Bab 8 – Komposit dan Polimer 356 8 KOMPOSIT DAN POLIMER 8.1 KOMPOSIT Material komposit yaitu suatu material yang tersusun atas suatu campuran atau kombinasi dari dua atau lebih baik secara makro maupun mikro unsur pokok yang berbeda dalam bentuk serta komposisi kimianya, dan pada dasarnya tidak dapat dipisah –pisahkan antara satu dengan yang lainyya. Komposit, yang mana terdiri atas dua atau lebih material – material tersendiri yang tergabung dalam suatu unit struktur makroskopik, yang tyerbuat dari bermacam – macam kombinasi atas material ketiga – tiganya Dari kedua pengertian diatas, maka dapat disimpulkan bahwa material komposit adalah suatu kombinasi atau campuran yang tersusun dari dua atau lebih bahan yang mempunyai sifat berbeda – beda membentuk suatu kesatuan. Bahan yang satu berperan sebagai penguat ( reinforcement ), biasanya berupa serbuk dan bahan lain yang lain sebagai pengikat ( matriks ). Dengan mengkombinasikan bahan – bahan tersebut maka akn diperoleh suatu bahan dengan sifat yang baru karena masing – masing bahan akan saling menghilangkan sifat – sifat asalnya. Hal yang perlu diperhatikan pada komposit yang diperkuat agar dapat membentuk produk yang efektif adalah : 1. Komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi dari pada komponen matriknya. 2. Harus ada ikatan permukaan yang kuat antara komponen penguat dan matriks. ( Sriati Djaprie,1991). Keuntungan penggunaan bahan komposit adalah :
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Bab 8 – Komposit dan Polimer 356
8 KOMPOSIT DAN POLIMER
8.1 KOMPOSIT
Material komposit yaitu suatu material yang tersusun atas suatu campuran atau
kombinasi dari dua atau lebih baik secara makro maupun mikro unsur pokok yang
berbeda dalam bentuk serta komposisi kimianya, dan pada dasarnya tidak dapat dipisah
–pisahkan antara satu dengan yang lainyya. Komposit, yang mana terdiri atas dua atau
lebih material – material tersendiri yang tergabung dalam suatu unit struktur
makroskopik, yang tyerbuat dari bermacam – macam kombinasi atas material ketiga –
tiganya
Dari kedua pengertian diatas, maka dapat disimpulkan bahwa material komposit
adalah suatu kombinasi atau campuran yang tersusun dari dua atau lebih bahan yang
mempunyai sifat berbeda – beda membentuk suatu kesatuan. Bahan yang satu berperan
sebagai penguat ( reinforcement ), biasanya berupa serbuk dan bahan lain yang lain
sebagai pengikat ( matriks ). Dengan mengkombinasikan bahan – bahan tersebut maka
akn diperoleh suatu bahan dengan sifat yang baru karena masing – masing bahan akan
saling menghilangkan sifat – sifat asalnya.
Hal yang perlu diperhatikan pada komposit yang diperkuat agar dapat
membentuk produk yang efektif adalah :
1. Komponen penguat harus memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi dari pada
komponen matriknya.
2. Harus ada ikatan permukaan yang kuat antara komponen penguat dan matriks. ( Sriati
Djaprie,1991).
Keuntungan penggunaan bahan komposit adalah :
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 357
1. Bobotnya ringan tapi mempunyai kekuatan dan kekakuan yang baik.
2. Hasil akhir yang lebih baik.
3. Biaya produksi lebih murah.
4. Umur pemakaian lama.
5. Tahan terhadap korosi.
Sedangkan kekurangan dari material komposit adalah :
1. Komposit tertentu peka terhadap perubahan temperatur yang drastis.
2. Beberapa penyusun bahan komposit mudah terbakar.
3. Perbaikan lebih sulit bila terjadi kerusakan.
8.1. A. Klasifikasi Material Komposit
Pengklasifikasian material komposit berdasarkan pada bentuk matriksnya.
A.Metal Matrix Composite ( MMCs )
Komposit ini menggabungkan campuran dari keramik dan logam, seperti karbid semen
atau magnesium diperkuat dengan serat yang mempunyai kekuatan tinggi.
B.Ceramic Matrix Composites ( CMCs ).
