## PENGARUH PENAMBAHAN NANOZEOLIT ALAM DALAM PREPARASI NANOKOMPOSIT FOAM POLIURETAN TERHADAP SIFAT MEKANIK
Oleh: Fransiskus Gultom 1)
Universitas Darma Agung, Medan 1)
E-Mail: fransiskusgultom2277@gmail.com

## ABSTRAK
The processing and characterization of polyurethane nanocomposite foam by adding Sarulla natural nanozeolit filler have been researched. The stages in the research of the processing of polyurethane nanocomposite foam were: 1) the preparation and purification of natural zeolit, 2) the processing of nanozeolit, 3) the processing of polyurethane nanocomposite foam using in situ process by mixing natural nanozeolit into the mix of polypropylene glycol and toluene diisocyanate.    The  result  of  the  analysis  of  particle  size  analyzer  showed  that  the  Sarulla nanozeolit particle size was 95,8 nm. The variation of percentage ratio of nanozeolit as filler to polypropylene glycol and toluene diisocyanate was (0, 5, 10, 15, 20 and 25)%. The result of tensil test by using ASTM D 638 V standard showed that polyurethane foam with 20% wt filler would increase the elastic modulus to 36% (219,9 MPa).
Key words : nanocomposite, polyurethane foam, natural zeolite and elastic modulus

## ABSTRAK
Pembuatan  dan  karakterisasi  nanokomposit  foam    poliuretan  dengan  penambahan  pengisi nanozeolit alam Sarulla telah diteliti. Tahap yang dilakukan dalam penelitian pada pembuatan nanokomposit foam  poliuretan adalah: 1) Persiapan dan pemurnian zeolit alam, 2) Pembuatan nanozeolit, dan 3) Pembuatan nanokomposit foam  poliuretan dilakukan menggunakan proses insitu  dengan  cara  mencampurkan  nanozeolit  alam  pada  campuran  polipropilene  glikol  dan toluene  diisosianat.  Hasil  analisis  particle  size  analyzer  menunjukkan  ukuran  partikel nanozeolit  Sarulla  adalah  95,8  nm.  Variasi  perbandingan  persen  berat  nanozeolit  sebagai bahan  pengisi  terhadap  polipropilene  glikol  dan  toluene  diisosianat  adalah  (0,  5,  10,  15,  20 dan 25)%. Hasil uji tarik dengan menggunakan standar ASTM D 638 V menunjukkan  foam poliuretan dengan bahan pengisi 20% wt akan meningkatkan modulus elastisitas 36% (219,9 MPa).
Kata kunci : nanokomposit, foam poliuretan, zeolit alam, dan modulus elastisitas .
1. PENDAHULUAN
Poliuretan  selain  sebagai  bahan foam , saat ini dimanfaatkan sebagai bahan elastomer,  perekat  dan  pelapis. Foam poliuretan  diklasifikasikan  sebagai foam fleksibel,  semi-kaku  atau  kaku  tergantung pada  sifat  mekanik  dan  kerapatannya (Cinelli, et al ., 2013). Foam poliuretan umumnya  tidak  tahan  dengan  suhu  yang tinggi  dan  akan  mengalami  degradasi, sehingga diperlukan usaha untuk
mengatasi permasalahan itu. Berbagai cara telah dilakukan untuk mengatasi sifat foam poliuretan  yang  tidak  tahan  terhadap  suhu yang  tinggi  misalnya  memodifikasi foam poliuretan  dengan  bahan  pengisi clay , CaCO 3 dan  bentonit.  Xia  Cao, et  al.,
(2004) melaporkan bahwa pengisi bentonit yang  ditambahkan  pada  poliuretan  dapat meningkatkan Tg ( Temperature  glass ) poliuretan sebesar 6ºC.
Peneliti  lain  seperti  Jessica  dan Jose (2011) juga telah membuat termoplastik poliuretan menggunakan pengisi  CaCO 3 dengan  beberapa  variasi dan  menyimpulkan  adanya  peningkatan sifat reologi dan viskoelastisitas sedangkan sifat  kristaliniti  dan  entalphi  menurun dengan penambahan pengisi CaCO 3 karena adanya  peningkatan  derajat  dari  fase pemisah didalam poliuretan. Gomez, et al., (2013)  telah  mempelajari  sifat  dinamik dari komposit poliuretan dengan penambahan  pengisi  grafit  polikarbonat diol.
Pada  penelitian  ini foam poliuretan dimodifikasi  dengan  penambahan  pengisi nanozeolit  yang  bertujuan  agar  zeolit terdistribusi  merata  pada foam poliuretan. Penggunaan  nanozeolit  sebagai  pengisi dalam foam poliuretan  dikarenakan  zeolit merupakan  senyawa  alumina  silikat  yang tersusun  dari  logam-logam  seperti  logam aluminium,  natrium,  besi,  dan  sebagainya tergantung  pada  jenis  zeolitnya  (Makadia, 2000). Zeolit memiliki bentuk kristal yang sangat  teratur  dengan  rongga  yang  saling berhubungan kesegala arah yang menyebabkan luas permukaan zeolit sangat besar  sehingga  sangat  baik  digunakan sebagai  pengisi  (Sutarti  dan  Rachmawati, 1994)  dan  zeolit  mempunyai  catatan panjang  sebagai  bahan  anorganik  yang paling banyak ditambahkan sebagai pengisi kedalam polimer matriks (Wagener, et al., 2001). Salah satu sumber zeolit  alam  yang  terdapat  di  Propinsi Sumatera  Utara  adalah  di  daerah  Sarulla, Kecamatan  Pahae,  Kabupaten  Tapanuli
Utara,
Propinsi
Sumatera
Utara.
