Penyediaan dan pencirian komposit terawat serabut Sansevieria trifasciata-getah asli-polietilena berketumpatan tinggi (STF-NR-HDPE) dengan modifikasi kepingan nanozarah grafin

Abstract

Penyelidikan ini dijalankan untuk mengkaji potensi penggunaan serabut Sansevieria trifasciata sebagai pengisi kepada matriks termoplastik polietilena berketumpatan tinggi (HDPE) dan getah asli (NR). Kesan penggunaan saiz serabut yang berbeza (1 mm, 500 µm, 250 µm dan 125 µm), rawatan kimia dan kesan penghibridan dengan menggunakan kepingan nanozarah grafin (GNP) ke atas komposit turut dikaji. Pemprosesan komposit STF/NR/HDPE termodifikasi GNP dilakukan dengan menggunakan mesin pengadun dalaman. Parameter pemprosesan yang digunakan adalah 135 °C untuk suhu dan kelajuan rotor pada 55 rpm selama 15 minit. Tahap pengisian 10-40% STF ke atas matriks NR/HDPE telah dilakukan dalam kajian ini. Rawatan kimia dilakukan dengan menggunakan agen pengkupel silana iaitu heksadesiltrimetoksisilana (HDS). Variasi GNP yang digunakan adalah antara 1-10%. Adunan komposit yang terhasil ditekan dengan mesin penekan panas untuk mendapatkan sampel ujian berketebalan 1 mm dan 3 mm. Sampel dinilai melalui ujian tegangan, ujian hentaman Izod, kalorimeter imbasan kebezaan (DSC), analisis termogravimetri (TGA), ujian impedans, pembelauan sinar-X (XRD), ujian resapan air dan ujian sudut sentuh (contact angle test). Kajian morfologi pula dijalankan dengan menggunakan mikroskop pengimbas elektron (SEM) dan mikroskop elektron pengimbas pelepasan medan (FESEM) bagi sampel yang mengandungi bahan bersaiz nano. Keputusan menunjukkan bahawa kekuatan tegangan dan kekuatan hentaman menurun manakala modulus tegangan meningkat dengan penambahan pengisi bagi komposit tanpa rawatan. Saiz partikel pengisi yang lebih kecil akan memberi interaksi antaramuka yang lebih baik antara serabut dan matriks. Penambahan pengisi juga akan meningkatkan kelikatan dan kekakuan bahan. Secara keseluruhannya, keputusan menunjukkan bahawa saiz serabut 125 µm telah memberikan nilai yang lebih tinggi atau keputusan yang lebih stabil bagi kekuatan tegangan (6.86 MPa pada komposisi 20% STF) dan peningkatan modulus melebihi 300 MPa bagi komposit dengan matriks 40/60 (NR/HDPE). Rawatan kimia yang dilakukan telah meningkatkan interaksi bahan dan memberikan sifat mekanik bahan yang lebih baik. Ujian resapan air dan ujian sudut sentuh air yang dilakukan telah menunjukkan bahan telah menjadi lebih hidrofobik selepas dirawat (nilai sudut sentuhan melebihi 90°). Sifat terma bahan pula didapati tidak banyak dipengaruhi oleh perbezaan saiz serabut yang digunakan. Penambahan GNP ke dalam komposit terawat menyebabkan nilai kekuatan tegangan menunjukkan sedikit penurunan bacaan sebanyak 2 MPa pada permulaan penambahan komposisi GNP tetapi bacaan kebanyakan komposisi kemudiannya menunjukkan peningkatan melebihi 10 MPa selepas 5% tahap pengisian dan ke atas. Modulus tegangan pula secara umumnya menunjukkan peningkatan bacaan dengan penambahan GNP dengan bacaan paling optimum pada 3% iaitu melebihi 350 MPa. Analisis terma dengan menggunakan alat DSC tidak menunjukkan perubahan aliran graf yang ketara terhadap kelakuan terma bahan. Ujian impedans yang dijalankan menunjukkan bahan yang terhasil boleh diklasifikasikan sebagai bahan penebat yang menghampiri julat semikonduktor dengan nilai kekonduksian 5.04E-09 pada komposisi 3% GNP dalam komposit terawat dan berpotensi untuk diaplikasikan dalam bidang pembuatan, pembinaan, pembungkusan anti-statik dan sebagainya.