Kajian Terhadap Hibrid Komposit Berasaskan Gentian Lignoselulosik

(1)

ｊｾ｟ｾＢ｟.. _, _ . --_. ＮＮＬ｟ｾ｟ｾｾＭＭＭＭｾＭＭ

.

..'

.

,

KAJIAN TERHADAP

HIBRID

KOMPOSIT BERASASKAN

GENTIAN LIGNOSELULOSIK

Oleh

MAULIDA

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA

November 2001

(2)

(3)

PENGHARGAAN

Dengan kehendak Allah SWT yang maha pengasih lagi maha penyayang. Segala

puji-pujian bagi Allah SWT, selawat

dan

salam ke atas Nabi Muhammad SAW. Saya

mengucapkan syukur kehadrat Ilahi kerana dengan limpah karunia dan inayah-Nya dapat

jua kiranya saya menyiapkan projek

ini.

Buat keluarga, teristimewa untuk papa dan mama tersayang yang senantiasa mendoakan

kebahagiaan, keberhasilan

dan

kejayaan saya. Juga buat Kak Butet

&

Bang Sangkot, Kak

Lina

&

Bang Bangun, Kak Eli

&

Bang Adam, Bang Ucok

&

Nisa, Ipul

&

Fitri dan Dani

serta keponakan-keponakan Donna, Andre, Ryan, Ulfa,

Afif,

TIa, Sarah, Fahmi,

Ramzi

dan

Dafa, terima kasih ya buat dukungannya. Akbir sekali buat suami,

Dr

Anton dan anakku,

Dianti Lita Lestari terima kasih yang

tak

terhingga buat kesabaran, dorongan, semangat,

harapan dan pengorbanan yang besar sekali.

Ucapan penghargaan

dan

jutaan terima kasih kepada penyelian saya, Dr. Abdul Khalil

Shawkataly

dan

Prof. Madya

Dr.

M. Nasir Zainal Arif di atas segala nasihat,

tunjuk

ajar,

dorongan, layanan

dan

kesabaran yang diberikan sepanjang projek ini dijalankan.

Ribuan terima kasih juga ditujukan kepada semua pensyarah, pembantu makmal

dan

lain-I

lain yang terlibat secara langsung atau tidak langsung di dalam projek

ini,

terutamanya

dalam pemberiam maklumat dan penggunaan peralatan.

Kepada

Kak Midah, Kak Salmah,

Bang Indra, Bang Dian dan Halimah makasih ya atas pemberian semangat dan tempat

mendengar keluh kesah selama menjalaukan projek ini, juga Kefi, Ras, Nodi dan yang lain

11

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

ABSTRAK

Penggunaan prapreg dengan menggunakan gentian yang diisitepukan dengan resin

matriks dalam pembuatan komposit menjadi suatu yang lazim masa kini. Perkembangan

ini disebabkan oleh beberapa faktor dorongan seperti mudah dikendalikan, julat

toleransi yang luas, bahan yang terbuang minima, persekitaran yang bersih dan lain-lain.

Pada masa kini, sistemnya masih tertumpu pada matriks yang berasaskan termoset dan

termoplastik untuk penggunaan gentian 'man-made' sahaja.

Penyelidikkan ini bertujuan memperkembangkan teknologi prapreg yang berasaskan

pada matriks termoplastik di dalam matriks termoset dengan diperkuat oleh bahan

gentian lignoselulosik iaitu buangan industri berasaskan kayu. Resin termoset yang

digunakan, poliester

tak tepu (PTT), pemangkjn yang digunakan iaitu MEKP, resin

termoplastiknya iaitu akrilonitril butadiena stirena (ABS) dan pelarut MEK. Gentian

lignoselulosik yang digunakan ialah gentian kayu getah yang dihasilkan dari proses

pengolahan separa termo mekanikal. Komposisi kimia kayu tersebut seperti berikut: 57

%

selulosa, 64. 8

%

hemi - selulosa, 17

%

lignin dan 3. 2

%

ekstraktif

Skop kajian ditumpukan pada kaedah penyediaan prapreg termoplastik, termoset

dan

hibrid (kombinasi termoplastik, termoset

dan

gentian). Faktor yang mempengaruhi

penyediaan prapreg seperti masa rendaman atau gaulan, kelikatan dan kepekatan

larutan. Selain itu pencirian dilakukan melalui pecahan berat resin (W

r)

atau pecahan

berat gentian (Wr), ketumpatan dan keboleh percayaan proses. Seterusnya kajian

juga ditumpukan

xvi

(18)

pada pencirian komposit tennoset, tennoplastik dan hibrid yang disediakan dari prapreg

tersebut. Kajian terhadap keberkesanan pencairan aseton di dalam resipi PTT juga

dilihat.

Keputusan secara umum, berjaya menghasilkan prapreg hibrid yang konsisten.

Komposisi komponen prapreg yang diwakili oleh Wf yang sangat peka pada kepekatan

larutan. Apabila kepekatan larutan tersebut diubah, Wf berubah mengikuti corak

tertentu. Contohnya apabila kepekatan larutan ditingkatkan dati 10 kepada 30

%

w/w,

Wrakan berkurang. Kajian terhadap kepekatan larutan menunjukkan ia mengawal Wf

atau W

r

akhir prapreg.

