Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan Transparan

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan Transparan"

Fanny Inge Kusnadi
7 tahun lalu
Tontonan:

1 Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan Transparan LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat kelulusan sarjana di Program Studi Fisika Oleh AGUS RIJAL NIM : PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007

2 Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan Transparan Oleh : AGUS RIJAL NIM : Program Study Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung Tugas Akhir ini Telah Dipresentasikan pada Tanggal 20 September 2007 Pembimbing Penguji : 1. Dr.Eng.Mikrajuddin Abdullah 2. Dr.Eng.Khairurrijal : 1. Dr.Yudhi Darma 2. Dr. Suparno Satira Menyetujui Pembimbing Pembimbing I, Pembimbig II, Dr.Eng.Mikrajuddin Abdullah Dr.Eng.Khairurrijal NIP NIP

3 ABSTRAK Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan Transparan Oleh : Agus Rijal Material nanokomposit dari campuran epoxy resin dan nanopartikel SiO 2 telah disintesis dengan metode simple mixing. Material nanokomposit ini telah dikarakterisasi menggunakan uji tekan dan Fourier Transform Spectroscopy (FT-IR). Karakterisasi FT-IR telah berhasil menemukan perbedaan jenis ikatan antara polimer tanpa SiO 2 dengan yang memakai SiO 2. Dari hasil pengujian tekan, kami menemukan kenaikkan kekuatan polimer sebesar 24% jika dibandingkan dengan polymer tanpa SiO 2, untuk penambahan fraksi massa SiO 2 sebesar 0,0087. Fenomena ini terjadi akibat permukaan nanopartikel yang sangat luas membentuk interaksi yang kuat dengan polimer. Interaksi ini mereduksi mobilitas rantai polimer dan membuat polimer lebih kuat. Dapat kami simpulkan bahwa metode simple mixing sangat menjanjikan untuk digunakan dalam pembuatan nanokomposit superkuat, ringan dan transparan secara massal. Kata Kunci : nanokomposit, epoxy resin, nanopartikel SiO 2, simple mixing. i

4 ABSTRACT Fabrication Of Super strong, Light in Weight, and Transparent Nanocomposite Material By : Agus Rijal Nanocomposite material from epoxy resin and SiO 2 nanoparticle was made by a simple mixing method. The samples have been characterized using stress test and Fourier Transform Spectroscopy (FT-IR). FT-IR characterization succeeded to find the differences of bonding types between polymer without SiO 2 and polymer with SiO 2. From stress test, we found that the polymer strength increase by about 24% compared with polymer without SiO 2 when adding SiO 2 with mass fraction of about 0,0087. This phenomenon occurs because of the wide surface area of SiO 2 nanoparticle to create strong interaction with the polymer. This interaction reduces the mobility of polymer chain and makes the polymer stronger. We conclude that the simple mixing method are very promising for mass production of super strong, light in weight and transparent nanocomposite. Keyword : nanocomposite, epoxy resin, SiO 2 nanoparticle, simple heating. ii

5 Dan (ingatlah) ketika Tuhanmu berfirman kepada malaikat: "Sesungguhnya Aku hendak menjadikan seorang khalifah di bumi". Mereka bertanya (tentang hikmat ketetapan Tuhan itu dengan berkata): "Adakah Engkau (Ya Tuhan kami) hendak menjadikan di bumi itu orang yang akan membuat bencana dan menumpahkan darah (berbunuh-bunuhan), padahal kami sentiasa bertasbih dengan memujimu dan mensucikanmu?" Tuhan berfirman: "Sesungguhnya Aku mengetahui akan apa yang kamu tidak mengetahuinya". (QS : Al-Baqarah : 30) Dipersembahkan untuk yang tercinta: Ayah (Alm.), Ibu dan Saudara-saudaraku

6 KATA PENGANTAR Dengan menyebut nama Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang Segala puji bagi Allah SWT yang memiliki apa yang ada di langit dan di bumi dan bagi-nya (pula) segala puji di akhirat. Pemilik segala ilmu yang telah mengkaruniakan sebagian ilmu kepada hamba-hamba yang Ia kehendaki. Shalawat dan Salam senantiasa tercurah kepada Risalah Robbaniyah, penutup kaum Nabi, teladan kaum mukmin, Nabi Muhammad SAW. Puji syukur atas kehendak Allah SWT Tugas Akhir ini terselesaikan. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat kelulusan Program Sarjana Kelompok Keahlian Fisika Nanomaterial, Program Studi Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung. Penulisan ini tidak lepas dari dukungan dan dorongan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Eng. Mikrajuddin Abdullah selaku dosen pembimbing I dan Dr. Eng. Khairurrijal selaku dosen pembimbing II yang dengan sabar memberikan bimbingan terbaiknya dalam penulisan Tugas Akhir ini. Semoga Allah SWT memberikan balasan yang lebih baik. 2. Dr.Yudhi Darma dan Dr. Suparno Satira selaku dosen penguji. 3. Ayah (Alm.) dan Ibu tercinta, yang senantiasa mendo akan,mengasihi dan menyayangiku sepenuh hati serta memberikan kepercayaan untuk menyelesaikan studi di ITB. 4. Kakak dan Adik-adikku tercinta (Asep Haryono, Rida Hasanah dan Nurhayati) yang selalu mengharap keberhasilanku. 5. Keluarga dari pihak Ayah dan Ibu yang senantiasa memberikan bantuan dan dorongan kepada penulis. 6. Sahabat-sahabat terbaikku ( Ferdi, Rifqy, Aunuddin, Amran, Deby, Surya, Sopian, Puspoko dll) yang telah memberikan dorongan, kecerian dan persahabatan yang tak ternilai harganya. iv