Keramik ini tidak umum digunakan sebagai matriks komposit. Oksida aluminium
karbid silicon adalah material yang dapat dilekatkan dengan serat untuk perbaikan sifat
– sifatnya, khususnya dalam aplikasi pada suhu tinggi.
C. Polymer Matrix Composites ( PMCs )
Resin thermosettimg sangat luas digunakan sebagai plymer dalam PMCs. Epoxy dan
polyester pada umumnya dicampur dengan serat penguat, dan phenolic dicampur
dengan serbuk. Thermoplastik juga diperkuat biasanya dengan serbuk.
8.1.B.. Sifat – sifat Material komposit.
Dalam Pembuatan sebuah material komposit, suatu pengkombinasian optimum
dari sifat – sifat bahan penyusunnya untuk mendapatkan sifat – sifat unggul sangat
diharapkan. Beberapa material komposit polymer diperkuat serbuk memiliki kombinasi
sifat – sifat yang ringan, kaku, kuat dan mempunyai nilai kekerasan yang cukup tinggi.
Sifat – sifat dari material komposit ditentukan oleh tiga factor :
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 358
1. Material yang digunakan sebagai bentuk jkomponen dalam komp[osit.
2. Bentuk geometri dari unsur – unsur pokok dan akibat struktur dari sisitem
komposit.
3. Cara dimana bentuk satu mempengaruhi bentuk lainnya.
Aturan Campuran
Sifat – sifat material komposit merupakan suatu fungsi dari matrerial awalnya.
Sifat – sifat khusus material komposit dapat ditentukan dengan suatu cara yaitu suatu
aturan campuran, yang meliputi perhitungan berat rata – rata dari material unsur – unsur
pokoknya. Berat jenis merupakan suatu contoh dari aturan rata – rata. Massa dari suatu
material komposit adalah jumlah dari massa – massa matriks dan bahan penguatnya m
mc = mm + mr (8.1 )
dimana m adalah massa, lb ( kg ); dan subskript c, m , dan r melambangkan komposit,
matriks, dan bahan penguat. Dengan cara yang sama, volume dan komposit adalah
penjumlahan dari volume unsur – unsur pokoknya.
Vc = Vm+Vr+Vv (8.2 )
Dimana V adalah volume, in2, (cm2), Vv merupakan volume dari beberapa kekosongan
dalam komposit ( contohnya pori – pori ). Berat jenis dari komposit adalah massanya
dibagi dengan volumenya.
ρc= Vcmc =
Vcmm rm + (8.3 )
sehingga massa matriks dari massa bahan penguat merupakan perkalian berat jenis
dengan volumenya.
mm = ρm. Vm dan mr = ρr. Vr (8.4)
dengan mensubstitusikan faktor – faktor ini maka akan menjadi persamaan
ρc = fm . ρm + fr . ρr (8.5)
dimana fm = Vm / Vc dan fr = Vr / Vc merupakan perbandingan volume
sederhana dari matriks dan bahan penguatnya ( Groover,1996: 227 – 228 ).
Material komposit mempunyai beberapa karakteristik yang berbeda dari material
– mnaterial teknik lainnya. Beberapa sifat material komposit merupakan modifikasi dari
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 359
sifat – sifat material biasa, dan yang lainnya merupakan penemuan baru yang perlu
diadakan penganalisaannya.
Material komposit merupakan material inhomogenous ( heterogen ) karena
terdiri dari bahan – bahan yang berbeda dan nonisotropik. Material komposit
mempunyai sifat mekanik yang baik sebagai akibat dari perpaduan antara bahan
pengikat ( matriks ) dengan bahan penguat ( reinforcement agent ), yang saling
memberikan sifat – sifat menguntungkan dibandingkan dengan material teknik biasa
lainnya.
Suatu benda yang inhomogenous mempunyai sifat yang tidak seragam, yaitu
sifatnya merupakan suatu fungsi dari posisi dalam benda. Material orthotropik
mempunyai sifat – sifat material yang berbeda dalam tiga arah yang saling tegak lurus
pada satu titik dalam benda, dan mempunyai tiga bidang yang saling tegak lurus dari
simetri benda. Material anisotropik mempunyai sifat yang berbeda dalam semua arah
pada suatu titik dalam benda , mereka tidak sebidang secara simetris.
