KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN
4.1.4 Kajian Morfologi
Rajah 4.11 dan 4.12, menunjukkan mikrograf SEM permukaan putus sebatian getah SMR L dan ENR 50 terisi kaolin pada pembebanan pengisi 20 dan 40 bsg. Permukaan putus kaolin terisi sebatian SMR L (Rajah 4.11.a dan 4.12.a ) menunjukkan permukaan putus yang lebih kasar dengan banyak pencabikan matrik berbanding sebatian ENR 50 terisi kaolin (Rajah 4.11.b dan 4.12.b ).
(a)
(b)
Rajah 4.11 Mikrograf SEM bagi permukaan kegagalan tensil (a) getah SMR L dan (b) ENR 50 terisi kaolin pada pembebanan 20 bsg pada
magnifikasi 150 X)
Ini menunjukkan bahawa penyerakan kaolin di dalam sebatian getah SMR L adalah lebih baik berbanding di dalam sebatian getah ENR 50. Kesannya lebih banyak tenaga diperlukan untuk menggagalkan sebatian getah SMR L terisi kaolin berbanding getah ENR 50. Pemerhatian yang sama dapat diperhatikan di dalam Rajah 4.12.
(a)
(b)
Rajah 4.12 Mikrograf SEM bagi permukaan kegagalan tensil (a) getah SMR L dan (b) ENR 50 terisi kaolin pada pembebanan 40 bsg pada magnifikasi 150 X).
4.2 Perbandingan Kesan Penggunaan Pengisi Kaolin Dan Silika Di dalam Getah SMR L
4.2.1 Kesan Ke Atas Sifat-Sifat Pematangan
Dari Rajah 4.13 dapat diperhatikan yang tork maksimum semakin meningkat dengan penambahan pembebanan kedua-dua pengisi di dalam sebatian SMR L. Peningkatan tork maksimum disebabkan penambahan pengisi telah mengurangkan mobiliti molekul makro getah dan seterusnya meningkatkan tork vulkanizat. Walau bagaimanapun, pada pembebanan pengisi yang sama, sebatian SMR L berpengisi silika (vulkasil C) menunjukkan tork maksimum yang lebih tinggi berbanding kaolin. Ini menunjukkan kesan saiz silika (0.02 – 0.025 μm) yang lebih kecil berbanding saiz kaolin (1 – 10 μm), telah berupaya mengurangkan kebolehgerakan rantaian molekul getah secara lebih baik.
0 Tork Maximum (dNm) Kaolin Vulkasil C
Rajah 4.13 Kesan pembebanan pengisi silika dan kaolin di dalam getah SMR L terhadap tork maksimum.
Rajah 4.14 dan 4.15 menunjukkan kesan peningkatan pembebanan ke dua-dua pengisi terhadap masa skorj dan masa pematangan sebatian getah SMR L.
Pada pembebanan yang sama sebatian SMR L terisi silika menunjukkan masa skorj dan masa pematangan yang lebih pendek berbanding sebatian getah SMR L terisi kaolin. Ini kerana pengisi silika memiliki saiz partikel yang lebih kecil berbanding kaolin.
2 3 4 5 6
0 10 20 30 40
Pembebanan Pengisi (bsg)
Masa Skorj (min)
Kaolin Vulkasil C
Rajah 4.14 Kesan pembebanan pengisi silika dan kaolin di dalam getah SMR L terhadap masa skorj.
Menurut Ismail et al. 1997, peningkatan sifat pematangan ada kaitan dengan pengisi, seperti luas permukaan, saiz, tindak balas permukaan, kelembapan dan kandungan oksida metal. Masa skorj dan masa pematangan lebih panjang daripada sebatian kawalan, adalah disebabkan kandungan kimia lain yang ada dalam pengisi kaolin yang bertindak balas dengan kuratif dan memperlambat proses pematangan.
4 5 6 7 8
0 10 20 30 40
Pembebanan Pengisi (bsg)
Masa Pematangan(min) Kaolin Vulkasil C
Rajah 4.15 Kesan pembebanan pengisi silika dan kaolin di dalam getah SMR L terhadap masa pematangan.
4.2.2 Kesan Ke Atas Sifat-Sifat Mekanik
Rajah 4.16 menunjukkan bahawa kekuatan tensil sebatian SMR L terisi Vulkasil C lebih baik dibandingkan dengan sebatian SMR L berpengisi kaolin
18 20 22 24 26 28 30
0 10 20 30 40
Pembebanan pengisi (bsg)
Kekuatan Tensil (Mpa) Kaolin Vulkasil C
Rajah 4.16 Kesan pembebanan pengisi silika dan kaolin di dalam getah SMR L terhadap kekuatan tensil
Kekuatan tensil getah SMR L terisi pengisi silika menunjukkan nilai yang tertinggi pada pembebanan pengisi 10 bsg. Peningkatan ini disebabkan
penyerakan pengisi yang sempurna di dalam matrik getah sehingga menghasilkan interaksi yang baik antara pengisi – getah. Ismail dan Chung, 1998, melaporkan Interaksi yang kuat antara pengisi dan getah akan meningkatkan pemindahan tegasan dari matrik getah kepada partikel pengisi di dalam matrik getah secara lebih efektif.
