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 : 10203038

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007

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.

Kata Kunci : nanokomposit, epoxy resin, nanopartikel SiO2, simple mixing.

ii

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.

Keyword : nanocomposite, epoxy resin, SiO2 nanoparticle, simple heating.

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

iv

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

Penulis

vi

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 3.2.2 Fourier Transform Spectroscopy 26

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 Lampiran 40

viii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 : Foto-Foto Sewaktu di ASTRA ` 40

LAMPIRAN 2 : Data Hasil Eksperimen 43

LAMPIRAN 3 : Foto-Foto Hasil Eksperimen 53

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

dengan warnya yang keruh 31

x

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

Gambar 4.9 Nanokomposit dari kertas dan daun 34

xi

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