Analisa struktur nanopartikel selulosa kulit rotan sebagai filler bionanokomposit dengan difraksi sinar x

Abstract

Kulit rotan merupakan salah satu limbah pertanian yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber serat untuk bionanokomposit. Untuk menghasilkan bionanokomposit berbasis nanopartikel selulosa kulit rotan yang ringan, kuat, ulet, ramah lingkungan dan eksplorasi sumber daya alam dalam negeri diperlukan suatu pengembangan metoda yang bisa menawarkan solusi teknik yang mengedepankan kemampuan sistem yaitu bionanokomposit. Tujuan penelitian ini adalah analisa struktur kristal menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan menentukan ukuran partikel dengan Partikel Size Analizer (PSA) nanopartikel selulosa kulit rotan (SKR) melalui metoda ultrasonik yang akan digunakan sebagai filler pada bionanokomposit menggunakan injection moulding. Selulosa kulit rotan dibuat dengan sistem mekanik (pen disk milling dan elektromagnetik shaker) dalam ukuran 75 μm kemudian dipanaskan 1000C dan stirer 300 rpm selama 2 jam, dilanjutkan ultrasonikasi pada f = 20 khz, dengan variasi waktu 1, 2, 3 jam. Hasil pengujian PSA dihasilkan ukuran partikel terkecil pada diameter 146,3 nm (number distribution 32%), waktu ultrasonikasi 3 jam. Sementara itu analisa struktur kristal menunjukkan bahwa SKR berstruktur kristal monoklinik berfasa betha selulosa pada hkl 002. Apparent Crystal Size (ACS) dan η (micro strain) nanopartikel SKR adalah ACS = 151,95 dan η = 0,0001. Pemberian matrik PP pada nanopartikel SKR dengan menggunakan injection mouding menghasilkan bionanokomposit berstruktur kristal dengan 2 fasa yaitu monoklinik dan ortorombik serta ikatan antar muka antara matrik-filler. Sifat mekanik (impak dan hardness) bionanokomposit menunjukkan nilai yang lebih baik dari pembandingnya yaitu komposit sintetik berfiber glass.

Rattan biomass is one of the agricultural waste that can be used as a source of fiber for bionanocomposites. To produce bionanocomposite reinforcement for nanocellulose rattan biomass that is low density, good mechanical properties, natural resources and renewable resources needed a new method of development nanotechnology using ultrasonic methods. The purpose of this study is the characterization of X-Ray Diffraction (XRD) and Particle Size analyzer (PSA) cellulose nanorattan biomass were used for reinforcement of polypropylene matrix using injection molding. Cellulose is made of rattan biomass with mechanical systems (pen disk milling and shakers) in size 75 μm was then heated stirer 100 C and 300 rpm for 2 hours, so ultrasonic at f = 20 kHz, with a variation of 1, 2, 3 hours. PSA test results produced a maximum particle size of 146.3 nm (number distribution 32%) at the tultrasonic = 3 h. Meanwhile, the Apparent Crystal Size (ACS) and η (micro strain) using XRD showed cellulose nanoparticles rattan biomass has crystal structure with ACS = 151.95 and η = 0.0001. Nanoparticle cellulose were used as reinforcement of polypropylene matrix and their crystal structure properties were studied. It was found relevant increments on the crystal structure and micro strain bionanocomposite despite the interfacial bonding at fiber–matrix interface.