Berdasarkan hasil pemetaan yang
dilakukan  jumlah  cadangan  zeolit  di daerah Sarulla, Kecamatan Pahae,
Kabupaten  Tapanuli  Utara  berjumlah 3.340.000  ton  (Balitbang  SU.,  2006). Zeolit  memiliki  sifat  hidrofil,  maka material  tersebut  secara  umum  tidak kompatibel  dengan  sebagian  besar  bahan polimer.  Oleh  karena  itu,  secara  kimiawi harus dimodifikasi untuk membuat permukaannya  yang  lebih  hidrofobis,  hal
ini  diperlukan  agar  bahan  kompatibel dengan  matriks  polimer  polipropilena glikol (Sinto Jacob, et al., 2010).
Beberapa laporan-laporan terdahulu tentang  zeolit  alam  sebagai  bahan  pengisi sudah  banyak  dilakukan.  N.  Othman  dan N.  Zahhari  (2010),  melaporkan  dengan penambahan  zeolit  alam  sebagai  pengisi pada matriks polipropilena dapat meningkatkan  modulus  elastisitas  dan kekuatan impak; Leblance (2002), melaporkan  dengan  penambahan  pengisi zeolit  alam  dalam  ukuran  partikel  yang kecil dapat meningkatkan derajat penguatan  polimer  dibanding  dengan ukuran  partikel  yang  besar,  dan  semakin kecil  ukuran  partikel  semakin  tinggi interaksi  antar  pengisi  dan  matriks polimer;  Kohls  dan  Beaucage  (2002), melaporkan  jumlah  luas  permukaan  dapat ditingkatkan  dengan  adanya  permukaan yang  berpori  pada  permukaan  bahan pengisi;  Bukit  (2011),  melaporkan  dengan penambahan  zeolit  sebagai  bahan  pengisi nanokomposit polipropilena dan karet alam SIR-20  dengan  kompatibelizer  anhidrida maleat-g-polipropilena
dapat meningkatkan  kekuatan  tarik  dan  modulus elastisitas. Dalam rangka
mengatasi permasalahan  stabilitas  termal  dari  foam poliuretan,  yang  pada  umumnya  tidak tahan dengan suhu  yang tinggi dan mudah mengalami degradasi, maka pada penelitian ini dilakukan pembuatan nanokomposit foam poliuretan  dengan penambahan
pengisi
nanozeolit.
Nanokomposit foam poliuretan
dipreparasi  dalam  konsentrasi  persen  yang berbeda, dengan harapan diperoleh material  nanokomposit foam poliuretan yang memiliki sifat termal yang lebih baik dari  material  asalnya,  disamping  itu  juga akan  dilihat  perubahan  sifat-sifat  mekanik dan morfologi serta perubahan gugus yang dihasilkan  dari  reaksi  antara  kedua komponen.  Harapan  dari  penelitian  ini adalah memberikan masukan pada industri furniture aplikasi matras karena pemanfaatan  zeolit  diharapkan  mampu
meningkatkan  sifat  termal  dan  sifat mekanik.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Poliuretan
Poliuretan merupakan bahan polimer yang mempunyai ciri khas adanya gugus  fungsi  uretan  (-NHCOO-)  dalam rantai utama polimer. Gugus fungsi uretan dihasilkan  dari  reaksi  antara  isosianat dengan  senyawa  yang  mengandung  gugus hidroksil (Ashida, 2007).
Secara  prinsip,  poliuretan  dapat dibuat dengan cara mereaksikan dua bahan kimia reaktif yaitu poliol dengan diisosianat,  dan  biasanya  ditambahkan sejumlah  aditif  untuk  mengontrol  proses reaksi  dan  memodifikasi  produk  akhir (Woods,  1990).  Secara  sederhana,  reaksi pembentukan  poliuretan  dapat  dituliskan sebagai berikut:

## Gambar 2.1. Reaksi Pembentukan

## Poliuretan
Poliuretan  adalah  jenis  polimer yang  sangat  unik  dan  luas  pemakaiannya. Poliuretan  ditemukan  pada  tahun  1937 oleh  Otto  Bayer  sebagai  pembentuk  serat yang  didesain  untuk  menandingi  serat nilon.  Tetapi  penelitian  lebih  lanjut menunjukkan bahwa poliuretan bukan saja bisa  digunakan  sebagai  serat,  tapi  dapat juga  digunakan  untuk  membuat foam (sekitar 70%), bahan elastomer
(karet/plastik),  bahan  perekat,  dan coating (Goud, et al ., 2006).
