Sifat Mekanis dan Morfologi Komposit Termoplastik Low Density...

Vol. 18, No. 2, Desember 2015, hal: 76-88

Majalah Polimer Indonesia ISSN 1410-7864

76

Sifat Mekanis dan Morfologi Komposit Termoplastik Low

Density Polyethylene (LDPE) dengan Bahan Pengisi Zeolit

yang Dimodifikasi

Eva Marlina Ginting, Nurdin Bukit, dan Sri Juliani

Jurusan Fisika, FMIPA, Universitas Negeri Medan,

Jl. Wiliem Iskandar Pasar V Medan Estate, Medan

Email: [email protected], [email protected]

Diterima: 24-Sep-2015 Diperbaiki: 16-Nov-2015 Disetujui: 28-Des-2015

ABSTRAK

Sifat Mekanis dan Morfologi Komposit Termoplastik Low Density

Polyethylene (LDPE) dengan Bahan Pengisi Zeolit yang Dimodifikasi. Tujuan

penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh zeolit alam yang dimodifikasi

sebagai bahan pengisi pada termoplastik LDPE terhadap sifat mekanis dan

morfologi komposit LDPE/zeolit. Metode yang dilakukan untuk modifikasi zeolit

alam yaitu dengan proses penggerusan menjadi ukuran 74 μm, dimurnikan dengan

HCl dan kalsinasi pada suhu 6000C selama 2 jam, serta zeolit yang disintesis dengan

surfaktan Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide (CTAB). Proses pembuatan

komposit dilakukan dengan mencampurkan zeolit hasil kalsinasi dan zeolit

preparasi dengan CTAB dengan kompatibiliser PE-g-MA dan LDPE dengan

berbagai variasi dalam internal mixer laboplastomil pada suhu 140 oC selama 9

menit dengan laju rotor 50 rpm. Hasil analisis XRD menunjukkan zeolit alam

kalsinasi memiliki Fasa Sacrofanit ((Na,CA,K)8(Si,Al)12O24(SO4,Cl, F)3x H2O)),

sedangkan hasil peparasi zeolit dengan CTAB fasa yaitu Fasa Analcim

(Na(Si2Al)O6.H2O). Pengujian sifat mekanis menunjukkan adanya penurunan

kekuatan tarik (LDPE murni 11,06 MPa; zeolit kalsinasi 8,80 Mpa; dan zeolit

CTAB 10,22 MPa) dan perpanjangan putus (LDPE murni 251,47%, zeolit kalsinasi

104,48%, zeolit CTAB 223,18%) dengan adanya penambahan zeolit alam, tetapi

modulus Young meningkat (LDPE murni 165,47 Mpa, zeolit kalsinasi 190,56 MPa,

zeolit CTAB 170,64 MPa). Dari hasil XRD terlihat adanya interkalasi antara zeolit

alam dengan LDPE, sedangkan hasil analisis morfologi menunjukkan campuran

homogen.

Kata kunci: zeolit kalsinasi, CTAB, sifat mekanis, morfologi

ABSTRACT

Mechanical Properties and Morphology of Thermoplastic Composites Low

Density Polyethylene (LDPE) Filler Material with Zeolite Modification. Purpose

mailto:[email protected]

Sifat Mekanis dan Morfologi Komposit Termoplastik Low Density Polyethylene (LDPE)

dengan Bahan Pengisi Zeolit yang Dimodifikasi (Eva Marlina Ginting)

77

of this study was to analyze the effect of natural zeolite with modifications used as

filler in LDPE thermoplastic on mechanical properties and morphology of

LDPE/zeolit composite. Two methods were conducted to prepare natural zeolit. The

first one was grinding zeolit to a size of 74 μm, purificatin using HCl, and

calcination at a temperature of 600 0C for 2 hour. The second one was synthesized

it with surfactant Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide (CTAB). The process of

making the composite was done by mixing zeolite calcination and the zeolite- CTAB

with compatibelizer PE-g-MA and LDPE with different variations on the internal

mixer at a temperature of 140 oC for 9 minutes at 50 rpm rotor speed. The results

