Top Banner
TEKNOLOGI POLIMER KEVLAR DAN PEMANFAATANNYA M. Faqihuddin Zaky / 309332407318 (G) Nurul Hidayat / 309332410351 (G)
22

Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Aug 05, 2015

Download

Documents

Ulounk Lounk
Welcome message from author
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
Page 1: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

TEKNOLOGI POLIMER

KEVLAR DAN PEMANFAATANNYA

M. Faqihuddin Zaky / 309332407318 (G)

Nurul Hidayat / 309332410351 (G)

Page 2: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Kevlar = poli(p-fenilena tereftalamida) = PPTA

Polimer aramida (poliamida aromatik). Terkenal dengan sifatnya yang sangat kuat, dan

tahan terhadap temperatur yang sangat tinggi. Dengan berat yang sama, kevlar memiliki kekuatan 5 kali lebih besar dari baja.

Apa itu kevlar ?

Page 3: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Poli(p-fenilena tereftalamida) disintesis pertama kali pada tahun 1965 oleh Stephanie Louise Kwolek seorang ahli kimia yang bekerja di DuPont, sebuah perusahaan kimia di Amerika.

Pada tahun 1971 senyawa tersebut dipublikasikan dengan nama kevlar.

Jumlah produksi para-aramida (kevlar) di dunia berkisar 41.000 ton/tahun pada tahun 2001 dan meningkat 5-10% pada tahun 2007 yang berarti berkisar 55.000 ton/tahun.

Page 4: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Polimer kevlar dapat tersusun atas 5 sampai 1 juta repeating unit berupa para-fenilena tereftalamida.

Tiap repeating unit mengandung 14 atom C, 2 atom N, 2 atom O, dan 10 atom H.

Page 5: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Pada polimer kevlar, terjadi cross linking berupa ikatan hidrogen yang mengakibatkan kevlar menjadi sangat kuat. Susunan monomer-monomer pada poli(p-fenilena tereftalamida) digambarkan sebagai berikut:

Page 6: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Serat kevlar hampir sama seperti nylon. Perbedaannya nylon memiliki rantai fleksibel yang menjadikannya amorf sedangkan pada kevlar membentuk orientasi radial sehingga terbentuk polimer kristalin seperti batang (rod) yang menjadikannya kaku.

Page 7: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Sifat- sifat Kevlar

Kevlar merupakan serat berwarna kuning yang keras, kasar, anti gores, dan memiliki kestabilan bentuk yang tinggi.

Kevlar memiliki massa jenis 1,44 g/cm3, kekuatan tegangan (tensile strength) 3,6 – 4,1 Gpa.

Sebagai perbandingan, baja yang memiliki massa jenis 7,8 g/cm3 memiliki tensile strength 1,65 GPa.

Page 8: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Kevlar tahan terhadap api, memiliki kalor pembakaran 35x106 J/Kg dan kalor jenis 1400 J/Kg K.

Kevlar tahan terhadap temperatur yang sangat tinggi. Kevlar tidak memiliki titik lebur, pada temperatur 427 oC akan terdekomposisi menjadi gas.

Kekuatan kevlar semakin besar pada temperatur yang rendah.

Pada temperatur yang tinggi kekuatan kevlar menurun, seperti pada temperatur 160 oC kekuatan kevlar menurun 10% setelah 500 jam, dan pada temperatur 260 oC kekuatan kevlar menurun 50% setelah 70 jam.

Page 9: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Kevlar tidak mudah bereaksi dengan senyawa lain. Kevlar dapat terdegradasi dengan asam kuat, basa kuat, atau dengan natrium hipoklorit, namun hanya dalam suhu yang relatif tinggi dan dalam waktu yang relatif lama. Misalnya dengan menggunakan asam sulfat pada suhu 100 oC, kevlar membutuhkan waktu 10 jam untuk dapat terdegradasi.

Kevlar sensitif terhadap sinar UV, mengakibatkan perubahan warna dari kuning menjadi coklat. Paparan sinar UV terus menerus dapat mengakibatkan hilangnya sifat mekanik dari kevlar. Degradasi dapat terjadi akibat sinar UV dengan panjang gelombang tertentu yang memiliki energi yang cukup untuk memutus ikatan polimer, dan disertai dengan adanya oksigen.