Berdasarkan  struktur  selnya, foam dibedakan  menjadi  dua,  yaitu:  sel  tertutup ( closed cell ) dan sel terbuka ( opened cell ). Foam struktur  sel  tertutup  ( closed  cell ) tidak memiliki jaringan sel yang
terhubung. Foam dengan  struktur  sel tertutup merupakan bahan foam padat/ rigid  foam ( foam kaku  seperti  pada insulasi kedap suara). Biasanya jenis foam
ini  memiliki  kuat  tekan  yang  lebih  tinggi karena  strukturnya,  memiliki  stabilitas dimensi  yang  lebih  tinggi,  serapan  air rendah  dan  memiliki  kekuatan  yang  lebih tinggi  jika  dibandingkan foam sel  terbuka ( opened  cell ). Foam dengan  struktur  sel terbuka  ( opened  cell )  mengandung  pori- pori  yang  saling  terhubung  satu  sama lainnya untuk membentuk jaringan interkoneksi.  Jenis foam ini  memiliki kerapatan relatif lebih rendah dan penampilannya  seperti spons / flexible  foam ( foam fleksibel  seperti  kasur  busa,  alas kursi dan jok mobil) (Szycher, 2013).
Gambar 2.2. (a).  Foam    struktur  sel terbuka  ( open  cell )  dan  (b).  Foam struktur  sel  tertutup  ( closed  cell ) (Szycher, 2013)

## 2.2.  Zeolit Alam
Zeolit alam terbentuk karena adanya  proses  kimia  dan  fisika  yang kompleks dari batuan-batuan yang mengalami  berbagai  macam  perubahan  di alam.  Para  ahli  geokimia  dan  mineralogi memperkirakan  bahwa  zeolit  merupakan produk  gunung  berapi  yang  membeku menjadi  batuan  vulkanik,  batuan  sedimen dan  batuan  metamorfosa  yang  selanjutnya mengalami proses pelapukan karena pengaruh panas dan dingin (Lestari, 2010).
Gambar 2.3.  Bongkahan Zeolit Alam
Sarulla
Zeolit  alam  merupakan  material berpori  yang    telah    dimanfaatkan    dalam bidang    industri  sebagai  adsorben,  katalis, penyaring  molekuler,  penukar  ion  dan padatan  pendukung.  Ukuran  pori  zeolit alam  mayoritas  adalah  kurang  dari  20 Å sehingga    kemampuan    adsorpsi    terhadap molekul  berukuran  besar  menjadi  tidak optimal. Salah  satu  upaya  meningkatkan efektivitas    kemampuan  tersebut  dapat dilakukan  dengan  memodifikasi  ukuran pori  zeolit  alam.
Warna  dari  zeolit  adalah  putih keabu-abuan,  putih  kehijau-hijauan,  putih kecoklat-coklatan,  dan  putih  kekuning- kuningan (Balitbang SU., 2006).
Berdasarkan  hasil  penelitian  Laboratorium Departemen  dan  Energi  Sumatera  Utara, maka sifat fisis zeolit alam Tapanuli Utara, sebagai  berikut:  warna  merupakan  sifat fisik yang mudah dikenali, yaitu:
kecoklatan. Nilai kekerasan dapat dibandingkan  dengan  skala  Mohs,  yaitu urutan  dari  kekerasan  mineral  yang  terdiri dari  10  mineral  dengan  kekerasan  mulai dari  1-10  Mohs.  Maka  zeolit  alam  dari daerah
Tapanuli Utara memiliki kekerasan:  (1-10)  Mohs  atau  termasuk dalam mineral talk gypsum . Kilap merupakan  kenampakan  refleksi  cahaya pada bidang kristal. Mineral zeolit memiliki kenampakan seperti tanah ( earthy )  maka  disebut  memiliki  kilap tanah.  Berat  jenis  merupakan  angka perbandingan  antara  berat  mineral  dengan berat  dari  volume  air,  yaitu:  2,0  -  2,4  dari berat air dengan volume sama.
Komposisi  kimia  yang  terdapat dalam  zeolit  alam  dari  beberapa  daerah  di Indonesia  dan  zeolit  alam  Sarulla  adalah sebagai berikut:

## Tabel  2.1.  Komposisi Senyawa Berbagai Zeolit Alam

## Sumber (Bukit, 2011)
Terlepas dari aplikasinya yang luas, zeolit  alam  memiliki  beberapa  kelemahan, diantaranya  mengandung  banyak  pengotor seperti Na, K, Ca (Bogdanov, et al ., 2009),
Mg,  dan  Fe  serta  kristalinitasnya  kurang baik (Akimkhan, 2012). Keberadaan pengotor-pengotor tersebut dapat mengurangi  aktivitas  dari  zeolit.  Untuk memperbaiki  karakteristik  zeolit  alam sehingga  dapat  digunakan  sebagai  katalis,
adsorben,  atau  aplikasi  lainnya,  biasanya dilakukan  aktivasi  dan  modifikasi  terlebih dahulu (Mockovciakova, et al ., 2007).
Zeolit  alam  ditemukan  dalam bentuk  mineral  dengan  komposisi  yang berbeda,  terutama  dalam  nisbah  Si/Al  dan jenis  logam  yang  menjadi  komponen minor,  seperti  diperlihatkan  dalam  Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Mordenit dan Spesies Terkait
No Zeolit Alam Komposisi 1 2 3 4 5 6 7 Mordenite Epistilbite Maricopaite Dachiardite-Ca Dachiardite-Na Ferrierite-Mg
Ferrierite-K!