obtained from the XRD analysis showed that natural zeolite calcination had

Sacrofanite phase ((Na,CA,K)8 (Si,Al)12O24(SO4,Cl,F)3xH2O)), while zeolite

prepared with CTAB had Analcimphase phase (Na(Si2Al)O6.H2O). The mechanical

properties obtained a decrease in tensile strength (pure LDPE 11.06 MPa zeolite

calcination 8.80 MPa, zeolite CTAB 10.22 MPa) and elongation at break with the

addition of natural zeolite (pure LDPE 251.47% zeolite calcination 104.48%,

zeolite CTAB 223.18%), but the Young's modulus increases (pure LDPE 165.47

Mpa zeolite calcination 190.56 MPa, zeolite CTAB 170.64 MPa). The results of

XRD showed the intercalation between natural zeolite with LDPE, whereas the

results of morphological analysis showed homogeneous mixture.

Keywords: zeolit calcination, CTAB, mechanical properties, morphology

PENDAHULUAN

Pencampuran polimer menjadi komposit menawarkan alternatif yang

menarik dalam mengembangkan bahan polimer baru, terutama campuran

bahan pengisi dengan bahan termoplastik untuk mendapatkan sifat-sifat yang

diinginkan [1]. Polietilen merupakan polimer yang kristal dan mempunyai

sifat hidrofobik tinggi dengan energi permukaan rendah. Polietilen termasuk

golongan polyolefins yang dibuat dengan polimerisasi gas etilen (CH2=CH2).

Salah satu jenis polietilen adalah Low Density Polyethylene (LDPE),

merupakan termoplastik yang paling banyak digunakan sebagai bahan

kemasan makanan dan pada berbagai macam keperluan rumah tangga dan

bahan otomotif serta industri saat ini. Pemanfaatan LDPE yang sangat luas

dimungkinkan karena polimer ini memiliki banyak sifat-sifat yang

bermanfaat antara lain daya tahan terhadap zat kimia dan benturan yang baik

dan memiliki sifat mekanis yang baik, mudah dibentuk dan dicetak, ringan

serta harga murah [2].

Telah banyak digunakan bahan-bahan mineral sebagai bahan pengisi

pada termoplastik seperti CaCO3 [3], silika, clays, mika, talc, bentonit [4-5],

dan zeolit alam [1,6-8]. Penambahan zeolit yang dimodifikasi dengan asam

stearat pada LDPE menghasilkan peningkatan modulus young dan penurunan

perpanjangan putus dengan bertambahnya zeolit [1].



78

Zeolit mengandung senyawa alumunum silikat yang memiliki struktur

kerangka tiga dimensi terbentuk oleh tetrahedral Al045-

dan SiO44-

dengan

rongga di dalamnya terisi ion-ion logam biasanya logam alkali tanah (Na, K,

Mg, Ca dan Fe) dan molekul air yang cenderung dapat bergerak bebas dalam

ruang intermilar struktur rongga. Komposisi Al/Si dalam strukturnya adalah

salah satu faktor penting dalam menentukan hidrofobisitas dan hidrofilisitas

[1]. Semakin tinggi rasio komposisi relatif dari komponen Si dalam zeolit,

makin tinggi hidrofobisitas zeolit diperoleh [9].

Pada dasarnya, komposit dapat didefinisikan sebagai campuran

makroskopik dari bahan pengisi dan matriks. Serat material umumnya jauh

lebih kuat dari matriks dan berfungsi memberikan kekuatan tarik, sedangkan

matriks berfungsi untuk melindungi serat dari efek lingkungan dan kerusakan

akibat benturan. Manfaat utama dari penggunaan komposit adalah

mendapatkan kombinasi sifat kekuatan serta kekakuan tinggi dan berat jenis

yang ringan. Dengan memilih kombinasi material serat dan matriks yang

tepat, kita dapat membuat suatu material komposit dengan sifat yang sama

dengan kebutuhan sifat untuk suatu struktur tertentu dan tujuan tertentu [6].

Secara umum, polimer bahan komposit terisi dengan filler dapat

menyebabkan kerugian pada sifat mekanis polimer karena ketidakcocokan

antara filler dan polimer, dalam hal ini dibutuhkan suatu bahan

kompatibeliser yang dapat mengatasi persoalan tersebut [10]. Pencampuran

polimer merupakan pencampuran yang kompatibel dari dua atau lebih

polimer, baik campuran homogen atau heterogen dalam skala mikroskopis.

