral dan substitusi ion-ion valensi lebih rendah, terutama Mg2+ untuk Al3+

dalam lembar oktahedral menghasilkan muatan yang tidak seimbang pada satuan

(13)

2.2.2.2 Modifikasi montmorillonit secara organik

Polimer dan lapisan silika atau montmorillonit yang dicampur secara fisika

tidak dapat membentuk nanokomposit, tetapi hanya terjadi pemisahan dalam bentuk

fase diskrit. Ini merupakan alasan mengapa permukaan tanah liat perlu dimodifikasi

untuk dapat terjadinya eksfoliasi dan dispersi dalam matriks polimer. Montmorillonit

(magnesium aluminium silikat: Mx(Al4xMgxSi8O20(OH)4) adalah jenis tanah liat

smektit, yang morfologinya merupakan lembar tipis berlapis. Mereka dapat memiliki

panjang sampai 1000 nm dengan ketebalan sekitar 1 nm, yang mengarah ke area

permukaan yang besar, dan aspek rasio yang tinggi. Montmorillonit ini digabungkan

oleh muatan negatif yang besar, dan terletak di dalam kristal, dan mempunyai

beberapa muatan positif pada tepinya. Oleh karena itu, sangat sulit untuk

mendispersikan platelet tanah liat (hidrofilik) dalam sebagian besar polimer yang

bersifat hidrofobik. Permukaan lempung montmorillonit perlu diperlakukan dengan

alkil rantai panjang dari molekul organik. Seperti halnya dalam kasus PP, yaitu

menggunakan kompatibilizer seperti anhidrida maleat untuk dicangkokkan ke PP,

yang tujuannya adalah untuk mencapai dispersi yang lebih baik sehingga

menyebabkan terjadinya eksfoliasi (Olad, 2010).

Modifikasi permukaan clay ini penting dilakukan untuk dapat terbentuknya

misibilitas dan dispersi dari clay sehingga akan didapatkan sifat-sifat yang

diinginkan. Dalam melakukan modifikasi organik terhadap lapisan clay yang

anorganik juga harus diperhatikan. Dalam keadaan murni, lapisan silikat hanya larut

dengan polimer hidrofilik, seperti poli (etilena oksida), atau poli (vinil alkohol).

Untuk membuat lapisan silikat larut dengan matriks polimer lainnya, adalah dengan

mengubah permukaan lapisan silikat yang hidrofil menjadi organophilik, sehingga

(14)

Gambar 2.2 Jenis-jenis senyawa alkilammonium (Morgan, 2007)

Gambar 2.3 Skema modifikasi secara organik dari clay menggunakan kation alkilamonium (Olad, 2010)

Umumnya, hal ini dapat dilakukan dengan reaksi pertukaran ion dengan

surfaktan kationik termasuk dengan senyawa alkilammonium atau kation

alkilphosphonium (alkilammonium primer, sekunder, tersier, dan kuaterner) seperti

diperlihatkan dalam Gambar 2.2 dan skema dari reaksi pertukaran ion secara organik

dengan ion-ion dari senyawa alkilammonium (onium) dapat dilihat dalam Gambar

2.3. Dalam penelitian ini senyawa alkilamonium yang digunakan adalah

(15)

Alkilammonium atau kation alkylphosphonium dalam organosilika dapat

menurunkan energi permukaan matrik anorganik dan meningkatkan sifat basah dari

polimer, ini akan memberikan jarak interlayer lebih besar. Selain itu, kation

alkilammonium atau alkilphosphonium dapat memberikan gugus-gugus fungsi yang

dapat bereaksi dengan matriks polimer, atau dalam beberapa kasus memulai

polimerisasi monomer untuk meningkatkan kekuatan antarmuka antara matriks

anorganik dan polimer. Jenis nanokomposit yang terbentuk akibat interaksi polimer

dengan lapisan silikat dapat dilihat dalam gambar 2.4.

Gambar 2.4 Jenis-jenis nanokomposit yang terbentuk akibat interaksi polimer dengan lapisan silikat (Olad, 2010)

Perlakuan organik dari tanah liat yang hidrofilik menjadi montmorillonit

hidrofobik inilah yang memungkinkan terjadinya interaksi antarmuka dengan banyak

matriks polimer yang berbeda, tetapi dalam modifikasi ini ada yang harus di

(16)

Gambar 2.5 Reaksi Degradasi Hofmann dari alkilammonium pada permukaan clay dan kestabilan termal dari kation imidazolium (Morgan, 2007)

2.2.3 Pemanfaatan Montmorillonit

Alkilamonium, sementara ini sangat sukses dalam sintesis dan pengembangan

bahan polimer nanokomposit, secara termal tidak stabil di atas 200 °C, dan

mengalami degradasi Hofmann pada suhu ini, dapat dilihat dalam Gambar 2.5. Ketika

ini terjadi, permukaan antar muka dari polimer/tanah liat akan hancur dan materi

secara termal dapat mengatur ulang untuk memberikan struktur mikrokomposit,

sehingga meniadakan setiap keunggulan yang telah diperoleh pada struktur

nanokomposit. Untuk aplikasi, penggunaan suhu akhir yang lebih tinggi, imidazolium

tampaknya memiliki janji besar, karena mampu menangani suhu; 300 °C dan tersedia

dalam berbagai struktur yang dapat disesuaikan dengan aplikasi polimer

nanokomposit.

Sifat montmorillonit yang dapat menyerap air dan cairan dengan mudah,

mempunyai sifat mengembang (swelling) seperti gel, membuatnya berguna secara

ekonomi. Banyak industri, termasuk tekstil dan bahan kimia, menggunakannya

sebagai adsorben untuk mengeluarkan pengotor. Montmorillonit juga digunakan

dalam pelumas pengeboran dan sebagai plastisizer dalam pasir cetak yang digunakan

dalam pengecoran, asbes, wol mineral, lumpur pemboran, semen portland dalam

(17)

Disamping itu montmorillonit juga banyak digunakan dalam berbagai industri

lainnya, untuk emulsi, insektisida, sabun, obat-obatan, kosmetik, cat, dalam

pembuatan kertas, sebagai pelembut air untuk menghilangkan kalsium,

menghilangkan warna dari minyak mineral dan sayuran, juga digunakan sebagai

penyangga katalis dan pernyerap dalam pemurnian minyak bumi.

Lapisan silikat dari montmorillonit yang dapat diinterkalat dan dieksfoliasi

menjadikannya banyak digunakan sebagai pengisi nanokomposit diantaranya untuk

meningkatkan sifat termal ( Leszczynska, 2007), spinnabilitas, penyerapan air, dan

dapat mengurangi sifat flammabilitas dari nanokomposit tersebut (Qin, et. all, 2004),

meningkatkan sifat mekanik (Ding, et. all, 2005 ; Kim dan Hoang, 2006 ; Sharma,

2009, ; Castel, 2010; Drozdov, 2010 ; Kord, et.all, 2011 dan Barleany, 2011),

meningkatkan sifat fire retardancy (Wang, et all, 2011), dan meningkatkan derajat

degradasi (Shi, et.all, 2007).