(Ca,Na 2 ,K 2 )Al 2 Si 10 O 24 .7(H 2 O) CaAl 2 Si 6 O 16 .5(H 2 O) Pb 7 Ca 2 (Si,Al)48O 100 .32(H 2 O)
(Ca,Na 2 ,K 2 )5Al 10 Si 38 O 96 .25(H 2 O) (Na 2 ,Ca,K 2 )4Al 4 Si 20 O 48 .13(H 2 O) (Mg,Na,K)2Mg(Si,Al)18O 36 .9(H 2 O) (K,Na)2Mg(Si,Al)18O 36 .9(H 2 O) No Senyawa Taput(%) Sarulla(%) Lampung(%) 1 SiO 2 55,15 60,16 8,37 2 Fe 2 O 3 2,80 4,20 17,0 3 Al 2 O 3 24,84 14,25 1,00 4 Na 2 O 3 0,39 - 0,02 5 K 2 O 1,26 - 0,26
8 9 10
11 12 13 Ferrierite-Na! Boggsite
Gottardiite! Terranovaite!
Mutinaite! Direnzoite!
(Na,K)2Mg(Si,Al)18O 36 .9(H 2 O) NaCa 2 (Al 5 Si 19 O 48 ).17(H 2 O) Na 3 Mg 3 Ca 5 Al 19 Si 117 O 272 .93(H 2 O)
(Na,Ca)8(Si 68 Al 12 )O 160 .29(H 2 O) Na 3 Ca 4 Si 85 Al 11 O 192 .60(H 2 O) NaK 6 MgCa 2 (Al 13 Si 47 O 120 ).36H 2 O Sumber : Barthelmy, 2014
Pengendapan  zeolit  alam  di  daerah Sarulla  merupakan  zeolit  alam  yang potensial  keberadaannya  di  Sumatera Utara.  Penambangan  zeolit  di  daerah Sarulla  di  Tapanuli  Utara  umumnya dilakukan  di  tambang  terbuka  dengan terlebih dahulu mengupas tanah penutupnya.  Di  Sumatera  Utara  endapan zeolit tersebar luas didaerah dengan jumlah cadangan  yang  diperkirakan  cukup  besar akan  tetapi  mineral  zeolit  tersebut  belum dimanfaatkan  secara  baik  dan  optimal. Berdasarkan  hasil  analisis  kegiatan  dan pemanfaatan  sumber  daya  alam  sebagai bahan baku sektor industri Sumatera Utara (Balitbang  SU., 2006).
3. METODE PELAKSANAAN
3.1. Proses  Pembuatan  Nanokomposit Foam  Poliuretan Pembuatan  nanokomposit foam poliuretan  mengacu  berdasarkan  referensi Thamrin  (2003),  dimana  persentasi  berat PPG  (60%)  dan  TDI  (40%).    Komposisi nanozeolit  alam  (0,  5,  10,  15,  20,  dan 25)%wt  terhadap  berat  PPG.  Pembuatan
nanokomposit foam poliuretan  dilakukan dengan cara terlebih dahulu mencampurkan  antara  nanozeolit  dengan PPG  dan  diaduk  dengan  menggunakan mixer  selama  30  detik  pada  suhu  kamar dengan kecepatan 100rpm (PPG + nanozeolit alam), kemudian
mencampurkan  antara  nanozeolit  dengan TDI  dan  diaduk  dengan  menggunakan mixer  selama  30  detik  pada  suhu  kamar dengan  kecepatan  100  rpm  (TDI  + nanozeolit  alam).    Campuran  antara  (PPG +  nanozeolit  alam)  dengan  (TDI  + nanozeolit  alam)  kemudian  dicampur secara bersamaan dan dilakukan pengadukan  dengan    menggunakan  mixer selama  30  detik  pada  suhu  kamar  dengan kecepatan  100  rpm,  sehingga  diperoleh campuran yang homogen, kemudian dituang  ke  dalam  cetakan,  lalu  dilakukan karakterisasi terhadap sifat mekanik (modulus elastisitas dan kekuatan tarik).
Komposisi  persentasi  berat  bahan antara  nanozeolit  alam  dapat  dilihat  pada Tabel 3.1. di bawah ini.
Tabel  3.1.   Komposisi Persentasi Berat Bahan (PPG, TDI dan Nanozeolit)%wt
Sumber : (Gultom, 2015)
No PPG
TDI Nanozeolit 1 60% 40% 0% 2 60% 40% 5% 3 60% 40% 10% 4 60% 40% 15% 5 60% 40% 20% 6 60% 40% 25%
mix (30 detik, speed:100 rpm) Karakterisasi Analisis Data PPG (60% wt) + 50% Nanozeolit
(0 – 25% wt) TDI (40% wt) + 50% Nanozeolit (0 – 25% wt)
mix (30 detik, speed:100 rpm)
Campuran homogen PPG + Nanozeolit Campuran homogen TDI + Nanozeolit mix (30 detik, speed:100 rpm) Campuran homogen PPG + TDI + Nanozeolit Cetakan Nanokomposit Busa Poliuretan Sifat Mekanik (Modulus Elastisitas dan Kekuatan Tarik)
Gambar  3.1.  Diagram Alir Proses Pembuatan Nanokomposit Foam Poliuretan

## 4. HASIL dan PEMBAHASAN 4.1.  Nanozeolit
Zeolit  alam  yang  digunakan  pada penelitian  ini  adalah  zeolit  alam  yang diperoleh  dari  daerah  Sarulla,  Kecamatan Pahae, Kabupaten Tapanuli Utara, Propinsi Sumatera Utara dengan ciri fisik berwarna putih kecoklat-coklatan. Sebagai salah satu material  yang  melimpah  di  alam,  zeolit mengandung berbagai material lain seperti air  dan  pengotor  dari  senyawa  organik. Oleh  karena  itu,  perlu  dilakukan  preparasi terhadap zeolit alam sebelum diaplikasikan.
