Analisis Sifat Kekuatan Tarik,  Derajat Kristalinitas dan Strukturmikro Komposit Polimer Polipropi/ena-Pasir (Sudirman)

## ANALISIS  SIFAT KEKUATAN  TARIK, DERAJAT KRISTALINITAS  DAN  STRUKTURMIKRO  KOMPOSIT POLIMER  POLIPROPILENA-PASIR
Sudirmanl, Aloma Karo Karol, Ari H.I, Bambang Sugengl, RukihaW dan Mashuri 2 lPuslitbang Iptek Bahan (P3IB)  - BATAN Kawasan  Puspiptek,  Serpong 15314, Tangerang 2Jurusan Fisika,  FMIPA  - ITS Keputih  Suko/ilo,  Surabaya  601/1

## ABSTRAK
ANALISIS SIFAT KEKUATAN TARIK, DERAJAT KRISTALINITAS DAN STRUKTURMIKRO KOMPOSIT POLIMER POLIPROPILENA-PASIR. Telah  diJakukan modifikasi bahan berbasis polimer menjadi komposit polimer dengan menambahkanfiller. Sifat mekanik berupa kekuatan tarik, derajat kristalinitas dan strukturmikro dari  komposit polimer berbasis polipropilena denganfiller pasir telah diteliti.  Pembuatan komposit  polimer  dalam  penelitian  ini  diJakukan  dengan  mencampurkan  matriks  berupa  polipropilena melt flow (MF)  2  atau  polipropiJen melt flow (MF)  10  dengan filler pasir  di  dalam  alat labo  plastomill. Komposisi  pasir yang diberikan bervariasi yakni  10%v/v,  30%v/v, 40%v/v dan  50  %v/v.  Kemudian dicetak berbentuk  lembaran  film  dan  dilakukan  karakterisasi  meliputi  sifat  kekuatan tarik,  derajat  kristalinitas  dan strukturmikro. HasiJ  yang diperoleh menunjukkan bahwa penambahan fraksi volume pasir didalam komposit polimer  mengakibatkan  nilai tensile strengthnya berkurang  sesuai  dengan  pengamatan  strukturmikro  yang menunjukkan daerah matriks mengalami deformasi plastis (retakan terbanyak) danfillemya terdeformasi elastis sehingga mekanisme penguatan olehfiller tidak tercapai  sesuai  dengan  harapan (teori Danusso dan Tieghi). Untuk komposisi lebih besar dari 30 fraksi volumefiller, harga tensile strength polipropilena MF 10 lebih besar daripada  polipropilena  MF2,  hal  ini  dikarenakan  adanya  plastisitas  didalam  polipropilena  MF  10.  Untuk komposisi di bawah 30 % fraksi volumefiller, polipropilena MF 2 mempunyai nilai tensile strength yang lebih besar daripada polipropilena MF  10, hal tersebut dikarenakan polipropilena MF 2 mempunyai derajat kristalinitas yang lebih besar.
Klltll kunc; : Komposit polimer, polipropilen, pasir, melt flow

## ABSTRACT
PROPERTIES ANALYSIS  OF TENSILE  STRENGTH,  CRYSTALINITY  DEGREE  AND MICROSTRUCTURE OF POLYMER COMPOSITE POLYPROPYLENE-SAND.  Materials modification based on  polymer toward  polymer composite  is  needed by addition of filler.  Mechanical properties such as tensile strength,  crystalinity degree and  microstructure  of polymer composite based  on polypropylene with sand filler have been investigated. Tn this work, the polymer composite has been made by mixing the matrix of polypropylene melt  flow  2 (PP  MF2) or polypropylene melt flow  10  (PP  MF  10) with sand filler in a  labo plastomill. The composition of sand  filler was varied to  10, 30, 40  and 50 %v/v,  a then the composite were casted to  the  film  sheets  form.  The sheets  were characterized  mechanically  i.e  tensile strength,  crystalinity degree  and  microstructure.  The result  showed that the tensile strength decreased  by increasing the volume fraction of sand filler,  in accordance with microstructure investigation that the matrix area under zone plastic deformation (more craks), while the filler experienced elastic deformation, so that the strength mechanism of filler did  not achieved  with expectation  (Danusso  and  Tieghi  theory).  For filler  more  than  30% of volume fraction, the tensile strength of polypropylene melt flow  10 (PP MF  10) was greater than that polypropylene melt flow 2 (PP MF2). It was caused by plasticities in PP MF  10. The tensile strength of PP MF2 was greate than that PP MF I 0 for volume fraction of sand filler less than 30 %. It was caused by PP MF2 to be have more degree of crystalinity.
Key words: Polymer composite, polypropylene,  sand,  melt flow

## PENDAHULUAN
Produk  komposit-polimer  selama  ini  banyak dimanfaatkan  oleh  masyarakat,  karen a  bahan  tersebut
mempunyai nilai yang lebih praktis dibandingkan produk non  komposit-polimer.  Hal  tersebut  mendorong dunia

## ANALISIS SIFAT KEKUATAN TARIK, DERAJAT KRISTALINITAS DAN STRUKTURMIKRO KOMPOSIT POLIMER POLIPROPILENA-PASIR
Sudirman', Aloma Karo Karo‘, Ari H.', Bambang Sugeng', Rukihati' dan Mashuri 2 ’Puslitbang Iptek Bahan (P313) - BA TAN Kawasan Puspiptek, Serpong 15314, Tangerang ZJurusan Fisika, FMIPA - 1TS Keputih Sukolilo, Surabaya 60111