Kompatibilitas merupakan tingkat keterpaduan dari sebuah campuran.

Compatibilizer merupakan senyawa spesifik yang dapat digunakan untuk

memadukan polimer yang tidak kompatibel menjadi campuran yang stabil

melalui ikatan intermolekuler [11]. Ikatan permukaan akan semakin kuat

dengan membentuk ikatan kovalen pada fase-fase yang terpisah [11]. PE-g-

MA merupakan senyawa spesifik yang dapat digunakan untuk memadukan

polimer yang tidak kompatibel menjadi campuran yang stabil melalui ikatan

intermolekuler [10,12].

Tujuan penulisan artikel ini adalah untuk mengetahui sifat-sifat

mekanis, struktur serta morfologi dari komposit campuran termoplastik

LDPE dengan bahan pengisi zeolit alam yang dimodifikasi dengan surfaktan

(CTAB) dan proses kalsinasi.

METODOLOGI

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya magnetik stirrer,

ball mill PM200, SEM (Model Zeiss), XRD (6100 Shimadzu). Selain itu,

digunakan juga Internal Mixer Labo Plastomill model 30RI50 dengan

volume chamber 60 cc (Technical Cooperation Bythe Government of Japan),



79

hidraulic hot press dan cold press 37 ton Genno Japan, pemotong Dumb

Bell, mesin uji tarik stograph R-1 (Toyoseki, Jepang).

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah zeolit alam

dari Kecamatan Pahae, Kabupaten Tapanuli Utara, Propinsi Sumarera Utara,

CTAB (Merck no. 57-09-0), Aquades, AgNO3 LDPE (diproduksi PT Titan

Petrokimia Nusantara), PE-g-MA (Sigma Aldrich no. 9006-26-2). HCl

diperoleh dari Merck KgaA 64271 Darmstadt ,Germany.

Preparasi Zeolit Alam Kalsinasi

Preparasi zeolit alam kalsinasi mengacu pada prosedur yang telah

dilakukan sebelumnya [6]. Zeolit yang digunakan pada penelitian ini adalah

zeolit yang masih dalam bentuk bongkahan. Untuk memecahkan bongkahan

besar, terlebih dahulu dihancurkan dengan martil lalu digerus dengan

menggunakan mortar. Zeolit yang sudah digerus tersebut diayak dengan

menggunakan ayakan 74 μm kemudian dilakukan proses pemurnian dan

kalsinasi.

Beberapa proses aktivasi dilakukan untuk menghilangkan bahan

pengotor yang ada dalam kandungan zeolit. Untuk menghilangkan pengotor

Fe digunakan magnet sementara, sedangkan untuk menghilangkan pengotor

Al dilakukan proses kimia menggunakan larutan HCl dengan kadar 2M.

Larutan HCl tersebut dicampurkan ke dalam zeolit alam dengan

perbandingan zeolit alam:HCl (1:10), kemudian di aduk sampai homogen

menggunakan magnetik stirer selama 2 jam. Setelah itu larutan HCl

dipisahkan dengan zeolit alam menggunakan kertas saring, kemudian dicuci

dengan air aquades berulang kali sampai diperoleh pH netral. Zeolit alam

yang sudah dimurnikan ini kemudian dikeringkan dengan sinar matahari, lalu

dipanaskan dengan furnace pada suhu 600 °C selama 2 jam.