Aktivasi zeolit secara kimia dilakukan dengan tujuan untuk membersihkan permukaan pori dan membuang  senyawa  pengotor.  Proses aktivasi zeolit dengan perlakuan asam HCl menyebabkan zeolit
mengalami dealuminasi dan dekationisasi yaitu keluarnya  Al  dan  kation-kation  dalam kerangka  zeolit  serta  berdampak  terhadap bertambahnya  luas  permukaan  zeolit karena berkurangnya pengotor yang menutupi pori-pori zeolit. Luas permukaan yang  bertambah  diharapkan  meningkatkan kemampuan zeolit dalam proses penyerapan.  Proses  dealuminasi  tersebut dilakukan dikarenakan
tingginya
kandungan  Al  dalam  kerangka  zeolit  yang memberikan  kontribusi  terhadap  sifat hidrofilik.  Sifat  hidrofilik  dari  zeolit  ini
merupakan  hambatan  dalam  kemampuan penyerapannya.

## 4.2.  Karakterisasi Nanozeolit
Zeolit alam sebelum preparasi ini dapat dilihat pada Gambar 4.1 di bawah ini.
Gambar 4.1. a). Zeolit Alam dan b). Zeolit ukuran 200 mesh (74 mikrometer)
Gambar 4.2.  Nanozeolit alam sebelum (kiri) dan sesudah (kanan) aktivasi
Nanozeolit  yang  diperoleh  dengan ukuran  partikel  95,8  nm  atau  lebih  rendah dari hasil yang diperoleh beberapa peneliti sebelumnya,  diharapkan  dengan  semakin kecil  ukuran  partikel  akan  didapatkan  luas permukaan  yang  lebih  besar,  yang  mana dengan  luas  permukaan  yang  lebih  besar pada  zeolit  ini  akan  terjadi  penyebaran yang  lebih  baik  dalam  penggunaannya sebagai bahan pengisi pada foam poliuretan,  karena  Fatimah  dan  Wijaya (2006)  menyatakan  dengan  memanfaatkan bahan  pengisi  dalam  ukuran  nanometer akan  memberikan  hasil  yang  lebih  baik dibandingkan  bila  menggunakan  bahan pengisi dalam ukuran mikrometer.
4.3.  Pembuatan dan Karakterisasi
Nanokomposit Foam Poliuretan
Dengan Pengisi Nanozeolit Alam
Pembuatan nanokomposit foam poliuretan dibuat dengan metode one shoot yaitu  mencampur  poliol  dan  bahan  aditif menjadi  satu  campuran  homogen  dengan perbandingan  tetap  (konstan)  campuran antara  PPG  dan  TDI  (60%:40%),  hal  ini dirujuk  dari  jurnal  Thamrin  (2003)  yang optimum berada pada perbandingan PPG:TDI = (60:40)%wt, kemudian divariasikan dengan penambahan komposisi  nanozeolit  alam  (0,  5,  10,  15, 20, dan 25)%wt. Hasil preparasi nanokomposit foam poliuretan  kemudian dikarakterisasi    Sifat  Mekanik  (Modulus Elastisitas dan Uji Kuat Tarik.
4.3.1. Karakterisasi Sifat Mekanis (Modulus  Elastisitas  (MPa)  dan Kekuatan Tarik (MPa) Nanokomposit Foam Puliuretan) Salah  satu  sifat  mekanis  yang umum  diuji  dari  senyawa  polimer  dan
bahan  material  adalah  meliputi  modulus elastisitas dan kekuatan tarik. Nilai analisis modulus  elastisitas  dan  kekuatan  tarik nanokomposit foam poliuretan hasil polimerisasi PPG dengan TDI dan nanozeolit dengan rasio pencampuran yang bervariasi merupakan faktor penting untuk mengetahui  sifat  mekanis  dari  bahan  yang
diinginkan. Hasil dari pengujian didapatkan  Load  dan  Stroke.  Harga  Load dalam satuan Kgf dan stroke dalam satuan mm.  Hasil  pengujian  ini  diolah  kembali untuk mendapatkan kekuatan tarik (MPa).
Hasil  pengujian  sifat  mekanik melalui  uji  tarik  dapat  dilihat  pada  Tabel 4.1. di bawah ini.
