pengaruh radiasi gamma pada sifat mekanik dan … · sinar-x, spektroskopi inframerah transformasi...

PENGARUH RADIASI GAMMA PADA SIFAT MEKANIK

DAN TERMAL KOMPOSIT UHMWPE-HAp UNTUK TIBIAL

TRAY

YUSUF BRAMASTYA APRILIYANTO

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi Pengaruh Radiasi Gamma pada

Sifat Mekanik dan Termal Komposit UHMWPE-HAp untuk Tibial Tray adalah

karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam

bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang

berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari

penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di

bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, April 2014

Yusuf Bramastya Apriliyanto

NIM G44100008

ABSTRAK

YUSUF BRAMASTYA APRILIYANTO. Pengaruh Radiasi Gamma pada Sifat

Mekanik dan Termal Komposit UHMWPE-HAp untuk Tibial Tray. Dibimbing

oleh SRI SUGIARTI dan SULISTIOSO GIAT SUKARYO.

Ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) umum digunakan

sebagai bantalan (tibial tray) pada sendi lutut buatan. Keausan pada UHMWPE

menjadi masalah utama dalam penggunaannya sebagai bantalan tibial sehingga

perlu memodifikasi UHMWPE untuk meningkatkan kekuatan mekaniknya.

Tujuan penelitian ini adalah membuat komposit UHMWPE-HAp dengan teknik

pemaduan mekanis dan kempa panas sebagai bahan baku bantalan tibial serta

memodifikasi sifat mekanik dan termal komposit menggunakan sinar gamma.

Komposit dibuat dengan komposisi HAp beragam, yaitu sebesar 5, 10, dan 15%.

Film komposit diradiasi dengan sinar gamma dengan dosis 0, 25, 50, dan 75 kGy.

Pengaruh tambahan HAp dan radiasi gamma pada sifat mekanik dan termal bahan

bantalan tibial diamati dengan berbagai metode (uji kekerasan, uji tarik, difraksi

sinar-X, spektroskopi inframerah transformasi Fourier, mikroskopi elektron

payaran, analisis dispersif energi sinar-X, dan kalorimetri payaran diferensial).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa tambahan HAp mampu meningkatkan

kekerasan UHMWPE sebesar 8-15% dan tegangan maksimum meningkat hingga

38%. Pemberian radiasi gamma meningkatkan kristalinitas sebesar 113-172%,

titik leleh 0,6-0,7%, serta menurunkan perpanjangan putus komposit 23-48%.

Kata kunci: komposit UHMWPE-HAp, radiasi gamma, sifat mekanik, sifat

termal, tibial tray

ABSTRACT

YUSUF BRAMASTYA APRILIYANTO. The Effect of Gamma Radiation on

Mechanical and Thermal Properties of UHMWPE-HAp Composites for Tibial

Tray. Supervised by SRI SUGIARTI and SULISTIOSO GIAT SUKARYO.

Ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) is commonly used as

a bearing material (tibial tray) on artificial knee joint. Wearing of UHMWPE is a

major problem in using it as tibial tray, thus we need to modify UHMWPE to

enhance the mechanical strength. The objectives of this research are preparing

composites of UHMWPE-HAp by mechanical alloying and hot press method as

the raw materials for tibial tray and modifying mechanical and thermal properties

of composites using gamma rays. The composites were prepared using various

HAp loading ratios at 5, 10, and 15%. The composite films were irradiated using

gamma rays at doses of 0, 25, 50, and 75 kGy. The effect of HAp loaded and

gamma radiation on mechanical and thermal properties of materials were studied

by various methods (hardness test, tensile test, X-ray diffraction, Fourier

transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive

X-ray analysis, and differential scanning calorimetry). The results showed that the

addition of HAp could enhance the hardness of UHMWPE by 8-15% and

enhanced the maximum stress up to 38%. Gamma irradiation could enhance the

crystallinity by 113-172%, melting point by 0,6-0,7%, and decrease break

elongation of composites by 23-48%.

Key words: gamma radiation, mechanical properties, thermal properties, tibial

tray, UHMWPE-HAp composites

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2014

Hak Cipta dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau

menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian,

penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

PENGARUH RADIASI GAMMA PADA SIFAT MEKANIK

DAN TERMAL KOMPOSIT UHMWPE-HAp UNTUK TIBIAL

TRAY

YUSUF BRAMASTYA APRILIYANTO

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains

pada

Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

Judul : Pengaruh Radiasi Gamma pada Sifat Mekanik dan Termal Komposit

UHMWPE-HAp untuk Tibial Tray

Nama : Yusuf Bramastya Apriliyanto

NIM : G44100008

Disetujui oleh

Sri Sugiarti, PhD Drs Sulistioso Giat Sukaryo, MT

Pembimbing I Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS

Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan

rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun laporan hasil penelitian

yang berjudul “Pengaruh Radiasi Gamma pada Sifat Mekanik dan Termal

Komposit UHMWPE-HAp untuk Tibial Tray”. Laporan ini disusun berdasarkan

penelitian yang dilakukan penulis di Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju

(PSTBM) BATAN dalam jangka waktu September 2013 sampai Februari 2014.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Sri Sugiarti, PhD selaku

pembimbing pertama, Drs Sulistioso Giat Sukaryo, MT selaku pembimbing

kedua, Prof Ir Suminar Setiati Achmadi, PhD, Drs Erijal, Ibu Dian, Bapak

Bambang Sugeng, serta segenap staf PSTBM BATAN yang telah membantu dan

membimbing selama penelitian ini berlangsung. Terima kasih kepada rekan kerja

M Iqbal, M Hamdani, Habibie, Kak Galih atas bantuan yang diberikan sehingga

penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik. Ucapan terima kasih juga penulis

sampaikan kepada ayah, ibu, segenap keluarga, Fatia Izzaty CEP, serta teman-

teman kimia 47 yang telah memberikan doa dan dukungan.

Semoga laporan ini bermanfaat bagi pembaca.

Bogor, April 2014

Yusuf Bramastya Apriliyanto

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR LAMPIRAN vi

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Tujuan 2

Waktu dan Lokasi 2

Hipotesis 2

METODE 3

Alat dan Bahan 3

Prosedur 3

HASIL DAN PEMBAHASAN 5

Ciri Komposit UHMWPE-HAp 5

Pengaruh Dosis Radiasi pada Kekerasan Komposit 8

Pengaruh Dosis Radiasi pada Kuat Tarik Komposit 9

Pengaruh Dosis Radiasi pada Sifat Termal Komposit 13

SIMPULAN DAN SARAN 14

DAFTAR PUSTAKA 14

LAMPIRAN 17

RIWAYAT HIDUP 40

DAFTAR GAMBAR

1 Prostetik sendi lutut total 1

2 Keausan pada bantalan tibial 1

3 Difraktogram komposit pada penentuan UHMWPE 6

4 Pengaruh dosis radiasi pada kekerasan komposit 8

5 Pengaruh dosis radiasi pada kristalinitas dan indeks vinilena (IV) komposit 9

6 Pengaruh dosis radiasi pada tegangan maksimum 10

7 Pengaruh dosis radiasi pada perpanjangan putus 10

8 Pengaruh dosis radiasi pada tingkat oksidasi (IO) komposit 11

9 Mikrograf SEM film komposit 12

10 Pengaruh dosis radiasi pada sifat termal komposit 13

DAFTAR TABEL

1 Parameter kisi UHMWPE ortorombik 6

2 Parameter kisi HAp 7

3 Identifikasi PVOH pada komposit 7

4 Hasil EDX film komposit 13

DAFTAR LAMPIRAN

1 Bagan alir penelitian 17

2 Tabel konversi shore D 18

3 Difraktogram sampel 19

4 Data JCPDS 20

5 Perhitungan parameter kisi UHMWPE 21

6 Perhitungan parameter kisi HAp 26

7 Tabel hasil uji keras 32

8 Spektrum serapan FTIR 33

9 Tabel hasil uji tarik 35

10 Termogram DSC 38

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Persendian merupakan bagian tubuh yang umum mengalami kerusakan.

Kerusakan pada sendi dapat disebabkan oleh peradangan (osteoartritis) serta

kerusakan akibat benturan mekanik pada kasus kecelakaan. Salah satu upaya yang

dapat dilakukan guna mengembalikan fungsi normal dari sendi tersebut adalah

dengan operasi penggantian sendi (arthroplasty) (Retno 2011). Persendian yang

sering diganti pada umumnya adalah sendi lutut dan pinggul (>90%), selebihnya

adalah persendian lain seperti bahu, siku, dan pergelangan kaki (Šlouf et al.

2007). Secara statistik, kebutuhan endoprostetik sendi lutut lebih banyak

dibandingkan dengan kebutuhan endoprostetik persendian lainnya. Prostetik sendi

lutut terdiri atas komponen femoral (knee cap), bantalan tibial (tibial tray), dan

komponen pendukung bantalan tibial (Gambar 1; Sukaryo et al. 2012b).

Biomaterial yang digunakan sebagai bantalan tibial harus memiliki kekuatan

mekanik yang baik. Hal ini sesuai dengan fungsi bantalan tibial sebagai bantalan

yang menghubungkan antara tulang paha (femur) dan tulang betis (tibia).

Gambar 1 Prostetik sendi lutut total

Selain memiliki kekuatan mekanik yang baik, implan yang digunakan untuk

menggantikan fungsi jaringan tubuh harus memiliki masa pakai yang lama

sehingga harus terbuat dari material yang sukar terdegradasi (Aydin 2010).

Polietilena berbobot molekul ultratinggi (UHMWPE) merupakan polimer yang

memiliki sifat tahan aus, sobek, abrasi, benturan, bahan kimia, serta memiliki

biokompatibilitas yang baik (Sui et al. 2009). UHMWPE telah lama digunakan

sebagai bahan bantalan pada sendi lutut buatan karena memiliki sifat fisik dan

mekanik yang baik (Arifin 2012). Namun, pada penggunaannya pengaruh tekanan

dan gesekan yang terus-menerus menyebabkan terjadinya keausan pada material

bantalan tibial seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Partikel UHMWPE yang

terlepas akibat terjadinya keausan dapat menyebabkan inflamasi pada jaringan

sekitar (Šlouf et al. 2007). Keausan juga dapat memperpendek masa pakai sendi

lutut buatan sehingga dibutuhkan upaya untuk mengurangi terjadinya keausan.

Gambar 2 Keausan pada bantalan tibial

Komponen femoral

Bantalan tibial (tibial tray)

Komponen pendukung

bantalan tibial

2

Beberapa penelitian telah memodifikasi metode untuk meningkatkan

ketahanan mekanik UHMWPE, di antaranya metode iradiasi sinar gamma

(penginduksi taut silang) dengan melakukan rekristalisasi pada tekanan tinggi

(Pruitt et al. 2005), metode iradiasi dengan elektron yang dipercepat (Šlouf et al.

2007), metode penambahan antioksidan alami (Peltzer et al. 2007), metode kempa

panas tanpa iradiasi sinar gamma (Wang dan Ge 2007), metode kempa panas

dengan iradiasi sinar gamma (Arifin 2012), pembuatan nanokomposit UHMWPE-

HAp (Crowley et al. 2008), dan pembuatan komposit UHMWPE-alumina dengan

teknik pemaduan mekanis (Elmkharram 2013). Sifat mekanik dari suatu polimer

dapat pula dimodifikasi dengan membuat polipaduan ataupun membuat komposit

(Indrani 2012). Radiasi gamma telah lama dimanfaatkan sebagai inisiator taut

silang guna memodifikasi kekuatan mekanik dari suatu polimer atau polipaduan.

