Download pdf - SINTESIS KOMPOSIT POLIPROPILENA/SERAT ALAM/GRUP …/Sintesis...SINTESIS KOMPOSIT POLIPROPILENA/SERAT ALAM/GRUP KAOLIN YANG MEMILIKI KEMAMPUAN HAMBAT BAKAR SERTA SIFAT MEKANIK YANG

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

SINTESIS KOMPOSIT

POLIPROPILENA/SERAT ALAM/GRUP KAOLIN

YANG MEMILIKI KEMAMPUAN HAMBAT BAKAR SERTA

SIFAT MEKANIK YANG BAIK

Disusun oleh :

ELIEPHEDIA OKIDIMIS

M0306006

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Februari, 2012


commit to user

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini dibimbing oleh :

Pembimbing I Pembimbing II

Prof. Dra. Neng Sri Suharty, MSc., PhD Prof. Dr. Kuncoro Dihardjo, S.T, M.T

NIP. 19490816 198103 2001 NIP. 19710103 199702 1001

Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada :

Hari : Rabu

Tanggal : 1 Februari 2012

Anggota Tim Penguji :

1. Dr. rer. nat Fajar Rakhman Wibowo., M.Si 1. …………………

NIP. 19730605 200003 1001

2. I.F . Nurcahyo., M.Si 2. ………………..

NIP. 19780617 200501 1001

Disahkan oleh :

Ketua Jurusan Kimia FMIPA UNS

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dr. Eddy Heraldy, MSi

NIP. 19640305 200003 1002


commit to user

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “Sintesis Komposit

Polipropilena/Serat Alam/Grup Kaolin yang Memiliki Kemampuan Hambat

Bakar serta Sifat Mekanik yang Baik” belum pernah diajukan untuk memperoleh

gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga

belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis

diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, Februari 2012

Eliephedia Okidimis


commit to user

iv

SINTESIS KOMPOSIT POLIPROPILENA/SERAT ALAM/GRUP KAOLINYANG MEMILIKI KEMAMPUAN HAMBAT BAKAR SERTA SIFAT

MEKANIK YANG BAIK

ELIEPHEDIA OKIDIMISJurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret

ABSTRAKKomposit pada penelitian ini telah disintesis dari matriks limbah

polipropilena (LPP), filler serat tandan kosong kelapa sawit (STKS) dan lempunggrup kaolin yakni kaolin (Kao) dan haloisit (Hal), penyambung silang Divinilbenzene (DVB), serta penggandeng Asam Akrilat (AA) yang digrafting dengan LPPmembentuk LPP-g-AA. Konsentrasi lempung grup kaolin divariasi 10%, 20%, 30%,dan 40% (w/w). Sintesis komposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao danLPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal dengan ratio LPP/STKS = 8/2 dilakukan secarareaktif menggunakan benzoil peroksida (BPO) dalam pelarut xilena.

Komposisi optimum komposit diperoleh dengan penambahan 20% (w/w)lempung kaolin maupun haloisit. Komposit tersebut memiliki kemampuan hambatbakar dan sifat mekanik yang lebih baik daripada komposit tanpa lempung yangdidasarkan pada uji bakar dan sifat mekanik. Kemampuan hambat bakar meliputitime to ignition (TTI), kecepatan pembakaran, dan persentase heat release (%HR)berdasarkan ASTM D 635. Komposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao 20%mengalami peningkatan TTI dan %HR sebesar 171,56% dan 5,01%, serta penurunankecepatan pembakaran 59,55%. Komposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal 20%mengalami peningkatan TTI dan %HR sebesar 221,78% dan 5,20%, serta penurunankecepatan pembakaran 63,64%. Pengujian sifat mekanik yang meliputi kekuatantarik, modulus young, energi serap dan kekuatan impak mempergunakan ASTM D638 dan 6110. Komposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao 20% mengalamipeningkatan kekuatan tarik, modulus young, energi serap dan kekuatan impakmasing-masing sebesar 13,70%, 23,28%, 43,03%, dan 42,42%. KompositLPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal mengalami peningkatan kekuatan tarik, modulusyoung, energi serap dan kekuatan impak masing-masing sebesar 19,42%, 25,93%,53,53%, dan 51,70%.

Spektra FTIR komposit menunjukkan pola spektra dari bahanpenyusunnya. Pada gugus karbonil komposit tersebut mengalami pergeseranbilangan gelombang dari 1728 cm-1 ke 1735 cm-1 yang menandakan terjadinya reaksiesterifikasi antara AA dengan selulosa STKS. Pola XRD komposit pada 2θ=10-70menunjukkan puncak-puncak kristalografi yang khas dari bahan penyusunnyakecuali puncak kristalografi yang khas dari lempung. Hal ini mengindikasikan bahwalempung dimungkinkan mengalami eksfoliasi dalam matriks polimer.

Kata kunci : limbah polipropilena, serat tandan kosong kelapa sawit, kaolin, haloisit


commit to user

v

SYNTHESIS OF COMPOSITESPOLYPROPYLENE/NATURAL FIBER/KAOLINITE GROUP WHICH HAVE

BETTER FIRE RETARDANCY AND MECHANICAL PROPERTIES

ELIEPHEDIA OKIDIMISDepartment of Chemistry. Mathematic and Science Faculty.

Sebelas Maret University

ABSTRACTComposites in this research have been synthesized from polypropylene

waste (PPw) matrix, empty fruit bunch of oil palm fibers (EFPF) and kaolinite groupclays namely kaolinite (Kao) and halloysite (Hal) as fillers, cross linker divinylbenzene (DVB), as well as the coupling agent acrylic acid (AA) which grafted withPPw forming PPw-g-AA. The kaolinite group clays concentration were varied 10%,20%, 30%, and 40% (w/w). The synthesis of composites PPw/ DVB/PPw-g-AA/EFPF/Kao and PPw/DVB/PPw-g-AA/EFPF/Hal with ratio PPw/ EFPF=8/2 havedone reactively using benzoyl peroxide (BPO) in xylene solvent.

The optimum composition of the composites were obtained by the additionof 20% (w/w) of kaolinite or halloysite clays. Its have fire retardancy andmechanical properties better than to the composites without clay are based on testburn and mechanical properties. Fire retardancy includes time to ignition (TTI),burning rate and and the percentage of heat release (% HR) according to ASTM D635. PPw/DVB/PPw-g-AA/EFPF/Kao 20% composites have increased TTI and%HR of 171.56% and 5.01%, and have decreased burning rate of 59.55%.PPw/DVB/PPw-g-AA/EFPF/Hal 20% composites have increased TTI and %HR of221.78% and 5.20%, and have decreased burning rate of 63.64%. The test ofmechanical properties that includes tensile strength, young’s modulus, absorptionenergy and impact strength according to ASTM D 638 and 6110. PPw/DVB/PPw-g-AA/EFPF/Kao 20% composites have increased tensile strength, young’s modulus,absorption energy and impact strength of 13.70%, 23.28%, 43.03%, dan 42.42%,respectively. PPw/DVB/PPw-g-AA/EFPF/Hal 20% composites have increasedtensile strength, young’s modulus, absorption energy and impact strength of 19.42%,25.93%, 53.53%, and 51.70%, respectively.

The FTIR spectra of composites showed spectra pattern of the constituentmaterials. The carbonyl group of composites were shifted wavenumbers from 1728cm-1 to 1735 cm-1 that shows the occurrence of esterification reaction between AAwith the cellulose of EPPF. The XRD pattern of composites at 2θ = 10-70 showscrystallographic peaks a typical of the constituent materials except thecrystallographic peak a typical of clay. This indicates that clay may be exfoliated bypolymer matrix.

Key words : waste polypropylene, empty fruit bunch of oil palm fibers, kaolinite,halloysite


commit to user

vi

Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan.

(Q.S Al-insyirah: 5)

Alloh tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannnya...

(Q.S Al-baqarah : 286)

Dan janganlah kamu (merasa) lemah, dan jangan (pula) bersedih hati, sebab

kamu paling tinggi (derajatnya), jika kamu orang beriman.

(Q.S Al-imran : 139)

Keberhasilan adalah kemampuan untuk melewati dan mengatasi dari satu

kegagalan ke kegagalan berikutnya tanpa kehilangan semangat.

(Winston Chuchill)

Raihlah ilmu, dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar. (Umar

bin Khatab)


commit to user

vii

PERSEMBAHAN

Karya sederhana ini penulis persembahkan

Untuk mama dan bapak di rumah

yang senatiasa memberikan doa serta supportnya


commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan

karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi. Sholawat dan

salam senantiasa penulis haturkan kepada Rosulullah SAW sebagai pembimbing

seluruh umat manusia.

Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak,

karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada :

1. Bpk Dr. Eddy Heraldy, MSi selaku ketua jurusan Kimia FMIPA UNS

2. Ibu Prof. Dra. Neng Sri Suharty, MSc., PhD selaku pembimbing I dan

pembimbing akademik

3. Bapak Prof. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T selaku pembimbing II

4. Bapak Dr.Rer.nat. Fajar Rakhman Wibowo, M.Si selaku penguji I

5. Bapak IF Nurcahyo selaku Ketua Lab Dasar Kimia FMIPA UNS serta penguji II

6. Bapak-ibu dosen Jurusan Kimia FMIPA UNS

7. Aprina Suci Mahlani selaku partner skripsi

8. Semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu

Penelitian ini merupakan bagian dari projek penelitian “Developing of

Polypropylene/nano-Halloysite or nano-Montmorillonite Composites : Tough, High

Flame Resistance and Enviromental Friendly of Public Transportion” atas nama

Prof. Neng Sri Suharty, M.S., Ph.D. Berkaitan dengan hal tersebut maka

penggandaan atau pengambilan segala sesuatu dari penelitian ini harus seijin Prof.

Neng Sri Suharty, M.S., Ph.D sebagai pemilik projek penelitian.

Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini.

Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakannya.

Namun demikian, penulis berharap semoga karya kecil ini bermanfaat bagi pembaca

Surakarta, Februari 2012

Eliephedia Okidimis


commit to user

ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN ......................................................................... iii

HALAMAN ABSTRAK .................................................................................. vi

HALAMAN ABSTRACT ................................................................................ v

HALAMAN MOTTO ...................................................................................... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ....................................................................... vii

KATA PENGANTAR ...................................................................................... viii

DAFTAR ISI .................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 1

A. Latar Belakang Masalah ........................................................... 1

B. Perumusan Masalah ................................................................. 3

1. Identifikasi Masalah ........................................................... 3

2. Batasan Masalah ................................................................ 5

3. Rumusan Masalah .............................................................. 6

C. Tujuan ...................................................................................... 6

D. Manfaat .................................................................................... 6

BAB II LANDASAN TEORI ..................................................................... 7

A. Tinjauan Pustaka ...................................................................... 7

1. Polipropilena ...................................................................... 7

2. Bahan Pengisi (filler) ......................................................... 9

3. Komposit ............................................................................ 16

4. Fire Retardant ................................................................... 22

5. Karakteristik Komposit ...................................................... 25

a). Spektrofotometer Infra Merah.................................... 25

b). Difraksi Sinar-X (XRD)…....…................................. 26


commit to user

x

c). Pengujian Daya Bakar ..........………………………. 27

d). Pengujian sifat Mekanik ...............…………...…….. 28

B. Kerangka Pemikiran ................................................................. 30

C. Hipotesis ................................................................................... 34

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 35

A. Metode Penelitian ..................................................................... 35

B. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................. 35

C. Alat dan Bahan Yang Digunakan ............................................. 35

1. Alat ..................................................................................... 35

2. Bahan ................................................................................. 36

D. Prosedur Kerja .......................................................................... 36

1. Preparasi Limbah Polipropilena (LPP)............................... 36

2. Preparasi Serat tandan Kosong Kelapa Sawit (STKS) ....... 36

3. Kalsinasi Lempung Kaolin dan Haliosit…………............. 36

4. Sintesis Senyawa Penggandeng LPP-g-AA dengan

Metode Larutan..................................................................37

5. Sintesis Biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS

sebagai Pembanding Menggunakan Metode Proses

Larutan ..............................................................................

37

6. Sintesis Geobiokomposit Menggunakan Metode Larutan . 38

7. Pembuatan Spesimen ……………………………………. 39

8. Pengujian Daya Bakar …………………………………... 39

E. Teknik Pengumpulan Data ........................................................ 40

F. Teknik Analisis Data dan Penyimpulan hasil ............................ 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 43

A. Penalaran Struktur .................................................................... 43

1. Biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS ........................ 44

2. Geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal ........... 47

B. Pengujian Daya Bakar ............................................................. 50

1. Time to Ignition (TTI) ........................................................ 50

2. Kecepatan Pembakaran ...................................................... 52


commit to user

xi

3. Heat Release (HR) ............................................................. 53

C. Pengujian Sifat Mekanik .......................................................... 55

1. Kekuatan Tarik ................................................................... 55

2. Modulus Young (E) ........................................................... 56

3. Energi Serap (Es) dan Kekuatan Impak ............................. 57

BAB V KESIMPULAN .............................................................................. 61

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 62

LAMPIRAN-LAMPIRAN ............................................................................... 73


commit to user

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Sifat Fisik dan Morfologi STKS …………………………………….. 11

Tabel 2. Komposisi Kimia dari STKS ………………………………………... 11

Tabel 3. Formula Sintesis Senyawa Penggandeng LPP-g-AA…………….... 37

Tabel 4. Formula Sintesis Biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS …….. 38

Tabel 3. Berbagai Jenis Formula pada Sintesis Geobiokomposit ................. 39


commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. (a). Limbah polipropena (LPP); (b). Label Plastik Jenis PP; (c).

Reaksi addisi propena menjadi polipropilena…………………..

8

Gambar 2. (a). Isotaktik; (b). Ataktik; (c). Sindiotaktik, dimana R = CH3 … 9

Gambar 3. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS) ………………..…………. 10

Gambar 4. (a). Monomer selulosa; (b). Struktur Selulosa yang saling

berikatan (bentuk kursi) yang dapat membentuk ikatan glikosida

12

Gambar 5. (a). rumus umum kaolin; (b). Struktur kaolin …………………... 14

Gambar 6. (a). Rumus umum haloisit; (b). Struktur haloisit ……………. 15

Gambar 7. Pembentukan radikal pada (a). BPO; (b). PP …………….......... 17

Gambar 8. (a). Struktur asam akrilat (AA); (b). Pembentukan radikal pada

asam akrilat; (c). Proses grafting LPP-g-AA; (d). Pembentukan

radikal pada LPP-g-AA ……………………...…………...….....

18

Gambar 9. Reaksi radikal pada selulosa …………………………………… 19

Gambar 10. (a). Struktur DVB; (b). Pembentukan radikal pada DVB …......... 19

Gambar 11. Skema sintesis polimer dan clay ………....................................... 21

Gambar 12. (a) Rangkaian alat proses larutan; (b). Internal Mixer ………...... 21

Gambar 13. Struktur Xilena …….………………………................................. 22

Gambar 14. (a). Reaksi pembakaran; (b). Segitiga api …................................ 22

Gambar 15. Skema pemantulan sinar X oleh bidang kristal ........................... 26

Gambar 16. Spesimen pengujian daya bakar ................................................... 28

Gambar 17. Spesimuen uji kekuatan tarik sesuai ASTM D 638 tipe V ……. 29

Gambar 18. Spektrum FT-IR: (a) LPP (film), (b) AA (neat-liquid), (c) LPP-

g-AA (film) ……………………………….……………………..

44

Gambar 19. Spektrum FT-IR: (a) LPP (film), (b) DVB (neat liquid), (c) LPP-

g-AA (Formula II) (film) (d) STKS (pelet KBr), dan (e)

Biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) (film) ..

46

Gambar 20. Spektrum FT-IR: (a) LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1)

(b) Haloisit (pellet KBr), (c) LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal

(film) …………………………………………………………….

48


commit to user

xiv

Gambar 21. Difaktogram (a) LPP, (b) Haloisit (c) LPP/DVB/LPP-g-

AA/STKS/Hal (Formula F3) ……………………………………

49

Gambar 22. Pengujian Daya Bakar …………………………………………. 50

Gambar 23. Kurva time to ignition dengan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS

tanpa clay (konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (F2) dan LPP/DVB/LPP-g-

AA/STKS/Hal (F3) ……………………………………………...

51

Gambar 24. Skema penghambatan O2 secara (a) interkalasi dan (b) eksfoliasi 51

Gambar 25. Kurva kecepatan pembakaran LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS

tanpa clay (konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan


AA/STKS/Hal (F3) ……………………………………………...

53

Gambar 26. Kurva heat release dari LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa clay

(konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan


AA/STKS/Hal (F3) ……………………………………………...

54

Gambar 27. Kurva nilai kuat tarik LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa clay

(konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan


AA/STKS/Hal (F3) ……………………………………………...

56

Gambar 28. Kurva nilai modulus young LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa

clay (konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan


AA/STKS/Hal (F3) ……………………………………………...

57

Gambar 29 Kurva nilai (a) energi serap (Es) dan (b) kekuatan impak

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa clay (konsentrasi 0%) (F1)

sebagai pembanding dengan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao

(F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (F3) ………………...

58


commit to user

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Bagan Alir Preparasi LPP .......................................................... 73

Lampiran 2. Bagan Alir Preparasi LPP-g-AA................................................. 73

Lampiran 3. Bagan Alir Pembuatan Geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-

AA/STKS/Clay ……………………………..............................

74

Lampiran 4. Pola Difraksi LPP berdasarkan JCPDS …….............................. 75

Lampiran 5. Pola Difraksi Haloisit berdasarkan JCPDS …………………… 75

Lampiran 6. Formula ……………………………………………………….. 76

Lampiran 7. Perhitungan Time to Ignition ………………………………….. 76

Lampiran 8. Perhitungan Kecepatan Pembakaran ………………………….. 77

Lampiran 9. Perhitungan Heat Release (HR) ………………………………. 78

Lampiran 10. Perhitungan Nilai Kekuatan Tarik ……………………………. 79

Lampiran 11. Perhitungan Modulus Young …………………………………. 80

Lampiran 12. Perhitungan Energi Serap (Es) ………………………………... 81

Lampiran 13. Perhitungan Kekuatan Impak …………………………………. 82


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kebutuhan akan air minum dalam kemasan (AMDK) terpenuhi dari

berbagai macam bentuk AMDK antara lain: kemasan galon 19 L yang terbuat dari

polikarbonat (PC) sebesar 60%, kemasan botol 600 mL yang terbuat dari dari

poliethylen terpthalat (PET) sebesar 25%, dan kemasan gelas atau cup 240 mL yang

terbuat dari polipropilena (PP) sebesar 15% (Soentantini, 2007). Berdasarkan data

dari Asosiasi Perusahaan Air minum dalam Kemasan Indonesia (Aspadin) (Baroeno,

2010) pada tahun 2009 total konsumsi AMDK di Indonesia sebesar 15,5 milyar liter

dan diperkirakan pada tahun 2010 mencapai 17 miliar liter atau tumbuh 15%

dibandingkan dengan produksi tahun 2009. Air mineral dalam kemasan (AMDK)

berbentuk gelas umumnya hanya digunakan sekali pakai kemudian langsung dibuang

sehingga dapat diasumsikan bahwa limbah yang dihasilkan sebesar 9,7 milyar gelas.

Berdasarkan pengukuran massa, satu buah gelas mempunyai massa 4 gr, maka

limbah AMDK yang terbuat dari PP terbuang seberat 3,88 x 104 ton yang dapat

menimbulkan pencemaran limbah polipropilena (LPP) di lingkungan. Limbah

polipropilena (LPP) merupakan limbah plastik yang pada umumnya tidak dapat

terbiodegradasi secara alami sehingga keberadaannya di lingkungan dapat

menghambat kinerja mikroorganisme dalam proses pembusukan sampah di dalam

tanah dan dapat menimbulkan pencemaran. Permasalahan lingkungan yang timbul

karena LPP tersebut perlu dicari penyelesaiannya.

Berdasarkan penelitian sebelumnya terdapat salah satu alternatif

pemecahan masalah pencemaran lingkungan oleh limbah plastik adalah pembuatan

komposit yang bermanfaat seperti komposit PP/Clay dapat digunakan untuk aplikasi

komersial yaitu komponen bagian luar otomotif (Solomon, 2004) dan komposit

LDPE/Clay untuk kemasan (packaging) (Arunvisut et al., 2007). Selain itu, terdapat

pemanfaatan dari limbah plastik yaitu dengan cara penambahan bahan pengisi (filler)

ke dalam matriks polimer sehingga dihasilkan komposit yang memiliki sifat

biodegradabel yaitu yang dapat terdegradasi di alam dan ramah lingkungan serta


commit to user

2

memiliki sifat mekanik yang baik. Bahan-bahan pengisi (filler) dapat berasal dari

bahan organik (serat tumbuh-tumbuhan) dan geopolimer (lempung/clay). Beberapa

penelitian terdahulu yang menggunakan serat alam sebagai filler ke dalam matriks

polimer yaitu : polibutilen suksinat (PBS) dengan abu sekam padi atau serbuk kayu

(Kim et al., 2005), komposit polistirena daur ulang dengan serbuk kayu sengon dan

serbuk kayu kelapa (Suharty dan Firdaus et al., 2007), komposit epoxy dengan serat

pisang (banana fibers) (Maleque et al., 2006), polikarbonat dengan serat daun nanas

(Threepopnatkul et al., 2008), polietilen dengan serat kenaf (Aji et al., 2009),

polipropilena dengan serat bambu (Suharty et al., 2008) dan komposit termoplastik

akrolonitril butadiena stirena (ABS) dengan STKS sehingga dihasilkan komposit

yang biodegradabel dan memiliki sifat mekanik yang baik (Maulida, 2009).

