bab 2 tinjauan pustaka -...

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bentonit Bentonit adalah tanah liat alami dari keluarga smektit. Bentonit adalah istilah dari

lempung yang termasuk kelompok dioktohedral. Secara geologi bentonit terjadi karena

dari hasil pelapukan, hidrotermal, akibat transformasi dan sedimentasi. Terdapat 2 jenis

bentonit alam yang umum dikenal serta digunakan, yaitu:

1. Na-betonit

Bentonit ini mempunyai kemampuan mengembang hingga delapan kali apabila

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

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

matahari akan berwarna mengkilap, mempunyai pH 8,5–9,8.

2. Mg, Ca-bentonit

Bentonit ini kurang mengembang apabila dicelupkan ke dalam air, mempunyai pH

4–7. Dalam keadaan kering berwarna abu-abu, biru, kuning, merah dan coklat.

Bentonit mengandung montmorilonit, dan sisanya sebagai mineral pengotor

yang terdiri dari campuran mineral kuarsa, feldspar, kalsit, gipsum, dan lain-lain.

Bentonit dapat digunakan sebagai material paduan karena merupakan

nanoreinforcement yang memiliki lapisan-lapisan berukuran nano (Dhena, 2011;

Syuhada, dkk, 2009 dan Gustam, 2008).

Bentonit merupakan mineral lempung yang mampu menyerap air dan

mengembang (Sutha, 2008). Sifat-sifat tersebut menjadikan bentonit memiliki banyak

kegunaan. Bentonit merupakan hasil endapan dari aktivitas vulkanik jatuhan berukuran

sangat halus yang kemudian mengalami proses pengerjaan oleh air dan terendapkan

kembali di daerah lain, kemungkinan pada lingkungan laut dalam. Kenampakan yang

terdapat pada daerah Gunung Kidul menunjukkan warna putih kotor, warna lapuk

coklat cerah, struktur berlapis (laminasi), tekstur klastik, agak keras, agak kompak,

ringan tersusun oleh butiran gelas vulkanik, pumis tuff serta material piroklastik yang

lain dengan ukuran sangat halus.

Universitas Sumatera Utara

http://92be.com/geology�

Secara umum menurut Minto Supeno (2009), pembentukan endapan bentonit

diklasifikasikan pada empat cara, yaitu:

1. Endapan Hasil Pelapukan

Faktor utama dalam pembentukan endapan bentonit sebagai hasil pelapukan adalah

komposisi kimia dan daya lalu air pada batuan asalnya. Mineral-mineral utama

dalam pembentukan bentonit antara lain adalah, plagioklas, kalium-feldspar, biotit,

muskovit serta sedikit kandungan senyawa alumina dan ferromagnesia.

Pembentukan bentonit dari proses pelapukan diakibatkan oleh adanya reaksi antara

ion-ion hidrogen yang terdapat dalam air tanah dengan senyawa silikat.

2. Endapan Proses Hidrotermal

Larutan hidrotermal merupakan larutan yang bersifat asam dengan kandungan

khlorida, sulfur, karbondioksida, dan silika. Pada proses ini komposisi larutan

kemudian berubah karena adanya reaksi dengan batuan lain. Larutan alkali

selanjutnya terbawa keluar dan bersifat basa serta akan tetap bertahan selama unsur

alkali tanah tetap terbentuk akibat penguraian batuan asal. Pada alterasi lemah,

keterdapatan unsur alkali tanah akan membentuk bentonit.

3. Endapan Akibat Transformasi

Endapan bentonit sebagai hasil transformasi/devitrifikasi debu gunung api terjadi

dengan sempurna apabila debu diendapkan di dalam wadah berbentuk cekungan.

Mineral-mineral gelas gunung api secara perlahan-lahan akan mengalami

devitrifikasi yang selanjutnya akan menghasilkan bentonit.

4. Endapan Sedimen

Bentonit juga dapat terbentuk sebagai cadangan sedimen keadaan basah. Mineral-

mineral yang terbentuk secara sedimenter dan tidak berasosiasi dengan tufa, salah

satunya adalah bentonit serta terbentuk dalam cekungan yang bersifat basa.

2.1.1 Sifat Bentonit Sifat-sifat bentonit menjadikannya memiliki banyak kegunaan terutama di

bidang industri. Sifat-sifat bentonit dapat dijabarkan sebagai berikut:


1. Komposisi dan jenis mineral dapat diketahui dengan pengujian difraksi sinar-x.

2. Sifat kimia, dengan alvalisis sifat kimia tidak langsung dapat menentukan kualitas

bentonit (hanya sebagai galian pembanding saja sebab komposisi hampir sama

dengan illit maupun kaolinit).

3. Sifat teknologi, erat kaitannya dengan pemanfaatannya seperti sifat pemucatan,

plastis, suspensi, mengikat dan sifat melapisi.

4. Pertukaran ion, sifat ini menentukan jumlah air (uap air) yang dapat diserap

bentonit. Hal ini disebabkan karena struktur kisi-kisi Kristal mineral bentonit serta

adanya unsur kation (ion bermuatan positif) yang mudah tertukar maupun menarik

air. Kation/ion Na mempunyai daya serap air lebih besar dari pada ion Mg, Ca, K

dan H. Maka jika dimasukan ke dalam air akan mengembang dan membentuk

larutan koloid. Bila air dikeluarkan akan membentuk masa yang kuat, liat dan keras

serta tidak tembus air disamping itu bersifat lembab atau tahan terhadap reaksi

kimia. Karena sifat tersebut bentonit digunakan dalam pemboran sehingga mampu

melapisi dinding dan menahan rembesan air.

Sifat-sifat bentonit selain sifat di atas adalah sifat fisis bentonit yaitu sebagai

berikut:

1. Kapasitas pertukaran kation/cation excange capacity

Sifat ini menentukan jumlah kadar air yang diserap oleh bentonit, di dalam

keseimbangan reaksi kimia. Karena struktur kisi-kisi montmorilonit ion dan kation

yang mudah tertukar dan menarik air (ion Na) menyebabkan bentonit segar

mengembang bila dimasukan dalam air, semakin tinggi harga serapan maka mutu

semakin baik.

2. Daya serap

Adanya ruang pori antarikatan mineral lempung serta ketidakseimbangan muatan

listrik dalam ion-ionnya maka bentonit dapat digunakan sebagai galian penyerap

berbagai keperluan. Daya serap bentonit dapat ditingkatkan dengan menambahkan

larutan asam atau dengan istilah dengan cara aktivasi (Gustam, 2008).

3. Luas permukaan


Biasa dinyatakan sebagai galian jumlah luas permukaan kristal/butir bentonit yang

berbentuk tepung setiap gram berat (m2

4. Rheologi

/gr). Makin luas makin besar zat yg melekat,

maka bentonit dapat dipakai sebagai galian pembawa dalam insektisida, pengisi

kertas, plastik.

Apabila bentonit dicampur dengan air dan dikocok maka akan menjadi agar-agar,

namun bila didiamkan akan mengeras seperti semen (tiksotropi) (Wijaya, 2004).

Apabila kekentalan dan daya suspensinya baik maka bentonit ini baik untuk lumpur

pemboran, industri cat, kertas. Apabila teksotropinya sangat baik maka baik untuk

digunakan sebagai pelapis maupun pelindung fondasi.

5. Sifat mengikat dan melapisi

Kemampuan bentonit mengikat bijih/logam dan melapisi, membuat bentonit dapat

digunakan untuk pengikat pelet konsentrat/bijih dan pelekat cetakan logam.

6. Sifat plastis

Digunakan sebagai bahan galian pencampur keramik maupun dempul kayu.

Mineral ini memiliki luas permukaan yang besar dan kapasitas penukar kation

yang baik. Dengan memanfaatkan sifat khas dari montmorillonit tersebut, maka

antarlapis silikat lempung montmorillonit dapat disisipi (diinterkalasi) dengan suatu

bahan yang lain (misalnya: senyawa organik atau oksidaoksida logam) untuk

memperoleh suatu bentuk komposit yang sifat fisik kimianya berbeda dibandingkan

lempung sebelum dimodifikasi.

Sifat-sifat fisik dan kimia tersebut merupakan bagian yang penting pada setiap

karakterisasi lempung baik sebagai katalis, pendukung katalis, maupun adsorben

(Sutha, 2008). Sifat dan wujud bentonit dapat dilihat dari ciri-ciri sebagai berikut:

1. Berkilap lilin, umumnya lunak, plastis dan sering berwarna pucat dengan

kenampakan putih, hijau muda, kelabu, merah muda dalam keadaan segar dan

menjadi krem bila lapuk yang kemudian berubah menjadi kuning, merah coklat

serta hitam.

2. Bila diraba terasa licin seperti sabun dan kadang pada permukaannya dijumpai

cermin sesar.