Tabel 4.1. Data hasil pengujian modulus elastisitas (MPa) dan kekuatan tarik (MPa) No. Komposisi nanozeolit alam (%)wt Modulus Elastisitas (MPa) Kekuatan Tarik (MPa) 1 0 140.3 0.3 2 5 153.8 1.4 3 10 162.2 1.9 4 15 170.3 2.3 5 20 219.9 2.9 6 25 175.4 2.5
Sumber : (Gultom, 2015)

## 4.3.1.  Hasil Analisa Modulus Elastisitas
Gambar 4.3.  Grafik modulus elastisitas terhadap komposisi nanozeolit alam (0-25)%wt
Modulus elastisitas dari uji mekanik  nanokomposit foam poliuretan terlihat  dari  Gambar  4.3  menunjukkan bahwa  modulus  elastisitas  yang  paling optimum berada pada konsentrasi nanozeolit  20%  yakni  sebesar  219.9  MPa, peningkatan ini dikarenakan pada penambahan
tersebut
pori-pori nanokomposit foam poliuretan telah ditutupi oleh nanozeolit sehingga pori-pori nanokomposit foam poliuretan  semakin kecil,  disamping  itu  pada  penambahan 20%  zeolit  interaksi  fisika  yang  terjadi antara  senyawa  yang  ada  pada  zeolit dengan  senyawa  pada foam poliuretan sangat    optimal.  Hal  senada  juga
dilaporkan  oleh  Sangram  (2014),  bahwa dengan  penambahan clay pada  pembuatan nanokomposit foam poliuretan  terjadi interaksi  fisika.  Sedangkan  nilai  modulus elastisitas  pada  konsentrasi  dibawah  20% zeolit  dan  diatas  20%  zeolit  menunjukkan sifat elastisitas yang menurun, ini membuktikan bahwa interaksi fisika diantara kedua matriks belum stabil (belum seimbang).  Sedangkan  penelitian  yang dilakukan  Sangram  (2014)  melihat  sifat mekanik  menggunakan  DMA  ( Dynamic Mechanic  Analysis )  menunjukkan  hasil elastisitas juga menurun dibawah 20%. Hal ini  dikarenakan  pengaruh reinforcement dari clay yang dicampurkan.

## 4.3.2. Hasil Analisa Kekuatan Tarik
Gambar 4.4.  Grafik kekuatan tarik terhadap komposisi nanozeolit alam  (0-25)% wt
Kekuatan  tarik  dari  uji  mekanik nanokomposit foam poliuretan terlihat dari Gambar 4.4 menunjukkan bahwa kekuatan tarik  yang  paling  optimum  berada  pada konsentrasi pengisi nanozeolit Sarulla 20% yakni  sebesar  89%  (2.9  MPa).  Hal  ini kemungkinan  disebabkan  karena  lapisan silikat  pada  zeolit  alam  yang  berukuran nanometer  dapat  tersebar  secara  acak  dan merata pada nanokomposit. Lapisan silikat yang  ada  pada  zeolit  yang  tersebar  secara individu  memiliki  luas  kontak  permukaan yang  besar  sehingga  dapat  berikatan  kuat dengan foam poliuretan  yang  selanjutnya memberikan efek pada peningkatan kekuatan tarik.
Penggabungan nanozeolit alam lebih  dari  20%  wt  justru  sebaliknya memberikan nilai kekuatan yang berkurang. Ini dikarenakan pada penambahan  dibawah  20%  wt,  campuran kedua komponen tidak mencapai keserasian  dan  melemahkan  sifat  mekanik dengan  kata  lain  diantara  komponen- komponen  tidak  mencapai  keseimbangan.
Pada  komposisi  lebih  dari  20%  wt  juga diperoleh hal yang sama yaitu menurunnya sifat  tegangan  atau stress ,  ini  dikarenakan keseimbangan  dari  kedua  matriks  telah melewati  optimasi  seimbang.  Disamping itu kemungkinan juga oleh ukuran partikel bahan  pengisi  yang  kecil  meningkatkan darajat  penguatan  polimer  berbanding
dengan  ukuran  partikel  yang  besar. Leblance  (2002) menyatakan  ukuran partikel  mempunyai  hubungan  secara langsung dengan luas permukaan per gram bahan  pengisi.  Oleh  karena  itu,  ukuran partikel  yang  kecil  menyediakan  luas permukaan  yang  besar  bagi  interaksi diantara polimer matriks dan bahan pengisi seterusnya meningkatkan penguatan bahan polimer. Ringkasnya, semakin kecil ukuran partikel,  maka  semakin  tinggi  interaksi antara  bahan  pengisi  dan  matriks  polimer. Kohls  dan  Beaucage  (2002)  melaporkan hasil  penelitiannya  bahwa  luas  permukaan dapat ditingkatkan dengan adanya permukaan  yang  poros  atau  pori  pada permukaan  pengisi.  Dimungkinkan  bahwa polimer  dapat  menembus  masuk  ke  dalam permukaan  yang  poros  selama  proses pencampuran. Partikel yang tersebar secara homogen  meningkatkan  interaksi  melalui penyerapan  polimer  di  atas  permukaan bahan  pengisi.  Sebaliknya,  partikel  yang tidak  tersebar  secara  homogen  mungkin menghasilkan aglomerat atau penggumpalan  di  dalam  matriks  polimer. Terbentuknya  aglomerat  mengurangi  luas permukaan  serta  melemahkan  interaksi diantara  bahan  pengisi  dan  matriks  dan mengakibatkan penurunan sifat fisik bahan polimer.
