Pembuatan dan Karakterisasi Nanokomposit Busa Poliuretan dengan Penambahan Pengisi Nanozeolit Alam Sarulla

Abstract

Preparation and characterization of polyurethane nanocomposite filled with Sarulla nanozeolite have been researched. In this work, there are three stages to prepare: 1) preparation and purification of natural zeolite; 2) preparation of nanozeolite and 3) preparation of polyurethane nanocomposite using in situ reaction of polypropylene glycol, toluene diisocyanate and nanozeolite. Particle size analyzer show Sarulla nanozeolite particle size was 95,8 nm. Using XRF analysis the compositions of Sarulla nanozeolite were SiO2 (80,98%) and Al2O3 (14,21%) and XRD analysis show Sarulla natural zeolite was mordenit. Ratio of the nanozeolite as filler to the polypropylene glycol and toluene diisocyanate were varied (0, 5, 10, 15, 20 and 25)% by weight. Polyurethane foam nanozeolite is characterized for mechanical properties using tensile strength, thermal properties with TGA techniques and DSC techniques, as well as morphological and chemical properties using SEM EDX. Mechanical properties using ASTM D 638 V standard shows polyurethane foam nanozeolite with 20% wt filler will increase 36% (219,9 MPa) modulus of elasticity and 89% (2,9 MPa) tensile strength. Polyurethane foam and polyurethane foam nanozeolite FTIR spectrum analysis shows similar functional group of polyurethane foam and polyurethane foam nanozeolite, this is probably due to interaction of polyurethane foam and nanozeolite was physical reactions. Thermal analysis using TGA techniques results polyurethane foam will have residue 16,89% at 580,01oC and polyurethane foam nanozeolite will have residue 34,22% at 589,82oC. DSC techniques analysis results Tm for polyurethane foam was 344,80 oC and Tm for polyurethane nanozeolite was 380,18 oC. Increasing of thermal properties for polyurethane foam nanozeolite due to the occurrence of agglomeration between nanozeolite and polyurethane foam.

Pembuatan dan karakterisasi nanokomposit busa poliuretan dengan penambahan pengisi nanozeolit alam Sarulla telah diteliti. Tahap yang dilakukan dalam penelitian pada pembuatan nanokomposit busa poliuretan adalah: 1) Persiapan dan pemurnian zeolit alam, 2) Pembuatan nanozeolit, dan 3) Pembuatan nanokomposit busa poliuretan dilakukan menggunakan proses in situ dengan cara mencampurkan nanozeolit alam pada campuran polipropilene glikol dan toluene diisosianat. Hasil analisis particle size analyzer menunjukkan ukuran partikel nanozeolit Sarulla adalah 95,8 nm. Hasil XRF menunjukkan bahwa komposisi utama nanozeolit Sarulla adalah SiO2 (80,98%) dan Al2O3 (14,21%), sementara hasil XRD menunjukkan bahwa nanozeolit Sarulla adalah jenis Mordenit. Variasi perbandingan persen berat nanozeolit sebagai bahan pengisi terhadap polipropilene glikol dan toluene diisosianat adalah (0, 5, 10, 15, 20 dan 25)%. Busa poliuretan dengan bahan pengisi nanozeolit dikarakterisasi terhadap sifat mekanik dengan menggunakan uji tarik, sifat termal dengan menggunakan teknik TGA dan teknik DSC, demikian juga dengan morfologi dan kimia dengan menggunakan SEM EDX. Hasil uji tarik dengan menggunakan standar ASTM D 638 V menunjukkan busa poliuretan dengan bahan pengisi 20% wt akan meningkatkan modulus elastisitas 36% (219,9 MPa) dan meningkatkan kekuatan tarik sebesar 89% (2,9 MPa). Hasil spektrum FTIR busa poliuretan dan nanokomposit busa poliuretan menunjukkan gugus fungsi yang hampir sama, hal ini diakibatkan oleh interaksi yang terjadi antara busa poliuretan dan nanozeolit adalah reaksi fisika. Hasil karakterisasi termal dengan teknik TGA adalah busa poliuretan memiliki residu 16,89% pada suhu 580,01 oC dan busa poliuretan nanokomposit memiliki residu 34,22% pada suhu 589,82 oC. Hasil analisis dengan menggunakan teknik DSC menunjukkan bahwa Tm pada busa poliuretan adalah 344,80 oC dan Tm pada busa poliuretan nanokomposit adalah 380,18 oC. Peningkatan sifat termal pada busa poliuretan nanokomposit diakibatkan oleh munculnya agglomerasi antara busa poliuretan dan nanozeolit yang berakibat pada peningkatan karakteristik termal busa poliuretan nanokomposit tersebut.