3. Bila di masukan ke dalam air akan menghisap air sedikit atau banyak.

4. Bila kena hujan singkapan bentonit berubah menjadi bubur dan bila kering

menimbulkan rekahan yang nyata (Gustam, 2008).

2.1.2 Karakterisasi Bentonit Spektroskopi inframerah merupakan salah satu metode analisis yang umum digunakan

untuk mengkaji perubahan struktur bentonit. Spektra inframerah ini dapat mengetahui

keberadaan gugus-gugus fungsional utama di dalam struktur senyawa yang

diidentifikasi. Metode analisis spektrokopi inframerah bermanfaat untuk melengkapi

data karakteristik difraksi sinar-X, surface area anlyzer, dan hasil scanning electron

microscopy. Identifikasi yang dihasilkan lebih bersifat kualitatif yakni pengenalan

keberadaan gugus-gugus fungsional yang ada pada bentonit. Interpretasi spektra

bentonit dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Interpretasi Spektra Bentonit Bilangan gelombang (cm-1) Jenis Vibrasi

3500 – 3200 Vibrasi ulur H-O-H

1637,5 – 1641 Vibrasi tekuk H-O-H

1400 – 1500 Regangan O-H

1035 – 1045 Regangan Asimetris Si-O-Si

913 – 927 Regangan Al-O-Al

850 – 950 Regangan C-H

785 – 790 Vibrasi tekuk Al-O-Al Sumber: Filayati, 2012

X-ray fluorescence spectrometry (XRF) merupakan teknik analisa non-

destruktif yang digunakan untuk identifikasi serta penentuan konsentrasi elemen yang

ada pada padatan, bubuk ataupun sample cair. XRF mampu mengukur elemen dari

berilium (Be) hingga Uranium pada level trace element, bahkan dibawah level ppm.

Secara umum, XRF spektrometer mengukur panjang gelombang komponen material

secara individu dari emisi flourosensi yang dihasilkan sampel saat diradiasi dengan

sinar-X.


Metode XRF secara luas digunakan untuk menentukan komposisi unsur suatu

material. Karena metode ini cepat dan tidak merusak sampel, metode ini dipilih untuk

aplikasi di lapangan dan industri untuk kontrol material. Tergantung pada

penggunaannya, XRF dapat dihasilkan tidak hanya oleh sinar-X tetapi juga sumber

eksitasi primer yang lain seperti partikel alfa, proton atau sumber elektron dengan

energi yang tinggi. Berdasarkan hasil analisis komposisi kimia terhadap bentonit

menggunakan metode XRF, diperoleh komposisi bentonit adalah sebagai berikut:

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Bentonit Aceh

Senyawa Komposisi Berat (%)

Bentonit Aceh Utara

Bentonit Bener Meriah

Bentonit Sabang

SiO 62,31 - 72,29 2 54,43 - 76,35 26,37 - 66,48

Al2O 14,08 - 15,61 3 10,18 - 23,02 2,67 - 17,56

Fe2O 1,94 - 10,15 3 1,25 - 4,12 0,08 - 4,32

CaO 0,08 - 0,77 0,04 - 0,14 1,12 - 3,25

MgO 0,84 - 1,15 0,32 - 1,35 0,43 – 9,10

Na2 0,48 - 1,19 O 0,12 - 1,39 0,02 - 0,93

K2 0,02 - 0,91 O 0,04 - 1,63 0,05 - 0,83

Sumber: Julinawati, 2013

2.1.3 Kegunaan Bentonit Bentonit adalah salah satu bahan pengisi bukan arang yang sering dipakai sebagai

bahan pengisi pada industri karet. Bentonit adalah mineral murah dan telah menjadi

bagian penting dalam industri karet dimana penggunaannya sebagai bahan pengisi

ekonomis untuk memodifikasi penciptaan dan performa karet alami maupun karet

sintetis.

Penggunaan sumber daya alam mineral secara ekonomis berupa bahan bentonit

di Indonesia masih bernilai rendah secara industri. Hal ini dapat dilihat pada data


statistik impor dan ekspor bentonit di Indonesia dari tahun 1997 hingga tahun 2003 dari

Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral yang ditunjukkan dalam Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Statistik Bentonit Indonesia Tahun 1998 – 2003

2003 2002 2001 2000 1999 1998

Produksi (ton) 99,666 270,000 225,000 231,000 155,500 117,500

Konsumsi (ton) 224,718 196,928 193,031 128,607 108,251

Ekspor (ton) 72,513 114,502 62,835 63,083 41,651 18,614

Impor (ton) 35,141 43,883 35,514 25,005 14,785 9.488

Sumber: Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, 2005 Penggunaan dalam berbagai sektor membuat bentonit dikenal secara pasaran

dengan beberapa istilah. Na-bentonit alam dikenal sebagai bentonit Wyoming dan

bentonit sintetis yang disebut brekbond 2 (Inggris) dan berkonit (Italia). Sedangkan Ca-

bentonit juga dikenal dengan produk seperti NKH, Tonsil, Galleon, dan lain-lain. Na-

bentonit dipakai untuk bahan perekat, pengisi (filler), dan lumpur bor. Penggunaan Na-

bentonit untuk pengeboran sebenarnya bersaing dengan jenis lempung lain yang telah

diaktivasi.

Bentonit mempunyai kemampuan yang tinggi untuk menjernihkan warna

seperti pada pengolahan minyak yang berasal dari binatang atau tumbuh-tumbuhan

(Ika, 2008). Misalnya, pada pengeboran di daerah bergaram dan geothermal,

pemakaian Na-bentonit tidak memperoleh hasil baik karena dapat terjadi pengendapan

dan kerak-kerak akibat pengaruh cairan elektrolit. Pemakaian yang lain adalah untuk

pengecoran logam, pembuatan pelet konsentrat besi dan logam lain, teknik sipil,

sebagai bahan pemucat, katalis, dan lain-lain.

Penggunaan utama Ca-bentonit adalah untuk pembuatan Na-bentonit sintetis

dan lempung aktif. Selain itu, juga digunakan untuk pembersih minyak bakar, pelumas,

minyak goreng, farmasi, kimia, kertas, keramik, dan lainnya. Ca-bentonit untuk

pembuatan Na-bentonit sintetis mempunyai lebih banyak keuntungan daripada

lempung lain, kecuali lempung asam, misalnya saat penngerusan, penyaringan dan


pengeringan. Selain itu, menghasilkan produk sampingan yaitu precipitated calcium

carbonate.

Selain Na-bentonit dan Ca-bentonit terdapat lempung sejenis yang

penggunaannya hampir sama, yaitu: atapulgit, sepiolit, dam lempung asam. Atapulgit

mempunyai sifat mengembang yang baik, sehingga mudah membentuk spesifikasi yang

diinginkan konsumen. Aktivasi dilakukan sama seperti terhadap Ca-bentonit atau

lempung asam.

Lapangan penggunannya adalah sebagai bahan penyerap dan penjernih di

industri minyak goreng dan penyulingan minyak bumi, bahan pembuatan wol mineral,

pembersih lemak, bahan obat-obatan, cat, keramik, campuran semen, bahan pengisi di

industri kertas, dan bahan lumpur bor (Gustam, 2008).

2.1.4 Bentonit Aceh

Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam yang terletak di ujung barat laut Pulau Sumatera,

luasnya mencakup 12,26% Pulau Sumatera atau totalnya sekitar 55.390 km2. Provinsi

ini memiliki 23 kota kabupaten dengan berbagai kekayaan alamnya seperti minyak

bumi dan gas alam. Disamping itu Aceh juga terkenal dengan sumber hutan dan

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

logam. Kandungan mineral daerah Aceh cukup potensial, hal ini disebabkan oleh faktor

geologi, terutama karena berada pada jalur Patahan Sumatera dan adanya jalur

tunjaman (subduction zone) di sebelah barat Sumatra yang masih aktif sampai saat ini,

akibat tujaman tersebut sebagian batuannya mengalami mineralisasi (Azis, 2009).

Potensi endapan mineral yang melimpah di Aceh, dapat dikembangkan secara

optimal sehingga mampu memberikan kontribusi yang cukup berarti dalam menunjang

pertumbuhan ekonomi daerah, meningkatkan penerimaan daerah, membuka lapangan

kerja, meningkatkan taraf hidup masyarakat, dan terjaganya hutan. Sehingga

perdamaian yang telah terbentuk di Aceh, akan semakin bermakna dengan pemanfaatan

sumber daya alam yang dikelola dengan arif dan bijaksana.

