1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini, penggunaan bahan polimer di dunia industri berkembang dengan sangat pesat. Hal ini dikarenakan bahan polimer memiliki sifat ringan, murah, tahan korosi, dan temperatur pemrosesannya yang relatif rendah bila dibandingkan dengan bahan logam ataupun bahan keramik. Pada umumnya bahan polimer ini dicampurkan dengan bahan lain untuk memperoleh sifat yang lebih baik, yang dikenal sebagai bahan komposit.
Untuk meningkatkan suatu sifat yang diinginkan dalam polimer termoplastik,
seperti : kekuatan (strength), kekakuan (stiffness) dan juga ketahanan terhadap api (fire retardant, ditambahkan ke dalam polimer bahan- bahan pengisi (filler). Bahan – bahan tersebut adalah bahan yang mampu menyatu secara homogen ke dalam matriksnya dan
yang paling sering ditambahkan adalah talc, mika, kapur, bentonit dan lain-lain. Polimer
yang berasal dari bahan organik dengan pengisinya (filler) yang berasal dari bahan anorganik tidak mampu menjadi homogen, disebabkan oleh energi permukaan dari
kedua bahan tersebut, untuk menyelesaikan masalah di atas, maka filler dapat
dimodifikasi dengan bahan organik seperti alky ammonium [1].
Mineral clay yang digunakan sebagai fillers dalam komposit clay adalah mineral
clay berlapis silikat. Clay berlapis silikat berupa smectite clay yang umum digunakan untuk aplikasi komposit adalah bentonit yang sebagian besar mengandung mineral
montmorillonit. Monmorillonit bersifat hidrofilik dimana akan menyebabkan sulitnya
terjadi pengelupasan dalam polimer konvensional [2]. Kemampuan montmorillonit dalam meningkatkan sifat-sifat polimer sangat ditentukan oleh derajat pendispersian silikat ini dalam matriks polimer, tetapi sifat hidrofil dari permukaan montmorillonit menghalangi proses ini. Untuk mengatasi kendala ini maka diperlukan proses yang dapat menjadikan permukaan montmorillonit bersifat organofil melalui penggantian kation [3].
Pemodifikasi organik yang dapat digunakan untuk keperluan pemrosesan ini adalah cairan ionik (Ionic Liquid). Cairan ionik adalah material yang hanya terdiri atas spesies ionik (kation dan anion), tidak mengandung molekul netral tertentu, dan
2
mempunyai titik leleh relatif rendah yaitu terletak pada suhu <100 oC, umumnya pada suhu kamar [3]. Salah satu pemodifikasi organik yang digunakan adalah cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). Hal ini dikarenakan sifat dari CTAB yang mampu menurunkan kepolaran dari clay yang akan dijadikan sebagai pengisi pada komposit ini
Poliester tak jenuh merupakan resin termasuk kelompok termoset polimer dan
biasanya digunakan secara umum dalam bidang otomotif, kelautan, kimia dan
kelistrikan. Poliester tak jenuhbanyak digunakan dalam produk-produk komposit karena
biaya relatif rendah, mempunyai daya tahan terhadap lingkungan yang baik dan
mempunyai viskositas rendah pada temperatur ruang namun kurang tahan terhadap alkali
dan menjadi retak bila dimasukkan dalam air mendidih untuk waktu yang lama [2].
Temperatur saat terjadi perubahan signifikan ini dikenal sebagai suhu transisi gelas (Tg). Di atas temperatur gelas tersebut, struktur molekul dari termoset berubah dari polimer kristal yang keras menjadi polimer yang lebih fleksibel. Selain itu, modulus resin juga turun secara drastis sehingga daya tekan dan kekuatannya berkurang. Oleh sebab itu perlu dilakukan pembuatan komposit dengan cara menyisipkan/melapisi resin poliester dengan partikel lain, seperti titanium dioksida (TiO2).
Titanium dioksida (TiO2) merupakan salah satu yang menjanjikan dengan struktur berbentuk tabung. TiO2 stabil secara kimia dan tidak berbahaya karena tidak menyerap cahaya yang tampak oleh mata. TiO2 dapat digunakan untuk meningkatkan sifat mekanik dari komposit serta dapat digunakan seperti pada aktivitas fotokatalitik yang tinggi [4]. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang pengaruh TiO2 sebagai pengisi terhadap sifat mekanik pada komposit.