Prinsip modifikasi melalui pembuatan komposit adalah penambahan pengisi

pada matriks untuk menghasilkan komposit dengan sifat fisik dan mekanik yang

lebih baik (Roese et al. 2009). Lapisan antarmuka memberikan pengaruh pada

kehomogenan suatu paduan ataupun komposit; hal ini dipengaruhi oleh perbedaan

kepolaran dari kedua zat tersebut (Kumar et al. 2013). Kasus paduan yang tidak

dapat dicampur karena perbedaan sifat (polaritas) dari bahan penyusunnya dapat

diatasi dengan menambahkan sedikit zat pengompatibel (Kemala et al. 2010).

Hidroksiapatit termasuk material keramik bioaktif yang memiliki bioafinitas

tinggi, bersifat biokompatibel karena memiliki kesamaan komposisi dengan

tulang. Berdasarkan sifat tersebut hidroksiapatit dapat dimanfaatkan untuk

meningkatkan biokompatibilitas suatu implan (Sukaryo et al. 2012b). Mengingat

pentingnya modifikasi UHMWPE untuk bahan bantalan tibial, maka dibuat

komposit UHMWPE-HAp dengan tambahan zat pengompatibel polivinil-alkohol

(PVOH) serta dilanjutkan dengan pemberian radiasi gamma agar diperoleh bahan

dengan sifat yang lebih baik.

Tujuan

Penelitian bertujuan membuat komposit UHMWPE-HAp dengan teknik

pemaduan mekanis dan kempa panas sebagai bahan baku bantalan tibial serta

memodifikasi sifat mekanik dan termal komposit menggunakan sinar gamma.

Waktu dan Lokasi

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Sintesis dan Preparasi Mekanik,

Laboratorium Baterai Terpadu, Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju (PSTBM)

BATAN Gedung 71 kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang Selatan, serta

laboratorium Gedung 41 Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR)

BATAN, Pasar Jumat, Jakarta Selatan. Penelitian ini telah dilaksanakan mulai

September 2013 sampai Februari 2014.

Hipotesis

Tambahan hidroksiapatit dan pemberian radiasi gamma pada UHMWPE

akan meningkatkan kekuatan mekanik UHMWPE. PVOH diharapkan mampu

menjembatani perpaduan antara UHMWPE dengan HAp. Semakin tinggi dosis

3

radiasi yang diberikan semakin besar jumlah taut silang antar rantai polimer yang

terbentuk dalam komposit.

METODE

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan adalah neraca analitik merk Electronic BOSCH SAE

200, vial tahan karat, high energy milling (HEM) tipe PW 700i, alat kempa

hidrolik merk Carver, foil alumunium, tanur listrik Indoterm, grind polish,

difraktometer sinar-X (XRD) merk Shimadzu XD 610, alat kempa panas merk

Hydroulics tipe Pj16h, alat kempa dingin, cetakan, pemotong dumbell, iradiator

karet alam, jangka sorong digital, alat uji tarik merk Toyoseiki, alat uji keras

Zwick ISO/R 868 Shore A, SEM-EDX Jeol JED-2300, spektrofotometer

inframerah transformasi Fourier (FTIR) merk Shimadzu IRPrestige-21, dan DSC

merk Perkin Elmer. Bahan yang digunakan adalah UHMWPE (BM 3 × 106

sampai 6 × 106 gram mol

-1) dari Sigma Aldrich, hidroksiapatit (ukuran partikel

10-20 nm) dari PATIR BATAN, dan polivinil-alkohol dari Sigma Aldrich.

Prosedur

Prosedur penelitian terdiri atas 7 tahap yaitu pembuatan komposit

UHMWPE-HAp dengan teknik pemaduan mekanis, pencirian dengan XRD,

pembuatan film komposit, iradiasi komposit dengan sinar gamma, pengujian

kekuatan mekanik, analisis gugus fungsi dengan FTIR, dan analisis sifat termal.

Secara umum bagan alir penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1.

Pembuatan Komposit UHMWPE-HAp dengan Teknik Pemaduan Mekanis

(Elmkharram 2013 dengan Modifikasi)

Komposit UHMWPE-HAp yang dibuat memiliki komposisi hidroksiapatit

(HAp) beragam, yaitu sebesar 5, 10, dan 15% dengan bobot total 12 g. Dibuat

pula komposit UHMWPE-HAp dengan komposisi HAp 5, 10, dan 15% tetapi

dengan menambahkan polivinil-alkohol (PVOH) sebanyak 5% dari bobot total

komposit sebesar 12 g. Serbuk UHMWPE, HAp, dan PVOH masing-masing

ditimbang untuk membuat komposit dengan komposisi seperti di atas. Serbuk

campuran dengan bobot 12 g tersebut dimasukkan ke dalam ball mill. Nisbah

antara bobot campuran dengan bobot bola sebesar 1:8. Serbuk campuran

selanjutnya digiling menggunakan high energy milling (HEM) PW 700i dengan

kecepatan sebesar 1000 rpm selama 90 menit. Setiap komposit yang telah

dihasilkan dari proses penggilingan dimasukkan ke dalam wadah plastik.

Pencirian dengan XRD

Serbuk komposit hasil pemaduan mekanis dibuat pelet dengan diameter 2

cm menggunakan alat kempa hidrolik merk Carver; pelet komposit dicetak

dengan tekanan 6000 psi. Pelet dibungkus menggunakan foil alumunium

4

kemudian dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 190 °C selama 1 jam. Setelah

didinginkan pelet dibersihkan dari lapisan foil alumunium menggunakan alat

grind polish. Pelet yang sudah bersih kemudian dicirikan menggunakan XRD

merk Shimadzu XD 610 dengan sudut 2θ antara 5 dan 55°.

Pembuatan Film Komposit (Arifin 2012 dengan Modifikasi)

Serbuk komposit hasil pemaduan mekanis dengan bobot 12 g dituangkan

dalam cetakan berbentuk persegi dengan ukuran 15 cm × 15 cm dengan ketebalan

0,5 mm. Serbuk diratakan sehingga memenuhi ruang di dalam cetakan. Cetakan

dimasukkan ke dalam alat kempa panas yang telah dipanaskan dengan suhu 190

°C kemudian ditekan dengan tekanan 140 kg cm-2

selama 5 menit. Setelah itu

sampel dikeluarkan dari alat kempa panas dan dipindahkan ke dalam alat kempa

dingin selama 5 menit. Film yang dihasilkan (komposit non-PVOH 15% HAp dan

komposit dengan tambahan PVOH 15% HAp) dianalisis morfologi permukaan

dan homogenitasnya menggunakan SEM-EDX Jeol JED-2300.

Film yang dihasilkan kemudian dicetak menjadi bentuk yang sesuai dengan

uji yang akan dilakukan. Film untuk uji tarik dicetak menjadi bentuk dog bone

sesuai dengan ASTM D 1822 L sebanyak 5 buah untuk setiap komposit

menggunakan alat pencetak dumbell. Cetakan dumbell memiliki panjang 63,5

mm, lebar 10 mm, dan lebar bagian tengah sebesar 3 mm. Film lainnya digunting

dengan bentuk sembarang tetapi seragam dengan jumlah 4 buah untuk setiap

komposit guna dilakukan uji keras.

Iradiasi Komposit dengan Sinar Gamma

Sampel yang telah dicetak ditempatkan ke dalam wadah yang berbeda untuk

setiap komposit. Sampel selanjutnya dimasukkan ke dalam ampul dan diiradiasi

dalam kondisi tidak vakum dengan sinar gamma yang bersumber dari radioisotop

Co60

. Iradiasi dilakukan menggunakan alat iradiator karet alam (IRKA) dengan

dosis 0, 25, 50, dan 75 kGy dengan laju dosis 8 kGy jam-1

.

Pengujian Kekuatan Mekanik

Uji Tarik

Film komposit yang telah dicetak sesuai standar ASTM D 1822 L diukur

ketebalannya kemudian sampel dijepit di antara kedua pendulum alat uji tarik

Toyoseiki. Sampel ditarik dengan kecepatan konstan 100 mm menit-1

sehingga

diketahui tegangan maksimum dan perpanjangan putusnya. Pengujian diulang

sebanyak 3 kali.

Uji Keras

Sampel diukur ketebalannya dengan ketebalan tidak kurang dari 6 mm,

kemudian diletakkan di atas tempat yang rata. Alat uji kekerasan Zwick ISO/R

868 Shore A diletakkan di atas sampel pada suatu titik kemudian beban dengan

bobot 1 kg ditempatkan di atas alat tersebut. Posisi alat dan beban harus tegak

lurus dengan sampel; setelah 15 detik, dibaca nilai kekerasan yang ditunjukkan

oleh jarum pada alat. Nilai kekerasan berkisar antara 0 dan 100 Shore A.

Pengukuran dilakukan pada 3 titik yang berbeda pada sampel. Nilai pada satuan

Shore A tersebut kemudian dikonversi dalam satuan Shore D (Lampiran 2).

5

Analisis Gugus Fungsi Menggunakan FTIR (Šlouf et al. 2009)

Film komposit non-PVOH (kadar HAp 5%) dengan dosis radiasi 0, 25, 50,

dan 75 kGy dicirikan menggunakan spektrofotometer inframerah transformasi

Fourier (FTIR) Shimadzu IRPrestige-21 untuk menghitung estimasi indeks

oksidasi (IO) serta menentukan indeks vinilena (IV). Nilai IO dan IV dihitung

menggunakan persamaan berikut.

Keterangan: A(1720) = Area serapan puncak pada daerah 1720 cm-1

A(2022) = Area serapan puncak pada daerah 2022 cm-1

A(965) = Area serapan puncak pada daerah 965 cm

-1.

Serapan pada 1720 cm-1

menunjukkan serapan gugus C=O (keton, aldehid, dan

karboksilat), serapan pada 965 cm-1

merupakan serapan gugus C=C (mayoritas

trans-vinilena), dan serapan pada 2022 cm-1

adalah serapan vibrasi polietilena

baik dalam bentuk amorf maupun kristalin.

Analisis Sifat Termal (Lednický et al. 2007 dengan Modifikasi)

Pengaruh radiasi gamma pada titik leleh dan kristalinitas komposit diamati

menggunakan alat differential scanning calorimeter (DSC). Film komposit non-

PVOH dengan kadar HAp 5% dan dosis radiasi 0, 25, serta 75 kGy diletakkan di

atas wadah yang terbuat dari kuarsa yang terletak di dalam tungku pemanas pada

alat DSC merk Perkin Elmer. Pengukuran dilakukan pada kisaran suhu 25 °C

hingga 200 °C dengan kecepatan 20 °C menit-1

dalam embusan gas nitrogen (20

cc menit-1

). Data yang dihasilkan dalam bentuk termogram. Titik leleh diperoleh

dari puncak grafik endoterm, sedangkan kristalinitas ditentukan dengan

membandingkan entalpi peleburan komposit dengan entalpi peleburan polietilena

100% kristalin (292,5 J g-1

).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Ciri Komposit UHMWPE-HAp

Komposit merupakan paduan 2 atau lebih zat yang bergabung secara fisik

dan tidak mengalami reaksi kimia di antara zat tersebut (Elmkharram 2013).

Proses pencirian dengan XRD menghasilkan difraktogram yang dapat digunakan

untuk mengevaluasi apakah telah terbentuk suatu komposit (Lampiran 3). Setiap

zat memiliki pola difraksi sinar-X yang khas, sehingga sifat ini dapat

dimanfaatkan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif suatu zat (Mulyaningsih

2007). Analisis kualitatif suatu komposit dilakukan dengan melihat pola difraksi

komposit tersebut kemudian membandingkannya dengan pola difraksi senyawa

penyusunnya. Jika pola difraksi bahan awal hilang atau berubah dan terbentuk

pola difraksi yang lain, ada indikasi telah terjadi reaksi kimia yang menghasilkan

bahan baru yang berbeda dari bahan awalnya. Komposit UHMWPE-HAp

6

dicirikan dengan XRD, begitu pula senyawa penyusunnya. Difraktogram

komposit pada penentuan UHMWPE dapat dilihat pada Gambar 3.