Dengan sifat non homogennya maka bahan komposit sering dipelajari dari dua
sudut pandang yang berbeda yaitu secara mikro mekanik serta secara makro mekanik.
Mikro Mekanik
Pengkajian bahan komposit dengan menitikberatkan pada interaksi atau
hubungan antara bahan – bahan pembentuknya. Pengkajian ini dalam skala
makroskopik.
Makro mekanik.
Kaji bahan komposit dimana bahan dianggap hpmogen dan pengaruh bahan –
bahan pembentuknya hanya dideteksi sebagai sifat yang tampak secara keseluruhan pada
bahan komposit. Dalam hal ini tidak diperhatikan secara sendiri – sendiri.( Jones :10 –
14).
8.1.C. Bahan – bahan Penyusun Material Komposit
Material komposit tersusun atas beberapa bahan penyusun diantaranya yaitu :
bahan pengikat ( matriks ), bahan penguat ( reinforcement agent ), bahan aditif, dan
bahan penyusun lainnya.
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 360
A. Pengertian bahan pengikut.
Bahan pengikut ( matriks ) merupakan suatu bahan penyusun material komposit
yang fungsinya untuk mengikat bahan pengikat secara bersama – sama membentuk
suatu unit struktur atau elemen material komposit yang mampu menerima beban.
Bahan yang umum digunakan sebagai matriks adalah berupa bahan metal atau
polimer. Untuk saat ini polimer cenderung digunakan karena lebih ringan dan lebih
tahan terhadap abrasi.
Fungsi matriks dalam material komposit adalah :
1. Menjaga agar filler atau pengisi tetap dalam struktur kompositnya.
2. Membantu mendistribusikan beban yang diterima oleh komposit.
3. Melindungi filler dari kerusakan yang ditimbulkan lingkungan sekitarnya.
B. Sifat – sifat bahan pengikat.
Matriks mengikat serat – serat secara bersama – sama untuk membentuk susunan
elemen yang mampu menerima beban, melindungi dari kerusakan, memindahkan, serta
mendistribusikan pembebanan pada serbuk – serbuk, dan pada banyak keadaan
memberikan sifat – sifat yang dibutuhkan seperti : mampu terhadap pukulan ( ductility ),
mempunyai nilai kekerasan ( toughness), penyekat listrik ( electric insulation ) bagi
matriks polymer. Dari sifat – sifatnya diatas, maka matriks berfungsi sebagai
penyokong, pelindung, pemindah, serta pendistribusi pembebanan kepada bahan penguat
material komposit ( Gibson,1994:11-12 ).
C. Macam – macam bentuk bahan pengikat.
Ada beberapa bentuk matriks yang digunakan sebagai bahan pengikat dalam
pembuatan material komposit, yaitu : logam, keramik, dan polymer. Suatu kombinasi
yang dimungkinkan dari penggabungan dua bahan penyusun material komposit
diperlihatkan pada tabel 2.1.
Suatu kombinasi yang tidak mudah untuk dilakukan yaitu penggabungan antara
bahan polymer dengan bahan matriks loga. Sedangkan yang mungkin untuk dilakukan
pengkombinasian yaitu antara komponen – komponen dari jenis material yang sama
seperti : serat – serat Kevlar ( polymer ) dengan matriks plastik ( polymer)
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 361
1). Matriks Logam
Logam digunakan sebagai bahan matriks dalam material komposit matriks logam
( MMCs ) yang diperkuat dengan bahan penguat diantaranya yaitu : partikel keramik,
serat dari bermacam – macam material.
2). Matriks keramik
Keramik mempunyai beberapa sifat yang menarik, yaitu : mempunyai kekuatan
tinggi, kekerasan yang tinggi, dan kekuatan pemampatan yang baik serta berberat jenis
rendah. Dengan sifat – sifatnya tersebut, keramik mempunyai beberapa kekurangan
yaitu : sebagian besar keuletan dan kekuatan tariknya rendah, serta rentan terhadap
keretakan akibat panas ( Groover,1996: 230 – 234 ).