2.3 Polipropilena

Berdasarkan ilmu kimia, polipropilena (PP) adalah suatu makromolekul

termoplastik (dapat dilelehkan) rantai jenuh (tidak memiliki ikatan rangkap) yang

terdiri dari propilena sebagai gugus yang berulang seperti diperlihatkan dalam

Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Struktur polipropilena

Berdasarkan kekakuan polimer terhadap temperatur, polipropilena dapat

digolongkan sebagai polimer termoplastik karena dapat melunak jika dipanaskan,

(18)

Berdasarkan letak gugus metil terhadap rantai utama, struktur molekul polipropilena

dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu:

a. Isotaktik: semua gugus metil terletak pada salah satu sisi rantai polimer sehingga polipropilena bersifat kristalin.

Gambar 2.7 A. Struktur molekul polipropilena isotaktik (Daley, 2001)

b. Sindiotaktik: gugus metil terletak berselang-seling pada kedua sisi rantai polimer. Jenis ini sulit ditemukan karena pembuatannya sulit (temperatur operasi -78 oC).

Gambar 2.7 B. Struktur molekul polipropilena sindiotaktik (Daley, 2001)

c. Ataktik: gugus metil terletak tak beraturan terhadap sisi rantai polimer sehingga polipropilena ataktik bersifat amorf.

Gambar 2.7 C. Struktur molekul polipropilena ataktik (Daley, 2001)

Kebanyakan polipropilena komersial merupakan isotaktik dan memiliki

polietilena berdensitas tinggi; modulus Youngnya juga menengah. Melalui

penggabungan partikel karet, PP bisa dibuat menjadi liat serta fleksibel, bahkan di

(19)

berbagai plastik teknik, seperti seringkali lebih kaku daripada beberapa plastik yang lain, ekonomis, dan bisa dibuat

translusen (bening) saat tak berwarna tapi tidak setranspar maupun plastik tertentu lainnya.

PP adalah sebuah polimer termoplastik yang dibuat oleh industri kimia dan

digunakan dalam berbagai aplikasi, diantaranya pengemas

pakaian dalam termal, dan karpet), alat tulis, berbagai tipe wadah terpakaikan ulang

serta bagian plastik, perlengkapan laboratorium

dan uang kertas polimer. Polimer adisi yang terbuat dari propilena monomer,

permukaannya tidak rata serta memiliki sifat resistan terhadap kebanyakan pelarut

kimia, basa asam Pengolahan lelehnya polipropilena bisa dicapai melalui ekstrusi dan

tiup (hembus) leleh untuk membentuk gulungan yang panjang buat nantinya diubah

menjadi beragam produk yang berguna seperti masker muka, dan penyaring.

Teknik pembentukan yang paling umum adalah pencetakan suntik, yang

digunakan untuk berbagai bagian seperti cangkir, alat pemotong, botol kecil, topi,

wadah, perabotan, dan suku cadang otomotif seperti baterai. Teknik pencetakan tiup

dan injection-stretch blow molding juga digunakan, yang melibatkan ekstrusi dan

pencetakan. Ada banyak penerapan penggunaan akhir untuk PP karena dalam proses

pembuatannya bisa ditambah dengan aditif serta sifat molekul yang spesifik. Berbagai

aditif antistatik bisa ditambahkan untuk memperkuat resistensi permukaan PP

terhadap debu dan pasir. Kebanyakan teknik penyelesaikan fisik, seperti pemesinan,

bisa pula digunakan pada PP. Perawatan permukaan bisa diterapkan ke berbagai

bagian PP untuk meningkatkan adhesi (rekatan) cat dan tinta cetak.

PP dapat mengalami degradasi rantai saat terkena radiasi

menyerap ultraungu harus digunakan. Polimer bisa dioksidasi pada suhu yang tinggi,

ini merupakan permasalahan yang umum dalam proses pencetakan.

(20)

PP merupakan salah satu polimer yang paling banyak digunakan dalam

industri, tetapi karena sifatnya yang non polar, maka penggunaannya terbatas dengan

teknologi yang ada. Untuk mengatasi keterbatasan ini, PP umumnya difunsionalisasi

dengan berbagai monomer, termasuk metakrilat glisidil (GMA) dan anhidrida maleat

(MA). Untuk reaksi-reaksi radikal bebas, diharapkan bahwa monomer bisa

dicangkokkan tanpa mempengaruhi bentuk rantai polimer, namun ini jarang terjadi.

Penggunaan kopolimer yang telah dimodifikasi gugus fungsinya akan memperkuat

antarmuka antara komponen polimer yang saling bercampur karena berkurangnya

interaksi yang kuat. Ini menjadi pilihan industri dalam menghasilkan produk yang

berguna dari campuran yang sangat tidak kompatibel. Umumnya, kompatibilitas dan

adhesi dapat ditingkatkan dengan menambahkan komponen ketiga, dengan sebuah

blok yang cocok atau kopolimer cangkok yang dapat bertindak sebagai agen

pengemulsi antarmuka antara fase immicible (compatibiliser), atau dengan campuran

polimer yang mempunyai dua gugus fungsi yang sesuai, yang mampu meningkatkan

interaksi tertentu atau reaksi kimia.

2.3.1

Polipropilena mempunyai kondiktifitas panas yang rendah (0,12 W/m),

tegangan permukaan yang rendah, kekuatan benturan yang tinggi, tahan terhadap

pelarut organik, bahan kimia anorganik, uap air, asam dan basa, merupaka isolator

tetapi dapat dirusak oleh asam nitrat pekat, mudah terbakar dengan nyala yang

lambat. Pada suhu kamar polipropilena nyaris tidak larut dalam toluene, dalam silena

larut dengan pemanasan, akan tetapi polipropilena dapat terdegradasi oleh zat

pengoksidasi seperti asam nitrat dan hydrogen peroksida. Polipropilena isotaktik

memiliki sifat kekakuan yang tinggi, daya rentang yang baik, resistensi terhadap asam

, alkali dan pelarut. Densitas polipropilena berkisar antara 0,90 – 0.91, titik leleh

(Tm) dari 165

Sifat-sifat kimia dan fisika polipropilena

o

C – 170 o

C, dan dapat digunakan sampai 120 o

C dengan suhu

dekomposisi 380 o

(21)

2.3.2 Grafting polipropilena

Sifat poliolefin dapat dikembangkan dengan modifikasi kimia melalui

polaritas atau fungsionalitas dari rantai polimer. Grafting atau pencangkokan radikal

bebas dari monomer vinil dari poliolefin adalah salah satu pendekatan yang sudah

lama dilakukan dan termurah sehingga diterapkan dalam berbagai proses industri

yang ada. Proses pencangkokan radikal bebas telah dikembangkan selama

bertahun-tahun untuk kimia polimer dengan modifikasi reaktif dengan adanya pelarut atau

tanpa pelarut, misalnya dalam pelelehan polimer. Sebuah sistem pencangkokan terdiri

dari, setidaknya tiga komponen (reaktan): polimer, monomer reaktif (mengandung

ikatan tidak jenuh seperti gugus vinyl) dan inisiator radikal bebas (seperti peroksida).