Bussaya  Rattanasupa  dan  Wirunya Keawwattana (2007), melaporkan penggunaan  campuran  polipropilena  dan
karet  alam  dengan  bahan  pengisi  zeolit alam  sebanyak  50  phr  dengan  ukuran partikel  45  μm  diperoleh  kekuatan  tarik sebesar  2,73  MPa  lebih  kecil  jika dibandingkan  dengan  ukuran  partikel nanozeolit  alam  sebesar  95,8  nm,  hal  ini disebabkan karena ukuran partikel semakin kecil menyebabkan campuran lebih homogen.
Dari  hasil  teori,  zeolit  alam merupakan  suatu  senyawa  anorganik  yang bersifat  hidrofilik.  Sesuai  dengan  sifat alami  zeolit,  maka  pencampuran  dengan matriks  polimer  yang  membawa  sifat hidrofobik  adalah  sangat  mustahil.  Oleh sebab  itu  untuk  menghasilkan  kesesuaian dengan  polimer,  maka  zeolit  alam  perlu dimodifikasi  menjadi  nano  partikel,  dari hasil penelitian ini kekuatan tarik nanokomposit  meningkat  setelah  partikel zeolit alam dibuat dalam ukuran nano dari pada  zeolit  alam  dalam  ukuran  makro  dan mikro.

## 5. SIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  pembuatan dan  karakterisasi  nanokomposit foam poliuretan  dengan  penambahan  pengisi nanozeolit alam yang diperoleh dari daerah Sarulla,  Kecamatan  Pahae,  Kabupaten Tapanuli  Utara,  Propinsi  Sumatera  Utara, dengan  variasi  perbandingan  persen  berat nanozeolit  terhadap  polipropilene  glikol dan toluene diisosianat adalah (0, 5, 10, 15, 20  dan  25)%,  maka  dapat  disimpulkan bahwa  pada  pembuatan  nanokomposit foam poliuretan  dengan  penambahan pengisi  nanozeolit  alam  Sarulla  dapat meningkatkan sifat mekanik nanokomposit foam poliuretan.  Peningkatan  sifat mekanik  nanokomposit foam poliuretan diperoleh  pada  nilai  optimum  20%  yang meliputi:  peningkatan  modulus  elastisitas mencapai  sebesar  36%  (219,9  MPa)  dan peningkatan  kekuatan  tarik  mencapai sebesar 89% (2.9 MPa).

## 6. DAFTAR PUSTAKA
Akimkhan, MA., 2012, Structural and Ion- Exchange  Properties  of  natural
Zeolite , InTech,
http://dx.doi.org/10.5772/51682,
diakses  tanggal  11  Desember 2015.
Ashida,  K.,  2007. Polyurethane  and Related  Foam  s,  Chemistry  and Technology .  Taylor  and  Francis
Group. London, New York.
Badan  Penelitian  dan  Pengembangan Provinsi  Sumatera  Utara.  2006. Kajian  Bahan  Galian  Zeolit  Untuk Dimanfaatkan Sebagai Bahan Baku Pupuk. Medan.
Bogdanov,  Yury  A;  Lein,  Alla  Yu; Sagalevich,  Anatoly  M;  Ul'yanov, Alexander A; Dorofeev, SA; Ul'yanova, Nina V., 2009. Hydrothermal  sulfide  deposits  of the  Lucky  Strike  vent  field,  Mid- Atlantic Ridge. Geochemistry International , 44(4) , 403-418,
doi:10.1134/S0016702906040070.
Bukit,  Nurdin.  2011. Pengolahan  Zeolit
Alam Sebagai Bahan Pengisi Nano Komposit  Polipropilena  dan  Karet Alam SIR-20 Dengan Kompatibelizer  Anhidrida  Maleat– Grafted-Polipropilena . Disertasi. Universitas Sumatera Utara. Medan. Bussaya Rattanasupa dan Wirunya Keawwattana. 2007. The Development of Rubber Compound based on Natural Rubber (NR) and Ethylene-Propylene- Diene-
Monomer  (EPDM)  Rubber  for Playground Rubber Mat. Kasetsart Journal (Nat. Sci.) 41 : 239 – 247.
Cinelli,  P.,  Anguillesi,  I  dan  Lazzeri,  A.,
2013. Green  Synthesis  of  Flexible Polyurethane Foam s from
Liquefied Lignin . European Polymer Journal. 49: 1174–1184.
Fatimah,  I.,  dan  Wijaya,  K.,  2006.
Pengaruh Metode Preparasi Terhadap  Karakter  Fisikokimiawi Montmorillonit Termodifikasi
ZrO 2 . Akta Kimind: 87-92.
Gomez,  C.M.,  M.  Culebras,  A.  Cantarero, B. Redondo-Foj, P. Ortiz-Serna, M. Carsí,  M.J.  Sanchis.  2013. An experimental  study  of  dynamic behaviour of graphite– polycarbonatediol polyurethane composites  for  protective  coatings. Applied Surface Science 275
(2013) 295– 302.
