Embed Size (px)
Citation preview
i
PENGARUH PENAMBAHAN LIMBAH KARET ALAM
TERHADAP ELASTISITAS, KEKUATAN BENDING, DAN
TIME TO IGNITION PADA KOMPOSIT
POLIPROPILENA/SERAT KARBON/MONTMORILONIT
Disusun oleh :
OZI ADI SAPUTRA
M0311052
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan
mendapatkan gelar Sarjana Sains dalam bidang ilmu kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
September, 2016
brought to you by COREView metadata, citation and similar papers at core.ac.uk
provided by Sebelas Maret Institutional Repository
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi
PENGARUH PENAMBAHAN LIMBAH KARET ALAM
TERHADAP ELASTISITAS, KEKUATAN BENDING, DAN
TIME TO IGNITION PADA KOMPOSIT
POLIPROPILENA/SERAT KARBON/MONTMORILONIT
Ozi Adi Saputra
M0311052
Skripsi ini dibimbing oleh:
Pembimbing
Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., Ph.D.
NIP.19490816 198103 2 001
Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada :
Hari : Rabu
Tanggal : 21 September 2016
Anggota Tim Penguji :
1. Dr. Eddy Heraldy, M.Si.
NIP. 19640305 200003 1002
1……………………………
2. Dr. rer. nat. Maulidan Firdaus, M.Sc
NIP. 19790205 200501 1001
2……………………………
Disahkan Oleh
Kepala Prodi Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Dr. Triana Kusumaningsih, S.Si, M.Si
NIP. 19730124199903 2001
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul
“PENGARUH PENAMBAHAN LIMBAH KARET ALAM TERHADAP
ELASTISITAS, KEKUATAN BENDING, DAN TIME TO IGNITION PADA
KOMPOSIT POLIPROPILENA/SERAT KARBON/MONTMORILONIT” 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.
Penelitian ini merupakan bagian dari projek penelitian kerjasam luar
negeri dan publikasi internasional 2015-2016 yang berjudul “Development of
Lightweight, High Mechanical and Inflammability Properties Thermoplastic
Elastomer for Automotive Components” atas nama Prof. Dra. Neng Sri Suharty,
M.Sc., Ph.D. Berkaitan dengan hal tersebut maka penggandaan atau pengambilan
segala sesuatu dari penelitian ini harus seijin Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc.,
Ph.D sebagai pemilik projek penelitian.
Surakarta, 6 September 2016
Ozi Adi Saputra
iv
PENGARUH PENAMBAHAN LIMBAH KARET ALAM TERHADAP
ELASTISITAS, KEKUATAN BENDING, DAN TIME TO IGNITION PADA
KOMPOSIT POLIPROPILENA/SERAT KARBON/MONTMORILONIT
OZI ADI SAPUTRA
Program Studi Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Studi tentang pengaruh penambahan limbah karet alam (recycled natural
rubber, rNR) terhadap elastisitas, kekuatan bending dan ketahanan nyala
komposit limbah polipropilena (rPP) dengan pengisi serat karbon (CF) dan
lempung montmorillonite (MMt) telah dilakukan. Metode pembuatan komposit
dilakukan dengan proses larutan secara reaktif menggunakan benzoil peroksida
(BPO) sebagai inisiator, divinil benzena (DVB) sebagai senyawa ikat silang dan
senyawa penggandeng polipropilena tercangkok asam akrilat (PP-g-AA).
Komposit yang dibuat pada penelitian ini adalah komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-
AA/CF/MMt dengan variasi konsentrasi rNR adalah 0, 1, 3, 5 dan 7%.
Karakterisasi gugus fungsi dari komposit dilakukan menggunakan spektroskopi
Fourier Transform Infra-Red (FTIR). Pengujian bending dilakukan dengan
mengacu pada metode standar ASTM D790. Hasil pengujian bending
menunjukkan bahwa penambahan rNR meningkatkan elastisitas komposit. Selain
itu, penambahan rNR sampai konsentrasi optimum (3%) mampu meningkatkan
kapasitas bahan pengisi dari komposit, sehingga kekuatan bendingnya mengalami
peningkatan sampai dengan 29,2% terhadap komposit tanpa rNR. Pengujian
ketahanan nyaladilakukan dengan mengacu pada ASTM D635. Hasil pengujian
ketahanan nyala menunjukkan bahwa komposit optimum dengan kandungan rNR
3% memiliki nilai time to ignition (TTI) 7,1% lebih tinggi dibandingkan komposit
tanpa rNR.
Kata kunci: Kekuatan lentur, limbah karet alam, limbah polipropilena,
montmorillonite, serat karbon, time to ignition
v
EFFECT OF RECYCLED-NATURAL RUBBER ADDITION ON
ELASTICITY, FLEXURAL STRENGTH AND TIME TO IGNITION OF
POLYPROPYLENE/CARBON FIBER/MONTMORILLONITE COMPOSITES
OZI ADI SAPUTRA
Department of Chemistry. Faculty of Mathematics and Natural Sciences.
Sebelas Maret University
ABSTRACT
The study of recycled-natural rubber (rNR) effect on elasticity, flexural
strength and flame retardant properties of carbon fiber (CF) and montmorillonite
(MMt) clay filledrecycled-polypropylene (rPP) has been conducted. Reactively
solution process was used on the composites preparation using benzoyl peroxide
(BPO) as an initiator, divinyl benzene (DVB) as crosslink agent and coupling
agent acrylic acid grafted polypropylene (PP-g-AA). The composites were
rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt withvarious concentration of rNR i.e 0, 1, 3, 5
and 7%. Functional group characterization of composites was conducted using
Fourier Transform Infra-red (FTIR) spectroscopy. The flexural testing was
performed according to ASTM D790 standart method. The flexural testing resulth
showed that the addition of rNR improved elasticity of the composites. Moreover,
the addition of rNR up to optimum concentration (3%) increased the filler
capacity, consequently the flexural strength increased by 29.2% compare to
composite without rNR. Flame retardant testing was also performed according to
ASTM D635 standart method. Based on flame retadant testing result, showed that
the optimum composites containing 3% of rNR have Time To Ignition (TTI)
value 7.1% higher than composite without rNR.
Keywords: flexural strength, recycled-natural rubber, recycled-polypropylene,
montmorillonite, carbon fiber, time to ignition.
vi
MOTTO
Allah tidak membebani seseorang
melainkan sesuai dengan kemampuannya.
(Q.S Al-Baqarah : 286)
vii
PERSEMBAHAN
Karya ini penulis persembahkan untuk :
Nenek yang telah meninggalkanku sebelum sempat aku bahagiakan,
Terimakasih telah merawatku sampai aku tumbuh dewasa
Ibu, Ayah dan Adik yang senantiasa memberikan doa & dukungannya.
Terima kasih yang tak terhingga
Teman-teman kimia angkatan 2011
Atas dukungan dan cerita yang hangat selama ini
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT atas segala limpahan nikmat dan karunia-
Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini untuk memenuhi
sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari Prodi Kimia FMIPA
UNS. Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak, oleh
karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc. (Hons), Ph.D selaku Dekan
Fakultas MIPA UNS,
2. Dr. Triana Kusumaningsih, S.Si, M.Si, selaku Kepala Program Studi
Kimia FMIPA UNS,
3. Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., PhD. selaku dosen pembimbing
skripsi yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, dan ilmu selama
ini,
4. Dr. rer. nat. Atmanto Heru Wibowo, selaku pembimbing akademik yang
telah banyak memberikan bimbingan dalam kegiatan kuliah selama ini.
5. Dr. Sayekti Wahyuningsih, M.Si. selaku Kepala Laboratorium MIPA
Terpadu,
6. Dr. Khoirina Dwi Nugrahaningtyas, M.Si. selaku Kepala Laboratorium
Kimia FMIPA Universitas Sebelas Maret,
7. Bapak dan Ibu Dosen dan seluruh staf Prog Studi Kimia FMIPA UNS,
8. Seluruh staf serta laboran Laboratorium Kimia Dasar FMIPA dan
Laboratorium Terpadu FMIPA Universitas Sebelas Maret,
9. Bapak dan Ibu serta keluarga yang telah memberikan perhatian, doa,
nasihat dan motivasi kepada penulis,
10. Teman-teman Kimia FMIPA UNS, terutama teman-teman satu tim
penelitian dan angkatan 2011,
11. Semua pihak yang penulis tidak bisa sebutkan satu persatu,
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari
kesempurnaan. Maka dari itu penulis mengharapkan bimbingan, kritik dan saran
ix
sebagai bahan pertimbangan untuk membuat karya yang lebih baik. Namun,
penulis berharap semoga karya ini bermanfaat bagi pembaca.
Surakarta, 6 September 2016
Ozi Adi Saputra
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. ii
PERNYATAAN ..................................................................................................... iii
ABSTRAK ............................................................................................................. iv
ABSTRACT ............................................................................................................ v
MOTTO ................................................................................................................. vi
PERSEMBAHAN ................................................................................................. vii
KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii
DAFTAR ISI ........................................................................................................... x
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xv
BAB I. PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
A.Latar Belakang .................................................................................................. 1
B. Rumusan Masalah ............................................................................................ 3
1. Identifikasi Masalah ..................................................................................... 3
2. Batasan Masalah .......................................................................................... 6
3. Rumusan Masalah ........................................................................................ 7
C. Tujuan Penelitian ............................................................................................. 7
D. Manfaat Penelitian ........................................................................................... 8
BAB II. LANDASAN TEORI ................................................................................ 9
A. Tinjauan Pustaka ......................................................................................... 9
1. Polipropilena ................................................................................................ 9
2. Bahan Penguat (reinforcement) ................................................................. 10
3. Senyawa Hambat Nyala (Flame Retardant) .............................................. 13
4. Karet Alam ................................................................................................. 17
5. Komposit..................................................................................................... 18
6. Karakterisasi dan Pengujian ....................................................................... 22
B. Kerangka Pemikiran ....................................................................................... 27
C. Hipotesis ......................................................................................................... 28
xi
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ............................................................. 29
A. Desain Penelitian ....................................................................................... 29
B. Metodologi Penelitian ............................................................................... 30
C. Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................... 30
D. Alat dan Bahan yang digunakan ................................................................ 30
E. Prosedur Penelitian .................................................................................... 31
1. Preparasi Limbah Polipropilena ................................................................ 31
2. Preparasi Serat Karbon .............................................................................. 31
3. Preparasi lempung ..................................................................................... 31
4. Pembuatan senyawa penggandeng PP-g-AA ............................................ 32
5. Pembuatan Berbagai Jenis Komposit ........................................................ 32
6. Pembuatan Spesimen ................................................................................. 33
7. Karakterisasi Komposit ............................................................................. 34
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 37
A. Karakterisasi FTIR .................................................................................... 37
B. Pengaruh rNR terhadap Defleksi dan Elastisitas Bending ........................ 39
C. Pengaruh rNR terhadap Kekuatan Bending............................................... 41
D. Time to Ignition (TTI) ............................................................................... 43
BAB V. PENUTUP ............................................................................................... 46
A. Kesimpulan .................................................................................................... 46
B. Saran ............................................................................................................... 46
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 47
LAMPIRAN-LAMPIRAN .................................................................................... 54
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Formula sintesis senyawa penggandeng PP-g-AA............................. 32
Tabel 3.2 Komposisi berbagai jenis komposit ................................................... 33
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur kimia dan gugus reaktif polipropilena ............................ 10
Gambar 2.2 Taksisitas polipropilena ................................................................ 10
Gambar 2.3 Proses pembuatan serat karbon berbahan dasar PAN ................... 12
Gambar2.4 Modifikasi permukaan serat karbon dengan MAH ....................... 13
Gambar 2.5 Segitiga api .................................................................................... 14
Gambar 2.6 Struktur kimia lempung Haloisit dan MMt ................................... 15
Gambar 2.7 Jenis distribusi lempung di dalam matrik polimer ........................ 16
Gambar 2.8 Struktur kimia poliisoprena ........................................................... 17
Gambar 2.9 Mekanisme reaksi grafting dari N-(4-hidroksifenil)maleimida pada
karet alam .......................................................................................... 17
Gambar 2.10 Mekanisme reaksi sintesis PPMA ................................................. 19
Gambar 2.11 Mekanisme pembuatan PP-g-AA .................................................. 21
Gambar 2.12 Struktur kimia DVB ...................................................................... 22
Gambar 2.13 Spektra FTIR dari komposit rPP/TMPTA/AA/RHP/CPO ............ 23
Gambar 2.14 Ilustrasi pengujian bnding ............................................................. 24
Gambar 2.15 Ilustrasi tinggi defleksi .................................................................. 25
Gambar 2.16 Pengujian ketahanan bakar ............................................................ 27
Gambar 3.1 Desain penelitian ........................................................................... 29
Gambar 3.2 Reaktor dalam pembuatan komposit ............................................. 33
Gambar 3.3 Mesin hot press hydraulic dan contih spesimen ........................... 34
Gambar 3.4 Alat pengujian three point bending dan spesimen uji bending ..... 35
Gambar 3.5 Sampel uji bakar dan alat uji bakar ............................................... 36
Gambar 4.1 Spektra FTIR dari rPP-g-AA, rPP dan AA ................................... 37
Gambar 4.2 Spektra FTIR komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt, PP-g-
AA, rNR, MMt dan CF .................................................................... 38
Gambar 4.3 Grafik pengaruh penambahan rNR terhadap defleksi komposit
rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt ................................................... 40
Gambar 4.4 Grafik pengaruh penambahan rNR terhadap Elastisitas Bending
(EB) komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt .......................... 41
xiv
Gambar 4.5 Grafik pengaruh penambahan rNR terhadap FS komposit
rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt ................................................... 42
Gambar 4.6 Grafik pengaruh penambahan rNR terhadap Time to ignition (TTI)
komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt ................................... 44
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Bagan alir preparasi rPP .................................................................54
Lampiran 2 Bagan alir preparasi PP-g-AA ........................................................54
Lampiran 3 Bagan alir preparasi lempung MMt ................................................55
Lampiran 4 Bagan alir preparasi CF ..................................................................55
Lampiran 5 Bagan alir preparasi rNR ................................................................55
Lampiran 6 Bagan alir pembuatan komposit rPP/DVB/PP-g-AA/rNR/CF/MMt
.............................................................................................................................56
Lampiran 7 Daftar kode dan formulasi komposit .............................................57
Lampiran 8 Data hasil pengujian defleksi .........................................................57
Lampiran 9 Data hasil pengujian FS dan cara perhitungannya .........................58
Lampiran 10 Data hasil pengujian EB dan cara perhitungannya .......................59
Lampiran 11 Spektra FTIR ................................................................................60
Lampiran 12 Daftar istilah ..................................................................................63
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Penggunaan otomotif setiap tahun semakin meningkat sebesar 3,2% (OICA,
2014). Akan tetapi, keberadaan logam sebagai material penyusun otomotif di alam
semakin menipis (Gordon et al., 2006). Oleh karena itu, dibutuhkan material
alternatif pengganti sebagian logam sepeti komposit yang kuat, tahan nyala tinggi
dan bermassa ringan. Penggunaan komposit bermassa ringan pada otomotif
mampu membawa beban lebih banyak dan mengurangi penggunaan bahan bakar.