Berdasarkan difraktogram yang dihasilkan, parameter kisi UHMWPE

dihitung dengan bantuan data difraksi dari pangkalan data Joint Committe for

Powder Diffraction Standard (JCPDS) (Pratiwi 2011). Data JCDPS untuk setiap

bahan ditunjukkan pada Lampiran 4, sedangkan perhitungan parameter kisi

ditampilkan pada Lampiran 5 dan 6. Keberadaan UHMWPE di dalam komposit

diidentifikasi dengan menganalisis pola difraksi dan membandingkan parameter

kisi pada sampel UHMWPE dengan sampel komposit (Tabel 1). Munculnya

puncak pada sudut 2θ yang hampir sama serta pola difraksi yang hampir sama

pada komposit maupun UHMWPE dapat dilihat pada Gambar 3. Berdasarkan

Tabel 1, parameter kisi UHMWPE pada komposit juga memiliki nilai yang

mendekati parameter kisi UHMWPE. Hal ini menunjukkan bahwa terdapat

senyawa UHMWPE di dalam komposit yang telah dibuat. Terjadi sedikit

pergeseran sudut 2θ pada puncak difraksi komposit ke nilai yang lebih besar. Hal

ini disebabkan oleh penggilingan saat pembuatan komposit. Bahan yang digiling

dapat mengalami penurunan ukuran, hal ini dibuktikan dari penurunan volume

kisi UHMWPE.

Tabel 1 Parameter kisi UHMWPE ortorombik

Sampel a (Å) b (Å) c (Å) V (Å3)

UHMWPE 7,4179 4,9336 2,5425 93,0477

UHMWPE + 5% HAp 7,3866 4,9115 2,5416 92,2091

UHMWPE + 15% HAp 7,4020 4,8976 2,5372 91,9795

UHMWPE + 5% HAp + 5% PVOH 7,1782 4,8891 2,5257 88,6382

UHMWPE + 15% HAp + 5% PVOH 7,1638 4,9455 2,5438 90,1223

0

10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 20,000 22,000 24,000 26,000 28,000 30,000

Inte

nsi

tas

2θ UHMWPE + 15% HAp + 5% PVOH UHMWPE + 5% HAp + 5% PVOH UHMWPE + 15% HAp UHMWPE + 5% HAp UHMWPE

Gambar 3 Difraktogram komposit pada penentuan UHMWPE

7

Hidroksiapatit pada komposit juga diidentifikasi dengan cara yang sama

seperti sebelumnya. Namun, difraktogram sampel yang digunakan adalah sampel

dengan kadar HAp tertinggi. Intensitas pada difraktogram dipotong untuk

meminimumkan pengaruh dari puncak matriks UHMWPE, sehingga puncak

difraksi HAp dapat dibaca dengan baik. Berdasarkan difraktogram sampel pada

penentuan HAp (Lampiran 3), parameter kisi HAp dihitung dengan bantuan data

JCPDS. Parameter kisi HAp hasil perhitungan ditampilkan pada Tabel 2.

Difraktogram sampel pada penentuan HAp menginformasikan bahwa terdapat

puncak difraksi komposit yang memiliki sudut 2θ mirip dengan puncak difraksi

pada hidroksiapatit meskipun terdapat beberapa puncak difraksi hidroksiapatit

yang tidak muncul pada difraktogram komposit. Tidak munculnya beberapa

puncak tersebut dapat disebabkan oleh kadar HAp di dalam komposit cukup

sedikit sehingga puncak tersebut berintensitas rendah. Parameter kisi HAp pada

komposit juga memiliki nilai yang mendekati nilai parameter kisi HAp awal

(Tabel 2). Berdasarkan hal tersebut dapat disimpulkan bahwa terdapat senyawa

HAp di dalam komposit.

Tabel 2 Parameter kisi HAp

Sampel a (Å) c (Å) V (Å3)

HAp 9,3539 6,8797 521,2994

UHMWPE + 15% HAp 9,3507 6,8805 520,9964

UHMWPE + 15% HAp + 5% PVOH 9,3489 6,8759 520,4495

Komposit dengan tambahan polivinil-alkohol (PVOH) ditentukan

keberadaan PVOH di dalam komposit tersebut. Difraktogram komposit pada

penentuan PVOH dapat dilihat pada Lampiran 3. Identifikasi dilakukan secara

kualitatif melalui 3 puncak tertinggi pada daerah difraksi PVOH berdasarkan data

pada Tabel 3. Penentuan parameter kisi PVOH dalam penelitian ini tidak

dilakukan karena kadar PVOH di dalam komposit terlalu kecil. Hasil identifikasi

menunjukkan terdapat PVOH di dalam komposit yang masih dalam bentuk

awalnya. Berdasarkan identifikasi matriks, bahan pengisi (HAp), dan PVOH dapat

disimpulkan bahwa telah terbentuk komposit UHMWPE-HAp dari ketiga bahan

tersebut yang berpadu secara fisik.

Tabel 3 Identifikasi PVOH pada komposit

Sampel Puncak tertinggi Intensitas

PVOH

9,65

19,25

274

1202

40,15 374

UHMWPE + 5% HAp + 5% PVOH 9,85

20,45

40,20

39

260

135

UHMWPE + 15% HAp + 5% PVOH 9,60

19,10

40,30

50

310

211

8

40,00

42,00

44,00

46,00

48,00

50,00

0 25 50 75

Ke

kera

san

(Sh

ore

D)

Dosis radiasi (kGy)

41,00

42,00

43,00

44,00

45,00

46,00

47,00

48,00

0 25 50 75

Ke

kera

san

(Sh

ore

D)

Dosis radiasi (KGy)

Pengaruh Dosis Radiasi pada Kekerasan Komposit

Berdasarkan hasil pengujian kekerasan komposit (Lampiran 7), dapat

diketahui bahwa kekerasan komposit berbanding lurus dengan dosis radiasi

(Gambar 4). Nilai kekerasan UHMWPE murni berdasarkan pengujian terletak

pada kisaran 42 sampai 43 Shore D. Kekerasan komposit non-PVOH terletak pada

kisaran 46 sampai 50 Shore D, sedangkan untuk komposit dengan tambahan

PVOH memiliki nilai kekerasan terletak pada kisaran 42 sampai 48 Shore D. Nilai

kekerasan komposit lebih besar daripada nilai kekerasan UHMWPE murni. Nilai

kekerasan komposit juga lebih besar daripada kekerasan UHMWPE hasil iradiasi

gamma dengan dosis 0 sampai 150 kGy hasil laporan Arifin (2012) dengan nilai

kekerasan pada kisaran 38 sampai 46 Shore D.

Keterangan: ; ; ;

Gambar 4 Pengaruh dosis radiasi pada kekerasan: (a) Komposit non-PVOH; (b)

Komposit dengan tambahan PVOH

Nilai kekerasan juga meningkat seiring dengan bertambahnya kadar

hidroksiapatit dalam komposit (Gambar 4). Hidroksiapatit merupakan material

keramik bioaktif yang struktur dan kekuatannya mirip dengan tulang. Tambahan

hidroksiapatit pada matriks UHMWPE mampu meningkatkan nilai kekerasan dan

biokompatibilitas dari UHMWPE. Semakin tinggi kadar hidroksiapatit di dalam

komposit, semakin tinggi pula nilai kekerasan komposit. Akan tetapi pada

komposit dengan tambahan PVOH nilai kekerasannya lebih rendah daripada

komposit tanpa tambahan PVOH. Hal tersebut menunjukkan bahwa tambahan

PVOH menurunkan kekerasan pada komposit. Penurunan ini disebabkan oleh

sifat PVOH yang jauh lebih kenyal dibandingkan dengan UHMWPE (Nasar et al.

2009). Kekerasan komposit juga dipengaruhi oleh derajat kristalinitas dari

komposit tersebut. Kristalinitas bahan yang tinggi akan membuat bahan menjadi

tahan terhadap pelarut, membuat bahan menjadi kaku, dan lebih kuat (Sukaryo et

al. 2012a).

Kristalinitas komposit meningkat seiring dengan meningkatnya dosis radiasi

(Gambar 5a). Radiasi menyebabkan pemotongan rantai dan taut silang, taut silang

sebagian besar terjadi di daerah amorf sedangkan pemotongan rantai banyak

terjadi di bagian lipatan rantai polimer. Rantai yang terputus pada daerah lipatan

dapat berperan dalam kristalisasi tambahan (penebalan dan penyempurnaan kristal

(a) (b)

9

0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 0,350 0,400 0,450 0,500

0 25 50 75

Ind

eks

Dosis radiasi (kGy)

5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 55,00

0 25 50 75

Kri

stal

init

as (%

)

Dosis radiasi (kGy)

lamela). Struktur UHMWPE dengan lamela tebal akan memiliki kristalinitas yang

lebih tinggi (Šlouf et al. 2009). Keberadaan taut silang pada komposit dibuktikan

dengan munculnya serapan gugus vinilena pada spektrum FTIR komposit

(Lampiran 8). Jumlah taut silang pada komposit dinyatakan dalam indeks vinilena

(IV) yang diperoleh berdasarkan perhitungan pada spektrum FTIR komposit.

Pengaruh radiasi gamma pada IV ditampilkan pada Gambar 5b. Berdasarkan

Gambar 5b, nilai IV cenderung meningkat seiring bertambahnya dosis radiasi.

Semakin tinggi dosis radiasi yang diberikan semakin banyak taut silang serta

pemotongan rantai polimer yang terjadi dan hal ini berujung pada peningkatan

nilai kekerasan komposit.

Gambar 5 Pengaruh dosis radiasi pada: (a) Kristalinitas; (b) Tingkat taut silang

(IV) komposit non-PVOH (5% HAp)

Pengaruh Dosis Radiasi pada Kuat Tarik Komposit

Hasil pengujian tarik komposit tanpa tambahan PVOH (Lampiran 9)

menunjukkan bahwa nilai tegangan maksimum komposit cenderung menurun

seiring dengan peningkatan dosis radiasi. Titik optimum beragam berdasarkan

persentase HAp. Titik tertinggi dihasilkan oleh komposit dengan 5% HAp pada

dosis radiasi 25 kGy ialah 37 MPa. Hasil pengujian komposit dengan tambahan

PVOH menunjukkan nilai tegangan maksimum cenderung fluktuatif dan tidak

membentuk pola yang khas. Titik maksimum untuk komposit dengan kadar HAp

5% dan 15% terletak pada dosis radiasi 25 kGy dengan nilai berturut-turut sebesar

21 dan 20 MPa, sedangkan pada titik ini komposit dengan kadar HAp 10%

mengalami titik minimum.

Secara umum, nilai tegangan maksimum menurun seiring dengan

peningkatan persentase HAp dalam komposit (Gambar 6) yang disebabkan oleh

penurunan persentase UHMWPE yang memberikan sifat lentur dan ulet dalam

komposit. Akan tetapi komposit tanpa tambahan PVOH memiliki tegangan

maksimum yang lebih besar dibandingkan dengan UHMWPE murni walaupun

komposit memiliki kandungan HAp. Hal ini menunjukkan bahwa pembuatan

komposit dan modifikasi dengan sinar gamma mampu meningkatkan tegangan

maksimum dibandingkan dengan UHMWPE murni, walaupun hal tersebut tidak berlaku pada komposit dengan tambahan PVOH.