Goud, V.V., Pradhan,
N.C., dan
Padwardhan, A.V., 2006. Epoxydation of Karanja (Pongamia glabra) Oil by H 2 O 2 . Journal of the American  Oil  Chemists  Society, vol. 83, no. 2, pp. 635-640.
Gultom Fransiskus, 2015. Preparation and Characterization  of  Polyol  Natural Rubber  Latex  Based  Polyurethane Foam.  Agrium  ISSN  0852-1077 (Print)  ISSN  2442-7306  (Online). April 2015 Volume 19 No.2.
Gultom  Fransiskus,  2015. Preparation  of Sarulla  Natural  Nanozeolite  as  a Filler  for  Polyurethane  Foam Polymer.  Agrium  ISSN  0852-1077 (Print)  ISSN  2442-7306  (Online) Oktober 2015 Volume 19 No.3.
Gultom  Fransiskus,  Basuki  Wirjosentono,
Thamrin, Hamonangan
Nainggolan,  dan  Eddiyanto.  2015. Preparation  and  Characterization from  Natural  Zeolite  Sarulla  of North Sumatera Polyurethane Nanocomposite  Foam  s. Chemistry and  Materials  Research.  ISSN 2224-  3224  (Print)  ISSN  2225- 0956 (Online). Vol.7 No.10, 2015.
Gultom  Fransiskus,  Basuki  Wirjosentono,
Thamrin,
Hamonangan Nainggolan,  dan  Eddiyanto.  2016.
Preparation  and  characterization of  North  Sumatera  natural  zeolite polyurethane  nanocomposite  foam s  for  light-weight  engineering materials. Procedia  Chemistry  19  ( 2016  )  1007  –  1013.  Available online  at  www.sciencedirect.com.
Science Direct. Elsevier.
Jessica  Donate-Robles  dan  José  Miguel Martín-Martínez. 2011. Addition of precipitated calcium carbonate filler to thermoplastic polyurethane adhesives. International  Journal  of Adhesion  and  Adhesives,  Volume 31, Issue 8, December 2011, Pages
795–804.
Kohls,  J.L.,  dan  Beaucage.  2002. Rational Desing  of  Reinforced  Rubber ,  Cur OP.Solid St Mat Sci ,6:183-194.
Leblance,  J,  R.,  2002. Rubber-filler Interaction and Rheology Properties  in  Filled  Coumpaund , Prog .Polym.  Sci 27:627-687.
Lestari,  Dewi.  2010. Kajian  Modifikasi dan Karakterisasi Zeolit Alam Dari
Berbagai Negara . Proseding
Nasional  Kimia  dan  Pendidikan Kimia .
Makadia,  C.M.,  2000. Nanocomposites  of
Polypropylene  by  Polymer  Melt Compounding Approach . University of Massachusetts
Lowell: Master of  Science.Thesis.
Mockovciakova,  A.,  Orolinová,  Z.,  Matik,
M.,  Hudec,  P.,  and  Kmecová,  E., 2007, Iron  Oxide  Contribution  to the Modification of Natural Zeolite .
Acta  Montanist.  Slov . ,  11,  1,  353- 357.
N.  Othman  dan  N.  Zahhari.  2010. Optimization of Zeolite as Filler in Polypropylene  Composite.  S ega. Jurnal on line.
Sangram  K.  Ratha,  Vinod  K.  Aswalb,
Chandan  Sharmac,  Kapil  Joshid, Manoranjan Patria, G. Harikrishnanc, Devang V. Khakhare. 2014. Mechanistic origins of multi-scale reinforcements in segmented polyurethane-clay  nanocomposites. Polymer.  Volume  55,  Issue  20,  26 September 2014, Pages 5198–5210.
Sinto Jacob, Suma, K.K., Sona Narayanan,
Abhilash  G,  Jude  Martin  Mendez dan  K.E.  George.  2010. Maleic Anhydride Modification of PP/silica Nanocomposites. International Conference on Advances  in  Polymer  Technology, Feb.  26-27,  2010,  India,  Page  No. 223.
Szycher, Michael. 2013. Szycher’s Handbook Of Polyurethanes Second  Edition .  CRC.  Press.  New York.
Thamrin,  2003. Saling  Tembus  Polimer Antara  Karet  Alam  (Sir  –  20)  Dan Poliuretan  Thermoplastik .  Jurnal
Sains  Kimia  (Journal  Of  Chemical Science).  Volume  7,  2003.  ISSN  : 1410 – 5152.
Wagener,  G.,  Brandt,  M.  Duda,  L., Hofmann,  J.,  Klesczewcki,  B., Koch, D., Kumpf, R.J., Orzesel, H.,
Pirkl,  H.G.,  Six,  C.,  Steinlein,  C., dan Weisbeck, M., 2001. Trends in Industrial Catalysis in The Polyurethane Industry . Applied
Catalysis  A  :  General 221  :  303-
335.
Woods,
George. 1990. The ICI
Polyurethanes  Book .  New  York:
John Wiley & Sons, Inc.
Xia Cao, L. James  Lee, Tomy Widya, dan
Christopher Macosko. 2004. Polyurethane/ clay nanocomposites foam  s:  processing,  structure  and properties. Polymer  46  (2005) 775–783.