Pengolahan Zeolit Alam sebagai Bahan Pengisi Nano Komposit Polipropilena dan Karet Alam Sir -20 dengan Kompatibeliser Anhidrida Maleat-Grafted-Polipropilena

Abstract

Natural zeolites have been carried out preparation of the North Tapanuli Pahae North Sumatra Province in the form of slabs with the grinding be sized 200 mesh (74μm) of natural zeolite is stiffened process of purification and calcination at a temperature of 600 0 C for 1 hour without calcination and refining as well as calcination and processed into nano particles of natural zeolite with the ball mill for 10 hours. The results of the preparation process of nano-particle zeolite and calcining without the calcination and the characterization performed by XRF chemical content, to determine the size of the nano with the Partikel Size Aanalizer (PSA), morphology (SEM) and XRD.the result preparation is used as filler material at the nano composite mixture of natural rubber SIR -20 with polypropylene (PP) using compatibelizer polypropylene - maleic anhydride (PP-g-MA). The method is carried out in research in the preparation of composite nano making compound SIR-20 with two roll mixing mill equipment, with materials natural rubber SIR -20 mixed with antioxidants, sulfur, antidegrand, carbon black and then made the manufacture of an activator of nano composites made by mixing nano partilel natural zeolite calcination and without calcination results in a mixture of polypropylene (PP), PP-g-MA and compound SIR-20 and in the internal mixer with a temperature of 180 0

C laboplastomill a rate of 60 rpm for 10 minutes, with the composition of the compound SIR -20 and PP (70/30), PP-g-MA (5) wt%, nano-particles of natural zeolite calcination and without calcination with composition (0,2,4,6)% wt. The nano composite of the internal mixer in a granular form of printing press made hot and cold for 10 minutes, then made specimens for each test sample in accordance with standard sizes ASTM and JIS –k 6781 for dumbbell tensile strength . The results of nano-composite specimens performed the characterization of mechanical properties (tensile strength, elongation break and Young's Modulus), morphological analysis by SEM and XRD analysis, thermal analysis with DSC, TGA-DTA. From the analysis of natural zeolite preparation obtained particle size of 190.2 nm for calcination of natural zeolite, without calcination to 148.8 nm. The results of the chemical content analysis for nano-particles of natural zeolite calcination element of SiO2 (71.06)%, Al2O3 (17:29)% while the natural zeolite nano-particles without calcination obtained levels of SiO2 (80.30)%, Al2O3 (14.19)%, the results of analysis of morphology seen happen clumping and no cavity in accordance with the structure of zeolite, the results of XRD analysis of the natural zeolite types mordenit. The results of nano-composite mixture of PP / PPMA / nano particles of natural zeolite is obtained as follows. From the results of thermal analysis by DSC for the composition of natural zeolite nano calcination 0%wt, Tg -51.52 0 C there was an increase to 2% wt composition of Tg - 53.19 0 C while the melting point there is also increased, without the nano zeolite 168.66 0 C, to 2% wt composition of natural zeolite nano calcination 171.55 0C ,the composition of 2%wt natural zeolite nano without calcination 170.80 0 C. and the results of X- ray analysis Difraction (XRD) obtained is an increase of the spacing of the matrix polymer polypropylene and show the intercalation between the polymer with fillers for PP d = 5.2677 (Å) nano-particles of natural zeolite calcined 2% wt, d = 5.3044 (Å), 4% wt d = 5, 2918 (Å), 6% wt d = 5, 2606 (Å) zeolite nano particles without calcination 2% wt d = 5.2730 (Å), 4% wt d = 5.2730 (Å), 6% wt d = 5.3170 (Å), the results tensile test obtained an increase in the presence of natural zeolite nano, on komosisi 2% wt zeolite calcination of nano particles of 24.6 MPa and 2% wt zeolite without calcination 23.8 MPa, while without the nano-particle zeolite tensile strength 23.6 MPa. For nano composite mixture of PP / PPMA / SIR-20 compound, obtained from XRD analisisis is an increase of the spacing of the polypropylene matrix and show intercalation between the polymer with nano particles of natural zeolite calcination d = 5.2577 (Å), 0% wt, d = 5.2730 (Å), 2% wt, d = 5.2730 (Å), 4% wt, d = 5.2660 (Å), 6% wt zeolite nano without calcination d = 5.2730 (Å) , 2% wt, d = 5.2918 (Å), 4% wt, d = 5.2270 (Å), 6% wt. tensile test results obtained in the presence of nano particles increase in natural zeolite, the composition of 2% wt, for 8 MPa and 6% wt without calcination 7.7 MPa, while without the nano zeolite 6.6 MPa tensile strength, Thermal Analysis of an increase in melting point and decomposition temperature on the composition of natural zeolite nano particles calcination without calcination.