Page 10: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Sintesis KEVLAR Secara umum, kevlar disintesis melalui reaksi

polikondensasi antara tereftaloil klorida dan p-fenilenadiamina.

Reaksi ini merupakan reaksi interfacial polymerization.

Hasil samping yang diperoleh adalah asam klorida.

Page 11: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Kevlar pertama kali disintesis oleh S. L. Kwolek, P. W. Morgan, dan W. R. Gorenson, dipatenkan dalam U. S. Patent No. 3,063,966 (1962.). Bahan-bahan yang mereka gunakan adalah :

1,4-phenylenediamine

10.381 g 0.096 mol

Terephthaloyl chloride

19.489 g 0.096 mol

Hexamethylphosphoramide (HMPA)

160 ml -----

Dimethylacetamide (DMAC)

80 ml -----

Page 12: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Langkah-langkah sintesis :

Didiamkansemalam

Terephthaloyl chloride

p-phenylenediamin

e

Hexamethylphosphoramide (HMPA) :

Dimethylacetamide (DMAC)2:1

Ketel dengan

pengaduk & nitrogen

inlet

Larutan

Didinginkanhingga 3 oC

KEVLAR mentah (pulp)

Page 13: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Reaksi sintesis kevlar akan terhambat dengan adanya air, karena dapat menghidrolisis monomer tereftaloil klorida sehingga akan terjadi terminasi pertumbuhan rantai.

Pada reaksi polikondensasi kevlar, hampir semua monomer telah bereaksi setelah 50 detik, dan koagulasi terjadi setelah 330 detik (6,5 menit). Reaksi koagulasi terus berlanjut hingga 8 jam.

KEVLAR mentah (pulp)

asam sulfat anhidrat 100%

Spinneret

Benang KEVLAR

Page 14: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Reaction time Inherent Viscosity

50 sec 1.81

75 sec 2.21

270 sec 3.20

15 min 3.66

30 min 3.81

60 min 4.24

120 min 4.40

240 min 4.62

480 min 5.00

Page 15: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Manfaat Kevlar

Page 16: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

• Prinsip kerjanya adalah dengan mengurangi sebanyak mungkin lontaran energi kinetik peluru, dengan cara menggunakan lapisan-lapisan kevlar untuk menyerap energi laju tersebut dan memecahnya kepenampang baju yang luas, sehingga energi tersebut tidak cukup lagi untuk membuat peluru dapat menembus baju.

Rompi Anti Peluru

Page 17: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

• Dalam menyerap laju energi peluru, baju (kevlar) mengalami deformasi yang menekan ke arah dalam (shock wave), tekanan kedalam ini akan diteruskan sehingga mengenai tubuh pengguna. Ada batasan tertentu untuk penekanan terhadap tubuh, jika batasan tersebut dilewati, maka pengguna baju akan mengalami luka dalam (internal organs injuries), yang tentunya akan membahayakan keselamatan jiwa.

Page 18: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

• Jadi fungsi utama baju anti peluru kevlar hanyalah untuk menahan peluru, sehingga peluru tidak sampai masuk kedalam tubuh pemakai baju, yang dapat menyebabkan kematian.

Page 19: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Helm Anti Peluru

• Helm ini terbuat dari bahan kevlar yang menjadi pelindung, biasanya digunakkan untuk instansi militer. Pada dunia otomotif dan balap, juga terbuat dari bahan kevlar yang digunakkan untuk melindungi kepala. Satu buah helm membutuhkan 130 pola potongan kain dan juga dibuat dari 20 lapis kain Kevlar yang dimampatkan dan dipanaskan pada suhu tinggi.

Page 21: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Kegunaan Lain dari Kevlar

• Bahan baju balap, terutama pada bagian siku dan lutut.

• Sebagai bahan tali busur panah.• Sebagai bahan layar pada

olahraga windsurfing.• Sebagai bahan sarung tangan

pelindung yang tahan api dan goresan.

• Dan lain-lain.

Page 22: Teknologi Polimer Kevlar Dan Pemanfaatannya

Terima Kasih