Hal tersebut sangat menguntungkan karena bahan bakar di alam semakin menipis
(Sorrell et al., 2010). Penggunaan komposit pada otomotif dapat mereduksi berat
35% yang menyebabkan penghematan bahan bakar sampai 20% (Bandivadekar et
al., 2007). Komposit merupakan material yang tersusun oleh matrik polimerdan
bahan pengisi yang menghasilkan material baru dengan sifat lebih baik
dibandingkan material penyusunnya (Kumar dan Sigh, 2014). Berbagai jenis
polimer termoplastik yang digunakan sebagai matrik polimer pembuatan
komposit, yaitu low density polyethylene (LDPE), polilactide (PLA),
polipropilena (PP) dan limbah polipropilena (recycle polypropylene, rPP)
dilaporkan menghasilkan komposit dengan sifat mekanik dan ketahanan nyala
tinggi (Cheng et al., 2015; Rezaei et al., 2008; Suharty et al., 2008; Xiao et al.,
2007). Komposit yang memiliki sifat mekanik dan ketahanan nyala tinggi telah
digunakan pada beberapa komponen otomotif seperti bodi mobil, panel interior,
pintu mobil dan lain-lain (Lyu dan Choi, 2015).
Rekayasa material komposit untuk memperoleh sifat mekanik tinggi dapat
dilakukan dengan menambahkan material pengisi seperti serat alam, serat sintetis
atau lempung. Suharty et al. (2016a) telah melakukan pembuatan komposit rPP
berpenguat serat kenaf (kenaf fiber, KF) dan lempung haloisit menghasilkan
peningkatan sifat mekanik lebih tinggi dibandingkan matrik rPP. Rahman et al.
(2013) membuat komposit PP/glass fiber (GF)/montmorilonit (MMt)
menghasilkan sifat mekanik tinggi. Fu et al. (2000) menambahkan carbon fiber
2
(CF) pada komposit PP/GF menghasilkan sifat mekanik tinggi. Rezaei et al.
(2008) membuat komposit PP/CF menghasilkan material komposit bersifat
mekanik dan stabilitas termal yang tinggi dibandingkan bahan awalnya.
Sedangkan Li et al. (2014) mensintesis komposit PP/maleic anhydride grafted
polypropylena (PPMA)/CF menghasilkan peningkatan sifat mekanik yang lebih
tinggi dibandingkan bahan awal. Arao et al. (2013) membuat komposit bermatrik
PP dengan dua pengisi sekaligus yaitu CF dan nano clay (NC) dilaporkan
memiliki sifat mekanik tinggi.
Penambahan lempung dapat meningkatkan ketahanan nyala dan sifat
mekanik dari komposit. Suharty et al. (2015) mensintesis komposit rPP/Bentonit
menghasilkan komposit dengan ketahanan nyala dan sifat mekanik tinggi. Liu et
al. (2009) membuat komposit PP/Haloisit menghasilkan peningkatan stabilitas
termal dibandingkan komposit tanpa haloisit. Qin et al. (2004) membuat komposit
PP/organically modified montmorillonite (OMT) secara lelehan menghasilkan
material dengan ketahanan nyalanya meningkat. Gilman et al. (2000)
menggunakan bahan hambat nyala OMT pada komposit polistirena (PS)/OMT
dan PP/PPMA/OMT yang keduanya memiliki ketahanan nyala tinggi. Diharjo et
al. (2015) menambahkan lempung MMt ke dalam matrik PP menghasilkan
komposit yang memiliki ketahanan nyala dan sifat mekanik yang tinggi. Fina et
al. (2012) menambahkan MMt dalam pembuatan komposit PP/PPMA/MMt
diperoleh peningkatan stabilitas termal dibandingkan dengan PP. Cheng et al.
(2015) membuat komposit PLA/MMT/CF yang memiliki ketahanan nyala tinggi
dibandingkan dengan matrik polimernya.
Peningkatan sifat mekanik maupun ketahanan nyala yang lebih tinggi dari
suatu komposit sebagai komponen otomotif dapat dilakukan dengan berbagai
cara, salah satunya adalah dengan melakukan perubahan formulasi dengan
menambahkan bahan pemplastis. Suharty et al. (2014a) telah membuktikan bahwa
dengan menambahkan crude palm oil (CPO) sebagai pemplastis pada pembuatan
komposit PP/serbuk sekam padi (rice husk powder, RHP) mampu meningkatkan
kapasitas bahan pengisi serat 50% lebih banyak dibandingkan tanpa CPO,
sehingga memiliki sifat mekanik tinggi serta elastis. Balakrishanan et al. (2014)
3
juga melaporkan bahwa dengan penambahan bahan pemplastis Epoxidized natural
rubber (ENR) pada komposit PP/OMT hingga batas optimum, mampu
meningkatkan elastisitas dan stabilitas termal dari komposit tersebut. Beberapa
jenis karet alam yang telah digunakan sebagai bahan pemplastis dilaporkan
mampu meningkatkan elastisitas, seperti pada penelitian Osman et al. (2010)
membuat komposit PP/karet alam (Natural rubber, NR)/recycled news paper
(RNP) menghasilkan komposit yang memiliki elastisitas dan sifat mekanik tinggi
dibandingkan bahan awalnya. Anuar dan Zuraida (2011) menggunakan pemplastis
EPDM (ethylene propylene diene monomer) dalam pembuatan komposit
PP/EPDM/KF menghasilkan elastisitas dan sifat mekanik tinggi. Salmah et al.
(2009) membuat komposit PP/EPDM/kaolin menghasilkan komposit dengan
elastisitas dan sifat mekanik tinggi. Ismail dan Suryadiansyah (2002) membuat
komposit PP/limbah karet alam (recycle natural rubber, rNR) menghasilkan
komposit dengan elastisitas dan sifat mekanik yang tinggi. Ismail et al. (2015)
telah mensintesis komposit PP/rNR/Haloisit yang menghasikan elastisitas dan
sifat mekanik tinggi. Komposit yang kuat, ringan, tahan bakar serta elastis dapat
digunakan pada beberapa komponene otomotif seperti seal kaca pada pintu
otomotif, peralatan elektronik, dashboard, dan lain-lain memerlukan material
yang bersifat elastis sebagai bantalan anti getar (Winget et al., 2015).
Berdasarkan uraian tersebut, pada penelitian ini dibuat suatu komposit yang
elastis, memiliki sifat mekanik dan ketahanan nyala tinggi dengan menggunakan
rPP sebagai matrik polimer, rNR sebagai bahan pemplastis, CF sebagai penguat
dan lempung MMt sebagai bahan penghambat nyala.
B. Rumusan Masalah
1. Identifikasi Masalah
Komponen utama dalam pembuatan komposit adalah matrik polimer dan
bahan pengisi. Penggunaan polimer termoplastik sebagai matrik polimer lebih
sering digunakan karena sifatnya yang mudah diproses (Ismail dan Suryadianyah,
2002). Xiao et al. (2007) menggunakan LDPE sebagai matrik polimer pada
pembuatan komposit LDPE/carbon nano tube (CNT) secara lelehan menghasilkan
4
komposit dengan kekuatan tarik (tensile strength, TS) tinggi yang diuji
berdasarkan ASTM D638. Matrik polimer berupa PP telah digunakan oleh Li et
al. (2014) dalam pembuatan komposit PP/PPMA/CF secara lelehan diperoleh
peningkatan TS dan flexural strength (FS) yang masing-masing diuji berdasarkan
metode standar ISO 527-2 dan ISO 178:2003. Sedangkan Suharty et al. (2016a)
menggunakan matrik polimer rPP dalam pembuatan komposit rPP/KF/haloisit
melalui metode larutan secara reaktif dengan menambahkan inisiator BPO
(benzoil peroksida), senyawa penggandeng PP-g-AA (acrilic acid grafted
polypropylene) dan senyawa ikat silang DVB (divinil benzena) menghasilkan TS
dan FS tinggi yang masing-masing diuji berdasarkan ASTM D638 dan ASTM
D6272. Material rPP banyak ditemukan sebagai limbah air minum dalam kemasan
(AMDK) yang jumlahnya melimpah dan sangat mencemari lingkungan sehingga
perlu dimanfaatkan sebagai matrik polimer pembuatan komposit (Karina, 2011).
Peningkatan sifat mekanik dapat dilakukan dengan cara menambahkan
bahan penguat seperti serat alam, serat sintetis maupun lempung pada komposit.
Suharty et al. (2014b) menambahkan KF, senyawa penggandeng acrylic acid (AA)
dan senyawa ikat silang DVB dalam pembuatan komposit rPP/DVB/AA/KF
secara larutan menghasilkan peningkatanTS yang diuji berdasarkan ASTM D638.
Penggunaan serat sintetik sebagai bahan penguat komposit menghasilkan sifat
mekanik yang lebih kuat dibandingkan dengan komposit berpenguat serat alam.
Rahman et al. (2013) membuat komposit PP/GF/MMt secara lelehan
menghasilkan material dengan TS dan FS lebih tinggi dibandingkan PP yang
pengujiannya mengacu pada ASTM D638 dan ASTM D790. Kombinasi antara
CF dan GF dalam pembuatan komposit PP/CF/GF dengan rasio CF:GF (3:1)
ternyata menghasilkan TS yang lebih tinggi dibandingkan komposit single filler
PP/GF (Fu et al., 2000). Penggunaan CF sebagai penguat ternyata mampu
memberikan peningkatan sifat mekanik yang lebih tinggi dibandingkan GF.
Rezaei et al. (2008) melakukan pembuatan komposit PP/CF secara lelehan
menghasilkan peningkatan TS, FS dan stabilitas termal yang masing-masing diuji
berdasarkan ASTM D638, ASTM D790 dan TGA (Thermal Gravimetry
Analysis). Improvisasi sifat mekanik juga dapat dilakukan dengan cara
5
menambahkan bahan pengisi hibrida seperti yang dilakukan Arao et al. (2013)
membuat komposit bermatrik PP, bahan penguat CF dan NC dan senyawa
penggandeng PPMA secara lelehan menghasilkan peningkatan TS sebesar 80%
terhadap matrik PP.