Salah satu jenis serat alam yang banyak dijumpai di Indonesia adalah serat

tandan kosong kelapa sawit (STKS) yaitu serat dari tanaman sawit yang dapat

tumbuh subur di daerah tropis seperti Indonesia. Pemanfaatan STKS di Indonesia

masih terbatas untuk pupuk serta biodiesel sehingga kurang memanfaatkan

keunggulan nilai mekanisnya yang sebenarnya dapat meningkatkan nilai

ekonomisnya (Anonim, 2009). Salah satu cara untuk meningkatkan nilai ekonomi

dari STKS adalah dengan memanfaatkannya sebagai bahan pengisi dalam suatu

komposit.

Plastik dan serat alam merupakan bahan yang mudah terbakar. Sifat tersebut

menjadi masalah serius karena pada alat transportasi rawan terjadi kebakaran, baik

yang diakibatkan oleh kecelakaan maupun gangguan kelistrikan pada mesin.

Peningkatan sifat hambat bakar dari material komposit telah menjadi tuntutan dan

sangat penting dalam rangka memenuhi kebutuhan akan keamanan produk komposit

serat alam, sehingga perlu ditambahkan suatu bahan penghambat bakar ke dalam

komposit serat alam.

Kemampuan tahan bakar dari suatu komposit dapat ditingkatkan dengan

penambahan senyawa penghambat bakar (fire retardants). Menurut Sain et al. (2004)

asam borat, zink borat dan kloride, serta garam ammonium dari fosfat, borat, sulfat

dan klorida dapat digunakan sebagai senyawa aditif senyawa fire retardants. Patra et

al. (2005) melaporkan bahwa senyawa CaCO3 yang dicampur dengan Ammonium


commit to user

3

polipospat (APP) dapat bertindak sebagai senyawa fire retardants. Penambahan

senyawa fire retardants Mg(OH)2/Al(OH)3 (ratio 15/5), serta H3BO3 pada

biokomposit polipropilena (PP) dengan serat kenaf dapat mengurangi tingkat

pembakaran 55% (Suharty et al., 2010). Suharty et al. (2010a) sintesis biokomposit

LPP/Serat Kenaf yang ditambahkan dengan senyawa penghambat nyala CaCO3 dan

DAP menurunkan kecepatan pembakaran sebesar 54%. Penambahan material

anorganik seperti montmorillonite (MMt) dapat meningkatkan efektifitas senyawa

fire retardants (Lee et al., 2003). Penambahan lempung (clay) melalui grafting

antara PP dengan maleic anhydride (MA) dapat menurunkan kemampuan bakar

(Gilman et al., 2000). Haloisit dapat digunakan sebagai penyekat/pengisolasi panas

pada permukaan komposit (Handge et al., 2010). Hussain M et al. (2003) melaporkan

bahwa penambahan kaolin dapat digunakan sebagai senyawa fire retardants.

Menurut Haiyun et al. (2011) melaporkan bahwa interaksi clay ke dalam matriks

polimer menghambat konduksi panas antara polimer dan nyala api sehingga

menunda adanya pembakaran.

B. Perumusan Masalah

1. Identifikasi Masalah

Limbah AMDK merupakan limbah yang sulit terdegradasi di alam. Salah

satu limbah AMDK yang yang dihasilkan cukup banyak adalah kemasan cup yang

terbuat dari polipropilena yaitu sebesar 3,88 x 104 ton sehingga menimbulkan limbah

polipropilena (LPP) yang dapat menyebabkan pencemaran. Salah satu alternatif

untuk mengatasi LPP yang berlimpah dan tidak degradabel adalah dengan mengubah

LPP menjadi material baru yang dapat terdegradasi serta memiliki sifat mekanik

yang meningkat dengan cara penambahan serat alam sebagai bahan pengisi dalam

komposit. Salah satu jenis serat alam yang banyak dijumpai di Indonesia adalah serat

tandan kosong kelapa sawit (STKS) yaitu serat dari tanaman sawit yang dapat

tumbuh subur di daerah tropis seperti Indonesia. Serat TKS memiliki kekuatan tarik

sebesar 71 MPa (Yusooff at al., 2009).

Komposit serat alam dapat dipergunakan sebagai komponen kendaraan

bermotor. Permintaan terhadap komposit serat alam dalam berbagai aplikasi seperti


commit to user

4

komponen otomotif terus meningkat. Hal ini disebabkan karena keuntungan yang

diperoleh secara ekologi dan ekonomi lebih besar dari komposit konvensional.

Sedangkan sebagai material organik, komposit serat alam sangat mudah terbakar.

Peningkatan sifat hambat bakar dari material komposit telah menjadi tuntutan dan

sangat penting dalam rangka memenuhi kebutuhan akan keamanan produk komposit

serat alam. Sehingga perlu ditambahkan suatu senyawa penghambat bakar (fire

retardants) kedalam komposit serat alam.

Penambahan Clay dalam komposit serat alam dapat digunakan sebagai

senyawa fire retardants (Delhom et al., 2010). Du et al. (2006) melaporkan bahwa

penambahan Halloysite Nanotubes (HNTs) pada PP dapat menurunkan kemampuan

bakar dengan terbentuknya arang sehingga menghambat gas pengoksidasi (O2).

Penambahan kaolin lebih efektif sebagai senyawa fire retardants daripada silica dan

alumina yang berdiri sendiri dalam komposit (Ribeiro et al., 2008). Hal ini karena di

dalam kaolin terdapat silika dan alumina.

Sintesis komposit dapat dilakukan menggunakan metode larutan dengan

menggunakan pelarut yang sesuai (Suharty, 1993) maupun metode internal mixer

(Kim et al., 2005). Dalam prosesnya dapat dilakukan secara reaktif menggunakan

inisiator maupun non reaktif (Suharty et al., 2007). Suharty et al. (2008), mensintesis

polipropilena daur ulang dengan serbuk bambu mempergunakan asam akrilat (AA)

sebagai senyawa penggandeng multifungsional. Ismail et al. (2010) telah membuat

komposit Linear Low-Density Polyethylene/Poly (Vinyl Alcohol) (LLDPE/PVA)

menggunakan senyawa penggandeng multifungsional maleic anhydride (MA).

Khalid M et al. (2008) melakukan sistesis komposit PP/STKS menggunakan

senyawa penggandeng silang maleic anhydride (MA) yang di grafting dengan PP

sehingga terbentuk PP-g-MA yang dapat meningkatkan interaksi antara matriks dan

filler. Peningkatan kualitas komposit juga dapat dilakukan dengan penambahan agen

penyambung silang yang berfungsi untuk meningkatkan ikatan silang dan

mengeraskan komposit. Suharty (1993), telah melakukan grafting antara PP dengan

ditert-butil benzil akrilat (DBBA) menggunakan agen penyambung silang divinil

benzena (DVB) dan trimetilol propana triakrilat (TMPTA), dimana hasilnya adalah


commit to user

5

pembuatan dengan menggunakan agen penyambung silang DVB lebih kuat daripada

dengan TMPTA.

Karakterisasi komposit dilakukan pada analisis gugus fungsi serta

kristalinitas. Pengujian daya bakar dilakukan dengan penentuan time to ignition

(TTI), kecepatan pembakaran menggunakan ASTM D 635 serta kemampuan untuk

melepaskan panas setelah terbakar (HR). Sedangkan pengujian sifat mekanik berupa

kekuatan tarik (TS) dan modulus young (E) menggunakan Universal Testing

Machine (UTM) mengikuti ASTM D 638 serta energi serap dan kekuatan impak

menggunakan charpy impact testing machine mengikuti ASTM D6110.

2. Batasan Masalah

1. Sumber polipropilena yaitu limbah air mineral dalam kemasan (AMDK) dalam

bentuk gelas (cup) 240 mL dengan merek sejenis.

2. Bahan pengisi (filler) yang juga digunakan adalah serat tandan kosong kelapa

sawit (STKS) yang diperoleh dari PTPN VII unit Rejosari, Lampung Selatan dan

lempung (clay) yang kaolin yang diperoleh dari Bratachem, Yogyakarta serta

haloisit yang diperoleh Applied Minerals Inc, USA.

3. Variasi konsentrasi kaolin maupun haloisit yang digunakan adalah 10%, 20%,

30% serta 40%.

4. Pembuatan komposit dilakukan dengan metode larutan menggunakan pelarut

xilena dengan proses secara reaktif mempergunakan inisiator benzoil peroksida

(BPO) dan adanya senyawa penggandeng LPP-g-AA serta agen penyambung

silang DVB.

5. Penalaran struktur dilakukan dengan perubahan gugus fungsi dengan

spektrofotometer infra merah (FT-IR), kritalinitas dengan difraksi sinar-X (X-Ray

Difraction, XRD).

6. Pengujian daya bakar meliputi penentuan time to ignition (TTI), kecepatan

pembakaran dilakukan menurut ASTM D 635 serta Heat Release (HR).

7. Pengujian sifat mekanik berupa kekuatan tarik (TS) dan modulus young (E)

menggunakan Universal Testing Machine (UTM) mengikuti ASTM D 638 serta


commit to user

6

energi serap dan kekuatan impak menggunakan charpy impact testing machine

mengikuti ASTM D 6110.

3. Rumusan Masalah

1. Bagaimana komposisi optimum pembuatan geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-

AA/STKS/Kao dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal dalam berbagai variasi

konsentrasi clay secara proses larutan terhadap kemampuan hambat bakar?

2. Bagaimana komposisi optimum geobiokomposit terhadap peningkatan sifat

mekanik?

C. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah pemanfaatan limbah polipropilen (LPP)

dengan serat tandan kosong kelapa sawit (STKS) dan penambahan kaolin maupun

haloisit sehingga dihasilkan geobiokomposit yang memiliki kemampuan hambat

bakar serta sifat mekanik yang tinggi.

D. Manfaat

1. Memberikan suatu pengetahuan mengenai cara mengatasi LPP yang dapat

menimbulkan permasalahan lingkungan karena sifatnya yang tidak dapat

terbiodegradasi.

2. Memberikan informasi untuk akademisi terutama dibidang polimer untuk

menjadikan suatu plastik PP yang mudah terbakar dapat dimodifikasi menjadi

suatu senyawa yang tidak mudah terbakar (fire retardants).


commit to user

7

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Polipropilena

Polipropilena (PP) adalah polimer yang mempunyai susunan berulang dari

monomer propena dengan rumus struktur (CH2=CH-CH3). Propena berasal dari

minyak bumi yang diperoleh melalui proses cracking (Grant, 1985). Penggabungan

monomer propena membentuk polipropena melalui proses polimerisasi addisi

(Adriani, 2003). Setiap unit ulang polipropilena mempunyai karbokation pada

karbon tersier bersifat sangat stabil, sehingga atom H yang terikat pada karbon

tersier tersebut bersifat reaktif dan bersifat non polar (Pudjaatmaka, 1986).

Kereaktifan ini disebabkan efek sterik dari gugus besar disekitar karbon tersier. Bila

suatu radikal menyerang polipropilena, maka Hidrogen yang lepas adalah yang

mempunyai energy disosiasi pemutusan ikatan C-H yang rendah. Energi disosiasi

pemutusan ikatan C-H tersier lebih rendah daripada energi disosiasi pemutusan

ikatan C-H sekunder maupun C-H primer. Energi disosiasi ikatan C-H pada karbon

tersier sebesar 91 kkal/mol sedangkan karbon posisi sekunder sebesar 94,5 kkal/mol

(Fessenden dan Fessenden, 1986).

Polipropilena bersifat non polar sehingga tidak dapat larut dalam air tetapi

dapat larut dalam dalam toluena mendidih adalah 66% dan pada xilena mendidih

adalah 100% (Suharty, 1993). Polipropilena bersifat termoplastik yaitu dapat

dipanaskan berulang-ulang. Ketika dipanaskan polipropilena akan meleleh dan

mengeras kembali saat didinginkan (Lubis, 2009). Polipropilena merupakan salah

satu plastik yang digunakan dalam bidang industri dengan kode angka 5 dari The

Society of Plastic Industry (Kusumastuti, 2008).


commit to user

8

(a) (b)

Propena Polipropilena

(c)

Gambar 1. (a). Limbah polipropena (LPP); (b). Label plastik jenis PP; (c). Reaksiaddisi propena menjadi polipropilena

Pada polimer polipropilena, rantai polimer yang terbentuk dapat tersusun

membentuk daerah kristalin (molekul tersusun teratur) dan bagian lain membentuk

daerah amorf (molekul tersusun secara tidak teratur). Dalam struktur polimer

polipropilena atom-atom karbon terikat secara tetrahedral dengan sudut antara ikatan

C-C 109,5º dan membentuk rantai zigzag planar (Adriani, 2003). Polipropilena

struktur zigzag planar dapat terjadi dalam tiga cara yang berbeda-beda tergantung

pada posisi relatif gugus metil (CH3) satu sama lain di dalam rantai polimernya

sehingga menghasilkan struktur isotaktik (grup metil pada satu sisi dari bidang),

ataktik (grup metil secara acak menempel ke setiap sisi) dan sindiotaktik (grup metil

bergantian), seperti gambar 2. Secara kimia ketiga struktur polipropilena berbeda

satu sama lain. Polipropilena ataktik tidak dapat berubah menjadi polipropilena

sindiotaktik atau menjadi struktur lainnya tanpa memutuskan dan menyusun kembali

beberapa ikatan kimia. Dalam struktur polipropilena ataktik gugus metil bertindak

seperti cabang-cabang rantai pendek yang muncul pada sisi rantai secara acak. Ini

mengakibatkan sulitnya untuk mendapatkan daerah-daerah rantai yang sama

(tersusun) sehingga mempunyai sifat kristalin rendah menyebabkan tingginya kadar

oksigen pada bahan tersebut sehingga bahan polimer ini mudah terdegradasi oleh

C

H

CH3

H2C CH2C

H

CH3

**

Karbon tersier


commit to user

9

pengaruh lingkungan seperti kelembaban cuaca, radiasi sinar matahari dan lain

sebagainya (Evrianni, 2009). Polipropilena berstruktur isotaktik dan sindiotaktik

adalah sangat kristalin, bersifat keras dan kuat. Menurut Ghosh (2011), PP komersial

hampir 90-97% merupakan isotaktik.

(a)

(b)

(c)

Gambar 2. (a). Isotaktik; (b). Ataktik; (c). Sindiotaktik, dimana R = CH3

2. Bahan Pengisi (Filler)

Bahan pengisi adalah bahan yang ditambahkan ke dalam campuran plastik

untuk peningkatan sifat mekanik (kuat tarik) suatu polimer (Ismail, 2001). Bahan-

bahan pengisi dapat berasal dari bahan anorganik (fiberglass), geopolimer (lempung)

, dan bahan organik (serat tumbuh-tumbuhan).

Bahan pengisi dari serat tumbuhan memiliki kelebihan, antara lain:

biodegradabel, densitas rendah, serat tidak hancur saat pemrosesan, serta murah dan

melimpah (Rowell et al., 1997). Serat ini digunakan untuk menaikkan sifat mekanik

pada plastik termoplastik seperti pembuatan biokomposit dengan membuat komposit

polibutilen suksinat (PBS) dengan abu sekam padi sehingga diperoleh komposit yang

lebih kuat (Kim et al., 2005). Penambahan serat pisang pada epoxy resin dapat

meningkatkan nilai kuat tarik sebesar 90% dibandingkan dengan dengan bahan


commit to user

10

awalnya (Maleque et al., 2006). Suharty et al. (2007) membuat biokomposit

degradabel dari polistirena (PS) daur ulang termodifikasi dengan bahan penguat

serbuk kayu kelapa menghasilkan biokomposit yang memilki sifat mekanik yang

lebih meningkat dibandingkan bahan awalnya serta kemampuan untuk terdegradasi

secara mikroorganisme.

Negara Indonesia merupakan negara yang beriklim tropis dimana banyak

ditemukan jenis-jenis tanaman yang memiliki serat. Salah satunya jenis serat alam

yang terdapat di Indonesia adalah serat yang terdapat pada tandan kosong kelapa

sawit (TKS). Indonesia adalah negara penghasil utama kelapa sawit setelah

Malaysia, serta menurut perkiaraan pada tahun 2011 Indonesia akan menjadi negara

penghasil utama kelapa sawit. Dari proses penggelolaan tandan buah segar menjadi

minyak sawit (CPO) lebih kurang 45%nya akan menjadi limbah padat berupa

tempurung (shell), serabut (fiber) dan tandan kosong. Setengah dari jumlah limbah

padat (22-23%) tersebut merupakan tandan kosong (Surjosatyo dan Vidian, 2004).

Menurut Deperin Indonesia (2011), potensi crude palm oil (CPO) tahun 2010 di

Indonesia merupakan yang terbesar di dunia dengan memproduksi 20 juta ton dan

akan terus meningkat karena ditunjang oleh perluasan perkebunan kelapa sawit dan

produktivitas lahan. Sehingga dapat disimpulkan banyaknya limbah TKS yang

terbuang sebesar 8,19 juta ton pada tahun 2010 dan setiap tahunnya akan meningkat.

Sementara itu pemanfaatan limbah tandan kosong kelapa sawit masih terbatas untuk

pupuk serta biodiesel sehingga kurang memanfaatkan keunggulan nilai mekanisnya

yang sebenarnya dapat meningkatkan nilai ekonomisnya (Anonim, 2009).

Gambar 3. Tandan kosong kelapa sawit (TKS)

Tandan kosong kelapa sawit (TKS) dihasilkan sebagai sebagai limbah

dalam proses ekstraksi minyak kelapa sawit. Pada tandan kosong kelapa sawit


commit to user

11

terdapat dua bagian TKS yang mengandung banyak selulosa yaitu bagian pangkal

dan ujung (bagian yang runcing dan keras) dari tandan tersebut yang akan

ditunjukkan pada tabel 1 (Darnoko et al., 1995).

Tabel 1. Sifat Fisik dan Morfologi STKS (Darnoko et al., 1995)

Parameter TKS bagian Pangkal TKS bagian ujung

Panjang Serat, mm 1,2 0,76

Diameter serat, µm (D) 15,0 114,34

Kadar serat (%) 72,67 62,47

Bukan serat (%) 27,33 37,53

Menurut Heradewi (2007), komposisi kimia dari STKS ditunjukkan pada tabel 2.

Tabel 2. Komposisi Kimia dari STKS (Heradewi, 2007)

Komponen Kimia Komposisi (%)

Kadar air 8,2

Kadar lignin 22,12

Kadar α-selulosa 62,46

Kandungan selulosa yang cukup besar serta lignin yang kecil menandakan

bahwa STKS memiliki keuletan yang cukup tinggi dan tidak getas (Mwaikambo,

2006). Maulida (2009) melakukan sintesis biokomposit dari komposit termoplastik

akrolonitril butadiena stirena (ABS) dengan STKS dan diperoleh komposit yang

memiliki sifat mekanik yang lebih baik. Hal ini dikarenakan Serat tandan kosong

kelapa sawit (STKS) memiliki kekuatan tarik yang tinggi karena bentuk serat yang

bermacam-macam dan tidak tersusun. Serat TKS memiliki kekuatan tarik sebesar 71

MPa (Yusooff et al., 2009). Sehingga STKS diharapkan dapat meningkatkan sifat

mekanik dari biokomposit tersebut.

Selulosa (C6H10O5)n dibentuk oleh ± 10.000 monomer glukosa yang diikat

dengan ikatan 1,4-β-glukosida (Sanjaya, 2001). Pada selulosa dapat membentuk

ikatan hidrogen intra dan intermolekul (Andriani, 2003). Ikatan hidrogen antara

gugus-gugus OH dari unit glukosa yang berdekatan dalam molekul selulosa yang

sama disebut ikatan intramolekul yang menyebabkan masing-masing rantai memiliki

kekakuan tertentu. Terdapat juga ikatan hidrogen antara gugus-gugus OH dari

molekul-molekul selulosa yang berdampingan atau disebut ikatan intermolekul.


commit to user

12

Ikatan tersebut menyebabkan adanya pembentukan struktur supramolekul (Setiadi,

2010).

Setiap unit monomer glukosa pada selulosa mengandung tiga gugus

hidroksil (-OH) yang terletak pada C2, C3, dan C6 serta dua oksigen pada C1 dan C4

yang membentuk ikatan glikosidik yang berkaitan dengan monomer lain (Achmadi,

2003). Kelima gugus ini bersifat reaktif dan polar, sehingga akan berikatan dengan

gugus polar dari senyawa lain.