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

dan dioptimalkan. Beberapa bahan galian logam, seperti emas, tembaga, mangan, besi,


http://acehprov.go.id/�http://id.wikipedia.org/wiki/Minyak_bumi�http://id.wikipedia.org/wiki/Minyak_bumi�http://id.wikipedia.org/wiki/Gas_alam�

timbal, pasir besi, belerang, batu bara, timah dan nikel dan bahan galian non logam

yang banyak terdapat di Aceh diantaranya adalah pasir kuarsa, lempung, sirtu, andesit,

felspar, batu gamping, batu sabak, bentonit dan gabro, granit, basal, kuarsit, diorin dan

andesit. Daerah-daerah yang mempunyai bentonit di Aceh adalah Kabupaten Aceh

Utara, Kabupaten Bener Meriah, Kabupaten Sabang, Kabupaten Aceh Tengah, dan

Kabupaten Simeulue (Julinawati, 2013).

2.1.4.1 Bentonit Kabupaten Aceh Utara

Kabupaten Aceh Utara, Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam dengan ibukota

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

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

disusun oleh berbagai macam formasi batuan yang dipengaruhi oleh struktur geologi

yang dibeberapa tempat tertentu disertai dengan kegiatan intrusi (Kaelani, 2007).

Beberapa jenis bahan galian non logam yang terdapat di wilayah kabupaten

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

kabupaten Aceh Utara dianggap sangat prospek dan mempunyai sumber daya terukur

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

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

2.000.000 ton, Desa Blangkaring Kecamatan Nisam dengan sumber daya terukur

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

1.500.000 ton (Kusnadi, 1987).

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

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

ketebalan sampai 2 meter, dibeberapa tempat mencapai ketebalan 3 meter sampai 6

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

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

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

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

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

diendapkan di dalam air.


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

Teupin Reusep, Kecamatan Muara Batu mempunyai komposisi mineral kuarsa,

tridimit, anortit, montmorilonit dan haloysit, sedangkan bentonit di Desa Blangkaring,

Kecamatan Nisam mempunyai komposisi mineral kuarsa, muskovit, bentonit, anortit

dan haloysit (Kaelani, 2007).

2.1.4.2 Kabupaten Bener Meriah

Kabupaten Bener Meriah merupakan salah satu Kabupaten di Nanggroe Aceh

Darussalam (NAD) yang merupakan hasil pemekaran dari Kabupaten Aceh Tengah.

sesuai dengan undang-undang Nomor 41 tahun 2003 tanggal 18 Desember 2003.

Tofografi alam Kabupaten Bener Meriah pada umumnya pegunungan dan perbukitan

serta sedikit lembah. Kabupaten Bener Meriah bercorak sebagai daerah pegunungan

dan memiliki beberapa puncak gunung seperti Gunung Talang (masih aktif), Gunung

Geureudong, Gunung Burne Rajawali, Gunung Burne Draung Malem, Gunung Kulam

Raja.

Pemerintah kabupaten Bener Meriah dengan luas wilayah 3.562,14 km2 terbagi

menjadi 10 (sepuluh) kecamatan, yang terdiri dari 233 desa. Kecamatan terluas adalah

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

Sedangkan luas kecamatan terkecil adalah Wih Pesam dengan luas 43,48 km2

atau

2,3% dari luas kabupaten. Kecamatan Pintu Rime Gayo merupakan kecamatan keempat

secara administratif, dengan jumlah desa sebanyak 23 desa. Desa Negeri Antara

merupakan desa kesepuluh dalam Kecamatan Pintu Rime Gayo (Badan Koordinasi

Penanaman Modal, 2012). Peta Administrasi Kabupaten Bener Meriah berdasarkan

Badan Koordinasi Penanaman Modal (2012) ditunjukkan pada gambar 2.1.


Gambar 2.1 Peta Administrasi Kabupaten Bener Meriah

Secara adminitratif, batas-batas wilayah Kabupaten Bener Meriah adalah

sebagai berikut: di sebelah barat berbatasan dengan kabupaten Aceh Tengah, di sebelah

Timur berbatasan dengan kabupaten Aceh Timur, di sebelah Utara dengan kabupaten

Aceh Utara dan Bireuen, dan di sebelah selatan dengan kabupaten Aceh Tengah.

Secara geografis, Kabupaten Bener Meriah terletak pada 4o33’50” - 4o54’50” garis

Lintang Utara dan 96o40’75” – 97o

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

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

serta analisa laboratorium, di kabupaten Bener Meriah, geologi yang teramati sebanyak

8 formasi dari 28 formasi dan terdapat 23 lokasi bahan galian non logam berupa:

andesit, bentonit, batu gamping, feldspar, granit, diorit, lempung, magnesit, batu mulia

nephrit, serpentinit, sirtu dan tras. Disarankan bahan galian yang dapat dikembangkan

untuk kabupaten Bener Meriah: andesit, bentonit, feldspar, granit, lempung,

pasirkuarsa, sirtu dan tras.

17’50” Bujur Timur, berada pada ketinggian 100 –

2.500 m dpl.


2.1.5 Purifikasi Bentonit Kandungan utama bentonit adalah mineral montmorilonit dan kandungan lainnya

terdiri dari beberapa jenis mineral seperti kwarsa, ilit, kalsit, mika dan klorit. Sebelum

dimodifikasi menjadi organoclay, harus dilakukan purifikasi terlebih dahulu terhadap

bentonit untuk menghilangkan berbagai mineral yang terdapat di dalamnya. Purifikasi

terutama meliputi pengurangan kadar besi dan pemisahan beberapa mineral dengan

metoda pengendapan. Kandungan beberapa mineral, terutama kandungan logam besi

yang terdapat dalam bentonit dapat mempengaruhi kwalitas produk akhir

nanocomposite (Syuhada, dkk, 2009).

Tidak ada prosedur yang khusus untuk purifikasi dari bentonit. Metode

pemurnian yang spesifik untuk setiap bentonit butuh pengembangan yang tergantung

pada sifat-sifat mineral clay dan nonoclay yang dikandungnya. Untuk memisahkan

beberapa mineral ini ada dua cara yang dapat dilakukan yaitu cara kimia dan cara

sedimentasi. Calcite, iron oxide dan humic acid dapat dipisahkan dengan cara kimia.

Sedangkan quartz, feldspar, clinoptilolite yang mempunyai ukuran partikel yang lebih

besar dapat dipisahkan dengan cara sedimentasi.

Dalam hal pemurnian bentonit dari beberapa mineral yang harus diperhatikan

adalah tidak merubah secara signifikan sifat fisik dan kimia dari bentonit. Cara

sedimentasi adalah cara yang paling aman untuk purifikasi bentonit supaya tidak terjadi

perubahan sifat fisik dan kimianya. Prosedur ini biasanya meliputi pelarutan sampel di

dalam air demineral, anti penggumpalan (disaggregating) dengan menggunakan

ultrasonik dan pengendapan/sedimentasi (cara grafitasi atau sentrifugasi) untuk

mengambil fraksi dimana semakin lama waktu endapan semakin kecil fraksi yang

diperoleh.

Montmorilonit dalam kandungan bentonit secara alamiah mempunyai ukuran

partikel yang sangat halus (2 µm adalah mineral quartz, feldspar, clinoptitolite dan

calcite (Fisli, 2008). Dengan proses sedimentasi partikel kasar akan mengendap akibat


pengaruh gravitasi, partikel kecil yang dikandung dalam suspensi akan lebih mudah

dipisahkan menggunakan variasi waktu pengendapan.

2.2 Polipropilena Polipropilena merupakan polimer kristalin yang dihasilkan dari proses polimerisasi gas

propilena, propilena mempunyai specific gravity rendah dibandingkan dengan jenis

plastik lain. Polipropalena mempunyai ketahanan terhadap bahan kimia (Chemical

Resistance) yang tinggi, tetapi ketahanan pukul (impact strength) rendah. Polipropilena

adalah salah satu dari bahan termoplastik dengan sejumlah sifat-sifat yang diinginkan

membuat bahan ini serbaguna dan menjadi salah satu dari termoplastik komersial

terpenting, konsumsinya masih meningkat lebih dengan cepat dibandingkan total untuk

semua termoplastik.

Keunggulan polipropilena yaitu (1). Secara relatif produk ini biayanya murah

disebabkan polimerisasi teknologi monomer rendah sehingga harganya murah,

dibandingkan dengan termoplastik lain, (2). Polimer ini memungkinkan dimodifikasi

untuk berbagai aplikasi, melalui kopolimerisasi, orientasi, dan lain teknik sifat fisis,

produk memungkinkan divariasi untuk memenuhi satu cakupan luas dari persyaratan

termal serta mekanik, (3). Dalam memproses polimer ini memungkinkan penggunaan

sebagian besar secara teknik fabrikasi komersial. Modifikasi serta peningkatan

rheology merupakan keunggulan dari produk ini, biayanya murah, sehingga mendorong

produksinya dan aplikasi terus berkembang.

Salah satu bahan plastik yang umum digunakan untuk daur ulang adalah

polipropilen (PP). Monomer-monomer penyusun rantai polipropilen adalah propilena

yang diperoleh dari pemumian minyak bumi. Propilena, merupakan senyawa vinil yang

memiliki struktur CH2=CH-CH3. Secara industri polimerisasi polipropilena dilakukan

dengan menggunakan katalisasi koordinasi. Proses polimerisasi ini akan menghasilkan

suatu rantai linear yang terbentuk -A-A-A-A- dengan A merupakan propilena.