Preparasi Zeolit Alam dengan Surfaktan CTAB

Preparasi zeolit alam dengan surfaktan CTAB mengacu pada prosedur

yang telah dilakukan peneliti lain [8,13]. Surfaktan CTAB sebanyak 0,2 mol

(21,88 g) dilarutkan dalam 300 ml air suling dan dipanaskan pada suhu 80oC

sambil diaduk dengan pengaduk magnet selama 1 jam atau lebih (sebagai

larutan pertama). Setelah itu, sebanyak 50 gr zeolit alam ditambahkan 1000

ml air suling dipanaskan dan diaduk pada 100oC selama 2 jam atau lebih

(sebagai larutan kedua). Setelah proses pemanasan dan pengadukan, larutan

pertama dimasukan ke dalam larutan kedua. Air suling ditambahkan ke

dalam campuran sampai volume mencapai 1.500 ml. Campuran kemudian

dipanaskan dan diaduk pada 100oC selama 1 jam. AgNO3 sebanyak 0,1 mol

(1,6988 g) ditambahkan dengan air suling 100 ml dengan menggunakan labu

ukur. Fungsi dari larutan AgNO3 adalah sebagai tester untuk memastikan

bahwa didalam zeolit tidak mengandung bromida. Campuran disaring



80

menggunakan penyaring vakum sampai warna tidak berubah menjadi gelap

ketika di tes dengan larutan AgNO3. Jika masih berubah warna, campurkan

padatan dengan air suling panas dan disaring kembali. Prosedur ini diulang

tiga kali untuk mendapatkan zeolit yang lebih banyak. Zeolit dikeringkan

dalam microwave pada 100oC selama 1 hari.

Pembuatan Nanokomposit

Pembuatan nanokomposit bentonit alam dilakukan menggunakan

Internal Mixer jenis Labo Plastomill dengan presentasi pengisian 70% setara

dengan 50 g. Suhu campuran pada 140 °C dengan kecepatan rotor 60 rpm

selama 9 menit. Lima variasi komposisi disiapkan ( Tabel 1).

Tabel 1. Komposisi campuran bahan dalam internal mixer

Pengujian Sifat Mekanis

Sifat mekanis yang di uji meliputi kekuatan tarik, perpanjangan putus,

dan modulus Young. Preparaso sampel untuk pengujian sifat mekanis

dilakukan dalam dua tahap, yaitu pembuatan lembaran (slab) dan

pemotongan lembaran tersebut menjadi specimen uji dengan alat pemotong

Dai wallace sesuai ukuran JIS K 6781 seperti terlihat pada Gambar 1.

Sebanyak 5 spesimen untuk tiap sampel disiapkan. Uji tarik dilakukan

dengan mesin Universal Testing Machine (UTM) merek Orientec / UCT-5T.

Gambar 1. Sampel JIS K 6781 yang telah di Dumbbell untuk uji mekanis (dari kiri

ke kanan sampel 5, 4, 3, 2, dan 1)

Karakterisasi X-Ray Diffractometry (XRD)

Alat XRD yang digunakan tipe Shimadzu XRD 6100 X-ray

diffractometer (40 kV, 30 mA) dengan nikel untuk menyaring radiasi CuKα

Bahan Komposisi Campuran

(%)wt

S1 S2 S3 S4 S5

LDPE 100 95 90 95 90

Zeolit Kalsinasi 5 5

Zeolit CTAB 5 5

PE-g-MA 5 5



81

pada λ = 1,541 Å, dimana laju scan yang digunakan adalah 20/menit pada

rentang 2θ = 50 - 75

0 .

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis XRD Zeolit Alam Kalsinasi

Pola difraksi zeolit alam yang dikalsinasi pada suhu 600oC selama 2

jam ditunjukkan pada Gambar 2, sedangkan analisis puncak difraksinya

untuk mengetahui rumus kimia pada setiap fasa dilakukan dengan Kartu

Standard Joint Committee of Powder (Tabel 2). Hasil identifikasi fasa

menunjukkan bahwa zeolit kalsinasi memiliki fasa dominan ((Na,CA,K)8

(Si,Al)12O24 (SO4,Cl,F)3 x H2O) Potassium sodium calcium aluminium

chloride fluoride silicate, sedangkan jenis mineral zeolit yang terkandung

adalah sacrofanite. Puncak maksimum terdapat pada 2θ = 20,3550 dengan

jarak spasi 4,362 Ǻ dengan FWHM 0,9446.