## ABSTRAK
ANALISIS SIFAT KEKUATAN TARIK, DERAJAT KRISTALINITAS DAN STRUKTURMIKRO KOMPOSIT POLIMER POLIPROPILENA-PASIR. Telah dilakukan modiﬁkasi bahan berbasis polimer menjadi komposit polimer dengan menambahkanﬁller. Sifat mekanik berupa kekuatan tarik, derajat kristalinitas dan strukturmikro dari komposit polimer berbasis polipropilena denganﬁller pasir telah diteliti. Pembuatan komposit polimer dalam penelitian ini dilakukan dengan mencampurkan matriks berupa polipropilena melt ﬂow (MF) 2 atau polipropilen melt ﬂow (MF) 10 dengan ﬁller pasir di dalam alat labo plastomill. Komposisi pasir yang diberikan bervariasi yakni 10%v/v, 30%v/v, 40%v/v dan 50 %v/v. Kemudian dicetak berbentuk lembaran ﬁlm dan dilakukan karakterisasi meliputi sifat kekuatan tarik, derajat kristalinitas dan strukturmikro. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa penambahan ﬁ’aksi volume pasir didalam komposit polimer mengakibatkan nilai tensile strengthnya berkurang sesuai dengan pengamatan strukturmikro yang menunjukkan daerah matriks mengalami deformasi plastis (retakan terbanyak) danﬁllernya terdeformasi elastis sehingga mekanisme penguatan olehﬁller tidak tercapai sesuai dengan harapan (teori Danusso dan Tieghi). Untuk komposisi lebih besar dari 30 ﬁ'aksi volumeﬁller, harga tensile strength polipropilena MF 10 lebih besar daripada polipropilena MF2, ha] ini dikarenakan adanya plastisitas didalam polipropilena MF 10. Untuk komposisi di bawah 30 % ﬁ'aksi volumeﬁller, polipropilena MF 2 mempunyai nilai tensile strength yang lebih besar daripada polipropilena MF 10, hal tersebut dikarenakan polipropilena MF 2 mempunyai derajat kristalinitas yang lebih besar.
Kata kunci : Komposit polimer, polipropilen, pasir, meltﬂow

## ABSTRACT
PROPERTIES ANALYSIS OF TENSILE STRENGTH, CRYSTALINITY DEGREE AND MICROSTRUCTURE OF POLYMER COMPOSITE POLYPROPYLENE-SAND. Materials modiﬁcation based on polymer toward polymer composite is needed by addition of ﬁller. Mechanical properties such as tensile strength, crystalinity degree and microstructure of polymer composite based on polypropylene with sand ﬁller have been investigated. Tn this work, the polymer composite has been made by mixing the matrix of polypropylene melt flow 2 (PP MF2) or polypropylene melt ﬂow 10 (PP MF 10) with sand ﬁller in a labo plastomill. The composition of sand ﬁller was varied to 10, 30, 40 and 50 %v/v, a then the composite were casted to the film sheets form. The sheets were characterized mechanically i.e tensile strength, crystalinity degree and microstmcture. The result showed that the tensile strength decreased by increasing the volume fraction of sand ﬁller, in accordance with microstructure investigation that the matrix area under zone plastic deformation (more craks), while the ﬁller experienced elastic deformation, so that the strength mechanism of ﬁller did not achieved with expectation (Danusso and Tieghi theory). For ﬁller more than 30% of volume fraction, the tensile strength of polypropylene melt flow 10 (PP MF 10) was greater than that polypropylene melt ﬂow 2 (PP MF2). It was caused by plasticities in PP MF 10. The tensile strength of PP MF2 was greate than that PP MF10 for volume fraction ofsand ﬁller less than 30 %. It was caused by PP MF2 to be have more degree of crystalinity.
Key words : Polymer composite, polypropylene, sand, melt flow

