Alumina Sebagai Material Reinforcement dalam Komposit dengan Polymer HDPE sebagai Matriksnya

Kelebihan Polimer Biokomposit yaitu, biaya murah, high strength dan simpel dalam prinsip pembuatan pada proses pencetakan. Namun kurang dalam sifat mekanik seperti sangat tinggiya wear rate, sangat rendahnya hardness dan modulus Young. Berbagai usaha telah di lakukan untuk menciptakan hybrid bio polymer matrix composites dengan matriks materialnya menggunakan High Density Poly Ethylene(HDPE) serta partikel Titanium Oksida (TiO2) dan partikel Alumina ( Al2O3) sebagai material reinforcement nya dengan mengubah persentase susunan menggunakan mesin extrudal injection moulding. Dengan dilakukan beberapa tes yaitu, tensile, hardness, flexural strength, density dan tes korosi. Ditemukan peningkatan yang cukup besar dalam sifat mekanik dari hybrid polymer matrix composite setelah pemberian reinforcement Alumina yang lebih tinggi persentase komposisinya, yang mana dapat digunakan untuk beragam aplikasi dalam bone replacement pada tubuh manusia. Aplikasi komposit ini dalam orthopaedic sebagai material implant telah dipertimpbangkan dan dipelajari. Material komposit tersebut telah ditemukan beragam penggunaan dalam aplikasi orthopaedic, bagian dalam bone fixation plates, hip joint replacement, bone cement dan bone graft.

Data sampel yang telah disiapkan dengan komposisi yang berbeda.

SAMPLE HDPE TiO2 Al2O3

1 85 wt % 10 wt % 05 wt % 2 80 wt % 10 wt % 10 wt % 3 75 wt % 10 wt % 15 wt % 4 70 wt % 10 wt % 20 wt %

Berikut beberapa hasil tes uji kekuatan material dari komposit (HDPE+ Al2O3 + TiO2)

1. Tensile Strenght Test

Dapat diambil kesimpulan dari hasil pengujian bahwa, tensile strength dari material komposit meningkat seiring meningkatnya persentase dari susunan kandunganya, 5%, 10%, 15% dan 20% Al2O3 dengan 10% Titanium Oksida yang tetap konstan. Hasil ini dalam peningkatan kapasitas terima beban dari material komposit. Puncak maksimum tensile stress yang diperoleh adalah 16.1 MPa dan modulus young sebesar 500 MPa (untuk HDPE +10% TiO 2 + 20% Al2O3 dari bahan komposit) seperti yang ditunjukan pada gambar

Gambar. Variasi tensile srenght untuk setiap macam persentase material Reinforcement (Al2O3).

Gambar. Load Vs Displacement untuk komposit HDPE dengan 10% TiO2 serta 20% Al2O3

2. Flexural strength: Gambar dibawah menunjukan variasi dalam flexural strength dari bahan komposit yang diuji dengan variasi beberapa macam persentase material reinforcement material Al2O3. Flexural strength dari material komposit tersebut meningkat seiring meningkatnya persentase dari susunan kandunganya (dari 5% hingga 20% Al2O3). Flexural strength maksimum mencapai 11.85 MPa untuk HDPE+10% TiO2 + 20% Al2O3 dari bahan komposit tersebut.

3. Hardness: Gambar di bawah ini menunjukan variasi hardness dari specimen dengan variasi persentase dari material reinforcement penyusunnya (Al2O3) . Nilai maksimum hardness (shore D hardness) adalah 55 ditemukan pada komposisi 20% Al2O3 .

Gambar Variasi Hardness untuk HDPE/10wt% TiO2 -5 wt% to 20wt% Al2O3

4) Density Test: Gambar di bawah ini menunjukan variasi densitas dengan persentase dari material reinforcement nya. Meningkatnya densitas dari kompositmenunjukan ikatan yang baik antara matriks dan reinforcement nya. Nilai maksimumnya pada komposisi 20% Alumina

Gambar. Variasi Density dengan Persentase dari Reinforcement penyusunnya (Al2O3)

5. Corrosion test / salt sprayed test : di observasi dalam waktu 24 jam tidak ditemukan korosi pada bahan percobaan komposit tersebut. Alumina dapat meningkatkan resistansi korosi specimen komposit tersebut.

Corrosion Test for 5% of Al2O3 & 10% of Al2O3 Methodology for corrosion Test After Test Cleaned with running Water Test Solution 5% NaCl (AR Grade) Solution in distilled

water Test Temperature 35°+/-2°C Volume of Solution Collected/Hr/80Cm2 Area

1.41 ml

pH of test Solution 7.08 Required Exposure Period Not Specified Type of protection Used Nil

Observation

PH value Time in Hours Observation 7 24 No Corrosion was

observed

Haneef, Mohammad, dkk. 2013 . Hybrid Polymer Matrix Composites for Biomedical

Applications. International Journal of Modern Engineering Research (IJMER) : www.ijmer.com