Penurunan kekuatan tensil pada pembebanan yang tinggi (di atas 10 bsg) berkemungkinan disebabkan oleh penyerakan pengisi yang tidak baik akibat terbentuknya agglomerat dari pengisi silika. Walau bagaimanapun, pada pembebanan yang sama didapati kekuatan tensil daripada sebatian SMR L terisi pengisi silika lebih tinggi berbanding dengan sebatian SMR L terisi kaolin.
Kesan daripada saiz pengisi yang kecil dengan luas permukaan yang besar, menyebabkan interaksi antara pengisi – matrik adalah lebih baik. Interaksi yang baik menyebabkan perpindahan tegasan daripada getah kepada pengisi adalah lebih berkesan dan seterusnya meningkatkan kekuatan tensil.
Rajah 4.17 menunjukkan kesan peningkatan pembebanan pengisi terhadap pemanjangan pada takat putus sebatian getah SMR L terisi Kaolin dan SMR L terisi silika. Pemanjangan pada takat putus menunjukkan tren penurunan dengan penambahan pembebanan pengsi. Zaini et al. 1996, melaporkan bahawa penambahan pembebanan pengisi akan meningkatkan kekakuan getah dan menghadkan aliran yang seterusnya akan merendahkan pemanjangan pada takat putus.
700 800 900 1000
0 10 20 30 40
Pembebanan Pengisi (bsg) Pemanjangan pada takat putus (%)
Kaolin Vulkasil C
Rajah 4.17 Kesan pembebanan pengisi silika dan kaolin di dalam getah SMR L terhadap pemanjangan pada takat putus
Sebatian getah SMR L terisi kaolin menunjukkan nilai pemanjangan yang lebih pendek berbanding sebatian SMR L terisi silika disebabkan interaksi kaolin – getah yang kurang baik (akan dibincangkan di dalam bahagian seterusnya) berbanding interaksi silika – getah.
Rajah 4.18 dan Rajah 4.19 menunjukkan kesan peningkatan pembebanan pengisi terhadap modulus 100 % dan 300 % untuk sebatian getah SMR L terisi kaolin dan SMR L terisi silika.
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
0 10 20 30 40
Pembebanan Pengisi (bsg) Modulus 100 % (Mpa) Kaolin Vulkasil C
Rajah 4.18 Kesan pembebanan pengisi silika dan kaolin di dalam getah SMR L terhadap modulus 100 %
Dari ke dua-dua rajah tersebut dapat diperhatikan M 100 dan M 300 meningkat dengan penambahan pembebanan pengisi.
Saiz pengisi silika (Vulkasil C) yang lebih kecil menjadikan modulus 100 % dan 300 % getah SMR L terisi silika adalah lebih tinggi berbanding daripada sebatian getah SMR L terisi kaolin. Menurut Poh et al. 2002, peningkatan modulus adalah disebabkan beberapa faktor diantaranya, tindak balas permukaan yang ditentukan oleh interaksi pengisi – getah, aggregat, saiz dan bentuk pengisi, struktur dan penyerakan pengisi di dalam sebatian getah.
0 1 2 3 4 5 6
0 10 20 30 40
Pembebanan Pengisi (bsg)
Modulus 300 % (MPa)
Kaolin Vulkasil C
Rajah 4.19 Kesan pembebanan pengisi silika dan kaolin di dalam getah SMR L terhadap modulus 300%.
Ishak dan Bakar, 1995 juga melaporkan yang kekakuan atau modulus vulkanizat dapat ditingkatkan dengan memperbaiki luas dan tindak balas permukaan pengisi, penyerakan pengisi dan interaksi pengisi – getah.
Rajah 4.20 menunjukkan kesan peningkatan pembebanan pengisi terhadap resiliens sebatian getah SMR L terisi kaolin dan SMR L terisi silika. Menurut
Morton 1987, resiliens merupakan perbandingan antara tenaga yang diperlukan untuk kembali ke bentuk asal dan tenaga yang diperlukan untuk merubah bentuk bahan. Dari Rajah 4.20, peningkatan pembebanan pengisi menunjukkan penurunan resiliens untuk kedua-dua vulkanizat SMR L terisi kaolin dan silika.