(a)

(b)

Gambar 4. (a) Monomer selulosa; (b) Struktur selulosa yang saling berikatan (bentukkursi) yang dapat membentuk ikatan glikosida.

Ismail (2001) telah menyebutkan bahwa penggunaan serat alam sebagai

pengisi atau filler pada pembuatan biokomposit dapat berfungsi sebagai penguat atau

reinforcement, akan tetapi Kim (2005) dan Rowell (1997) menyatakan bahwa

kekuatan tarik biokomposit akan menurun seiring bertambahnya jumlah serat alam

sebagai pengisi biokomposit. Suharty et al. (2009) komposisi optimum LPP/Serat

kenaf=8/2 memiliki sifat kuat tarik yang meningkat dibandingkan dengan bahan

awalnya. Mengacu pada hasil penelitian tersebut maka dalam penelitian kali ini akan


commit to user

13

digunakan rasio LPP/STKS = 8/2 dengan pertimbangan akan diperoleh biokomposit

yang memiliki sifat mekanik yang tinggi.

Selain berasal dari serat alam, bahan pengisi (filler) yang dapat membantu

degradasi dan meningkat sifat mekanik dari plastik, juga berasal dari geopolimer

(lempung/clay). Penambahan polilaktid (PLA) dengan Montmorillonit (MMt) dapat

meningkatkan kemampuan sifat mekaniknya dan biodegradabel (Ray and Bousmina,

2005). Lee et al. (2001) melaporkan bahwa penambahan alipatik polyester (APES)

dengan MMt organik dapat meningkatkan sifat biodegradabelnya dan meningkatkan

sifat mekaniknya.

Mineral lempung merupakan bahan alam yang relatif banyak terdapat di

Indonesia (Sutha Negara et al., 2008). Lempung/clay yang secara luas terdistribusi di

Indonesia dari Sumatra, Jawa, sampai Timor Timur dan Sulawesi sehingga dapat

dijadikan sebagai material penguat dalam komposit ini (Astutiningsih et al., 2009).

Menurut Supeno (2009), Berdasarkan tipe lapisan tanah, clay terbagi menjadi 3 yaitu

tipe 1:1 (kaolinit), tipe 2:1 (montmorillonit) dan tipe 2:2 (khlorit). Sedangkan

kelompok kaolinit (tipe 1:1) terbagi menjadi 5 mineral yaitu kaolin, haloisit,

Khrisotil, lizardit, dan Antogorit. Golongan kaolinit termasuk kedalam tipe 1 : 1

karena komposisinya terdiri atas satu lembar Si–tetrahedral dan satu lembar Al–

oktahedral (Gardolinski et al., 1999) . Mineral kaolinit merupakan alumino-silikat

yang terhidrasi (Ciullo, 2003).

Kaolin termasuk jenis mineral clay dengan formula Al2O3.2SiO2.2H2O.

Kaolin mengandung SiO2 sekitar 50% (Bakri et al., 2008). Kaolin bersifat hidrofilik,

oleh karena itu juga kaolin bersifat polar (Ciullo, 2003). Kaolin banyak digunakan

sebagai bahan pengisi (filler) dalam komposit untuk memperkuat sifat mekanik dan

mengurangi biaya pembuatan produk komposit (Zhang et al., 2009). Salmah et al.

(2005) membuat komposit PP/EPDM yang ditambahkan dengan kaolin dan

dihasilkan komposit yang mempunyai nilai kekuatan tarik yang tinggi.


commit to user

14

Al2O3.2SiO2.2H2O

(a)

(b)

Gambar 5. (a). Rumus umum kaolin; (b). Struktur kaolin (Hyun YH, 2002)

Kaolin memiliki satu lembar silika tetrahedral pada satu sisi dan satu

lembar aluminium oktahedral pada sisi lain (Madejova J, 2003). Oleh karena itu,

bidang dasar atom-atom oksigen pada satu unit kristal berseberangan dengan bidang

dasar ion-ion OH dari lapisan berikutnya. Atom oksigen yang memiliki satu valensi

berpegangan erat dengan Si sedangkan yang lain memegang Al secara ikatan

koordinasi (Supeno, 2009). Pada difaktogram XRD kaolin mempunyai nilai d

spacing = 7,16 Ǻ (Gardolinski et al., 1999).

Haloisit termaksud ke dalam salah satu kelompok kaolinit yang

mempunyai komposisi umum Al2O3.2SiO2.4H2O (Horvath et al., 2003). Menurut

Handge et al. (2010) haloisit sering digunakan sebagai bahan pengisi (filler) pada

komposit. Strukturnya mirip kaolin, tetapi haloisit mempunyai kapasitas tukar kation

dan aktifitas katalitik yang lebih besar dari kaolin (Cocke and Beall, 2010). Selain

itu juga, perbedaan dengan kaolin terletak pada susunan yang tidak beraturan dari

lapisan-lapisan dan terdapatnya dua atau lebih antar lapisan air (water interlayer).

Molekul-molekul air terikat bersama-sama menurut pola heksagonal, molekul air ini

selanjutnya terikat dengan lapisan-lapisan kristal melalui ikatan H (Supeno, 2009).

Menurut Horvath et al. (2003) terdapatnya molekul air di antara lapisan haloisit

sehingga haloisit memiliki nilai d spacing =10,0 Å lebih besar dari kaolinit. Proses

pemanasan pada suhu 100-120°C menyebabkan haloisit kehilangan air sehingga nilai

d turun menjadi 7 Å (Abdullayev et al., 2009).


commit to user

15

Al2O3.2SiO2.4H2O

(a)

(b)

Gambar 6. (a). Rumus umum haloisit; (b). Struktur haloisit (Pasbakhsh P et al., 2009)

Haloisit umumnya berbentuk pipa (tubular) jika dilihat melalui mikroskop

elektron, bentuk ini berbeda dengan kaolin yang berbentuk heksagonal (Supeno,

2009). Menurut Handge et al. (2010), Haloisit merupakan tabung berongga dengan

ukuran panjang sampai 10μm dan diameter luar 30-100 nm. Di Haloisit, lapisan SiO2

terletak pada permukaan luar tabung dan bermuatan negatif di atas pH 4, sedangkan

lapisan Al2O3 terletak pada permukaan lumen dalam, serta bermuatan positif pada pH

di bawah 8,5 (Abdullayev et al., 2009).

Metode pemurnian kaolin dapat dilakukan dengan cara pemanasan yang

biasanya disebut kalsinasi dengan menggunakan oven bersuhu tinggi (Sukamta et al.,

2009). Pada umumnya kalsinasi berlangsung pada suhu 600-800°C yang berfungsi

untuk mememecah senyawa kaolin Al2O3.2SiO2.xH2O menjadi Al2O3.2SiO2 dan

H2O (Ilic et al., 2010) sesuai dengan reaksi dibawah ini.

Al2O3.2SiO2.xH2O Al2O3.2SiO2 + xH2O

Hilangnya air (dehidrasi) pada proses kalsinasi akan meningkat kekuatan

mekanik pada kaolin (Pesova A et al., 2010). Menurut Sukamta et al. (2009), proses

kalsinasi ini dimaksudkan untuk menjaga stabilitas termal dari kaolin dan untuk

memperbesar pori-pori permukaannya. (Ilic et al., 2010).

T = 800°C


commit to user

16

3. Komposit

Komposit merupakan suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua

atau lebih polimer, dimana sifat mekanik dari material pembentuknya berbeda-beda

sehingga akan menghasilkan material baru yang mempunyai sifat mekanik dan

karakteristik yang berbeda dari material-material pembentuknya. (Taurista et al.,

2006). Pembuatan komposit dengan proses polimerisasi dapat dilakukan dapat

dilakukan secara non reaktif dan reaktif dengan penambahan inisiator (Suharty,

1993). Tahapan dalam proses polimerisasi ini dapat digambarkan sebagai berikut:

Inisiasi : ROOR 2 RO●

ROOR ROO● + R●

R● + M RM●

Propagasi : RM● + M RMM●

Terminasi : RMx● + RMx+n

● M2x+n

Pada pembuatan komposit diperlukan suatu senyawa inisiator yang akan

menghasilkan radikal bebas. Radikal bebas ini akan mengganggu senyawa lain untuk

membentuk radikal pula. Jenis inisiator ini biasanya berasal dari senyawa azo dan

peroksida. Senyawa inisiator yang sering digunakan adalah diasetil peroksida, di-t-

butil peroksida, dan benzoil peroksida (Sopyan, 2001). Dalam penelitian ini

digunakan benzoil peroksida sebagai inisiator. Suharty, et al (2007) telah membuat

komposit polistirena daur ulang dengan serbuk kayu sengon dan serbuk kayu kelapa

dalam pelarut toluena, baik secara reaktif menggunakan inisiator benzoil peroksida

(BPO) maupun non reaktif dan diperoleh komposit reaktif lebih kuat dari non reaktif.

Bensoil peroksida (BPO) dengan rumus struktur C6H5COOOOCC6H5 yang memiliki

dua jenis radikal yang terbentuk kemudian menginisiasi senyawa lain sehingga

menghasilkan senyawa radikal baru (Seymour and Carraher, 1988) seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 7. Penggunaan senyawa BPO dalam penelitian ini

didasarkan atas sifat radikal benzoiloksi yang cukup stabil sehingga cenderung dapat

bereaksi dengan molekul-molekul monomer yang lebih reaktif sebelum

mengeliminasi karbon dioksida sehingga dapat mengurangi pemborosan inisiator

(Sopyan, 2001). Nida (2011) melakukan optimasi konsentrasi BPO dalam pembuatan


commit to user

17

biokomposit LPP/SK dan diperoleh komposit dengan peningkatan sifat mekanik

sebesar 14% daripada LPP pada penggunaan BPO 0,05% berat total LPP/SK.

(a)

(b)

Gambar 7. Pembentukan radikal pada (a). BPO; (b). PP

Senyawa radikal R1• maupun R2• akan menyerang polipropilena untuk membentuk

polipropilena radikal aktif pada karbon tersiernya, sehingga selanjutnya akan

bereaksi dengan asam akrilat membentuk senyawa penggandeng silang LPP-g-AA.

Senyawa penggandeng multifungsional AA merupakan suatu jenis

senyawa yang dalam strukturnya memiliki gugus polar dan non polar sehingga dapat

menyatukan senyawa hidrofilik dan senyawa hidrofobik dalam suatu reaksi kimia.

Suharty et al. (2007a) menggunakan AA untuk menyamakan kepolaran polipropilena

dan serbuk sekam padi secara reaktif dimana terjadi peningkatan sifat mekanik.

Asam akrilat memiliki rumus kimia C3H4O2 dengan titik didih sebesar 141°C serta

masa jenis 1,12 - 1,19 g/mL (Siburian, 2001). Asam akrilat memiliki gugus

fungsional reaktif yaitu gugus vinil (CH2=CH-) yang bersifat non polar dan gugus

karbonil serta hidroksil yang bersifat polar. Gugus non polar dari asam akrilat akan

berikatan dengan gugus non polar dari polipropilena yaitu pada karbon tersier dari

polipropilena. Sedangkan gugus polar dari asam akrilat akan mengikat gugus polar

dari selulosa membentuk ester melalui reaksi esterifikasi (Suharty et al., 2010).

Proses grafting antara LPP dengan AA bertujuan untuk meningkat interaksi antara

matriks dan filler (Khalid M et al., 2008).


commit to user

18

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 8. (a). Struktur asam akrilat (AA); (b). Pembentukan radikal pada asamakrilat; (c). Proses grafting LPP-g-AA; (d). Pembentukan radikal padaLPP-g-AA

Pembentukan radikal pada selulosa menurut Carlsson (2005) akan

menghasilkan selulosa radikal pada atom O posisi C1 yang mengikat R.

Pembentukan selulosa radikal pada gambar 9 akan mengakibatkan selulosa dapat

berikatan dengan senyawa penggandeng multifungsional asam akrilat (AA) yang

telah tergrafting dengan PP membentuk ester melalui proses esterifikasi.


commit to user

19

Gambar 9. Reaksi Radikal pada selulosa (Carlsson, 2005)

Komposit yang terbentuk dapat ditingkatkan sifat mekanik dan

kemampuan biodegradasinya dengan menambahkan agen penyambung silang. Yang

et al. (2007) melaporkan bahwa penambahan agen penyambung silang maleic

anhydride polipropilen (MAPP) pada pembuatan komposit serbuk sekam padi

dengan Polipropilena dapat meningkatkan kekuatan tarik komposit. Suharty (1993),

telah melakukan grafting antara PP dengan ditert-butil benzil akrilat (DBBA)

menggunakan agen penyambung silang divinil benzena (DVB) dan trimetilol

propana triakrilat (TMPTA), dimana hasilnya adalah pembuatan dengan

menggunakan agen penyambung silang DVB lebih kuat daripada dengan TMPTA.

(a)

(b)

Gambar 10. (a). Struktur DVB; (b). Pembentukan radikal pada DVB

DVB merupakan senyawa benzena yang mengikat dua gugus vinil pada

posisi meta atau para yang bersifat non polar dan mempunyai berat molekul 130,191


commit to user

20

gr/mol serta titik didih 200°C. Gugus reaktif DVB terletak pada kedua gugus vinil

dan inti aromatis (Suharty, 1993). DVB dapat membentuk ikatan primer dan

sekunder pada gugus reaktifnya. Ikatan primer terbentuk pada gugus vinil dengan

senyawa non polar lainnya, sedangkan ikatan sekunder atau ikatan hidrogen terjadi

antara awan elektron π dari inti aromatik dengan atom hidrogen bermuatan parsial

positif (Hδ+). Ikatan primer dan sekunder memperbesar jaringan polimer sehingga

polimer lebih masif dan keras serta dapat menurunkan indeks alir leleh dan

konsekuensinya meningkatkan sifat mekanisnya. Suharty et al. (2009) sintesis

biokomposit PP dengan bahan pengisi serat kenaf dapat meningkatkan kekuatan tarik

(TS) tanpa DVB sampai 20%, sedangkan dengan penambahan DVB sampai 34%

dibanding dengan bahan awalnya LPP. Penambahan DVB akan membentuk ikatan

sambung silang yang memperbanyak ikatan dan memperbesar jaringan biokomposit.

Jaringan yang besar ini membatasi pergerakan rantai biokomposit sehingga dapat

menahan beban yang diberikan.

Menurut Ray and Okamoto (2003), proses pembuatan komposit

menggunakan pengisi (filler) clay dengan matriks polimer dapat dilakukan dengan 3

cara yaitu : interkalasi, eksfoliasi serta flokulasi. Interkalasi merupakan penyisipan

matriks polimer ke dalam lapisan clay. Eksfoliasi merupakan lapisan clay secara

individu dipisahkan dalam matriks polimer secara terus menerus. Secara umum

eksfoliasi terdistribusi secara merata ke dalam matriks polimer (Haiyun et al., 2010).

Homogenitas dari komposit yang mengalami eksfoliasi lebih tinggi dari interkalasi

(Hussain F et al., 2006). Sedangkan flokulasi secara umum hampir sama dengan

interkalasi hanya saja pada tepi-tepi lapisan clay mengalami dihidroksilasi (Ray and

Okamoto, 2003). Skema sintesis polimer dan clay pada gambar 11. Menurut

Pasbakhsh P et al. (2009), gugus fungsi Al-OH dan Si-O pada clay dapat membentuk

ikatan sekunder dengan lonepair electron serta hidrogen bermuatan parsial positif

(Hδ+).


commit to user

21

Gambar 11. Skema sintesis polimer dan clay

Proses pembuatan komposit yang dilakukan dengan metode lebur dan

metode larutan. Metode lebur biasanya digunakan dengan menggunakan internal

mixer, dimana 2 polimer dipanaskan hingga meleleh berbentuk sangat kental dan

kemudian dicampurkan. Sedangkan pada metode larutan, polimer-polimer dilarutkan

dalam pelarut yang sama lalu diaduk. Kemudian campuran diuapkan pelarutnya.

Umumnya metode larutan ini dilakukan dalam skala kecil mengingat penggunaan

pelarut dan prosedur penguapan (Dyson, 1998). Gambar alat pembuatan komposit

metode lebur maupun metode larutan dapat dilihat pada Gambar 12.

(a) (b)

Gambar 12. (a) Rangkaian alat proses larutan; (b). Internal mixer


commit to user

22

Pembuatan komposit dalam penelitian kali ini akan dilakukan

menggunakan metode larutan karena pada pembuatan dengan metode lebur

diperlukan suatu alat khusus yang mana keberadaanya terbatas dan mahal.

Pembuatan komposit metode larutan membutuhkan pelarut polimer termoplastik

yang sesuai. Suharty dan Firdaus (2007) melakukan metode larutan untuk melakukan

polistirena (PS) dalam toluena mendidih agar dapat dicampurkan dengan serbuk

kayu sengon. Suharty et al. (2007a) menggunakan pelarut xilena untuk melarutkan

polipropilena (PP) agar dapat dicampur dengan serbuk sekam padi untuk membuat

suatu komposit degradabel yang kemudian pelarut diuapkan setelah diperoleh

campuran. Suharty (1993) melaporkan bahwa pelarutan polipropilena dengan xilena

dapat melarutkan dengan sempurna dalam kondisi mendidih. Xilena merupakan

hidrokarbon turunan benzena dengan densitas 0.86 g/cm3 dan titik didih 138 – 144°C

(Othmer, 1996).

Gambar 13. Struktur xilena

4. Fire Retardant

Pembakaran merupakan suatu reaksi kimia antara bahan bakar (fuel) dan

oksidator (segala sesuatu yang mengandung oksigen). Umumnya nyala dapat terjadi

disebabkan oleh tiga komponen yang sering disebut sebagai segitiga api, yaitu bahan

bakar, panas, dan oksigen (Sentanuhady, 2007).

CxHy + O2 CO2 + H2O

(a) (b)

Gambar 14. (a). Reaksi pembakaran; (b). Segitiga api

BahanBakar


commit to user

23

Pembakaran tidak akan terjadi apabila:

1. Tidak terdapat bahan bakar sama sekali atau tidak terdapat dalam jumlah yang

cukup

2. Tidak ada sama sekali oksigen atau tidak dalam kondisi yang cukup

3. Sumber panas tidak cukup untuk menimbulkan api

Apabila dalam suatu sistem, oksigen dilingkungan diganti oleh gas yang tidak

mendukung pembakaran maka pembakaran akan terhambat (Hudiyanti, 2009).

Sebagai material organik, polimer dan serat alam sangat mudah terbakar

sehingga perlu ditambahkan suatu senyawa penghambat bakar (Fire retardant) ke

dalam komposit serat alam. Sistem penghambat bakar dapat bertindak secara fisik

yaitu dengan pendinginan, pembentukan lapisan pelindung (arang) atau pengenceran

bahan bakar atau secara kimia yaitu dalam fase padat atau gas. Penghambat nyala api

yang ditambahkan dapat mengganggu berbagai proses yang terlibat dalam

pembakaran polimer yaitu pemanasan, pirolisis, pengapian, propagasi degradasi

termal. Menurut Effendi (2007), dalam mekanisme sistem penghambat bakar ada

sedikitnya 2 pola yaitu sebagai berikut:

1. Senyawa fire retardant membentuk arang dan mengurangi pembentukan gas-gas

yang mudah terbakar (flammable), misalnya bahan yang mengandung karbon,

hidrogen dan oksigen, terurai membentuk arang dan uap air serta gas-gas mudah

menyala, seperti CO, H dan gas-gas hidrokarbon. Senyawa fire retardant yang

efektif akan membentuk lebih banyak arang dan uap air.

2. Senyawa fire retardant melepas gas-gas yang memperlambat atau memadamkan

reaksi-reaksi pembakaran melalui pengenceran (dilution) dan pendinginan,

kemudian menghentikan secara kimia berlangsungnya reaksi rantai. Perilaku

semacam ini umumnya ditunjukkan oleh senyawa fire retardant dari jenis

halogen. Selanjutnya Senyawa fire retardant terurai secara endotermis, serta

menyerap kalor, misalnya hidrasi alumina (Al2O3.3H2O) atau kapur (CaCO3)

yang dapat dicampur dengan polimer. Bila dipanasi, akan terurai dengan

menyerap kalor secara endotermik dan melepas H2O atau CO2 yang akan

mendinginkan nyala api, sebagai berikut:

Al2O3.3H2O(s) → Al2O3(s) + 3H2O (g) ΔH = + 162 KJ


commit to user

24

CaCO3(s) → CaO (s) + CO2 (g) ΔH = + 178 KJ

Fire retardant merupakan komponen atau kombinasi komponen yang

dapat menghambat pembakaran bila ditambahkan pada suatu substrat sehingga

dihasilkan suatu material yang memiliki kemampuan hambat bakar (Tesoro, 1976).