3). Matriks Polymer
Polymer merupakan molekul dengan berat yang besar dan terbentuk oleh satuan
struktur secara berulang yang disebut monomer. Dengan berat yang dimilikinya maka
polimer akan mencair dengan sangat kental jika dipanaskan, dan pada temperatur yang
relatif rendah bahan ini dapat dicetak dengan ekstrusi , penekanan dan injeksi yang
menyebabkan ongkos pembuatannya lebih rendah dibandingkan dengan bahan logam
dan kerami. Proses dengan biaya yang relatif murah membuat bahan polymer mudah
ditemui dalam berbagai pemanfaatan. Berdasarkan bentuk ikatannya polymer dibagi tiga
yaitu: ( Young, RJ and P.A level,1992:10 )
8.2 POLIMER
Seperti pada bahasan di atas, polymer merupakan molekul dengan berat yang
besar dan terbentuk oleh satuan struktur secara berulang yang disebut monomer. Untuk
mempelajari polimer maka perhatikan bagan dan pengertian-penertian dasar tentang
polimer berikut :
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 362
Bagan Sederhana Ilmu dan Teknologi Polimer
Proses Polimerisasi
Mekanisme dan Kenetika Polmerisasi
Polikondensasi
Poliadisi
Metoda Polimerisasi dalam Industri
Polimerisasi Emulsi
Polimerisasi Suspensi
Polimerisasi Massa (bulk)
Teknologi Polimer/Polimer engineering polymers processing
Struktur Polimer / Plastik
Sifat-sifat lelehan polimer/plastik
Sifat-sifat mekanis plastik: viskoelastisitas creep, hardness, facture dan sebagainya
Polimerisasi Larutan
Pemprosesan plastik
Ekstrusi
Cetak injeksi (injection moulding)
Thermoforming
Calendering
Rotation moulding
Compression moulding
Trasfer moulding
Reinforce plasties
Fabrikasi dan Finishing
Machining dari plastik
Perakitan
Decorating
Ilmu dan Teknologi Polimer
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 363
Beberapa pengertian dasar polimer :
1. Segmen( Satuan berulang /repeating unit) adalah radikal polivaten berulang
(repeating polyvalent radikal) yang berasal dari molekul-molekul fungsional
asal.
2. Monomer adalah bila segmen atau struktur berulang polifungsional diturunkan dari
satu jenis molekul tunggal.
Dengan perkataan lain bila bahan asal sebagai suatu jenis molekul bepolimerisasi
sendiri pada kondisi-kondisi percobaan tertentu yang menghasilkan segmen dari
Ho-(oc(CH2)4 – (Coo)n - H -OC-(CH2)4COO- Hooc-(CH2)4CooH
polyadipic annydride asam adipat
O O O O
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 364
3...Komer (comer) berasal dari perkataan Co dengan dan mer (bagian lain)
Contoh:
n Ho – (CH2) – n Hooc – (cHn) – mCooH
H – (O(CH2)n – OOC (CH2)m CO)n – OH
segmen dalam polimer
komonomer = suatu monomer yang berpolmerisasi dalam lingkungan monomer
atau komer lain.
Contoh:
a) n H2 = CH - CH2 – CH2 – CH – (CH2 – CH)- (n-1)
| | |
monomer polimer
b) n CH2 = CH - CH2 – CH – (CH – 2CH) –(n-1)
| |
CH CN
c) m CH2 = CH + n CH2 = CH
| |
CN
komonomer komonomer
- CH2 – CH – CH2 – CH- (CH2 CH)-(m-1) (CH2 – CH)-
(n-1)
| | | |
CN CN
d) HC = CH tidak terjadi polimerisasi
| |
O=C C=O \ / O
O O O
O
O O
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 365
e) n CH2 = CH + n HC = CH – (CH2 – CH – HC = CH)-(n-1)
| | | | | | polimer
o=c c=o co co
\ / \ /
o o
komonomer komer CH2 – CH – HC – CH | | | co co \ / o
f) n CH2 = CH2 + n CO (CH2 – CH2 – Co)n-
komonomer komer polimer
g) n CH2 = CCL2 – n O2 - (CH2 – CCL2 – O – O)n-
komonomer komer polimer
4. Telomer adalah suatu persenyawaan kimia yang dapat membentuk bagian akhir dan
polimer (end part, end group) biasanya bersifat monofungsional atau dapat
menghasilkan radikal radikal monofungsional.