## PENDAHULUAN
Produk komposit—polimer selama ini banyak mempunyai nilai yang lebih praktis dibandingkan produk dimanfaatkan oleh masyarakat, karena bahan tersebut non komposit—polimer. Hal tersebut mendorong dunia
industri  dalam  bidang  ini  untuk  memasarkan  produk komposit-polimeryangseluas-luasnya [1,2]. Dari uraian di  atas jelaslah bahwa keunggulan sifat bahan tersebut dapat digunakan sebagai bahan rancang bangun. Secara umum, modiftkasi polimer dapat dipakai untuk mengubah sifat bahan.  Pemilihan polimer sebagai  bahan rancang bangun  perJu  memperhatikan  beberapa  aspek,  seperti kemampuan daya hantar panas, kekuatan mekanik (tahan terhadap struktur defonnasi, tidak retak pada berbagai regangan), kompetibel terhadap bahan dasarnya (tidak mudah  mengelupas  atau  lepas),  ketahanan  terhadap abrasi dan goresan [3,4].
Permasalahan  yang  sering  timbul  dalam pembuatan  produk  komposit-polimer  yakni berkurangnya sifat ftsik akibat suhu yang tinggi sehingga pemakaian bahan tidak dapat tahan  lama.  Oleh karena itu diperJukan pemilihanjenis polimeryang tepat. Untuk menunjang  sifat  tennal  komposit-polimer  diperJukan bahan  pengisi  (filler)  yang  dapat  memberikan  daya hantar panas tinggi sehingga mampu mengalirkan panas, yang  terbangun  sistem  (head  exchanger)  dan  secara mekanik lebih kuat. Disamping itujuga pemberianfiller pada  polimer akan memberikan sifat yang variatif pada sifat bahan sehingga diperoleh sifat ftsik  dan mekanik yang memenuhi persyaratan [2,5].
Pemilihan polimer termoplastik jenis polipropilena (PP)  sebagai  matriks  dalam  komposit  penelitian  ini dikarenakan polimer ini mudah diproses, mempunyai titik leleh  tinggi  176°C,  densitas  rendah,  dan  termasuk kelompok yang paling ringan di antara bahan polimer, tahan  korosi,  namun  penghantar  panas  dan  Iistriknya rendah. Polipropilena mempunyai sifat dan biaya proses relatif murah,  mudah  diperoleh di  pasaran serta dapat didaur  ulang.  Jenis  polipropilena  dibedakan  pada parameter proses yang dinyatakan oleh harga MF (Melt Flow Indeks). Semakin besar harga MF maka diperoleh PP dengan berat molekul  semakin kecil.  Polipropilena digunakan  secara  luas  untuk  aplikasi  seperti  alat-alat keperluan  rumah  tangga,  pipa,  komponen  mobil (automotive parts), lantai,  peralatan  militer  dan  lain- lainnya [2-5].
Pemilihan pasir sebagaifiller dalam penelitian ini diharapkan  dapat  mengubah  karakteristik  bahan, misalnya mengeraskan matriks dan membuatnya kaku, mengurangi  tegangan  internal,  mengurangi  koefisien muai panas, dan biaya produksi materialnya dapat ditekan [5,6].
Pada penelitian ini dibahas sifat mekanik berupa kekuatan tarik,  derajat  kristalinitas  dan struktunnikro. Kemudian hasil eksperimen kekuatan tarik akan dikaji dengan model atau teori yang telah ada [2,5].

## TEORI
Komposit  polimer  adalah  komposit  dengan matriks dari bahan polimer dengan pengisi (filler) bahan jenis lain [4], sehingga sifat komposit merupakan paduan
Vol. 6, No. J, Oktober 2004,  hal: J - 6 ISSN: 1411-1098
dari  sifat-sifat  bahan  pendukungnya.  Matriks  adalah bahan dasar pembentuk komposit yang mengikat pengisi dengan  tidak  terjadi  ikatan  secara  kimia  [7].  Untuk memperoleh  sifat  bahan  komposit  seperti  yang diinginkan  maka  perlu  diperhatikan  sifat  dari  bahan matriks  yang  ingin  diperbaiki  dan bahan pengisi  yang akan  diisikan  agar  diperoleh  sifat  bahan yang  efektif. Filler partikel  berbentuk  pasir,  akan  tersebar  dalam matriks dengan ukuran butir yang lebih besar dari 1 mm. Bentuk partikel dapat mempengaruhi kemampuan kontak pennukaan  serbuk  dengan  matriks  komposit.  Bentuk pennukaan  yang  lebih  beraturan  akan  memungkinkan untuk terjadi ikatan seluruh pennukaan partikel dengan matriks  sehingga  sifat  mekanik  komposit  lebih  baik. Disamping  itu  dengan  bentuk  pennukaan  yang  lebih beraturan maka terjadinya pori (void) dapat diminimalkan. Tingkat  penguatan  yang  diberikan  filler  pasir dipengaruhi oleh diameter, distribusi, dan komposisi filler di dalam komposit terse but.
Kekuatan  tarik  (tensile  strength)  dari komposit 0-<, dapat  diprediksikan  dengan  persamaan sebagaiberikut[5]:
o-=o-(I-+)S ...................................... (I) < p 0- = 0- (1- "'213) S' < p ... 0- = 0- (1 -b "'213) < p ... (2)
(3)
dengan 0- adalah tensile strength dari matriks polimer. p Ekspresi  ini  mewakili  jenis  non  adisi  dari  struktur komposit,  dan  diturunkan  dari  dasar  hubungan  fraksi luas  pada  fraksi  volume  pengisi.  Parameter S  atau S' menggambarkan kelemahan dalam menghasilkan struktur melalui  ketidak  kontinyuan  transfer  tegangan  atau fonnasi  dari  titik  konsentrasi  tegangan  antar  muka (interface) matriks-pengisi. Nilai terendah dari S atau S' tidak mewakili efek konsentrasi tegangan terbesar.
Dalam persamaan (3), faktor b dihitung dari besar adisi  antara  matriks  dan  pengisi,  untuk  b= I, I menggambarkan tebal bungkus heksagonal pada bidang datar de~gan kerapatan  tinggi;  sedangkan  b=I,21 mewakili  kasus  ekstrim  dari  sedikitnya  adisi  dengan pengisi berbentuk bola untuk tampang lintang minimum antar partikel berbentuk bola. Secara umum, nilai terendah dari b di bawah  1,21  menunjukkan adisi yang terbaik. Banyak persamaan dibangun untuk modulus elastisitas dari material pengisi dengan partikel berbentuk bola.
Prediksi  kekuatan  tarik  (tensile  strength)  yang lain diusulkan oleh Danusso dan TIeghi [5], berdasarkan empiris murni untuk kasus adisi. Perkiraannya mengikuti tiga parameter penyesuai (a,b).
1-+ 0 - = - - .......................................  (4) a+b+
Selanjutnya  menurut  teori  Pukanzky  dkk  [5] menduga, bahwa tegangan dari komposit ditentukan oleh
pengurangan  beban  efektif pada  penampang  lintang matriks  (akibat  pengisian)  dan  oleh  interaksi  polimer pengisi.
( 1-Vf  ) ac = am exp(8Vf) 1 + 2,5Vf ..............  (5)
dengan B menyatakan parameter yang berkaitan dengan interaksi antar permukaan.
Dari  beberapa  teori  yang  diuraikan  terse but  di atas maka dapat menggambarkan interaksi antara matriks dengan filler  yang  tergambar  dari  harga  kekuatan tariknya.

