MODIFIKASI METIL METAKRILAT DENGAN KIMIA KITOSAN

DAN PENGARUHNYA PADA SIFAT MEKANIK DAN THERMAL

KOMPOSIT POLYPROPYLENE

Baru-baru ini, pemanfaatan serat alam sebagai filler atau penguat dalam komposittermoplastik menjadi lebih menarik. Kecenderungan ini terutama didorong oleh ekonomi danfaktor lingkungan. Sejak termoplastik komposit disusun dengan menggunakan serat alami,dikarenakan murah dan bisa meminimalkan pencemaran lingkungan dan juga karenakarakteristiknya bio-penguraian, dan juga bisa memainkan peran penting dalam memecahkanmasalah lingkungan. Di antara keuntungan menggunakan serat alam di komposit termoplastikadalah kepadatan rendah, abrasi rendah peralatan, peningkatan modulus elastisitas (ModulusYoung) dan dapat diperbaharui. Namun, beberapa kekurangannya anatar lain kekuatanultimate r endah dan elongasi, peningkatan penyerapan air, dan kesulitan dalam pengolahan.

Secara umum, ketika pengisi alami atau serat ditambahkan ke termoplastik, sifat sepertimodulus elastisitas, suhu defleksi panas, kelembaban serapan dan viskositas meningkatsedangkan dampak kinerja berkurang Sejumlah besar serat alami yang digunakan sebagaifiller untuk menggantikan pengisi mineral, seperti serat kayu, serbuk gergaji, limbah kertas,rami, sekam padi, sisal, dan chitosanA sejumlah besar serat alami yang digunakan sebagaifiller untuk menggantikan pengisi mineral, seperti serat kayu, serbuk gergaji, limbah kertas,rami, sekam padi, sisal, dan kitosan.

Chitosan dikenal sebagai kedua serat alami yang paling berlimpah setelah selulosa. inidiekstrak dari cangkang crustaceous seperti kepiting, dan udang - udangan. Saat ini, penelitiantelah aktif dilakukan dalam penerapan chitosan sebagai biomaterial karena biodegradabilitas,biokompatibilitas dan non toksisitas, meskipun murah, kelimpahan sumber daya, ringan danalam non abrasif Sifat mekanik dan fisik alam serat diisi komposit termoplastik yang kuatdipengaruhi oleh interaksi pada antarmuka antara filler dan matriks. Interaksi antara keduakomponen dapat ditingkatkan dengan fisik dan kimia modifikasi filler atau dengan menggunakankopling agen yang cocok. Agen kopling dapat bereaksi dengan baik komponen selamapersiapan komposit, menciptakan sebuah jembatan kimia pada antarmuka filler-matriks.

Chitosan adalah polisakarida alami yang cenderung menyerap air karena karakteristik hidrofilik,bertanggung jawab untuk kandungan filler yang sedikit dan matriks antarmuka interaksi. Hal inimenjadi kelemahan utama menggunakan kitosan sebagai pengisi dalam komposit termoplastik.Ini Masalah dapat diatasi dengan mengobati filler. Sebuah jumlah usaha telah dilakukan untukmeningkatkan interaksi antara serat kitosan dan matriks hidrofobik. Salmah et al, mengmukakanbahwa adhesi antarmuka antara kitosan dan PP matriks secara signifikan ditingkatkan denganmempekerjakan 3-aminopropyltriethoxysilane (3-APE) sebagai bahan kimia memodifikasi agendi sistem komposit. Selain itu,pada penelitian sebelumnya kami telah melaporkan bahwaikatan dan kekuatan tarik tinggi kitosan diisi polypropylene (PP) komposit diperoleh dengankimia mengobati kitosan dengan natrium dodesil sulfat.

Dalam penelitian ini, metil metakrilat digunakan sebagaikimia memodifikasi agen untukmengobati filler chitosan untuk meningkatkan interaksi antar muka dengan PP matriks. Metilmetakrilat dipilih karena yang reaktif gugus kimia yang dapat bereaksi dengan kelompok kutubkitosan yaitu hidroksil dan amina kelompok, untuk membentuk ikatan kimia. Pembentukankimia ikatan antara kitosan dan metil metakrilat adalah diperkirakan akan menurun karakterhidrofilik kitosan yang mengarah untuk meningkatkan adhesi antar muka. Oleh karena itu,penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efek pengobatan kimia kitosan dengan menggunakanmetil metakrilat pada sifat mekanik dan termal polypropylene (PP) komposit, sementaramemfariasikan chitosan pemuatan.