Telah dilakukan preparasi zeolit alam dari daerah Pahae Kabupaten Tapanuli Utara Propinsi Sumatera Utara dalam bentuk bongkahan dengan proses pengerusan menjadi ukuran 200 mesh(74μm) dikakukan proses pemurnian dan kalsinasi pada suhu 600 0 C selama 1 jam kalsinasi dan tanpa pemurnian dan tanpa kalsinasi dan diolah menjadi nano partikel dengan proses ball mill selama 10 jam. Hasil dari proses preparasi nano patikel zeolit alam proses pemurnian dan kalsinasi serta tanpa kalsinasi dilakukan karakterisasi kandungan kimia dengan XRF, untuk menentukan ukuran nano dengan PSA, morfologi (SEM ) dan XRD.Hasil preparasi ini digunakan sebagai bahan pengisi pada nano komposit campuran karet alam SIR -20 dengan polipropilena (PP ) dengan menggunakan kompatibeliser polipropilena - maleic anhidrida (PP-g-MA) .Metode yang dilakukan dalam pembuatan nano komposit yakni : pembuatan kompon SIR-20 dengan peralatan two roll mixing mill ,dengan bahan Karet SIR -20 dicampur dengan bahan antioksidan , sulfur , antidegrand , carbon black dan aktivator kemudian dilakukan pembuatan nano komposit dengan cara mencampurkan nano partilel zeolit alam pada campuran polipropilena (PP ) , PP-g-MA dan kompon SIR- 20 dan dalam internal mixer laboplastomill dengan suhu 180 0 C dengan laju 60 rpm selama 10 menit, dengan komposisi kompon SIR -20 dan PP (70/30 ), PP-g-MA(5)% wt ,nano partikel zeolit alam kalsinasi dan tanpa kalsinasi dengan komposisi (0,2,4,6) % wt .Hasil nano komposit dari internal Mixer dalam bentuk granular dilakukan cetak tekan panas dan tekan dingin selama 10 menit , kemudian dibuat spesimen untuk masing-masing sampel pengujian sesuai dengan ukuran standar ASTM dan JIS K 6781 untuk dumbell kekuatan tarik . Hasil spesimen nano komposit dilakukan karakterisasi yakni sifat mekanik (Kekuatan tarik, perpanjangan putus dan Modulus Young’s ) , analisis morfologi dengan SEM dan analisis XRD , analisa termal dengan DSC , TGA-DTA. Dari hasil analisis preparasi zeolit alam diperoleh ukuran partikel 190,2 nm untuk zeolit alam kalsinasi, untuk zeolit tanpa kalsinasi 148,8 nm . Hasil analisis kandungan kimia untuk nano partikel zeolit alam kalsinasi unsur SiO2 (71.06) %,Al2O3 (17.29)% sedangkan nano partikel zeolit alam tanpa kalsinasi diperoleh kadar SiO2 (80.30) %,Al2O3 ( 14,19) %, hasil analisis morfologi terlihat terjadi penggumpalan dan ada rongga sesuai dengan struktur zeolit, hasil dari analisis XRD zeolit alam jenis mordenit . Hasil nano komposit campuran PP/PPMA /nano partikel zeolit alam diperoleh sebagai berikut. Dari hasil analisis termal dengan DSC untuk komposisi nano zeolit alam kalsinasi 0%wt , Tg -51,52 0 C ada peningkatan ke komposisi 2 %wt sebesar Tg - 53,19 0 C sedangkan titik leleh juga ada peningkatan , tanpa nano zeolit 168,66 0 C, untuk komposisi 2 % wt nano zeolit alam kalsinasi 171,55 0 C , komposisi 2 %wt nano zeolit alam tanpa kalsinasi 170,80 0 C .dan hasil analisis X-Ray Difraction (XRD) diperoleh adalah terjadinya peningkatan terhadap jarak spasi dari matrik polimer polipropilena dan menunjukkan adanya interkalasi diantara polimer dengan bahan pengisi untuk PP d = 5,2677 (Å) nano partikel zeolit alam kalsinasi 2 % wt, d = 5,3044 (Å) , 4 % wt d = 5, 2918 (Å) ,6 % wt d = 5, 2606 (Å) nano partikel zeolit tanpa kalsinasi 2 % wt d = 5,2730 (Å) , 4 %wt d = 5,2730 (Å), 6 %wt d = 5,3170 (Å) , hasil uji tarik diperoleh peningkatan dengan adanya nano zeolit alam ,pada komosisi 2 % wt nano partikel zeolit kalsinasi sebesar 24,6 Mpa dan 2 %wt zeolit tanpa kalsinasi 23,8 Mpa, Sedangkan tanpa nano partikel zeolit kekuatan tarik 23,6 MPa . Untuk nano komposit campuran PP/PPMA/ kompon SIR-20 ,diperoleh dari analisisis XRD adalah terjadinya peningkatan terhadap jarak spasi dari matrik polipropilena dan menunjukkan interkalasi diantara polimer dengan nano partikel zeolit alam kalsinasi d = 5,2577(Å) , 0 % wt, d = 5,2730 (Å) , 2 % wt, d= 5,2730 (Å) ,4 %wt, d= 5,2660 (Å) ,6 % wt nano zeolit tanpa kalsinasi d = 5,2730(Å) , 2 % wt, d = 5,2918 (Å) , 4 %wt , d= 5,2270 (Å) ,6 %wt .Hasil uji tarik diperoleh peningkatan dengan adanya nano partikel zeolit alam ,pada komposisi 2 %wt, sebesar 8 Mpa dan 6 %wt tanpa kalsinasi 7,7 Mpa, Sedangkan tanpa nano zeolit kekuatan tarik 6,6 MPa , dari Analisis Termal adanya peningkatan titik leleh dan suhu dekomposisi terhadap komposisi nano partikel zeolit alam kalsinasi maupun tanpa kalsinasi.