Menurut Sain et al. (2004) asam borat, zink borat dan kloride, serta garam

ammonium dari fosfat, borat, sulfat dan klorida dapat digunakan sebagai senyawa

fire retardant. Penambahan senyawa fire retardant Mg(OH)2/Al(OH)3 (ratio 15/5),

serta H3BO3 pada komposit polipropilena dengan serat kenaf dapat mengurangi

tingkat pembakaran 55% (Suharty et al., 2010). Patra et al. (2005) melaporkan bahwa

senyawa CaCO3 yang dicampur dengan Ammonium polipospat (APP) dapat

bertindak sebagai fire retardant. Penambahkan senyawa fire retardant Mg(OH)2

dalam biokomposit polipropilena (PP) dengan bahan pengisi serbuk sekam padi

sehingga biokomposit mengalami peningkatan kemampuan hambat bakar (Sain et

al., 2004). Senyawa fire retardant alami biasanya clay/geopolimer yang banyak

mengandung CaCO3, oksida silika (SiO2) dan oksida alumina (Al2O3) seperti

monmorilonite (Diharjo, 2007).

Komposit yang terbuat dari lempung/clay dan polimer dapat digunakan

sebagai senyawa fire retardant (Morgan et al., 2005). Penambahan lempung/clay ke

dalam matrik polimer, dapat meningkatkan kekuatan, kekakuan, sifat gas barrier,

kestabilan dimensi, dan tidak mudah terbakar (Kusmono, 2010). Lempung yang

banyak mengandung oksida silika (SiO2) dan oksida alumina (Al2O3) dalam jumlah

besar, serta oksida lainya dalam jumlah kecil yang memiliki kemampuan hambat

bakar yang tinggi. Ribeiro et al. (2008) mengamati bahwa silika-alumina, seperti

kaolin mempunyai sifat penghambat bakar yang tinggi daripada silika dan alumina

yang berdiri sendirian. Dengan demikian, diusulkan bahwa unsur-unsur Si dan Al

harus hadir dalam suatu struktur tertentu, seperti dalam bentuk kaolin, zeolit atau

montmorillonites. Penambahan material anorganik seperti montmorillonite (MMt)

dapat meningkatkan efektifitas senyawa fire retardant (Lee et al., 2003). Patra et al.

(2005) melaporkan bahwa penambahan montmorillonite (MMt) pada komposit dapat

mengurangi pelepasan panas 50-60%. Du et al. (2006) melaporkan bahwa

penambahan Halloysite Nanotubes (HNTs) pada polipropilena (PP) dapat


commit to user

25

menurunkan kemampuan bakar. Haloisit dapat digunakan sebagai

penyekat/pengisolasi panas pada permukaan komposit (Handge et al., 2010). Hussain

M et al. (2003) melaporkan bahwa penambahan kaolin dapat digunakan sebagai

senyawa fire retardant. Menurut Haiyun et al. (2011) melaporkan bahwa interaksi

clay ke dalam matriks polimer menghambat konduksi panas antara polimer dan nyala

api sehingga menunda adanya pembakaran.

Suatu sistem penghambat bakar harus dapat menghasilkan gas yang dapat

mengurangi konsentrasi O2 yang mendukung pembakaran, mengurangi perambatan

panas pada polimer yang terbakar, dan menghasilkan arang untuk menghalangi

interaksi O2 dangan polimer (Tesoro, 1978). Manias, (2002) melaporkan bahwa

penambahan lempung/clay pada PP dapat memperlambat suplai O2 pada saat

pembakaran karena terbentuknya arang. Arang tidak mudah terbakar serta dapat

menjadi penghalang masuknya O2 dan panas.

5. Karakteristik Komposit

a). Spektroskopi Inframerah

Spektroskopi IR merupakan salah satu metode analisa yang digunakan

untuk karakterisasi bahan polimer dan analisis gugus fungsi. Metode ini didasarkan

pada radiasi inframerah dengan materi (interaksi atom atau molekul dengan radiasi

elektromagnetik. Ikatan suatu senyawa organik bila dikenai sinar infra merah akan

diubah menjadi energi vibrasi. Energi vibrasi ini sebanding dengan frekuensi vibrasi

dimana frekuensi setiap ikatan berbeda-beda (Hartomo, 1981). Vibrasi dipengaruhi

oleh factor primer dan sekunder. Faktor primer antara lain kekuatan ikatan, massa

tereduksi serta efek massa sekunder. Sedangkan, faktor sekunder antara lain vibrasi

kopling, ikatan hidrogen, efek elektronik, sudut ikatan, dan efek medan (Kemp,

1987).

Identifikasi gugus fungsi pada polimer dapat dilakukan dengan

menggunakan spektrofotometer infra merah dan dihasilkan data dalam bentuk

spektra. Suharty et al. (2007a) dalam penelitiannya melaporkan bahwa PP murni

memiliki serapan khas pada bilangan gelombang 2723 cm-1 dan gugus metilen pada

daerah serapan 2890 cm-1 untuk (-CH2-)str dan 1454 cm-1 serta 1165 cm-1untuk (-


commit to user

26

CH2-)bend. Serapan vinil C=C berada pada daerah serapan 1640 cm-1. Gugus hidroksil

(OH) memberikan serapan melebar (adanya ikatan hidrogen) pada 3550 – 3200 cm-1

(Silverstain, 1963).

b). Difraksi Sinar-X (XRD)

Kemajuan teknik karakterisasi dalam elusidasi struktur membuka

pandangan baru pada karakteristik material padat. Beberapa teknik karakterisasi yang

penting antara lain spektroskopi infra merah, SEM, dan XRD. Difraksi sinar-X

(XRD) sangat penting digunakan dalam menentukan kristalinitas dari substansi

amorf. Suatu difraktogram XRD dari polimer tidak akan menunjukkan puncak yang

tinggi dan tajam, namun kristalografi suatu polimer nanokomposit akan

menunjukkan puncak yang tinggi dan tajam (Lageshetty dan Venkartraman, 2005).

Sinar-X merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang

gelombang pendek sebesar 0.7 sampai 2.0 nm. Bila elektron-elektron dari suatu

kawat pijar yang dipanasi dipercepat melalui suatu perbedaan potensial yang besar

dan menumbuk suatu sasaran logam di dalam sebuah tabung sinar-X maka sinar-X

dihasilkan dengan suatu distribusi λ yang kontinyu. Jika sinar-X itu kemudian

menumbuk sebuah kristal, maka sinar-X yang akan direfleksikan akan membentuk

titik-titik luas yang sangat tinggi intensitasnya pada sebuah layer/film.

Gambar 15. Skema pemantulan sinar X oleh bidang kristal

Titik-titik itu ditimbulkan oleh interferensi konstruktif dari gambar-gambar

kecil yang dihasilkan oleh banyak atom. Difraksi sinar-X atau biasa disebut XRD

merupakan alat yang digunakan untuk mengetahui pengaturan atom-atom dalam

sebuah tingkat molekul. Pengaturan atom-atom tersebut dapat diinterpretasikan

melalui analisa d spasing dari data difraksi sinar-X. Selain nilai d spasing, observasi


commit to user

27

tingkat kristalinitas bahan dan perubahan struktur mesopori dapat pula diketahui

melalui data difraksi sinar-X. Puncak yang melebar menunjukkan kristalinitas rendah

(amorf), sedangkan puncak yang meruncing menunjukkan kristalinitas yang lebih

baik.

Nilai d spasing tidak dapat digunakan untuk menentukan jarak interatom

dari suatu molekul, namun dapat digunakan untuk merefleksikan jarak interplanar

atau jarak interlayer antar kisi-kisi atom dalam suatu material. Nilai d spasing sangat

tergantung pada pengaturan atom dan struktur jaringan polimer dalam material. Jarak

antar interplanar atau interlayer dapat dikalkulasikan melalui persamaan Bragg’s :

2 d sin θ = n λ

Keterangan : d = Jarak interplanar atau interatom

λ = Panjang gelombang logam standar

θ = Kisi difraksi sinar X

Dalam analisis kimia, XRD bermanfaat untuk penentuan jenis kristal, penentuan

kemurnian relatif dan derajat kristalinitas sampel, deteksi senyawa baru maupun

deteksi kerusakan oleh suatu perlakuan. XRD akan menghasilkan suatu difraktogram

dengan variabel intensitas dua kali sudut difraksi (West, 1992).

c). Pengujian Daya Bakar

Komposit dengan penambahan senyawa fire retardant perlu diuji

peningkatan kemampuan hambat bakarnya untuk mengetahui seberapa besar

pengaruh senyawa fire retardant tersebut. Sain et al. (2004) telah melakukan uji

nyala yang meliputi uji pembakaran secara horizontal terhadap sampel komposit

yang ditambahkan senyawa fire retardant berdasarkan pada ASTM D-635 yang

merupakan metode standar pengujian daya bakar yang digunakan untuk menentukan

rata-rata pembakaran relatif yang disebabkan oleh plastik yang diuji itu sendiri.

Spesimen yang digunakan dalam pengujian ini berukuran 125 mm x 13 mm x 3 mm

Gambar 16. Spesimen pengujian daya bakar


commit to user

28

Pengujian dilakukan dengan menggunakan nyala api biru dengan tinggi 2

cm. Pengamatan yang dapat dilakukan antara lain time to ignition (TTI), suhu sesaat

setelah pembakaran, lamanya waktu pembakaran yang diperlukan untuk mencapai

panjang tertentu sehingga dapat ditentukan kecepatan pembakaran, dan pengamatan

fisik yang terjadi selama pembakaran berlangsung berupa lelehan dan tetesan yang

terjadi serta adanya pembentukan arang. Kecepatan pembakaran dapat dihitung

menggunakan rumus di bawah ini :

Kecepatan pembakaran (mm/menit) =

Keterangan : L = panjang specimen yang terbakar (mm); 75 mm

t = waktu pembakaran (s)

Heat release (HR) adalah kemampuan suatu material untuk melepaskan

panas setelah material tersebut terbakar. Persentase heat release dapat diukur

dengan menggunakan rumus:

Heat release ( HR ) = %10010

1

T

T

Keterangan : HR = Heat Release

T1 = Suhu panel setelah 5 detik api dipadamkan

T0 = Suhu pembakaran

d). Pengujian Sifat Mekanik

Penggunaan bahan polimer sebagai bahan industri sangat tergantung pada

sifat mekanisnya. Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan

tarik ( ), modulus Young (E), energi serap serta kekuatan impak. Kekuatan tarik

(Tensile Strength, TS) mengacu pada ketahanan terhadap tarikan. Kuat tarik diukur

dengan menarik spesimen dengan gaya tertentu (Sopyan, 2001). Menurut ASTM D-

638 tipe V, uji kekuatan tarik menggunakan spesimen dengan ketebalan sampai 4

mm (ASTM, 1985).

60Lt


commit to user

29

Keterangan :W (lebar) = 3,18 ± 0,125 mm G (panjang ukuran tempat tanda tes) = 7,62 ± 0,3 mmWO (lebar utuh) = 9,53 ± 0,375 mm L (panjang) = 9,53 ± 0,375 mmD (jarak pegangan) = 25,4 ± 1 mm LO (panjang utuh) = 63,5 ± 2,5 mmR (jari-jari kecil) = 12,7 ± 0,5 mm T (tebal) = 4 ± 0,4 mm

Gambar 17. Spesimen uji kekuatan tarik sesuai ASTM D 638 tipe V

Kekuatan tarik dapat dihitung berdasarkan rumus :

Keterangan : = kekuatan tarik bahan (kf F/mm2)

F = tegangan maksimun (kg F)

A = luas penampang bahan (mm2)

Semakin besar berat molekul suatu komposit maka gaya yang dibutuhkan

untuk menarik komposit sampai patah juga semakin besar. Dengan demikian kuat

tariknya juga semakin besar.

Modulus young (E) atau modulus elastisitas merupakan perbandingan

antara kuat tarik dengan regangan. Suatu material kaku mempunyai Modulus Young

tinggi dan berubah bentuknya sedikit di bawah beban elastis, contoh: intan. Suatu

material fleksibel mempunyai Modulus Young yang rendah dan berubah bentuknya

dengan sangat mudah, contoh : karet (Hastomo B, 2009). Modulus young dapat

dihitung dengan :

Dimana : E = Modulus Young (MPa)

σ = Kuat tarik (MPa)

ε = Elongation/Regangan (%)

FmaksA

σ =

Kuat Tarik (σ)

Elongation (ε)Modulus Young (E) =


commit to user

30

Energi serap (Es) adalah ukuran dari jumlah energi potensial dari hammer

atau pemukul yang diserap specimen pada saat proses pematahan specimen (Hadi Q

and Gunawan, 2011). Sedangkan kekuatan impak (Is) merupakan suatu kriteria

penting untuk mengetahui ketangguhan material dengan cara memberi beban secara

tiba-tiba dengan kecepatan yang tinggi (Barleany et al., 2011). Pengujian impak

menggunakan Charpy Impact Testing Machine dengan mengikuti ASTM D 6110.

Semakin tinggi energi serap serta kekuatan impak dari material maka ketangguhan

juga semakin tinggi (Barleany et al., 2011). Energi serap (Es) dapat dihitung dengan

rumus :

Energi Serap (Es) = G x R x (Cos β – Cos α)

Dimana : Es = Energi serap (Joule)

G = Berat beban/ pembentur (Newton)

R = Jari-jari pusat putar ke titik berat pembentur (meter)

Cos β = sudut ayunan tanpa beban uji

Cos α = sudut ayunan saat mematahkan spesimen

Sedangkan kekuatan impak (Is) dapat dihitung dengan rumus :

Dimana : Is = Kekuatan Impak (Joule/m2)

Es = Energi serap (J)

A = Luas penampang spesimen (m2)

B. Kerangka Pemikiran

Pembentukan komposit dilakukan secara reaktif dengan inisiator bensoil

peroksida (BPO) dalam metode larutan dengan menggunakan bantuan pelarut xilena

pada titik didihnya yang dapat melarutkan LPP hingga 100%. Metode ini

memberikan luas permukaan pada LPP untuk bertumbukan secara maksimal dengan

bahan lain. Pelarut harus dibebaskan setelah pembuatan komposit.

Polipropilena (PP) merupakan polimer sintetik yang tersusun dari

monomer propena yang bersifat non polar. Setiap unit propena mengandung tiga

gugus non polar yang reaktif, yaitu satu gugus hidrogen pada metin (C-H).

Energi Serap (Es)

Luas Penampang (A)Kekuatan Impak (Is) =


commit to user

31

Polipropilena (PP) bila mengalami reaksi radikal akan melepaskan atom hidrogen

yang terikat pada karbon tersier sehingga terbentuk karbon tersier yang radikal dan

bersifat non polar sebagai pusat reaksi.

Selulosa yang merupakan polimer alam tersusun dari monomer glukosa

yang tergabung ikatan 1,4-β-glikosidik. Setiap unit glukosa mengandung gugus polar

hidroksil pada C2, C3, dan dua gugus >C-O pada ikatan glikosidik yang berikatan

antar monomernya. Reaksi radikal akan menghasilkan suatu gugus reaktif yang

bersifat polar pada atom O posisi C1 yang mengikat R sebagai pusat reaksi.

Karena adanya perbedaan kepolaran gugus reaktif dari polipropilena,

selulosa, maka diperlukan suatu senyawa penggandeng antara gugus non polar dari

polipropilena dan gugus polar dari selulosa. Senyawa penggandeng ini harus

mempunyai gugus non polar dan polar, atau juga disebut sebagai senyawa

penggandeng multifungsional. Asam akrilat (AA) adalah salah satu senyawa

penggandeng multifungsional yang mempunyai tiga gugus reaktif yakni gugus vinil

yang bersifat non polar dan gugus karbonil serta gugus hidroksil yang bersifat polar.


commit to user

32

Senyawa penggandeng AA disini akan digrafting dengan PP melalui reaksi radikal.

Dimana gugus fungsi AA yang bersifat non polar akan berikatan dengan gugus

fungsi PP yang juga bersifat non polar. Sehingga dihasilkan senyawa penggandeng

LPP-g-AA.

Adanya gugus polar dari LPP-g-AA memungkinkan akan berikatan dengan gugus

polar dari selulosa pada atom O posisi C1 yang mengikat R yang juga bersifat polar

membentuk ester. Gugus non polar dari LPP-g-AA memungkinkan akan berikatan

dengan gugus nonpolar dari LPP itu sendiri atau gugus non polar dari DVB.

Geobiokomposit dibuat dengan penambahan agen penyambung silang

untuk meningkatkan ikatan sambung silang sehingga jaringan yang terbentuk

menjadi lebih besar dan biokomposit menjadi lebih padat. Agen penyambung silang

yang digunakan dalam penelitian ini adalah divinil benzena (DVB) yang memiliki

dua gugus vinil bersifat reaktif non polar serta awan elektron π dari inti aromatik

yang bermuatan negatif. Gugus non polar DVB akan berikatan dengan gugus non

polar dari LPP serta LPP-g-AA. Sedangkan awan elektron π dari DVB akan

membentuk ikatan hidrogen dengan Hδ+ yang berasal dari AA maupun selulosa.

Biokomposit yang terbentuk adalah LPP/DVB/LPP-g-AA/Selulosa dimana

ikatan liniernya yang paling sederhana dapat dituliskan sebagai berikut :


commit to user

33

Pada biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/Selulosa terjadi penambahan clay.

Lempung/clay merupakan geopolimer yang bersifat hidrofilik yang tersusun dari

gugus fungsi Al-OH serta Si-O. Gugus tersebut akan berikatan sekunder yaitu ikatan

hidrogen dengan awan elektron dari benzena, lonepair electron dari atom O yang

berasal dari LPP-g-AA atau selulosa serta atom H bermuatan parsial positif (Hδ+)

yang berasal dari Selulosa ataupun LPP-g-AA. Model struktur LPP/DVB/LPP-g-

AA/Sel/Clay sebagai berikut :


commit to user

34

Struktur LPP, selulosa maupun lempung/clay akan berubah dalam

pembentukan komposit. Terjadinya ikatan antara LPP dengan bahan pengisi

(selulosa maupun lempung/clay) akan meningkatkan sifat mekanik dari komposit,

maka dilakukan uji kekuatan tarik, modulus young, energi serap serta kekuatan

impak. Perubahan struktur kimia dari LPP, selulosa, lempung/clay dan komposit

diamati dengan mempergunakan infra merah, sedangkan perubahan kristalinitas

komposit menggunakan XRD.

Komposit dengan penambahan filler clay dapat membentuk suatu

komposit cerdas yang memiliki kemampuan hambat bakar. Pada umumnya,

pembakaran disebabkan oleh 3 hal yaitu bahan bakar, oksigen, dan panas sehingga

untuk menghambat bakar diperlukan senyawa yang dapat mengurangi setidaknya

salah satu dari komponen segitiga api. Senyawa fire retardant yang ditambahkan

adalah Clay meliputi kaolin dan haloisit yang dapat meminimalkan dua komponen

pendukung nyala yaitu O2 dan panas. Penambahan Clay dapat mengurangi suplai

oksigen dengan terbentuknya arang sehingga dapat menghambat pembakaran.

Pembakaran yang terhambat dapat ditunjukkan dengan lambatnya time to ignition

(TTI), kecepatan pembakaran yang rendah serta persentase heat release (HR) yang

tinggi.

Hipotesis

1. Geobiokomposit dapat disintesis dengan bahan awal LPP, STKS dan clay yang

meliputi kaolin maupun haloisit dalam berbagai variasi konsentrasi, secara reaktif

dengan penggandeng multifungsional AA yang telah digrafting dengan LPP

membentuk LPP-g-AA, serta agen penyambung silang DVB secara proses

larutan sehingga diperoleh komposisi optimum geobiokomposit LPP/DVB/LPP-

g-AA/STKS/Kao dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal dapat memberikan

kemampuan hambat bakar yang baik.

2. Biokomposit dengan penambahan clay diperoleh komposisi optimum

geobiokomposit yang memiliki sifat mekanik yang tinggi.


commit to user

35

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen

dalam laboratorium. Penelitian meliputi pembuatan komposit LPP/DVB/LPP-g-

AA/STKS/Kao dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal, pengujian daya bakar serta

sifat mekanik.

B. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Dasar Jurusan Kimia Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam serta di Laboratorium Material Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Waktu

penelitian dari Februari – Oktober 2011.

C. Alat dan Bahan yang Digunakan

1. Alat

a. Peralatan gelas

b. Satu set alat refluks

c. Oven vakum

d. Pengaduk mekanik

e. Neraca analitik

f. Alat cetak tekan panas (Hot Press)

g. Universal Testing Machine (UTM)

h. Charpy impact testing machine

i. Spektrofotometer Infra Merah (FTIR) (IRPrestige-21, Shimadzhu)

j. X-Ray Diffraction (XRD) (Bruker)

k. Thermometer

l. Stopwatch


commit to user

36

2. Bahan

a. Limbah polipropilen (LPP)

b. Serat tandan kosong kelapa sawit (STKS)

c. Alkohol teknik

d. Gas nitrogen (N2)

e. Kaolin (Kao)

f. Haloisit (Hal)

g. Divinil Benzena (DVB) p.a (Merck)

h. Asam akrilat (AA) p.a (Schuchai)

i. Xilena p.a (Merck)

j. Benzoil Peroksida p.a (Merck)

k. Minyak goreng

D. Prosedur Kerja

1. Preparasi Limbah Polipropilena (LPP)

Polipropilena dalam bentuk gelas/cup Air Minum Dalam Kemasan

(AMDK) dengen merek sejenis dibuat serpihan kecil dengan ukuran 5 mm x 2 mm x

0,1 mm. LPP dikarakterisasi FT-IR, XRD, dan pengujian daya bakar serta sifat

mekanik.