Sejumlah besar faktor yang perlu dioptimalkan untuk memaksimalkan hasil

pencangkokan dan untuk meminimalkan reaksi samping dalam poliolefin meliputi:

(A) Struktur dasar polimer

(B) Struktur dan konsentrasi monomer dan komonomer

(C) Struktur dan konsentrasi inisiator

(D) Efisiensi Mixing; efisien pencampuran monomer dan inisiator dengan polimer.

(E) Suhu; suhu pengolahan yang lebih tinggi umumnya akan mendukung degradasi

poliolefin, mengurangi waktu paruh inisiator, memodifikasi kecepatan atau

spesifisitas reaksi, dan pengaruh berbagai kelarutan dan parameter rheologi.

(22)

Berbagai macam monomer dan makromonomer telah berhasil dicangkokkan

pada substrat poliolefin dengan reaksi kimia radikal bebas termasuk dengan berbagai

monosubstitusi (misalnya ester akrilat, vinil silane, dan stirena) dan senyawa

disubstitusi (misalnya glisidil methakrilat, anhidrida maleat, oxazoline, ester maleat,

dan turunan maleaimide).

. Gambar 2.9 Mekanisme kerja fungsionalisasi dari polar PP-g-MA (Lim, 2006).

Kelompok maleat anhidrida bereaksi dengan kehadiran gugus fungsional

terhadap permukaan dari pengisi untuk mengurangi tekanan interfacial dan

meningkatkan adhesi oleh kreasi satu interaksi kutub yang spesifik ikatan hidrogen

atau gaya Van der Waals, yang tergantung pada jenis bahan pengisi, berbagai

fungsionalitas permukaan tersedia untuk asam atau anhidrid untuk saling

berhubungan. Jenis kedua dari interaksi terdiri dari co-crystallization , berat

molekular dengan rantai molekular dari matriks polimer memberi rintangan fisik.

Oleh karena itu, kompatibiliser harus kompatibel dengan fase tunggal (secara umum

tanpa kutub) dan harus menciptakan interaksi spesifik dengan yang lain. Kerentanan

yang melekat pada monomer untuk mengalami homopolimerisasi di bawah kondisi

pengolahan mencair merupakan faktor penting dalam menentukan tingkat

(23)

dan panjang dari rantai yang dicangkokkan. Reaksi grafting PP dengan MA dapat

dilihat dalam Gambar 2.8 dan mekanisme dari tindakan PP-g-MA sebagai

kompatibilizer dapat dilihat dalam Gambar 2.9.

Polipropilena (PP) merupakan suatu polimer ideal yang sering digunakan

sebagai lembar kemasan. PP memiliki sifat kelembaban yang baik kecuali terjadi

kontak dengan oksigen. Oksigen yang masuk kedalam sistem akan dapat

mempengaruhi makanan atau materi lain yang ditutup dengan polipropilena. Lapisan

yang terlindung oleh polipropilena tersebut diharapkan dalam kondisi kedap udara

agar dapat dengan maksimal melindungi kandungan materi yang terbungkus

didalamnya. Untuk pemanfaatan kegunaan dari polipropilena tersebut, dapat

dilakukan modifikasi terhadap polipropilena. Lembar propilena yang sangat tipis

dipakai sebagai dielektrik dalam pulsa berdaya tinggi tertentu sert 2.3.3 Penggunaan polipropilena

Kebanyakan barang dari plastik PP juga untuk digunakan untuk keperluan

medis atau labolatorium karena mampu menahan panas di dalam autoklaf. Sifat tahan

panas ini menyebabkannya digunakan sebagai bahan untuk membuat ketel ditingkat

konsumen. Sekitar 50 % digunakan dalam popok atau berbagai produk sanitasi yang

dipakai untuk menyerap air (hidrofil), bukan yang secara alami menolak air

(hidrofobik). Penggunaan tak tertenun lainnya yang menarik adalah saringan udara,

gas, dan cairan dimana serat bisa dibentuk menjadi lembaran atau jaring yang bisa

dilipat atau lapisan yang menyaring dalam batas-batas 0,5 sampai 30 mikron.

Aplikasi ini bisa ditemukan di dalam rumah sebagai saringan air atau saringan tipe

pengondisian udara. Wilayah permukaan tinggi serta polipropilena hidrofobik alami

yang tak tertenun merupakan penyerap tumpahan minyak yang ideal dengan

perintang apung yang biasanya diletakkan di dekat tumpahan minyak di sungai.

PP digunakan pula sebagai pengganti polivinil klorida (PVC) sebagai insulasi

(24)

rendah, terutama sekali diterowongan. Ini karena PP mengeluarkan sedikit asap serta

halogen yang tak bertoksik, yang akan menghasilkan asam dalam kondisi suhu tinggi.

PP dibentuk dalam pencetakan plastik dimana ia disuntikkan ke dalam cetakan

keadaan meleleh, membentuk berbagai bentuk yang kompleks pada volume yang

tinggi dan biaya yang relatif rendah. Hasilnya bisa berupa tutup botol, botol, dll. PP

yang diproduksi dalam bentuk lembaran telah digunakan secara meluas untuk

produksi stationary folder, pengemasan, dan kotak penyimpanan. Warna yang

beragam, durabilitas, serta sifat resistensi PP terhadap debu membuatnya ideal

sebagai sampul pelindung untuk kertas serta berbagai bahan yang lain. Karakteristik

tadi juga membuat PP digunakan dalam stiker

(EPP) merupakan bentuk busanya polipropilena. Karena kekakuannya yang rendah,

EPP tetap mempertahankan bentuknya sesudah mengalami benturan. EPP digunakan

secara luas dalam miniatur pesawat dan kendaraan yang dikontrol radio lainnya.

Dikarenakan kemampuannya menyerap benturan, EPP menjadi bahan yang ideal

untuk pesawat RC bagi para pemula dan amatir

2.4 Komposit

Komposit adalah material yang disusun dari campuran dua atau lebih penyusun

makro yang berbeda dalam bentuk dan komposisi dan tidak larut satu dengan yang

lain disebut material komposit. Komposit akan memiliki kekuatan yang dapat diatur

(tailorability), tahanan lelah (fatigue resistance) yang baik, tahan korosi, dan

memiliki kekuatan jenis (rasio kekuatan terhadap berat jenis) yang tinggi.