(a) (b)

10

20,00

22,00

24,00

26,00

28,00

30,00

32,00

34,00

36,00

38,00

40,00

0 25 50 75

Tega

nga

n m

aksi

mu

m (M

Pa)

Dosis radiasi (KGy)

16,00

18,00

20,00

22,00

24,00

26,00

28,00

30,00

0 25 50 75

Tega

nga

n m

aksi

mu

m (M

Pa

)

Dosis radiasi (KGy)

100,00

125,00

150,00

175,00

200,00

225,00

250,00

275,00

0 25 50 75

Pe

rpan

jan

gan

pu

tus

(%)

Dosis radiasi (KGy)

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

0 25 50 75

Pe

rpan

jan

gan

pu

tus

(%)

Dosis radiasi (KGy)

Keterangan: ; ; ;

Gambar 6 Pengaruh dosis radiasi pada tegangan maksimum: (a) Komposit non-

PVOH; (b) Komposit dengan tambahan PVOH

Nilai perpanjangan putus komposit, baik dengan tambahan PVOH maupun

tanpa tambahan PVOH, secara umum menurun seiring dengan meningkatnya

dosis radiasi (Gambar 7). Titik dengan perpanjangan putus tertinggi (264%) pada

komposit non-PVOH diperoleh dengan penambahan 5% HAp pada dosis radiasi

25 kGy. Sama seperti nilai tegangan maksimum untuk komposit dengan tambahan

PVOH, nilai perpanjangan putus juga fluktuatif dan nilainya lebih kecil

dibandingkan dengan yang dimiliki UHMWPE murni. Perpanjangan putus

komposit tanpa tambahan PVOH (5% dan 10% HAp) lebih besar dibandingkan

dengan perpanjangan putus UHMWPE murni. Namun, perpanjangan putus

UHMWPE murni masih lebih besar daripada komposit tanpa tambahan PVOH

dengan persentase HAp sebesar 15%. Hal ini disebabkan oleh kandungan HAp

yang cukup besar akan meningkatkan pengaruh sifat HAp (kaku dan mudah

patah) dalam komposit (Alothman et al. 2013). Berdasarkan Gambar 6 dan 7, nilai

tegangan maksimum dan perpanjangan putus komposit tanpa tambahan PVOH

berturut-turut terletak pada kisaran 24 sampai 37 MPa dan 106% sampai 264%.

Keterangan: ; ; ;

Gambar 7 Pengaruh dosis radiasi pada perpanjangan putus: (a) Komposit tanpa tambahan PVOH; (b) Komposit dengan tambahan PVOH

(a) (b)

(a) (b)

11

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900

0 25 50 75

Ind

eks

Dosis radiasi (kGy)

Kenaikan dosis radiasi menurunkan perpanjangan putus komposit yang

disebabkan oleh meningkatnya jumlah taut silang. Jumlah taut silang yang

meningkat mengakibatkan rantai polimer tidak mudah bergerak satu dengan yang

lain ketika ditarik sehingga menghasilkan perpanjangan putus yang rendah

(Alothman et al. 2013). Nilai IV pada dosis 25 kGy jauh lebih rendah

dibandingkan nilai IV pada dosis lainnya (Gambar 5b), hal inilah yang

menyebabkan perpanjangan putus komposit 5% HAp pada 25 kGy paling tinggi

daripada perpanjangan putus pada dosis lainnya (Gambar 7). Kenaikan dosis

radiasi juga menurunkan tegangan maksimum komposit akibat degradasi

komposit pada tingkat dosis tertentu. Radikal makroalkil yang dihasilkan akibat

paparan sinar gamma dapat berinteraksi dengan oksigen, hal ini mengakibatkan

degradasi polimer (Arifin 2012). Tingkat oksidasi komposit dinyatakan dalam indeks oksidasi (IO) (Gambar 8).

Gambar 8 Pengaruh dosis radiasi pada tingkat oksidasi (IO) komposit non-PVOH

dengan kadar HAp 5%

IO pada dosis 75 kGy tidak teramati ketika dianalisis menggunakan FTIR.

Hal ini disebabkan oleh kristalinitas komposit yang meningkat hingga 172%

(Gambar 5a) sehingga mengganggu proses analisis. Namun, tingginya oksidasi

pada dosis tersebut dapat diamati dari warna komposit yang jauh lebih kuning

dibandingkan dengan warna komposit lainnya. Semakin tinggi tingkat oksidasi,

warna dari material tersebut akan semakin menguning (Arifin 2012). Berdasarkan

Gambar 8, nilai IO meningkat seiring bertambahnya dosis radiasi. Hal ini

menunjukkan bahwa telah terjadi degradasi pada komposit. Degradasi inilah yang

menyebabkan turunnya tegangan maksimum komposit ketika dosis radiasi

meningkat.

Komposit dengan tambahan PVOH memiliki tegangan maksimum dan

perpanjangan putus yang lebih rendah dibandingkan dengan UHMWPE murni

dan komposit tanpa tambahan PVOH. Nilai tegangan maksimum dan

perpanjangan putusnya juga cenderung fluktuatif. Hal ini menunjukkan tambahan

PVOH belum mampu menjembatani antarmuka matriks dengan pengisi, yang

sebelumnya diharapkan dapat meningkatkan kekuatan dari komposit. Tidak

homogennya paduan menyebabkan pembentukan rongga-rongga dengan ukuran

rata-rata 4,14 µm serta butir HAp yang cenderung mengumpul (Gambar 9).

Rongga-rongga tersebut terbentuk akibat perbedaan polaritas PVOH dengan

matriks yang cukup besar, sehingga kedua bahan tersebut cenderung

meminimumkan luas antarmuka. Partikel HAp pada komposit non-PVOH

berukuran rata-rata 1,15 µm meskipun ukuran partikel HAp asal adalah 10-20 nm.

12

HAp

HAp

Hal ini disebabkan oleh aglomerasi antar partikel HAp. Aglomerasi terjadi akibat

kecenderungan partikel HAp untuk menurunkan luas kontak dengan matriks

(Alothman et al. 2013).

Tidak homogennya komposit juga dapat dilihat dari sebaran unsur di dalam

komposit (Tabel 4). Komposit dengan tambahan PVOH lebih tidak homogen

dibandingkan dengan komposit tanpa tambahan PVOH. Hal ini dibuktikan dengan

besarnya nilai standar deviasi keberadaan unsur penyusun pada 3 titik yang

berbeda di dalam komposit tersebut. Sifat HAp yang lebih mirip PVOH daripada

matriks UHMWPE menyebabkan partikel HAp pada komposit dengan tambahan

PVOH lebih terlokalisasi. Aglomerasi pada komposit tanpa tambahan PVOH

(Gambar 9) juga dapat dibuktikan dengan nilai standar deviasi keberadaan unsur

yang cukup besar (Tabel 4). HAp yang cenderung berkumpul di suatu titik dan

tidak terdispersi dengan baik ke seluruh bagian matriks menyebabkan keberadaan

unsur Ca, P, dan O di suatu titik berbeda dengan titik yang lain di dalam

komposit.

Gambar 9 Mikrograf SEM film komposit: (a) 15% HAp (500x); (b) 15% HAp (2000x);

(c) 15% HAp, 5% PVOH (500x); (d) 15% HAp, 5% PVOH (2000x)

sit

13

136,50 136,75 137,00 137,25 137,50 137,75 138,00 138,25 138,50 138,75 139,00 139,25

0 25 50 75

Titi

k le

leh

(°C

)

Dosis radiasi (kGy)

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

0 25 50 75

Enta

lpi p

ele

bu

ran

(J/g

)

Dosis radiasi (kGy)

Tabel 4 Hasil EDX film komposit dengan kadar HAp 15%

Komposit Titik C

(% atom)

O

(% atom)

P

(% atom)

Ca

(% atom)

Na

(% atom)

Non-PVOH

1 83,96 13,00 1,25 1,80 0,00

2 98,15 0,00 0,85 1,00 0,00

3 93,38 5,50 0,48 0,64 0,00

SD 4,11 6,53 0,39 0,59 0,00

(+) PVOH

1 99,38 0,00 0,27 0,35 0,00

2 64,43 29,34 2,54 3,39 0,31

3 90,97 7,88 0,51 0,64 0,00

SD 18,24 15,19 1,25 1,68 0,18

Pengaruh Dosis Radiasi pada Sifat Termal Komposit

Dosis radiasi juga memengaruhi titik leleh dan entalpi peleburan pada

komposit (Lampiran 10). Titik leleh dan entalpi peleburan komposit meningkat

seiring peningkatan dosis radiasi (Gambar 10). Peningkatan tersebut disebabkan

oleh peningkatan taut silang dan kristalinitas komposit. Titik leleh bergantung

pada ukuran dan kesempurnaan suatu kristal, semakin besar dan sempurna kristal

tersebut semakin tinggi titik lelehnya (Lednický et al. 2007). Tingkat taut silang

yang tinggi akan menurunkan derajat kebebasan antarrantai, sehingga energi yang

diperlukan untuk mengubah fase padatan menjadi fase cairan akan semakin besar.

Selain itu energi yang diperlukan untuk meleburkan susunan kristalin lebih tinggi

daripada partikel amorf (Alothman et al. 2013). Semakin tinggi derajat

kristalinitas dan tingkat taut silang, maka semakin besar energi yang dibutuhkan

untuk mengubah komposit tersebut dari padat menjadi cair.

Gambar 10 Pengaruh dosis radiasi pada sifat termal komposit non-PVOH dengan

kadar HAp 5%: (a) Titik leleh; (b) Entalpi peleburan

(a) (b)

14

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa penambahan HAp

meningkatkan kekerasan UHMWPE sebesar 8-15% dan tegangan maksimum

meningkat hingga 38%. Pemberian radiasi pada komposit meningkatkan

kristalinitas sebesar 113-172%, titik leleh sebesar 0,6-0,7%, serta menurunkan

perpanjangan putus sebesar 23-48%. Penggunaan PVOH sebagai zat

pengompatibel tidak mampu menghasilkan komposit dengan sifat mekanik yang

baik.

Saran

Saran yang dapat diberikan agar komposit yang diperoleh memiliki sifat

yang jauh lebih baik adalah menambahkan zat pengompatibel yang memiliki sifat

nonpolar lebih tinggi daripada sifat polarnya. Penggunaan zat pengompatibel

selain PVOH diharapkan mampu menjembatani interaksi antara matriks dengan

pengisi sehingga terbentuk komposit yang lebih homogen. Tegangan maksimum

komposit dapat ditingkatkan dengan meradiasi komposit dalam kondisi vakum

untuk meminimumkan tingkat oksidasi komposit. Perlu ditambahkan uji keausan

untuk membuktikan peningkatan ketahanan aus UHMWPE setelah ditambahkan

HAp dan dimodifikasi menggunakan sinar gamma.

DAFTAR PUSTAKA

Alothman OY, Almajhdi FN, Fouad H. 2013. Effect of gamma radiation and

accelerated aging on the mechanical and thermal behavior of HDPE/HA

nano-composites for bone tissue regeneration. BioMed Eng OnLine.

12(95):1-15.doi:10.1186/1475-925X-12-95.

Arifin NL. 2012. Pengaruh radiasi gamma terhadap sifat mekanik UHMWPE

untuk tibial tray [skripsi]. Yogyakarta (ID): Sekolah Tinggi Teknologi

Nuklir BATAN.

Aydin E. 2010. Biodegradable polymer-hydroxyapatite nanocomposites for bone

plate applications [tesis]. Ankara (TR): Middle East Technical University.

Crowley J, Chalivendra VB, Rice J. 2008. Dynamic constitute behavior of

UHMWPE-HAP nanocomposites. Di dalam: [editor tidak diketahui].