Polipropilena biasanya didaur-ulang dan simbol daur ulangnya adalah nomor "5".

Berdasarkan struktur rantainya polipopilena terdapat tiga susunan gugus metil terhadap

bidang utama rantai-rantai karbon, atau terdapat tiga isomer (taktisitas):


C

H

HC

C

C

C

C

C

C

H

CH3

H

H

H

H

H

CH3

H

H

CH3

HH

CH3

C

H

HC

C

C

C

C

C

C

H

CH3

H

H

H

H

H

CH3

H

H

H

CH3CH3

H

C

H

HC

C

C

C

C

C

C

H

CH3

H

H

H

H

CH3

H

H

H

CH3

HH

CH3

1. Isotaktik: Gugus-gugus metil berada pada sisi-sisi yang sama

2. Sindiotaktik: Gugus-gugus metil tertata secara berselang-seling pada sisi rantai

3. Ataktik: Gugus-gugus metil tertata secara acak pada rantai polipropilena

.

Krisatlinitas merupakan sifat penting yang terdapat pada polimer yang

menunjukkan susunan molekul yang lebih teratur. Sifat kristalinitas yang tinggi

menyebabkan regangannya tinggi dan kaku. Dalam polipropilena, rantai polimer yang

terbentuk dapat tersusun membentuk daerah kristalin dan amorf yang mana atom-atom

yang terikat secara tetrahedral dengan sudut ikatan C-C sebesar 109,5°C dan

membentuk rantai zig-zag planar. Polimer khas ruang (stereo spesifik) ini khususnya

disintetik isotaktik sehingga kekristalinnya tinggi. Karena keteraturan ruang ini rantai

dapat terjejal sehingga menghasilkan plastik yang kuat dan tahan panas (Julinawati,

2013).


Kebanyakan polipropilena komersial merupakan isotaktik, Polipropilena

memiliki titik lebur ~160°C (320°F), sebagaimana yang ditentukan Differential

Scanning Calorimetry. Ciri-ciri plastik jenis ini biasanya transparan tetapi tidak jernih

atau berawan, keras tetapi fleksibel, kuat, permukaan berlilin, tahan terhadap bahan

kimia, panas dan minyak. Merupakan pilihan bahan plastik yang baik untuk kemasan

pangan, tempat obat, botol susu, sedotan. Polipropilena juga lebih kuat dan lebih tahan

dari polietilena.

Polypropylene memiliki sifat-sifat yang serupa dengan polyethylene Sifat

mekaniknya dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan jalan mencampurkan serat

gelas dan pemuaian termal juga dapat diperbaiki sampai setingkat dengan bahan

thermoseting. Sifat- sifat listriknya hampir sama dengan sifat-sifat pada polyethylene.

Tahan kimianya kira-kira sama bahkan lebih baik dari pada polyethylene massa jenis

tinggi.

Polypropylene paling umum digunakan untuk cetakan plastik, dimana hal ini

disuntikkan ke dalam cetakan sementara cair, membentuk bentuk kompleks dengan

biaya yang relatif rendah dan volume tinggi; contoh termasuk tutup botol, botol, dan

alat kelengkapan. Polypropylene memiliki rumus molekul (C3H6)n

. Massa jenisnya

rendah (0,90 - 0,92) termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan polimer,

dapat terbakar bila dinyalakan dibandingkan polyethylene massa jenis tinggi. Titik

lelehnyanya tinggi sekali (176°C), kekuatan tarik, kekuatan lentur dan kekuatannya

lebih tinggi tetapi tahan impaknya lebih rendah terutama pada temperatur rendah.Sifat-

sifat umun polipropilena dapat dilihat pada tabel 2.3.

Tabel 2.4 Sifat Umum Polipropilena

Deskripsi Polipropilena

Densitas pada suhu 200C (gr/cm

3 0,90 )

Suhu melunak (0 149 C)

Titik lebur (0 170 C)

Kristalitas (%) 60-70

Indeks fluiditas 0,2-2,5


Modulus elasitas (kg/cm2 11000-13000 )

Tahanan volumetrik (Ohm/cm2

10)

Konstanta dielektrik (60-10

17

8 2,3 cycles) Permeabilitas gas -

Nitrogen 4,4

Oksigen 23

Gas Karbon 92

Uap air 600

2.2.1 Sifat-sifat Polipropilena

Poliproilena mempunyai konduktifitas panas yang rendah (0.12 w/m), tegangan

permukaan yang rendah, kekuatan benturan yang tinggi, tahan terhadap pelarut organk,

bahan kimia organik, uap air, minyak, asam dan basa, isolator yang baik tetapi dapat

dirusak oleh asam nitrat pekat, mudah terbakar dengan nyala yang lambat. Titik leleh

160°C dan suhu dekomposisi 380°C. Pada suhu kamar polipropilena nyaris tidak larut

dalam toluena, dalam silena larut dengan pemanasan, akan tetapi polipropilena dapat

terdegradasi oleh zat pengoksidasi seperti asam nitrat dan hidrogen peroksida (Al

Malaika, 1997).

Sifat-sifat polipropilena serupa dengan sifat-sifat polietilen. Massa jenisnya

rendah (0,90 – 0,92). Termasuk kelompok yang paling ringan diantara bahan polimer.

Dapat terbakar jika dinyalakan, titik lunaknya tinggi sekali (176°C, Tm), kekuatan

tarik, kekuatan lentur dan kekakuannya lebih tinggi, tetapi ketahanan impaknya rendah

terutama pada suhu rendah. Sifat tembus cahayanya pada pencetakan lebih baik

daripada polietilen dengan permukaan yang mengkilap, penyusutannya pada

pencetakan kecil, penampilan dan ketelitian dimensinya lebih baik. Sifat mekaniknya

dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan jalan mencampurkan serat gelas.

Pemuaian termal juga dapat diperbaiki sampai setingkat dengan resin termoset. Sifat-

sifat listriknya hampir sama dengan sifat-sifat listrik polietilen. Ketahanan kimianya

kira-kira sama bahkan lebih baik daripada polietilen massa jenis tinggi. Ketahanan


retak-tegangannya sangat baik. Dalam hidrokarbon aromatik dan hidrokarbon yang

terklorinasi, larut pada 80°C atau lebih, tetapi pada suhu biasa hanya memuai.

Oleh karena itu sukar untuk diolah dengan perekatan dan pencapan seperti halnya

dengan polietilen yang memerlukan perlakuan tertentu pada permukaannya.

Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang ringan, densitas 0,90 – 0,92,

memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil

terhadap panas dikarenakan adanya hidrogen tersier. Penggunaan bahan pengisi dan

penguat memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagai bahan

polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan (stress-cracking) walaupun pada

temperatur tinggi. Kerapuhan polipropilena dibawah 0°C dapat dihilangkan dengan

penggunaan bahan pengisi. Dengan bantuan pengisi dan penguat, akan terdapat adhesi

yang baik.Polimer yang memiliki konduktivitas panas rendah seperti polipropilena

(konduktivitas = 0,12 W/m) kristalinitasnya sangat rentan terhadap laju pendinginan.

Misalnya dalam suatu proses pencetakan termoplastik membentuk barang jadi yang

tebal dan luas, bagian tengah akan menjadi dingin lebih lambat dari pada bagian luar,

yang bersentuhan langsung dengan cetakan. Akibatnya, akan terjadi perbedaan derajat

kristalinitas pada permukaan dengan bagian tengahnya.

Polipropilena mempunyai tegangan (tensile) yang rendah, kekuatan benturan

(impact strength) yang tinggi dan ketahan yang tinggi terhadap pelarut organik.

Polipropilena juga mempunyai sifat isolator yang baik mudah diproses dan sangat

tahan terhadap air karena sedikit sekali menyerap air, dan sifat kekakuan yang tinggi.

Seperti polyolefin lain, polipropilena juga mempunyai ketahan yang sangat baik

terhadap bahan kimia anorganik non pengoksidasi, deterjen, alcohol dan sebagainya.

Tetapi polipropilena dapat terdegradasi oleh zat pengoksidasi seperti asam nitrat dan

hydrogen peroksida. Sifat kristalinitasnya yang tinggi menyebabkan daya regangannya

tinggi, kaku dan keras (Hafizullah, 2011)

Polipropilena isotaktik memiliki sifat kekakuan yang tinggi, daya rentang yang

baik, resistensi terhadap asam, alkali dan pelarut. Densitas polipropilena berkisar antara

0,90–0.91, titik leleh (Tm) dari 165oC–170oC, dan dapat digunakan sampai 120oC

dengan suhu dekomposisi 380oC (Julinawati, 2013).