## METODEPERCOBAAN

## Bahan
Polipropilena  (PP)  dengan  variasi  Melt  Flow Indeks 2,0 dan  10.  Bahan ini  didapatkan dari  PT.  TRI POLYTAINDONESIA, Tbk, Cilegon. Filler berupa Pasir dari  PT.  Pioner,  Cikokol,  Tangerang.  Aseton  dan Nitrogen cairo

## CaraKerja

## Pembuatan Spesimen Uji
Alat laboplastomill dibersihkan  dahulu  dengan larutan aseton untuk menghindari impuritas saat sintesis bahan.  Kemudian  mencampur polipropilena (PP) melt flow (MF) 2 atau (MF) 10 dan pasir dalam laboplastomil model 30R 150 buatan Toyoseiki & Co pada suhu 180°C selama  10  menit.  Komposisi  pasir yang  dicampurkan bervariasi  yakni  10%,  30%,  40%,  dan  50  %.  Setelah tercampur homogen, campuran PP MF 2-pasir atau PP MF  10-pasir  selanjutnya  dibuat  film  dengan menggunakan  pres  panas  (Hydraulic  test  press), masing-masing pada suhu 180°C dan suhu kamar selama 5 menit, serta tekanan yang diberikan 150 kglcm 2• Setelah dipres  panas,  alat  cetak  film  dimasukkan  dalam  alat pengepres dingin (Hydraulic press als J6T).  Kemudian sampel film yang terbentuk dikarakterisasi.

## Karakterisasi
Sebelum lembaran film tiap-tiap komposisi diuji, dibentuk dumb bell dengan menggunakan cetakan alat Die Cut, berdasarkan standar ASTM D-1822-L, dan tiap komposisi  sampel  dibuat sebanyak  6  buah dumb  bell. Mengukur  dan  mencatat  tebal,  lebar  dari  dumb  bell semua sampel uji dengan menggunakan mikrometer (Dial Thickness  Gage),  kemudian  dicari  rata-ratanya. Pengujian  kekuatan  tarik  (Tensile  Strength)  yang dilakukan dengan mesin Strograph RI, merk Toyoseiki. Sampel dipasang dalam mesin uj i tarik dan ditarik sampai putus  dengan  kecepatan  tarik  (cross  head  speed) pengujian  50  mm/menit.  Penentuan  kekuatan  tarik
maksimum dilakukan pencatatan pada saat potongan uji putus.  Pengujian  dilakukan  di  Laboratorium  Proses Industri, P3TIR-Batan, Jakarta.
Pengamatan  strukturmikro  dilakukan  dengan menggunakan  alat  SEM  (Scanning  Electron Microscope) sedangkan derajat kristalinitas diuji dengan alat  Difraksi  Sinar-X.  Kedua  pengujian  dilakukan  di Laboratorium  Bidang  Bahan  Industri,  P3IB-Batan, Serpong.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Analisis Sifat Kekuatan Tarik
Pada  sampel  penelitian  dilakukan  beberapa perlakuan, seperti pemanasan, pendinginan, dan ini akan mengakibatkan perubahan sifat mekanik dan termal dari bahan  tersebut.  Sementara  itu  tensile  strength mencirikan  kekuatan  tarik  suatu  bahan  yang  dihitung dengan  pembagian  gaya  maksimum  yang  mampu ditanggung bahan dengan luas penampang mula bahan.
Berdasarkan  data  yang  ada,  maka dapat  dibuat grafik yang berhubungan antara komposisi fraksi volume pasir  dalam  bahan  komposit  bermatriks  polipropilena MF2 dan polipropilena MFIO (sumbu x) dengan tensile strength  yang  dimiliki  oleh  masing-masing  bahan komposit  (sumbu  y).  Grafik  ini  bermanfaat  untuk mengetahui pengaruh dari penambahan komposisi fraksi volume  pasir  terhadap  kekuatan  tarik  polimer polipropilena dalam bentuk komposit, seperti yang telah ditunjukkan dalam Gambar 2, dan Gambar 3.
_  45
:.  40 !. 35 ~ 30 ~ 25 !2O J! 15 .. "un 1,\  . \. \. \ --~ -'-PPMF2j ~V~ -- ) 1~ ::.i.  7.271 o o 10 20 30 40

## Fraksi Volume Filler (%)
Gambar 2.  Grafik  pengaruh  fraksi  volume filler pad a  tensile  strength  PP  MF2
45
~  ~~~~+----~---~--
.; 35  +-'1;--__+-- 1; 30  +---'<---+ i i 25 t-------'I;-i__ !!.20
15+----__+--~~~--+---__+-----:
.! ) 30 40 . .1 10 20 Fraksl Volume Filler (%)
Gambar 3.  Grafik  pengaruh  fraksi  volume filler pada  tensile  strength  PP  MF  10