Penambahan lempung pada pembuatan komposit dapat meningkatkan
ketahanan nyala dan sifat mekanik dari komposit. Suharty et al. (2015) membuat
komposit rPP/bentonit+seng borat (ZB) secara proses larutan dan diuji ketahanan
nyalanya dengan mengacu pada ASTM D635 menghasilkan peningkatan time to
ignition (TTI) dan penurunan burning rate (BR) mengindikasikan komposit
memiliki ketahanan nyala tinggi. Ismail et al. (2008) menggunakan lempung
halloisit sebagai bahan hambat nyala dalam pembuatan komposit EPDM/Haloisit
secara lelehan ternyata memberikan peningkatan stabilitas termal yang diuji
menggunakan TGA. Diharjo et al. (2015) menggunakan lempung MMt dalam
pembuatan komposit PP/MMt memberikan peningkatan TTI dan penurunan BR
yang signifikan dibandingkan PP. Fina et al. (2000) membuat komposit
PP/PPMA/MMt secara lelehan dan menguji stabilitas termalnya menggunakan
TGA, diperoleh peningkatan temperatur degradasi dan massa residu yang
mengindikasikan material stabilitas termal tinggi. Qin et al. (2004) menggunakan
OMT sebagai bahan hambat nyala pada pembuatan komposit PP/OMT secara
lelehan menghasilkan peningkatan waktu lama pembakaran dan temperatur
degradasi. Gilman et al. (2000) membuat komposit PS/OMT dan PP/PPMA/OMT
yang masing-masing dibuat menggunakan metode larutan dan lelehan, diperoleh
peningkatan lama waktu pembakaran yang mengindikasikan ketahanan nyala
komposit tersebut tinggi. Peningkatan sifat ketahanan nyala komposit juga dapat
dilakukan dengan cara menambahkan dua bahan pengisi sekaligus seperti yang
dilakukan Cheng et al. (2015) membuat komposit PLA/CF/MMt secara lelehan
menghasilkan peningkatan nilai LOI (limiting oxygen indices) pada rasio CF 15%
dan MMt 5%.
Peningkatan sifat mekanik dan ketahanan nyala yang lebih tinggi dapat
dilakukan dengan cara menambahkan bahan pemplastis, di mana dengan adanya
bahan pemplastis menyebabkan kapasitas bahan pengisi yang mampu
6
ditambahkan semakin meningkat. Suharty et al. (2014a) menambahkan CPO
sebagai pemplastis pada komposit rPP/RHP yang juga mengandung senyawa
penggandeng AA (acrilic acid) dan ikat silang TMPTA (trimethylolpropane
triacrylate), dilaporkan mampu menerima RHP 50% lebih tinggi dibandingkan
tanpa CPO sehingga menghasilkan sifat mekanik berupa TS dan elongasi tinggi.
Osman et al. (2010) membuat komposit PP/NR/PPMA/RNP secara lelehan,
dilaporkan memiliki TS dan elongasi yang tinggi yang diuji berdasarkan metode
ASTM D412-02. Salmah et al. (2009) membuat komposit PP/EPDM/Kaolin
secara lelehan dan menghasilkan komposit dengan TS dan elongasi yang tinggi
pada komposisi optimum kaolin 10%. Anuar dan Zuraida (2011) membuat
komposit PP/PPMA/EPDM/KF dan PP/PPMA/NR/KF menghasilkan peningkatan
elastisitas, TS dan FS yang masing-masing diuji berdasarkan ASTM D638 dan
ASTM D790. Balakrishnan et al. (2014) mensintesis komposit
PP/ENR/PPMA/OMT dan mengkarakterisasi komposit tersebut secara kimia
menggunakan FTIR (fourier transform infra red) serta menguji sifat mekanik
berupa uji tarik (ASTM D638) dan bending (ASTM D790) diperoleh penurunan
young modulus (YM) dan elastisitas bending (EB) mengindikasikan elastisitas
dari komposit tersebut tinggi. Sedangkan Ismail dan Suryadiansyah (2002)
mensintesis komposit PP dengan material pemplastis rNR mampu meningkatkan
elongasi dan menurunkan YM dari komposit yang dihasilkan. Ismail et al. (2015)
telah melakukan pembuatan komposit PP/rNR/Hall secara lelehan dan menguji
sifat mekaniknya menggunakan ASTM D638 dan sifat ketahanan nyalanya
dengan TGA meghasilkan peningkatan TS dan stabilitas termal pada konsentrasi
Hall 2%. Karet alam (natural rubber, NR) merupakan bahan pemplastis alam
yang salah satu produk olahannya adalah sarung tangan karet. Limbah sarung
tangan karet di alam keberadaanya melimpah dan sangat mencemari lingkungan
(Riyajan, 2012).
2. Batasan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang dan identifikasi masalah tersebut, maka
perlu dilakukan pembatasan masalah, sebagai berikut:
7
a. Matrik polimer yang digunakan adalah rPP dari limbah plastik AMDK.
b. Bahan penguat yang digunakan adalah CF,
c. Bahan hambat nyala yang digunakan adalah lempung MMt,
d. Bahan pemplastis yang digunakan adalah rNR,
e. Proses pembuatan komposit dilakukan secara larutan menggunakan inisiator
BPO, senyawa ikat silang DVB dan senyawa penggandeng PP-g-AA,
f. Karakterisasi secara kimia dilakukan menggunakan FTIR
g. Pengujian sifat mekanik berupa defleksi, elastisitas bending (EB) dan FS
dilakukan dengan mengacu pada ASTM D790, sedangkan pengujian
ketahanan nyala adalah TTI sesuai ASTM D-635.
3. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penelitian ini adalah:
a. Bagaimana pengaruh penambahan rNR terhadap elastisitas komposit
rPP/DVB/PP-g-AA/CF/MMt?
b. Bagaimana pengaruh penambahan rNR terhadap FS komposit rPP/DVB/PP-
g-AA/CF/MMt?
c. Bagaimana pengaruh penambahan rNR terhadap TTI komposit rPP/DVB/PP-
g-AA/CF/MMt?
C. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
a. Mengetahui pengaruh penambahan rNR terhadap elastisitas dari komposit
rPP/DVB/PP-g-AA/CF/MMt.
b. Mengetahui pengaruh penambahan rNR terhadap FS pada komposit
rPP/DVB/PP-g-AA/CF/MMt.
c. Mengetahui pengaruh penambahan rNR terhadap TTI komposit
rPP/DVB/PP-g-AA/CF/MMt.
8
D. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:
a. Ditinjau dari segi lingkungan, penggunaan bahan limbah polipropilena dan
limbah karet alam dapat menjadi alternatif yang membantu pemerintah dalam
penanganan limbah tersebut. Selain itu, dengan memanfaatkan kedua limbah
tersebut dapat meningkatkan nilai ekonomis kedua material tersebut,
b. Dari segi ilmu pengetahuan dan teknologi, material kuat, ringat, tahan bakar
serta elastis yang dihasilkan pada penelitian ini dapat menjadi material
alternatif penganti sebagian logam dalam konstruksi otomotif khususnya pada
bagian bantalan anti getar komponen otomotif.
9
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
1. Polipropilena
Polipropilena telah digunakan secara luas pada komponen otomotif.
Beberapa contoh komposit yang menggunakan PP sebagai raw material
pembuatan komposit untuk otomotif, yaitu komposit PP/CF yang disintesa oleh
Rezaei et al. (2008) yang diaplikasikan pada kap penutup mesin otomotif.
Ayrilmis et al. (2011) membuat komposit PP/PPMA/serat sabut kelapa yang
memiliki sifat mekanik tinggi dan digunakan pada interior otomotif seperti panel
pintu dan lapisan kabin. Penggunaan PP diberbagai aplikasi dikarenakan
kemudahan PP dalam diproses, ringan dan relatif murah (Pal dan Rastogi, 2004).
Selain itu, limbah AMDK yang mengandung PP yang dihasilkan mencapai 3,9 x
104 ton (Wahyuni, 2014). Limbah PP yang melimpah tersebut sangat mencemari
lingkungan sehingga perlu direkayasa menjadi material baru, seperti komposit.
Suharty et al. (2016a) memanfaatkan limbah PP (rPP) sebagai matrik polimer
dalam pembuatan komposit rPP/DVB/PP-g-AA/KF/Haloisit yang memiliki sifat
mekanik tinggi dibandingkan dengan matrik polimernya.
Ditinjau dari sisi kimia, PP merupakan polimer yang tersusun dari monomer
propilena (CH2=CH-CH3) melalui reaksi polimerisasi adisi secara head to tail
(Sopyan, 2007). Polipropilena terdiri dari unsur C dan H yang berikatan kovalen
sehingga bersifat nonpolar (Karsli dan Aytac, 2011). Setiap unit ulang PP
mempunyai atom H yang terikat pada C tersier yang bersifat tidak stabil karena
adanya efek steric hindered sehingga bertindak sebagai gugus reaktif pada PP,
seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.1 (Pudjaatmaka, 1986).
10
Gambar 2.1. Struktur kimia dan gugus reaktif polipropilena (Pudjaatmaka, 1986)
Taksisitas dari PP terbagi menjadi tiga yaitu isotaktik, ataktik dan
sindiotaktik yang didasarkan atas perbedaan letak gugus metil (-CH3) dalam rantai
polimer, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.2 (Sopyan, 2007). Polipropilena
isotaktik merupakan polimer yang keberadaannya banyak secara komersial yaitu
mencapai 90-97%, karena stereoregularnya tinggi (Ghosh, 2011). Struktur dengan
stereoregular yang tinggi mempunyai sifat kristalinitas yang tinggi karena
keteraturan dari gugus metin pada tiap cabangnya, yang berbeda dengan struktur
ataktik dan sindiotaktik (Sopyan, 2007).
Gambar 2.2. Taksisitas polipropilena (a) isotaktik, (b) sindiotaktik dan (c) ataktik
(Sopyan, 2007)
2. Bahan Penguat (reinforcement)
Bahan penguat (reinforcement) merupakan suatu bahan yang ditambahkan
ke dalam matrik polimer dalam pembuatan komposit yang berfungsi untuk
Propena
11
meningkatkan sifat mekanik dari komposit yang dihasilkan. Bahan penguat dapat
berupa serat alam, lempung atau serat sintetis. Suharty et al. (2016) menambahkan
bahan penguat berupa 20% KF dan 20% haloisit pada pembuatan komposit
rPP/DVB/PP-g-AA/KF/Haloisit menghasilkan peningkatan TS dan FS masing-
masing 80% dan 41% dibandingkan dengan rPP. Diharjo et al. (2015)
menggunakan 10% lempung MMt dalam pembuatan komposit PP/MMt
meningkatkan TS sebesar 4,1% dibandingkan PP. Lempung jenis lain seperti
haloisit digunakan sebagai penguat dalam pembuatan komposit EPDM/haloisit
juga meningkatkan kekuatan tarik sampai dengan 217,4% pada konsentrasi 30%
terhadap EPDM (Ismail et al., 2008).
Komposit yang menggunakan serat karbon sebagai bahan penguat disebut
sebagai carbon fiber reinforced composites (CFRP). Sebagai contoh adalah
Rezaei et al. (2009) membuat komposit CFRP PP/CF menghasilkan peningkatan
TS sampai dengan 116% dibandingkan PP pada rasio CF 7%. Arao et al. (2013)
juga menggunakan CF dalam pembuatan komposit CFRP PP/CF/NC secara
lelehan menghasilkan peningkatan TS sampai dengan 140% dibandingkan PP. Li
et al. (2014) menambahkan bahan penguat CF pada komposit CFRP
PP/PPMA/CF dengan rasio CF 26% menghasilkan peningkatan TS 67% terhadap
PP. Fu et al. (2000) membuat komposit PP/GF dengan rasio GF 25%
menghasilkan peningkatan kekuatan tarik sebesar 42,4% dibandingkan PP yang
memiliki TS sebesar 31,6 MPa. Pada penelitian yang sama juga dilakukan
penambahan bahan pengisi hibrida CF pada komposit PP/GF dengan rasio CF:GF
12.5%:12.5% meningkatkan TS sebesar 73,6% dibandingkan komposit berpengisi
tunggal PP/GF. Cheng et al. (2015) menambahkan 19% CF dan 1% MMt pada
komposit CFRP PLA/CF/MMt menghasilkan peningkatan TS sebesar 57%
dibandingkan dengan matrik PLA yang memiliki TS sebesar 55,2 MPa.
Serat karbon merupakan serat yang tersusun dari karbon dan memiliki
ketebalan 0,0002-0,0004 in (0,005-0,010 mm) (Anonim, 2014). Pada tahun 2016
diperkirakan kapasitas serat karbon dunia mencapai 156.845 ton (Nie et al., 2015).
Serat karbon digunakan diberbagai aplikasi seperti transportasi sebesar 7%,
pesawat terbang dan pertahanan 16%, kelautan 8%, peralatan olah raga 13% dan
12
aplikasi lainnya 55% (Rao et al., 2015). Penggunaan serat karbon sebagai material
penguat dalam pembuatan komposit memiliki beberapa keuntungan yaitu
memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, sifat termo-fisika dan konduktifitas
elektrik yang baik serta bermasa ringan (Han et al. 2014; Akonda et al. 2012).
Ditinjau dari sifat mekaniknya, serat karbon memiliki kekuatan mekanik tinggi
yaitu 4900 MPa (Rezaei et al. 2009).