Proceedings of the XIth International Congress and Exposition on

Experimental and Applied Mechanics [Internet]; 2008 Jun 2-5; Orlando,

USA. Bethel (US): Society for Experimental Mechanics, Inc. [halaman

tidak diketahui]; [diunduh 2013 Sep 22]. Tersedia pada: http://sem-

proceedings.com/08s/sem.org-SEM-XI-Int-Cong-s027p04-Dynamic-

Constitute-Behavior-UHMWPE-HAP-Nanocomposites.pdf.

http://sem-proceedings.com/08s/sem.org-SEM-XI-Int-Cong-s027p04-Dynamic-Constitute-Behavior-UHMWPE-HAP-Nanocomposites.pdf



15

Elmkharram HMA. 2013. Mechanically processed alumina reinforced ultrahigh

molecular weight polyethylene (UHMWPE) matrix composites [tesis].

Blacksburg (US): Virginia Polytechnic Institute and State University.

Indrani DJ. 2012. Komposit hidroksiapatit kalsinasi suhu rendah dengan alginat

Sargassum duplicatum atau Sargassum crassifolium sebagai material

scaffold untuk pertumbuhan sel punca masenkimal [disertasi]. Depok (ID):

Bidang Ilmu Material Universitas Indonesia.

Kemala T, Fahmi MS, Achmadi SS. 2010. Pembuatan dan pencirian polipaduan

polistiren-pati. Jurnal Sains Materi Indonesia. 12(1):30-35.

Kumar A, Negi YS, Bhardwaj NK, Choudhary V. 2013. Synthesis and

characterization of cellulose nanocrystals/PVA based bionanocomposite.

Adv Mater Lett. 12:2-11.doi:10.5185/amlett.2012.12482.

Lednický F, Šlouf M, Kratochvíl I, Baldrian J, Novotná D. 2007. Crystalline

character and microhardness of gamma-irradiated and thermally treated

UHMWPE. J Macromol Sci, Part B: Phys. 46:521-531.doi:10.1080/

00222340701257778.

Mulyaningsih NN. 2007. Karakterisasi hidroksiapatit sintetik dan alami pada suhu

1400°C [skripsi]. Bogor (ID): Departemen Fisika Institut Pertanian Bogor.

Nasar G, Khan MS, Khalil U. 2009. Structural study of PVOH composites with

inorganic salts by x-ray diffraction. J Pak Mater Soc. 3(2): 67-70.

Peltzer M, Wagner JR, Jiménez A. 2007. Thermal characterization of UHMWPE

stabilized with natural antioxidants. J Therm Anal Calorim. 87(2):493-497.

Pratiwi N. 2011. Sintesis dan karakterisasi hidroksiapatit scaffold [skripsi]. Bogor

(ID): Departemen Fisika Institut Pertanian Bogor.

Pruitt La, Simis KS, Bistolfi A, Bellare A. 2005.The role of microstructure on the

fatigue and fracture properties of medical grade ultra high molecular weight

polyethylene. Di dalam: [editor tidak diketahui]. International Congress on

Fracture, ICF 11 [Internet]; 2005 Mar 20-25; Turin, Italia. Cassino (IT):

Gruppo Italiano Frattura. [halaman tidak diketahui]; [diunduh 2013 Sep 22].

Tersedia pada: http://www.gruppofratura.it/ocs/index.php/ICF/ICF11/paper/

viewfile/10432/9791.

Retno W. 2011. Modifikasi permukaan polimer UHMWPE dan HDPE dengan

iradiasi gamma untuk meningkatkan kekuatan mekanik tibial tray [skripsi].

Bogor (ID): Departemen Fisika Institut Pertanian Bogor.

Roese PB, Amico SC, Júnior WK. 2009. Thermal and microestructural

characterization of epoxy-infiltrated hydroxyapatite composite. Mater Res.

12(1):107-111.

Šlouf M, Mikesova J, Fencl J, Stara H, Baldrian J, Horak Z. 2009. Impact of dose-

rate on rheology, structure and wear of irradiated UHMWPE. J Macromol

Sci, Part B: Phys. 48:587–603.doi:10.1080/ 00222340902837824.

Šlouf M, Synkova H, Baldrian J, Marek A, Kovarova J, Schmidt P, Dorschner H,

Stephan M, Gohs U. 2007. Structural changes of uhmwpe after e-beam

irradiation and thermal treatment. J Biomed Mater Res Part B: Appl

Biomater. 85:240-251.doi:10.1002/ jbm.b.30942.

http://www.gruppofratura.it/ocs/index.php/ICF/ICF11/paper%20/viewfile/10432/9791

http://www.gruppofratura.it/ocs/index.php/ICF/ICF11/paper%20/viewfile/10432/9791

16

Sui G, Zhong WH, Ren X, Wang XQ, Yang XP. 2009. Structure, mechanical

properties and friction behavior of UHMWPE/HDPE/carbon nanofibers.

Mat Chem Phys. 115(1):404–412.doi:10.1016/ j.matchemphys.2008.12.016.

Sukaryo SG, Kusumawati DR, P Maria C, Marnada N. 2012a. Pengaruh radiasi

gamma terhadap sifat HDPE untuk tibial tray. Jurnal Ilmiah Aplikasi Isotop

dan Radiasi. 8(2):73-82.

Sukaryo SG, Nurchamid J, Sugeng B, Sitompul A, Yuswono. 2012b. Pembuatan

prototip prostetik sendi lutut. Di dalam: Karmiadji DW, Notosudjono D,

Nurzal ER, Syafarudin, Djarot I, Wicaksono H, Saufi A, editor. Membangun

Sinergi Riset Nasional untuk Kemandirian Teknologi. Prosiding Seminar

Insentif Riset SINas [Internet]; 2012 Nov 29-30; Bandung, Indonesia.

Jakarta (ID): Asdep Relevansi Program Riptek, Kemenristek. hlm KO175-

KO180; [diunduh 2013 Sep 22]. Tersedia pada:

http://insentif.ristek.go.id/PROSIDING2012/file-KO-Word_31.pdf.

Wang S, Ge S. 2007. The mechanical property and tribological behaviour of

UHMWPE: effect of molding pressure. Wear. 263(7-12):949-956.

17

LAMPIRAN

Lampiran 1 Bagan alir penelitian

UHMWPE

HAp

PVOH

Komposit

Serbuk campuran dengan tambahan 5%

PVOH (5, 10, 15% HAp) dan serbuk

campuran non PVOH (5,10,15% HAp) (bobot total 12 g)

1. Dicetak dengan alat kempa panas

(190°C; 140 kg cm-2

; 5 menit) Film

komposit

Uji tarik (ASTM D 1822 L)

1. Digunting dengan bentuk

sembarang tetapi seragam

2. Iradiasi gamma 0, 25, 50, dan 75 kGy

Hasil uji tarik

Ciri

komposit

Analisis FTIR

Milling (90 menit; 1000 rpm)

Ditimbang

Pencirian dengan XRD

2. Didinginkan dengan alat kempa

dingin (5 menit)

1. Dicetak dengan pencetak dumbell Sampel

uji tarik

Sampel

uji keras 2. Iradiasi gamma 0, 25, 50, dan 75 kGy

Uji keras (Shore A)

Hasil uji keras

IV dan IO

Analisis DSC

Titik leleh dan kristalinitas

Mikrograf SEM

Analisis permukaan dan homogenitas dengan SEM-

EDX (komposit 15% HAp non PVOH dan 15% HAp dengan tambahan PVOH)

18

Lampiran 2 Tabel konversi shore D

19

0

10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 50,000 55,000

Inte

nsi

tas

2θ

UHMWPE + 15% HAp UHMWPE + 15% HAp + 5%PVOH HAp

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

5,000 15,000 25,000 35,000 45,000 55,000

Inte

nsi

tas

2θ

5% HAp + 5% PVOH 15% HAp + 5% PVOH PVOH

Lampiran 3 Difraktogram sampel

Difraktogram komposit pada penentuan HAp

sit

Difraktogram komposit pada penentuan PVOH

sit

20

Lampiran 4 Data JCPDS

21

Lampiran 5 Perhitungan parameter kisi UHMWPE

Ortorombik :

θ

a). UHMWPE

2θ (deg) 2θ (rad) θ (deg) θ (rad) h k l sin2 θ

2 (Å) d

2 (Å

2) 1/d

2 (Å

-2)

21,2000 0,3700 10,6000 0,1850 1 1 0 0,0338 2,3104 17,0695 0,0586

23,5500 0,4110 11,7750 0,2055 2 0 0 0,0416 2,3104 13,8699 0,0721

29,8000 0,5201 14,9000 0,2601 2 1 0 0,0661 2,3104 8,7360 0,1145

39,3010 0,6859 19,6505 0,3430 0 1 1 0,1131 2,3104 5,1076 0,1958

hkl 1/d2 A0 B0 C0 a0 (Å) b0 (Å) c0 (Å) A B C a (Å) b (Å) c (Å)

200 0,0721 4/a2 0 0 7,4485

4/a

2 0 0 7,4179

110 0,0586 0,0180 1/b

2 0 7,4485 4,9654

0,0182 1/b

2 0 7,4179 4,9746

210 0,1145 4/a

2 0,0406 0 7,3566 4,9654

0,0727 1/b

2 0 7,4179 4,8927

011 0,1958 0 0,0406 1/c

2

4,9654 2,5382 0 0,0411 1/c

2 4,9336 2,5425

Rerata 7,4179 4,9654 2,5382

Rerata 7,4179 4,9336 2,5425

Volume unit sel = a × b × c

= 7,4179 × 4,9336 × 2,5425 = 93,0478 Å3

22


= 7,3866 × 4,9115 × 2,5416

= 96,6022 Å3

Lanjutan Lampiran 5 Perhitungan parameter kisi UHMWPE

b). UHMWPE + 5% HAp


2 (Å) h

2 k

2 l

2 d

2 (Å

2) 1/d

2 (Å

-2)

21,4000 0,3735 10,7000 0,1868 1 1 0 0,0345 2,3104 1 1 0 16,7556 0,0597

23,7500 0,4145 11,8750 0,2073 2 0 0 0,0423 2,3104 4 0 0 13,6406 0,0733

29,8500 0,5210 14,9250 0,2605 2 1 0 0,0663 2,3104 4 1 0 8,7074 0,1148

36,2000 0,6318 18,1000 0,3159 0 2 0 0,0965 2,3104 0 4 0 5,9843 0,1671

39,6000 0,6912 19,8000 0,3456 0 1 1 0,1147 2,3104 0 1 1 5,0338 0,1987

40,3500 0,7042 20,1750 0,3521 3 1 0 0,1189 2,3104 9 1 0 4,8559 0,2059

41,0000 0,7156 20,5000 0,3578 1 1 1 0,1226 2,3104 1 1 1 4,7095 0,2123

43,7000 0,7627 21,8500 0,3814 2 2 0 0,1385 2,3104 4 4 0 4,1699 0,2398

54,3490 0,9486 27,1745 0,4743 3 1 1 0,2086 2,3104 9 1 1 2,7692 0,3611

hkl 1/d2 (Å

-2) A B C a (Å) b (Å) c (Å)

200 0,0733 4/a2 0 0 7,3866 4,9175

110 0,0597 0,018328 1/b

2 0 7,3866

210 0,1148 0,073311 1/b

2 0 7,3866 4,9068

020 0,1671 0 4/b

2 0

4,8926

310 0,2059 0,164949 1/b2 0

4,8926 2,5222

220 0,2398 0,073311 4/b2 0 7,3866 4,9395

011 0,1987 0 0,0415 1/c

2 7,3866 4,9115 2,5603

111 0,2123 0,018328 0,0415 1/c2 7,3866 4,9014

311 0,3611 0,164949 0,0415 1/c

2 7,3866 4,9115 2,5424

Rerata 7,3866 4,9115 2,5416

23


= 7,4020 × 4,8976 × 2,5372

= 91,9787 Å3


c). UHMWPE + 15% HAp


2 (Å

2) h

2 k

2 l

2 d

2 (Å

2) 1/d

2 (Å

-2)