## Jurnal Sains Materi Indonesia Indonesian Journal of Materials Science
Dari grafik tensile strength di atas, pada bahan komposit terlihat  matriks  polipropilen  mumi  mempunyai  nilai tensile strength yang paling tinggi, sehingga mempunyai fleksibelitas  yang  tinggi.  Pemakaian  polipropilena sebagai  matriks  digunakan untuk  mengikat filler  pasir dalam  komposit,  sehingga  memenuhi  syarat-syarat mekanik.
Dengan  mengingat  model  struktur  dari  bahan polimer semikristalin, yang terdiri atas rantai polimer yang konfigurasinya  tersusun  rapi  yang  disebut lamellar diselingi dengan bagian yang terdiri atas rantai polimer yang tidak teratur konfigurasinya, yaitu arnorf. Pada saat matriks  bahan  dikenai  gaya  tarik,  maka  akan  terjadi interlamellar stretching  dimana  hanya  bagian  amorf yang mengalarni perubahan, rantai polimemya mengalarni regangan. Selanjutnya mengalami intracrystalline slip, dimana  bagian  kristalnya (Iamellamya)  mengalami perubahan, lempeng tamellamya mengalarni slip. Pada tahap  selanjutnya  konfigurasi  rantai  terarah  ke  arah tarikan, dan kemudianjika tarikannya diteruskan, maka rantai polimer mulai terputus.
Kekuatan  tarik (tensile  strength)  pada polipropilena  MF2  dan  MF 1 0  cenderung  mengalami penurunan seiring dengan penarnbahanfiller (pengisi) pasir, hal ini diakibatkan dalarn praktek distribusifiller dalarn matriks polimer tidak merata. Seperti halnya kasus filler  yang sering dijumpai,  pasir tidak tersebar secara sempuma  dalam  komposit.  Pasir  cenderung  untuk menggabungkan  (pengelompokan)  diri  satu  sarna  lain dan membentuk struktur yang lebih besar yang disebut agglomeration  dan  kurang  terbentuknya  adisi  antar permukaan  matriks  dan filler.  Terbentuknya agglomeration  mengakibatkan sifat  mekanik menurun dalarn bahan komposit ini.
Pada komposisi persentase pengisi yang semakin besar,  maka  kontak  antara  partikel  dengan  partikel semakin  besar,  sehingga  menurunkan  kekuatan  tarik sehingga  kurang  kuat  terhadap  pembebanan. Penambahanfiller ke dalarn matriks polimer mengurangi kekuatan tarik (tensile strength) dalam komposit, hal ini dikarenakan ketidak marnpuanfiller mendukung transfer tegangan  yang  merata  dari  matriks  polimer,  sehingga mekanisme  penguatan (reinforcement)  oleh  adanya pasir  tidak  terjadi  dengan  baik.  Dalarn  penelitian  ini, tensile  strength  dari  komposit  PP  MF  2-Pasir  at au PP  MF. 10-Pasir  menurun  secara  stabil  dengan penambahan pembebanan sesuai dengan Garnbar 2 dan Garnbar3.
Antara polipropilena dan pasir terlihat ada celah atau jarak yang membuat pasir menjadi satu fasa terpisah dari  matriks  polipropilena.  Celah  antara  pasir  dan polipropilena  yang  menyebabkan  turunnya tensile strength  pada  matriks  polipropilena-pasir  dengan bertarnbahnya pasir pada polipropilena maka bertarnbah banyak celah antara pasir dengan matriks poliprolilena.
Tensile  strength  antara matriks  dengan filler  di  dalarn komposit  polimer  menjadi  berkurang  dengan
bertambahnya  pasir.  Faktor  lain  adalah  ketidak- kompetibilitasnya pasir terhadap polipropilena. Hal ini disebabkan  pasir  mempunyai  sifat  polar  sedangkan polipropilena tidak  polar,  disarnping  itu  pasir bersifat hidrofilik  (mudah  larut  dalam  air),  sedangkan polipropilena  bersifat hidrofobik (tidak  mudah  larut dalarn air). Disarnping itu, penyebab lainnya dikarenakan filler terdeformasi elastis sedangkan matriks terdeformasi plastis.
Pada Garnbar 2 dan Garnbar 3, komposisi  100% polipropilena MF 2 dan 10%v/v filler pasir mempunyai kekuatan tarik yang lebih baik daripada polipropilen MF 10 dalarn komposisi yang sarna. Narnun pada komposisi 30%v/v filler pasir, polipropilena MF 10 mempunyai nilai kekuatan  tarik  yang  lebih  besar dengan  polipropilena MF  2  dalam  komposisi  yang  sarna,  walaupun perbedaannya tidak terlalu signifikan. Hal ini disebabkan dari  Gambar  10  dan  Gambar 11 hasil  foto  SEM menunjukkan bahwa polipropilena MF 10 dengan pasir mempunyai pola yang masih terlihat hal us, merata, agak rapatjika dibandingkan polipropilena  MF 2 dengan pasir.
Pada  fraksi  volume filler  di  atas  30%v/v, polipropilena  MF  10  mempunyai  kekuatan  tarik  yang lebih besar dari polipropilena MF 2 , hal ini dikarenakan zat pemlastis tertentu yang dimiliki polipropilena MF 10. Bahan  pemlastis  merupakan  salah  satu jenis  bahan tam bah an  yang  berguna  untuk  meningkatkan kemampuan pemrosesan atau untuk mengubah kualitas dan sifat produk dengan  menarnbahkan bahan tersebut ke  dalarn  bahan pokok yaitu polimer.  Zat pemlastis ini akan memperbaiki kecocokan dengan matriksnya.  Bila terdistribusi baik di antara rantai molekul dari polimer, maka jarak dari molekul rantai diperbaiki dan matriks akan lebih mudah lunak dengan bertambahnya beban (tarikan). Walaupun kadar zat pemlastis kecil, selain pernrosesan, akan mengubah fluiditas dan perpanjangan yang cukup berarti dan menurunkan titik transisi gelas. Pemlastikan atas  bahan  polimer  akan  menurunkan  viskositas lelehannya,  sehingga  lebih  mudah  diproses.  Zat pemlastik mensolvasi makromolekulnya sehingga lebih leluasa bergerak.
Selain  itu,  kehadiran  bahan filler  juga  dapat bertindak sebagai aditifpengintian, sehingga dapat saja mengakibatkan berubahnya pola kristalisasi  serta sifat produk yang dihasilkan.  Artinya, bahwa pengaruh fraksi volume pasir terhadap sifat  mekanik komposit sangat penting.  Dengan  demikian  kekuatan  mekanik  bahan polimer  dapat  diramalkan  dengan  mengetahui  sifat masing-masing bahannya.