Rahaman et al. (2007) menyebutkan bahwa terdapat tiga proses dalam
pembuatan serat karbon yang berasal dari poliakrilonitril (PAN) yaitu stabilisasi,
karbonisasi dan grafitisasi dengan kondisi yang terkontrol, seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.3. Pada proses pertama di mana proses konversi
termoplastik PAN menjadi non-plastik siklis dengan cara oksidasi yang secara
simultan pada rentang temperatur 200-300 OC. Selanjutnya, serat dikarbonisasi
dengan perlakuan temperatur 400-600 O
C dan dilanjutkan dengan pembakaran
sampai 1300 OC. Dengan kondisi yang terkontrol, dapat diperoleh serat karbon
dengan kekuatan mekanik sampai dengan 400 GPa.
Gambar 2.3. Proses pembuatan serat karbon berbahan dasar PAN (Rahaman et al.,
2007)
Secara kimia, serat karbon tersusun oleh atom-atom karbon dengan sistem
ikatan rangkap terkonjugasi. Ikatan rangkap yang terkonjugasi ini dapat menjadi
gugus reaktif dari serat karbon. Xu et al. (2006) telah melakukan modifikasi pada
13
permukaan serat karbon dengan senyawa maleat anhidrid. Ikatan rangkap
terkonjugasi dari serat karbon bereaksi dengan ikatan rangkap pada gugus vinil
pada maleat anhidrid secara diels-alder. Adapun skema reaksi yang diusulkan oleh
Xu et al. (2006) disajikan dalam Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Modifikasi permukaan serat karbon dengan MAH (Xu et al., 2006)
3. Senyawa Hambat Nyala (Flame Retardant)
Peningkatan sifat ketahanan nyala dari suatu material dapat dilakukan
dengan cara mengganggu segitiga api (Gambar 2.5) yang terdiri dari unsur
pembakaran yaitu bahan bakar, panas dan oksigen (Delhom et al. 2010). Beberapa
strategi yang dapat dilakukan untuk mengganggu segitiga api yaitu: (1) dengan
mendinginkan sistem untuk menghilangkan unsur energi panas, (2) menghentikan
suplai bahan bakar untuk menghilangkan unsur bahan bakar, dan (3)
penyelimutan (blanketing) untuk menghilangkan unsur udara (oksigen). Strategi
yang paling disukai untuk meningkatkan ketahanan bakar suatu material adalah
dengan penyelimutan. Penyelimutan dapat terjadi apabila terdapat suatu unsur
atau senyawa yang dapat membentuk unsur pengganggu api, yang disebut
senyawa hambat nyala. Menurut Sain et al. (2004) adanya senyawa hambat nyala
menyediakan perlambatan daya nyala material dengan cara melepaskan sejumlah
besar air, menyerap panas zona pembakaran atau menghasilkan arang selama
proses pembakaran.
14
Gambar 2.5. Segitiga Api (www.sc.edu)
Ismail et al. (2008) menggunakan senyawa hambat nyala lempung haloisit
dalam pembuatan komposit EPDM/Haloisit menghasilkan komposit dengan
peningkatan stabilitas termal tinggi. Suharty et al. (2015) menggunakan lempung
bentonit dan seng borat (ZB) pada pembuatan komposit rPP/DVB/PP-g-
AA/bentonit/ZB menghasilkan peningkatan TTI sampai 703% dan penurunan BR
sampai 58%. Fina et al. (2012) menambahkan lempung MMt dengan rasio 5%
dalam pembuatan komposit PP/PPMA/MMt menghasilkan peningkatan
termperatur degradasi dari 416 ᴼC menjadi 430 ᴼC serta meningkatkan massa
residu pembakaran sampai dengan 246% terhadap PP. Gilman et al. (2000)
membuat komposit PP/PPMA/MMt secara lelehan dan menghasilkan peningkatan
lama pembakaran sampai dengan 60% dibandingkan PP yang diuji menggunakan
alat cone calorimetry. Diharjo et al. (2015) menggunakan bahan hambat nyala
MMt pada komposit PP/MMt menghasilkan peningkatan TTI sampai 38% dan
penurunan BR sampai dengan 47% dibandingkan PP pada rasio MMt 50%.
Rahman et al. (2013) menambahkan 3% MMt dalam pembuatan komposit PP/GF,
dilaporkan mampu meningkatkan stabilitas termal 2.1% dibandingkan PP/GF.
Cheng et al. (2015) membuat komposit PLA dengan pengisi 5% lempung MMt
dan 15% CF menghasilkan peningkatan nilai LOI sampai dengan 32% yang
disebabkan oleh keberadaan CF yang memiliki konduktifitas termal tinggi
sehingga meningkatkan kecepatan pelepasan panas pada komposit yang terbakar.
Selain itu, penambahan lempung MMt pada komposit PLA/CF meningkatkan
residu arang yang mengindikasikan komposit tersebut memiliki ketahanan nyala
tinggi. Menurut Delhom et al. (2010), pembentukan arang dalam pembakaran
15
dapat mencegah material untuk terbakar, sehingga semakin tinggi kandungan
arang maka material tersebut memiliki ketahanan nyala tinggi. Selain itu,
keberadaan lempung dalam matrik polimer ternyata menyebabkan adanya reaksi
endotermis sehingga suhu pembakaran menurun dan pembakaran menjadi
terhambat (Ma et al. 2008).
Lempung dibedakan berdasarkan perbandingan lapisan-lapisan silika dan
alumina, yaitu lempung dengan golongan kaolinit (1:1), golongan bentonit (2:1)
dan golongan khlorit (2:2) (Supeno, 2009). Lempung tipe 1:1 terdiri dari satu
lapisan Al-OH oktahedral dan satu lapisan Si-O tetrahedral, seperti lempung
kaolinit dan Haloisit dengan struktur kimia yang ditunjukkan pada Gambar 2.6a.
Lempung jenis montmorillonite (MMt) termasuk ke dalam tipe 2:1 karena
tersusun oleh 2 lapisan Si-O tetrahedral dan 1 lapisan Al-OH oktahedral, di mana
struktur dari lempung MMt ditunjukkan oleh Gambar 2.6b. Lempung MMt
memiliki rumus kimia Al2(OH)2.(Si2O5)2 dengan komposisi tanpa interlayer
adalah SiO2, 66,7%; Al2O3, 28,3%; H2O, 5% (Bromberg et al. 2011). Adanya
gugus –OH dari Al-OH menyebabkan lempung bersifat polar. Adanya perbedaan
kepolaran dari lempung dan matrik PP akan mengganggu interaksi kimia yang
terjadi. Oleh karena itu, Suharty et al. (2016) menambahkan senyawa
penggandeng berupa PP-g-AA dan senyawa ikat silan DVB untuk meningkatkan
interkasi kimia dari lempung yang bersifat polar dan matrik PP pada pembuatan
komposit PP/DVB/PP-g-AA/KF/Hall.
(a) (b)
Gambar 2.6. Struktur kimia lempung (a) haloisit (Yuan et al., 2008) dan (b) MMt
(Ferris, 2006)
16
Sifat ketahanan nyala maupun mekanik dari komposit yang mengandung
lempung ditentukan dari dispersi lempung didalam matrik polimer. Ismail et al.
(2015) menambahkan lempung haloisit di dalam komposit PP/rNR dengan rasio
2% menghasilkan peningkatan TS sebesar 22% dan temperatur degradasi sampai
3,6% dibandingkan dengan PP. Peningkatan sifat mekanik dan ketahanan nyala
dari komposit tersebut dikarenakan dispersi yang baik dari haloisit di dalam
matrik polimer sehingga interaksi antara matrik dengan bahan pengisi meningkat.
Menurut Chen (2004) terdapat tiga jenis distribusi lempung di dalam matrik
polimer yaitu secara flokulasi, interkalasi dan eksfoliasi yang ditunjukkan pada
Gambar 2.7. Distribusi secara flokulasi terjadi apabila tidak terjadi perubahan
pada jarak d001 basal spacing dari lempung, hal ini terjadi karena polimer tidak
masuk pada lapisan-lapisan lempung. Apabila polimer masuk ke dalam sela-sela
lapisan lempung menyebabkan terjadi peningkatan d001 basal spacing 20-30 Å
akan tetapi lempung masih mempertahankan bentuknya maka yang terjadi adalah
interkalasi. Sedangkan eksfoliasi terjadi karena polimer yang tersisipkan pada
lapisan lempung menyebabkan peningkatan jarak d basal spacing sehingga
puncak karakteristik lempung susah terdeteksi pada XRD (Pavildou et al., 2008;
Chen, 2004).
(a) (b) (c)
Gambar 2.7. Jenis distribusi lempung di dalam matrik polimer (a) flokulasi,
(b) interkalasi dan (c) eksfoliasi (Chen, 2004)
17
4. Karet Alam
Karet alam atau poliisoprena merupakan polimer yang tersusun dari
monomer isoprena (metilbuta-1,3-diena) yang memiliki struktur kimia seperti
Gambar 2.8. Karet alam dapat disintesis secara in vivo melalui polimerisasi
enzimatis dari isopentil pirofospat. Secara struktural, poliisoprena terdiri dari dua
bentuk, yaitu bentuk cis dan trans (Rodgers, 2004). Karet alam memiliki sifat
yang unik seperti fleksibel, elastis, ketahanan perambatan retak, air dan bahan
kimia (Zhou et al., 2015).
Gambar 2.8. Struktur kimia poliisoprena (Rodgers, 2004)
Karet alam memiliki gugus rekatif berupa gugus alkena yang dapat bereaksi
dengan senyawa alkena lainnya atau senyawa yang bersifat non-polar. Hal ini
dibuktikan oleh Nakason et al. (2014) yang mereaksikan karet alam dengan
senyawa N-(4-hidroksifenil)maleimida, di mana terjadi pembukaan ikatan
rangkap pada struktur karet alam sehingga atom karbon pada karet alam dapat
berekasi dengan atom karbon pada gugus alkena dari N-(4-
hidroksifenil)maleimida. Adapun mekanisme rekasi yang diusulkan oleh Nakason
et al. (2014) ditunjukkan pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9. Mekanisme reaksi grafting dari N-(4-hidroksifenil)maleimida pada
karet alam (Nakason et al. 2014)
18
Karet alam dalam komposit berperan sebagai material pemplastis.
Bendjaouahdou dan Bensaad (2011) membuat komposit PP/NR/OMT
menghasilkan peningkatan elongasi 450% dibandingkan PP pada kondisi
optimum. Balakrishnan et al. (2014) menggunakan 20% ENR pada komposit
PP/OMMt dan menghasilkan penurunan YM sampai dengan 32% terhadap PP.
Ismail dan Suryadiansyah (2002) menambahkan NR atau rNR dalam pembuatan
komposit PP/NR dan PP/rNR menghasilkan peningkatan elongasi masing-masing
520% dan 400% dibandingkan PP pada rasio NR atau rNR 50%. Nakason et al.
(2006) mensintesis komposit PP/PPMA/ENR secara lelehan diperoleh komposit
dengan elastisitas tinggi. Selain meningkatkan elastisitas, penambahan pemplastis
juga meningkatkan kapasitas bahan pengisi yang ditambahkan pada komposit.
Suharty et al. (2014a) mengunakan CPO sebagai pemplastis pada pembuatan
komposit rPP/TMPTA/AA/RHP menghasilkan peningkatan bahan pengisi RHP
50% dibandingkan tanpa CPO dan meningkatkan TS sampai dengan 43,7%.
Anuar dan Zuraida (2011) melakukan penambahan KF dan MAPP dalam
komposit PP/NR ternyata memberikan dampak pada peningkatan kekuatan tarik,
bending dan impak masing-masing 31%, 55% dan 98%.
5. Komposit
Komposit adalah material yang dibuat dari kombinasi dua atau lebih
material yang memiliki sifat yang berbeda, sehingga akan menghasilkan suatu
material yang memiliki sifat yang unik atau lebih baik dari material penyusunnya
(Kumar dan Singh, 2014). Penggunaan komposit baik dalam industri otomotif
maupun dalam industri-industri lain seperti industri pesawat terbang, peralatan
olah raga, peralatan rumah tangga, telah berkembang dan meningkat setiap
tahunnya. Hal ini didasarkan karena komposit memiliki beberapa keunggulan
seperti kuat, ringan, dan memiliki stabilitas termal yang baik (Kumar dan Singh,
2014; Arao et al. 2013). Komposit tersusun oleh matrik dan bahan pengisi, di
mana matrik berfungsi untuk mendistribusi beban ke dalam seluruh material
penguat dalam komposit sedangkan bahan pengisi berfungsi sebagai material
penguat dan penghambat nyala yang akan menahan beban pada komposit.
19
Keuntungan pengunaan polimer termoplastik sebagai matrik komposit adalah
ketahanan kimia dan korosi tinggi, daur ulang proses yang pendek, umur
penyimpanan yang tidak terbatas serta recyclability (Liu et al. 2015).
