Karakterisasi komposit PEG 4000/SiO2 (SiO2 = kuarsa, amorf, kristobalit) dengan Dynamic Mechanical Analyser (DMA)

Dalam penelitian ini telah disintesis komposit polimer berpengisi silika (SiO2) dengan polietilen glikol (PEG) 4000 sebagai matriks yang dikarakterisasi sifat mekaniknya dengan menggunakan Dynamic Mechanical Analyser (DMA) dengan mode modulus geser. Sumber serbuk silika adalah pasir silika yang diambil dari Tanah Laut, Pelaihari, Kalimantan Selatan. Pasir tersebut diekstraksi menggunakan magnet permanen secara berulang dan menggunakan metode ekstraksi, yaitu dengan perendaman HCl 2M selama 12 jam dengan tujuan untuk mereduksi impuritas-impuritas atau komposisi yang tidak diharapkan yang ada dalam pasir silika sebelum kemudian diproses untuk mendapatkan 3 fasa, yaitu silika kuarsa, amorf dan kristobalit. Terbentuknya 3 fasa tersebut dikonfirmasi dengan data difraksi sinar-X (XRD). Komposit disintesis dengan menggunakan metode solid state reaction menurut komposisi matriks-pengisi dengan variasi pengisi 0, 20, 40, 60 dan 80%wt. Analisis data FTIR dan XRD menunjukkan tidak terdapat puncak baru yang mengindikasikan keberhasilan terbentuknya komposit. Pengujian dengan DMA memberikan nilai modulus penyimpanan, faktor hilang, dan tan δ. Nilai absolut modulus penyimpanan tertinggi terjadi pada komposit dengan 80%wt silika kuarsa yaitu (1261 ± 18) MPa, kemudian diikuti dengan pengisi silika kristobalit (616 ± 19) MPa, dan silika amorf (318 ± 19) MPa. Penurunan nilai modulus penyimpanan terbesar terletak pada komposit dengan pengisi silika kuarsa, dan terendah pada penguat silika amorf yang mengindikasikan adanya penurunan densitas crosslink. Faktor hilang semakin meningkat seiring dengan penambahan pengisi menandakan semakin besarnya energi yang dilepas komposit akibat gesekan, sedangkan nilai tan δ tertinggi dicapai oleh komposit dengan 0%wt penguat karena tan δ secara fisis merupakan faktor redaman yang dialami oleh material komposit akibat ketidak teraturan gerakan rantai pada gugus fungsi polimer (gelatinisasi/ dilution). Perambatan crack terlihat jelas pada komposit dengan sedikit penguat (kuarsa, amorf, kristobalit), karena tidak ada silika di sekitar matriks sebagai penghalang gerakan bebas dari rantai polimer. ============================================================================================== In this research has been synthesed polymer composites based silica sand in variation size and shape with polyethylene glycol (PEG) 4000 as matrix and these mechanical properties will be characterised by using DMA (shear mode). Silica sand is taken fromTanah Laut, Pelaihari, Kalimantan Selatan. This has been extracted by using permanent magnet repeatedly and remained in HCl 2M for twelve hours, it’s done for reducing impurity or inexpectation composition. Composites was synthesed by using solid state reaction based of PEG 4000 and SiO2 composition (in weight fraction). XRD was determined quartz phase, amorphus phase, and crystobalite phase. By using FTIR was shown the chain bounding between PEG and SiO2, and there is no new peak, so it was indicated of making composites successfully, also supported by XRD. Physics characterization and the viscoelastic behaviour was determined by DMA. This result shows storage modulus, loss modulus, and tan δ. The highest absolut storage modulus value was reached by 80%wt quartz (1261 ± 18) MPa, then followed by silica crystobalite (616 ± 19) MPa, and the last was amorphus silica(318 ± 19) MPa. The highest reduction of storage modulus value was happened in composites with quartz reinforcement, and the lowest was reached by composites with amorphus silica reinforcement, it indicated the reduction of crosslink density. Loss modulus increased by adding filler, and it indicated more losing energy of composites becase of friction. The highest tan δ was reached by 0%wt filler. Tan δ showed damped because of polymer chain movement. SEM showed these microstructure crack that happened. Crack propagation was reduced by existance of silica, because it can inhibit free motion of polymer chain