Analisis XRD Zeolit Alam dengan Surfaktan CTAB

Pola difraksi sinar-X dari zeolit alam dengan surfaktan CTAB tampak

pada Gambar 3 dan analisis puncak-puncak difraksinya ditampilkan pada

Tabel 3. Pada Gambar 3 terlihat bahwa puncak tertinggi terdapat pada sudut

2θ = 27,74°. Analisis pola difraksi menghasilkan d-spacing pada puncak

maksimum adalah 3,21Ǻ dan FWHM 0,670. Berdasarkan hasil identifikasi

fasa pada zeolit diperoleh fasa yang dominan yaitu Fasa Analcim

(Na(Si2Al)O6.H2O). Dari Gambar 3 terlihat pola difraksi berbentuk seperti

struktur amorf. Hal ini karena pada serbuk yang sudah menjadi halus,

kristalinitas menurun dan tingkat keteraturannya menjadi lebih kecil,

sehingga terjadi tubukan difraksi yang lebih banyak pada kristal tersebut.

Hasil ini sesuai dengan penelitian lain [14].

Gambar 2. Pola difraksi zeolit alam kalsinasi



82

Tabel 2. Fasa yang terbentuk setiap puncak pada zeolit alam kalsinasi

No 2 teta d-spacing

[Å]

Fasa yang terbentuk

1 20,355 4,362 (Na,CA,K)8 (Si,Al)12 O 24 (S O4, Cl, F)3 xH2O

Potassium sodium calcium aluminium chloride

fluoride silicate

2 28,462 3,136 (Na,CA,K)8 (Si,Al)12 O 24 (S O4, Cl, F)3 xH2O


fluoride silicate

3 35,694 2,515 (Na,CA,K)24 (Si,Al)36 O 72 (S O4, Cl, F)10


fluoride silicate

Gambar 3. Pola difraksi zeolit alam dengan surfaktan CTAB

Tabel 3. Hasil difraksi sinar-X Zeolit Alam dengan Surfaktan CTAB

No. 2 teta d-spacing

[Å]

Rel. Int.

[%]

FWHM

[deg]

Intensitas

(Counts)

Integrated

[Counts]

1 27,74 3,21 100 0,670 115 6714

2 23,57 3,77 73 0,00 84 0

3 24,6 3,60 72 0,00 83 0

Analisis XRD pada Komposit Campuran LDPE/PE-g-MA/Zeolit Kalsinasi

dan LDPE/PE-g -MA/Zeolit CTAB

Pola difraksi sinar-X untuk komposit LDPE/PE-g-MA/zeolit kalsinasi

dan LDPE/PE-g-MA/zeolit CTAB diperlihatkan pada Gambar 4, sedangkan

analisis XRD nya ditampilkan pada Tabel 4. Gambar 4 menunjukkan fasa

kristalin LDPE pada komposit LDPE/Zeolit kalsinasi muncul pada rentang

2θ= 21,48o–23,65

o, sedangkan pada komposit LDPE/Zeolit CTAB muncul

pada rentang 2θ= 21,29o–23,41

o. Secara umum pola difraksi yang muncul



83

hampir sama dengan penelitan sebelumnya [2]. Dari Tabel 4 terlihat bahwa

penambahan filler zeolit CTAB terhadap matrik LDPE terjadi peningkatan

basal spasing dibandingkan dengan penambahan filler zeolit kalsinasi

kedalam matriks LDPE yaitu 4,575 Ǻ untuk komposit LDPE/zeolit kalsinasi

dan 4,597 Ǻ untuk komposit LDPE/Zeolit CTAB. Peningkatan ini

menunjukan bahwa terjadi interaksi antara matriks termoplastik LDPE

dengan partikel zeolit CTAB. Interaksi antara zeolit alam hasil kalsinasi dan

zeolit yang di sintesis dengan surfaktan CTAB dengan LDPE sesuai dengan

hasil penelitian lain [13,15].