Komposit dibuat untuk menggabungkan sifat yang diperlukan yang tidak dapat

ditemukan dalam bahan tunggal, yang sangat menarik adalah menggabungkan

polimer organik dan anorganik dengan sifat masing-masing yang sangat berbeda

sebagai komponen murni. Secara umum polimer organik mempunyai sifat yang

fleksibel, tangguh, dan mudah untuk diproses, tetapi polimer organik ini relatif

mudah rusak, baik secara kimia atau mekanis. Sebaliknya, bahan anorganik biasanya

(25)

yang baik, tetapi rapuh dan sulit untuk diproses. Komposit organik-anorganik dapat

menghasilkan suatu kombinasi dari sifat-sifat ini, sehingga bisa keras, tangguh,

mempunyai kestabilan kimia, dan merupakan material yang tahan lama serta mudah

untuk diproses. Namun, penggabungan bahan organik dan anorganik ini juga dapat

memberikan komposit yang lembut, rapuh, tidak stabil, dan benar-benar tidak

berguna.

Faktor-faktor penting yang mempengaruhi sifat suatu komposit adalah fraksi

volume, ukuran, bentuk dan penyebaran dari komponen. Dalam komposit, satu

komponen komposit dapat tertutup oleh komponen yang lain yang membentuk fase

kontinyu, tetapi juga mungkin bahwa komponen membentuk fase diskontinyu.

Interaksi antara komponen yang berbeda mungkin menyebabkan perubahan dalam

struktur kimia atau fisik dari komponen, terutama dalam tingkat beberapa nanometer

pertama dari antarmuka. Efek ini menjadi sangat penting ketika daerah antarmuka

antara berbagai komponen besar. Daerah antarmuka meningkat dengan menurunnya

ukuran komponen komposit, dan akibatnya sifat dapat berubah dengan mengubah

ukuran komponen dalam komposit. Untuk nanokomposit, dengan ukuran komponen

dari sekitar 10 nm, 1 cm3

2.4.1 Material Penyusun Komposit

komposit dapat berisi beberapa ratus meter persegi

permukaan antarmuka, ini menyebabkan perubahan struktur terhadap efek antarmuka

yang sangat besar dari material. Penambahan komponen ketiga yang berkonsentrasi

pada perubahan interaksi antarmuka dapat memiliki efek yang kuat terhadap sifat

komposit. Komponen ketiga bisa berupa surfaktan yang terdapat pada antarmuka

yang diadsorpsi secara fisika, atau mungkin filler yang merupakan spesies reaktif

yang dicangkokkan pada permukaan atau bahkan mungkin bereaksi dengan kedua

fase membentuk ikatan kimia antara dua fase. Modifikasi antarmuka sering

digunakan untuk meningkatkan sifat mekanik dari komposit.

Matrik dan serat adalah bahan pembentuk material komposit dimana fiber

sangat berperan dalam memberikan kekuatan dan kekakuan komposit. Namun aspek

(26)

ketahanan terhadap temperatur tinggi, ketahanan terhadap tegangan geser dan mampu

mendistribusikan beban. Pada material komposit matrik memberikan pengaruh yang

lebih besar dalam pengikatan material penyusun selain bertugas untuk

mendistribusikan beban dan memberikan perlindungan dari pengaruh lingkungan.

Pada material Komposit Matrik Polimer (KMP), fungsi utama fiber penguat adalah

menaikkan kekuatan dan kekakuan komposit sehingga didapatkan material yang kuat

dan ringan.

2.4.2 Mekanisme Adesifitas

Fenomena adesifitas atau perekatan (adhesion phenomenon) relevan dengan

berbagai ilmu bidang studi lain dan menjadi hal penting dalam perkembangan

teknologi. Hal utama dalam aplikasi perekatan adalah ikatan (bonding) antar material

tersebut dalam suatu campuran. Maka istilah perekatan diartikan terjadinya ikatan

antar permukaan (interfacial bonds) dan membutuhkan suatu tenaga untuk

melepaskan ikatan tersebut. Untuk mencapai interaksi antar muka yang kuat antara

matrik dan fiber penguat tergantung dari beberapa parameter yaitu pencapaian

pembasahan termodynamic antara matrik polimer dan penguat, menghasilkan gaya

ikatan dari sebagian besar penguat ke matrik sehingga menjamin transfer beban ke

penguat menjadi sempurna, ikatan yang mempunyai stabilitas yang lama dan

kekuatan diatas temperatur yang diharapkan, daerah reaksi antarmuka antara penguat

dan matrik harus mempunyai gesekan yang kecil,

koefisien ekspansi panas harus saling menutupi sehingga tidak terjadi pelemahan dan

ikatan akibat perbedaan koefisien ekspansi panas.

2.4.3 Nanokomposit

Istilah nanoteknologi digunakan untuk mendeskripsikan kreasi dan ekploitasi

suatu material yang memiliki ukuran struktur diantara atom dan material ukuran besar

yang didimensikan dengan ukuran nanometer (1 nm = 10-9m). Sifat dari material

dengan dimensi nano sangat berbeda secara signifikan dari atomnya juga dari partikel

besarnnya. Pentingnya nanoteknologi pertama kali dikemukakan oleh Feynman pada

(27)

Pada beberapa tahun terakhir, perkembangan dari ilmu dan teknologi nano

sangat cepat, terutama karena ketersediaan strategi baru untuk mensintesis

nanomaterial dan alat-alat baru untuk karakterisasi dan manipulasi. Beberapa metode

sintesis nanopartikel dan perakitanya telah ditemukan diantaranya kabel nano dan

tabung nano dengan variasi materi anorganik, ukuranya yang cukup kecil dan

kekuatan yang tinggi (Rao, et.all, 2004).

Nanokomposit merupakan material padat multi fase, dimana setiap fase

memiliki satu, dua, atau tiga dimensi yang kurang dari 100 nanometer (nm), atau

struktur padat dengan dimensi berskala nanometer yang berulang pada jarak antar

bentuk penyusun struktur yang berbeda. Material-material dengan jenis seperti itu

terdiri atas padatan anorganik yang tersusun atas komponen organik. Contoh

nanokomposit yang ekstrem adalah media berporos, koloid, gel, dan kopolimer.

Nanokomposit dapat ditemukan di alam, contohnya adalah kulit tiram dan tulang,

dapat dilihat dalam Gambar 2.10.

(28)

Ikatan antar partikel yang terjadi pada material nanokomposit memainkan

peran penting dalam peningkatan dan pembatasan sifat material. Partikel-partikel

yang berukukuran nano itu mempunyai luas permukaan interaksi yang tinggi. Makin

banyak partikel yang berinteraksi, kian kuat pula material. Inilah yang membuat

ikatan antarpartikel makin kuat, sehingga sifat mekanik materialnya bertambah.

