Pengaruh Modifikasi Kimia Terhadap Sifat-Sifat Komposit Polietilena Densitas Rendah (LDPE) Terisi Tempurung Kelapa

Abstract

This research is aimed to investigate the effect of coconut shell (CS) content with low density polyethylene (LDPE) matrix and the effect of CS modification with acetic acid or acrylic acid on mechanical properties, morphology and thermal properties of LDPE/CS composites. LDPE/CS composites were made by the addition of CS particle with different content at size 44 ?m which was acetylated or esterified with LDPE matrix in Z-blade mixer at 180 oC and 50 rpm for 25 minutes. The effect of CS content show that the highest of tensile strength and Young’s modulus obtained at content of 60 % CS that is 12,2 MPa dan 260 MPa, but the elongation at break of LDPE/CS composites decrease until 9 %. The result of Thermogravimetry analysis (TGA) at content of 60 % CS exhibited that thermal stability of LDPE/CS composites relatively increase at 600 oC, where the weight loss of LDPE/CS composites reaching 99,057 %. The result of Differential Scanning Calorimetry (DSC) showed that CS content had not significant affect to the melting temperature (Tm) of LDPE/CS composites. For the content of 60 % CS, the composites fusion enthalpy (?Hfcom) decrease to 57,64 J/g, degree crystallinity of composites (Xcom) decrease to 20,22 % and degree crystallinity of LDPE (XLDPE) increase to 32,35 %. The effect of acetylation exhibited that the highest of tensile strength, Young’s modulus and elongation at break obtained at content of 60 % CS were 13,02 MPa, 265 MPa and 15 %. At the similar filler content (60 % of CS), the acetylated CS particles relatively increase the thermal stability of LDPE/CS composites where at 600 oC the weight loss of LDPE/CS composites reaching 94,143 %. The result of Differential Scanning Calorimetry (DSC) showed that acetylation had not significant affect to the Tm of LDPE/CS composites. For the 60 % CS content, the ?Hfcom increase to 68,88 J/g, Xcom increase to 24,16 % and XLDPE increase to 38,66 %. The effect of esterification exhibited that the highest of tensile strength, Young’s modulus and elongation at break obtained at content of 60 % CS were 12,59 MPa, 297 MPa and 19 %. At the similar filler content (60 % of CS), the acetylated CS particles relatively increase the thermal stability of LDPE/CS composites where at 600 oC the weight loss of LDPE/CS composites reaching 97,571 %. The result of Differential Scanning Calorimetry (DSC) showed that esterification had not significant affect to the Tm of LDPE/CS composites. For the content of 60 % CS, ?Hfcom increase to 68,42 J/g, Xcom increase to 24,01 % and XLDPE increase to 38,42 %. At similar content, Scanning Electron Microscopy (SEM) of tensile fractured surface indicates that CS particles with chemical modification resulting a better interaction with LDPE matrix. It shown by the dispersion homogeneity of CS particles in LDPE matrix. The FTIR spectrum analysis exhibited increases the interaction between filler and matrix, whereas the chemical modification resulting new functional group.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan kandungan tempurung kelapa (TK) dengan matriks polietilena densitas rendah (LDPE) dan pengaruh modifikasi kimia tempurung kelapa dengan asam asetat dan asam akrilik terhadap sifat-sifat mekanik, morfologi dan sifat termal komposit LDPE/TK. Komposit LDPE/TK dibuat dengan menambahkan partikel TK dengan kandungan yang berbeda telah mengalami asetilasi atau esterifikasi dengan ukuran 44 ?m ke dalam matriks LDPE. Komposit LDPE/TK disediakan di dalam pencampur Z-Blade pada temperatur 180 oC selama 25 menit dan putaran 50 rpm. Pengaruh penambahan kandungan TK menunjukkan kekuatan tarik dan modulus Young tertinggi didapat pada kandungan TK 60 % yaitu 12,2 MPa dan 260 MPa, tetapi sifat perpanjangan saat putus dari komposit LDPE/TK turun menjadi 9 %. Hasil analisis termal gravimetri (TGA) menunjukkan pada kandungan TK 60 %, kestabilan termal komposit LDPE/TK relatif meningkat pada 600oC, dimana berat komposit LDPE/TK yang hilang mencapai 99,057 %. Hasil analisis kalori diferensial (DSC) menunjukkan kandungan TK tidak berpengaruh secara signifikan terhadap temperatur peleburan (Tl) komposit LDPE/TK. Pada kandungan TK 60 %, entalpi peleburan komposit (?Hfkom) turun menjadi 57,64 J/g, derajat kristalinitas komposit (Xkom) turun menjadi 20,22 % dan derajat kristalinitas LDPE (XLDPE) meningkat menjadi 32,35 %. Pengaruh asetilasi menunjukkan nilai kekuatan tarik, modulus Young, dan perpanjangan saat putus tertinggi didapat pada kandungan TK 60 % yaitu 13,02 MPa, 265 MPa dan 15 %. Pada kandungan pengisi yang sama (60 % TK), asetilasi pada partikel TK relatif meningkatkan kestabilan termal komposit LDPE/TK dimana pada 600 oC berat komposit LDPE/TK yang hilang mencapai 94,143 %. Hasil analisis kalori diferensial (DSC) menunjukkan bahwa asetilasi tidak berpengaruh secara signifikan terhadap Tl komposit LDPE/TK. Pada kandungan TK 60 %, ?Hfkom meningkat menjadi 68,88 J/g, Xkom meningkat menjadi 24,16 % dan XLDPE meningkat 38,66 %. Pengaruh esterifikasi menunjukkan nilai kekuatan tarik, modulus Young, dan perpanjangan saat putus tertinggi didapat pada kandungan TK 60 % yaitu 12,59 MPa, 297 MPa dan 19 %. Pada kandungan pengisi yang sama (60 % TK), esterifikasi partikel TK menunjukkan bahwa pada kandungan 60 % TK, kestabilan termal komposit LDPE/TK relatif meningkat pada 600 oC, dimana berat komposit LDPE/TK yang hilang mencapai 97,571 %. Hasil analisis kalori diferensial (DSC) menunjukkan bahwa esterifikasi tidak berpengaruh secara signifikan terhadap Tl komposit LDPE/TK. Pada kandungan TK 60 %, ?Hfkom meningkat menjadi 68,42 J/g, Xkom meningkat menjadi 24,01 % dan XLDPE meningkat menjadi 38,42 %. Analisis permukaan patahan uji tarik menggunakan mikroskop elektron payaran (SEM) menunjukkan bahwa pada kandungan pengisi yang sama, modifikasi kimia pada partikel tempurung kelapa menghasilkan interaksi yang lebih baik dengan matriks LDPE. Hal ini ditunjukkan dengan semakin homogennya penyebaran partikel TK di dalam matriks LDPE. Analisis spektroskopi infra merah (FTIR) menunjukkan adanya peningkatan interaksi di antara pengisi dan matriks, dimana modifikasi kimia menghasilkan gugus-gugus fungsi.