Proses pembuatan komposit terbagi menjadi dua yaitu proses lelehan dan
larutan. Anuar dan Zuraida (2011) menggunakan proses lelehan dalam pembuatan
komposit PP/NR/PPMA/KF secara non-reaktif. Nakason et al. (2006) melakukan
pembuatan komposit PP/PPMA/ENR dengan metode lelehan secara reaktif
menggunakan inisiator dicumyl peroxide (DCP). Pembentukan radikal pada DCP
menginisiasi pemutusan ikatan C-H pada C tersier dari rantai PP menyebabkan C
tersier menjadi radikal sehingga memudahkan untuk bereaksi dengan gugus
alkena dari anhidrida maleat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10. Suharty
et al. (2014b) melakukan pembuatan komposit rPP/DVB/AA/KF/[ATH+MH+BA]
dengan metode larutan secara reaktif di dalam pelarut ksilena dengan inisiator
benzoil peroksida (BPO).
C
CH3
CH3
O
O OO
CH
H2C C
HCH2
CH3 CH3
CH2C C
HCH2
CH3 CH3
pemutusanC-C beta
CH H2C C CH2
CH3 CH3
CH
CH3O
O
O
Gambar 2.10. Mekanisme reaksi sintesis PPMA (Nakason et al., 2006)
Komposit yang memiliki interaksi kimia yang kuat dan gaya adesi pada
permukaan tinggi akan menghasilkan sifat mekanik tinggi. Peningkatan interaksi
kimia antara matrik dengan bahan pengisi dapat dilakukan dengan cara
20
menambahkan senyawa penggandeng, seperti yang telah dilakukan oleh Li et al.
(2014) menggunakan penggandeng PPMA pada pembuatan komposit
PP/PPMA/CF. Senyawa penggandeng adalah suatu senyawa yang memiliki
minimal dua gugus aktif dengan polaritas yang berbeda, satu sisi sebagai gugus
polar dan disisi lain sebagai gugus non-polar. Dengan melakukan penambahan
senyawa penggandeng dalam pembuatan komposit dapat bertindak sebagai
penyama kepolaran sehingga anatara senyawa polar dengan non-polar akan dapat
berinteraksi. Arao et al. (2013) membuktikan bahwa dengan menambahkan
senyawa penggandeng PPMA pada komposit PP/CF ternyata mampu
meningkatkan interaksi permukaan bahan penyusun komposit, didukung dengan
hasil pengujian Interfacial Share Strength (IFSS) yang meningkat sebesar 119,7%
dibandingkan komposit tanpa PPMA. Jiang et al. (2015) memodifikasi permukaan
CF dengan senyawa penggandeng [3-(2-aminoetil) aminopropil] trimetoksisilan
pada pembuatan komposit poliuretan (PU)/CF, di mana adanya gugus
penggandeng bifungsional dapat membentuk jembatan kimia antara CF dan PU
sehingga meningkatkan TS sebesar 42,16% terhadap PU. Menurut Osman et al.
(2010) keberadaan senyawa penggandeng seperti PPMA akan meningkatkan
interkasi kimia antara gugus polar maleat anhidrid dari MAPP dengan gugus
hidroksil dari serat atau senyawa polar lainnya membentuk ikatan kovalen dan
jembatan ester. Selain itu, rantai PP pada PPMA akan meleleh dan membentuk
satu fasa dengan matrik PP, sehingga kekuatan mekaniknya meningkat.
Asam akrilat (AA) merupakan salah satu senyawa penggandeng yang
memiliki dua gugus fungsional yaitu gugus vinil (-CH=CH2) yang bersifat non-
polar dan karboksilat yang mengandung gugus karbonil dan hidroksil yang
bersifat polar, telah digunakan oleh Suharty et al. (2014a) untuk meningkatkan
interaksi antara rPP dengan RHP. Gugus vinil pada AA akan bereaksi dengan
gugus metin dari rPP, sedangkan gugus hidroksil dari RHP akan bereaksi dengan
hidroksil pada AA membentuk jembatan ester yang menjembatani RHP dan rPP.
Suharty et al. (2016a) telah menggunakan senyawa penggandeng PP-g-AA yang
diperoleh melalui reaksi radikal bebas antara PP dengan AA yang ditunjukkan
pada Gambar 2.11., untuk meningkatan interaksi antara PP dengan bahan pengisi
21
KF dan Haloisit. Adanya interaksi yang kuat antara matrik dengan bahan pengisi
menyebabkan sifat mekanik dari komposit yang dihasilkan akan meningkat.
Gambar 2.11. Mekanisme pembuatan PP-g-AA (Suharty et al., 2016a)
Penambahan senyawa penyambung silang seperti DVB juga turut berperan
meningkatkan kekuatan mekanik dengan membentuk jaringan yang lebih padat
pada suatu polimer. DVB merupakan senyawa benzena yang mengikat dua gugus
vinil pada posisi meta atau para yang bersifat non polar dan mempunyai berat
molekul 130,191 g/mol serta titik didih 200 °C. Gugus reaktif DVB terletak pada
kedua gugus vinil dan inti aromatis (Gambar 2.12) (Suharty, 1993). DVB dapat
membentuk ikatan primer dan sekunder pada gugus reaktifnya. Ikatan primer
terbentuk pada gugus vinil dengan senyawa non polar lainnya. Adapun ikatan
sekunder yaitu ikatan hidrogen yang terjadi antara awan elektron π dari inti
aromatik dengan atom hidrogen bermuatan parsial positif (Hδ+
) (Zhang et al.,
2016). Suharty et al. (2008), menggunakan DVB pada komposit
rPP/DVB/AA/serbuk bambu (bamboo powder, BP) meningkatkan TS sebesar
14% dibandingkan komposit tanpa DVB. Jenis senyawa pengikat silang lainnya
yaitu TMPTA yang telah digunakan Suharty et al. (2014a) pada pembuatan
komposit rPP/TMPTA/AA/RHP/CPO menghasilkan sifat mekanik tinggi.
22
Gambar 2.12. Struktur kimia DVB (Pudjaatmaka, 1986)
6. Karakterisasi dan Pengujian
a. Spektroskopi Fourier Transform Infra Red (FTIR)
Spektroskopi FTIR merupakan instrumen yang dapat membantu
menganalisis gugus fungsional dari suatu material, di mana masing-masing gugus
fungsi memiliki karakteristik bilangan gelombang tersendiri. Prinsip dari FTIR
dapat dianalogikan sebagai dua buah bola yang terhubung oleh suatu pegas, di
mana bola tersebut merupakan atom-atom dalam suatu molekul yang saling
berikatan secara kovalen. Setiap atom-atom pada suatu molekul mengalami
vibrasi. Pada saat energi radiasi inframerah ditembakkan pada suatu sampel, maka
molekul tersebut akan menyerap energi tersebut sesuai dengan frekuensi
vibrasinya. Hal inilah yang membedakan molekul atau gugus fungsional satu
dengan yang lain memiliki bilangan gelombang yang berbeda. Frekuensi vibrasi
dari setiap molekul dapat ditentukan mengikuti hukum Hooke yang disajikan pada
Persamaan 2.1 (Silverstein, 2005).
(2.1)
Keterangan : ν= frekuensi vibrasi (cm-1
)
μ= massa tereduksi (g), di mana
c = kecepatan cahaya (cm/s)
k = tetapan kekuatan ikatan (dyne/cm)
m = massa atom (g)
23
Beberapa peneliti telah menggunakan teknik FTIR untuk mengidentifikasi
gugus-gugus fungsi dari bahan awal pada komposit seperti Benmesli dan Riahi
(2014) mengkarakterisasi karet alam dengan FTIR memperoleh serapan >C=C<
pada bilangan gelombang 1600-1665 cm-1
. Yuan et al. (2008) mengkarakterisasi
lempung haloisit dan memperoleh beberapa puncak khas yaitu serapan pada 1110-
1115 cm-1
merupakan puncak Si-O, serapan pada 912-940 cm-1
merupakan vibrasi
tekuk dari –OH pada Al-OH, serapan 536 cm-1
merupakan serapan khas dari
vibrasi tekuk Al-O-Si, dan puncak di 470 cm-1
merupakan serapan dari vibrasi
tekuk Si-O-Si. Suharty et al. (2014) melakukan karakterisasi FTIR pada komposit
rPP/TMPTA/AA/RHP/CPO seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.13,
diperoleh bahwa rPP memiliki puncak khas metin (>CH-) pada 2723 cm-1
dan
gugus karbonil pada AA muncul pada bilangan gelombang 1732 cm-1
.
Gambar 2.13. Spektra FTIR dari komposit rPP/TMPTA/AA/RHP/CPO (Suharty
et al., 2014)
24
b. Pengujian Sifat Mekanik
Uji kekuatan tarik (tensile strength) merupakan metode yang digunakan
untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban
gaya yang berlawanan arah dalam satu garis lurus (ASTM D628). Dari pengujian
kekuatan tarik akan diperoleh data berupa gaya yang diperlukan sampai patah (P)
dan panjang sampel setelah dilakukan penarikan sampai patah (li). Regangan
adalah suatu nilai yang menunjukkan elastisitas dari material, berbanding lurus
dengan perubahan panjang sampel dari keadaan awal sampai patah (Δl) dan
berbanding terbalik dengan panjang awal dari spesimen (lo). Semakin tinggi nilai
regangan material maka elastisitasnya semakin tinggi. Kekuatan tarik (Tensile
Strength, TS) merupakan sifat mekanik dari suatu material yang berbanding lurus
dengan gaya penarikan (P) dan berbanding terbalik dengan luas penampang
spesimen (A). Semakin tinggi gaya yang diperlukan sampel sampai patah, maka
TS akan semakin tinggi. Modulus Young (MY) merupakan berbanding lurus
dengan kekuatan tarik dan berbanding terbalik dengan regangan. Semakin tinggi
nilai MY maka elastisitasnya semakin rendah (Lumintang, 2011).
Pengujian kekuatan lentur atau Flexural Strenght (FS) adalah pengujian
yang dilakukan mengetahui ketahanan komposit terhadap pembebanan dan untuk
mengetahui keelastisan dari suatu bahan. Metode standar ASTM D790 merupakan
metode yang paling sering digunakan. Metode ini disebut juga sebagai three point
bending dimana terdiri dari dua titik penunpu dan satu titik pembebanan sesuai
dengan Gambar 2.14.
Gambar 2.14. Ilustrasi pengujian bending
Rezaei et al. (2008) menggunakan metode standar ASTM D790 (three point
bending) sebagai acuan dalam pengujian bending komposit PP/CF. Pada
25
pengujian ini, pembebanan dilakukan secara tegak lurus terhadap sampel yang
ditumpu oleh dua penumpu. Hasil pengujian akan diperoleh pelengkungan pada
titik tengah sampel yang disebut tinggi defleksi yang ditunjukkan oleh Gambar
2.15. Defleksi merupakan perubahan bentuk (pelengkungan) karena pembebanan
secara vertikal sebelum terjadi pematahan (Arfandy dan Munandar, 2011).
Defleksi diukur dari permukaan awal sebelum pembebanan ke posisi setelah
terjadi deformasi (penekukan). Nilai defleksi menginterpretasikan elastisitas dari
material, di mana semakin tinggi jarak defleksi maka material tersebut memiliki
elastisitas tinggi.
Gambar 2.15. Ilustrasi tinggi defleksi
kekuatan bending (Flexural Strength, FS) merupakan tegangan lentur
maksimum yang dapat diterima suatu material tanpa mengalami kerusakan yang
besar (Carli et al., 2015). Nilai FS berbanding lurus dengan gaya penekanan yang
dibutuhkan hingga sampel patah dan berbanding terbalik dengan luas permukaan
sampel. Persamaan yang digunakan untuk memperoleh FS menggunakan
persamaan 2.2 sesuai ASTM D790.
(2.2)
Keterangan : FS = Kekuatan lentur (MPa)
P = Gaya penekanan (N)
L = Jarak dua penumpu (m)
b = Lebar sampel uji (m)
h = Tinggi sampel uji (mm)
Pada pengujian bending diperoleh gaya penekanan maksimum dan defleksi
yang akan digunakan untuk memperoleh nilai slope (m). Nilai tersebut akan
digunakan untuk menentukan nilai elastisitas bending (EB) sesuai persamaan 2.3.
26
Berdasarkan rumus tersebut diperoleh bahwa, EB berbanding lurus dengan gaya
penekanan maksimum dan berbanding terbalik dengan defleksi. Sehingga, jika
defleksi semakin besar atau material bersifat elastis maka nilai EB akan kecil dan
begitu pula sebaliknya.