21,4500 0,3744 10,7250 0,1872 1 1 0 0,0346 2,3104 1 1 0 16,6785 0,0600

23,7000 0,4136 11,8500 0,2068 2 0 0 0,0422 2,3104 4 0 0 13,6974 0,0730

29,9500 0,5227 14,9750 0,2614 2 1 0 0,0668 2,3104 4 1 0 8,6507 0,1156

36,1000 0,6301 18,0500 0,3150 0 2 0 0,0960 2,3104 0 4 0 6,0163 0,1662

39,7000 0,6929 19,8500 0,3464 0 1 1 0,1153 2,3104 0 1 1 5,0095 0,1996

40,3000 0,7034 20,1500 0,3517 3 1 0 0,1187 2,3104 9 1 0 4,8674 0,2054

41,0000 0,7156 20,5000 0,3578 1 1 1 0,1226 2,3104 1 1 1 4,7095 0,2123

43,6000 0,7610 21,8000 0,3805 2 2 0 0,1379 2,3104 4 4 0 4,1881 0,2388

54,3990 0,9494 27,1995 0,4747 3 1 1 0,2089 2,3104 9 1 1 2,7645 0,3617

hkl 1/d2 (Å

-2) A B C a (Å) b (Å) c (Å)

200 0,0730 4/a2 0 0 7,4020 4,8967

110 0,0600 0,018252 1/b

2 0 7,4020

210 0,1156 0,073007 1/b

2 0 7,4020 4,8455

020 0,1662 0 4/b

2 0

4,9056

310 0,2054 0,164265 1/b

2 0

4,9056 2,5163

220 0,2388 0,073007 4/b2 0 7,4020 4,9278

011 0,1996 0 0,0417 1/c

2 7,4020 4,8976 2,5616

111 0,2123 0,018252 0,0417 1/c2 7,4020 4,9123

311 0,3617 0,164265 0,0417 1/c

2 7,4020 4,8976 2,5337

Rerata 7,4020 4,8976 2,5372

24


= 7,1782 × 4,8891 × 2,5257

= 88,6393 Å3


d). UHMWPE + 5% HAp + 5% PVOH


2 (Å

2) h

2 k

2 l

2 d

2 (Å

2) 1/d

2 (Å

-2)

22,0500 0,3848 11,0250 0,1924 1 1 0 0,0366 2,3104 1 1 0 15,7936 0,0633

24,4500 0,4267 12,2250 0,2134 2 0 0 0,0448 2,3104 4 0 0 12,8818 0,0776

30,4500 0,5315 15,2250 0,2657 2 1 0 0,0690 2,3104 4 1 0 8,3754 0,1194

36,8000 0,6423 18,4000 0,3211 0 2 0 0,0996 2,3104 0 4 0 5,7972 0,1725

40,2000 0,7016 20,1000 0,3508 0 1 1 0,1181 2,3104 0 1 1 4,8907 0,2045

41,2500 0,7199 20,6250 0,3600 3 1 0 0,1241 2,3104 9 1 0 4,6551 0,2148

41,5500 0,7252 20,7750 0,3626 1 1 1 0,1258 2,3104 1 1 1 4,5910 0,2178

43,6500 0,7618 21,8250 0,3809 2 2 0 0,1382 2,3104 4 4 0 4,1790 0,2393

54,8990 0,9582 27,4495 0,4791 3 1 1 0,2125 2,3104 9 1 1 2,7182 0,3679

hkl 1/d2 (Å

-2) A B C a (Å) b (Å) c (Å)

200 0,0776 4/a2 0 0 7,1782 4,7722

110 0,0633 0,019407 1/b

2 0 7,1782

210 0,1194 0,077629 1/b

2 0 7,1782 4,8930

020 0,1725 0 4/b

2 0

4,8155

310 0,2148 0,174666 1/b2 0

4,8155 2,4797

220 0,2393 0,077629 4/b2 0 7,1782 4,9904

011 0,2045 0 0,0418 1/c

2 7,1782 4,8891 2,5272

111 0,2178 0,019407 0,0418 1/c2 7,1782 4,9742

311 0,3679 0,174666 0,0418 1/c

2 7,1782 4,8891 2,5702

Rerata 7,1782 4,8891 2,5257

25


= 7,1638 × 4,9455 × 2,5438

= 90,1232 Å3


e). UHMWPE + 15% HAP + 5% PVOH


2 h

2 k

2 l

2 d

2 (Å

-2) 1/d

2 (Å

-2)

22,2000 0,3875 11,1000 0,1937 1 1 0 0,0371 2,3104 1 1 0 15,5836 0,0642

24,5000 0,4276 12,2500 0,2138 2 0 0 0,0450 2,3104 4 0 0 12,8300 0,0779

29,9500 0,5227 14,9750 0,2614 2 1 0 0,0668 2,3104 4 1 0 8,6507 0,1156

36,7500 0,6414 18,3750 0,3207 0 2 0 0,0994 2,3104 0 4 0 5,8124 0,1720

40,3000 0,7034 20,1500 0,3517 0 1 1 0,1187 2,3104 0 1 1 4,8674 0,2054

41,2500 0,7199 20,6250 0,3600 3 1 0 0,1241 2,3104 9 1 0 4,6551 0,2148

41,6000 0,7261 20,8000 0,3630 1 1 1 0,1261 2,3104 1 1 1 4,5805 0,2183

43,6000 0,7610 21,8000 0,3805 2 2 0 0,1379 2,3104 4 4 0 4,1881 0,2388

54,1490 0,9451 27,0745 0,4725 3 1 1 0,2072 2,3104 9 1 1 2,7882 0,3587

hkl 1/d2 (Å

-2) A B C a (Å) b (Å) c (Å)

200 0,0779 4/a2 0 0 7,1638 4,7306

110 0,0642 0,019486 1/b

2 0 7,1638

210 0,1156 0,077942 1/b

2 0 7,1638 5,1533

020 0,1720 0 4/b

2 0

4,8218

310 0,2148 0,17537 1/b

2 0

4,8218 2,4651

220 0,2388 0,077942 4/b2 0 7,1638 5,0347

011 0,2054 0 0,0409 1/c

2 7,1638 4,9455 2,5162

111 0,2183 0,019486 0,0409 1/c2 7,1638 4,9871

311 0,3587 0,17537 0,0409 1/c

2 7,1638 4,9455 2,6500

Rerata 7,1638 4,9455 2,5438

26

Lampiran 6 Perhitungan parameter kisi HAp

Heksagonal:

θ = Cα + Bβ + Aγ

a). UHMWPE + 15% HAp 2θ

(deg)

2θ

(rad)

θ

(deg)

θ

(rad) h k l α β γ sin

2 2θ sin

2 θ α sin

2 θ β sin

2 θ γ sin

2 θ α

2 β

2 γ

2 αβ αγ βγ

10,80 0,19 5,40 0,09 1 0 0 1,00 0,00 0,35 0,04 0,01 0,01 0,00 0,00 1,00 0,00 0,12 0,00 0,35 0,00

16,85 0,29 8,43 0,15 1 0 1 1,00 1,00 0,84 0,08 0,02 0,02 0,02 0,02 1,00 1,00 0,71 1,00 0,84 0,84

18,90 0,33 9,45 0,16 1 1 0 3,00 0,00 1,05 0,10 0,03 0,08 0,00 0,03 9,00 0,00 1,10 0,00 3,15 0,00

22,25 0,39 11,13 0,19 2 0 0 4,00 0,00 1,43 0,14 0,04 0,15 0,00 0,05 16,00 0,00 2,06 0,00 5,73 0,00

22,85 0,40 11,43 0,20 1 1 1 3,00 1,00 1,51 0,15 0,04 0,12 0,04 0,06 9,00 1,00 2,27 3,00 4,52 1,51

25,60 0,45 12,80 0,22 2 0 1 4,00 1,00 1,87 0,19 0,05 0,20 0,05 0,09 16,00 1,00 3,49 4,00 7,47 1,87

25,85 0,45 12,93 0,23 0 0 2 0,00 4,00 1,90 0,19 0,05 0,00 0,20 0,10 0,00 16,00 3,61 0,00 0,00 7,60

28,00 0,49 14,00 0,24 1 0 2 1,00 4,00 2,20 0,22 0,06 0,06 0,23 0,13 1,00 16,00 4,86 4,00 2,20 8,82

29,10 0,51 14,55 0,25 2 1 0 7,00 0,00 2,37 0,24 0,06 0,44 0,00 0,15 49,00 0,00 5,59 0,00 16,56 0,00

31,85 0,56 15,93 0,28 2 1 1 7,00 1,00 2,78 0,28 0,08 0,53 0,08 0,21 49,00 1,00 7,75 7,00 19,49 2,78

32,25 0,56 16,13 0,28 1 1 2 3,00 4,00 2,85 0,28 0,08 0,23 0,31 0,22 9,00 16,00 8,11 12,00 8,54 11,39

33,20 0,58 16,60 0,29 3 0 0 9,00 0,00 3,00 0,30 0,08 0,73 0,00 0,24 81,00 0,00 8,99 0,00 26,98 0,00

34,25 0,60 17,13 0,30 2 0 2 4,00 4,00 3,17 0,32 0,09 0,35 0,35 0,27 16,00 16,00 10,03 16,00 12,67 12,67

36,10 0,63 18,05 0,32 3 0 1 9,00 1,00 3,47 0,35 0,10 0,86 0,10 0,33 81,00 1,00 12,05 9,00 31,24 3,47

38,45 0,67 19,23 0,34 2 2 0 12,00 0,00 3,87 0,39 0,11 1,30 0,00 0,42 144,00 0,00 14,95 0,00 46,40 0,00

39,30 0,69 19,65 0,34 2 1 2 7,00 4,00 4,01 0,40 0,11 0,79 0,45 0,45 49,00 16,00 16,09 28,00 28,08 16,05

40,05 0,70 20,03 0,35 1 3 0 13,00 0,00 4,14 0,41 0,12 1,52 0,00 0,49 169,00 0,00 17,14 0,00 53,82 0,00

40,75 0,71 20,38 0,36 2 2 1 12,00 1,00 4,26 0,43 0,12 1,45 0,12 0,52 144,00 1,00 18,16 12,00 51,13 4,26

40,90 0,71 20,45 0,36 1 0 3 1,00 9,00 4,29 0,43 0,12 0,12 1,10 0,52 1,00 81,00 18,38 9,00 4,29 38,58

27

Lanjutan Lampiran 6 Perhitumgan parameter kisi HAp

42,35 0,74 21,18 0,37 1 3 1 13,00 1,00 4,19 0,45 0,13 1,70 0,13 0,59 169,00 1,00 20,59 13,00 59,00 4,54

42,95 0,75 21,48 0,37 3 0 2 9,00 4,00 4,64 0,46 0,13 1,21 0,54 0,62 81,00 16,00 21,55 36,00 41,78 18,57

43,85 0,77 21,93 0,38 1 1 3 3,00 9,00 4,80 0,48 0,14 0,42 1,25 0,67 9,00 81,00 23,03 27,00 14,40 43,19

44,65 0,78 22,33 0,39 4 0 0 16,00 0,00 4,94 0,49 0,14 2,31 0,00 0,71 256,00 0,00 24,39 0,00 79,02 0,00

45,55 0,79 22,78 0,40 2 0 3 4,00 9,00 5,10 0,51 0,15 0,60 1,35 0,76 16,00 81,00 25,97 36,00 20,38 45,86

46,95 0,82 23,48 0,41 2 2 2 12,00 4,00 5,34 0,53 0,16 1,90 0,63 0,85 144,00 16,00 28,52 48,00 64,08 21,36