Contoh:
a) n HO (CH2)y OH + (n + 1) HOOC (CH2)y COOH + 2 ROH
komer komer telomer
ROOC (CH2)y CO (O(CH2)y – OOC(CH2)y – OC)n – RO
Telomerised polymer
b) n CH2 = CH + CCL4 (CHH2 – CH)n – CCL9
| telomer |
monomer
O O
O
O O
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 366
atau – ( CH2 – CH)n – cl
|
ccl – telomerised polyetrene
5. Polimer adalah senyawa molekul-molekul besar yang terjadi berdasarkan reaksi kimia kontinu dari molekul-molekul kecil sehingga terbentuk ikatan kimia yang kuat.
Monomer berasal dari kata mono = satu dan meros = bagian
Makromolekul yang disebut polimer berasal dari kata poly = banyak dan meros =
bagian
Sehinga Kopolimer = suatu polimer lebih daris satu jenis segmen
Contoh:
a) n CH2 – CH2 + m CH2 – CH2 ( CH2CH2O)n – (CH2 CH2 NH)m-
\ / \ /
O NH
b) n CH2 = CH + m CH2 = CH - (CH2 – CH)n – (CH – CH)m-
| | | |
COOH COOH
Heteropolimer adalah polimer-polimer yang diperoleh dengan jalan mereaksikan definisi tertentu dengan zat lain seperti maleicanhydrida yang tidak berpolimerisasi.
Contoh:
a) Stilbene + maleic anhydride didihkan>
−
−−−
−
n
HC2
o/\cocoHC6
||||CHHCCHCH
56 hanya mengandung satu jenis segmen
O
O O
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 367
b) Olefin (R2 C = CH2) + maleic anhydrazide
OO/\/\COCORRCOCO||||||CH)HCC(CCHHC
||RR
−−−−−−−
6. Derajat polimerisasi rata-rata = DP
DP = Jumlah rata-rata satuan monomer dalam suatu molekul polimer
= Jumlah rata-rata molekul yang beraksi dengan pusat aktif (active centre)
mulai dari pembentukan hingga pengakhirannya.
Definisi kinetis
DP = awalreaksiKecepatan
nkeseluruhareaksiKecepatan
= RiRp
Derajat polimerisasi jumlah rata-rata = DPn
DPn = ∑
∑
=
=~
oi
~
oi
ni
DPcni
DPc = Derajat polimerisasi polimer dengan rantai
Derajat polimerisasi berat rata-rata = DPw
DPw = DPini
DPini
~
oi
~
oi
2
∑
∑
=
=
Derajat polimerisasi Z rata-rata = 2DP
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 368
2DP =2
~
oi
~
oi
9
DPini
DPini
∑
∑
=
=
5. a). m w = wiΣmiΣwi
miminiΣmiminiΣ =
n1m12
= 2 x (19000)2 = 722.106
n2m22
= 3 x (19500)2 = 1140750000
n3m32
= 4 x (20000)2 = 1600.106
n4m42
= 2 x (21000)2 = 882.106
ni mi mi = 4344750000
nimi=
2 x 19000 = 38000
3 x 19500 = 58500
4 x 20000 = 80000
2 x 21000 = 42000
nimi = 218500
M w =
∑
∑
=
=
oi
~
oi
2
mini
mini= 43936,19884
2185004344750000 =
M w =
∑
∑
=
=
oi
~
oi
ni
mini= 63636,19863
11218500 =
nmwm =
63636,1986343936,19884
= 1,001047291 = 1 (monodisperse)
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 369
b) Pertambahan 4 molekul dengan B.M = 1000
ni Mi Mi = 4.344.750.000 + 4 (1000)2 = 4348750000
ni MI = 218500 + 4 (1000)2 = 4218500
15
218500
0
~
0 =Σ
Σ=
=
=−
ni
miniwM
i
i -
= 14566,66667
66667,14566
746,19902=mnmw
= 1,366321235
c. Penahanan 4 molekul dengan M = 10000
ni Mi Mi = 4344750000 + 4 (100000)2 = 4,434475 . 1010
ni mi = 218500 + 4 (100000)2 = 4,0000218 . 1010
10
10
0
2~
0
10.0000,410.434475,4=
Σ
Σ=
=
=
mini
miniwm
i
i
= 1,108612708
15
10.0000218.4 10
0
~
0 =Σ
Σ=
=
=
mini
mininm
i
i
= 2666681200
2666681200108612708,1=
nmwm
= 4,1572749 . 1010
Kesimpulan : Penambahan 4 molekul baru dengan masing-masing B.M 1000 dan
100000 ternyata berpengaruh pada nMwMdannMw,M
6. Asal : Polimer alam dan polimer sintetik
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 370
Contoh :
Polimerisasi : Alkohol + asam eater + air
Polidisi : n CH2 = CHCI (CCH2 – CH - )n
* Struktur
ada tiga jenis
1. Linier
2. Bercabang
3. Berikatan silang
Polimerisasi Kondinsasi
Reaksi sintetik Reaksi polimerisasi
Polimerisasi adisi
(Polikondensasi) (poliadisi)
n HO - CH2 - CH2 - OH + n
O
C
O
- O - C
O
OH
CI P.V.C
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 371
* Geometri
Contoh :
CIS – Polisoprin = Karet alam (elastomer) trans – polisoprin (gutta
percha, plastik).
