Electronic Theses and Dissertation

ABSTRAK
Komposit polimer berbasa diperkuat serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) telah dikaji serta diketahui hasilnya, namun beberapa sifat mekalik dan fisik masih belum optimal. Penambahan fillers Oksida Seng (ZnO) pada pembuatan komposit polimerik berbusa diperkuat serat TKKS diduga dapat meningkatkan karakteristik mekanik, termal dan fisik. Penelitian ini adalah bertujuan untuk mengkaji pengaruh penambahan ZnO terhadap karakteristik mekanik, stabilitas termal dan morfologi komposit polimerik berbusa diperkuat serat TKKS. Komposit dibuat menggunakan metode hand lay-up dengan komposisi yaitu 70% Resin, 15% Serat TKKS, 15% polyurethane sebagai blowing agent dan 4 variasi ZnO (5%, 10%, 15%, 20%) dan tanpa ZnO sebagai kontrol variabel. Karakteristik mekanik diperoleh melalui pengujian tarik, tekan, lentur dan impak mengikuti standar ASTM D638, ASTM D695, ASTM D790-92 dan ASTM D5942-96. Sementara pengujian stabilitas termal menggunakan Thermogravimetry Analyzer dan Differential Scanning Calorimetry (DSC) merujuk kepada ASTM D3850 dan ASTM 3418. Analisa morfologi menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) merujuk ASTM E2809. Nilai tegangan tarik tertinggi komposit yaitu 13.352 MPa dengan nilai regangan 0.025 mm/mm sedangkan kuat tekan tertinggi komposit dengan tegangan 13,576 MPa dan regangan sebesar 0,039 mm/mm. Besarnya nilai tegangan dan regangan tertinggi pada hasil pengujian kuat lentur material komposit polimerik berbusa adalah 7.102 MPa dan 0.857 mm/mm. Sementara kekuatan impak tertinggi dengan nilai 2,067 J/mm2 dan nilai kekuatan impak terendah adalah 1,164 J/mm2. Morfologi permukaan komposit polimerik berbusa dengan serat TKKS dan penambahan ZnO 20% membuat ikatan antara muka matrik (poliester tak jenuh), poliuretan (PU) dan serat (TKKS + ZnO) menjadi lemah, terjadi aglomerasi antara matrik, serat TKKS dan fillers ZnO dan dispersi serat dan fillers tidak homogen. Analisa pengujian stabilitas termal menggunakan TGA menunjukkan degradasi massa awal komposit tertinggi pada temperatur 382.4 0C (Tonset) dengan komposisi 15% ZnO. Temperatur (Tendset) dimana degradasi massa maksimum terjadi pada temperatur 458.61 0C (20% ZnO) sedangkan Tendset terendah terjadi pada temperatur 439.12 0C dengan komposisi 0% ZnO. Hasil pengujian stabilitas termal menggunakan DSC pada komposit polimerik berbusa ini terjadi pada temperatur 342.80 0C (Tonset) terkecil diantara variasi komposisi yang lain (0% ZnO). Sedangkan temperatur tertinggi ada pada komposit dengan komposisi 15% ZnO yaitu 393,55 0C. Temperatur puncak reaksi eksotermik (Tpeak) tertinggi adalah komposit dengan komposisi 15% ZnO, sementara (Tpeak) terendah terdapat pada komposit dengan komposisi 0% ZnO dengan temperatur 373.34 0C. Temperatur kristalisasi (Tendset) terendah terlihat pada material komposit tanpa fillers ZnO dengan temperatur 384.40 0C , sementara temperatur kristalisasi tertinggi tampak pada komposit dengan komposisi fillers ZnO 15% dengan temperatur 424.35 0C. Hasil penelitian menunjukkan bahwa, penambahan ZnO pada material komposit polimerik berbusa diperkuat dengan serat TKKS dapat meningkatkan kekuatan tarik, tekan, lentur, impak dan stabilitas termal dari material komposit. Variasi komposisi terbaik diantara semua spesimen adalah komposit polimerik berbusa dengan dengan komposisi 15% ZnO dengan ukuran partikel TKKS mesh 100. Komposit ini menjadi kandidat untuk berbagai aplikasi seperti komponen otomotif, komponen konstruksi non struktural dan peralatan rumah tangga.
Kata kunci: Oksidasi Seng (ZnO), Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), Komposit Polimerik Berbusa, Sifat Mekanik, Stabilitas Termal, Morfologi.

ABSTRACT Several studies have been conducted on foamed polymer composites reinforced with Oil Palm Empty Fruit Bunches (OPEFB) fibers but only a few focused on their mechanical and physical properties. The addition of zinc oxide (ZnO) filler to the production of these reinforced composites is believed to have the ability to improve their mechanical, thermal, and physical characteristics. Therefore, this study aimed to examine the effect of this ZnO addition on the mechanical characteristics, thermal stability, and morphology of the OPEFB fiber-reinforced foamed polymeric composite. This composite was produced using the hand lay-up method with 70% resin, 15% OPEFB fiber, 15% polyurethane as a blowing agent, as well as four variations of ZnO at 5%, 10%, 15%, and 20%. A sample was also produced without ZnO to be used as a control variable. It is also important to note that the OPEFB particle sizes are 40, 60, 80, and 100 respectively. Moreover, the mechanical characteristics were determined through tensile, compressive, flexural, and impact tests while the thermal stability was tested through a Thermogravimetry Analyzer (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC), and the morphological analysis was conducted using Scanning Electron Microscope (SEM). The results showed that the tensile strength, compressive strength, flexural strength, and impact of foamed polymeric composites were 13.352 MPa, 13.576 MPa, 7.102 MPa, and 2.067 J/mm2, respectively. The surface morphology and the addition of 20% ZnO were observed to have caused an interfacial bond between the matrix (unsaturated polyester), polyurethane (PU) and fiber (OPEFB + ZnO) weak, agglomeration between the matrix, OPEFB fiber, and ZnO filler, as well as a heterogeneous dispersion of the fiber and the filler. Furthermore, the thermal stability test showed that the initial mass degradation of the composite was highest at a temperature of 382.4 0C (Tonset) with a composition of 15% ZnO, while the lowest was at 342.80 0C (Tonset) for 0% ZnO. This means the addition of ZnO to the reinforced composite increased the tensile, compressive, flexural, impact, and thermal stability of the composite material. The best composition was discovered to be 15% ZnO with 100 mesh OPEFB, and it is considered a promising candidate to be applied in automotive, non-structural construction, and household appliance components. Keywords:Zinc Oxide (ZnO), Oil Palm Empty Fruit Bunches (OPEFB), Foamed Polymeric Composites, Mechanical Properties, thermal stability, morphology