2. Preparasi Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (STKS)

Serat tandan kosong kelapa sawit (STKS) yang diperoleh dari PTPN VII

unit Rejosari Kecamatan Natar Kabupaten Lampung Selatan Propinsi lampung.

STKS dicuci menggunakan alkohol teknis lalu dipotong-potong kemudian

dihaluskan sampai dengan lolosan ayakan 100 mesh.

3. Kalsinasi Lempung Kaolin dan Haloisit

Lempung yang digunakan merupakan lempung Kaolin yang dibeli dari

BrataChem Yogyakarta dan lempung Haloisit dari Applied Minerals Inc, USA.

Lempung yang digunakan sebagai material dasar berbentuk serbuk/powder (250

mesh) kemudian dikalsinasi pada suhu 800°C selama 1 jam dan didiamkan dalam


commit to user

37

oven selama 24 jam. Selanjutnya lempung kaolin dan haloisit di analisis FT-IR serta

XRD.

4. Sintesis Senyawa Penggandeng LPP-g-AA dengan Metode Larutan

Pembuatan senyawa penggandeng dengan metode larutan dengan berat

total proses 50 gr. Sebanyak 50 gr LPP dan 0,0125 gr BPO dimasukkan dimasukkan

ke dalam labu alas bulat 500 mL dilengkapi dengan pendingin balik, thermometer,

gas nitrogen, dan pengaduk mekanik yang berisi 400 mL xilena mendidih dibiarkan

hingga LPP meleleh seluruhnya. Selanjutnya ditambahkan 2,5 gr AA dan di refluks

dengan penangas minyak goreng pada suhu 135°C selama 3 jam sehingga terbentuk

suatu komposit yang kemudian dituangkan dalam loyang dan dibiarkan sampai

semua pelarut menguap pada suhu kamar dalam lemari asam sampai beratnya tetap.

Campuran ini disebut sebagai Formula F0 yaitu LPP-g-AA. Komposit yang

terbentuk selanjutnya dilakukan IR. Hasil masterbatchnya akan dicampurkan pada

formulasi selanjutnya dan dilakukan karakterisasi FT-IR.

Tabel 3. Formula Sintesis Senyawa Penggandeng LPP-g-AA

Formula KomposisiLPP AA BPO

%wt

F0 LPP-g-AA 100 5 0,025

Catatan : Berat total = 50 gr

5. Sintesis Biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS sebagai Pembanding

Menggunakan Metode Proses Larutan

Pembuatan biokomposit dilakukan dengan mengikuti metode larutan

dengan berat total proses adalah 50 gram. Sebanyak 32,5 gram LPP dan 7,5 gram

LPP-g-AA (rasio berat optimum LPP/Serat alam = 8/2 (Suharty et al., 2007a))

dimasukkan ke dalam labu alas bulat 500 ml dilengkapi dengan pendingin balik,

termometer, gas nitrogen, dan pengaduk mekanik yang berisi 400 mL xilena

mendidih dan dibiarkan hingga LPP meleleh seluruhnya. Selanjutnya ditambahkan 8

gram STKS lolos ayakan 100 mesh (rasio berat optimum LPP/Serat alam = 8/2),

BPO 0,0125 gram dan DVB 0,05 gram. Campuran direfluks dengan penangas


commit to user

38

minyak goreng pada suhu 135oC selama 3 jam sehingga terbentuk suatu komposit,

kemudian dituang dalam loyang dan dibiarkan sampai semua pelarut menguap pada

suhu kamar dalam lemari asam sampai beratnya tetap. Biokomposit LPP/DVB/LPP-

g-AA/STKS disebut sebagai Formula F1. Formulasi sintesis biokomposit disajikan

pada Tabel 4.

Tabel 4. Formula Sintesis Biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS

FormulaLPP LPP-g-AA STKS BPO DVB

%w/w

F1 65 15 20 0,025 0,1

Catatan: berat total adalah 50 gram

Hasil biokomposit dituang dalam loyang dan dibiarkan sampai semua pelarut

menguap pada suhu kamar dalam lemari asam sampai beratnya tetap. Biokomposit

yang terbentuk selanjutnya dilakukan untuk karakterisasi.

6. Sintesis Geobiokomposit Menggunakan Metode Larutan

Pembuatan geobiokomposit dilakukan dengan mengikuti metode larutan

dengan berat total proses adalah 50 gram. Biokomposit Formula F1 yang menempati

70% berat total (35 gram) serta berbagai konsentrasi dari kaolin dan haloisit.

Sejumlah LPP dimasukkan ke dalam labu alas bulat yang dilengkapi

dengan pendingin balik, termometer, gas nitrogen dan pengaduk mekanik yang berisi

400 mL xilena mendidih dan dibiarkan hingga LPP meleleh seluruhnya. Selanjutnya

ditambahkan STKS lolos ayakan 100 mesh (rasio berat LPP/STKS = 8/2), LPP-g-AA

5 gram, BPO 0,0125 gram dan DVB 0,05 gram dan penambahan 4 gr kaolin (10%

dari berat total). Campuran direfluks dengan penangas minyak goreng pada suhu

135oC selama 3 jam sehingga terbentuk suatu komposit yang kemudian dituang

dalam loyang dan dibiarkan sampai semua pelarut menguap pada suhu kamar dalam

lemari asam sampai beratnya tetap. Pembuatan geokomposit dengan cara yang

dijelaskan di atas juga dilakukan pada variasi konsentrasi (%) dari berat total kao

atau hal = 10; 20; 30; dan 40. Formula campuran LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao

(Formula F2), LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (Formula F3), disajikan pada tabel 5.


commit to user

39

Geobiokomposit yang dihasilkan kemudian dilakukan karakterisasi FT-IR, XRD,

pengujian daya bakar serta sifat mekanik.

Tabel 5. Berbagai Jenis Formula pada Sintesis Geobiokomposit

Formula Utama Formula SimbolKaolin Haloisit

(% w/w)

Formula F1

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS

Formula

F2

KI1a 10 -

KI1b 20 -

KI1c 30 -

KI1d 40 -

Formula

F3

KJ1a - 10

KJ1b - 20

KJ1c - 30

KJ1d - 40

Catatan : berat total 50gr

7. Pembuatan Spesimen

Geobiokomposit sebanyak 10 gram diletakkan diantara lempengan baja

berukuran 15 cm x 15 cm yang terlebih dahulu dilapisi lembaran aluminium.

Lempengan kemudian diletakkan diantara pemanas mesin cetak tekan yang telah

dipanaskan hingga suhu 175 °C tanpa tekanan. Kemudian lempengan baja tersebut

dipanaskan selama 10 menit pada suhu 175 °C dengan tekanan 90 kN. Kedua

lempengan baja segera diambil dan didinginkan dengan air pendingin.

8. Pengujian Daya Bakar

Pengujian terhadap kemampuan hambat bakar dilakukan berdasarkan

ASTM D 635. Spesimen disiapkan dengan ukuran 125 mm x 13 mm x 3 mm

(masing-masing tiga kali pengulangan). Sumber api diperoleh dengan bahan bakar

gas yang kemudian disiapkan dengan membiarkan nyala ± 5 menit hingga diperoleh

api yang stabil berwarna biru setinggi 2 cm. Spesimen dibakar dengan sumber api

kemudian dihitung time to ignition (TTI), selanjutnya stopwatch dinyalakan saat


commit to user

40

spesimen terbakar pada 25 mm hingga 100 mm kemudian api dipadamkan dan

stopwatch dihentikan. Waktu diperoleh dari hasil perhitungan stopwatch dicatat

untuk selanjutnya digunakan dalam perhitungan kecepatan bakar. Selama terjadi

pembakaran juga dilakukan pengamatan fisik mengenai kondisi komposit saat

terbakar dan adanya pembentukan arang.

Pengukuran heat release (HR) yakni dengan mengukur suhu spesimen saat

pembakaran dan setelah api dipadamkan. Suhu yang diperoleh dari hasil pengamatan

selanjutnya digunakan dalam perhitungan.

E. Tehnik Pengumpulan Data

Geobiokomposit dari berbagai formula akan mendapatkan beberapa data dari

pengujian, diantaranya :

1. Gugus-gugus fungsi pada LPP, kaolin, haloisit dan geokomposit diketahui

dengan spektrofotometer infra merah

2. Karakter kristalinitas kaolin dan haloisit awal dan geokomposit diketahui dengan

XRD (X-Ray Diffraction)

3. Penentuan kemampuan hambat bakar diketahui dengan mentukan time to ignition

(TTI) dan kecepatan bakar geokomposit serta kemampuan untuk melepaskan

panas setelah terbakar (HR).

4. Penentuan sifat mekanik geobiokomposit dengan pengujian kekuatan tarik,

modulus young menggunakan Universal Testing Mechine (UTM), dan energi

serap serta kekuatan impak Charpy Impact Testing Machine.

F. Tehnik Analisa Data dan Penyimpulan Hasil

Data-data dalam penelitian yang diperoleh dari beberapa pengujian dapat dianalisis,

diantaranya :

1. Spektra infra merah menunjukkan perubahan gugus fungsi PP dari LPP dan

lempung/clay terhadap spektra geokomposit yang terbentuk serta hilangnya

gugus-gugus awal

2. Difraktogram XRD menunjukkan adanya difraksi pada 2θ yang khas dari

lempung/clay sebagai bahan penyusunnya.


commit to user

41

3. Pengujian daya bakar meliputi time to ignition (TTI). Selain itu diperoleh data

waktu (detik) yang diperlukan untuk melakukan pembakaran spesimen komposit

sejauh L (75 mm).

4. Kecepatan pembakaran dapat dihitung menggunakan rumus di bawah ini :

Kecepatan pembakaran (mm/menit) =

Keterangan : L = panjang spesimen yang terbakar (mm); 75 mm


Waktu respon yang paling tinggi dan kecepatan pembakaran yang paling rendah

menunjukkan kemampuan hambat bakar yang baik.

Heat release (HR) adalah kemampuan suatu material untuk melepaskan

panas setelah material tersebut terbakar. Persentase heat release dapat diukur

dengan menggunakan rumus:

Heat release ( HR ) = %10010

1

T

T

Dimana : HR = Heat Release

T1 = Suhu panel setelah 5 detik api dipadamkan

T0 = Suhu pembakaran

5. Pengujian sifat mekanik yang diperoleh meliputi kekuatan tarik, modulus young,

energi serap serta kekuatan impak. Pengujian kekuatan tarik menghasilkan data

gaya maksimum dan panjang setelah dilakukan penarikan. Kekuatan tarik dapat

ditentukan dengan rumusan :

=

Keterangan : = kekuatan tarik bahan (kf F/mm2)

F = tegangan maksimun (kg F)

A = luas penampang bahan (mm2)

Semakin kuat suatu bahan maka kekuatan tariknya semakin besar. Kondisi

optimum terhadap sifat mekanik ditentukan dari besarnya kekuatan tarik yang

dihasilkan serta masih bersifat termoplastik.

FmaksA

60Lt


commit to user

42

Modulus young (E) atau modulus elastisitas merupakan perbandingan

antara kekuatan tarik dengan regangan. Suatu material fleksibel (ulet)

mempunyai Modulus Young yang rendah dan berubah bentuknya dengan sangat

mudah. Modulus young dapat dihitung dengan rumus :

Dimana : E = Modulus Young (MPa)

σ = Kekuatan tarik (MPa)

Ε = Elongation/Regangan (%)

Energi serap (Es) adalah ukuran dari jumlah energi potensial dari hammer

atau pemukul yang diserap spesimen pada saat proses pematahan spesimen.

Sedangkan kekuatan impak (Is) merupakan suatu kriteria penting untuk

mengetahui ketangguhan material dengan cara memberi beban secara tiba-tiba

dengan kecepatan yang tinggi. Energi serap dihitung dengan menggunakan

rumus :

Energi Serap (Es) = G x R x (Cos β – Cos α)

Dimana : Es = Energi serap (Joule)

G = Berat beban/ pembentur (Newton)

R = Jari-jari pusat putar ke titik berat pembentur

(meter)

Cos β = sudut ayunan tanpa beban uji

Cos α = sudut ayunan saat mematahkan spesimen

Sedangkan kekuatan impak dapat dihitung dengan rumus :

Dimana : Is = Kekuatan Impak (Joule/m2)

Es = Energi serap (Joule)

A = Luas penampang (m2)

Kuat Tarik (σ)

Elongation (ε)Modulus Young (E) =

Energi Serap (Es)



commit to user

43

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pembuatan biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1)

dilakukan dengan pencampuran LPP/STKS secara reaktif yang selanjutnya

digunakan sebagai standar dalam pembuatan geobiokomposit. Geobiokomposit ini

dilakukan dengan penambahan clay berbagai jenis (kaolin dan haloisit) dan berbagai

variasi konsentrasi (10%, 20%, 30% dan 40% dari berat total) sesuai pada tabel 5

sehingga dihasilkan geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (Formula F2),

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (Formula F3). Geobiokomposit tersebut

dikarakterisasi gugus fungsinya dengan FT-IR, kristalinitas dengan XRD, pengujian

daya bakar meliputi penentuan time to ignition (TTI), kecepatan pembakaran serta

heat release (HR), serta sifat mekanik meliputi nilai kekuatan tarik dan modulus

young yang diukur dengan Universal Testing Mechine (UTM) serta energi serap dan

kekuatan impak yang diukur dengan Charpy Impact Testing Machine.

A. Penalaran Struktur

Penalaran struktur dilakukan menggunakan FT-IR yang berfungsi untuk

mengetahui gugus fungsi dari senyawa awal. Karakterisasi gugus fungsi juga

dilakukan terhadap biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) serta

geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal utuk mengetahui perubahan

maupun pergeseran gugus fungsi. Selain itu, untuk memperkuat dugaan dari analisis

FTIR, dilakukan analisis secara kualitatif menggunakan XRD. Analisis XRD ini

berguna untuk mengetahui kristalinitas dari bahan awal LPP dan haloisit serta

geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal yang kemudian dibandingkan

dengan standar JCPDS (Joint Commite Powder Diffraction Standar). Kondisi

pengukuran dengan menggunakan XRD beserta nilai d dan I (Intensitas)

dibandingkan dengan standar.


commit to user

44

1. Biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS

Karakterisasi gugus fungsi dilakukan dengan menggunakan FT-IR

terhadap LPP, asam akrilat (AA), divinil benzena (DVB), dan serat tandan kosong

sawit (STKS) sebagai bahan awal. Analisis gugus fungsi juga dilakukan pada LPP-g-

AA serta biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS untuk mengetahui perubahan

gugus fungsi yang terjadi dalam pembentukan biokomposit.

Hasil analisa dari spektra FTIR menunjukkan bahwa sampel LPP dalam

bentuk KBR pellet mempunyai daerah serapan C-Hstr pada 2723 cm-1 yang

merupakan tipikal dari PP (Suharty et al., 2007a). Menurut Silverstein et al. (1991)

Gugus fungsi metilen (-CH2-) ditunjukkan pada daerah serapan 2890 cm-1 untuk (-

CH2-)str dan 1454 cm-1 serta 1165 cm-1untuk (-CH2-)bend. Daerah serapan 1377 cm-1

menunjuk pada gugus fungsi metil (–CH3)bend serta daerah serapan 2962 cm-1

menunjuk pada gugus fungsi metil (–CH3)str. Sedangkan spektra FTIR dari asam

akrilat dalam bentuk neat liquid menunjukkan adanya serapan yang kuat dan tajam

pada 1728 cm-1 yang merupakan serapan khas untuk gugus fungsi C=O (karbonil

asam), selain itu juga terdapat serapan pada 3448 cm-1 (broad) yang menunjuk pada

gugus fungsi –OH ikatan hidrogen, serta adanya gugus vinil (C=C) yang ditunjukkan

dengan serapan pada daerah 1635 dan gugus fungsi (C-H)bend vinil pada serapan

1411 cm-1(Silverstein et al., 1991).

Gambar 18. Spektrum FT-IR: (a) LPP (film), (b) AA (neat-liquid), (c) LPP-g-AA(film)


commit to user

45

Spektrum FT-IR LPP-g-AA pada gambar 18c menunjukkan masih adanya

serapan milik LPP yaitu serapan CHstr pada 2723 cm-1, gugus metil (CH3)bend pada

1377 cm-1 serta (CH3)str pada 2962. Gugus metilen (-CH2-)str pada 2890 cm-1 serta (-

CH2-)bend pada 1454 dan 1165 cm-1. Sedangkan serapan milik AA yaitu serapan

gugus karbonil (C=O) pada 1728 cm-1 dan gugus hidroksil (OH broad) pada 3448

cm-1. Tidak adanya gugus vinil (C=C) pada serapan 1635 dan gugus fungsi (C-H)bend

vinil 1411 cm-1 dari AA pada spektrum LPP-g-AA menandakan bahwa gugus vinil

telah bereaksi dengan gugus metin dari LPP melalui reaksi reaktif.

Spektra FTIR dari serbuk STKS dalam bentuk KBr pellet mempunyai

serapan yang khas pada 3410 cm-1 (broad) yang merupakan serapan dari gugus

fungsi -OH ikatan hidrogen, serapan pada 2931 cm-1 adalah milik dari gugus fungsi

(–CH2-)str (Bodirlau and Teaca, 2007). Adanya serapan pada puncak 1033 cm-1 yang

menunjukkan gugus fungsi C-O-C serta serapan pada 1728 cm-1 menunjukkan gugus

fungsi C=O (Silverstein et al., 1991). Sedangkan spektra FTIR dari DVB dalam

bentuk neat liquid adanya (C-H)str (aromatik) yang ditunjukkan oleh serapan 3086

cm-1 (Williams and Fleming, 1973), selain itu adanya serapan pada 3008 cm-1

menunjukkan keberadaan (C-H) vinil. Serta terdapat serapan 1627 cm-1 yang

merupakan gugus vinil (C=C) dan serapan pada 1597 cm-1 yang menunjukkan C=C

aromatik terkonjugasi (Silverstein et al., 1991).


commit to user

46

Gambar 19. Spektrum FT-IR: (a) LPP (film), (b) DVB (neat liquid), (c) LPP-g-AA(Formula II) (film) (d) STKS (pelet KBr), dan (e) BiokompositLPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) (film)

Spektrum LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) pada gambar 19e

menunjukkan serapan LPP yaitu serapan gugus CHstr pada 2723 cm-1, gugus metil

CH3bend pada 1377 cm-1 dan CH3str pada 2962 cm-1, serta gugus metilen (-CH2-)str

pada 2890 cm-1 dan (-CH2-)bend pada 1454 dan 1165 cm-1. Sedangkan pada gugus

fungsi OH selulosa pada bilangan gelombang 3410 cm-1. Terjadinya pergeseran

bilangan gelombang karbonil asam (C=O) pada 1728 cm-1 (gambar 19c) menjadi

1735 cm-1 (gambar 19e) yang merupakan serapan dari gugus fungsi ester.

Terbentuknya ester akan menggeser bilangan gelombang karbonil asam ke bilangan

gelombang yang lebih besar (Silverstein et al., 1991). Hal ini menunjukkan bahwa

terbentuknya ikatan secara esterifikasi secara radikal yaitu ikatan antara AA dengan

selulosa, dimana selulosa terikat pada sisi polar AA dari senyawa penggandeng LPP-

g-AA. Reaksi yang terjadi antara SK dengan AA tersebut sesuai dengan penelitian

yang dilakukan oleh Suharty et al. (2008b) yang melaporkan bahwa selulosa dari

serat alam dapat berikatan dengan AA secara esterifikasi. Tetapi tidak adanya gugus

vinil (C=C) dari DVB pada 1627 cm-1 menunjukkan bahwa kedua gugus vinil

tersebut telah berikatan dengan gugus metin dari LPP dan LPP-g-AA secara reaktif.


commit to user

47

Biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) yang selanjutnya

digunakan sebagai standar dalam pembuatan geobiokomposit dengan penambahan

clay dengan berbagai konsentrasi. Komposisi biokomposit standar tersebut

menempati 70% berat total dalam pembuatan gebiokomposit dengan clay.

2. Geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal

Biokomposit disintesis dengan penambahan Clay dalam berbagai jenis

(kaolin dan haloisit) dan konsentrasi (10%, 20%, 30%, dan 40% dari berat total)

sehingga diperoleh geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (Formula F2),

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (Formula F3). Geobiokomposit yang terbentuk

dikarakterisasi gugus fungsinya dengan FT-IR dan kristalinitas dengan XRD.

a). Karakterisasi Gugus Fungsi menggunakan FT-IR

Pembuatan biokomposit dengan penambahan clay akan memberikan

spektrum FT-IR yang berbeda dibanding biokomposit standar. Spektrum FT-IR

geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal ditunjukkan pada gambar 20

dengan data pembanding spektrum FT-IR dari haloisit dan biokomposit

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1). Spektrum FT-IR clay haloisit pada

gambar menunjukkan adanya serapan Al-OHbend pada bilangan gelombang 913 cm-1,

Si-O-Al pada serapan 538 cm-1, dan Si-Obend pada bilangan gelombang 1032 cm-1

(Ilic et al., 2010). Pada bilangan gelombang 692 cm-1 terdapat gugus fungsi Si-Ostr

(Ekosse, 2005). Menurut Pesova A et al. (2010), pada clay golongan kaolinite

terdapat gugus fungsi OH inner pada bilangan gelombang 3620 cm-1, gugus fungsi

OH outer pada bilangan gelombang 3690 dan 3670 cm-1.


commit to user

48

Gambar 20. Spektrum FT-IR: (a) LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) (b)Haloisit (pellet KBr), (c) LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (Formula F3)(film)

Spektrum biokomposit dengan penambahan Haloisit menunjukkan adanya

serapan khas biokomposit standar seperti yang ditampilkan pada spektrum

pembanding pada Gambar 20a yaitu serapan LPP dengan gugus CHstr pada 2723 cm-

1, gugus metil CH3bend pada 1377 cm-1 dan CH3str pada 2962 cm-1, serta gugus

metilen (-CH2-)str pada 2890 cm-1 dan (-CH2-)bend pada 1454 dan 1165 cm-1. Reaksi

esterifikasi antara AA dan selulosa ditunjukkan oleh munculnya serapan karbonil

ester pada 1735 cm-1. Spektrum geokomposit (gambar 20c) juga menunjukkan

adannya pergeseran serapan bilangan gelombang pada gugus fungsi yaitu gugus

fungsi Si-O juga mengalami pergeseran dari 1029 cm-1 ke 1062 cm-1. Sedangkan,

gugus fungsi Al-OH terjadi pergeseran gugus fungsi dari 912 cm-1 ke 947 cm-1.

Analisis terhadap gugus fungsi pada komposit tersebut menunjukkan

terjadinya pergeseran dan perubahan dari gugus fungsi bahan awal. Suharty et al.

(2007b) melaporkan bahwa pergeseran dan perubahan gugus fungsi pada sintesis

biokomposit menunjukkan terjadinya perubahan ikatan kimia yang sekaligus

menunjukan perubahan struktur jaringan matrik polimer baru dalam sintesis


commit to user

49

biokomposit. Untuk mendukung karakterisasi gugus fungsi maka dilakukan pula

karakterisasi kristalinitas menggunakan XRD

b). Karakterisasi Kristalinitas menggunakan XRD

Pada difaktogram LPP memiliki puncak utama pada 2θ sebesar 16,9° yang

diketahui memiliki fasa kristal dan fasa amorf. Haloisit memiliki puncak khas pada

2θ sebesar 11,9° dengan nilai d sebesar 7,4 Å dan diketahui sebagai fasa kristal.

Pada difraktogram geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal hasil sintesis

dibandingkan dengan difraktogram LPP dan haloisit untuk mengetahui puncak-

puncak karakteristik masing-masing. Hasil difraktogram diketahui adanya puncak 2θ

16,9° yang merupakan sudut difraksi LPP yang diketahui memiliki fasa kristal dan

fasa amorf. Berdasarkan difraktogram XRD pada 2θ antara 10 sampai 70

geobiokomposit tidak memperlihatkan puncak 2θ dari haloisit. Hal ini diasumsikan

mungkin haloisit mengalami eksfoliasi dan terdispersi dalam matriks polimer. Tidak

munculnya puncak clay pada komposit menandakan bahwa clay tersebut mengalami

eksfoliasi dan terdistribusi dalam komposit (Lee et al., 2008). Pola difraksi sinar-X

geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal hasil sintesis dibandingkan dengan

pola difraksi LPP dan haloisit seperti ditunjukkan pada Gambar 21.

Gambar 21. Difaktogram (a) LPP, (b) haloisit (c) LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal(Formula F3)


commit to user

50

B. Pengujian Daya Bakar

Sintesis biokomposit dengan 2 jenis lempung menghasilkan dua jenis

geobiokomposit, yaitu geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (Formula

F2) dan geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (Formula F3).

Biokomposit yang terbentuk selanjutnya diuji kemampuan hambat bakarnya yang

meliputi time to ignition (TTI), kecepatan pembakaran, dan heat release (HR).

Metode yang digunakan dalam pengujian sifat hambat bakar biokomposit adalah

ASTM D 635 dengan menjepit sampel secara horizontal dan mengenakan nyala api

ke salah satu ujungnya.

.

Gambar 22. Pengujian daya bakar

1. Time to Ignition (TTI)

Time to ignation (TTI) merupakan rentang waktu yang diperlukan oleh

geobiokomposit saat mulai terbakar. Semakin cepat waktu untuk terbakar pada suatu

bahan, menandakan bahan tersebut mudah terbakar. Diperolehnya TTI untuk

biokomposit standar LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula III) adalah 2,25 detik.

Berdasarkan data TTI yang diperoleh semakin banyak penambahan clay pada

biokomposit F1 akan meningkatkan nilai TTI. Penambahan clay 40% dapat

meningkatkan TTI sebesar 217,33% untuk kaolin (KI1d) dan 261.33% untuk haloisit

(KJ1d). Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi penghambatan pada saat

pembakaran. Berdasarkan studi litelatur Liu and Quintiere (2007) yaitu time to

ignition meningkat sesuai dengan konsentrasi lempung.

Menurut Haiyun et al. (2011) interaksi clay ke dalam matriks polimer

menghambat konduksi panas antara polimer dan nyala api sehingga menunda adanya

pembakaran. Hal tersebut didukung oleh penelitian yang dilakukan oleh Manias

Sampel saat pengujian daya bakar Sampel setelah pengujian daya bakar


commit to user

51

(2002) yang melaporkan bahwa penambahan clay pada matriks polimer dapat

meningkatkan kemampuan hambat bakar yang baik dengan terbentuknya lapisan

arang yang dapat memperlambat ketersediaan O2 selama proses pembakaran. Data

time to ignition biokomposit pembanding dan geobiokomposit disajikan pada pada

gambar 23.

Gambar 23. Kurva Time to ignition dengan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa clay(konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (F3)

Time to ignition (TTI) yang tinggi juga dipengaruhi karena matriks polimer

dan clay mengalami eksfoliasi. Menurut Haiyun M et al. (2011) TTI eksfoliasi lebih

lama daripada interkalasi. Polimer-clay yang mengalami eksfoliasi lebih banyak

menghasilkan arang yang dapat menghambat ketersediaan O2 pada proses

pembakaran (Delhom et al., 2010). Berikut ini merupakan skema penghambatan

masuknya O2 pada gambar 24.

Gambar 24. Skema penghambatan O2 secara (a) interkalasi dan (b) eksfoliasi(Haiyun M et al., 2011)

ba


commit to user

52

2. Kecepatan Pembakaran

Kemampuan hambat bakar komposit ditentukan dengan pengukuran

kecepatan pembakaran dari komposit tersebut, dimana semakin kecil kecepatan maka

pembakaran menunjukkan bahwa kemampuan hambat bakarnya semakin besar.

Umumnya kemampuan hambat bakar polimer dapat ditingkatkan dengan

menambahkan bahan-bahan yang terurai baik untuk menghasilkan gas yang dapat

mengurangi kelangsungan pembakaran dan mendinginkan sistem, serta

menimbulkan pembentukan arang sehingga menghambat interaksi polimer dengan

sumber nyala (Sopyan, 2001). Suharty (2010) melaporkan bahwa biokomposit yang

ditambah dengan senyawa fire retardants Mg(OH)2+Al(OH)3+H3BO3 dapat

menurunkan kecepatan pembakaran sebesar 55% karena pada saat pembakaran

Mg(OH)2, Al(OH)3 dan H3BO3 akan terdekomposisi secara endotermik menjadi

logam oksida (MgO dan Al2O3) dan air (H2O) serta oksida boron (B2O3) yang

bersifat moiety (lembab). Adanya logam oksida dapat melapisi polimer dengan

membentuk arang sehingga menghalangi interaksi gas pengoksidasi (O2), sedangkan

adanya H2O dan B2O3 dapat menyerap panas. Penambahan senyawa fire retardants

CaCO3 dengan DAP (diamonium fosfat) pada biokomposit LPP/Serat Kenaf dapat

menurunkan kecepatan pembakaran sebesar 54% dikarenakan asam fosfat dapat

bereaksi dengan CaCO3 membentuk CO2 dan H2O yang dapat menghambat

pembakaran (Suharty, 2010a).

Biokomposit standar LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS memiliki kecepatan

pembakaran 2,20 mm/menit. Berdasarkan data kecepatan pembakaran semakin

banyak konsentrasi kaolin dan haloisit yang ditambahkan maka semakin besar sistem

hambat bakar yang terbentuk sehingga penghambatan bakar lebih optimal karena

jumlah arang yang dihasilkan juga meningkat. Penambahan clay sebanyak 40%

dapat menurunkan kecepatan pembakaran sebesar 62,73% untuk kaolin (KI1d) dan

69.10% untuk haloisit (KJ1d) dibandingkan dengan biokomposit Formula F3. Hal ini

sesuai penelitian Delhom et al. (2010) yaitu bertambahnya jumlah clay maka arang

yang dihasilkan semakin banyak. Arang tidak mudah terbakar serta dapat menjadi

penghalang masuknya O2 dan panas. Penambahan dua jenis clay kaolin dan haloisit,

dimana pada saat pembakaran geobiokomposit tersebut membentuk lapisan arang


commit to user

53

yang berfungsi sebagai pengurangan transfer energi panas dan dapat menyebabkan

kecepatan pembakaran menurun (Olivares et al., 2008). Liu and Quintiere (2007)

melaporkan bahwa pembentukan arang dapat menurunkan kecepatan pembakaran

dan semakin tebal arang yang terbentuk, maka penurunan kecepatan pembakarannya

semakin tinggi.

Pengujian daya bakar geobiokomposit memberi respon yaitu meleleh tapi

tidak menetes saat terbakar karena clay akan meningkatkan pembentukan arang yang

akan menghambat pembakaran sedangkan pada biokomposit awalnya akan meleleh

dan kemudian menetes saat terjadi pembakaran. Data kecepatan pembakaran formula

F3 (sebagai standar), formula F2 dan formula F3 disajikan pada gambar 25.

Gambar 25. Kurva kecepatan pembakaran LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa clay(konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (F3)

3. Heat Release (HR)

Heat Release (HR) merupakan kemampuan suatu material untuk

melepaskan panas setelah material tersebut terbakar. Semakin tinggi suhu suatu

material yang dihasilkan saat sumber nyala (api) dimatikan, maka HR semakin

rendah. Sehingga waktu untuk mendinginkan material semakin lama. Diperoleh

persentase heat release pada biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (formula F1)

sebagai standar yaitu 85,84 %. besar dalam proses pendinginan nyala api, seperti

pembentukan arang. Berdasakan data semakin banyak jumlah kaolin dan haloisit

yang ditambahkan maka persentase HR meningkat dan proses pelepasan panasnya


commit to user

54

lebih baik. Penambahan clay 40% dapat meningkatan persentase HR sebesar 5,10 %

untuk kaolin (KI1d) dan sebesar 5,34 % untuk haloisit (KJ1d) dibandingkan dengan

komposit standar (Fomula F3). Hal ini menunjukkan bahwa kemampuan melepaskan

panasnya lebih baik daripada biokomposit standar. Hal ini sesuai dengan penelitian

Ray and Okamoto (2003), semakin banyak jumlah clay maka panas yang dilepaskan

semakin menurun. Data HR biokomposit pembanding dan geobiokomposit disajikan

pada gambar 26.

Gambar 26. Kurva heat release dari LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa clay(konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (F3)

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal 40% (KJ1d) dapat menaikan TTI dan

persentase HR sebesar 44 dan 0,24 % serta dapat menurunkan kecepatan pembakaran

sebesar 6.37 % daripada LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (KI1d). Hal ini

dikarenakan haloisit merupakan alumina silikat yang mempunyai struktur pipa

berongga (Handge et al., 2010). Du M et al. (2006) melaporkan bahwa struktur

haloisit yang berbentuk tabung berongga menjanjikan adanya peningkatan stabilitas

termal dan penurunan sifat mudah terbakar dari polipropilen. Inti yang berongga dari

haloisit memudahkan adanya interaksi dengan matriks polimer. Selain itu, kaolin

yang digunakan disini memiliki pengotor yang lebih banyak dari haloisit, sehingga

kandungan logam oksida (Al2O3 dan SiO2) pada kaolin lebih sedikit dari haloisit.

Hal ini menyebabkan sifat penghambat bakar kaolin yang lebih rendah dari haloisit.

Menurut Wang et al. (2011), Logam oksida sering digunakan untuk meningkatkan


commit to user

55

konduksi termal suatu material karena konduksi termalnya tinggi serta harganya

murah. Komposit yang mengandung logam oksida diharapkan mempunyai konduksi

termal yang tinggi.

C. Pengujian Sifat Mekanik

Sintesis biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) dengan

rasio optimum LPP/STKS=8/2 yang ditambahkan pada 2 jenis lempung (kaolin dan

haloisit) dengan berbagai komposisi (10%, 20%, 30% dan 40%). Sehingga

dihasilkan geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (Formula F2) dan

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (Formula F3). Geobiokomposit tersebut akan

dilakukan karakteristik sifat mekanik meliputi nilai kekuatan tarik dan modulus

young (E) yang diukur dengan Universal Testing Machine (UTM) serta energi serap

dan kekuatan impak yang diukur dengan Charpy Impact Testing Machine.

1. Kekuatan Tarik

Penggunaan serat alam sebagai pengisi atau filler pada pembuatan

biokomposit dapat berfungsi sebagai penguat atau reinforcement, (Ismail, 2001).

Peningkatan nilai kekuatan tarik menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah serat

alam yang ditambahkan akan meningkatkan nilai kekuatan tarik sampai pada rasio

optimum LPP/Serat alam, namun jika sudah melewati rasio optimum tersebut akan

terjadi penurunan nilai kekuatan tarik biokomposit (Kim, 2005). Suharty et al., (

2007a) melaporkan bahwa penggunaan serat alam yang terlalu besar pada

biokomposit dan sudah melewati kondisi optimumnya akan mengakibatkan

biokomposit menjadi rapuh. Komposisi Optimum dengan rasio LPP/Serat alam = 8/2

memiliki nilai kekuatan tarik tertinggi (12% lebih baik dibanding LPP). Komposisi

biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) tersebut selanjutnya

digunakan sebagai standar dalam pembuatan biokomposit selanjutnya dengan

penambahan kaolin dan haloisit pada berbagai konsentrasi. Diperoleh nilai kekuatan

tarik pada biokomposit Formula F1 sebesar 31.10 MPa.

Menurut Zhang et al., (2009), penambahan clay sebagai filler dapat

meningkatkan sifat mekanik dari produk polimer. Peningkatan konsentrasi clay juga


commit to user

56

berpengaruh terhadap nilai kekuatan tarik dari komposit yang dihasilkan, dimana

besarnya kekuatan tarik biokomposit menentukan komposisi optimumnya. Data nilai

kekuatan tarik biokomposit terhadap Gambar 27.

Gambar 27. Kurva nilai kekuatan tarik LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa clay(konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (F3)

Gambar 27 menunjukkan bahwa penambahan kaolin dan haloisit pada

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) berfungsi sebagai penguat, sehingga

terjadi peningkatan nilai kekuatan tarik pada penambahan clay pada 10%. Nilai

kekuatan tarik tersebut meningkat sebesar 13,70% untuk kaolin 20% (KI1b) serta

19,42% untuk haloisit 20% (KJ1b). Namun terjadi penurunan nilai kekuatan tarik

pada konsentrasi clay 30% dan 40%. Peningkatan nilai kekuatan tarik dan tersebut

menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah clay yang ditambahkan akan

meningkatkan nilai kekuatan tarik sampai pada konsentrasi yang optimum, namun

jika sudah melewati kondisi optimum tersebut akan terjadi penurunan nilai kekuatan

tarik dan geobiokomposit. Sarkar M et al. (2008) melaporkan bahwa penambahan

clay yang berlebih dapat menurunkan sifat mekaniknya dikarenakan berkurangnya

interaksi antara clay dengan matriks.

2. Modulus Young (E)

Modulus young (E) adalah perbandingan antara kuat tarik dengan

regangan saat patah. Semakin tinggi Modulus young suatu material, maka semakin

tinggi sifat kekakuan material tersebut (Salmah et al., 2005). Diperoleh nilai modulus


commit to user

57

Young (E) dari biokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F1) sebesar

86.10 MPa. Menurut Zhang Q et al. (2009) penambahan clay dapat meningkatkan

modulus young. Data modulus young yang diperoleh menunjukkan bahwa semakin

banyak konsentrasi kaolin ataupun haloisit yang ditambahkan pada LPP/DVB/LPP-

g-AA/STKS (Formula F1) maka semakin tinggi nilai dari modulus young, seperti

dilihat pada gambar 28. Hal ini menunjukkan bahwa adanya penambahan kaolin

ataupun haloisit dapat meningkatkan sifat kekakuan dari geobiokomposit. Jadi

semakin banyak jumlah clay yang ditambahkan maka semakin kaku sehingga

geobiokomposit tersebut rentan patah dan menurunkan sifat mekanik. Berdasarkan

modulus young penambahan clay 20% dapat meningkatkan sifat mekanik dari

biokomposit standarnya karena geobiokomposit yang dihasilkan tidak terlalu liat dan

kaku. Sedangkan penambahan clay lebih dari 20% dapat menurunkan sifat mekanik

geobiokomposit. Peningkatan kekakuan ini dikarenakan clay itu sendiri merupakan

material yang memiliki kekakuan yang tinggi sehingga dapat membatasi gerakan dari

matriks polimer (Kusmono, 2010). Hasil data modulus young ditunjukkan oleh

gambar 28.

Gambar 28. Kurva nilai modulus young LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa clay(konsentrasi 0%) (F1) sebagai pembanding dengan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (F3)

3. Energi Serap (Es) dan Kekuatan Impak

Energi serap adalah ukuran dari jumlah energy potensial dari hammer

atau pemukul yang diserap spesimen pada saat proses pematahan spesimen (Hadi Q


commit to user

58

and Gunawan, 2011). Sedangkan kekuatan impak merupakan suatu kriteria penting

untuk mengetahui ketangguhan material dengan cara memberi beban secara tiba-tiba

dengan kecepatan yang tinggi (Barleany et al., 2011). Pengujian impak dilakukan

dengan menggunakan Charpy Impact Testing Machine. Semakin tinggi energi serap

serta kekuatan impak dari material maka ketangguhan juga semakin tinggi (Barleany

et al., 2011). Diperoleh energy serap dan kekuatan impak dari biokomposit

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (Formula F3) sebesar 0.0581 J dan 6,46 J/mm2*10-3.

Menurut Sarkar M et al. (2008) penambahan clay dapat meningkatkan nilai kekuatan

impak tetapi akan menurun apabila penambahan clay berlebih. Data dari Es dan

kekuatan impak akan dihasilkan pada gambar 29.

(a) (b)

Gambar 29. Kurva nilai (a) energi serap (Es) dan (b) kekuatan impakLPP/DVB/LPP-g-AA/STKS tanpa clay (konsentrasi 0%) (F1) sebagaipembanding dengan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (F2) danLPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (F3)

Gambar 29 menunjukkan bahwa penambahan kaolin dan haloisit berfungsi

sebagai penguat, sehingga terjadi peningkatan nilai Es dan kekuatan impak pada

penambahan clay pada 10%. Nilai Es dan kekuatan impak tersebut meningkat

sebesar 43,03 dan 42,41% untuk kaolin 20% (KI1b) serta 53,53 dan 51,70%. untuk

halosit 20% (KJ1b). Namun pada penambahan clay pada konsentrasi 30% dan 40%

terjadi penurunan nilai Es dan kekuatan impak. Penambahan konsentrasi clay dalam

matriks polimer akan meningkatkan nilai Es dan kekuatan impak, namun apabila

sudah melewati kondisi optimumnya akan terjadi penurunan kekuatan impak dari

geobiokomposit tersebut. Penurunan Es serta kekuatan impak ini dikarenakan jumlah

konsentrasi clay yang ditambahkan semakin banyak mengakibatkan penghambatan


commit to user

59

gerak matriks polimer sehingga mengakibatkan geobiokomposit menjadi rapuh

(Ishak et al., 2008).

Penambahan haloisit 20% (KJ1b) pada biokomposit F1 memiliki sifat

mekanik yang terbaik dengan menghasilkan peningkatan sebesar : 1). 5,72% untuk

kekuatan tarik, 2). 2,66% untuk modulus young, 3). 10,5% untuk energi serap dan 4).

9,29% untuk kekuatan impak daripada penambahan kaolin 20% (KI1b) pada

biokomposit F1. Hal ini dikarenakan bentuk struktur haloisit yang berbentuk pipa

berongga memudahkannya untuk dispersi dengan polimer. Menurut Du M et al.