## Pendekatan  Hasil  Eksperimen  dengan Perhitungan Teoritis Kekuatan Tarik (Tensile

## Strength)
Gambar  4  dan  Gambar  5  merupakan  grafik perbandingan  antara  hasil  pengukuran  dan  prediksi teoritis  kekuatan  tarik (tensile  strength)  komposit polipropilena dengan pasir.
Pada komposit polipropilena MF 2 dengan pasir dan  polipropilena  MF I 0  dengan  pasir,  perhitungan
Gambar 4.  Grafik  perbandingan  antara  hasil  pengukuran dan  prediksi  teoritis tensile  strength pada  komposit PP  MF2  dengan  pasir
Gambar 5.  Grafik  perbandingan  antara  hasil  pengukuran dan  prediksi  teoritis tensile  strength pada  komposit PP  MFIO  dengan  pasir
teoritis  yang  mendekati  hasil  pengukuran  adalah persamaan Pukanzky,  dengan  B  =  -2,66,  sedangkan untuk  persamaan  (I)  dan Danusso  dan  Tieghi,  tidak dapat  digunakan  untuk  mendekati tensile  strength komposit dari hasil pengukuran. Artinya kekuatan tarik antara polipropilena baik MF2 maupun polipropilena MF 10  dengan  pasir  ditentukan  oleh  interaksi  antar permukaan tampang lintang matriks polipropilena dengan pengisi berupa pasiL
Secara  mekanik,  partikel  pasir  memberikan pengaruh penguatan (reinforcement) pada kompositnya, namun dengan meningkatnya fraksi volume serbuk pasir dalam  komposit  ini  tidak  memberikan  indikasi  pada peningkatan kekuatan tariknya.  Hal  tersebut  berkaitan dengan  tidak  adanya adhesi  yang  baik  dan  ini  terlihat dengan adanya pengelompokan atau penggumpalan oleh filler yang memisahkan diri dari polipropilena, sehingga akan mengakibatkan bahan mudah mengalami patah dan rapuh.

## Analisis Proses Pembuatan Komposit
Dalam proses pembuatan bahan komposit polimer ini melalui proses fisis, yakni pencairan, pembentukan, dan pembekuan.  Pencairan dilakukan dengan blending dengan suhu leleh, pembentukan dilakukan saat sampel dicetak, dan selanjutnya pembekuan dilakukan dengan pendinginan.  Parameter-parameter  prosesnya  adalah suhu,  lamanya  proses,  dan  kecepatan  proses pengadukan.
Saat proses pencampuran (blending) polipropilena dengan pasir dilakukan  pada suhu 180°C selama  10  men it  dengan  kecepatan  putar  pengaduk 30 rpm.  Dengan menggunakan suhu 180°C diharapkan tingkat swelling  PP  lebih  tinggi  dan  lebih  lunak, sehingga partikel pasir lebih mudah terikat oleh PP, dan tersebar lebih merata dalam matriks serta kemungkinan terbentuknya agglomeration  dan  porositas  komposit dapat dihindari.
Selanjutnya  lamanya  proses blending  juga mempengaruhi  produk  hasil  pemrosesan.  Diharapkan dengan  meningkatkan  waktu  pemrosesan  didapatkan yang  lebih  baik,  karena  kesempatan  partikel  pasir tersebar secara  merata menjadi  lebih besar. Kecepatan putar pengaduk dapatjuga mempengaruhi kualitas hasil, namun  masih  perlu  penelitian  lebih  lanjut  untuk menentukan  kecepatan  putar  yang  optimal  gun a mendapatkan hasil yang lebih baik.
Hal lain yang perlu diperhatikan dalam pembuatan komposit  ini  yakni  proses  pembekuan.  Pemrosesan polimer disertai pendinginan cepat dari fasa cair ke fasa padat untuk mendapatkan kristalinitas yang meningkat. Profit  pendinginan  menentukan  derajat  kristalinitas, tegangan  internal  sampai  pengkerutannya.
Kristalisasi acapkali disertai pengkerutan. Karena bagian luar cetakan mendingin lebih dulu, maka bagian permukaan akan mengkristal, mengkerut dan memadat lebih  dulu,  padahal  bagian  dalamnya  masih  bentuk Ielehan.  Proses  berlangsung  makin  ke  bagian  dalam, tetapi serentak makin besar pula terjadi tegangan dalam bahan.  Tegangan  terse but  dapat  menimbulkan  rongga dalam  cetakan,  sehingga  produknya  tidak  memenuhi syarat.  Tegangan  dapat  mengubah  bah an  menjadi berubah bentuk atau rusak (benjol). Walau tidak tampak, adanya  tegangan  jelas  dapat  memperlemah  kekuatan bahan prod uk, sehingga produk dapat retak, dan mudah

