Nanokomposit getah asli termoplastik (TPNR) dengna polianilina (PANI) berpengisi hibrid grafin nanoplatlet (GNP) dan nanozarah magnetit(Fe3O4)

Abstract

Polimer matrik getah asli termoplastik (TPNR) merupakan campuran antara poliolefin dan getah asli (NR) banyak dihasilkan untuk penggunaan dalam bidang pembungkusan, farmaseutikal, pelekat pembinaan dan sebagainya. Namun TPNR kekurangan sifat-sifat berfungsi seperti mulur, kekonduksian dan magnetik telah menghadkan pelbagai aplikasi. Dengan itu, objektif kajian ini adalah untuk mengkaji kesan penambahan pengisi polianilina (PANI) dan pengisi bersaiz nano iaitu grafin nanoplatlet (GNP) serta magnetit (Fe3O4) sama ada secara tunggal dan hibrid terhadap sifat mekanik, terma, kekonduksian, magnetik dan penyerapan gelombangmikro. Penyelidikan komposit berasaskan TPNR pada pencampuran 40 %bt polietilena linear berketumpatan rendah (LLDPE), 50 %bt NR, dan 10 %bt cecair getah asli (LNR) sebagai agen pengserasi dengan menggunakan teknik pengadun leburan. Pada peringkat pertama, TPNR/PANI dikaji kesan parameter pemprosesan iaitu suhu, kelajuan putaran rotor dan masa adunan, serta kandungan PANI (1-5 %bt) terhadap sifat mekanik, terma, kekonduksian elektrik dan fizikal. Keputusan ujian mekanik menunjukkan parameter pemprosesan optimum pada 130 °C/30 ppm/13 min dan didapati kekuatan regangan tertinggi tercatat pada kandungan 3 %bt PANI dengan peningkatan sebanyak 42 % berbanding sampel kawalan TPNR. Kesan penambahan 1-3 %bt PANI dalam adunan TPNR memberi kesan peningkatan kekonduksian elektrik dari ~10-11 kepada ~10-9 S/cm jika dibandingkan dengan sampel kawalan TPNR. Walaubagaimanapun, tren peningkatan sifat elektrik berlaku sehingga mencapai kandungan optimum pada 3 %bt PANI. Pada peringkat kedua, kesan penambahan bahan pengisi GNP (1 – 5 %bt) dalam nanokomposit TPNR/PANI/GNP dikaji dengan sifat mekanik, terma, kekonduksian elektrik, fizik dan magnet. Sampel TPNR/PANI diperkuat 2 %bt GNP menunjukkan peningkatan sebanyak 54 % dalam kekuatan regangan (5.66 MPa) berbanding TPNR/PANI. Analisis TGA pula menunjukkan peningkatan kestabilan terma komposit, terutamanya pada TPNR/PANI berpengisi 2 %bt GNP. Pada peringkat ketiga, kesan penambahan dan kandungan nanozarah magnetit (Fe3O4) sebanyak 3 – 12 %bt ke dalam adunan TPNR/PANI telah dikaji. Kandungan optimum dicapai pada kandungan 6 %bt Fe3O4 daripada ujian regangan dengan peningkatan sebanyak 18 %. Analisis TGA menunjukkan peningkatan kestabilan terma dengan nanozarah Fe3O4. Sifat magnet nanokomposit meningkat dengan penambahan nanozarah Fe3O4 yang diukur menggunakan VSM. Pada peringkat akhir pula, nanokomposit penghibridan nano pengisi TPNR/PANI/GNP/Fe3O4 telah disediakan. Sifat regangan yang terbaik dicapai pada nisbah komposisi pengisi hibrid 1:5 (GNP:Fe3O4), dengan peningkatan kestabilan terma yang baik berbanding TPNR/PANI. Analisis penyerapan gelombang mikro memberikan nilai kehilangan pantulan (RL) yang paling rendah iaitu -27 dB pada frekuensi 15 GHz bagi nanokomposit hibrid GNP/Fe3O4 (nisbah 1.5:4.5) dan ia menunjukkan peningkatan dalam penghantaran gelombang. Peratusan serapan mikrogelombang yang tinggi bagi sampel meyumbang kepada keberkesanan perisai (SE) yang baik.