b. nead to tail – nead – to – nead tail – to – tail
s kontinu acak Konfirmasi acak
atau :
Isotatik : (dd, dd, dd,
II, II, II)
Sindotaktik : (dl, dl, dl)
Atatik : (dl, dl, Id, dl)
Geometri
Konfigurasi Konformasi
a. CIS – Trans atau d – dan I -
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 372
* Kristalinitas
* Komposisi
Berdasarkan susunan unit uang :
a. Homopolimer
b. Heteropolimer
7. Penggunaan polimer
Penggunaan polimer tergantung pada sifat-sifat polimer lain = berat molekul,
temperatur transisi gelas (Tg) titik lelah (Tm).
Hubungan antara = B. Mg Tg, Tm dan sifat polimer.
Kristalinitas
Fasa Kristalin ada
drajat kristalinitas
Semi kristalin Fasa amorf
Fluida mobil Fluida kental
Karet
Plastik kenyal
Plastik yang
kristalin sebagian
Tm
Tg
10.000.000105 109 10
T°C
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 373
Tanda panah : arah perubahan keadaan interelasi keadaan “bulk polymer”
8. Metode polimerisasi dalam industri dan masalah – masalahnya.
a. Sejak penemuan polimersintetis pertama yang dibuat oleh Leo Beake Lavid, yakni
polifenol Formaldehida (Bakelit) pada tahun 1907 maka banyaknya jenis polimer
sebagai hasil riset laboratorium meningkat secara eksponensial.
b. Sarjana teknik kimia harus memiliki atau menentukan hal-hal yang menarik dari
produk-produk baru, dan bilamana produk baru itu berharga dan berfaedah – maka
dia dapat memproduksi bahan tersebut secara komersial.
c. ada 4 cara polimerisasi dalam industri yang digunakan pada proses – proses
polimerisasi berdasarkan pada proses polimerisasi adisi atau polikondensasi dalam
sistem fasa homogen atau heterogen yakni:
1. Polimerisasi secara susensi (suspensian polymerisation)
2. Polimerisasi secara emulsi (simulsion polymerisation)
3. Polimerisasi secara massa atau “bulk” (bulk polymerisation).
4. Polimerisasi secara larutan (solution polymerisation).
Dalam proses khususnya untuk membuat suatu polimer tertentu perlu dipikirkan
dan diperhatikan:
- Cara atau teknik yang harus dipergunakan
Karet atau plastik fleksibel Termoset Lelehan
Plastik industri (engineering plastic)
Gelas Plastik kristal Serat
Tinggi Tenaga inter molekul Rendah
Rendah
Temperatur
Tinggi
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 374
- Kebaikan–kebaikan dan keburukan-keburukan dari masing-masing cara
tersebut diatas.
