32
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI PENELITIAN
Penelitian dilakukan di Laboratorium Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik dan Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi Universitas
Sumatera Utara serta Laboratorium Fisika Terpadu Universitas Negeri Medan.
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
3.2.1 Bahan
Bahan baku yang digunakan sebagai fasa matriks adalah resin epoksi Bisphenol A-epichlorohydrin dengan wujud berupa cairan kental berwarna putih
dengan densitas 1,17 gramcm
3
dan hardener Polyaminoamide yang diperoleh dari PT. Justus Kimia Raya. Sementara sebagai fasa pengisi digunakan serat daun
nanas yang diperoleh dari CV. Hasanah Niaga, Bandung.
3.2.2 Peralatan Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Neraca elektrik 2. Gelas ukur
3. Beaker glass 4. Kuas atau roller
5. Gunting 6. Alat uji tarik dan lentur Gotech Al-7000M
7. Alat uji bentur Gotech 8. Mikrometer sekrup digital Mitutoyo
9. Kaca 10. Plastik
11. Lilin 12. Desikator
13. Fourier Transform Infra-Red FTIR SHIMADZU IR-PRESTIGE 21 14. Scanning Electron Microscopy SEM ZEISS
– MAX 10
Universitas Sumatera Utara
33
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
3.3.1 Prosedur Pembuatan Komposit Epoksi Berpengisi Serat Daun Nanas
1. Menimbang resin epoksi dan hardener epoksi dengan perbandingan 1 : 1 vv.
2. Menimbang serat daun nanas yang sudah dipotong sesuai dengan variabel yang telah ditentukan, yaitu 1 mm, 4 mm, 7 mm, dan 10 mm dengan rasio
antara matriks dan pengisi 955, 9010, 8515 vv. 3. Cetakan disiapkan dengan menggunakan lilin yang beralas kaca dan
dilapisi plastik tipis, kemudian lilin dibentuk sesuai dengan bentuk sampel pengujian standar ASTM D 638 TIPE IV untuk uji tarik, ASTM D 790
untuk uji lentur, ASTM D 4812-11 untuk uji bentur, dan ASTM D 570 untuk uji daya serap air.
4. Tuangkan resin epoksi ke dalam Beaker glass diikuti dengan penambahan serat daun nanas dan diaduk selama 5 menit, setelah merata tambahkan
hardener dan diaduk selama 3 menit. 5. Kemudian tuangkan campuran bahan ke dalam cetakan dan ratakan bagian
permukaannya, setelah rata komposit didiamkan selama 1 hari pada suhu
ruangan. 6. Komposit dikeluarkan dari cetakan.
7. Dilakukan pengujian terhadap komposit yaitu, analisis FT-IR, uji tarik tensile strength, uji lentur flexural strength, uji bentur impact
strength, analisis SEM dan uji daya serap air water absorption.
Universitas Sumatera Utara
34
3.3.2 Flowchart Pembuatan Komposit Epoksi Berpengisi Serat Daun Nanas
Mulai Resin epoksi dicampurkan dengan serat daun nanas
yang telah dipotong 1 mm, 4 mm, 7 mm, dan 10 mm dengan rasio campuran matriks dan pengisi 955,
9010, 8515 vv ke dalam Beaker glass Campuran diaduk selama 5 menit
Ditambahkan hardener dengan rasio antara resin dan hardener 1:1 vv
Campuran diaduk selama 3 menit Alas cetakan dilapisi dengan plastik tipis
Dituangkan campuran bahan ke dalam cetakan yang sudah disiapkan sesuai dengan bentuk spesimen pengujian sifat mekanik komposit
Ratakan permukaan campuran pada cetakan Tunggu hingga kering selama 24 jam
Komposit yang sudah kering dilepas dari cetakan Dilakukan analisis dan pengujian sifat-sifat mekanik terhadap komposit
Selesai Analisis
FT-IR Uji tarik
Uji lentur Uji bentur
Analisis SEM
Uji daya serap air
Gambar 3.1 Flowchart Penyediaan Komposit Epoksi Berpengisi Serat Daun Nanas
Universitas Sumatera Utara
35
3.3.3 Pengujian Komposit 3.3.3.1 Analisis Fourier Transform Infra Red FT-IR
Sampel yang dianalisis, yaitu epoksi murni, serat daun nanas, dan komposit epoksi berpengisi serat daun nanas untuk melihat apakah ada terbentuk
atau tidak terbentuknya gugus baru. Analisis FT-IR dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara.
3.3.3.2 Uji Kekuatan Tarik Tensile Strength ASTM D 638 Tipe IV
Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekukatan tarik
t
menggunakan alat tensometer. Secara praktis kekuatan tarik diartikan sebagai besarnya beban maksimum F
maks
yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan dibagi dengan luas penampang bahan. Gambar 3.2 menunjukkan dimensi
dari spesimen uji tarik.
4 m m
19 m m
57 mm 13 mm
115 mm 165 mm
Gambar 3.2 Dimensi Spesimen Uji Tarik [23]
Komposit hasil spesimen dipilih dan dipotong membentuk spesimen untuk pengujian kekuatan tarik. Pengujian kekuatan tarik dilakukan dengan tensometer
terhadap tiap spesimen dengan ketebalan 4 mm. Tensometer terlebih dahulu dikondisikan pada beban 100 kgf dengan kecepatan 50 mmmenit, kemudian
dijepit kuat dengan penjepit yang ada di alat. Mesin dihidupkan dan spesimen akan tertarik ke atas spesimen diamati sampai putus, dicatat tegangan maksimum
dan regangannya.