2.2.2 Penggunaan Polipropilena Polipropilena merupakan suatu polimer ideal yang sering digunakan sebagai lembar

kemasan. Polipropilena memiliki sifat kelembaban yang baik kecuali terjadi kontak

dengan oksigen. Oksigen yang masuk kedalam sistem akan dapat mempengaruhi

makanan atau materi lain yang ditutup dengan polipropilena. Lapisan yang terlindung

oleh polipropilena tersebut diharapkan dalam kondisi kedap udara agar dapat dengan

maksimal melindungi kandungan materi yang terbungkus di dalamnya. Untuk

pemanfaatan kegunaan dari polipropilena tersebut, dapat dilakukan modifikasi terhadap

polipropilena. Lembar propilena yang sangat tipis dipakai sebagai dielektrik dalam

pulsa berdaya tinggi tertentu serta kondensator frekuensi radio.

Kebanyakan barang dari plastik polipropilen juga untuk digunakan untuk

keperluan medis atau labolatorium karena mampu menahan panas di dalam autoklaf.

Sifat tahan panas ini menyebabkannya digunakan sebagai bahan untuk membuat ketel

ditingkat konsumen. PP merupakan sebuah polimer utama dalam barang-barang tak

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

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

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

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

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

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

udara. Wilayah permukaan tinggi serta polipropilena hidrofobik alami yang tak

tertenun merupakan penyerap tumpahan minyak yang ideal dengan perintang apung

yang biasanya diletakkan di dekat tumpahan minyak di sungai.

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

untuk kabel listrik LSZH (Low Smoke Zero Halogen) dalam lingkungan ventilasi

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

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

PP dibentuk dalam pencetakan plastik dimana ia disuntikkan ke dalam cetakan keadaan

meleleh, membentuk berbagai bentuk yang kompleks pada volume yang tinggi dan


http://id.wikipedia.org/wiki/Kondensator�http://id.wikipedia.org/wiki/Frekuensi_radio�

biaya yang relatif rendah. Hasilnya bisa berupa tutup botol, botol, dll. Polipropilena

yang diproduksi dalam bentuk lembaran telah digunakan secara meluas untuk produksi

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

durabilitas, serta sifat resistensi PP terhadap debu membuatnya ideal sebagai sampul

pelindung untuk kertas serta berbagai bahan yang lain. Sedangkan polipropilena daur

ulang dapat digunakan untuk membuat sikat gigi, corong minyak, dan kabel baterai.

Karakteristik di atas juga membuat PP digunakan dalam stiker kubus rubik.

Expanded polipropilena (EPP) merupakan bentuk busanya polipropilena. Karena

kekakuannya yang rendah, EPP tetap mempertahankan bentuknya sesudah mengalami

benturan. EPP digunakan secara luas dalam miniatur pesawat dan kendaraan yang

dikontrol radio lainnya. Dikarenakan kemampuannya menyerap benturan, EPP menjadi

bahan yang ideal untuk pesawat RC bagi para pemula dan amatir

2.3 Nanoteknologi Nanoteknologi secara teori adalah ilmu yang mempelajari tentang fenomena atau sifat-

sifat sebuah material atau objek dalam skala nanometer, besarannya adalah besaran

panjang, ruang, bukan detik, atau waktu atau nano yang lain, ini nanoruang.

Nanoteknologi adalah ilmu yang mempelajari tentang fenomena karakteristik, sifat-

sifat objek atau material.

Nanoteknologi adalah ilmu pengetahuan dan teknologi yang mengontrol zat,

material dan system pada skala nanometer, sehingga menghasilkan fungsi baru yang

belum pernah ada. Menurut Kawai, nanoteknologi merupakan ilmu pengetahuan dan

teknologi untuk menyusun satu persatu atom atau molekul, sehingga tercipta dunia baru

(Nurul, 2008).

Nanosains adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari fenomena atau sifat-sifat

suatu objek atau material dalam skala nanometer (1 nm = 1/1.000.000.000 m). dapat

dipahami bahwa 1 per 1.000.000.000 meter adalah sebuah ukuran yang sangat kecil

sekali. Perbandingan antara 1 meter dengan 1 nanometer adalah seperti halnya

perbandingan antara bola bumi dengan bola pimpong.

Banyak industri yang menggunakan teknologi nano, misalkan saja industri

keramik, industri-industri yang tidak terlalu tinggi/besar, industri polymer, ban,


http://id.wikipedia.org/wiki/Kubus_Rubik�

kosmetik, pangan, otomotif. Pada industri otomotif, 95% teknologi nano dapat

diterapkan, juga pada industri cat, kimia, dan lampu. Pada industri elektrik 35% telah

menggunakan nano meskipun impor, namun sebenarnya peluang penelitian nano untuk

memperbaiki kreasi-kreasinya sangat besar.

Sebagai contoh, perkembangan nanoteknologi dalam dunia computer telah

mengubah tidak hanya ukuran computer semangkin ringkas, namun juga peningkatan

kemampuan dan kapasitas yang luar biasa. Sehingga memungkinkan penyelesaian

program-program raksasa dalam waktu yang singkat. Seperti halnya computer, poduk

hand phone telah di-upgrade sedemikian rupa dengan nanoteknologi sehingga berharga

lebih murah dengan kemampuan dan kapasitas yang jauh lebih baik.

Ball mill biasa digunakan untuk mencampur dan meratakan. Di tahun 70-an

Ball mill ditemukan oleh Hock dengan temannya. Ball mill dapat membuat partikel

amofus dan partikel nano, maka di luar negeri hampir semua peneliti nano pasti

memiliki Ball mill, karena ini adalah cara yang cepat untuk mendapatkan partikel nano.

Pada saat ini, di seluruh dunia telah mengeksplorasi karakter dan sifat-sifat nano

dengan cepat. Oleh karena itu cara yang cepat dan sederhana adalah melalui

penggunaan alat Ball mill (milling berenergi tinggi).

Di China dan India, perindustriannya banyak menggunakan teknologi nano.

Industri mereka dapat mengejar ketertinggalan dari negara maju. Dahulu di awal tahun

90-an, barang-barang produksi China memiliki kualitas yang buruk tapi saat ini dengan

menggunakan teknologi nano, China dan India dapat mengejar ketertinggalan mereka

dari negara maju terutama di bidang otomotif.

Negara-negara di Asia seperti Cina, Korea dan Thailand, secara nasional telah

menerapkan strategi pengembangan nanoteknologi. Dalam rangka peningkatan daya

saing produk industri Indonesia, maka salah satu focus pengembangan nanoteknologi

yang perlu dilakukan berdasarkan potensi yang dimiliki adalah pengembangan

nanomaterial. Ada tiga isu dalam pengembangan nanomaterial, yaitu:

1. Bagaimana membuat partikel yang berukuran nano (nanomaterial) sebagai bahan

baku produk nano,


2. Bagaimana mengkarakterisasi (sifat-sifat dan fenomena) nanopartikel yang telah

dibuat,

3. Bagaimana manyusun kembali nanopartikel dan mensintesanya menjadi produk

akhir yang sesuai dengan yang diinginkan.

Pembuatan nanomaterial dapat dilakukan dengan menggunakan dua

pendekatan, yaitu pendekatan top-down dan botton-up. Dalam pendekatan top-down,

pertama bulk material dihancurkan dan dihaluskan sedemikian rupa sampai berukuran

nano meter. Kemudian dari partikel halus yang diperoleh, dibuat material baru yang

mempunyai sifat-sifat dan performa yang lebih baik dan berbeda dengan material

aslinya. Pendekatan top-down dapat meliputi teknik pembuatan peralatan elektronik

dari semikonduktor silicon yang dibentuk sesuai pola tertentu.

Pendekatan top-down dapat dilakukan dengan teknik MA-PM (mechanical

alloying-powder metallurgy) atau MM-PM (mechanical milling-powder metallurgy),

dimana material dihancurkan sampai menjadi bubuk dan dilanjutkan dengan

penghalusan butiran partikelnya sampai berukuran puluhan nm. Kemudian, bubuk yang

telah halus disinter (bakar) dengan kondisi tertentu sehingga didapatkan material final

yang memiliki sifat-sifat dan performan yang sangat unggul berbeda dengan bulk

material aslinya.

Sebagai contoh, nanobaja diperoleh dari penghalusan partikel bubuk besi dan

karbon dengan teknik MA sampai berukuran 30 nm, kemudian disinter pada suhu

mendekati suhu eutectoid (A1: 723o

Dalam pendekatan bottom-up, material dibuat dengan menyusun dan

mengontrol atom demi atom atau molekul demi molekul sehingga menjadi suatu bahan

yang memenuhi suatu fungsi tertentu yang diinginkan. Misalnya kumpulan atom

karbon didesain sedemikian rupa sehingga membentuk struktur heksagonal sehingga

menghasilkan berlian yang memiliki kekuatan yang sangat tinggi. Pada saat yang

bersamaan, sekumpulan atom karbon dapat disusun membentuk struktur segienam

C) pada tekanan 41 MPa dalam suasana gas

nitrogen. Nanobaja berstruktur halus (mencapai beberapa puluh nm) memiliki kekuatan

dan umur 2 kali lipat. Teknologi ini sangat sederhana dan tidak memerlukan peralatan

tertentu untuk pembuatannya.


rombik sehingga menjadi arang yang sangat lunak sekali. Dengan nanoteknologi

dimungkinkan membuat berlian buatan sesuai yang diinginkan (Nurul, 2008).