- Jenis pelarut, katalis, inisiator, innibitor, dan aditif yang harus dipilih
- Jenis reaktor dan alat-alat yang dipergunakan
- Kondisi-kondisi operasi yang harus dipilih supaya sistem produksi menjadi
efisien dan efektif.
d. Susunan dari sistem polimerisasi suspensi, berdasarkan pada jenis dan banyaknya
bahan-bahan stabilisator dan pendispersi yang dipakai adalah faktor yang
menentukan dalam merencanakan pabrik polimer untuk membuat temoplastik
e. Pada cara polimerisasi emulsi “pelarutan” dari” monomer-monomer” dengan
menggunakan bahan-bahan pengemulsi (emulsifier) dalam air sebagai suatu fasa
kontinu adalah syarat utama untuk berhasilnya polimerisasi dan monomer-
monomer atau pasangan monomer-monomer untuk menghasilkan bermacam-
macam polimer dan kopolimer.
f. Penelitian mekanisme-mekanisme reaksi polimerisasi dari monomer – monomer
murni dalam sistem homogen atau heterogen menghasilkan dasar analisa teknologi
dari proses polimerisasi massa (bulk polymerisation).
g. Masalah utama yang terdapat dalam industri – industri polimer ialah sebagai
contoh :
- Masalah yang terdapat dalam sistem reaktor.
- Produk dan hasil buangannya
- Pemanfaatan kembali (daur ulang) dari monomer yang berbahaya.
- Pengaduan dan gangguan-gangguan dalam sistem reaktor batch
- Sistem pengeringan yang mempengaruhi kualitas produk.
9. Pembuatan polietin linier dengan proses phillips
Proses philips menggunakan tekanan rendah untuk membuat polietilin linier atau high density polyethylene dan kopolimer polietilin dengan butene – i. inti prosesnya adalah penggunaan katalis padat : chromium oxide on silica – alumina base.
Setelah pemurnian, monomer-monomer dan katalis diumpankan secara kontinu
kedalam reaktor yang beroperasi pada tekanan 400 Psig dan 300°F. luluk (Slurry)
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 375
katalis yang masuk kedalam reaktor mengandung 1% berat katalis. Sikloheksana
dipakai bahan atau medium pengangkut polimer dan medium pemindah medium
pemindah panas.
Pada proses polimerisasi larutan seperti phillips ini, polimerisasi berlangsung
pada permukaan tetapi polimernya segera larut begitu dia terbentuk. Umumnya
berat–molekul polimer polimer naik sesuai dengan tekanan dan sesuai dengan
turunannya temperatur reaktor.
Katalis dipisahkan dari larutan dengan penambahan air. Steam stripping
menghilangkan pelatur sikoheksana.
Setelah stripping maka polimernya dipisahkan dari air dan dikeringkan dalam
pengering putar dengan pemanas kukus yang mengurangi kelembaban menjadi di
bawah 2% polimernya sekarang berupa remah kering. Remah kering tersebut
kemudian dimasukkan ke dalam ekstroder dimana sisa kelembabannya dihilangkan
dan dibubuhi antioksidan.
Hasil ekstrusi yang berupa lelahan kemudian didinginkan dan dipotong dengan
chipper lalu dibungkus untuk dijual.
10.Sekarang banyak pendisain material dan para ahli teknologi yang menaruh perhatian
pada plastik karena: plastik dapat menghasilkan sifat-sifat gabungan yang tidak
mungkin diperoleh pada jenis bahan-bahan lain.
Sifat-sifat menguntungkan dari plastik
- Ringan
- Tangguh (Resihence)
- Tahan korosi
- Warna yang tahan lama
- Transparan
- Mudah memprosesnya.
Ada dua golongan plastik yang penting
1. Bahan-bahan termoplastik
a. Pada termoplastik rantai-rantai yang panjang dilihat oleh gaya /tenaga van der
waals yang relatif lemah.
MATERIAL TEKNIK
Bab 8– Pemilihan Material Komposit dan Polimer 376
b. Bila bahan dipanaskan maka tenaga-tenaga intra molekul menjadi lemah,
sehingga bahan menjadi lemah dan fleksibel, dan pada tempat tinggi bahan
tersebut menjadi lelehan yang viskos.
c. Bila lelahan termoplastik didinginkan maka bahan terebut menjadi padat /beku
kembali cycle pelunakan karena pemasaran dan pembekuan karena pendinginan
dapat dilakukan berulang-ulang (teoristis tanya batas) dari hal tersebut
sebetulnya merupakan dasar dari metode-metode proseesing untuk bahan
termoplastik. Hal tersebut berarti bahwa sifat termoplastik adalah sensitif
terdapat panas yang sekaligus merupakan sifat buruk (Analogi) = lelehan yang