Analisa Termal (TGA-DTA) Komposit HDPE dengan Filler Zeolit Alam Modifikasi

4.1.2   Analisa Termal (TGA-DTA) Komposit HDPE dengan Filler Zeolit Alam Modifikasi

Analisa termal yang diperlihatkan pada tabel 4.2 digunakan untuk mendeteksi perubahan fisika (penguapan) dan perubahan kimia (dekomposisi) suatu bahan yang ditunjukkan dengan penyerapan panas (endotermik) untuk mencairkan atau melelehkan bahan dan pelepasan panas (eksotermik) untuk menguapkan bahan.

Analisa termal TGA yang ditunjukkan pada gambar 4.9 dimaksudkan untuk mengetahui perubahan berat dari suatu senyawa sebagai fungsi dari suhu ataupun waktu.

Berdasarkan gambar 4.9 diketahui bahwa untuk HDPE terjadi pengurangan massa sebesar -26.21 mg pada suhu 448.47 - 475.70⁰C dan terjadi titik leleh pada suhu 124.27-140.13⁰C. Pada komposit HDPE dengan filler zeolit alam kalsinasi terjadi pengurangan massa sebesar -21.29 mg pada suhu 458.93-485.17⁰C dan terjadi titik leleh pada suhu 131.23-146.80⁰C. Untuk komposit HDPE dengan filler zeolit alam kalsinasi dan PE-g-MA terjadi pengurangan massa sebesar -25.37 mg pada suhu 461.10-488.23⁰C dan terjadi titik leleh pada suhu 133.47-151.23⁰C. Pada komposit HDPE dengan filler zeolit alam sintesis CTAB terjadi pengurangan massa pada suhu 464.50-483.53⁰C sebesar -27.07 mg dan terjadi titik leleh pada suhu 134.93-147.53⁰C. Dan untuk komposit HDPE dengan filler zeolit alam sintesis CTAB dan PE-g-MA terjadi pengurangan massa pada suhu 442.93-484.57⁰C sebesar -19.10 mg dan terjadi titik leleh pada suhu 124.27-138.63⁰C.

Dari hasil pengujian TGA tersebut dapat disimpulkan bahwa titik leleh tertinggi terdapat pada komposit HDPE dengan filler zeolit alam kalsinasi dan PE-g-MA sebesar 133.47-151.23⁰C.

Hasil uji termal DTA ditunjukkan pada gambar 4.10

Pada gambar 4.10 dapat diketahui bahwa untuk HDPE pada suhu 448.47– 475.70⁰C terjadi dekomposisi (perubahan kimia) dan penurunan aliran panas sebesar -12.075 microV. Pada komposit HDPE dengan zeolit alam kalsinasi terjadi penurunan aliran panas sebesar -12.625 microV dan terjadi dekomposisi pada suhu 458.93 – 485.17⁰C. Pada komposit HDPE dengan zeolit alam kalsinasi dan PE-g-MA terjadi dekomposisi pada suhu 461.10 – 488.23⁰C dan penurunan aliran panas sebesar -14.550 microV. Pada komposit HDPE dengan zeolit alam sintesis CTAB terjadi dekomposisi pada suhu 464.50 – 483.53⁰C dan penurunan aliran panas sebesar -13.500 microV. Pada komposit HDPE dengan zeolit alam sintesis CTAB dan PE-g-MA terjadi dekomposisi pada suhu 442.93 – 484.57⁰C dan penurunan aliran panas sebesar -11.363 microV.

Dari hasil uji DTA dapat disimpulkan bahwa dekomposisi tertinggi terjadi pada komposit HDPE dengan filler zeolit alam kalsinasi dan PE-g-MA sebesar 488.23⁰C.Hasil Penelitian (Rihayat dan Suryani, 2010)  Pengolahan dan pengujian sifat termal Polipropilen-clay nanokomposit menunjukkan dengan sedikit penambahan clay yang telah diolah dengan menggunakan surfaktan CTAB kedalam PP murni, maka terjadi peningkatan secara signifikan terhadap kestabilan termal, dimana peningkatan terbesar terjadi pada pencampuran 5% clay yaitu sekitar 74% jika dibandingkan dengan matrik polimer.

Berdasarkan pernyataan diatas maka komposit HDPE dengan filler zeolit alam kalsinasi dan PE-g-MA memiliki nilai titik leleh dan dekomposisi yang lebih baik dibandingkan dengan filler zeolit alam sintesis CTAB.

Analisa SEM Partikel Zeolit Alam Modifikasi

a. Partikel Zeolit Alam Kalsinasi

 Analisa Scanning Electron Microscope (SEM) partikel zeolit alam kalsinasi dimaksudkan untuk mengetahui bentuk morfologi serta pori atau rongga pada partikel zeolit alam kalsinasi yang dikalsinasi dengan larutan HCL pada temperatur 600⁰C selama 2 jam.