7 7. Sahabat-sahabatku di ASIC ( Ade, Rifqy, Aniez, Inez, Bintang, Opik, Heri, Tiar, Nadhif, Puto dll) yang telah memberikan momen berharga dan takkan terlupakan. 8. ASTRA internasional yang telah memberikan bantuan dana dan penghargaan kepada penulis. 9. Teman-temanku di KSEP ( Krisna, Ison, Kiki, Birru, Ganjar, Chaidir, Arif, Ilo, Idam, Mbak Tami, Daud, Adrinal dll) yang telah memberikan pelajaran berharga dan arti sebuah kerjasama. 10. Teman-temanku di kosan ( Edo, Agus, Rahmat, Winarko dll) yang telah menghibur dan menemani keseharian penulis. 11. Rekan-rekanku di Laboratorium Sintesis dan Fungsionalisasi Nanomaterial ( Sanny, Hadi, Bebeh, Liher, Finy, Adi dll) yang telah membantu dan menemani penulisan Tugas Akhir ini. 12. Teman-temanku di HIMAFI ( Martin, Nara, Opik, Puput, Atep, Izul, Nirwan, Eka dll) yang selalu membantu dan memberikan dorongan. 13. Teman-temanku di Fisika angkatan 2003 ( Kris, Ni am, Rizal, Hindra, Erick dll) yang sudah sama-sama berjuang melewati kerasnya medan ITB. 14. Seluruh staff dosen, staff karyawan tata usaha ( Pak Yeye, Pak Dede dll) dan staff perpustakaan Fisika ITB (Bu Silvi) yang telah memberikan bantuan dan pelayanan terbaiknya. 15. Semua pihak yang membantu penulisan ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT membalas kebaikkan yang berlipat ganda. Apabila dalam Tugas Akhir ini ditemukan kesalahan atau kekurangan, penulis minta maaf dan mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi perbaikkan yang akan datang. Semoga hasil ini dapat bermanfaat bagi siapapun. Bandung, 29 September 2007 Penulis v

8 DAFTAR ISI ABSTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL i ii iv vi viii ix xi Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang dan Rumusan Masalah Latar Belakang Rumusan Masalah Ruang Lingkup Tujuan Metoda dan Teknik Pengumpulan Data Metoda Teknik Pengumpulan Data sistematika penulisan 4 Bab 2 Teori Dasar 2.1 Polimer Berat molekul polimer Sifat mekanik polimer Resin Polimer epoxy resin Polimerisasi epoxy resin Curing Agents Nanopartikel SiO Komposit Nanopartikel komposit Sampah Jenis Sampah Pemanfaatan sampah Uji FT-IR 16 Bab 3 Rancangan Penelitian 3.1 Sintesis Nanokomposit Superkuat, Ringan dan Transparan Karakterisasi Penelitian Uji Kekuatan Fourier Transform Spectroscopy 26 vi

9 3.3 Pembuatan material nanokomposit dari sampah 28 Bab 4 Hasil dan Diskusi 4.1 Uji Kekuatan Uji FT-IR Pembuatan material nanokomposit dari sampah kering 36 Bab V Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran 38 Daftar Pustaka 39 Lampiran 40 vii

10 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN 1 : Foto-Foto Sewaktu di ASTRA ` 40 LAMPIRAN 2 : Data Hasil Eksperimen 43 LAMPIRAN 3 : Foto-Foto Hasil Eksperimen 53 viii

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Struktur grup Epoxy 9 Gambar 2.2 Struktur dari DGEBA 10 Gambar 2.3 Struktur dari novolac epoxy resin 11 Gambar 2.4 Body mobil balap Formula 1 terbuat dari nanokomposit serat karbon dalam resin 14 Gambar 2.5 pemanfaatan sampah kering untuk bahan bangunan 16 Gambar 2.6 FTIR sebenarnya merupakan interferometer Michelson tetapi satu dari dua cermin pemantulnya dapat dipindahkan 17 Gambar 3.1 Diagram alir sintesis nanokomposit dengan metoda simple mixing 24 Gambar 3.2 Spesimen yang dipakai untuk karakteristik FT-IR 26 Gambar 4.1 Polimer tanpa perlakuan 30 Gambar 4.2 Polimer dengan penambahan nanopartikel 30 Gambar 4.3 Campuran Epoxy-resin dan epoxy-hardener dengan 0,02 gr nano partikel SiO 2, timbul banyak gelembung dengan warnya yang keruh 31 ix

12 Gambar 4.4 Campuran Epoxy-resin dan epoxy-hardener dengan 0,05 gr nano partikel SiO 2, gelembung yang dihasilkan sedikit dan warnanya tidak keruh 31 Gambar 4.5 Campuran resin dan katalis tanpa nano partikel SiO 2 31 Gambar 4.6 Alat-alat eksperimen 31 Gambar 4.7 Nanokomposit dari kertas 34 Gambar 4.8 Nanokomposit dari daun 34 Gambar 4.9 Nanokomposit dari kertas dan daun 34 x

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 berat molekul, Mn, dari epoxy resin yang ideal 12 Tabel 2.2 beberapa sifat penting Silikon dioksida 12 Tabel 2.3 Perbedaan diantara bentuk-bentuk kristal 13 Tabel korelasi spektra inframerah 19 Tabel 4.1 Hasil karakterisasi uji tekan pada epoxy resin 28 Tabel 4.2 Hasil karakterisasi uji tekan pada resin 29 Tabel Perbandingan ikatan-ikatan pada bahan yang diuji 32 xi

dokumen-dokumen yang mirip

BAB 3 RANCANGAN PENELITIAN

BAB 3 RANCANGAN PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap: 1. Pembuatan (sintesis) material. Pada tahap ini, dicoba berbagai kombinasi yaitu suhu, komposisi bahan, waktu pemanasan dan lama pengadukan.