48,30 0,84 24,15 0,42 1 3 2 13,00 4,00 5,57 0,56 0,17 2,18 0,67 0,93 169,00 16,00 31,08 52,00 72,47 22,30

48,90 0,85 24,45 0,43 2 3 0 19,00 0,00 5,68 0,57 0,17 3,25 0,00 0,97 361,00 0,00 32,25 0,00 107,89 0,00

49,75 0,87 24,88 0,43 2 1 3 7,00 9,00 5,83 0,58 0,18 1,24 1,59 1,03 49,00 81,00 33,93 63,00 40,78 52,43

50,85 0,89 25,43 0,44 2 3 1 19,00 1,00 6,01 0,60 0,18 3,50 0,18 1,11 361,00 1,00 36,17 19,00 114,26 6,01

51,85 0,90 25,92 0,45 1 4 0 21,00 0,00 6,18 0,62 0,19 4,01 0,00 1,18 441,00 0,00 38,24 0,00 129,86 0,00

52,29 0,91 26,15 0,46 4 0 2 16,00 4,00 6,26 0,63 0,19 3,11 0,78 1,22 256,00 16,00 39,17 64,00 100,14 25,03

53,20 0,93 26,60 0,46 0 0 4 0,00 16,00 6,41 0,64 0,20 0,00 3,21 1,29 0,00 256,00 41,11 0,00 0,00 102,58

54,40 0,95 27,20 0,47 1 0 4 1,00 16,00 6,61 0,66 0,21 0,21 3,34 1,38 1,00 256,00 43,71 16,00 6,61 105,78

Total 34,61 16,72 17,62 3158,00 988,00 595,18 479,00 1174,17 557,51

α θ α αβ αγ

; α = ( ) ; V =

β θ αβ β β γ

; β =

γ θ αγ β γ γ

; γ = 10 sin2

2θ

2 (Å

2) a a

2 (Å

2) c c

2 (Å

2) V (Å

3)

2,37 9,3507 87,4353 6,8805 47,3406 520,9964

28


b). UHMWPE + 15% HAp + 5% PVOH 2θ

(deg)

2θ

(rad)

θ

(deg)

θ


2 2θ sin

2 θ α sin

2 θ β sin

2 θ γ sin

2 θ α

2 β

2 γ

2 αβ αγ Βγ

10,80 0,19 5,40 0,09 1 0 0 1,00 0,00 0,35 0,04 0,01 0,01 0,00 0,00 1,00 0,00 0,12 0,00 0,35 0,00

16,85 0,29 8,43 0,15 1 0 1 1,00 1,00 0,84 0,08 0,02 0,02 0,02 0,02 1,00 1,00 0,71 1,00 0,84 0,84

18,90 0,33 9,45 0,16 1 1 0 3,00 0,00 1,05 0,10 0,03 0,08 0,00 0,03 9,00 0,00 1,10 0,00 3,15 0,00

22,25 0,39 11,13 0,19 2 0 0 4,00 0,00 1,43 0,14 0,04 0,15 0,00 0,05 16,00 0,00 2,06 0,00 5,73 0,00

22,85 0,40 11,43 0,20 1 1 1 3,00 1,00 1,51 0,15 0,04 0,12 0,04 0,06 9,00 1,00 2,27 3,00 4,52 1,51

25,60 0,45 12,80 0,22 2 0 1 4,00 1,00 1,87 0,19 0,05 0,20 0,05 0,09 16,00 1,00 3,49 4,00 7,47 1,87

25,85 0,45 12,93 0,23 0 0 2 0,00 4,00 1,90 0,19 0,05 0,00 0,20 0,10 0,00 16,00 3,61 0,00 0,00 7,60

28,00 0,49 14,00 0,24 1 0 2 1,00 4,00 2,20 0,22 0,06 0,06 0,23 0,13 1,00 16,00 4,86 4,00 2,20 8,82

29,10 0,51 14,55 0,25 2 1 0 7,00 0,00 2,37 0,24 0,06 0,44 0,00 0,15 49,00 0,00 5,59 0,00 16,56 0,00

31,85 0,56 15,93 0,28 2 1 1 7,00 1,00 2,78 0,28 0,08 0,53 0,08 0,21 49,00 1,00 7,75 7,00 19,49 2,78

32,25 0,56 16,13 0,28 1 1 2 3,00 4,00 2,85 0,28 0,08 0,23 0,31 0,22 9,00 16,00 8,11 12,00 8,54 11,39

33,20 0,58 16,60 0,29 3 0 0 9,00 0,00 3,00 0,30 0,08 0,73 0,00 0,24 81,00 0,00 8,99 0,00 26,98 0,00

34,25 0,60 17,13 0,30 2 0 2 4,00 4,00 3,17 0,32 0,09 0,35 0,35 0,27 16,00 16,00 10,03 16,00 12,67 12,67

36,10 0,63 18,05 0,32 3 0 1 9,00 1,00 3,47 0,35 0,10 0,86 0,10 0,33 81,00 1,00 12,05 9,00 31,24 3,47

38,45 0,67 19,23 0,34 2 2 0 12,00 0,00 3,87 0,39 0,11 1,30 0,00 0,42 144,00 0,00 14,95 0,00 46,40 0,00

39,30 0,69 19,65 0,34 2 1 2 7,00 4,00 4,01 0,40 0,11 0,79 0,45 0,45 49,00 16,00 16,09 28,00 28,08 16,05

40,05 0,70 20,03 0,35 1 3 0 13,00 0,00 4,14 0,41 0,12 1,52 0,00 0,49 169,00 0,00 17,14 0,00 53,82 0,00

40,75 0,71 20,38 0,36 2 2 1 12,00 1,00 4,26 0,43 0,12 1,45 0,12 0,52 144,00 1,00 18,16 12,00 51,13 4,26

40,90 0,71 20,45 0,36 1 0 3 1,00 9,00 4,29 0,43 0,12 0,12 1,10 0,52 1,00 81,00 18,38 9,00 4,29 38,58

40,35 0,70 20,18 0,35 1 3 1 13,00 1,00 4,19 0,42 0,12 1,55 0,12 0,50 169,00 1,00 17,57 13,00 54,50 4,19

42,95 0,75 21,48 0,37 3 0 2 9,00 4,00 4,64 0,46 0,13 1,21 0,54 0,62 81,00 16,00 21,55 36,00 41,78 18,57

43,85 0,77 21,93 0,38 1 1 3 3,00 9,00 4,80 0,48 0,14 0,42 1,25 0,67 9,00 81,00 23,03 27,00 14,40 43,19

44,65 0,78 22,33 0,39 4 0 0 16,00 0,00 4,94 0,49 0,14 2,31 0,00 0,71 256,00 0,00 24,39 0,00 79,02 0,00

29


45,55 0,79 22,78 0,40 2 0 3 4,00 9,00 5,10 0,51 0,15 0,60 1,35 0,76 16,00 81,00 25,97 36,00 20,38 45,86

46,95 0,82 23,48 0,41 2 2 2 12,00 4,00 5,34 0,53 0,16 1,90 0,63 0,85 144,00 16,00 28,52 48,00 64,08 21,36

48,30 0,84 24,15 0,42 1 3 2 13,00 4,00 5,57 0,56 0,17 2,18 0,67 0,93 169,00 16,00 31,08 52,00 72,47 22,30

48,90 0,85 24,45 0,43 2 3 0 19,00 0,00 5,68 0,57 0,17 3,25 0,00 0,97 361,00 0,00 32,25 0,00 107,89 0,00

49,75 0,87 24,88 0,43 2 1 3 7,00 9,00 5,83 0,58 0,18 1,24 1,59 1,03 49,00 81,00 33,93 63,00 40,78 52,43

50,85 0,89 25,43 0,44 2 3 1 19,00 1,00 6,01 0,60 0,18 3,50 0,18 1,11 361,00 1,00 36,17 19,00 114,26 6,01

51,85 0,90 25,92 0,45 1 4 0 21,00 0,00 6,18 0,62 0,19 4,01 0,00 1,18 441,00 0,00 38,24 0,00 129,86 0,00

52,29 0,91 26,15 0,46 4 0 2 16,00 4,00 6,26 0,63 0,19 3,11 0,78 1,22 256,00 16,00 39,17 64,00 100,14 25,03

53,20 0,93 26,60 0,46 0 0 4 0,00 16,00 6,41 0,64 0,20 0,00 3,21 1,29 0,00 256,00 41,11 0,00 0,00 102,58

54,40 0,95 27,20 0,47 1 0 4 1,00 16,00 6,61 0,66 0,21 0,21 3,34 1,38 1,00 256,00 43,71 16,00 6,61 105,78

Total 34,46 16,71 17,53 3158,00 988,00 592,16 479,00 1169,67 557,16

; α = ( ) ; V =

β β β

; β =

γ β γ

; γ = 10 sin2

2θ

2 (Å

2) a (Å) a

2 (Å

2) c (Å) c

2 (Å

2) V (Å

3)

2,37 9,3489 87,4017 6,8759 47,2777 520,4495

30


c). HAp 2θ

(deg)

2θ

(rad)

θ

(deg)

θ


2 2θ sin

2 θ α sin

2 θ β sin

2 θ γ sin

2 θ α

2 β

2 γ

2 αβ αγ Βγ

10,80 0,19 5,40 0,09 1 0 0 1,00 0,00 0,35 0,04 0,01 0,01 0,00 0,00 1,00 0,00 0,12 0,00 0,35 0,00

16,90 0,29 8,45 0,15 1 0 1 1,00 1,00 0,85 0,08 0,02 0,02 0,02 0,02 1,00 1,00 0,71 1,00 0,85 0,85

19,00 0,33 9,50 0,17 1 1 0 3,00 0,00 1,06 0,11 0,03 0,08 0,00 0,03 9,00 0,00 1,12 0,00 3,18 0,00

21,95 0,38 10,98 0,19 2 0 0 4,00 0,00 1,40 0,14 0,04 0,14 0,00 0,05 16,00 0,00 1,95 0,00 5,59 0,00

23,00 0,40 11,50 0,20 1 1 1 3,00 1,00 1,53 0,15 0,04 0,12 0,04 0,06 9,00 1,00 2,33 3,00 4,58 1,53

25,40 0,44 12,70 0,22 2 0 1 4,00 1,00 1,84 0,18 0,05 0,19 0,05 0,09 16,00 1,00 3,39 4,00 7,36 1,84

25,90 0,45 12,95 0,23 0 0 2 0,00 4,00 1,91 0,19 0,05 0,00 0,20 0,10 0,00 16,00 3,64 0,00 0,00 7,63

28,20 0,49 14,10 0,25 1 0 2 1,00 4,00 2,23 0,22 0,06 0,06 0,24 0,13 1,00 16,00 4,99 4,00 2,23 8,93

29,10 0,51 14,55 0,25 2 1 0 7,00 0,00 2,37 0,24 0,06 0,44 0,00 0,15 49,00 0,00 5,59 0,00 16,56 0,00

31,95 0,56 15,98 0,28 2 1 1 7,00 1,00 2,80 0,28 0,08 0,53 0,08 0,21 49,00 1,00 7,84 7,00 19,60 2,80

32,20 0,56 16,10 0,28 1 1 2 3,00 4,00 2,84 0,28 0,08 0,23 0,31 0,22 9,00 16,00 8,06 12,00 8,52 11,36

33,10 0,58 16,55 0,29 3 0 0 9,00 0,00 2,98 0,30 0,08 0,73 0,00 0,24 81,00 0,00 8,89 0,00 26,84 0,00

34,10 0,60 17,05 0,30 2 0 2 4,00 4,00 3,14 0,31 0,09 0,34 0,34 0,27 16,00 16,00 9,88 16,00 12,57 12,57

35,70 0,62 17,85 0,31 3 0 1 9,00 1,00 3,41 0,34 0,09 0,85 0,09 0,32 81,00 1,00 11,60 9,00 30,65 3,41