Pada gambar 4.1 dan 4.2 diperlihatkan hasil uji morfologi partikel zeolit alam kalsinasi dengan perbesaran berturut-turut 250 kali dan 750 kali dengan besar ukuran partikel 100 µm dan 20 µm. Pada gambar hasil morfologi terlihat jelas banyaknya lubang atau rongga yang terbentuk, yang ditandai dengan warna gelap dan bentuk partikel zeolit alam kalsinasi yang berwarna terang. Hal ini didukung dari hasil penelitian (Suriawan, dan Nindhia., 2010) yang diketahui bahwa pengasaman dengan H₂SO₄ menyebabkan timbulnya rongga atau porositas yang lebih banyak dibandingkan dengan zeolit tanpa aktifasi ( tanpa proses perendaman dengan larutan H₂SO₄).

b. Partikel Zeolit Alam Sintesis CTAB

Hasil uji morfologi partikel zeolit alam sintesis CTAB diperlihatkan pada gambar 4.3 dan 4.4 dengan perbesaran 500 kali dan 2000 kali dengan besar ukuran partikel berturut-turut 50 µm dan 10 µm. Dari foto SEM terlihat adanya rongga atau pori yang ditunjukkan dengan warna gelap dan warna terang yang merupakan partikel zeolit alam sintesis CTAB.

Dari hasil uji morfologi terlihat bahwa bentuk partikel zeolit alam sintesis CTAB tidak beraturan dan masih memiliki kristal-kristal kecil disekitar permukaannya atau masih adanya pengotor yang masih menempel pada kristal. Kristal-kristal kecil tersebut merupakan unsur zeolit yang tidak membentuk kristal atau biasa disebut amorf (Mustain,A., dkk. 2011).

Analisa XRF Partikel Zeolit Alam Sintesis CTAB

Analisa X-Ray Fluoresensi (XRF) partikel zeolit alam sintesis CTAB dimaksudkan untuk mengetahui unsur-unsur yang terkandung didalam partikel zeolit alam sintesis CTAB melalui grafik hubungan dua parameter energi unsur (keV) terhadap intensitas cacahan perdetik (cps/count per second) yang berarti semakin besar intensitas yang muncul, maka semakin banyak kandungan unsur tersebut dalam suatu bahan.

Hasil analisa partikel zeolit alam sintesis CTAB ditunjukkan pada gambar 4.5. Dari hasil uji X-Ray Fluoresensi (XRF) diketahui senyawa yang dominan yang terdapat pada partikel zeolit alam sintesis CTAB adalah C (karbon) sebesar 32,41%, O (Oksigen) sebesar 42,35%, Si (Silika) sebesar 15,66%, Al (Aluminium) sebesar 5,18%, sedangkan senyawa lainnya merupakan impuritinya seperti Na (Natrium) sebesar 0,36%, Mg (Magnesium) sebesar 0,34%, K (Kalium) sebesar 1,96%, Ca (Kalsium) sebesar 0,61%, dan Fe (Besi) sebesar 1,14%.

Pengujian Sifat Mekanik Komposit HDPE dengan Filler Zeolit Alam Modifikasi

Pengujian sifat mekanik meliputi kekuatan tarik, perpanjangan putus, dan modulus elastis yang diperlihatkan pada tabel 4.1. Hasil pengujian untuk kekuatan tarik diperlihatkan pada gambar 4.6.

Pengujian kekuatan tarik (Tensile Strength) dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan suatu bahan komposit untuk menerima beban tanpa menjadi rusak atau putus. Dari hasil uji mekanik komposit HDPE dengan filler zeolit alam modifikasi (zeolit alam kalsinasi dan zeolit alam sintesis CTAB) yang ditunjukkan pada gambar 4.6 diketahui bahwa komposit HDPE dengan filler zeolit alam sintesis CTAB dan PE-g-MA menunjukkan nilai kekuatan tarik tertinggi sebesar 24.964 MPa, dan mengalami kenaikan sebesar 1.421 MPa dari nilai kekuatan tarik HDPE.

Hasil pengujian mekanik untuk perpanjangan putus (elongation at break) ditunjukkan pada gambar 4.7.

Pengujian sifat elongation at break (perpanjangan putus) dimaksudkan untuk mengetahui pertambahan panjang dari spesimen karena beban penarikan sampai sesaat sebelum spesimen mengalami perpatahan. Berdasarkan hasil pengujian mekanik komposit HDPE dengan filler zeolit alam modifikasi yang ditunjukkan pada gambar 4.7 diketahui bahwa komposit HDPE dengan filler zeolit alam sintesis CTAB dan PE-g-MA memiliki nilai perpanjangan putus tertinggi sebesar 398.89 mm, dan mengalami kenaikan sebesar 177.64 mm dari nilai perpanjangan putus HDPE.

Dan hasil pengujian mekanik untuk modulus elastis diperlihatkan pada gambar 4.8.

Pengujian modulus elastis yang ditunjukkan pada gambar 4.8 dimaksudkan untuk mengetahui ukuran suatu bahan terhadap deformasi elastik. Dan hasil dari komposit HDPE dengan filler zeolit alam sintesis CTAB menunjukkan nilai tertinggi modulus elastis sebesar 720.76 MPa dan mengalami kenaikan sebesar 10.81 MPa dari nilai modulus elastis HDPE.

Berdasarkan hasil pengujian mekanik (kekuatan tarik, perpanjangan putus, dan modulus elastis) diketahui bahwa dengan penambahan filler zeolit alam sintesis CTAB mengakibatkan pertambahan nilai sifat mekanik yang meliputi kekuatan tarik, perpanjangan putus, dan modulus elastis. Hal ini disebabkan karena adanya sifat surfaktan CTAB pada partikel zeolit alam sintesis CTAB yang mengakibatkan partikel yang terbentuk mudah terdispersi, sehingga campuran komposit lebih homogen.