Tabel 4. Analisis XRD komposit LDPE dengan filler zeolit alam

Komposit Sudut (2θ) d-spacing (Ǻ)

LDPE/Zeolit kalsinasi 19,382 4,575

LDPE/Zeolit CTAB 19,291 4,597

Gambar 4. Pola difraksi komposit LDPE/zeolit kalsinasi dan komposit LDPE/zeolit

CTAB

Analisis Secaning Elektron Mikroscopy (SEM)

Struktur morfologi permukaan zeolit alam kalsinasi dan yang telah di

sintesis dengan surfaktan CTAB dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Morfologi zeolit alam (a) kalsinasi (b) dengan surfaktan CTAB

a b



84

Gambar 5(a) menunjukkan partikel zeolit kalsinasi tersebar dan

terdistribusi merata diseluruh permukaan sampel dengan ukuran partikel 10-

20 µm. Pada gambar foto SEM terlihat jelas lobang dan bentuk partikel

zeolit murni. Bentuk partikel zeolit terdiri dari 2 bentuk, yaitu poligonal dan

irregular, yang terdistribusi merata diseluruh permukaan sampel. Ukuran

partikel relatif bervariasi. Untuk bentuk poligonal yang berkisar 2 hingga 40

µm , sedangkan untuk bentuk irregular berkisar 3 hingga 10 µm. Zeolit juga

sering disebut sebagai ‘molecular mesh’ (saringan molekuler) karena zeolit

memiliki pori-pori berukuran molekuler sehingga mampu

memisahkan/menyaring molekul dengan ukuran tertentu [1].

Hasil analisis SEM mendukung data analisis XRD. Pada analisis XRD

dikatakan bahwa partikel zeolit CTAB merupakan partikel yang amorf. Fasa

amorf dari partikel zeolit CTAB dibuktikan dari Gambar morfologi 5(b).

Pada gambar tersebut terlihat bahwa partikel yang terbentuk tidak seragam

baik bentuk maupun ukurannya. Terdapat banyak partikel-partikel kecil,

partikel kecil tersebut merupakan unsur zeolit yang tidak membentuk kristal

setelah proses emulsi, atau biasa juga disebut amorf. Bentuk yang paling

banyak yang terdapat pada partikel zeolit CTAB adalah bentuk lembaran

atau lempengan. Banyaknya fasa amorf diakibatkan dari mesopori yang

terbentuk. Semakin banyak mesopori yang terbentuk, maka fasa amorf yang

terbentuk juga semakin banyak. Ukuran partikel dari zeolit CTAB pun

semakin kecil dengan penambahan surfaktan CTAB yaitu dari 74μ menjadi

15,9 μ. Dari hasil morfologi terlihat adanya rongga-rongga yang sesuai

dengan karakteristik zeolit alam [16].

Analisis Morfologi Komposit LDPE/Zeolit Kalsinasi dan Komposit

LDPE/Zeolit CTAB

Hasil foto SEM dengan perbesaran 750 kali menunjukkan adanya

pecahan-pecahan kecil yang menempel pada permukaan seperti terlihat pada

gambar 6(a) dan 6(b).

Gambar 6. Morfologi komposit LDPE dengan (a) zeolit kalsinasi,

(b) zeolit CTAB

a b



85

Pada Gambar 6(a) jelas memperlihatkan adanya gumpalan dari partikel

zeolit kalsinasi yang disebabkan tidak meratanya sebaran partikel zeolit

kalsinasi tersebut, sehingga masih terdapat algomet atau gumpalan-gumpalan

dari partikel zeolit kalsinasi. Gambar 6(b) justru memperlihatkan penyebaran

partikel zeolit CTAB yang sudah cukup merata dan sudah tidak terdapat

gumpalan dari partikel zeolit. Hal ini akan menghasilkan interaksi yang lebih

baik antara matriks dan pengisi sehingga meningkatkan kekuatan tarik,

perpanjangan putus, dan modulus elastis pada komposit LDPE/Zeolit CTAB

sesuai dengan hasil penelitian sebelumnya [8].