Beberapa penelitian yang telah dilakukan tentang komposit polyester berpengisi bentonit termodifikasi yaitu:
1. Oleksy dkk (2008) membuat komposit epoksi-bentonit dengan modifikasi bentonit menggunakan garam amonium quartener dengan fraksi volume 2%. Dari hasil diperoleh bahwa bentonit yang dimodifikasi dengan garam amonium quartener menghasilkan sifat ‘thixotropic’ yang bagus dan hampir tidak adanya sedimentasi selama penyimpanan [4].
2. Syuhada dkk (2009) melakukan modifikasi bentonit (clay) menjadi organoclay
dengan penambahan surfaktan dan didapatkan hasil bahwa pada rantai alkil yang lebih panjang didapatkan hasil yang lebih baik [5].
3
3. Ataiwi dan Abdul-Hamaed (2012) membuat komposit poliester tidak jenuh berpengisi bentonit dengan fraksi volume 5, 10, 15, dan 20%. Dari hasil diperoleh bahwa kekerasan komposit poliester meningkat maksimum pada penambahan 5% fraksi volume bentonit [6].
4. Olesky dan Galina (2013) membuat komposit poliester berpengisi bentonit yang dimodifikasi dengan silsesquioxane dengan fraksi volume 1, 2, dan 3%. Dari hasil diperoleh bahwa pada fraksi volume 3% kekuatan tarik meningkat hingga 44%, modulus young meningkat hingga 33%, dan ketahanan impak meningkat hingga 59% [7].
5. Leha dan Nordin (2014) membuat komposit poliester tidak jenuh berpengisi serat bambu dengan fraksi volume serbuk 10, 20, 30, dan 40%. Dari hasil diperoleh bahwa kekuatan tarik dan lentur terbaik terdapat pada fraksi volume serat 25%. Sedangkan kekuatan impak terbaik terdapat pada fraksi volume serat 20% [8].
Berdasarkan latar belakang tersebut, dalam penelitian ini akan disintesis material komposit dengan penambahan bentonit yang dimodifikasi dengan TiO2 pada matriks poliester, dan diharapkan sifat mekanik komposit poliester lebih baik daripada sifat mekanik dari resin poliester murni.
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh penambahan bentonit termodifikasi sebagai pengisi dalam memperbaiki kekurangan sifat resin poliester tak jenuh yaitu dalam hal kekuatan tarik (tensile strength), kekuatan bentur (impact strength) dan penyerapan air (water absorption).
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan komposisi terbaik antara bentonit termodifikasi terhadap kekuatan tarik (tensile strength), kekuatan bentur (impact strength), penyerapan air (water absorption), pada komposit poliester yang dihasilkan.
4 1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat:
1. Memberikan informasi tambahan bagi dunia industri tentang pemanfaatan bentonit termodifikasi sebagai pengisi pada komposit
2. Memberikan informasi terutama dalam bidang penelitian komposit tentang pengaruh bentonit termodifikasi sebagai bahan pengisi komposit poliester sehingga dapat diketahui komposisi pengisi yang terbaik diantara kedua jenis pengisi.
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan baku yang digunakan pada penelitian ini yaitu poliester tak jenuh sebagai matriks dan bentonit sebagai pengisi. Variabel yang digunakan adalah :
Variabel Tetap Variabel Bebas
Komposisi Katalis MEKP sebanyak 1% dari berat resin poliester tak jenuh
Kandungan berat pengisi sebesar 5, 10, 15, dan 20% dari berat komposit
Perbandingan antara bentonit termodifikasi dengan TiO2 (Titanium Dioksida) sebagai filler sebesar 5 : 4
Variasi konsentrasi CTAB pada modifikasi bentonit yaitu sebesar 0,05, 0,1, dan 0,15 M
Uji yang dilakukan adalah uji tarik (tensile strength) ASTM D 638 - 10, uji bentur (impact strength) ASTM D 5942 - 96, penyerapan air (water absorption) ASTM D 2482 - 01, pada komposit poliester tidak jenuh yang dihasilkan serta didukung oleh analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR), Scanning Electon Microscopy (SEM)