(2.3)
Keterangan : EB = Elastisitas bending (MPa)
m = slope yaitu P/tinggi defleksi.
c. Pengujian Ketahanan Bakar
Pengujian ketahanan bakar dilakukan mengacu pada ASTM D635. Tujuan
dari pengujian ini adalah untuk mengetahui ketahanan dari suatu material dari
pembakaran. Suatu material yang memiliki ketahanan bakar tinggi
diidentifikasikan berdasarkan waktu pembentukan nyala api (TTI, time to
ignition) yang lama, kecepatan pembakaran (BR, burning rate) yang rendah dan
kemampuan material dalam melepas panas (HR, heat release) yang cepat. Nilai
TTI merupakan waktu yang digunakan sampai terbentuknya nyala pada sampel.
Semakin lama waktu pembentukan nyala api maka komposit tersebut tergolong
sebagai material tahan nyala tinggi. Nilai BR merupakan kecepatan pembakaran
yang diukur dari lamanya api membakar sampai batas tertentu. Nilai BR dapat
diketahui menggunakan persamaan 2.4.
(2.4)
Dengan: L = panjang sampel terbakar= 75 cm; dan
t = waktu pembakaran (detik)
Persentase Heat release (%HR) merupakan kemampuan suatu material
untuk melepaskan panas setelah material tersebut terbakar. Nilai %HR berbanding
lurus dengan selisih suhu pembakaran dan suhu setelah dipadamkan pada periode
tertentu (5 detik) dan berbanding terbalik dengan suhu pembakaran. Suatu
material yang mudah terbakar (ketahanan nyala rendah) setelah dipadamkan akan
menyimpan panas yang ditunjukkan dengan %HR rendah, sedangkan material
yang sulit terbakar setelah dipadamkan tidak dapat menyimpan panas yang
27
ditunjukkan dengan %HR tinggi (Noerwasito dan Santosa, 2006). %HR dapat
diukur dengan menggunakan rumus 2.5.
(2.5)
Keterangan : %HR = persentase Heat Release
T1 = Suhu panel setelah 5 detik api dipadamkan
T0 = Suhu pembakaran
Pengujian ketahanan nyala dapat dilakukan dengan berbagai macam
metode. Ismail et al. (2008) menggunakan metode UL-94 vertical dalam
pengujian kethanan bakar dari komposit EPDM/Haloisit diperoleh data berupa
waktu total nyala api (total flaming combustion) yang semakin menurun dengan
meningkatnya konsentrasi lempung haloisit. Suharty et al. (2015) melakukan
pengujian ketahanan bakar pada komposit rPP/DVB/PP-g-AA/bentonit/ZB
dengan mengacu pada metode standar ASTM D635 diperoleh peningkatan TTI
sampai dengan 703% dan penurunan BR sampai 58% dibandingkan PP. Diharjo et
al. (2015) melakukan pengujian ketahanan nyala komposit rPP/MMt mengacu
pada ASTM D635 diperoleh data berupa peningkatan TTI dan penurunan BR
seiring dengan peningkatan konsentrasi MMt. Rangkaian alat dalam pengujian
ketahanan bakar ditunjukkan oleh Gambar 2.16.
Gambar 2.16. Pengujian Ketahanan Bakar (ASTM D 635)
B. Kerangka Pemikiran
Polipropilena merupakan polimer termoplastik yang dapat digunakan
sebagai matrik dalam pembuatan komposit. Penambahan bahan pemplastis rNR
28
pada komposit dapat meningkatkan elastisitas. Penambahan bahan penguat CF
akan meningkatkan kekuatan bending komposit. Penambahan bahan penghambat
nyala lempung MMt dapat meningkatkan ketahanan nyala berupa TTI dari
komposit. Adanya sifat elastis dari komposit yang mengandung pemplastis rNR
akan meningkatkan kapasitas bahan pengisi. Peningkatan kapasitas bahan pengisi
berupa CF akan lebih meningkatkan kekuatan bending komposit, sedangkan
peningkatan kapasitas bahan pengisi lempung MMt akan lebih meningkatkan TTI.
Secara kimia, struktur rNR dan CF yang bersifat non-polar akan berinteraksi
dengan baik dengan matrik polipropilena yang bersifat non-polar. Akan tetapi,
lempung MMt yang mengandung Al-OH dan Si-O yang bersifat polar memiliki
interaksi kimia yang lemah dengan matrik PP. Sehingga diperlukan senyawa
penggandeng PP-g-AA yang memiliki sisi polar dan non-polar sekaligus untuk
meningkatkan interkasi pada saat pencampuran. Selain itu, penambahan senyawa
ikat silang DVB juga akan meningkatkan kompatibilitas dari komposit yang
dihasilkan. Peningkatan kapasitas bahan penguat dan penghambat nyala dengan
adanya pemplastis akan lebih meningkatkan sifat mekanik dan ketahanan nyala
dari komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt.
C. Hipotesis
Dari kerangka pikiran tersebut dapat ditarik hipotesis sebagai berikut :
a. Penambahan pemplastis rNR akan meningkatkan elastisitas dari komposit
rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt,
b. Penambahan pemplastis rNR akan meningkatkan kapasitas bahan pengisi
yang mampu diterima komposit rPP/DVB/PP-g-AA/CF/MMt dan akan
meningkatkan kekuatan bending.
c. Penambahan pemplastis rNR berpengaruh pada peningkatan kapasitas bahan
pengisi dalam komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt dan akan
meningkakan TTI.
29
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Desain Penelitian
Desain penelitian ini merupakan merupakan gambaran secara garis besar
rancangan penelitian yang akan dilakukan, terdiri dari: optimasi teknis pembuatan
komposit, pembuatan komposit dan karakterisasi serta pengujian komposit.
Desain penelitian disajikan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Desain penelitian
30
B. Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen
skala laboratorium. Penelitian ini meliputi pembuatan, karakterisasi dan pengujian
sifat mekanik dan ketahanan nyala komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt.
C. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium penelitian organik dan analitik
Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Sebelas Maret. Adapun waktu pelaksanaan dari penelitian ini dimulai
dari bulan Maret sampai dengan Juli 2015
D. Alat dan Bahan yang digunakan
1. Alat
a. Peralatan alat gelas,
b. Pengaduk mekanik,
c. Termometer
d. Satu set reaktor pembuatan komposit,
e. Oven,
f. Furnace,
g. Alat uji ketahanan bakar,
h. Neraca analitik,
i. Alat cetak tekan panas (Hot press) modifikasi dari D-7064 Rhemsalden
Brunbach 155-110kN,
j. Universal Testing Machine (UTM),
k. Spektrofotometri FTIR (Fourier Transform Infra Red) model Prestige-21 merk
Shimadzhu,
l. Stopwatch.
31
2. Bahan
a. Limbah polipropilena (rPP) merek sejenis diperoleh dari pemulung di
Surakarta
b. Kompon limbah karet alam (rNG) diperoleh dari Fakultas Teknologi Pertanian
UGM
c. Serat karbon (Justus Semarang),
d. Lempung montmorillonite (PT. Brataco)
e. Aseton teknis (PT. Brataco),
f. Ksilena teknis ( PT. Brataco),
g. Gas nitrogen (Samator),
h. Divinil benzena (DVB) p.a (Sigma-Aldrich),
i. Asam akrilat (AA) p.a (E-Merck),
j. Benzoil peroksida (BPO) p.a (E-Merck),
k. Minyak goreng merek Bimoli,
l. Aquades (PT. Brataco).
E. Prosedur Penelitian
1. Preparasi Limbah Polipropilena
Limbah polipropilena (rPP) dicuci dengan air bersih kemudian dikeringkan
dan dipotong-potong dengan ukuran 5 x 2 mm2.
2. Preparasi Serat Karbon
Serat karbon yang diperoleh dari Justus berbentuk anyaman. Serat kabon
dipotong-potong dengan ukuran panjang 5 mm. Serat yang diperoleh kemudian
dibilas dengan aseton untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang ada pada
permukaan serat.
3. Preparasi lempung
Lempung yang digunakan dihaluskan sehingga berbentuk fine powder atau
lolos ayakan 250 mesh. Sebelum digunakan, lempung terlebih dahulu dikalsinasi
pada temperatur 800 OC selama 1 jam pada furnace. Lempung yang setelah
32
dikalsinasi disimpan dalam desikator vakum untuk menghindari kontak dengan
lingkungan.
4. Pembuatan senyawa penggandeng PP-g-AA
Sebanyak 50 g rPP yang telah dipotong-potong dilarutkan dalam 400 mL
ksilena mendidih (temperatur 135-140 OC) dalam labu alas bulat yang dilengkapi
dengan pendingin balik, termometer, gas nitrogen dan pengaduk mekanik. Setelah
rPP meleleh dengan sempurna, ditambahakan 0,0125 g BPO dan diikuti dengan
penambahan 7,5 g AA. Proses refluks dilakukan selama 1 jam. Hasil
pencampuran dituang dalam loyang dan dibiarkan dalam lemari asam selama satu
malam untuk menguapkan ksilena sehingga akan diperoleh masterbatch PP-g-
AA. Adapun formulasi pembuatan senyawa penggandeng PP-g-AA ditunjukkan
pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Formula sintesis senyawa penggandeng PP-g-AA
Produk Komposisi (% berat) BPO (gr)
rPP AA
PP-g-AA 100 15 0,0125
Catatan: berat total = 50 g
5. Pembuatan Berbagai Jenis Komposit
Komposisi pembuatan komposit rPP/rNR berpengisi CF dan lempung MMt
ditunjukkan oleh Tabel 3.2. Matrik rPP dilelehkan pada ksilena mendidih
(temperatur 135-140 OC). Setelah meleleh, dilakukan penambahan BPO sebanyak
0,0125 g sebagai inisiator dan 0,05 g DVB sebagai agen ikat silang. Selanjutnya,
kompon rNR (0, 1, 3, 5 dan 7%) ditambahkan ke dalam larutan rPP. Penambahan
CF ataupun lempung MMt dilakukan setelah diperoleh larutan rPP/rNR yang
homogen. Proses pencampuran dilakukan selama satu jam. Hasil pencampuran
dituang dalam loyang dan dibiarkan selama satu malam untuk menguapkan
ksilena, sehingga diperoleh masterbatch (MB). Adapun alat yang digunakan
dalam pembuatan komposit ditunjukkan oleh Gambar 3.2.
33
Tabel 3.2. Komposisi berbagai jenis komposit
Kode Komposisi (% b/b)
rPP DVB PP-g-AA rNR CF MMt
F0 65 0.1 15 0 20 20
F1 65 0,1 15 1 23 23
F2 65 0,1 15 3 23 23
F3 65 0,1 15 5 23 23
F4 65 0,1 15 7 23 23
Catatan: berat total 50 g
Gambar 3.2. Reaktor dalam pembuatan komposit
6. Pembuatan Spesimen
Masterbatch komposit sebanyak 12 g diletakkan diantara lempengan baja
berukuran 15 x 15 cm2 yang sebelumnya dilapisi lempengan aluminium.
Lempengan kemudian diletakkan diantara mesin cetak yang telah dipanaskan pada
temperatur 180 OC tanpa tekanan. Proses penekanan dilakukan selama 15 menit
dengan gaya 90 kN. Kedua lempeng baja kemudian didinginkan dan diperoleh
spesimen komposit. Alat hot press dan beberapa spesimen hasil cetakan
ditunjukkan dalam Gambar 3.3a., sedangkan contoh spesimen hasil cetakan
ditunjukkan pada Gambar 3.3b.
34
(a) (b)
Gambar 3.3. (a) Mesin Hot press hydraulic dan (b) contoh spesimen.
7. Karakterisasi Komposit
a. Karakterisasi FTIR
Karakterisasi dengan spektrofotometer FTIR model prestige-21 merek
Shimadzhu dilakukan dengan menyiapkan spesimen rPP/rNR/DVB/PP-g-
AA/CF/MMt. Bahan yang akan dianalisa dihaluskan dan dibentuk menjadi pelet
dengan KBr sebagai background. Sampel yang sudah dibentuk menjadi pelet
kemudian diletakkan pada sample holder untuk dianalisis. Parameter pada FTIR
diatur, di mana banyak scan yang digunakan adalah 40 kali. Analisis hasil FTIR
dilakukan dengan mengacu pada berbagai literatur dan dibandingkan dengan
bahan penyusun awalnya.
b. Pengujian Bending
Pengujian bending dilakukan dengan mengacu pada metode standar ASTM
D-790. Pengujian ini menggunakan metode three point bending di mana terdapat
dua titik tumpuan yang terletak pada setiap ujung sampel dan satu titik
pembebanan yang terletak pada bagian tengah sampel seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 3.4a. Adapun dimensi dari spesimen uji adalah tinggi (h) x lebar (b)
0.5 mm x 19 mm, seperti yang ditampilkan pada Gambar 3.4b. Sampel diletakkan
dengan posisi horizontal dengan jarak penumpu (L) 50 mm. Sampel yang sudah
dipersiapkan sesuai dengan ASTM D790 ditekan dengan pembebanan 50 Kg.f
35
sampai dengan sampel mengalami pembengkokan atau perpatahan. Sampel
ditekan dengan kecepatan 4 mm/menit. Data yang diperoleh dari pengujian ini
adalah gaya yang digunakan untuk menekan sampai patah (P), dan tinggi defleksi.