Analisis Sifat Mekanis

Pengujian mekanis dari komposit menghasilkan data kekuatan tarik,

regangan serta perpanjangan putus dari sampel. Dari hasil tersebut diperoleh

bahwa komposit LDPE/Zeolit CTAB tanpa PE-g-MA lebih besar kekuatan

tariknya dibandingkan dengan komposit LDPE/Zeolit Kalsinasi (Gambar

7(a)). Begitu juga dengan komposit LDPE/PE-g-MA/Zeolit CTAB, kekuatan

tariknya juga lebih besar dibandingkan dengan komposit LDPE/PE-g-

MA/zeolit kalsinasi. Hal ini kemungkinan disebabkan karena ukuran partikel

zeolit alam dengan surfaktan CTAB lebih kecil dibandingkan dengan struktur

partikel zeolit kalsinasi. Zeolit alam yang berukuran kecil tersebut dapat

tersebar secara acak dan merata, sehingga lapisan silikat yang ada pada zeolit

dapat berikatan kuat dengan matriks LDPE. Dari Gambar 7b, perpanjangan

putus terbesar terdapat pada komposit LDPE/zeolit CTAB. Penambahan

zeolit kalsinasi menyebabkan perpanjangan putus komposit menurun. Hal ini

juga disebabkan oleh ukuran partikel zeolit CTAB yang lebih kecil serta

mampu tersebar acak dan merata pada matriks LDPE dibandingkan zeolit

kalsinasi, seperti yang juga dihasilkan oleh peneliti lain [8].

Semakin kecil ukuran partikel dari zeolit yang berperan sebagai filler,

maka akan menyebabkan penurunan Modulus Young’s seperti yang

ditunjukan pada Gambar 8. Penurunan keuletan ini disebabkan karena

terbatasnya gerakan rantai molekul dari polimer akibat adanya partikel zeolit

alam yang kaku. Tampak jelas bahwa penambahan komposisi partikel zeolit

alam kalsinasi terhadap LDPE meningkatkan Modulus Young. Ini berarti

bahwa adanya partikel zeolit alam kalsinasi telah menambah kekakuan

komposit LDPE/Zeolit kalsinasi. Penambahan kekakuan akibat adanya

partikel zeolit alam mungkin disebabkan karena sifat dasar dari zeolit alam

sendiri yang memiliki kekakuan tinggi yang kemudian membatasi gerakan

molekul polimer [1]. Penambahan partikel zeolit alam yang dikalsinasi dan

tanpa kalsinasi pada sifat mekanis komposit juga memberikan dampak positif

pada sifat mekanis komposit seperti yang dilaporkan sebelumnya [6].



86

Gambar 7. Hubungan kekuatan tarik (a) dan perpanjangan putus (b) terhadap

komposisi zeolit alam

Gambar 8. Hubungan modulus Young

,s terhadap komposisi zeolit alam

KESIMPULAN

Hasil XRD untuk zeolit kalsinasi diperoleh fasa dominan ((Na,CA,K)8

(Si,Al)12O24(SO4,Cl,F)3 x H2O) Potassium sodium calcium aluminium

chloride fluoride silicate, Jenis mineral zeolit sacrofanite. Pada partikel zeolit

dengan surfaktan CTAB hasil identifikasi fasa pada zeolit diperoleh fasa

yang dominan yaitu Fasa Analcim (Na(Si2Al)O6.H2O).Hasil dari XRD

komposit menunjukkan adanya interkalasi antara bahan pengisi dengan

matrik LDPE ,dengan penambahan filler zeolit CTAB terhadap matrik LDPE

terjadi peningkatan basal spasing dibandingkan dengan penambahan filler

zeolit kalsinasi kedalam matriks LDPE yaitu 4,575 Ǻ untuk komposit

LDPE/Zeolit kalsinasi dan 4,597 Ǻ untuk komposit LDPE/Zeolit

CTAB.Hasil SEM morpologi zeolit alam kalsinasi memiliki bentuk

polygonal yang berkisar 2 hingga 40 µm , sedangkan untuk bentuk irregular

berkisar 3 hingga 10 µm.Dari hasil morfologi terlihat adanya rongga-rongga



87

sesuai dengan karakteristik zeolit alam. Hasil morfologi pada

kompositLDPE/Zeolit kalsinasi memperlihatkan terdapat

gumpalan,sedangkan komposit LDPE/Zeolit CTAB memperlihatkan

penyebaran partikel zeolit CTAB yang sudah cukup merata dan homogen.

Hasil uji mekanis yang diperoleh, komposit LDPE/Zeolit CTAB lebih besar

kekuatan tariknya dibandingkan dengan komposit LDPE/Zeolit kalsinasi.