38,50 0,67 19,25 0,34 2 2 0 12,00 0,00 3,88 0,39 0,11 1,30 0,00 0,42 144,00 0,00 15,02 0,00 46,50 0,00

39,30 0,69 19,65 0,34 2 1 2 7,00 4,00 4,01 0,40 0,11 0,79 0,45 0,45 49,00 16,00 16,09 28,00 28,08 16,05

40,10 0,70 20,05 0,35 1 3 0 13,00 0,00 4,15 0,41 0,12 1,53 0,00 0,49 169,00 0,00 17,21 0,00 53,94 0,00

40,75 0,71 20,38 0,36 2 2 1 12,00 1,00 4,26 0,43 0,12 1,45 0,12 0,52 144,00 1,00 18,16 12,00 51,13 4,26

40,90 0,71 20,45 0,36 1 0 3 1,00 9,00 4,29 0,43 0,12 0,12 1,10 0,52 1,00 81,00 18,38 9,00 4,29 38,58

42,20 0,74 21,10 0,37 1 3 1 13,00 1,00 4,51 0,45 0,13 1,68 0,13 0,58 169,00 1,00 20,36 13,00 58,66 4,51

42,60 0,74 21,30 0,37 3 0 2 9,00 4,00 4,58 0,46 0,13 1,19 0,53 0,60 81,00 16,00 20,99 36,00 41,23 18,33

43,95 0,77 21,98 0,38 1 1 3 3,00 9,00 4,82 0,48 0,14 0,42 1,26 0,67 9,00 81,00 23,20 27,00 14,45 43,35

44,70 0,78 22,35 0,39 4 0 0 16,00 0,00 4,95 0,49 0,14 2,31 0,00 0,72 256,00 0,00 24,48 0,00 79,16 0,00

31


45,55 0,79 22,78 0,40 2 0 3 4,00 9,00 5,10 0,51 0,15 0,60 1,35 0,76 16,00 81,00 25,97 36,00 20,38 45,86

46,85 0,82 23,43 0,41 2 2 2 12,00 4,00 5,32 0,53 0,16 1,90 0,63 0,84 144,00 16,00 28,33 48,00 63,87 21,29

48,30 0,84 24,15 0,42 1 3 2 13,00 4,00 5,57 0,56 0,17 2,18 0,67 0,93 169,00 16,00 31,08 52,00 72,47 22,30

48,95 0,85 24,48 0,43 2 3 0 19,00 0,00 5,69 0,57 0,17 3,26 0,00 0,98 361,00 0,00 32,34 0,00 108,06 0,00

49,70 0,87 24,85 0,43 2 1 3 7,00 9,00 5,82 0,58 0,18 1,24 1,59 1,03 49,00 81,00 33,83 63,00 40,72 52,35

50,95 0,89 25,48 0,44 2 3 1 19,00 1,00 6,03 0,60 0,19 3,52 0,19 1,12 361,00 1,00 36,37 19,00 114,59 6,03

51,75 0,90 25,88 0,45 1 4 0 21,00 0,00 6,17 0,62 0,19 4,00 0,00 1,17 441,00 0,00 38,03 0,00 129,51 0,00

52,30 0,91 26,15 0,46 4 0 2 16,00 4,00 6,26 0,63 0,19 3,11 0,78 1,22 256,00 16,00 39,19 64,00 100,17 25,04

53,20 0,93 26,60 0,46 0 0 4 0,00 16,00 6,41 0,64 0,20 0,00 3,21 1,29 0,00 256,00 41,11 0,00 0,00 102,59

54,45 0,95 27,23 0,48 1 0 4 1,00 16,00 6,62 0,66 0,21 0,21 3,35 1,39 1,00 256,00 43,82 16,00 6,62 105,91

Total 34,56 16,72 17,59 3158,00 988,00 594,10 479,00 1172,71 557,37

; α = ( ) ; V =

β β β

; β =

γ β γ

; γ = 10 sin2

2θ

2 (Å

2) a (Å) a

2 (Å

2) c (Å) c

2 (Å

2) V (Å

3)

2,3734 9,3539 87,4960 6,8797 47,3300 521,2994

32

Lampiran 7 Tabel hasil uji keras

Sampel Rerata

(Shore A)

Rerata

(Shore D)

UHMWPE; 0 kGy 91,84 41,57

UHMWPE; 25 kGy 92,11 41,95

UHMWPE; 50 kGy 92,37 42,32

UHMWPE; 75 kGy 92,84 43,07

UHMWPE + 5% HAp; 0 kGy 94,67 45,53

UHMWPE + 10% HAp; 0 kGy 95,33 46,80

UHMWPE + 15% HAp; 0 kGy 95,77 47,84

UHMWPE + 5% HAp + 5% PVOH; 0 kGy 92,33 42,27



UHMWPE + 5% HAp; 25 kGy 94,90 45,86

UHMWPE + 10% HAp; 25 kGy 95,40 46,96

UHMWPE + 15% HAp; 25 kGy 95,93 48,24




UHMWPE + 5% HAp; 50 kGy 95,33 46,80

UHMWPE + 10% HAp; 50 kGy 95,90 48,16

UHMWPE + 15% HAp; 50 kGy 96,37 49,28




UHMWPE + 5% HAp; 75 kGy 95,50 47,20

UHMWPE + 10% HAp; 75 kGy 96,17 48,80

UHMWPE + 15% HAp;75 kGy 96,50 49,60




33

Lampiran 8 Spektrum serapan FTIR

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

50

52.5

55

57.5

60

62.5

%T

29

46

.39

29

46

.39

28

72

.13

20

25

.34

96

2.5

2

UHMWPE+5% HAp; 0 KGY

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

88

90

92

94

96

98

100

%T

29

24

.21

29

24

.21

28

54

.77

23

25

.29

17

30

.22

10

01

.10


34

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

12.5

15

17.5

20

22.5

25

27.5

%T

29

84

.01

23

27

.22

17

19

.61

95

4.8

0


500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

87.5

90

92.5

95

97.5

100

102.5

105

107.5

%T

29

50

.25

28

72

.13

23

73

.51

23

24

.32

17

56

.26

99

6.2

8

UHMWPE+5% HAp; 75KGY

Dosis (kGy) IO IV

0 0,00 0,30

25 0,56 0,24

50 0,79 0,34

75 0,00 0,45

35

Lampiran 9 Tabel hasil uji tarik

Sampel Parameter Rerata SD

UHMWPE + 5% HAp; 0 kGy

Ketebalan (mm) 0,83 0,02

Max Stress (MPa) 30,52 4,78

Max Elon (%) 205,93 40,66

Break Elon (%) 207,80 40,00




Max Elon (%) 225,92 42,46

Break Elon (%) 227,30 42,50




Max Elon (%) 125,20 15,17

Break Elon (%) 135,70 7,70

UHMWPE + 5% HAp + 5% PVOH; 0 kGy



Max Elon (%) 86,92 33,26

Break Elon (%) 96,00 30,40




Max Elon (%) 59,00 33,24

Break Elon (%) 74,20 33,20

UHMWPE + 15% HAp + 5%PVOH; 0 kGy



Max Elon (%) 20,28 20,37

Break Elon (%) 60,80 43,80




Max Elon (%) 262,48 57,11

Break Elon (%) 263,80 5780




Max Elon (%) 224,90 8,67

Break Elon (%) 226,90 8,60




Max Elon (%) 113,95 23,34

Break Elon (%) 117,80 21,10

36

Lanjutan Lampiran 9 Tabel hasil uji tarik




Max Elon (%) 71,27 15,22

Break Elon (%) 85,70 6,50




Max Elon (%) 18,61 12,54

Break Elon (%) 43,10 18,10




Max Elon (%) 36,70 9,78

Break Elon (%) 54,93 8,88




Max Elon (%) 224,10 29,29

Break Elon (%) 225,43 29,35




Max Elon (%) 166,95 37,17

Break Elon (%) 170,50 37,30




Max Elon (%) 120,74 23,08

Break Elon (%) 125,70 20,40




Max Elon (%) 28,93 5,42

Break Elon (%) 44,90 7,00




Max Elon (%) 32,36 6,01

Break Elon (%) 45,80 8,00




Max Elon (%) 25,60 18,48

Break Elon (%) 38,70 20,50




Max Elon (%) 182,83 27,45

Break Elon (%) 184,40 26,60

37

Lanjutan Lampiran 9 Tabel hasil uji tarik




Max Elon (%) 137,18 27,84

Break Elon (%) 140,20 25,60




Max Elon (%) 98,53 31,82

Break Elon (%) 105,90 24,00




Max Elon (%) 44,49 33,38

Break Elon (%) 53,10 29,30




Max Elon (%) 5,83 0,71

Break Elon (%) 25,85 7,57




Max Elon (%) 5,17 0,21

Break Elon (%) 28,80 4,40

UHMWPE; 0 kGy



Max Elon (%) 171,31 20,39

Break Elon (%) 174,00 19,90

UHMWPE; 25 kGy



Max Elon (%) 170,30 57,11

Break Elon (%) 171,23 42,46

UHMWPE; 50 kGy



Max Elon (%) 165,88 29,30

Break Elon (%) 168,45 29,29

UHMWPE; 75 kGy



Max Elon (%) 135,67 27,84

Break Elon (%) 136,23 24,00

38

Lampiran 10 Termogram DSC

39

Dosis

(kGy)

Titik leleh

(°C) ΔH (J/g)

ΔH 100% PE

kristalin (J/g) %

Kristalinitas

0 136,64 54,32 292,50 18,57

25 137,49 115,69 292,50 39,55

75 139,10 147,51 292,50 50,43

40

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Wonogiri pada tanggal 24 April 1992 dari pasangan

Sodirin Hadi Sumanto dan Yarni Wijayanti. Penulis adalah anak pertama dari tiga

bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus dari Sekolah Menengah Atas Negeri

(SMAN) 112 Jakarta dan melanjutkan studi di Departemen Kimia, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor melalui jalur

Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).

Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Kimia B

(2012-2013), asisten praktikum Kimia Dasar I (2013), asisten praktikum Kimia

Dasar II (2013-2014), asisten Praktikum Kimia Anorganik (2014), dan asisten

praktikum Kimia Biologis II (2014). Penulis pernah aktif sebagai staf Departemen

Service Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM) FORCES tahun 2011 hingga 2013.

Bulan Maret 2013 penulis mengikuti kegiatan SUIJI Service Learning Program:

“Searching for Sustainability in the Relationship between Urban & Rural

Communities in Japan”, yang diselenggarakan oleh Ehime University di

Matsuyama, Jepang. Penulis juga berkesempatan melaksanakan Praktik Lapangan

di Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional (PTBIN-

BATAN) Serpong pada bulan Juli-Agustus 2013.

Penulis aktif dalam Program Kreativitas Mahasiswa sebagai ketua

kelompok PKM-KC dengan judul “INDOLIBERTi” Pipa Mini Pengurang Bahan

pencemar dalam Limbah Domestik Cair, didanai DIKTI tahun 2013. Selama masa

perkuliahan penulis mendapatkan penghargaan antara lain sebagai Mahasiswa

Berprestasi Tingkat Persiapan Bersama dengan IPK 4,00 (2011), Mahasiswa

Bidikmisi dengan IPK Sempurna tahun 2012 yang diberikan oleh Menteri

Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia (2012), Mahasiswa Bidikmisi

Angkatan 47 Berprestasi (2013), serta Mahasiswa Berprestasi di Bidang Ekstra

Kurikuler Periode Bulan Agustus 2012-Mei 2013 berdasarkan SK Rektor IPB No:

68/IT3/KM/2013.

pengaruh radiasi gamma pada sifat mekanik dan … · sinar-x, spektroskopi inframerah transformasi...

Documents