Penerapan nanoteknologi pada bahan baku local dapat memberikan nilai

tambah dan meningkatkan nilai ekonominya secara signifikan. Sebagai contoh adalah

pada proses pengolahan mineral pasir besi. Produk samping dari pasir besi setelah

dipisahkan secara magnetik, menghasilkan mineral silica dan alumina, yang jika dibuat

dalam ukuran nano dapat diterapkan untuk beton berkekuatan tinggi, bahan sensor,

membran, dan lain-lain.

Untuk mengolah mineral alam yang dimiliki sebelum memasuki proses sintesa

nano, maka penguasaan berbagai teknologi penunjang yang meliputi teknik separasi,

purifikasi, ekstraksin dan lain sebagainya harus menjadi prioritas untuk dikembangkan.

Dengan memadukan teknologi sintesa nanomaterial dan teknologi penunjang

dimungkinkan diperoleh sebuah produk awal nanomaterial yang bernilai tinggi (Nurul,

2008).

2.4 Nanokomposit Polimer nanokomposit merupakan material yang terbentuk melalui penggabungkan

material polimer organik dengan material lain dalam skala nanometer. Polimer

nanokomposit sangat menarik perhatian karena seringkali mempunyai sifat mekanik,

termal, elektrik, dan optik yang lebih baik dibandingkan dengan makro ataupun

mikropartikelnya.

Dalam pembuatan nanokomposit, suatu matriks harus diisikan dengan bahan

penguat dan penghubung lainnya supaya dapat memiliki sifat-sifat yang lebih baik

dibandingkan dengan sifat-sifat bahan tunggal. Sering matriks yang berasal dari bahan

organik dengan pengisinya yang berasal dari bahan anorganik tidak mampu menjadi

homogen, disebabkan oleh berbedanya energi permukaan dari kedua bahan tersebut.

Untuk menyelesaikan permasalahan di atas, maka pengisinya dapat dimodifikasi

dengan bahan organik dalam hal ini surfaktan, seperti alkylammonium (Jin, 2003).

Secara umum polimer nanokomposit terbentuk dengan mendispersikan

nanopartikel organik atau anorganik pada matriks polimer. Nanopartikel dapat berupa

material tiga dimensi berbentuk sferis atau polihedral seperti silika, material dua


dimensi berupa padatan berlapis seperti clay, grafit, dan hidrotalsit ataupun nanofiber

satu dimensi seperti nanotube.

Polimer – nanokomposit biasanya merupakan bahan penggabungan antara

polimer dan bahan komposit sebagai penguat (reinforcement), seperti silika, zeolit, dan

bentonit. Reinforcement yang digunakan biasanya juga sebagai pengisi (filler) pada

matriks polimer. Antara Karet alam dan bentonit mempunyai sifat yang berbeda. Untuk

mempersatukan kedua bahan yaitu karet alam yang bersifat nonpolar dan bentonit yang

bersifat polar dibutuhkan zat pemersatu yang biasa disebut compatibilizer.

Compatibilizer yang biasa digunakan adalah zat yang identik dengan matriks

polimer serta dapat mengikat filler itu sendiri. Bahan compatibilizer yang sering

digunakan dalam pembuatan polimer–nanokomposit adalah PP–g–MA. Compatibilizer

memegang peranan penting dalam proses compounding. Peran compatibilizer sama

seperti peran emulsifier dalam teknologi emulsi. Compatibilizer yang paling banyak

digunakan adalah kopolimer baik tipe blok maupun graft (Liza, 2005; dan Dhena,

2011).

Dalam pembuatan komposit, suatu matriks harus diisikan dengan bahan penguat

dan penghubung lainnya supaya dapat memiliki sifat-sifat yang lebih baik

dibandingkan dengan sifat-sifat bahan tunggal. Sering matriks yang berasal dari bahan

organik dengan pengisinya yang berasal dari bahan anorganik tidak mampu menjadi

homogen, disebabkan oleh berbedanya energi permukaan dari kedua bahan tersebut.

Untuk menyelesaikan permasalahan di atas, maka pengisinya dapat dimodifikasi

dengan bahan organik dalam hal ini surfaktan, seperti alkylammonium (Jin, 2003).

Nanokomposit digunakan juga dalam pengolahan limbah cair yang dikeluarkan

oleh industri tekstil mengandung berbagai zat pewarna berbahaya. Semikonduktor

oksida logam seperti TiO2, ZnO, Fe2O3, sering digunakan sebagai katalis dalam

penanganan berbagai polutan organik dan zat pewarna. Fotoaktivitas oksida-oksida

logam tersebut dapat ditingkatkan dengan cara menurunkan ukuran partikel hingga 1-


10 nanometer. Semikonduktor yang dibuat hingga ukuran tersebut dikenal sebagai

nanopartikel (Wijaya, 2005).

Nanopartikel dapat dibuat dengan cara mengembankan oksida logam dalam

bahan inang, seperti polimer, lempung dan zeolit. Sebagai bahan inang, lempung lebih

mudah diperoleh dan lebih murah dibandingkan dengan bahan lain karena

keberadaannya yang melimpah dan tersebar luas di alam terutama di Indonesia.

Lempung yang digunakan adalah jenis bentonit yang memiliki kemampuan

mengembang serta kapasitas tukar kation yang tinggi. Modifikasi dapat dilakukan

dengan penambahan surfaktan, dimana lempung yang semula bersifat hidrofilik

berubah menjadi organofilik. Lempung hasil modifikasi disebut organoclay (Syuhada,

dkk, 2009).

Pada sistem konvensional, sebagai penguat polimer digunakan bahan pengisi

dengan ukuran mikron. Biasanya bahan pengisi dalam ukuran mikro tidak dapat

menghasilkan produk yang baik, karena pendispersiannya yang tidak merata di dalam

matriks polimer. Polimer nanokomposit merupakan alternative yang lebih menjanjikan

dibandingkan sistem konvensional.

Pola pendispersian bahan pengisi di dalam matriks polimer terdiri dari tiga tipe.

Pada matriks polimer Jika polimer tidak dapat memenuhi ruang (interkelasi) di antara

lapisan silikat, maka komposit yang dihasilkan adalah (a) mikrokomposit.

Mikrokomposit ini memiliki sifat yang sama dengan komposit konvensional. Dua tipe

komposit yang lain (b dan c) adalah nanokomposit. Jika salah satu atau beberapa rantai

polimer masuk (menyisip) di antara lapisan silikat maka terbentuk struktur interkelasi.

Pembentukan nanopartikel dari beberapa penelitian memiliki aktivitas yang

lebih besar sebagai katalis Selective Catalytic Reduction (SCR) dibandingkan Bulk

(Fatimah, 2009). Penyebaran clay berukuran nanometer membentuk nanokomposit

menunjukkan sifat superior dibandingkan komposit yang dibuat serat. Hanya

penambahan clay yang sangat sedikit (

Nanokomposit yang dihasilkan mempunyai struktur multi layer, yaitu alternasi

polimer dan lapisan silika. Struktur eksfoliasi atau delaminasi terbentuk jika lapisan

silikat seluruhnya terdispersi di dalam matriks polimer. Konfigurasi dimana

nanokomposit tersebar di dalam matriks polimer menghasilkan perubahan yang

signifikan dalam sifat gas barrier, heat deflection temperature, dimensi, dan ketahanan

api karena terjadi interaksi yang maksimum antara polimer dan clay (Manias, 2001).

Ada tiga metoda yang biasa digunakan untuk sintesa polimer – clay

nanokomposit (Utracki, 2002), yaitu:

1. In Situ Polimerization In Situ polymerization merupakan metoda yang pertama ditemukan untuk sintesa

polimer–clay nanokomposit menggunakan poliamid-6 oleh S. Fujiwara dan Sakamoto

(Manias, 2001). Pada metoda ini organoclay dilarutkan terlebih dahulu dalam pelarut

monomer. Monomer kemudian berpindah ke silikat, sehingga polimerisasi dapat terjadi

di antara lapisan silikat. Reaksi polimerisasi ini dapat terjadi dengan proses pemanasan,

radiasi, atau menggunakan inisiator.