Dari data ini dapat dihitung kekuatan bending (FS) dan elastisitas bending (EB),
masing-masing menggunakan persamaan 2.2 dan 2.3.
(a) (b)
Gambar 3.4. (a) Alat pengujian three point bending dan (b) Spesimen uji bending.
c. Pengujian Ketahanan Bakar
Pengujian ketahanan bakar dilakukan dengan mengacu pada ASTM D-635.
Sampel dipersiapkan dengan ukuran 125 mm x 13 mm x 0,8 mm seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 3.5a. Sampel yang sudah disiapkan kemudian dijepit
dengan menggunakan holder. Pembakaran sampel dilakukan dengan
menggunakan api biru dengan ketinggian ± 2 cm dan posisi api terhadap sampel
adalah 45ᴼ. Waktu yang digunakan untuk membakar sampel sampai nyala api
terbentuk dipantau menggunakan stopwatch. Data waktu nyala api digunakan
untuk sebagai nilai TTI (time to ignition). Adapun alat uji bakar yang digunakan
pada penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3.5b.
36
(a) (b)
Gambar 3.5. (a) Sampel uji bakar dan (b) Alat uji bakar
37
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Karakterisasi FTIR
Gambar 4.1. Spektra FTIR dari (a) rPP, (b) AA dan (c) rPP-g-AA.
38
Gambar 4.2. Spektra FTIR dari (a) PP-g-AA, (b) rNR, (c) MMt dan (d) CF dan (e)
komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt.
39
B. Pengaruh rNR terhadap Defleksi dan Elastisitas Bending
40
Gambar 4.3. Grafik pengaruh penambahan rNR terhadap defleksi komposit
rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt.
41
Gambar 4.4. Grafik pengaruh penambahan rNR terhadap Elastisitas Bending (EB)
komposit rPP /rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt
C. Pengaruh rNR terhadap Kekuatan Bending
42
Gambar 4.5. Grafik pengaruh penambahan rNR terhadap FS komposit
rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt
43
D. Time to Ignition (TTI)
44
Gambar 4.6. Grafik pengaruh penambahan rNR terhadap Time to ignition (TTI)
komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt.
45
46
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Penambahan pemplastis rNR di dalam komposit PP/rNR/DVB/PP-g-
AA/CF/MMt meningkatkan elastisitas dan semakin tinggi kandungan
pemplastis rNR, elastisitasnya semakin tinggi.
2. Penambahan rNR hingga batas optimum dapat meningkatkan kapasitas bahan
pengisi yang mampu diterima dalam komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-
AA/CF/MMt dan meningkatkan kekuatan bendingnya.
3. Penambahan rNR hingga batas optimum dalam komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-
AA/CF/MMt dapat meningkatkan kapasitas bahan pengisi yang diterima dan
meningkatkan TTI.
B. Saran
Perlu dilakukan karakterisasi lain untuk mendukung hasil dari penelitian ini,
seperti karakterisasi XRD untuk mengetahui distribusi lempung MMt di dalam
matrik rPP, pengujian kekuatan tarik, pengujian kekuatan impact dan pengujian
termal menggunakan TG/DTA.
47
DAFTAR PUSTAKA
Akonda, M. H, C. A. Lawrence, dan B. M. Weager. 2012. Recycle carbon fibre-
reinforced polypropylene thermoplastic composites. Composites: Part A.
Vol. 43. 79-86.
American Society for Testing and Materials (ASTM) D 635-03, 2003, Standart
Test Method for Rate of Burning and/or Extent and Time of Burning of
Plastics in a Horizontal Position. Amerika Serikat ASTM International.
American Society for Testing and Materials (ASTM) D 790-03, 2003, Standard
Test Methods forFlexural Properties of Unreinforced and Reinforced
Plasticsand Electrical Insulating Materials. Amerika Serikat ASTM
International.
Anonim, 2014. What is carbon fiber. http://www.zoltek.com/carbonfiber/ diakses
pada 26 Mei 2015 pukul 18:05
Anuar, H, dan A. Zuraida. 2011. Improvement in Mechanical Properties of
Reinforced Thermoplastic Elastomer Composite with Kenaf Bast Fiber.
Composite: Part B. Vol 42. 462-465.
Arao, Y, S. Yumitori, H. Suzuki, T. Tanaka, K. Tanaka, dan T. Katayama. 2013.
Mechanical properties of injection-molded carbon fiber/polypropylene
composites hybridized with nanofillers. Composites: Part A. Vol. 55. 19-26.
Arfandy, dan F. Munandar. 2011. Analisis Eksperimental dan Teoritis Lendutan
pada Balok dengan Variasi Ketebalan dan Pembebanan. Skripsi,
Universitas Hasanudin, Makasar.
Ayrilmis, N, S. Jarusombuti, V. Fueangvivat, P. Bauchongkol, dan R. H. White.
2011. Coir Fiber Reinforced Polypropylene Composite Panel for
Automotive Interior Applications. Fiber and Polymer. Vol. 12(7). 919-926.
Balakrishnan, H, S. A. Attaran, M. Imran, A. Hassan, dan M. U. Wahit. 2012.
Epoxidized natural rubber-toughened polypropylene/organically modified
montmorillonite nanocomposite. Journal of Thermoplastic Composite
Materials. Vol. 27(2). 233-250
Bandivadekar, A, K. Bodek, L. Cheah, L. Evans, T. Groode, J. Heywood, E.
Kasseris, M. Kromer, dan M. Weiss. 2007. On the road 2035: Reducing
Transportation’s Petroleum Consumption and GHG Emisions. MIT LFEE
Report, Massachusetts Ins. of Tech.
Bendjaoahdou, C, dan S. Bensaad. 2011. Properties of Polypropylene/(Natural
Rubber)/Organomonmorilonite Nanocomposites Prepared by Melt
Blending. Journal of Vinyl &Additive Technology. Vol. 17. 48-57.
48
Benmesli, S, dan F. Riahi. 2014. Dynamic Mechanical and Thermal Properties of
A Chemically Modified Polypropylene/Natural Rubber Thermoplastic
Elastomer Blend. Polymer Testing. Vol. 36. 54-61
Bromberg, L, C. M. Straut, A. Centrone, E. Wilusz, dan T. A. Hatton. 2011.
Deconvolution procedure of the UV-vis spectra. A powerful tool for the
estimation of the binding of a model drug to specific solubilisation loci of
bio-compatible aqueous surfactant-forming micelle. ACS Applied Materials
& Interfaces. Vol. 3: 1479–1484.
Carli, S. A. Widyanto, dan I. Haryono. 2012. Analisis Kekuatan Tarik dan Lentur
Komposit Serat Gelas Jenis Woven dengan Matriks Epoksi dan Poliester
Berlapis Simetri dengan Metoda Manufaktur Hand Lay-Up. Teknis. Vol. 7.
22-26.
Chen, B. 2004.Polymer–clay nanocomposites: an overview with emphasis on
interaction mechanisms. British Ceramic Transactions. Vol. 103(6). 241-
249.
Cheng, K. C, Y. H. Lin, W. Guo, T. H. Chuang, C. S. Chang, S. F. Wang, dan T.
M. Dou. 2015. Flammability and tensile properties of polylactide
nanocomposites with short carbon fiber. Journal of Material Science. Vol.
50. 1605-1612.
Delhom, C. D,L. A. W. Ghoorahoo, dan S. S. Pang. 2010. Development and
characterization of cellulose/clay nanocomposites. Composite: Part B. Vol.
41. 475-481.
Diharjo, K, N. S. Suharty, A. E. B. Nusantara, dan R. Afandi. 2015. The Effect of
Sokka Clay on The Tensile and Burning Properties of rPP/Clay Composites.
Advanced Material Research.Vol. 1123. 338-342.
Ferris, J. P. 2006. Montmorillonite-catalysed formation of RNA oligomers: the
possible role of catalysis in the origins of life. Philosophical Transaction of
the Royal Society B. Vol. 361. 1777-1786.
Fina, A, F. Cuttica, dan G. Camino. 2012. Ignition of
polypropylene/montmorillonite nanocomposites. Polymer Degradation and
Stability. Vol. 97. 2619-2626.
Fu, S. Y, B. Lauke, E. Mader, C. Y. Yue, dan X. Hu. 2000. Tensile properties of
short glass fiber and short carbon fiber-reinforced polypropylene
composites. Composite: Part A. Vol. 31. 1117-1125.
Ghosh, P. 2011. Polymer science and technology plastics, rubber, blend and
composites, 3rd Edition. McGraw Hill Education Private Limited, New
Delhi.
49
Gilman, J. W, C. L. Jackson, A. B. Morgan, dan R. Haris Jr. 2000. Flammability
properties of polymer-layered silicate nanocomposites, Polypropylena and
polystyrene nanocomposites. Chemistry Materials. Vol. 12. 1866-1973.
Gordon, R. B, M. Bertram, dan T. E. Graedel. 2006. Metal stocks and
sustainability. Proceedings of the National Acedemy of Sceiences. Vol.
103(5). 1209-1214.
Han, S. H, H. J. Oh, dan S. S. Kim. 2014. Evaluation of the impregnation
characteristics of carbon fiber-reinforced composites using dissolved
polypropylene. Composite Science and Technology. Vol. 91. 55-62.
http://www.sc.edu/ehs/modules/Fire/01_triangle.htm diakses tanggal 3 Juni 2016
pukul 17:30
Ismail, H, B. K. Tan, N. S. Suharty, dan S. Husseinsyah. 2015. Comparison of the
effect of palm oil ash, carbon black and halloysite nanotubes on the
properties of polypropylene/recycled natural rubber gloves composites.
Journal of Physical Science. Vol. 26(2). 89-99.
Ismail, H, dan Suryadiansyah. 2002. Thermoplastic Elastomer Based on
Polypropylene/Natural Rubber and Polypropylene/Recycle Rubber Blends.
Polymer Testing. Vol. 21. 389-395
Ismail, H, P. Pasbakhsh, M. N. A. Fauzi, dan A. A. Bakar. 2008.Morphological,
thermal and tensile properties of halloysite nanotubes filled ethylene
propylene diene monomer (EPDM) nanocomposites. Polymer Testing. Vol.
27. 841-850.
Jiang, S, Q. Li, Y. Zhao, J. Wang, dan M. Kang. 2015. Effect of surface
silanization of carbon fiber on mechanical properties of carbon fiber
reinforced polyurethane composites. Composites Science and Technology.
Vol. 110. 87-94.
Karina, S. 2012. Volume Konsumsi Air Minum 19,8 Miliar Liter.
www.okezone.com. Diakses pada 03 Maret 2015 pukul 11:53.
Karsli, N. G, dan A. Aytac. 2011. Effects of maleated polypropylene on the
morphology, thermal and mechanical properties of short carbon fiber
reinforced polypropylene composites. Materials and Design. Vol. 32. 4069-
4073.
Kumar, D, dan K. K. Sigh. 2014. An approach towards damage free machining of
CFRP and GFRP composite material: a review. Advanced Composite
Materials. Vol. 24. 49-63
Li, M, X. Wen, J. Liu, dan T. Tang. 2014. Synergetic effect of epoxy resin and
maleic anhydride grafted polypropylene on improving mechanical
50
properties of polypropylene/short carbon fiber composites. Composite: Part
A. Vol. 67. 212-220
Liu, D, Y. Zhu, J. Ding, X. Lin, dan X. Fan. 2015. Experimental investigation of
carbon fiber reinforced poly(phenylene sulfide) composites prepared using a
double-belt press. Composites: Part B. Vol. 77. 363-370.
Liu, M, B. Guo, Y. Lei, M. Du, dan D. Jia. 2009. Benzothiazole sulfide
compatibilized polypropylene/halloysite nanotubes. Applied Surface
Science. Vol. 255. 4961-1469.
Lumintang, R. C. A, S. Rudy, dan W. Slamet. 2011. Komposit Hibrid Polyester
Berpenguat Serbuk Batang dan Serat Sabut Kelapa. Jurnal Rekayasa Mesin.
Vol. 2 (2). 145-153.
Lyu, M. Y, dan T. G. Choi. 2015. Research Trends in Polymer Materials for Use
in Lightweight Vehicles. International Journal of Precision Engineering
and Manufacturing. Vol. 16 (1). 213-220.
Ma, H, L. Tong, Z. Xu, dan Z. Fang. 2008. Intumescent flame retardant-
montmorillonite synergism in ABS nanocomposites. Applied Clay Science.
Vol. 42. 238-245.
Nakason, C, K. Sasdipan, dan A. Kaesaman. 2014. Novel Natural Rubber-g-N-(4-
hydroxyphenil)maleimide: Synthesis and its Preliminary Blending Products
with Polypropylene. Iran Polymer Journal. Vol. 23(1). 1-12.