Namun penambahan partikel-partikel nano tidak selamanya akan meningkatkan sifat

mekaniknya. Ada batas tertentu yang mana saat dilakukan penambahan, kekuatan

material justru makin berkurang. Namun pada umumnya, material nanokomposit

menunjukkan perbedaan sifat mekanik, listrik, optik, elektrokimia, katalis, dan

struktur dibandingkan dengan material penyusunnya (Hadiyawarman dkk, 2008)

2.4.4 Pembuatan Nanokomposit

Pembuatan material nanokomposit dapat dilakukan dengan melakukan

pendekatan-pendekatan yang mudah dan kompleks. Salah satunya adalah

menggunakan pendekatan simple mixing. Dalam metode ini, peningkatan kekuatan

mekanik material terjadi akibat penambahan nanopartikel SiO2

2.4.5 Kelebihan Nanokomposit

pada epoxy resin.

Permukaan nanopartikel yang sangat luas berinteraksi dengan rantai polimer,

sehingga mereduksi mobilitas rantai polimer. Interaksi ini meningkatkan kekuatan

mekanik komposisit tersebut jauh di atas kekuatan polimer itu sendiri. Hasil yang

diperoleh adalah material yang ringan dengan kekuatan tinggi.

Bahan komposit mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan bahan

konvensional seperti logam. Misalnya memiliki densiti yang jauh lebih rendah dari

pada bahan konvensional. Hal ini jelas memberi implikasi yang penting dalam

konteks penggunaan karena komposit akan mempunyai kekuatan dan kekakuan

spesifik yang lebih tinggi dari bahan konvensional.

2.4.6 Bahan Pengisi (Filler) Nanokomposit

Bahan pengisi adalah suatu aditif padat yang ditambahkan ke dalam matrik

polimer untuk meningkatkan sifat-sifat bahan , pengisi fungsional menghasilkan

(29)

memungkinkan menjadi pendukung beberapa mekanisme pengisi membentuk ikatan

kimia dengan matrik sebagai penguat. Beberapa penelitian telah menunjukan bahan

pengisi mempunyai peranan penting dalam memodifikasi sifat-sifat dari berbagai

bahan polimer, contohnya dengan cara menambahkan pengisi akan meningkatkan

sifat mekanik, elektrik, termal, optik dan sifat-sifat pemrosesan dari polimer,

sementara dapat juga mengurangi biaya produksi.

Peningkatan sifat–sifat tergantung pada banyak faktor-faktor termasuk aspek

rasio dari bahan pengisi, derajat disperse, orientasi dalam matrik, dan adhesi pada

interface matrik - bahan pengisi (Makadia, 2000; Cho dan Paul, 2000 , Premphet dan

Horanont, 1999). Partikel-partikel inorganik untuk bahan pengisi polimer telah

digunakan secara luas oleh karena pada umumnya lebih murah dalam pembiayaan.

Bahan pengisi yang sering digunakan adalah , fiber glas, mika, talk, SiO2 dan CaCO3

Berbagai jenis pengisi digunakan dalam polimer alam dan polimer sintetik

adalah untuk memperbaiki dan meningkatkan sifat-sifat fisik bahan. Penambahan

pengisi bertujuan mengurangkan biaya, mewarnai, menguatkan atau mengukuhkan

bahan polimer. Secara umumnya, penggunaan suatu pengisi dipengaruhi oleh tiga ciri

yang utama yaitu ukuran partikel dan luas permukaan, bentuk dan struktur permukaan

serta aktivitas dan sifat-sifat kimia permukaan. Pengisi penguat pada umumnya

mempunyai ukuran partikel yang kecil, permukaan yang aktif secara kimia, memiliki

pori dipermukaan dan bentuk yang tidak seragam yang dapat meningkatkan adhesi

(Hanafi, 2000).

biasanya membentuk mikrokomposit dengan peningkatan sifat-sifat , (Cho dan Paul,

2000; Makadia, 2000; Ray dan Okamoto 2003).

Peningkatan sifat fisik bahan polimer dikaitkan dengan ukuran partikel

pengisi. Contohnya, tegangan dan modulus polimer berpengisi bergantung kepada

ukuran partikel . Ukuran partikel pengisi yang kecil meningkatkan darajat penguatan

polimer berbanding dengan ukuran partikel yang besar (Leblanc, 2002). Beberapa

jenis pengisi diantaranya bahan pelunak, pemercepat, pengaktif, antioksidan dan

(30)

Bahan pelunak adalah bahan-bahan yang ditambahkan untuk memudahkan

pencampuran karet dengan bahan-bahan kimia lainnya, terutama campuran bahan

pengisi memerlukan waktu yang lebih singkat. bahan pelunak ini juga berfungsi

sebagai bahan pembantu pengolah yaitu mempermudah pemberian bentuk dan

membuat barang-barang jadi karet lebih empuk. Bahan ini bersifat licin dan

mengkilap. Contohnya : asam stearat, parafin, wax, faktis, resin, damar dan lain-lain.

Bahan pemercepat berfungsi untuk membantu dalam mengontrol waktu dan

temperatur pada proses vulkanisasi dan dapat memperbaiki sifat vulkanisasi karet.

Beberapa jenis bahan pemercepat antara lain bahan pemercepat organik. Misalnya,

Marcapto Benzhoathizole Disulfida (MBTS), Marcapto Banzhoathizole (MBT), dan

Diphenil Guanidin (DPG), Tetra Metil Thiura Disulfarat (TMTD) dan bahan pemercepat

anorganik, misalnya karbonat, timah hitam, magnesium, dan lain-lan. (James et.all,

2005).

Bahan pengaktif adalah bahan yang dapat meningkatkan kerja dari bahan

pemercepat. Umumnya bahan pemercepat tidak dapat bekerja baik tanpa bahan

pengaktif. Bahan pengaktif yang bisa digunakan adalah ZnO, asam stearat, PbO,

MgO dan sebagainya pada umumnya sekitar 2 sampai 5 phr . Campuran bahan

pengaktif, bahan pemercepat dan belerang (S) disebut sistem vulkanisasi dari kompon

(vulcanising system of the coumpond).

Antioksidan berfungsi mencegah atau mengurangi kerusakan produk plastik

karena pengaruh oksidasi yang dapat menyebabkan pemutusan rantai polimer.