## Jurnal Sains Materi Indonesia
rusak, bila peringkat tegangan termal internalnya cukup tinggi.  Laju  pendinginan  maksimum  menunjang produktivitas  puncak,  namun  dapat  menghasilkan cetakan  yang  rusak,  cetakan  yang  lemah  karen a kristalisasi kurang atau akibat adanya tegangan internal.
Faktor  lain  yang  harus  diperhatikan  dalam pembuatan  polimer,  yaitu  perilaku  viskoelastik  bahan polimer, dim ana bahan sampel mengalami pemelaran dan relaksasi  tegangan.  Pada  polipropilena  gay a  antar molekulnya lemah dan dikonfigurasikan hanya oleh gaya van der walls. Kenaikan viskositas akibat kenaikan fraksi volume filler  pasir  perJu  diperhatikan,  mengingat viskositas  ini  berpengaruh  pada  sifat  mampu  alir  dan mampu  bentuk  komposit  saat  dicampur  (mixing), sedangkan  shaping  viskositas  harus  dijaga  sampai batas maksimum karena sifat mampu alir maupun mampu bentuk komposit masih diperhitungkan.

## Analisis Derajat Kristalinitas
Sifat dari polimer sangat dipengaruhi oleh derajat kristalinitas, maka dalam pembuatan bahan komposit ini, kristalinitas  polipropilena  MF  2  atau  polipropilena MF  10  akan  dijadikan  referensi  dalam  menganalisis penelitian ini.
DIFRAKTOGRAM SINAR-X PP  MF 2 2000
1500 ! e. ~ 1000
~
~ 500 o o 10 20 30 40 50 50 70
20 (OERAJAT)
Gambar 6.  Difraktogram  sinar-x  polipropilena  melt  flow  2
Polipropilen merupakan polimer semikristalin yang memiliki fasa kristal dan fasa amorf. Pada polipropilen, yang  mengandung  fasa  kristal,  massa jenis  di  bagian yang  berkristal  lebih  tinggi  daripada  di  bagian  amorf, karena  itu  massa jenisnya  tergantung  pada  derajat kristalinitasnya. Berdasarkan Gambar 6 dan Gambar 7 di atas, menunjukkan secara kualitatifbahwa antara matriks PP MF 2 dan PP MF 10 mempunyai perbedaan intensitas pada puncak difraksinya, walaupun tidak terlalu besar. Polipropilena MF 2 mempunyai derajat kristalinitas yang lebih besar daripada polipropilena MF 10, karena memiliki fasa  kristalin  yang  lebih  besar  daripada  fasa  amorf,
I I
ISSN.1411-1098
2000 .  i DIFRAKTOGRAM SINAR-X POLIPROPILENA MF  10
1600 1000 600  . o I o 10 20 30 40 60 60 70 20  (OERAJAT)
Gambar 7.  Difraktogram  Sinar-X  Polipropilena  Melt  Flow  10
sehingga polipropilena MF 2 memiliki massajenis yang lebih besar. Dengan adanya massa jenis yang lebih besar, mengakibatkan viskositas lelehan PP MF 2 lebih kental daripada  PP  MF  10.  Polimer cair kristal  berviskositas lelehan amat kental akibat keteraturan atom-atom pad a struktur molekulnya tinggi.