Nakason, C, P. Wannavilai, dan A. Kaesaman. 2006. Thermoplastic Vulcanizates
Based on Epoxidized Natural Rubber/Polypropylene Blends: Effect of
Compatibilizers and Reactive Blending. Journal of Applied Polymer
Science. Vol. 100. 4729-4740.
Nie, W, J. Liu, W. Liu, J. Wang, dan T. Tang. 2015. Decomposition of waste
carbon fiber reinforced epoxy resin composites in molten potassium
hydroxide. Polymer Degradation and Stability.Vol. 111. 247-256.
Olivares, G. S, A. S. Solis, dan O. Manero. 2008. Burning Rate, Mechanical and
Rheological Properties of HIPS-PET and Clay Nanocomposites.
International Journal of Polymeric Materials. Vol. 57. 417-428.
Organization Internationale des Constructeur’s d’Automobiles (OICA). 2014.
Production Statistics. http://www.oica.net diakses pada 10 November 2015
pukul 16:20
Osman, H, H. Ismail, dan M. Mariatti. 2012. Polypropylene/Natural Rubber
Composites Filled with Recycled Newspaper: Effect of Chemical Treatment
Using Maleic Anhydride-Grafted Polypropylene and 3-
Aminopropyltriethoxysilane. Polymer Composites. Vol. 33(4). 609-618.
51
Osman, H, H. Ismail, dan M. Mustapha. 2010. Effect of Maleic Anhydride
Polypropylene on Tensile, Water Adsorbtion and Morphological Properties
of Recycled Newspaper Filled Polypropylene/Natrual Rubber Composites.
Journal of Composite Materials. Vol. 44 (12). 1477-1491.
Othman, N, H. Ismail, dan M. Mariatti. 2006. Effect of compatibilisers on
mechanical and thermal properties of bentonite filled polypropylene
composites. Polymer Degradation and Stability. Vol. 91. 1761-1774.
Pal, K, dan J. N. Rastogi. 2004. Development of Halogen-Free Flame-Retardant
Thermoplastic Elastomer Polymer Blend. Journal of Applied Polymer
Science. Vol. 94. 407-415.
Pavildou, S, dan C. D. Papaspyrides. 2008. A review on polymer–layered silicate
nanocomposites. Progress in Polymer Science. Vol. 33. 1119-1198.
Pudjaatmaka, A. H. Kimia Organik Jilid 2, Edisi. 3. Jakarta Airlangga,
Terjemahan: Organic Chemistry. Fessendens, R. J. and J. S. Fessenden.
1979. Willard Grant Press, Boston.
Qin, H, S. Zhang, C. Zhao, M. Feng, M. Yang, Z. Shu, dan S. Yang. 2004.
Thermal stability and flammability of polypropylena/montmorillonite
composites. Polymer Degradation and Satbility.Vol. 85. 807-813.
Rahaman, M. S. A, A. F. Ismail, dan A. Mustafa. 2007. A review of heat
treatment on polyacrylonitrile fiber. Polymer Degradation and Stability.
Vol. 92. 1421-1432.
Rahman, N. A, A. Hassan, R. Yahya, dan R. A. L. Araga. 2013. Glass Fiber and
Nanoclay Reinforced Polypropylene Composites: Morphological, Thermal
and Mechanical Properties. Sains Malaysia. Vol. 24 (2). 537-546.
Rao, S. N, T. G. A. Simha, K. P. Rao, dan R. G. V. V. Kumar.
2015.WHITEPAPER: Carbon Composites Are Becoming Competitive And
Cost Effective. India Infosys Limited, Bangalore.
Rezaei, F, R. Yunus, N. A. Ibrahim, dan E. S. Mahdi. 2008. Development of
Short-Carbon-Fiber-Reinforced Polypropylene Composite for Car Bonnet.
Polymer-Plastic Technology and Engineering. Vol. 47. 351-357.
Rezaei, F, S. Yunus, dan N. A. Ibrahim. 2009. Effect of fiber length on
thermomechanical properties of short carbon fiber reinforced polypropylene
composites. Materials and Design. Vol. 30. 260-263.
Riyajan, S. A, I. Intharit, dan P. Tangboriboonrat. 2012. Physical Properties of
Polymer Composites: Natural Rubber Gloves Waste/Polystyrene Foam
Waste/Cellulose. Industrial Crops and Products. Vol. 36. 376-382
52
Rodgers, B. 2004. Rubber Compounding: Chemistry and Application. Marcel
Dekker Inc., New York.
Sain, M, S. H. Park, F. Suhara, dan S. Law. 2004. Flame retardant and mechanical
properties of natural fibre–PP composites containing magnesium hydroxide.
Polymer Degradation and Stability.Vol. 83. 363–367
Salmah, H, C. M. Ruzaidi, dan A. G. Supri. 2009. Compatibilisation of
Polypropylene/Ethylene Propylene Diene Terpolymer/Kaolin Composites:
The Effect of Maleic AnhydrideGrafted-Polypropylene. Journal of Physic
Science. Vol. 20(1). 99-107.
Silverstein, R.M, F. X. Webster, dan D. J. Kiemle. 2005. Spectrometric
Identification Of Organic Compounds: Characteristic Group Absorptions of
Organic Molecules. Collage Of Enviromnental Science and Forestry, State
University Of New York, New York.
Sopyan, I. 2007. Kimia Polimer Edisi Ke-2. Pradnya Paramita, Jakarta.
Sorrell, S, J. Speirs, R. Bentley, A. Brandt, dan R. Miller. 2010. Global oil
depletion: A review of the evidence.Energy Policy. Vol. 38. 5290-5295.
Suharty, N. S, B. Wirjosentono, M. Firdaus, D. S. Handayani, J. Sholikhah, dan
Y. A. Maharani. 2008. Synthetis of Degradable Bio-Composites Based
Recycle Polypropylene Filled WithBamboo Powder Using a Reactive
Process. Journal of Physical Science. Vol. 19 (2). 105-115.
Suharty, N. S, H. Ismail, D. S. Handayani, K. Diharjo, F. R. Wibowo, dan M. A.
Wuri. 2016a. Effect of cyclical thermal to mechanical properties of Hybrid
Laminate Composites (HLC) with skin recycle polypropylene/natural
fiber/halloysite and core PP/KF composites. IOP Conf. Series: Materials
Science and Engineering. Vol. 107. 012038-012045
Suharty, N. S, H. Ismail, F. R. Wibowo, D. S. Handayani, M. Firdaus, dan L.
Lathifah. 2015. Effect of Bentonite and Zinc Borate (ZB) Addition on
Recycled Polypropylene Composites against Tensile and Burning Rate
Properties. Advanced Materials Research.Vol. 1105. 56-61
Suharty, N. S, H. Ismail, K. Diharjo, M. Nizam, dan M. Firdaus. 2014b.
Improvement of Inflammability and Biodegradability of Bio-composites
Using Recycled Polypropylene with Kenaf Fiber Containing Mixture Fire
Retardant. Advanced Materials Research. Vol. 950. 18-23.
Suharty, N. S, M. Mathialagan, H. Ismail, B. Wirjosentono, M. Firdaus, dan G. K.
Wardani. 2014a. Tensile Properties and Biodegradability of Rice Husk
Powder-Filled Recycled Polypropylene Composites: Effect of Crude Plam
Oil and Trimethylolpropane Triacrilate. Journal of Physical Science. Vol.
25(2). 55-71.
53
Suharty, N.S, K. Diharjo, D. S. Handayani, dan M. Firdaus, 2016b. Effect of
single flame retardant aluminum tri-hydroxide and boric acid against
inflammability and biodegradability of recycled PP/KF composites. AIP
Conference Proceedings. Vol. 1717. 040026.
Suharty, N.S. 1993. Reactive Processing of Polyolefins using Antioxidant System,
Thesis, Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, Aston
University, Birmingham.
Supeno, 2009. Kimia Anorganik. Universitas Sumatra Utara Press, Medan.
Wahyuni, N.D. 2014.Penjualan Air Minum Kemasan Tembus 24 Miliar Liter,
http://bisnis.liputan6.com/read/2020424/penjualan-air-minum-
kemasantembus-24-miliar-liter, diakses tanggal 25 Agustus 2016 pukul
17:30.
Winget, L. J, D. J. Preisler, C. A. Heikkila, dan J. T. Murar. 2015. Automotive
vehicle interior plastic part having a support surface capable of wirelessly
supplying electrical power, US Patent, no. US9190865 B2.
Xiao, K. Q, L. C. Zhang, dan I. Zarudi. 2007. Mechanical and Rheological
properties of carbon nanotube-reinforced polyethylene composites.
Composites Science and Technology. Vol. 67. 177-182
Xu, B, X. Wang, dan Y. Lu. 2006. Surface modification of polyacrylonitrile-based
carbon fiber and its interaction with imide. Applied Surface Science. Vol.
253. 2695–2701.
Yuan, P, P. D. Southom, Z. Liu, dan E. R. Malcolm. 2008. Functionalization of
Halloysite Clay Nanotubes by Grafting with 3-Aminopropyltriethoxysilane.
Journal of Physic Chemistry. Vol. 40. 15742-15751.
Zhang, X, H. Dai, H. Yan, W. Zou, dan D. Cremer. 2016. B−H···π Interaction: A
New Type of Nonclassical H-Bonding. Journal of the American Chemical
Society. Vol. 138(13). 4334-4337.
Zhou, Y, M. Fan, L. Chen, dan J. Zhuang. 2015. Lignocellulosic fibre mediated
rubber composites: An overview. Composites Part B: Engineering. Vol. 76.
180-191.
54
LAMPIRAN-LAMPIRAN
Lampiran 1. Bagan alir preparasi rPP ‘;’’
Lampiran 2. Bagan alir preparasi PP-g-AA
55
Lampiran 3. Bagan alir preparasi lempung MMt
Lampiran 4. Bagan alir preparasi CF
Lampiran 5. Bagan alir preparasi rNR
56
Lampiran 6. Bagan alir pembuatan komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt
57
Lampiran 7. Daftar kode dan formulasi komposit
Lampiran 8. Data hasil pengujian defleksi
58
Lampiran 9. Data hasil pengujian FS dan cara perhitungannya
59
Lampiran 10. Data hasil pengujian EB dan cara perhitungannya
60
Lampiran 11. Spektra FTIR
a. komposit rPP/rNR/DVB/PP-g-AA/CF/MMt
b. PP
61
c. rNR
d. PP-g-AA
62
e. MMt
f. CF
63
Lampiran 12. Daftar istilah
AA : Acrylic acid (Asam akrilat)
ASTM : American Standart Testing Method
ATH : Aluminium trihydroxide
a.u : auxiliary unit
BA : Boric acid (asam borat)
BP : Bamboo powder (serbuk bambu)
BPO : Benzoyl peroxide (benszoil peroksida)
BR : Burning rate (kecepatan pembakaran)
CF : Carbon fiber (serat karbon)
CFRP : Carbon fiber reinforced polymer (polimer diperkuat CF)
CPO : Crude palm oil (minyak sawit mentah)
DCP : Dicumyl peroxide
DVB : Divinyl benzene (divinil benzena)
EB : Elastisitas bending
ENR : Epoxidized natural rubber (karet alam terepoksidasi)
EPDM : Ethylene propylene diene monomer
FS : Flexural Strength (kekuatan bending)
FTIR : Fourier transform infra red
GF : Glass fiber (serat gelas)
HDPE : High density polyethylene (polietilen densitas tinggi)
HR : Heat release (pelepasan panas)
KF : Kenaf fiber (serat kenaf)
LDPE : Low density polyethylene (polietilena densitas rendah)
LOI : Limiting oxygen index (indek pembatasan oksigen)
MH : Magnesium hydroxide
MMt : Montmorillonite (montmorilonit)
NC : Nano clay (lempung nano)
NR : Natural rubber (karet alam)
OMT : Organically Modified Montmorillonite
PAN : polyacrilo nitrile (poliakrilonitril)
64
PLA : Poly(lactide acid) (poliasam laktat)
PP : Polypropylene (polipropilena)
PP-g-AA : Acrylic acid grafted polypropylene (PP ditempel AA)
PPMA : Maleic anhydride grafted polypropylene (PP dicangkok MA)
PS : Polystyrene (polistirena)
PU : Polyurethane (poliuretan)
RHP : Rice husk powder (serbuk sekam padi)
RNP : Recycled news paper (limbah koran)
rNR : Recycled natural rubber (limbah karet alam)
rPP : Recycled polypropylene (limbah polipropilena)
TGA : Thermal gravimetry analysis (analisis gravimetri termal)
TMPTA : Trimethylolpropane triacrylate
TS : Tensile Strength (kekuat tarik)
TTI : Time to Ignition (waktu nyala api)
UFS : Ultimate Flexural Strength
XRD : X-ray diffraction
YM : Young Modulus (modulus young)
ZB : Zinc borate (seng borat)