(2010), dibandingkan dengan material anorganik yang lain seperti silika,

montmorillonite, dan kaolin, haloisit mempunyai geometri yang unik serta

karakteristik permukaan Si-O dengan densitas hidroksil yang rendah sehingga

haloisit dapat terdispersi dengan baik dalam matrik polimer. Berdasarkan dari studi

morfologi pada komposit polimer-haloisit menunjukkan bahwa tabung tunggal dari

haloisit dapat terdistribusi dengan baik dalam matriks polimer (Prashantha K et al.,

2011). Secara kasat mata, partikel haloisit lebih halus dari kaolin yang

mengindikasikan bahwa ukuran partikel haloisit lebih kecil dari kaolin. Hal ini

menyebabkan luas kontak permukaan haloisit lebih luas daripada kaolin, sehingga

haloisit dapat terdistribusi dengan baik dalam matriks polimer.

Berdasarkan pengujian daya bakar serta sifat mekanik yang telah

dilakukan pada geokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (Formula F2) dan

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (Formula F3) diperoleh komposisi optimum yaitu

dengan penambahan clay berbagai jenis (kaolin dan haloisit) dengan konsentrasi

20% pada Formula F1. LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao 20% (KI1b) dibandingkan

dengan biokomposit F1 dapat menurunkan kecepatan pembakaran sebesar 59,55%,

meningkatkan kekuatan tarik serta impak sebesar 13,70% dan 42,41%. Sedangkan

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal 20% (KJ1b) dibandingkan dengan biokomposit F1

menurunkan kecepatan pembakaran sebesar 63,64%, meningkatkan kekuatan tarik

serta impak sebesar 19,42% dan 51,70%. Sehingga diperoleh geokomposit KI1b dan

KJ1b memiliki ketahanan bakar dan sifat mekanik yang lebih baik dari biokomposit

standarnya (F1). Geokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal 20% (KJ1b)

memberikan ketananan bakar serta sifat mekanik yang lebih baik daripada


commit to user

60

LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao 20% (KI1b) karena dapat menurunkan kecepatan

pembakaran sebesar 4,09 %, meningkatkan kekuatan tarik serta impak sebesar 5.72%

dan 9,29% daripada KI1b.


commit to user

61

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari hasil pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Geobiokomposit yang disintesis dari LPP, STKS (rasio LPP/STKS=8/2) dan clay

yang meliputi kaolin dan haloisit dalam berbagai rasio konsentrasi, secara reaktif

dengan penggandeng multifungsional AA yang telah digrafting dengan LPP

membentuk LPP-g-AA, serta agen penyambung silang DVB secara proses

larutan diperoleh komposisi optimum terhadap kemampuan hambat bakar pada

konsentrasi penambahan clay 20% (w/w). Geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-

AA/STKS/Kao (F2) dibandingkan dengan F1 dapat memperlambat time to

ignition sebesar 171,56%, menurunkan kecepatan pembakaran 59,55% serta

meningkatkan persentase HR sebesar 5,01%. Sedangkan LPP/DVB/LPP-g-

AA/STKS/Hal (F3) dibandingkan F1 dapat memperlambat time to ignition

sebesar 221,78%, menurunkan kecepatan pembakaran 63,64% serta

meningkatkan persentase HR sebesar 5,20%

2. Geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao (F2) mengalami peningkatan

kekuatan tarik, modulus young, energi serap dan kekuatan impak masing-masing

sebesar 13,70%, 23,28%, 43,03%, dan 42,42% dibandingkan dengan F1.

Sedangkan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (F3) mengalami peningkatan

kekuatan tarik, modulus young, energi serap dan kekuatan impak masing-masing

sebesar 19,42%, 25,93%, 53,53%, dan 51,70% dibandingkan F1.

B. Saran

Berdasarkan hasil penelitian di atas perlu dilakukan tindak lanjut yang

disarankan untuk geobiokomposit yang dihasilkan sebagai berikut :

1. Analisis morfologi menggunakan SEM

2. Analisis degradasi panas menggunakan DTA

3. Uji biodegradasi


commit to user

62

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit. http://id.shvoong.com/business-

management/entrepreneurship/1929400-pemanfaatan-limbah-sawit/ diakses

tanggal 15 Juni 2010.

Abdullayev, E., Price, R., Chchukin, D., and Lvov, Y. 2009. Halloysite Tubes as

Nanocontainers for Anticorrosion Coating with Benzotriazole. Applied

Materials & Interfaces. Vol 1. 7, 1437-1443

Achmadi, S. 2003. Kimia Organik : Suatu Kuliah Singkat. Edisi 11. Jakarta :

Erlangga. Terjemahan : Organic Chemistry : a short course. Hart, Harold ;

Leslie E. Craine; and David J.Hart. 2003

Adriani, A. 2003. Penggunaan Alumina untuk Meningkatkan Stabilitas Termal dan

Nyala Poliblen Polipropilena dengan Bahan Pengisi Cangkang sawit. Tesis.

Medan. Program Pasca Sarjana USU. 6-37

Aji, I. S., Sapuan, S.M., E.S. Zainudin., and K. Abdan. 2009. Kenaf Fibres as

Reinforcement for Polymeric Composites: a Review. International Journal of

Mechanical and Materials Engineering (IJMME), Vol. 4, No. 3,pp 239-248

American Society for Testing and Materials D 635-97. 1998 . Standart Test Method

for Rate of Burning and/or Extent and Time of Burning of Plastics in a

Horizontal Position1. Annual Book of ASTM Standards. Vol.8. 01.

American Society for Testing and Materials D 638-97. 1998 . Standart Test Method

for Tensile Properties of Plastics. Annual Book of ASTM Standards. Vol.8.

01.

American Society for Testing and Materials D 6110-97. 1998. Standart Test Methods

for Determining the Charpy Impact Resistance of Notched Specimens of

Plastics. Annual Book of ASTM Standards. Vol.8. 03.

Arunvisut, S., Phummanee, S., and Somwangthanaroj, A. 2007. Effect of Clay on

Mechanical and Gas Barrier Properties of Blown Film LDPE/Clay

Nanocomposites. Department of Chemical Engineering, Faculty of

Engineering, Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand.


commit to user

63

Astutiningsih, S., Kinasih, P.L., And Wibowo, A.C. 2009. Stabilitas Termal Galeri

Clay Pada Komposit Nano Polipropilena-Clay Montmorillonit Dengan

Pengkompatibel Polipropilena-G-Maleik Anhidirida. Makara Teknologi, Vol.

13, No. 1, 19-24.

Bakri, R., Utari, T., And Sari, I.P. 2008. Kaolin Sebagai Sumber SiO2 Untuk

Pembuatan Katalis Ni/SiO2: Karakterisasi Dan Uji Katalis Pada Hidrogenasi

Benzena Menjadi Sikloheksana. Makara, Sains, Volume 12, No. 1, 37-43.

Barleany, D. A.,Hartono R., and Santoso. 2011. Pengaruh Komposit Montmorillonite

pada Pembuatan Polipropilen-Nanokomposit terhadap Kekuatan Tarik dan

Kekerasannya. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan”.

ISSN 1693-4393.

Baroeno. 2010. Bisnis Air Minum Kemasan Terus Menggeliat.

http://bataviase.co.id/node/300123. Diakses pada tanggal 6 Mei 2010

Bodirlau, R., and Teaca, C.A. 2007. Fourier Transform Infrared Spectroscopy and

Thermal Analysis of Lignocellulose Fillers Treated with Organic

Anhydrides. Rom. Journ. Phys. Vol. 54:93-104

Carlsson, M. 2005 . The Inter and Intramolecular Selectivity of The Carbonate

Radical Anion in Its Reaction with Lignin and Carbohydrates. Doctoral

Thesis Kungliga Tekniska Hongkolan.Departement of Chemistry Nuclear

Chemistry,Stockholm.

Ciullo, P.A. 2003. Kaolin Clay: Functional Optical Additives. Paint & Coatings

Industry Magazine: Norwalk, CT.

Cocke, D.L., and Beall, G. 2011. Modification and Characterization of Nanotubular

Halloysite for Heterogeneous Catalytic Applications. 21st National Annual

Meeting, San Fransisco, California.

Darnoko., Guritno, P., A. Sugiharto., and S. Sugesty. 1995. Pulping of Oil Palm

Empty Fruit Bunches with Surfactant. Oil Palm Trunk and Other Palmwood.

Pp 83-87

Delhom, C.C., White-Ghoorahoo, L.A., and S.S. Pang. 2010. Development and

Characterization of Celullose/Clay Nanocomposites. Elsevier. Composites:

Part B 41:475-481

http://bataviase.co.id/node/300123


commit to user

64

Deperin RI. 2011. Industri Hilir Kelapa Sawit Indonesia. Kementrian Perindustrian

Republik Indonesia

Diharjo, Jamasri dan Firdaus F., 2007-2008. Rekayasa Panel Interior Kabin

Kendaraan Berkekuatan dan Ketahanan Nyala Api Tinggi Dari Bahan

Komposit Hibrid Geopolimer (Limbah Fly Ash-Serat Gelas-Serat Kenaf-

Polyester). Program Insentif Riset Terapan, KNRT Republik Indionesia.

Du, M., Guo, B., and D. Jia. 2006. Thermal Stability And Flame Retardant Effects

Of Halloysite Nanotubes On Poly(Propylene). Elsevier. European Polymer

Journal. 42: 1362-1369

Du, M., Guo, B., J. Wan., Q. Quliang., and D. Jia. 2010. Effects of Halloysite

Nanotubes on Kinetics and Activation Energy of Non-Isothermal

Crystallization of Polypropylene. Springer. J Polym Res 17:109-118

Dudley H. W and I. Fleming. 1973. Spectroscopic in Organic Chemistry. 2nd

edition. Mc Graw-Hill Book Company (UK) Limited

Dyson, R. W. 1998. Specialty Polymer. 2nd edition. London, Blackie Academic and

Professional.35

Effendi, A. H. 2007. Natrium Silikat Sebagai Bahan Penghambat Api Aman

Lingkungan. Jurnal Teknik Lingkungan Vol 8, No. 3 : 245-252. ISSN 1441-

318X

Evrianni, S. 2010. Reaksi Grafting Maleat Anhidrida Pada Polipropilena Dengan

Inisiator Benzoil Peroksida. Departemen Kimia, FMIPA USU

Fessenden and Fessenden. 1998 . Kimia Organik . Jilid I. Edisi Ketiga. Jakarta,

Erlangga.

Gardolinski, J. E., Zamora, P. P., and F. Wypych. 1999. Preparation and

Characterization of a Kaolinite-1-methyl-2-Pyrrolidone Intercalation

Compound. Journal of Colloid and Interface Science 211:137-141.

Ghosh, Premamoy. 2011. Polymer Science and Technology Plastics, Rubber, Blends,

and Composites. 3th Eddition. Tata McGraw Hill Education Private Limited

Gilman, J.W., Jackson, C.L., Morgan, A.B., and Harris Jr, R. 2000. Flammability

Properties of Polymer-Layered-Silicate Nanocomposites. PolyPropylene and

Polystyrene Nanocomposites. Chem. Mater. 12, 1866-1873


commit to user

65

Grant, M.H.1985.Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Vol 1-20.

New York. John Wiley and Sons. 932-825

Hadi, Q., and Gunawan. 2011. Pengaruh Variasi Fraksi Volume Abu Terbang (Fly

Ash) Sebagai Penguat Al 6061 Matrix Composite Terhadap Sifat Mekanik

Dan Fisik Metal Matrix Composite Al 6061-Fly Ash. Seminar Nasional

Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9. ISBN : 978-602-97742-0-7.

HaiYun, M.A., PingAn, S., and F. ZhengPing. 2011. Flame Retardant Polymer

Nanocomposites: Development, Trend and Future Perspective. Science China

Chemistry Vol.54, No.2:302-313

Handge, U.A., Hedicke-Höchstötter, K., and Altstädt, V. 2010. Composites of

Polyamide 6 and Silicate Nanotubes of The Mineral Halloysite: Influence of

Molecular Weight on Thermal, Mechanical and Rheological Properties.

Polymer 51, 2690-2699.

Hastomo, B. 2009. Analisis Pengaruh Sifat Mekanik Material Terhadap Distribusi

Tegangan Pada Proses Deep Drawing Produk End Cup Hub Body Maker

dengan Menggunakan Software Abaqus 6.5-1. Skripsi. Jurusan Teknik

Mesin. Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Heradewi, 2007. Isolasi Lignin dari Lindi Hitam Proses Organosolv Serat tandan

Kosong Kelapa Sawit (TKKS). Skripsi. Departemen Teknologi Industri

Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor.

Hyun, Y.H. 2002. Rheological Behavior of Biodegradable Polymer/Organoclay

Nanocomposites using Synthetic Aliphatic Polyester. Thesis. Department of

Polymer Science & Engineering. Inha University. Korea

Horvath, E., et. al., 2003. Hydrazine-Hydrate Intercalated Halloysite Under

Controllerd-Rate Thermal Analysis Conditions. Journal of Thermal Analysis

and Calorimetry, Vol 71, 707-714.

Hudiyanti, D. 2009. Pemadam Kebakaran dari Soda Kue, Apa Bisa?. http://

www.chem-is-try.org/tanya_pakar/pemadam-kebakaran-dari-soda-kue-apa-

bisa/ diakses tanggal 3 Mei 2009


commit to user

66

Hussain, F., Hojjati, M., M. Okamoto., and R. E. Gorga. Review article: Polymer-

matrix Nanocomposites, Processing, Manufacturing, and Application: An

Overview. Journal of Composites Materials, Vol 40, No. 17.

Hussain, M., Varley, R.J., Y.B. Cheng., and G.P. Simon. Investigation of Thermal

and Fire Performance of Novel Hybrid Geopolymer Composites. Journal of

Materials Science 39: 4721-4726

Ilic, B.R., Mitrovic, A.A., and L. R. Ljiljana. 2010. Thermal Treatment of Kaolin

Clay to Obtain Metakaolin. Hem. Ind 64(4): 351-356

Ishak, Z. A. M., Kusmono., W.S. Chow., T. Takaechi., and Rochmadi. 2008. Effect

of Organoclay Modification on the Mechanical, Morphology, and Thermal

Properties of Injection Molded Polyamide 6/Polypropylene/Montmorillonite

Nanocomposites. Proceedings of the Polymer Processing Society 24th

Annual Meeting PPS 24, Salerno, Italy.

Kemp, William. 1987. Organic Spectroscopy. London. Mac Millan Publisher.

Khalid, M., Salmiaton, A., C.T. Ratnam., and C. A. Luqman. 2008. Effect of

Trimethylolpropane Triacrylate (Tmpta) on the Mechanical Properties of

Palm Fiber Empty Fruit Bunch and Cellulose Fiber Biocomposite. Journal of

Engineering Science and Technology Vol. 3, No. 2, pp 153 - 162

Kim, H.S., Yang H.S., and Kim H.J. 2005 . Biodegradability and Mechanical

Properties of Agro-Flour-Filled Polybutylene Succinate Biocomposite,

Journal of Applied Polymer Science. Vol 97.

Kusmono. 2010. Studi Sifat Mekanik Dan Morfologi Nanokomposit Berbasis

Poliamid 6/Polipropilen/Clay. Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin

(SNTTM) ke-, Palembang.

Kusumastuti, E.D. 2008. Bahaya Plastik Dibalik Kemasan.

http://www.kompoas.com/index.php/read/xml/2008/12/12/11412071/bahaya.

di.balik.kemasan/plastik/ diakses pada tanggal 7 Mei 2010

Lagashetty, A and A. Venkataraman. 2005 . Polymer Nanocomposites . School of

Chemistry and Biochemistry, Thapar Institute of Engineering and

Technology Patiala, Panjab.

http://www.kompoas.com/index.php/read/xml/2008/12/12/11412071/bahaya.di.balik.kemasan/plastik/

http://www.kompoas.com/index.php/read/xml/2008/12/12/11412071/bahaya.di.balik.kemasan/plastik/


commit to user

67

Lee, S.R., Park, H.M., Lim, H., Kang, T., Li, X., Cho, W.J., and Ha, C.S.2001.

Microstucture, Tensile Properties, and Biodegradability of Aliphatic

Polyester/Clay Nanocomposites. Polymer 43, 2495-2500.

Lee, J.H., Park, H.S., Lee, Y.S., Lee, Y.K., and Nam, J.D. 2003. Flame Retardancy

and Mechanical Property of Polypropylene/Nylon Nanocomposite Reinforced

with Montmorillonite. Polymer (Korea), Vol 27. No.6, 576-582.

Lee, C.H.,Chien, A., Yen, M.H., and K.F Lin. 2008. Poly(methyl acryalate-co-

methyl methacrylate)/Montmorillonite Nanocomposites Fabricated by Soap-

Free Emulsion Polymerization. Springer. J Polym Res 15:331-336

Lubis, M.Y. 2009. Pembuatan Komposit Kayu Plastik dari Serat Kayu Kelapa Sawit

dan Polipropilena Dengan Menggunakan Polipropilena yang Dimodifikasi

dengan Asam Akrilat sebagai Bahan Penghubung. Tesis. Sekolah Pasca

Sarjana USU, Medan

Maleque, M.A., Belal, F.Y., and S.M. Sapuan. 2006. Mechanical Properties Study of

Pseudo-Stem Banana Fiber Reinforced Epoxy Composite. The Arabian

Journal for Science and Engineering, Vol 32, No 2B. pp 359-354

Majedova, J. 2003. Review: FTIR Techniques in Clay Mineral Studies. Elsevier.

Vibrational Spectroscopy 31:1-10

Manias, Evangelos. 2002. The Role of Nanometer-thin Layered Inorganic Fillers as

Flame Retardants in Polymers. Advances in Fire Retardant Chemicals.

Maulida. 2008. Pembuatan Komposit Termoplastik Berdasarkan Serat Kelapa Sawit

Dengan Kaedah Prapreg. Jurnal Penelitian Rekayasa Vol 1 No.2 74-79

Morgan, A.B., Chu, L.L., and Harris, J.D. 2005. A Flammability Performance

Comparison Between Synthetic And Natural Clays In Polystyrene

Nanocomposites. Fire Materials (29), 213–229

Mwaikambo, L.Y. 2006 . Review of History, Properties, and Application of Plant

Fibres . African Journal of Science and Technology. Vol 7(2), 120 - 133.

Nida, N. S. 2011. Pembuatan Biokomposit Limbah Polipropilena (LPP)

Termodifikasi dengan Pengisi Serat Kenaf dan Senyawa Penghambat Nyala.

Skripsi. Jurusan Kimia FMIPA UNS. Surakarta


commit to user

68

Olivares, G.S., Solis, A.S., and O. Manero. 2008. Burning Rate, Mechanical and

Rheological Properties of HIPS-PET and Clay Nanocomposites.

International Journal of Polymeric Materials 57:417-428

Othmer, Kirk. 1996. Encyclopedia of Chemical Technology. Jilid 19th. Volume 14.

Fourth Edition. Canada:John Wiley & Sons Inc.

Patra, P.K., S.B. Warner, Kim Y.K., Qinguo Fan, P.D.Calvert and S. Adanur. 2005 .

Nano Engineered Fire Resistant Composite Fibre, NTC Annual report. No :

M02-MD08.

Pasbakhsh, P., Ismail, H., M.N. Ahmad Fauzi., and A. Abu Bakar. 2009. Influence of

Maleic Anhydride Grafted Ethylene Propylene Diene Monomer (MAH-g-

EPDM) on the Properties of EPDM Nanocomposites Reinforced by

Halloysite Nanotubes. Elsevier. Polymer Testing 28:548-559

Pesova, A., Andertova, J., and O. Gedeon. 2010. Hydrothermal Degradation of

Ceramic Materials on the Natural Raw Materials Base. Part 2: Structural

Changes. Ceramics-Silikaty 54(2):176-181.

Prashantha, K., Lacrampe, M.F., and P. Krawczak. Processing and Characterization

of Halloysite Nanotubes Filled Polypropylene Nanocomposites Based on a

Masterbatch Route: Effect of Halloysites Treatment on Structural and

Mechanical Properties. Express Polymer Letters Vol.5, No.4 : 295-307.

Pudjaatmaka, A.H. 1986. Kimia Organik. Jilid 1. Edisi ke-3. Jakarta. Erlangga.

Terjemahan : Organic Chemistry. Fessenden R. J. dan J. S. Fessenden. 1979.

Williard Grant Press. Singapore.

Ray, S. S., and Okamoto, M. 2003. Polymer Layered Silicat Nanocomposites : as a

Review from Preparation to Processing. Progress in Polymer Science

28:1539-1641

Ray, S. S., Bousmina, M. 2005. Biodegradable Polymers And Their Layered Silicate

Nanocomposites: In Greening The 21st Century Materials World. Elsevier.

Progress in Materials Science 50: 962–1079

Ribeiro, S.P.S., Estevão, L.R.M., And Nascimento, R.S.V. 2008. Effect Of Clays On

The fire-Retardant Properties Of A Polyethylenic Copolymer Containing

Intumescent Formulation. Sci. Technol. Adv. Mater. 9


commit to user

69

Rowell, R.M., A.R. Sanadi, D.F.Caul-field , and R.E. Jacobson. 1997 . Utilization of

Natural Fibres in Plastic Composites: Problems and Opportunities .