Bahan Percobaan

Polypropylene (PP) homopolimer yang digunakan dalam Penelitian itu injection moldingkelas S11232 G112, dari Polypropylenas Sdn Bhd (Malaysia) dengan LKM (aliran lelehanIndeks) nilai 45 g / 10 menit pada 230 C. chitosan diperoleh dari Hunza Nutriceuticals Sdn Bhd(Malaysia) dengan ukuran rata-rata 80 m dan derajat deasetilasi (DD) dari 90%. Etanol (98% x /v) dan metil metakrilat diperoleh dari Aldrich.

Instrumentasi

Sebuah Mixer Z-blade (MCN Elec Co, Taiwan) digunakan untuk penyusunan komposit.tes tarik dilakukan sesuai dengan ASTM D 638-91 pada Instron 5582. Analisis termal yangdiselidiki menggunakan TGA Q500 Perkin Elmer Instrumen dan Perkin Elmer TA Instrumen

DSC Q 1000. Sebuah elektron scanning mikroskop (SEM), Model JSM 6260 LE JEOL,digunakan untuk mempelajari morfologi permukaan komposit. FTIR analisis spektroskopi yangtidak diberi dan diberi kitosan dilakukan dalam mode ATR dengan menggunakan PerkinElmerseri 1600.

Cara Kerja

Persiapan pemberian Kitosan

Larutan metil metakrilat disiapkan dietanol pada suhu 40 C. Jumlah metil metakrilatyang digunakan adalah 3 vol.% dari filler. Larutan kemudian didinginkan sampai suhu kamar.Setelah itu, kitosan secara bertahap ditambahkan ke dalam larutan sementara diaduk perlahan.Campuran diaduk selama 2 jam agar tercampur merata dan biarkan semalam. Endapan disaringdan kemudian dikeringkan dalam oven pada 80 C selama 24 jam untuk menghilangkan residuetanol.

Persiapan PP / kitosan komposit

Komposit PP / kitosan disiapkan dalam Zblade pengaduk pada suhu 190 C dankecepatan rotor 50 rpm. PP pertama kali diisi untuk memulai pengadukan agar mencair. Setelah12 menit, kitosan yang ditambahkan. mixing dilakukan terus selama 3 menit. Pada akhir 15menit,Komposit PP / kitosan dibawa keluar dan sheeted melalui pabrik laboratorium di 2,0 mmpengaturan nip. Sampel dari PP/ Kitosan dicetak kedalam mesin cetak hydraulic denganpemanas elektrik. Prosedur mesin cetak pemanas elektrik diatur lebih dari 1900 c untuk 9 menit,diikuti dengan ditekan selama 3 menit dengan temperature yang sama, kemudian didinginkandibawah tekanan selama 3 menit. Prosedur yang sama dilakukan untuk persiapan pemberian PP/Komposit chitosan.

Karakterisasi

Tes tarik dilakukan sesuai dengan ASTM D 638-91. Setidaknya, lima spesimen masing-masing komposisi dengan ketebalan 1 mm dipotong dibentuk dari lembar dengan dipotong.Sebuah pemotong dengan kecepatan 20 mm / menit digunakan dan tes itu dilakukan pada 25 3 C. Thermogravimetric (TGA) dan derivatif termogravimetri (DTG) analisis diteliti untukmempelajari stabilitas termal dari komposit. Sampel dipindai pada TGA, 30-600 C padapemanas laju 20 C / menit menggunakan aliran nitrogen dari 50 mL / menit. DiAnalisis DSC,sampel dipindai 25-250 C pada tingkat pemanasan 20 C / menit menggunakan aliran nitrogendari 50 mL / menit. Mencairnya dan entalpi PP / chitosan komposit secara otomatis dihitungoleh instrumen perangkat lunak. Kristalinitas komposit (X) ditentukan dengan menggunakanPersamaan 1:

X Hx H

dimana H adalah panas fusi dari PP dan komposit, Hf0 adalah panas termodinamika fusisepenuhnya kristal PP (209 J / g). Nilai rata-rata tiga pengulangan dari setiap spesimen tercatat.

Studi pada morfologi fraktur tarik permukaan PP komposit / kitosan dilakukan denganmenggunakan mikroskop elektron scanning (SEM). ujung fraktur spesimen dipasang diujung aluminium dan teruyung huyung dilapisi dengan lapisan tipis paladium untukmenghindari pengisian elektrostatik selama pemeriksaan. Transformasi Fourier infra merah(FTIR) spektroskopi analisis kitosan yang tidak diberi dan diberi dilakukan semuanya. Sampeldipindai 650-4000 cm dengan resolusi 4 cm-1.

