Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan
Transparan
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan sebagai salah satu syarat kelulusan sarjana di Program Studi FisikaOleh
AGUS RIJAL
NIM : 10203038
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan
Transparan
Oleh : AGUS RIJAL NIM : 10203038
Program Study Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Teknologi Bandung
Tugas Akhir ini Telah Dipresentasikan pada Tanggal 20 September 2007
Pembimbing : 1. Dr.Eng.Mikrajuddin Abdullah 2. Dr.Eng.Khairurrijal
Penguji : 1. Dr.Yudhi Darma 2. Dr. Suparno Satira
Menyetujui Pembimbing
Pembimbing I, Pembimbig II,
Dr.Eng.Mikrajuddin Abdullah Dr.Eng.Khairurrijal NIP.132 084 479 NIP. 131 967 089
i
ABSTRAK
Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan
Transparan
Oleh :
Agus Rijal
102 03 038
Material nanokomposit dari campuran epoxy resin dan nanopartikel SiO2 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 SiO2 dengan yang memakai SiO2. Dari hasil pengujian tekan, kami menemukan kenaikkan kekuatan polimer sebesar 24% jika dibandingkan dengan polymer tanpa SiO2,untuk penambahan fraksi massa SiO2 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.
ABSTRACT
Fabrication Of Super strong, Light in Weight, and Transparent
Nanocomposite Material
By :
Agus Rijal
102 03 038
Nanocomposite material from epoxy resin and SiO2 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 SiO2 and polymer with SiO2. From stress test, we found that the polymer strength increase by about 24% compared with polymer without SiO2 when adding SiO2 with mass fraction of about 0,0087. This phenomenon occurs because of the wide surface area of SiO2 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.
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
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.
v
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
DAFTAR ISI
ABSTRAK i
ABSTRACT ii
KATA PENGANTAR iv
DAFTAR ISI vi
DAFTAR LAMPIRAN viii
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR TABEL xi
Bab 1
Pendahuluan
1.1 Latar Belakang dan Rumusan Masalah 1
1.1.1 Latar Belakang 1
1.1.2 Rumusan Masalah 2
1.2 Ruang Lingkup 3
1.3 Tujuan 3
1.4 Metoda dan Teknik Pengumpulan Data 3
1.4.1 Metoda 3
1.4.2 Teknik Pengumpulan Data 3
1.5 sistematika penulisan 4
Bab 2 Teori Dasar
2.1 Polimer 5
2.1.1 Berat molekul polimer 5
2.1.2 Sifat mekanik polimer 7
2.2 Resin 8
2.3 Polimer epoxy resin 9
2.3.1 Polimerisasi epoxy resin 11
2.3.2 Curing Agents 11 2.4 Nanopartikel SiO2 12 2.5 Komposit 13 2.6 Nanopartikel komposit 15 2.7 Sampah 15 2.7.1 Jenis Sampah 15 2.7.2 Pemanfaatan sampah 15 2.7 Uji FT-IR 16 Bab 3 Rancangan Penelitian
3.1 Sintesis Nanokomposit Superkuat, Ringan dan Transparan 22
3.2 Karakterisasi Penelitian 25
3.2.1 Uji Kekuatan 25
vii
3.3 Pembuatan material nanokomposit dari sampah 28
Bab 4
Hasil dan Diskusi
4.1 Uji Kekuatan 30
4.2 Uji FT-IR 34
4.3 Pembuatan material nanokomposit dari sampah kering 36
Bab V
Kesimpulan dan Saran 37
5.1 Kesimpulan 37
5.2 Saran 38
Daftar Pustaka 39
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 : Foto-Foto Sewaktu di ASTRA
`
40
LAMPIRAN 2 : Data Hasil Eksperimen
43
ix
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 SiO2, timbul banyak gelembung
Gambar 4.4 Campuran Epoxy-resin dan epoxy-hardener dengan
0,05 gr nano partikel SiO2, gelembung yang dihasilkan
sedikit dan warnanya tidak keruh 31
Gambar 4.5 Campuran resin dan katalis tanpa nano partikel SiO2 31
Gambar 4.6 Alat-alat eksperimen 31
Gambar 4.7 Nanokomposit dari kertas 34
Gambar 4.8 Nanokomposit dari daun 34
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 berat molekul, M n , 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