Tanda-tanda yang terlihat apabila produk plastik rusak adalah polimer menjadi rapuh,

kecepatan alir polimer tidak stabil dan cenderung menjadi lebih tinggi, sifat kuat

tariknya berkurang, terjadi retak-retak pada permukaan produk, terjadi perubahan

warna, jenis bahan antioksidan diantaranya Butilated Hidroksi Toluen (BHT) dan

(31)

2.4.7 α-Tokoferol (Vitamin E)

Vitamin E ditemukan pada tahun 1922, oleh Evans dan Bishop, dengan istilah tokoferol (dari bahasa Yunani, tocos berarti kelahiran anak dan phero berarti

mengasuh). Vitamin E adalah nama umum untuk semua metil-tokol

Terdapat enam jenis tokoferol, α (alfa), ß (beta), γ (gama), δ (delta), ρ (eta), λ (zeta), yang memiliki aktivitas bervariasi, sehingga nilai vitamin E dari suatu bahan

pangan didasarkan pada jumlah dari aktivitas-aktivitas tersebut. Tokoferol yang

terbesar aktivitasnya adalah tokoferol alfa.

Strktur kima tokoferol alfa diperlihatkan pada Gambar 2.11 berikut ini

Gambar 2.11. Struktur kimia α -tokoferol(Goodman & Gilman, 2007)

Salah satu sifat kimia tokoferol yang penting adalah bahwa senyawa-senyawa

ini merupakan senyawa redoks yang bekerja sebagai antioksidan dalam beberapa

kondisi tertentu, dalam hal ini tampaknya merupakan dasar untuk sebagian besar,

tetapi mungkin tidak semua, efek vitamin E. Senyawa tokoferol rusak secara

perlahan jika terpajan udara atau sinar ultraviolet (Marcus, R., and Coulston, A.M.,

2007)

Stabilitas kimia vitamin E mudah berubah akibat pengaruh berbagai zat alami.

Minyak tak jenuh, seperti minyak hati ikan cod, minyak jagung, minyak kacang

kedele, minyak biji bunga matahari, semuanya mempertinggi kebutuhan vitamin E.

Hal ini terjadi jika minyak-minyak tersebut mengalami ketengikan oksidatif dalam

(32)

berarti telah terjadi kerusakan vitamin E dalam minyak dan dalam makanan yang

mengandung minyak tersebut. Garam-garam besi, seperti feriklorida, kalium

ferrisianida bersifat mengoksidasi tokoferol. Nitrogen klorida dan klor dioksida pada

konsentrasi yang biasa digunakan untuk memutihkan tepung akan merusak sebagian

besar tokoferol yang terdapat dalam tepung. Pembuatan tepung menjadi roti akan

merusak 47% tokoferol yang terdapat dalam tepung.

2.4.8 Degradasi polimer nanokomposit polipropilena

Polimer selama ini banyak digunakan dalam bentuk komposit terutama untuk

kepentingan komersial seperti untuk infrastruktur, otomatif, aerospace, dan lain-lain.

Penampilannya selama penggunaan diluar ruangan merupakan pertimbangan yang

yang harus diperhatikan. Memburuknya bahan-bahan komposit tergantung pada

lamanya penggunan dan sejauh mana interaksi dengan lingkungan. Dalam beberapa

tahun terakhir ini telah ditemukan bahwa polimer komposit yang diisi dengan lapisan

silikat (MMT) menunjukkan peningkatan yang luar biasa dari sifat mekanik, termal

dan sifat fisikokimia bila dibandingkan dengan polimer murni dan mikrokomposit

konvensional, bahkan pada konsentrasi filler yang sangat rendah karena adanya

interaksi tingkat nano dengan matriks polimer (Pandey, 2005).

Degradasi adalah proses kerusakan terhadap sifat-sifat polimer, ini dapat terjadi karena beberapa faktor seperti cahaya, panas, perubahan mekanik dan lain-lain. Degradasi dapat menyebabkan polimer menghasilkan fragmen yang lebih kecil dan berpengaruh terhadap sifat mekaniknya, seperti menjadi rapuh sehingga pemakaian polimer ini menjadi terbatas. Dengan demikian, setiap polimer atau komposit yang akan digunakan dalam aplikasi diluar ruangan, harus sangat tahan terhadap segala kondisi lingkungan. Mekanisme degradasi serta stabilisasi polimer

PP banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti kemasan, serat, industri

otomotif, dan konstruksi bangunan. Beberapa penelitian telah berhasil mensintesis

PP nanokomposit dengan metode yang berbeda-beda tetapi sangat sedikit upaya yang

telah dibuat pada perilaku degradasi nanokomposit PP. Morlat et.all (2004) dan

(33)

Mailhot et all. (2003) mempelajari efek kompatibilizer pada fotodegradasi dan

kinetikanya dengan membandingkan nanokomposit dengan polimer murni.

Hasilnya menunjukkan terjadinya peningkatan absorbansi pada 3200-3600

cm-1 dan 1600-1800 cm-1 untuk nanokomposit dibandingkan dengan polimer murni

dan ini akan menurun pada penggunaan pp-g-MA sebagai compatibiliser. Zanetti

dkk (2002) telah mempelajari degradasi termooksidatif dari PP/OMMT

nanokomposit dengan menggunakan TGA. Mereka menemukan bahwa nanokomposit

lebih stabil (> 50 oC) dibandingkan dengan polimer murni dan mekanisme degradasi

(34)
(35)

Gambar 2.13 Mekanisme degradasi termal dari PP nanokomposit (Zanetti dkk, 2002)

2.4.9 Aplikasi dan Penggunaan Nanokomposit

Beberapa aplikasi penting teknologi yang didasarkan material nano antara lain

produksi bubuk nano keramik dan material lain, nanokomposit, pengembangan sistem

nanoelektrokimia, aplikasi penggunaan tabung nano untuk menyimpan hidrogen, chip

DNA dan chip untuk menguji kadar logam dalam kimia ataupun biokimia. Teknologi

nano juga digunakan dalam mendeteksi gen maupun mendeteksi obat dalam bidang

kedokteran. Selain itu, juga dapat digunakan dalam alat-alat nanoelektronik.

(36)

jenis baru, nanosensor, nanokomputer (yang berbasis tabung nano dan material nano),

dan banyak lagi aplikasi lainnya.

Struktur nano yang diperkuat dengan memamfaatkan materi keramik dan

metalik penting dipertimbangkan dalam membuat bahan super kuat generasi baru,

tipe baru dari ferromagnets, serta semen kuat yang mudah dibentuk. Contoh materi

dari struktur nano yaitu nanokomposit Co/WC serta Fe/TiC. (Rao,et.all, 2004)

2.5 Pengujian dan Karakterisasi 2.5.1. Sifat-Sifat Mekanik

Sifat mekanik polimer termoplastik merupakan respon terhadap pembebanan

yang secara umum dapat dijelaskan dengan mempelajari hubungan antara struktur

rantai molekulnya dan fenomena yang teramati. Pola hasil pengujian tarik dari mesin

uji antara gaya tarik dan perpanjangan dapat dilihat dalam Gambar 2.14. Perilaku

mekanik dari polimer termoplastik secara umum dapat dikelompokkan menjadi 3

bagian, yaitu: (1) Perilaku elastik, (2) Perilaku plastik, dan (3) Perilaku visko-elastik,

hal ini diperlihatkan pada Gambar 2.15 .