2. Metoda Pelarut Pada prinsipnya metoda ini hampir sama dengan in situ polymerization. Mula-mula

organoclay dilarutkan dengan pelarut seperti toluen atau n,n dimetil formamid. Polimer

yang telah dilarutkan kemudian ditambahkan ke dalam larutan organoclay sehingga

polimer dapat terinterkelasi di antara lapisan silikat. Tahap terakhir adalah

menghilangkan pelarut dengan evaporasi, biasanya dalam kondisi vakum.

Keuntungan proses ini adalah interkelasi nanokomposit dapat dilakukan pada

polimer nonpolar atau yang mempunyai polaritas rendah. Kekurangan dari metoda ini

adalah penggunaan pelarut yang sukar diaplikasikan di dunia industri karena pelarut

yang dibutuhkan jumlahnya cukup besar dan membutuhkan biaya tinggi.

3. Melt Compounding Pada metoda ini, pencampuran organoclay dan termoplastik polimer dengan

compatibilizer dilakukan dalam Twin Screw Extruder pada kondisi leleh dan

diharapkan terjadi interkelasi yang maksimum antara polimer dan organoclay. Sejak

ditemukannya metoda ini oleh Giannelis, hal ini merupakan penemuan yang penting


untuk dunia industri dimana memungkinkan terjadinya pencampuran antara polimer

dan organoclay tanpa menggunakan pelarut (Dhena, 2011).

2.5 Surfaktan Cetil Trimetil Amonium Bromida Molekul-molekul atau ion-ion yang teradsorbsi pada perbatasan (interfasa) disebut

dengan bahan aktif permukaan (surface active agents) atau surfaktan. Surfaktan

mempunyai peran penting untuk menurunkan tegangan permukaan bahan yang

dikenai. Penggunaan surfaktan terbagi atas tiga golongan, yaitu sebagai bahan

pembasah (wetting agent), bahan pengemulsi (emulsifying agents), dan sebagai bahan

penglarut (solubilizing agents). Aktifitas kerja suatu surfaktan karena sifat ganda dari

molekul tersebut.

Struktur kimia surfaktan mempengaruhi sifat kelarutan yang cocok untuk

aktifitas surfaktan tersebut tergantung pelarut dan dan kondisi yang digunakan. Di

dalam bentuk surfaktan yang umum, “kepala” menggambarkan gugus yang larut

dalam air, sering disebut gugus hidrofil atau gugus lipofob dan “ekor” menggambarkan

gugus lipofil atau hidrofob di dalam air (Oktaviani, 2011).

Setrimonium Bromida (bahasa Inggris: Cetyl trimethylammonium bromide,

CTAB) adalah senyawa organik dengan rumus kimia (C16H33)N(CH3)3Br, yang

merupakan salah satu komponen dari antiseptik topikal yang disebut setrimida. Kation

dari setrimonium adalah agen kimiawi yang sangat efektif untuk melawan bakteri dan

fungi. CTAB dalam larutan akan terionisasi menjadi CTA+ dan Br-. Karena akan

terbentuk ion CTA+ yang bersifat amphifilik maka CTAB disebut sebagai deterjen

kationik. Ujung yang bersifat hidrofilik atau sering disebut sebagai “kepala” adalah

gugus amonium. Ujung yang bersifat hidrofobik atau disebut sebagai “ekor” adalah

rantai hidrokarbonnya yang tersusun atas gugus setil. Modifikasi permukaan bentonit penting dilakukan untuk dapat terbentuknya

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

diinginkan. Dalam melakukan modifikasi organik terhadap lapisan bentonit yang

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

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


http://id.wikipedia.org/wiki/Bahasa_Inggris�http://id.wikipedia.org/wiki/Rumus_kimia�http://id.wikipedia.org/wiki/Antiseptik�http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Setrimida&action=edit&redlink=1�http://id.wikipedia.org/wiki/Kation�http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Setrimonium&action=edit&redlink=1�http://id.wikipedia.org/wiki/Bakteri�http://id.wikipedia.org/wiki/Fungi�http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Amphifilik&action=edit&redlink=1�http://id.wikipedia.org/wiki/Deterjen�http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kationik&action=edit&redlink=1�http://id.wikipedia.org/wiki/Hidrofilik�http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Amonium&action=edit&redlink=1�http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Hidrofobik&action=edit&redlink=1�http://id.wikipedia.org/wiki/Hidrokarbon�http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Setil&action=edit&redlink=1�

membuat lapisan silikat larut dengan matriks polimer lainnya, adalah dengan

mengubah permukaan lapisan silikat yang hidrofil menjadi organophilik, sehingga

memungkinkan terjadi interkalasi dengan berbagai polimer (

Julinawati, 2013).

2.6 Grafting Divinil Benzena pada Polipropilena Rumus molekul divinil benzena C10H10, titik didihnya 195oC, tidak larut dalam air dan

larut dalam etanol dan eter, dan memiliki titik nyala 76o

Tabel 2.5 Sifat-Sifat dari Divinilbenzena (DVB)

C. Divinil benzena (DVB)

adalah suatu zat pengikat-silang yang menambah sifat polimer. Divinil benzena dibuat

dengan cara dehidrogenasi campuran isomer dietilbenzena. Monomer komersial dari

divinil benzena adalah meta-DVB dan para-DVB. Tabel berikut adalah sifat-sifat dari

divinil benzena.

Sifat Nilai

Berat Molekul (g/mol) 130,91

Titik Didih, o 195 C

Titik Beku, o -45 C

Titik Nyala, o 65,6 C (Wulandari, 2011)

Ketika bereaksi bersama-sama dengan polimer, divinil benzena dapat

digunakan sebagai monomer reaktif dalam resin polyester. Stirena dan divinil benzena

bereaksi secara bersama-sama menghasilkan kopolimer stirena-divinil benzena. Pada

pabrik plastik, divinil benzena digunakan dalam industri plastik untuk mengikat silang

dan memodifikasi material-material dan untuk membantu proses kopolimerisasi. Dapat

juga meningkatkan resistansi terhadap tekanan retak, bahan kimia, panas distorsi,

kekerasan dan kekuatan. (James,W., 2005).


CH2

CH2

Gambar 2.2 Struktur divinil benzene

Reaksi grafting divinil benzena pada polipropilena dapat terjadi selama proses

pembuatan papan partikel. Mekanisme reaksi diperkirakan berlangsung melalui

mekanisme radikal bebas. Reaksi diawali dengan dekomposisi inisiator oleh termal

sehingga terbentukan radikal bebas. Selanjutnya radikal bebas ini akan menyerang

ikatan rangkap dari divinil benzena dan terbentuk radikal divinil benzena. Kemudian

radikal divinil benzena ini berikatan dengan polipropilena dan terbentuk ikatan silang.

Adanya ikatan silang ini akan menambah kekuatan sifat mekanik papan partikel

(Eddyanto, 2007).

CH2

CH2

+

CH3CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3 CH3

CH3

CH3

CH3

CH3 CH3 CH3

Polipropilena DVB PP - g - MA

Gambar 2.3 Reaksi antara polipropilena dengan divinil benzena


Reaksi pengikatan silang antara rantai polipropilena dengan molekul-molekul

divinil benzena berlangsung seperti pada gambar 2.3. Disamping terjadinya reaksi

pengikatan silang, reaksi polimerisasi divinil benzena membentuk homopolimer sangat

mungkin terjadi karena adanya inisiator benzoil peroksida sebagai sumber radikal

bebas dan reaksi ini tidak diharapkan.

2.7 Grafting Maleat Anhidrat Maleat anhidrat banyak digunakan dalam penelitian polimer. Maleat anhidrat dapat

dibuat dari asam maleat. Maleat anhidrat dengan berat molekul 98,06 dapat larut dalam

air, meleleh pada temperatur 57-60oC, mendidih pada 202o

C dan spesifik grafiti 1,5.

Maleat anhidrat adalah senyawa vinil tidak jenuh merupakan bahan mentah dalam

sintesa resin poliester pelapisan permukaan karet, deterjen, bahan aditif dan minyak

pelumas, plastisizer dan kopolimer. Maleat Anhidrat mempunyai sifat kimia khas yaitu

adanya ikatan etilenik dengan gugus karbonil didalamnya, ikatan ini berperan dalam

reaksi adisi. Dalam penelitian yang dilakukan Pranata (2009), maleat anhidrat dapat

menempel (tergrafting) pada matriks HDPE.

2.7.1 Inisiator Inisiator sering digunakan untuk membentuk radikal bebas. Beberapa alasan mengapa

digunakan peroksida sebagai inisiator yaitu:

a. Kecepatan dekomposisi peroksida

b. Keraktifan radikal dalam penyerapan atom hidrogen pada polimer

c. Proses awal dekomposisi untuk menghasilkan radikal bebas bergantung pada

kekuatan reaksi dan variasi proses

d. Keraktifan radikal dalam penyerapan atom hidrogen pada polimer

e. Waktu paruh peroksida

f. Sifat fisik peroksida

Gambar dekomposisi dari benzoil peroksida dapat dilihat pada gambar 2.4.