Hal

ini juga mempengaruhi sifat-sifat fizikal dan mekanikal

komposit tersebut. Kepekatan larutan 10

%

w/w memberikan nilai yang tertinggi

berbanding yang lain untuk setiap kepekatan larutan yang digunakan dan ia

menggambarkan kesesuaiannya untuk mendapatkan pembasahan gentian yang tinggi

seperti dibuktikan dalam kajian mikrografSEM.

Penambahan kebendaliran seperti pencair aseton di dalam resipi poliester tak tepu

ternyata ini menurunkan sifat fizikal dan mekanikal komposit hibrid yang dihasilkan

walaupun ia melambatkan proses pematangan dan

penyerapan

resin.

Penggabungan penggunaan resin tennoplastik dan tennoset (komposit hibrid) beIjaya

menghasilkan kekuatan fizikal dan mekanikal komposit yang baik. Hal ini dapat

memperbaiki sifat komposit

yang

berasaskan pada penggunaan satu matriks sahaja di

dalam komposit, Penggunaan tennoset sebagai bahan matriks menyebabkan ia bersifat

agak rapuh sedang tennoplastik ia agak kenyal. Penggabungan sifat-sifat kedua matriks

tersebut menyebabkan penambahan sifat-sifat fizikal dan mekanikal komposit tersebut.

xvii

(19)

Secara keseluruhan, kaedah penyediaan prapreg yang dikaji beIjaya menghasilkan

komposit hibrid yang berkualiti

dan

konsisten dibanding dengan komposit termoplastik

atau termoset sahaja.

xviii

(20)

STUDms OF HYBRID COMPOSITE BASED ON LIGNOCELLULOSIC FmER

ABSTRACT

The use of prepregs with use fiber impregnated with resin matrix in composite

production is common. This development is encourage by some factor such as easy of

handling, tolerance range guide, minimum the residues, enviromnental friendly, to quote

a few. The present time, the system still concentrated to matrix which base on thermoset

and thermoplastic for use man-made fiber it self.

The aim of this project is to expand the prepreg technology based on thermoplastic

matrix in the thermoset matrix which being reinforced with lignocellulosic fiber

especially industrial waste based on wood. Resin thermoset that used is unsaturated

polyester (USP) with catalyst methyl ethyl ketone peroxide (MEKP) and acrylonitrile

butadiene styrene (ABS) is used as the matrix thermoplastic, meanwhile methyl ethyl

ketone (MEK) acts as the solvent. Lignocellulosic fiber that used is rubber wood fiber

that produced from thermo mechanical process. The chemical compositions of wood are

57

%

cellulose, 64.8

%

hemi cellulose, 17

%

lignin and 3.2

%

extractive.

Scope of this research focused on the method preparation of prepreg thermoplastic,

thermo set and hybrid (combination between thermoplastic, thermoset and fiber).

Factors which influence of preparation prepregs such as soaking time or mixing,

viscosity and concentration of the solvent. Beside that, characterizes to do by fraction

weight resin (W

r)

or fraction weight fiber (Wr), density and reability properties. Further

on, the research focused on specification of the composite thermoset, thermoplastic and

xix

(21)

hybrid which been preparation by those prepreg. The research on effectiveness of

acetone dilution in unsaturated polyester recipe also been analyzed.

The method was found able to produce consistent hybrid prepreg. Composition of

component prepreg was delegated by Wr very sensitive to concentration of the solution.

The changing of concentration, Wr also changed followed into specific trend. The

example if the solution increased from 10 to 30

%

w/w, Wrwill decrease. The research

on the solution concentration showed that it would control the value of W-or W

r

in final

prepreg.

It

will affect the physical and mechanical properties of the composite.

Concentration of solution 10

%

w/w, it will showed the highest value compared to the

other for each of concentration that been used and it showed the matching for get the

wetness of the fiber is high which proved in study on SEM micrograph.

The addition of liquidity such as acetone in the recipe of unsaturated polyester

significantly decreased the physical and mechanical properties of hybrid composite that

was produced although it's delaying the curing and resin absorption process.

The mixing of thermoplastic and thermoset resin (hybrid composite) achieved a good

result in term of physical and mechanical properties of that composite. This improving

the characteristic of composite based on the use of single matrix. The use of thermoset

is matrix material to cause more fragile compare to thermoplastic which more elastic.

The combination of two properties matrices causes the addition physical and mechanical

properties of the composite.

xx

(22)

Overall, the preparation of prepreg method already success to produce a new system of

hybrid composite with quality and very consistent compared to prepreg thermoplastic

andthermoset it self.

XXI

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)

(84)

(85)

(86)

(87)

(88)

(89)

(90)

(91)

(92)

(93)

(94)

(95)

(96)

(97)

(98)

(99)

(100)

(101)

(102)

(103)

(104)

(105)

(106)

(107)

(108)

(109)

(110)

(111)

(112)

(113)

(114)

(115)

(116)

(117)

(118)

(119)

(120)

(121)

(122)

(123)

(124)

(125)

(126)

(127)

(128)

(129)

(130)

(131)

(132)

(133)

(134)

(135)

(136)

(137)

(138)

(139)

(140)

(141)

(142)

(143)

(144)

(145)

(146)

(147)

(148)

(149)

(150)

(151)

(152)

(153)

(154)

(155)

(156)

(157)