Lignocellusic-Plastic Composites, USP&UNESP, Sao Paulo, 23-51.

Sain, M., S.H Park, F. Suhara, and S. Law. 2004 . Flame Retardant and Mechanical

Properties of Natural Fibre-PP Composites Containing Magnesium

Hydroxide. Jaournal of Polymer Degradation and Stability, Science Direct.

Vol 83. 363-367.

Salmah, Ismail, H., and Abu Bakar, A. 2005. A Comparative Study on the Effects of

Paper Sludge and Kaolin on Properties of Polypropylene/Ethylene Propylene

Diene Terpolymer Composites. Iranian Polymer Journal 14 (8), 705-713

Sanjaya. 2001. Pengaruh Anhidridasetat Terhadap Struktur Molekuler Kayu dalam

Stabilisasi Dimensi Kayu Pinus merkusii Et. De Vr. JMS Vol. 6 No. 1, hal.

21 – 32

Sarkar, M., Dana, K., S. Ghatak., and A. Banerjee. 2008. Polypropylene-Clay

Composite Prepared from Indian Bentonite. Bulletin Material Science Vol

31. No.1:23-28

Sentanuhady, Jayan.2007.Syarat Terjadinya Pembakaran. Gudangilmu.org

gudangnya ilmu pengetahuan http://gudangilmu.org/2007/11/26/syarat-

terjadinya-pembakaran/ diakses tanggal 15 Juni 2010

Setiadi, A. 2010. Ikatan Hidrogen pada Selulosa.

http://eascience.wordpress.com/2010/03/13/ikatan-hidrogen-pada-selulosa/

diakses pada tanggal 2 November 2011

Seymour, B. R., and C. E. Carraher, Jr. 1988 . Polymer Chemistry An Introduction.

Marcel Dekker Inc. New York.

Si, M., Zaitsev, V., M. Goldman., A. Frenkel., D. G. Peiffer., E. Weil., J. C.

Sokolov., and M.H. Rafailovich. Self-extinguishing Polymer/Organoclay

Nanocomposites. Elsevier. Polymer Degradation and Stability 92 : 86-93

Siburian, R. 2001 . Impregnasi kayu Kelapa Sawit dengan Poliblen

Polipropilena/Karet Alam. Tesis. Program Pasca Sarjana. USU. Medan.

Silverstein, R.M, C. Bassler dan T.C. Morril. 1991. Spectrometric Identification of

Organic Compounds. Fifth edition. Singapore. John Wiley and Sons Inc.

http://gudangilmu.org/2007/11/26/syarat-terjadinya-pembakaran/

http://gudangilmu.org/2007/11/26/syarat-terjadinya-pembakaran/

http://eascience.wordpress.com/2010/03/13/ikatan-hidrogen-pada-selulosa/


commit to user

70

Soentantini.2008. Ekonomi Bisnis. http://www.SuaraSurabaya.net diakses tanggal 6

Mei 2010

Solomon. 2004. Intercalated Polypropylene NanoComposites. Dekker Encyclopedia

of Nanoscience and Nanotechnology. Michigan : Marcel Dekker Inc.

Sopyan, I. 2001 . Kimia Polimer . Jakarta:Pradnya Paramita. Terjemahan : Polymer

Chemistry: An Introduction. Malcom Stevens. 2001. Oxford, Oxford

University Press.

Suharty, N.S. 1993 . Reactive Processing of Polyolefins using Antioxidant System,

Ph.D. Thesis. Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry,

Aston University, Birmingham, U.K.

Suharty, N.S., dan Firdaus, M 2007 . Pembuatan Biokomposit Polistirena Daur

Ulang termodifikasi Secara Reaktif Dengan Bahan Pengisi Serat Alam yang

Degradabel. Seminar Internasional Himpunan Polimer Indonesia, Medan.

Suharty, N.S., B. Wirjosentono, dan M. Firdaus. 2007a . Pembuatan Biokomposit

Degradabel dari Polipropilena Daur Ulang Dengan Serbuk Sekam Padi atau

Serbuk Bambu. Laporan Hibah Bersaing Th. 1/2 Angkatan XVI, Direktorat

Jenderal Pendidikan Tinggi, Depdiknas Jakarta.

Suharty, N.S., B. Wirjosentono, dan M. Firdaus. 2007b . Pembuatan Poliblen

Degradabel dari Limbah Kemasan Polipropilena dengan Bahan Pengisi

Serbuk Sekam Padi dan Pemlastis Crude Palm Oil (CPO) Secara Reaktif.

Laporan Program Intensif Riset Dasar Tahun 1/2 , Kementrien Negara Riset

dan Teknologi, Jakarta.

Suharty, N.S., B. Wirjosentono, M. Firdaus, D.S. Handayani, J. Sholikhah, dan Y.A.

Maharani ,.2008 . Synthesis of Degradable Bio-Composites Based on

Recycle Polypropylene Filled with Bamboo Powder Using reactive Process .

Journal Physical Science. Vol 19(2). 105 – 115

Suharty, N.S., Sudirman, K. Dihardjo., and M. Firdaus. 2009. Rekayasa Bio-

Nanokomposit Berkekuatan dan Ketahanan Nyala Api Tinggi untuk Pelapis

Kabin Kendaraan Umum. Laporan Tahun I Pelaksanaan Hibah Penelitian

Kompetitif Sesuai Prioritas Nasional, Direktorat Pendidikan Tingkat Tinggi.

http://www.suara/


commit to user

71

Suharty, N.S., Sudirman, Dihardjo, K., Firdaus, M., and Nida, N.S. 2010.

Flammability and Biodegradability of Bio-composite Base On : Recycled

Polypropylene With Kenaf Fiber Containing Mixture Fire Retardant.

ISFAChE, Bali.

Suharty, N.S., Sudirman, K. Dihardjo., and M. Firdaus. 2010a. Rekayasa Bio-

Nanokomposit Berkekuatan dan Ketahanan Nyala Api Tinggi untuk Pelapis

Kabin Kendaraan Umum. Laporan Tahun II Pelaksanaan Hibah Penelitian

Kompetitif Sesuai Prioritas Nasional, Direktorat Pendidikan Tingkat Tinggi.

Sukamta., Budiman, A., Sutijan., Akhmad, B.W., and S. Budiharto. 2009.

Pemecahan Senyawa Kompleks dalam Kaolin dan Pengambilan Alumina

dengan Metode Kalsinasi dan Elutriasi. Jurnal Teknologi Technoscientia.

ISSN: 1979-8415

Supeno, M. 2009. Bentonit Terpilar dan Aplikasi : Kimia Anorganik. USU Press.

Medan

Surjosatyo, A., and Vidian, F. 2004. Studi Co-Gasifikasi Tandan Kosong dan

Tempurung Kelapa Sawit Mengunakan Gasifier Aliran Kebawah. Prosiding

Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses 2004. ISSN : 1411 - 4216

Sutha Negara, I.M., Wijaya, K., and Sugiharto, E. 2008. Preparasi dan Karakterisasi

Komposit Kromium Oksida-Montmorillonit. Jurnal Kimia 2 (2), 93-99.

Taurista, A.Y., A.O. Riani dan K.H. Putra . 2006. Komponen Laminat Bambu Serat

Woven Sebagai Bahan Alternatif Pengganti Fiber Glass pada Kulit Kapal.

PKMI. Surabaya. Jurusan Tehnik Material. Institut Teknologi Sepuluh

November.

Tesoro, G. 1976. Current Research on Chemical Modification of Cellulose. Pure &

Application Chemistry, Vol. 46, pp. 239-245

Tesoro.G. 1978. Chemical Modification of Polymers with Flame-Retardant

Compounds . Journal of Polymer Science: Macromolecular Reviews, Vol.

13, pp. 283-353

Threepopnatkul, P., Kaerkitcha, N., and N. Athipongarporn. 2008. Polycarbonate

with Pineapple Leaf Fibers to Produce Functional Composites. Advanced

Materials Research. Vol 47-50, pp 674-677


commit to user

72

Wang , J., Xie, H., Z. Xing., Y. Li., and J. Li. 2011. Thermal Properties of

Composites Containing Metal Oxide Nanoparticles. Materials Science

Forum, Vol. 694, pp. 146-149.

West, A. R. 1992 . Solid State Chemistry and Its Applications. John Wiley and sons.

Scotland.

Yang, H.S., Kim, H.J., Park, H.J., Lee, B.J., Hwang, T.S. 2007. Effect of

compatibilizing agents on rice-husk flour reinforced polypropylene

composites. Composite Structures 77, 45–55

Yusoff, M.Z.M., Salit, M. S. and N. Ismail. 2009. Tensile Properties of Single Oil

Palm Empty Fruit Bunch (OPEFB) Fibre. Sains Malaysiana 38(4): 525-529.

Zhang, Q., Liu, Q., Mark, J.E., and Noda, I. 2009. A Novel Biodegradable

Nanocomposite Based On Poly (3-Hydroxybutyrate-Co-3-

Hydroxyhexanoate) And Silylated Kaolinite/Silica Core–Shell Nanoparticles.

Applied Clay Science 46, 51–56.

Zheng, S., Sun, S., Z. Zhang., and X. Xu. 2005. Effect of Properties of Calcined

Microspheres of Kaolin on the Formation of NaY Zeolite. Bulletin of the

Catalysis Society of India 4:12-17


commit to user

73

Lampiran 1. Bagan Alir Preparasi LPP

Lampiran 2. Bagan Alir LPP-g-AA

Prosedur dilakukan pada rasio LPP 100%, BPO 0,05%, dan AA 5% dalam berat total

campuran 50 gram

dipotong 5 mm x 2 mm x 0,1 mm

LPP

Serpihan LPP

FTIR XRD

Serpihan LPP,BPO, dan AA

Xilena

XilenaMendidih

LPP-g-AA dalamxilena

Master Batch LPP-g-AA

Spesimen

Dipanaskan T=135°C, 180 menit, diaduk

Dibuat cetakan dengan alat hot press,T=175°C, Tekanan 90 kN

Penguapan padaT kamar

Labu Refluks

FTIR


commit to user

74

Lampiran 3. Bagan Alir Pembuatan Komposit Formula F1, F2, serta F3

Prosedur dilakukan sintesis biokomposit standar LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS (F1)

mengikuti tabel 4. Sedangkan sintesis geobiokomposit LPP/DVB/LPP-g-

AA/STKS/Kao (F2) dan LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal (F3) mengikuti tabel 5.

Serpihan LPP, LPP-g-AA,DVB, BPO, STKS

XilenaMendidih

Gas Nitrogen

Xilena

Labu Refluks

Spesimen

GeokompositBebas Pelarut

GeokompositPanas

FT-IR

XRD

Dipanaskan T=135°C, 180 menit, diaduk

Dibuat cetakan dengan alat hot press,T=175°C, Tekanan 90 kN

Penguapan padaT kamar

Pengujian Sifat Mekanik :

Kekuatan Tarik

Modulus Young

Energi Serap dan

Kekuatan Impak

Pengujian

Daya bakar :

TTI

BR

HR

Dengan atautanpa Clay


commit to user

75

Lampiran 4. Pola Difraksi LPP berdasarkan JCPDS

Lampiran 5. Pola Difraksi Haloisit berdasarkan JCPDS


commit to user

76

Lampiran 6. Formula

LPP : Limbah Polipropilena

F1 : LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS

F2 : LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Kao

F3 : LPP/DVB/LPP-g-AA/STKS/Hal

KI1a : Formula F2; 10% (w)

KI1b : Formula F2; 20% (w)

KI1c : Formula F2; 30% (w)

KI1d : Formula F2; 40% (w)

KJ1a : Formula F3; 10% (w)

KJ1b : Formula F3; 20% (w)

KJ1c : Formula F3; 30% (w)

KJ1d : Formula F3; 40% (w)

Lampiran 7. Perhitungan Time to Ignition

Kode

Waktu

I

Waktu

II

Waktu

III

Rata-rata

waktu

(detik)

LPP 1,02 1,14 0,9 1,02

F1 2,24 2,39 2,12 2,25

KI1a 5,03 5,44 5,52 5,33

KI1b 6,00 6,21 6,12 6,11

KI1c 6,74 6,56 6,11 6,47

KI1d 6,89 7,06 7,47 7,14

KJ1a 6,27 6,91 6,47 6,55

KJ1b 7,51 7,18 7,03 7,24

KJ1c 7,91 7,49 7,37 7,59

KJ1d 8,57 7,81 8,01 8,13


commit to user

77

Lampiran 8. Perhitungan Kecepatan Pembakaran

Kecepatan pembakaran (V) =

Keterangan : L = panjang spesimen yang terbakar (mm); 75 mm


SB

Nilai I Nilai II Nilai IIIRata-rata

V (mm/

menit)

T

(detik)

V

(mm/

menit)

t

(detik)

V

(mm/

menit)

t

(detik)

V

(mm/

menit)

LPP 1524,89 2,95 1550,09 2,90 1543,13 2,92 2,92

F1 2111,74 2,13 1997,81 2,25 2030,58 2,22 2,20

KI1a 4901,12 0,92 4681,05 0,96 5083,66 0,89 0,92

KI1b 5108,89 0,88 4811,81 0,94 5219,1 0,86 0,89

KI1c 5501,46 0,82 5003,67 0,90 5720,13 0,79 0,83

KI1d 5712,66 0,79 5321,08 0,85 5500,01 0,82 0,82

KJ1a 5501,49 0,82 5006,78 0,90 5421,37 0,83 0,85

KJ1b 5811,56 0,77 5288,01 0,85 5729,17 0,79 0,80

KJ1c 6035,26 0,75 6201,55 0,73 5988,07 0,70 0,74

KJ1d 6381,54 0,70 6893,67 0,65 6601,11 0,68 0,68

60Lt


commit to user

78

Lampiran 9. Perhitungan Heat Release (HR)

Heat Release = %10010

1

T

T

Keterangan : T1 = suhu panel setelah api dimatikan

T₀= Suhu Pembakaran, dimana T₀ = 692°C

SB

Nilai I Nilai II Nilai III Rata-rata

HR

(%)

T1

(°C)

HR

(%)

T1

(°C)

HR

(%)

T1

(°C)

HR

(%)

LPP 113,61 83,58 112,95 83,68 112,44 83,75 83,67

F1 98,16 85,82 98,89 85,71 96,95 85,99 85,84

KI1a 69,23 90,00 68,77 90,06 67,69 90,22 90,09

KI1b 68,47 90,11 68,15 90,15 68,04 90,17 90,14

KI1c 68,00 90,17 67,89 90,19 68,14 90,15 90,17

KI1d 67,82 90,20 67,61 90,23 67,91 90,19 90,21

KJ1a 67,45 90,25 67,34 90,27 67,32 90,27 90,26

KJ1b 67,22 90,29 67,19 90,29 67,01 90,32 90,30

KJ1c 66,65 90,37 66,50 90,39 66,53 90,39 90,38

KJ1d 66,37 90,41 66,10 90,45 66,40 90,40 90,42


commit to user

79

Lampiran 10. Perhitungan Nilai Kekuatan Tarik

Rumus perhitungan nilai kekuatan tarik :

Kekuatan tarik (σ) =

SB


σ

(MPa)

A

(mm2)

Fmaks

(N)

σ

(MPa)

A

(mm2)

Fmaks

(N)

σ

(MPa)

A

(mm2)

Fmaks

(N)

σ

(MPa)

LPP 5.63 155.58 27.63 5.55 155.69 28.05 5.62 155.53 27.67 27.79

F1 5.64 174.28 30.90 5.58 174.15 31.21 5.59 174.17 31.16 31.10

KI1a 5.65 188.13 33.30 5.59 188.02 33.64 5.56 188.00 33.81 35.58

KI1b 5.61 197.95 35.29 5.55 197.96 35.67 5.64 198.12 35.13 35.36

KI1c 5.64 180.73 32.04 5.62 180.69 32.15 5.54 180.59 32.60 32.26

KI1d 5.63 170.10 30.21 5.57 169.88 30.50 5.60 170.08 30.37 30.36

KJ1a 5.64 192.08 34.06 5.61 191.99 34.22 5.55 191.90 34.58 34.28

KJ1b 6.37 234.10 36.75 6.32 233.94 37.02 6.21 233.90 37.67 37.14

KJ1c 5.65 182.85 32.36 5.63 182.76 32.46 5.52 182.70 33.10 32.64

KJ1d 5.65 172.30 30.50 5.61 172.26 30.71 5.54 172.07 31.06 30.75

F maks

A


commit to user

80

Lampiran 11. Perhitungan Modulus Young

SB

Nilai I Nilai II Nilai III E rata-

rata

(MPa)

σ

(MPa)

ε

(%)

E

(MPa)

σ

(MPa)

ε

(%)

E

(MPa)

σ

(MPa)

ε

(%)

E

(MPa)

LPP 27.63 40.21 68.73 28.05 40.73 68.87 27.67 40.38 68.54 68.71

F1 30.90 36.00 85.84 31.21 36.15 86.33 31.16 36.21 86.05 86.10

KI1a 33.30 34.65 96.10 33.64 34.84 96.54 33.81 34.91 96.86 96.50

KI1b 35.29 33.19 106.31 35.67 33.50 106.47 35.13 33.25 105.65 106.14

KI1c 32.04 29.60 108.26 32.15 29.60 108.62 32.60 30.20 107.94 108.27

KI1d 30.21 26.86 112.48 30.50 27.29 111.76 30.37 27.21 111.62 111.95

KJ1a 34.06 34.28 99.35 34.22 34.39 99.51 34.58 34.59 99.96 99.60

KJ1b 36.75 33.99 108.12 37.02 33.98 108.93 37.67 34.80 108.23 108.43

KJ1c 32.36 29.49 109.74 32.46 29.51 110.00 33.10 29.92 110.62 110.12

KJ1d 30.50 27.28 111.79 30.71 27.37 112.19 31.06 27.64 112.37 112.12

Kuat Tarik (σ)

Elongation (%ε)Modulus Young (E) =


commit to user

81

Lampiran 12. Perhitungan Energi Serap (Es)

Es = G x R x (Cos β – Cos α)

Keterangan : G = Berat beban / pembentur (Newton), dimana G = 9,80 N

R = Jari-jari pusat putar ke titik berat pembentur (meter),

dimana R = 0,83 m

α = sudut ayunan tanpa beban uji, dimana α = 156°,

cos α = -0,9136

β = sudut ayunan mematahkan specimen

SB


Es

(J)Cos β

Es

(J)Cos β

Es

(J)Cos β

Es

(J)

LPP -0.9006 0.1057 -0.9001 0.1094 -0.9003 0.1076 0.1076

F1 -0.9067 0.0559 -0.9065 0.0577 -0.9061 0.0607 0.0581

KI1a -0,9046 0,0727 -0,9051 0,0691 -0,9048 0,0709 0,0709

KI1b -0,9036 0,0812 -0,9030 0,0861 -0,9035 0,0818 0,0831

KI1c -0.9059 0.0619 -0.9054 0.0667 -0.9054 0.0661 0.0649

KI1d -0.9090 0.0374 -0.9079 0.0463 -0.9087 0.0392 0.0410

KJ1a -0,9045 0,0733 -0,9040 0,0776 -0,9037 0,0800 0,0770

KJ1b -0,9031 0,0849 -0,9024 0,0904 -0,9022 0,0922 0,0892

KJ1c -0.9045 0.0739 -0.9047 0.0721 -0.9054 0.0670 0.0709

KJ1d -0.9073 0.0505 -0.9062 0.0595 -0.9076 0.0487 0.0529


commit to user

82

Lampiran 13. Perhitungan Kekuatan Impak

SB

Nilai I Nilai II Nilai III Rata-

rata

Is

(J/mm2

*10-3

Es

(J)

A

(mm2)

Is

(J/mm2

*10-3

Es

(J)

A

(mm2)

Is

(J/mm2

*10-3

Es

(J)

A

(mm2)

Is

(J/mm2

*10-3

LPP 0.1057 9.05 11.68 0.1094 9.17 11.94 0.1076 9.08 11.85 11.82

F1 0.0559 8.97 6.23 0.0577 9.02 6.39 0.0607 8.99 6.75 6.46

KI1a 0,0727 9,12 7,97 0,0691 9,04 7,64 0,0709 9,14 7,76 7,80

KI1b 0,0812 8,96 9,07 0,0861 9,07 9,49 0,0818 9,06 9,03 9,20

KI1c 0.0619 9,16 6.76 0.0667 9,06 7.36 0.0661 9,08 7.28 7.13

KI1d 0.0374 8.87 4.22 0.0463 9.34 4.96 0.0392 9.09 4.31 4.50

KJ1a 0,0733 9,10 8,06 0,0776 8,99 8,63 0,0800 9,00 8,89 8,53

KJ1b 0,0849 9,03 9,40 0,0904 9,10 9,93 0,0922 9,17 10,10 9,80

KJ1c 0.0739 9.05 8.17 0.0721 9.07 7.95 0.0670 9.19 7.26 7.79

KJ1d 0.0505 8.94 5.65 0.0595 9.41 6.32 0.0487 8.91 5.47 5.81

Energi Serap (Es)