Perilaku termoplastik secara umum adalah elastik non-linear yang tergantung

pada waktu (time-dependent) , ada dua mekanisme yang terjadi pada daerah elastis, yaitu:

(1) Distorsi keseluruhan bagian yang mengalami deformasi

(2) Regangan dan distorsi ikatan-ikatan kovalennya.

Perilaku elastik non-inear atau non-proporsional pada daerah elastis terutama

berhubungan dengan mekanisme distorsi dari keseluruhan rantai molekulnya yang linear

atau linear dengan cabang. Perilaku plastis pada polimer termoplastik pada umumnya

dapat dijelaskan dengan mekanisme gelinciran rantai (chain sliding). Ikatan sekunder

sangat berperan dalam mekanisme ini akan berperan sebagai semacam ‘tahanan’

dalam proses gelincir atau deformasi geser (shear) antar rantai molekul yang sejajar

searah dengan arah garis gaya. Dengan demikian dapat dijelaskan bahwa ikatan

sekunder sangat menentukan ketahanan polimer termoplastik terhadap deformasi

(37)

Gambar 2.14 Spesimen Uji Tarik dan Perilaku Polimer Termoplastik Saat Mengalami Pembebanan pada Mesin Uji Tarik.

(38)

Gelinciran rantai molekul polimer termoplastik dapat pula dilihat sebagai aliran

viskos dari suatu fluida. Kemudahan molekul polimer untuk dideformasi secara

permanen dalam hal ini berbanding lurus dengan viskositas dari polimer. Perilaku

penciutan (necking) dari polimer termoplastik amorph agak sedikit berbeda dengan

perilaku penciutan logam pada umumnya. Hal ini disebabkan karena pada saat terjadi

penciutan akan terjadi kristalisasi yang menyebabkan penguatan lokal pada daerah

tersebut dan penurunan laju deformasi.

Pengujian tarik (tensile test) adalah pengujian mekanik secara statis dengan cara

sampel ditarik dengan pembebanan pada kedua ujungnya di mana gaya tarik yang

diberikan sebesar P (Newton). 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 .

dengan:

ε = regangan (%)

Δl = pertambahan panjang (m)

lo

l = panjang akhir (m) = panjang mula-mula (m)

Perbandingan gaya pada sampel terhadap luas penampang lintang pada saat

pemberian gaya disebut tegangan (stress). Tegangan tarik maksimum suatu kekuatan

(39)

dengan luas penampang mula-mula, dengan persamaan (2.2) sebagai berikut (Roger

Brown ,2002) :

dengan:

σm = Tegangan tarik maksimum (Nm-2

P

)

m A

= Gaya tarik maksimum (N)

o = Luas penampang awal (m2

Gaya maksimum adalah besarnya gaya yang masih dapat ditahan oleh sampel

sebelum putus.

)

Modulus Young adalah ukuran suatu bahan yang diartikan sebagai ketahanan

material tersebut terhadap deformasi elastik. Makin besar modulusnya maka semakin

kecil regangan elastik yang dihasilkan akibat pemberian tegangan . Kurva hubungan

(40)

Gambar. 2.16 Kurva Tegangan-Regangan Bahan Kenyal

Grafik dalam Gambar 2.16 merupakan kurva tegangan regangan bahan kenyal

yang menunjukkan bahwa dari bagian awal kurva tegangan-regangan mulai dari titik

0 sampai a merupakan daerah elastis, daerah ini berlaku hukum Hooke. Titik a

merupakan batas plastis yang didefenisikan sebagai tegangan terbesar yang dapat

ditahan oleh suatu bahan tanpa mengalami regangan permanen apabila beban

ditiadakan. Dengan demikian, apabila beban ditiadakan di sebarang titik 0 dan a,

kurva akan menelusuri jejaknya kembali dan bahan yang bersangkutan akan kembali

ke panjang awalnya. Titik b merupakan tegangan tarik maksimum yang masih bisa

ditahan oleh bahan. Titik c merupakan titik putus/patah. Penambahan beban sehingga

melampaui titik a akan sangat menambah regangan sampai tercapai titik c di mana

bahan menjadi putus. Dari titik a sampai c dikatakan bahan mengalami deformasi

plastis. Jika jarak titik 0 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 0 dan a berlaku hukum Hooke dan besarnya modulus

elastisitas pada daerah ini dapat ditulis dengan persamaan (2.3) berikut ini:

Dengan :

E = modulus elastisitas atau Modulus Young (Nm-2

σ = tegangan (Nm

)

-2

ε = regangan (%) )

2.5.2 Spektroskopi Infra Merah

Spektroskopi infra merah digunakan secara luas untuk analisis secara

(41)

spektroskopi infra merah adalah untuk identifikasi senyawa organik, karena

spektrumnya sangat kompleks yang terdiri dari banyak puncak-puncak serapan.

Spektrum infra merah dari senyawa organik mempunyai sifat-sifat fisik yang

karakteristik, artinya kemungkinan bahwa dua senyawa mempunyai spektrum yang

sama adalah sangat kecil, kecuali senyawa isomer optik. Spektrum infra merah

terletak pada daerah dengan penjang gelombang dari 780 nm – 1.000.000 nm (0,78 –

1000 mm), atau bilangan gelombang dari 1200 – 10 cm-1.

Tabel 2.3 Daerah spektra infra merah

No Daerah IR Panjang gelombang Bilangan gelombang Frekuensi (mm) (cm-1) (Hz)

1 Dekat 0,78 – 2,5 12800 – 4000 3,8.1014 – 1,2.1014 2 Pertengahan 2,5 – 50 4000 – 200 1,2.1014 – 6,0.1012 3 Jauh 50 – 1000 200 – 10 6,0.1012 – 3,0.1011

Dilihat dari panjang gelombang dan dari segi aplikasinya, maka spektrum IR

dibagi dalam tiga daerah yaitu infra merah dekat, pertengahan, dan infra merah jauh.

Daerah infra merah yang digunakan untuk keperluan analisis kimia adalah pada

daerah sekitar 4000 – 670 cm-1

Plot antara transmitansi terhadap bilangan gelombang atau frekuensi akan

dihasilkan spektrum infra merah, yang merupakan spektrum berupa puncak-puncak

yang tajam dengan frekuensi tertentu yang dihasilkan dari suatu senyawa organik

dengan gugus fungsi tertentu. Karena pada dasarnya spektroskopi infra merah

digunakan untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat dalam senyawa organik. atau 2,5 – 15 mm. Daerah spektra infra merah

diperlihatkan dalam Tabel 2.3

2.5.3 Spektroskopi Difraksi Sinar-X (XRD)

Spektroskopi difraksi sinar-X (XRD) merupakan salah satu metoda

(42)

Teknik ini digunakan untuk mengidentifikasi fasa kristalin dalam material dengan

cara menentukan parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel.