Gambar 2.4 Mekanisme dekomposisi dari benzoil peroksida (BPO)

(Carry, M.,1998)

2.7.2 Reaksi Grafting Sebuah kopolimer graft adalah sebuah polimer dimana menempel satu atau lebih

spesies blok pada rantai. Contoh:

M = monomer

G = rantai cabang

X = unit rantai yang diserang

Pada polimer graft dapat bersifat homopolimer dan kopolimer.

2.7.3 Mekanisme Coupling Polimer yang mengandung hidrogen yang aktif digunakan untuk sintesis kopolimer

graft. poly (etilena oksida) adalah grafting yang mudah kedalam nilon. Faktor – faktor

yang mempengaruhi daerah grafting pada polimer adalah:

(a) Struktur dasar sebuah polimer

(b) Struktur dasar monomer dan comonomer


(c) Struktur dan konsentrasi inisiator

(d) Efisiensi kecepatan proses; Efisiensi kecepatan monomer dan inisiator dengan

polimer. Efisiensi kecepatan proses menentukan konsentrasi reaktan.

(e) Suhu; proses suhu yang tinggi secara umum menyebabkan polimer mengalami

degradasi, mengurangi half-life inisiator, mengubah kecepatan atau kespesifikan

reaksi (Sigh, R.P. 1992).

2.7.4 Mekanisme Grafting MA ke dalam PP Mekanisme grafting MA ke dalam PP dapat dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu:

1. Tahap Dekomposisi Peroksida

2. Tahap Inisiasi

3. Tahap Propagasi

4. Tahap Transfer Rantai

5. Tahap Terminasi

Dekomposisi Peroksida

O

O O

O

Benzoil Peroksida

suhu = 140oC OO

Benzoilperoksil radikal

Inisiasi

OO + C C C C

H H

HHHH

CH3 CH3

Benzoilperoksil radikal Polipropilena

OOH + C C C C

H HCH3 CH3

HHH.


Propagasi

C C C C

H HCH3 CH3

HHH. +

O OOO OO

C C C C

HH

.Maleat Anhidrat

HHH

CH3 CH3

O OO

C C C C

HH

. HHH

CH3 CH3

+

Transfer Rantai

C C C C

H H

HHHH

CH3 CH3

O OO

H

C C C C

HH

HHH

CH3 H

C C C C

H HCH3 CH3

HHH.

+

TerminasiO OO

C C C C

HH

. HHH

CH3 CH3

+ C C C CH HCH3 CH3

HHH.

O OO

HC C C C

HH

HHH

CH3 CH3

+

C C C C

H HCH3 CH3

HH


2.8 Pengujian dan Karakterisasi 2.8.1 Analisa Difraksi Sinar-X (XRD) Metode analisis difraksi sinar-X dilakukan dengan menimbang sekitar 0,5 gram bubuk

sampel yang akan dianalisis diletakkan dalam tempat sampel dan ditentukan langsung

dalam difraktometer sinar-X Shimadzu model XRD 6000 menggunakan radiasi Cu Kα.

Sampel yang dianalisis dapat digunakan kembali untuk analisis lainnya. Pada waktu

suatu sampel dikenai sinar X, maka intensitas sinar yang ditransmisikan lebih rendah

dari intensitas sinar datang. Hal ini disebabkan adanya penyerapan oleh sampel dan

juga penghamburan oleh atom-atom dalam material tersebut.Berkas sinar X yang

dihamburkan tersebut ada yang saling menghilangkan karena fasanya berbeda dan ada

juga yang saling menguatkan karena fasanya sama. Berkas sinar X yang saling

menguatkan itulah yang disebut sebagai berkas difraksi.

Penyebab meningkatnya basal spacing d001 adalah terjadi karena kemampuan

swelling pada saat interkalasi. Lapisan-lapisan silikat pada bentonit dapat terbuka

semakin lebar ketika kation-kation yang ada tertukar oleh spesies pemilar yang

ukurannya lebih besar. Keberadaan spesies pemilar terkalsinasi akan meningkatkan

jarak antar lapis yang menyebabkan peningkatan harga d001

. (Sutha, 2008; Wijaya,

2004 dan Fatimah, 2009).

2.8.2 Penentuan Gugus Fungsional Sistem analisa spektroskopi infra merah (IR) telah memberikan keunggulan dalam

mengkarakterisasi senyawa organik dan formulasi suatu material. Analisa infra merah

(IR) akan menentukan gugus fungsi dari molekul yang memberikan regangan pada

daerah serapan infra merah. Tahap awal identifikasi bahan, maka harus diketahui pita

serapan yang karakteristik untuk masing-masing bahan dengan membandingkan

spektrum yang telah dikenal. Pita serapan yang khas ditunjukan oleh monomer

penyusun material dan struktur molekulnya.

Penentuan gugus fungsional dilakukan dengan alat FTIR model Shimadzu 8201

PC dengan metode padatan (bubuk). Sebanyak 0,2 mg lempung yang akan dianalisis

dihomogenkan dengan 20 mg bubuk KBr (perbandingan 1%) kemudian dengan


tekanan 2000 psi ditekan hingga menjadi pelet yang tipis dan transparan. Pelet tersebut

kemudian diletakkan dalam sel dan analisis spektra dilakukan pada bilangan

gelombang 400–4000 cm-1 (Wijaya, 2004).

Hasil analisis dengan FTIR untuk bentonit memperlihatkan adanya serapan

pada bilangan gelombang 3435 cm

-1 merupakan serapan dari HO–H yang terserap

yang merupakan serapan khas yang nampak untuk semua anggota smektit. Selanjutnya

serapan pada bilangan gelombang 1637,5 cm-1 merupakan serapan dari H2

O secara

lengkung (O-H tekuk). Serapan gugus OH yang cukup kuat menunjukkan kuatnya

ikatan OH dengan kation-kation yang ada pada antar lapis bentonit (Wijaya, 2005).

2.8.3 Pengujian Morfologi

Mikroskop pemindai elektron (SEM) adalah alat yang dapat membentuk bayangan

permukaan spesimen secara makroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm

diarahkan pada spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan

beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar X, elektron sekunder

dan absorpsi elektron.

Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan.

Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang

tebalnya sekitar 20 μm dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan

tofografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan. Gambar

tofografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang dipancarkan oleh

spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor yang

diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas

menggambarkan struktur permukaan spesimen.

Selanjutnya gambar di monitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam

putih atau dapat pula direkam ke dalam suatu disket. Sampel yang dianalisa dengan

teknik ini harus mempunyai permukaan dengan konduktivitas tinggi. Karena polimer

mempunyai kondiktivitas rendah maka bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor

(bahan pengantar) yang tipis. Bahan yang biasa digunakan adalah perak, tetapi juga


dianalisa dalam waktu yang lama, lebih baik digunakan emas atas campuran emas dan

palladium (Rafli, 2008).

2.8.4 Analisis Termal Bahan Polimer Analisis termal bukan saja mampu untuk memberikan informasi tentang perubahan

fisik sampel (misalnya titik leleh dan penguapan), tetapi juga terjadi proses kimia yang

mencakup polimerisasi, degradasi, dekomposisi, dan sebagainya. Differensial Thermal

Analysis (DTA) adalah suatu metode yang dapat digunakan untuk menentukan sifat

termal suatu bahan polimer. DTA merupakan suatu metode yang dapat mencatat

perbedaan suhu antara sampel dan senyawa pembanding, baik terhadap waktu ataupun

suhu.

Dalam bidang polimer DTA sering digunakan untuk menentukan temperatur

leleh (Tm) dan temperatur gelas (Tg). Temperatur leleh adalah temperatur pada saat

polimer mengalami pelelehan secara sempurna, sedangkan temperatur transisi gelas

(Tg

Kekurangan DTA adalah terlihat perbedaan yang nyata pada jangkauan

temperatur yang lebar sehingga diperlukan waktu yang cukup lama untuk mencapai

jangkauan tersebut, dan kurva yang dihassilkan sangat tergantung pada peralatan dan

teknik penentuan sehingga untuk jenis material yang sama jika dianalisis dengan dua

alat yang berbeda akan memberikan kurva yang sedikit berbeda.

) adalah temperatur pada saat terjadinya perubahan sifat polimer dari elastis menjadi

kaku. Metode DTA mempunyai kelebihan dapat memberikan hasil yang spesifik untuk

suatu sampel, karena tidak ada dua materi yang memberikan suatu kurva yang sama

persis walaupun mempunyai perbedaan yang sangat kecil dari struktur kristal dan

komposisi kimia. Puncak-puncak yang dihasilkan akan berbeda baik dari luas ataupun

bentuk puncak sehingga kurva yang dihasilkan khas untuk setiap jenis material.


bab 2 tinjauan pustaka -...

Documents