50 60 70 80 90 100
0 10 20 30 40
Pembebanan Pengisi (bsg)
Resiliens (%)
Kaolin Vulkasil C
Rajah 4.20 Kesan pembebanan pengisi silika dan kaolin di dalam getah SMR L terhadap resiliens
Biasanya, resiliens menurun dengan meningkatnya pembebanan pengisi di dalam getah (Choi, 2002). Semakin banyak pengisi di isi ke dalam getah, maka gerak molekul daripada rantai getah berkurang dan kekakuan dari vulkanizat meningkat atau semakin kaku. Akibatnya tenaga yang diperlukan vulkanizat untuk kembali kebentuk asal tidak mencukupi. Namun demikian, pada pembebanan yang sama resiliens sebatian berpengisi silika adalah lebih rendah berbanding sebatian getah SMR L terisi kaolin.
Rajah 4.21 menunjukkan kesan peningkatan pembebanan pengisi terhadap kekerasan sebatian getah SMR L terisi Kaolin dan SMR L terisi silika.
Penambahan pembebanan pengisi, menunjukkan peningkatan kekerasan
secara terus. Semakin banyak pembebanan pengisi ke dalam sebatian getah, menyebabkan kekenyalan dan kelenturan rantai getah berkurang dan menjadikan vulkanizat semakin kaku.
30 35 40 45 50
0 10 20 30 40
Pembebanan Pengisi (bsg)
Kekerasan (IRHD)
Kaolin Vulkasil C
Rajah 4.21 Kesan pembebanan pengisi silika dan kaolin di dalam getah SMR L terhadap kekerasan
Namun, pada pembebanan pengisi yang sama, sebatian getah SMR L berpengisi silika adalah lebih keras berbanding sebatian getah SMR L terisi kaolin. Saiz silika yang lebih kecil daripada kaolin telah meningkatkan interaksinya dengan getah SMR L.
4.2.3 Kelakuan Pembengkakan
Rajah 4.22 menunjukkan hubungan antara Qf/Qg dan pembebanan pengisi kaolin dan silika untuk pembengkakan getah SMR L di dalam toluena selepas 24 jam. Didapati nilai Qf/Qg sebatian SMR L terisi silika adalah lebih rendah berbanding Qf/Qg daripada sebatian SMR L terisi kaolin pada pembebanan
pengisi yang sama. Ini menunjukkan interaksi diantara silika dengan getah SMR L adalah lebih baik berbanding interaksi kaolin dengan getah SMR L
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
0 10 20 30 40
Pembebanan Pengisi (bsg)
Qf/Qg
Kaolin Vulkasil C
Rajah 4.22 Kesan pembebanan pengisi silika dan kaolin di dalam getah SMR L terhadap pembengkakan
4.2.4 Kajian Morfologi
Rajah 4.23 a dan 4.24 a, menunjukkan mikrograf SEM permukaan putus dari ujian tensil untuk sebatian getah SMR L terisi silika pada pembebanan pengisi 20 dan 40 bsg. Dapat dilihat yang penyerakan dan kebolehbasahan (wettability) sebatian SMR L terisi silika pada pembebanan 40 bsg adalah lebih buruk berbanding pada pembebanan 20 bsg. Pemerhatian yang sama dapat diperhatikan di dalam Rajah 4.23 b dan 4.24 b untuk sebatian getah SMR L terisi kaolin.
(a)
(b)
Rajah 4.23 Mikrograf SEM bagi permukaan kegagalan tensil daripada getah SMR L terisi (a) silika dan (b) kaolin pada pembebanan 20 bsg (magnifikasi 300 X).
Mod kegagalan ini menjelaskan mengapa kekuatan tensil kedua-dua pengisi kaolin dan silika terisi dalam sebatian SMR L menurun dengan peningkatan
pembebanan pengisi (selepas 20 bsg). Pada pembebanan pengisi 40 bsg, penyerakan pengisi menjadi tidak sempurna dan interaksi diantara pengisi – pengisi meningkat. Kesannya pengagglomeratan berlaku. Walau bagaimanapun pada pembebanan pengisi yang sama didapati interaksi silika – getah SMR L adalah lebih baik berbanding kaolin – getah SMR L. Ini adalah kerana permukaan kegagalan getah SMR L terisi silika menunjukkan penyerakan pengisi yang lebih baik dan kurangnya penarikan keluar pengisi silika daripada matrik getah SMR L berbanding kaolin.
(a)
(b)
Rajah 4.24 Mikrograf SEM bagi permukaan kegagalan tensil daripada getah SMR L terisi (a) silika dan (b) kaolin pada pembebanan 40 bsg pada magnifikasi 300X
4.3 Perbandingan Kesan Penggunaan Pelbagai Saiz Kaolin Di dalam