Selain untuk mengetahui fasa kristalin dalam material, teknik XRD juga dapat

digunakan untuk mengamati morfologi nanokomposit, seperti penelitian yang

dilakukan oleh Liu, et all., (2005) menjelaskan bahwa morfologi nanokomposit dapat

dilihat dengan mengunakan analisa SEM, teknik analisa XRD dan dengan

mikroskopi optik. Dalam penelitian ini diantaranya menjelaskan tentang

perbandingan morfologi β-PP/organoclay dan β-PP/maleat-PP/organoclay

menggunakan teknik XRD. Spektrum XRD tersebut menjelaskan bahwa pergeseran puncak difraksi (sudut 2θ) dan perubahan intensitas puncak difraksi clay (MMT) membuktikan telah terjadinya interkalasi dan eksfoliasi dari clay dalam

nanokomposit.

Penelitian penggunaan teknik XRD untuk melihat morfologi nanokomposit

juga dilakukan oleh Kim. et.all, (2006), yang menjelaskan bahwa telah terjadinya

pergeseran sudut

Golebiewski (2007) juga menggunakan analisa dengan XRD untuk

menentukan derajat interkalasi dan eksfoliasi dari komposit polipropilen nanoclay, disebutkan bahwa kecilnya puncak difraksi disekitar sudut 2θ 2,4 – 2,7

2θ pada perbandingan antara spektrum XRD organik-MMT (org-MMT) dan spektrum XRD dari nanokomposit PP/ org-MMT dengan adanya PP-g-MA. Sudut 2θ dari nanokomposit PP/ org-MMT bergeser ke sudut yang lebih rendah bila dibandingkan dengan spektrum yang dibandingkan dengan spektrum XRD

org-MMT, ini menunjukkan telah terjadinya peningkatan jarak basal (interlayer spacing)

dari org-MMT dalam matrik PP. Peningkatan ini disebabkan karena adanya

PP-g-MA sebagai kompatibilizer, sehingga menyebabkan rantai PP dan PP-g-PP-g-MA

terinterkalasi dalam interlayer spacing dari MMT.

o

Menurut Nejad, et. all, (2007), disamping untuk mengidentifikasi fase

kristalin, teknik analisa XRD ini dapat

menunjukkan

sudah terjadinya eksfoliasi dari MMT, dimana puncak difraksi pada puncak tersebut

merupakan karakteristik dari MMT modifikasi.

(43)

nanoclay dalam nanokomposit. Dalam penelitian tersebut memperlihatkan pergeseran

pola puncak difraksi XRD dari cloisite 15A (montmorillonit yang telah dimodifikasi

dengan dimethyl dihydrogenated tallow quaternary ammonium chloride), dimana

karakteristik puncak difraksi dari cloisite 15A adalah sekitar 2θ = 7,25°, setelah

dibuat menjadi nanokomposit (PP;PP-g-MA;Clay (cloisite 15)) puncak tersebut

bergeser ke sudut yang lebih rendah 2θ = 5,3°, pergeseran ini menunjukkan bahwa

molekul-PP-g-MA terinterkalasi kedalam lapisan silikat dari tanah liat, yang

memperluas jarak basal dari organoclay tersebut. Ikatan hidrogen yang kuat antara

kelompok maleat anhidrida dan gugus oksigen dari lapisan silikat serta gaya geser

yang bekerja pada organoclay selama pencampuran dapat menghasilkan kekuatan

pendorong yang diperlukan untuk interkalasi tersebut. Bertambahnya jarak interlayer

dari tanah liat serta meningkatnya kompatibilitas dari polimer menyebabkan tanah

liat dapat dengan mudah diinterkalat dengan PP

Penelitian tentang penggunaan teknik XRD untuk melihat struktur dan

morfologi nanokomposit juga dilakukan oleh Manoratne, et. all.,(2006); Ramsaroop,

et. all (2010); Castel, et. all., (2010); Olalekan, et. all, (2010) dan Li, et. all (2007). .

Difraksi sinar-X terjadi pada hamburan elastis foton-foton sinar-X oleh atom

dalam sebuah kisi periodik. Hamburan monokromatis sinar-X dalam fasa tersebut

memberikan interferensi yang konstruktif. Dasar dari penggunaan difraksi sinar-X

untuk mempelajari kisi kristal adalah berdasarkan persamaan Bragg (Persamaan 2.4)

berikut ini :

Gambar

Tabel 2.1. Komposisi Kimia Bentonit
Gambar 2.1 Struktur montmorillonit. (Othmer, 1964)
Gambar 2.3 Skema modifikasi secara organik dari clay menggunakan kation   alkilamonium (Olad, 2010)
Gambar 2.5 Reaksi Degradasi Hofmann dari alkilammonium pada permukaan clay dan   kestabilan termal dari kation imidazolium (Morgan, 2007)
+7

Referensi

Dokumen terkait

Citraan penciuman biasanya dugunakkan untuk menciptakan daya imaji melalui indra penciuman. Seorang penulis dapat memanfaatkan indera penciuman dalam melahirkan

Lalu kita minta ayo Anda yang menilai ini, buktikan Anda sendiri yang melakukan untuk integritas, ketika kita katakan kalau nanti saya membentuk tim

Dalam rangka meningkatkan minat dan bakat mahasiswa dalam bidang Seni dan Olahraga maka Kopertis Wilayah XII akan melaksanakan Pekan Olahraga dan Seni yang direncanakan akan

Dengan membawa semua dokumen asli yang di Upload pada tahap pemasukan dokumen penawaran, serta dokumen-dokumen lain yang dipersyaratkan dalam Dokumen Pengadaan,

(2) Izin usaha jasa penunjang tenaga listrik sebagaimana dimaksud pada ayat.. (1) diajukan secara tertulis kepada Bupati dengan

Strategi, kebijakan, dan prioritas pengabdian kepada masyarakat di tingkat Prodi PPs-Unsyiah harus ditetapkan sesuai dengan visi, misi dan tujuan PPs- Unsyiah

KESATU : Menghapus dari daftar inventaris Barang Milik Daerah Berupa Bangunan/Gedung Shelter Relokasi Pasar Celep dan Pasar Bantul, sebagaimana tersebut dalam

Keasaman permukaan mungkin adalah sifat yang paling penting dari sistem tanah atau koloid dalam menentukan tingkat dan sifat adsorpsi dan desorpsi senyawa organik