Begitu juga dengan hasil perpanjangan putus. Sedangkan untuk modulus

elastisnya berbanding terbalik dari kekuatan tarik, komposit LDPE/Zeolit

kalsinasi memiliki nilai modulus elastis yang tinggi. Kekuatan tarik dan

perpanjangan putus dari komposit LDPE/PE-g-MA/Zeolit CTAB lebih besar

dibandingkan dengan komposit LDPE/PE-g-MA/Zeolit kalsinasi.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Laboratorium FMIPA

Unimed dan Laboratorium Fisika Polimer LIPI Bandung atas fasilitas yang

diberikan bagi Peneliti .

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Kim H, Biswas J, Choe S. Effects of stearic acid coating on zeolite in

LDPE, LLDPE, and HDPE composites. Polymer 2006;47:3981-92.

[2]. Supri AG, Salmah H, Hazwan K. Low density polyethylene-nanoclay

composites: The effect of poly(acrylic acid) on mechanical properties,

XRD, morphology properties and water absorption. Malaysian Polym J

2008;3(2):39-53.

[3]. Saeedi, M., and Sharahi SJ. Morphological and thermal properties of

HDPE/CaCO3 nanocomposites: Effect of content of nano and MFI.

IACSIT Press, 25:34-8.

[4]. Zebarjad SM, Sajjadi, SA, Tahani M, Lazzeri A. A study on thermal

behaviour of HDPE/CaCO3 nanocomposites. J Achievements Mater

Manuf Eng 2006;17(1-2):173-6.

[5]. Bukit N, Frida E, Harahap MH. Preparation natural bentonite in nano

particle material as filler nanocomposite high density polyethylene

(HDPE). J Chem Mater Res 2013;3:10-20.

[6]. Bukit N. Mechanical and thermal properties of polypropylene

reinforced by calcined and uncalcined zeolite makara, Technology

2012;16(2):121-8.



88

[7]. Ginting EM, Bukit N, Siregar AM. Preparation and characterization of

natural zeolite and rice hush ash as filler material HDPE thermoplastic.

J Chem Mater Res 2015;7(2):20-7

[8]. Frida E, Bukit N, Zebua F. Analysis mechanics and thermal

composites thermoplastic high density polyethylene with zeolite

modification filler chemistry and materials research 2014;6(3):126-34.

[9]. Bekkum HV, Flanigen EM, Jacobs PA, Jansen JC. Introduction to

zeolite science and practice. Elsevier, Amsterdam; 2001.

[10]. Liu H, Wu Q, Han G, Yao F, Kojima Y, Suzuki S. Compatibilizing and

toughening bamboo flour-filled HDPE composites: Mechanical

properties and morphologies. Composites, Part A 2008 ;39:1891-1900.

[11]. Mehta AK, Jain D. Polymer blends and alloys part-I compatibilizers-

ageneral survey, Pluss Polymers Pvt. Ltd. 2007.

http://www.plusspolymers.com (diakses pada 20 September 2012).

[12]. Majid RA, Ismail H, Talib RM. Effect of polyethylene-g-maleic

anhydride on properties of low densty polyethylene/thermoplastic sago

starch reinforced kenaf fibre composites. Iranian Polym J

2010;19(7):501-10.

[13]. Rihayat T, Alam PN. The effect of filler content on mechanical

properties of polypropylene/clay nanocomposites. J Rekayasa Kimia

dan Lingkungan 2009;7(1):24-28.

[14]. Wardiyati S., Yusuf S, Handayani A. Sintesis nano partikel oksida besi

dengan metode emulsi menggunakan surfaktan cetyl trimethyl

ammonium bromide (CTAB). J Sains Materi Indonesia 2007;edisi

khusus:151-5.

[15]. Kato M, Usuki A, Okada A. Synthesis of polypropylene oligomer-clay

intercalation compounds J Appl Polym Sci 1997;66:1781-5.

[16]. Bukit N. Pengolahan zeolit alam sebagai bahan pengisi nano komposit

polipropilena dan karet alam Sir-20 dengan kompatibeliser anhidrida

maleat grafted-polipropilena. Disertasi USU, Medan 2011.

http://www.plusspolymers.com/

Sifat Mekanis dan Morfologi Komposit Termoplastik Low Density...

Documents

Transcript of Sifat Mekanis dan Morfologi Komposit Termoplastik Low Density...