Hasil dan Diskusi

Percobaan regangan tekanan dilakukan untuk menetukan regangan dari PP/Chitosan Kompositketika gaya diberiakan pada regangan. Tekanan versus regangan dicatat pada percobaanregangan tekanan untuk kebersihan PP, tidak diberi dan diberi komposit PP berisi 20 php intichitosan akan dijelaskan pada gambar 1. Semua jejak dipamerkan serupa karakter; Namun, dibeberapa hal baik yang tidak diberi dan diberi komposit PP menunjukkan kekuatan yang lebihrendah dan regangan utama dari rapi PP.

Kehadiran kitosan sebagai pengisi signifikan mempengaruhi kekuatan PP komposit. Perlakuankimia tidak rupanya mengubah tekanan terhadap regangan jejak karakter diberi PP komposit,tetapi mempengaruhi ukuran kekuatan regangan pada kelalaian. Penggunaan metil metakrilatmeningkat baik kekuatan dan regangan utama diberi PP komposit bila dibandingkan denganyang tidak diberi.

Kekuatan tarik dari PP / komposit kitosan sebagai fungsi filler loading digambarkan dalamGambar. 2 kekuatan tarik PP komposit / kitosan menurun dengan peningkatan filler loadingyang jauh karena Interaksi antar muka kurangnya antara kitosan dan PP matriks. Chitosan adalahpolisakarida alami dengan karakter hidrofilik, sedangkan PP adalah polimer hidrofobik. Polaritas

yang berbeda mengurangi filler-matriks antar muka adhesi. Oleh karena itu, sebagai kitosanpemuatan meningkat sehingga meningkatkan daerah antarmuka, memburuknya Interaksi antarmuka antara filler dan matriks memiliki menyebabkan penurunan kekuatan tarik. Namun,sebagai Kehadiran metil metakrilat pada kitosan permukaan, kekuatan tarik komposit PPdiperlakukan lebih tinggi dibandingkan dengan yang tidak diberi.

Perlu mencatat bahwa karakter hidrofilik kitosan adalah menurun karena pembentukan ester-linkage antara gugus hidroksil kelompok kitosan dan ester dari metil metakrilat melalui trans-esterifikasi reaksi, menyebabkan adhesi antarmuka ditingkatkan dengan PP matriks.Penggabungan kitosan dalam PP matriks menurunkan deformabilitas PP komposit sebagai akibatdari gerak molekul terbatas rantai PP, kemudian ditingkatkan kekakuan. sebagaifiller pemuatan meningkat, PP komposit / chitosan menjadi lebih kaku dan modulus Youngmeningkat. Hasil ini menegaskan bahwa modulus Young kurang sensitif terhadap perubahandalam interaksi antar muka dari properti yang diukur pada deformasi yang lebih besar.Jika tidak, modulus Young dari diperlakukan PP / chitosan komposit secara signifikan lebihtinggi daripada yang tidak diobati komposit. Hal ini disebabkan dispersi yang lebih baik daridiperlakukan kitosan dalam PP komposit menginduksi kaku efek

Kesimpulan

Chitosan, semacam filler alami dibentuk dalam PP matriks untuk menghasilkan bahan komposit.Methyl metakrilat bekerja sebagai kimia mengobati agen untuk mengurangi karakter kutubpengisi kitosan. Hasil uji tarik menunjukkan bahwa penggabungan chitosan filler ke PP matriksberkurang tarik yang kekuatan, tetapi meningkatkan modulus Young. Itu diperlakukan PPkomposit / kitosan diamati memiliki kekuatan tarik tinggi dan modulus Young dari PP /komposit kitosan tidak diobati. Analisis termal Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuanPP / komposit kitosan memiliki stabilitas termal yang lebih tinggi dan kristalinitas dariyang tidak diobati. Selain itu, ditemukan bahan kimia yang pengobatan tidak mengubahdegradasi termal mekanisme diperlakukan komposit PP / kitosan saat dibandingkan denganorang yang tidak diobati. Spektrum FTIR dan SEM mikrograf mengungkapkan bahwa metilmetakrilat adalah berhasil terikat ke permukaan kitosan, terkemuka adhesi antarmukaditingkatkan dengan PP matriks