## Analisis Strukturmikro
Gambar  strukturmikro  suatu  bahan,  berkaitan dengan sifat dari bahan itu sendiri. Gambar strukturmikro hasil  pengamatan  dengan  alat  SEM  bahan  komposit PP MF 2 atau PP MF 1 0 dengan pasir sebagai berikut:
Gambar 8.  Foto  SEM  PP  MF  2  dengan  perbesaran  1010  kali
Gambar 8 dan Gambar 9 di atas memperlihatkan strukturmikro matriks PP MF 2 dan PP MF 10 sebelum ditambahkanfiller pasir.  Pada foto  SEM Gambar 8 dan Gambar  9  memperlihatkan  matriks  tanpa  pasir, menyebabkan permukaan patahan polipropilen sebagai satu  fasa  kontinyu  yang  tunggal,  sehingga  memiliki tensile  strength yang  cukup  tinggi.  Pada  Gambar  10 sampai dengan Gambar 13 menampilkan matriks sebagai fasa  diskontinyu,  dan terlihat pasir rata-rata berbentuk angular, mempunyai ukuran rata-rata ± 425 1m (U.s. ASTM Ell) yang terdistribusi  pada matriks polipropilena.
Gambar 9.  Foto  SEM  PP  MF 1 0  dengan  perbcsaran  1010  kali
Gambar  10. Foto  SEM  komposisi  PP  MF  2  70%  :  30%  pasir
Gambar 11.  Foto  SEM  komposisi  PP  MF  10  70%  :  30%  pasir
Selanjutnya  pada  Gambar 10  sampai  dengan Gambar  13  menunjukkan  pengisian filler  pasir  pada matriks,  dimana  partikel  pengisi  didorong  keluar  dari matriks polimer saat polipropilena menunjukkan orientasi selama arah penarikan. Saat perpatahan, partikel terlepas dari  matriks  hal  ini  menunjukkan  ikatan  seeara  tisika antarafiller dan matriks kurang kuat.  Hal ini akan sangat berpengaruh  terhadap  sifat  termal  dan  mekanik  bahan komposit yang ada.
Pada Gambar 10 dan  GambaI'  I I  menarnpilkan komposisi  fraksi  voluille  pasir  3ll%  dengan  70%
Gambar 12.  Folo  SEM  Komposisi  PP  MF  2  50%  :  50%  pasir
Gambar 13.  Folo  SEM  komposisi  PP  MFIO  50%  :  50%  pasir
polipropilena,  dimana  polanya  masih  terlihat  halus, merata,  agak rap at,  dan nampak kompak dibandingkan dengan penambahan fraksi volume pasir lebih besar dari 30%. Dengan penambahan komposisi prosentase fraksi filler pasir ke  dalam komposit, komposisi butiran yang ada  akan  semakin  besar,  pola  distribusi  but iran semakin kasar,  tidak merata, dan tidak kompak.  Hal  ini disebabkan  oleh  adanya  pengaruh  polipropilena  yang cenderung  menggumpal (agglomerates)  dan  melekat homogen.
Pada  saat  dikenai  gaya  tarik  akan  terjadi pemusatan  tegangan,  karen a  polipropilena  mengalami regangan,  bahan  uji  bertambah  panjang  dan  terlihat distribusi  partikel  semakin  jarang.  Pada  saat  tarikan dilanjutkan  sampai  terjadi  patah,  maka daerah matriks yang mengalami defom1asi plastis atau mengalan1i retakan terbanyak dan padafiller terdeformasi elastis, sehingga akan mengakibatkan bahan komposit bersifat getas dan mudah  patah  seiring  dengan  penambahan  persentase filler.  Dengan penambahan persentasefiller yang besar, maka  sumber  patahan  yang  ada  semakin  banyak. Sehingga  dengan  penambahan  regangan  yang  kecil sudah  mengakibatkan  terjadinya  patahan.  Hal  tersebut akan nampak jelas terlihat pada foto SEM Gambar 12 dan Gambar 13, saat komposisi fraksi volumefillerpasir 50% dengan 50% poiirropilcna.

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian, pengamatan, dan perhitungan secara teoritis dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1.  Pengaruh  penambahan  fraksi  volume  pasir  dalam polipropilen akan mengakibatkan bahan mempunyai nilai tensile strength berkurang, dan ini terlihat dalam pengamatan  struktunnikro  (SEM)  dimana  daerah matriks mengalami deformasi plastis atau mengalami retak1lfl  terbanyak  dan  pada fiJ/ernya  terdeformasi elastis,  sehingga  mekanisme  penguatan  oleh filler tidak tercapai sesuai dengan harapan
2  Nilai kekuatan tarik (tensile strength) polipropilena MF 10 dengan pasir, pada komposisi lebih besar dari 30% fraksi volume filler  mempunyai nilai yang lebih besar daripada polipropilena MF 2 dengan pasir, hal ini  dikarenakan  adanya  plastisitas  dalam polipropilena MFIO sendiri. Namun pada kondisi di bawah 30% fraksi volume filler, polipropilena MF 2 dengan  pasir  mempunyai  nilai  yang  lebih  besar daripada  polipropilena  MF  10  dengan  pasir,  hal tersebut dikarenakan polipropilen MF 2 mempunyai derajat kristalinitas yang lebih besar.

## DAFTARACUAN
[1].  J.P. HOLMAN, E. JASJFI, Perpindahan Kalor, edisi keenam, Penerbit Erlangga, Jakarta, (1994).
[2].  X.  LU,  G.  XU,  Thermally  Conductive  Polymer Composites for Electronic Packaging, Journal of Appied Polimer Science, 65 (1997) 2733-2738
[3].  SAITO, S. , Terjemahan Surdia, T.  , Pengetahuan Bahan  Teknik, PT.  Pradnya  Paramita,  Jakarta, (1995).
[4].  FILDMAN.  ODREL,  HARTONO. A.  J,  Bahan PoUmer  Konstruksi Bangunan, GramediaPustaka Utama, Jakarta, (1995).
[5].  F.  DANUSSO AND G TIEGI,  Strength  Versus Composition  of  Rigid  Matrix  Particulate Composites, Polymer, 27 (1994) 1385-1390.
[6].  Y. AGAR! AND T.  UNO, Estimation on Thermal Conductivities  of Filled  Polymers,  Journal  of Applied Polymer Science, 65 (1997) 2733-2738.
[7].  NI  NYOMAN  RUPIASIH,  Pengaruh  Beban Pengisi pada Sifat Mekanik PoUmer,  Tugas Akhir,
ITS, Surabaya.
[8].  BILLMEYER,  FRIED W,  Textbook  of Polymer Science, John Wiley dan Sons, New York, (1984).
[9].  I.H. TAVMAN, Thermal and Mechanical Properties of  Copper  Powder  Filled  Poly(ethylene) Composites, Powder Technology, 91 (1997) 63-67.