Universitas Sumatera Utara
36
3.3.3.3 Uji Kekuatan Lentur Flexural Strength ASTM D 790
Spesimen yang akan diuji kekuatan lenturnya memiliki bentuk slab dan pengujian dilakukan dengan perlakuan uji tiga titik tekuk three point bend test.
Gambar 3.3 menunjukkan dimensi spesimen uji lentur.
12 cm
6 m
m 3 m
m
Gambar 3.3 Dimensi Spesimen Uji Lentur [23]
3.3.3.4 Uji Kekuatan Bentur Impact Strength ASTM D 4812-11
Spesimen yang akan diuji bentur mengikuti metoda Unnotched Izod. Gambar 3.4 menunjukan dimensi spesimen uji bentur.
60,5 mm
12,5 m m
3,4 m m
Gambar 3.4 Dimensi Spesimen Uji Bentur [23]
3.3.3.5 Analisis Scanning Electron Microscopy SEM
Sampel yang dianalisis yaitu hasil uji bentur komposit epoksi berpengisi serat daun nanas dengan salah satu komposisi yang memiliki sifat paling baik
diantara variabel yang ada untuk melihat perubahan morfologi yang terjadi pada patahan komposit. Analisis SEM dilakukan di Laboratorium Fisika Terpadu
Universitas Negeri Medan.
Universitas Sumatera Utara
37
3.3.3.6 Uji Daya Serap Air Water Absorption ASTM D 570
Karakteristik penyerapan air dari komposit epoksi berpengisi serat daun nanas diuji dengan perendaman dalam air pada suhu ruangan. Setiap 2 jam
spesimen ditimbang hingga bahan komposit tidak lagi menyerap air jenuh. Spesimen tes berukuran 25 mm x 25 mm sesuai ASTM D 570. Sebelum direndam
dalam air, komposit dimasukkan ke dalam oven dengan temperatur 50 5
o
C selama 24 jam terlebih dahulu. Kemudian didinginkan dalam desikator selama 24
jam. Setelah itu dilakukan perendaman setiap rentang waktu 2 jam perendaman, maka spesimen diambil dan dikeringkan dengan kertas tisu untuk menghilangkan
air pada permukaan spesimen, selanjutnya ditimbang dan dihitung dengan persamaan :
100 x
Wo Wo
We Wg
3.1 dimana :
W
g
= Persentase pertambahan berat komposit W
e
= Berat komposit setelah perendaman W
o
= Berat komposit sebelum perendaman
Universitas Sumatera Utara
38
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 ANALISIS FOURIER TRANSFORM INFRA RED FT-IR
Analisis Fourier Transform Infra Red FT-IR digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsi yang terkandung di dalam epoksi murni, serat daun
nanas, serta komposit epoksi berpengisi serat daun nanas, dengan tujuan untuk mengetahui ada tidaknya interaksi dari gugus
–OH pada epoksi sebagai fasa matriks dan gugus
–OH yang terkandung pada serat daun nanas sebagai fasa pengisi. Epoksi mengandung beberapa gugus seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 4.1, diantaranya C = C, O – H dan C –H [4].
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH OH
O CH
2
O
Gambar 4.1 Struktur Resin Epoksi [4] Untuk mengidentifikasi gugus tersebut dapat dilakukan dengan analisis
FT-IR, Gambar 4.2 di bawah ini merupakan gambar hasil analisis FT-IR untuk epoksi, serat daun nanas, serta komposit epoksi berpengisi serat daun nanas :
Gambar 4.2 Hasil Analisis FT-IR
Universitas Sumatera Utara
39 Tabel 4.1 Menunjukkan hasil pembacaan analisis FT-IR untuk epoksi
murni, serat daun nanas, dan komposit epoksi – serat daun nanas.
Tabel 4.1 Hasil Pembacaan Analisis FT-IR [32]
Panjang Gelombang
cm
-1
Regang Epoksi
Serat Daun Nanas
Komposit Epoksi –
Serat Daun Nanas
3500-3300 N
–H
amina
- -
- 3500-3200
O –H
alkohol
- -
- 3100-3000
C –H
alkena
2978,09 -
2970,38 3000-2850
C –H
alkana
- 2877,79
- 2500-2050
O –H
karboksil
2067,69 2137,13
2077,23 1900-1665
C=O 1882,52
1735,93 1882,52
1680-1600 C=C
- 1612,49
- 1250-1100
C –N
amina
- 1249,87
1156,4 Pada Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa terdeteksinya bilangan gugus
–OH pada bilangan 2137,13 cm
-1
menunjukkan potensi interaksi antara gugus –OH
yang ada pada serat daun nanas dengan gugus –OH pada epoksi yang terdeteksi
pada bilangan 2067,69 cm
-1
. Dari hasil analisis untuk komposit epoksi berpengisi serat daun nanas, memiliki hasil identifikasi pembacaan gugus yang sama pada
epoksi murni, tidak ada gugus baru yang terdeteksi setelah penambahan serat daun nanas sebagai pengisi ke dalam epoksi sebagai fasa matriks. Beberapa gugus
fungsi lain yang terdeteksi yaitu gugus C –H alkena pada epoksi dan komposit
epoksi, C –H alkana pada serat daun nanas, C=O, dan C=C, serta gugus fungsi
C –N. Terdeteksinya gugus O–H dan gugus C–N pada komposit epoksi berpengisi
serat daun nanas mengindikasikan bahwa epoksi sebagai fasa matriks telah berinteraksi dengan serat daun nanas sebagai pengisi.
Universitas Sumatera Utara
40
4.2 PENGARUH PANJANG DAN KOMPOSISI SERAT TERHADAP