Laporan Praktikum Thermoset

8/16/2019 Laporan Praktikum Thermoset

1/30

LAPORAN PRAKTIKUM

LABORATORIUM TEKNIK MATERIAL

MODUL E POLIMER TERMOSET

Oleh :

Anggota : Adhi Vijja Kumara (123.13.003)

Muhammad Iqbal (123.13.005)

Nindi Paramitha Masduki (123.13.018)

Thia Theresia (123.13.027)

Kelompok : V (Lima)

Tanggal Praktikum : 9 April 2016

Tanggal Laporan : 7 Mei 2016

Nama Asisten : Rangga Pradipta (123.12.002)

LABORATORIUM METALURGI

PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL

FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2016


2/30

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Praktikum

Perkembangan yang sangat pesat dari industri polimer sintetik membuat kehidupan kita selaludimanjakan oleh kepraktisan dan kenyamanan dari produk yang mereka hasilkan. Berdasarkan

sifat termalnya, polimer terdiri atas polimer termoplastik dan polimer thermoset.

Polimer termoplastik adalah polimer yang mempunyai sifat tidak tahan terhadap panas. Jenis

plastik ini tidak memiliki ikatan silang antar rantai polimernya, melainkan dengan strukturmolekul linear atau bercabang. Polimer termoset adalah polimer yang mempunyai sifat tahan

terhadap panas. Jika polimer ini dipanaskan, maka tidak dapat meleleh. Sehingga tidak dapat

dibentuk ulang kembali. Hal tersebut di karenakan polimer thermoset memiliki ikatan cross

link. Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk cetak pertama kali (pada saat pembuatan). Bila polimer ini rusak/pecah, maka tidak dapat disambung atau diperbaiki lagi.

Dalam proses pembentukannya, polimer termoset harus ditambahkan dengan suatu zat (curingagent) agar dapat membentuk suatu material yang solid. Penambahan zat tersebut dapat

mempengaruhi karakteristik dari material produk. Oleh karena itu, pada praktikum ini akan

diamati pengaruh penambahan zat katalis di dalam resin poliester.

1.2 Tujuan PraktikumTujuan praktikum polimer termoset adalah :

- Mengetahui perubahan warna selama proses pembuatan polimer termoset

- Mengetahui pengaruh penambahan katalis dalam resin poliester

- Mengetahui perbedaan waktu curing

BAB IITEORI DASAR

2.1 Polimer

Polimer adalah suatu molekul raksasa (makromolekul) yang terbentuk dari susunan ulangmolekul kecil yang terikat melalui ikatan kimia disebut polimer (poly = banyak; mer =

bagian). Polimer merupakan senyawa-senyawa yang tersusun dari molekul sangat besar yang

terbentuk oleh penggabungan berulang dari banyak molekul kecil. Molekul yang kecil disebut

monomer, dapat terdiri dari satu jenis maupun beberapa jenis. Polimer didefinisikan sebagai

makromolekul yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhanayang setara dengan monomer.Reaksi pembentuk polimer di kenal dengan istilah polimerisasi.

Polimer digolongkan menjadi dua macam, yaitu polimer alam (seperti pati, selulosa, dan sutra)

dan polimer sintetik (seperti polimer vinil). Plastik yang kita kenal sehari-hari sering

dipertukarkan dengan polimer sintetik. Ini dikarenakan sifat plastik yang mudah dibentuk(bahasa latin; plasticus = mudah dibentuk) dikaitkan dengan polimer sintetik yang dapat

dilelehkan dan diubah menjadi bermacam-macam bentuk. Padahal sebenarnya plastik


3/30

mempunyai arti yang lebih 2 sempit. Plastik termasuk bagian polimer termoplastik, yaitu

polimer yang akan melunak apabila dipanaskan dan dapat dibentuk sesuai pola yang kita

inginkan. Setelah dingin polimer ini akan mempertahankan bentuknya yang baru. Proses inidapat diulang dan dapat diubah menjadi bentuk yang lain.

Golongan polimer sintetik lain adalah polimer termoset (materi yang dapat dilebur pada tahap

tertentu dalam pembuatannya tetapi menjadi keras selamanya, tidak melunak dan tidak dapatdicetak ulang). Contoh polimer ini adalah berkelit yang banyak dipakai untuk peralatan radio,

toilet, dan lain – lain

Proses pertumbuhan rantai selama polimerisasi bersifat acak. Oleh karna itu, rantai-rantai

polimer yang berbeda dalam suatu contoh polimer akan mempunya panjang yang berbeda- beda pula, tentu saja karna massa molekul (Mr) hanya merupakan salah satu penentu sifat

polimer. Faktor penting lainnya ialah susunan rantai dalam polimer. Penelitian sinar x

terhadap polimer menunjukan bahwa dalam bahan polimer terdapat daerah yang di dalamnya

terdapat rantai polimer yang tersusun secara teratur.[Cowd,M.A.1991]

2.2 Polimer Tak Jenuh

Polimer Tak jenuh merupakan jenis oligomer yang lain. Polimer tak jenuh merupakan hasilreaksi campuran asam organik (misal asam fumarate, asam maleat) dengan glikol (misal

propilen glikol dan dietilen glikol). Campuran polyester tak jenuh dengan monomer stiren

merupakan bahan pelapis radiasi yang sudah lama di kenal.Suatu asam dibasa (table 1) bereaksi secara kondensasi dengan alcohol dihidrat (table 2) di

gunakan untuk mendapatkan polyester. Karena asam tak jenuh digunakan dengan berbagai

cara sebagai bagan dari asam dibasa, yang menyebabkan terdapatnya ikatan tak jenuh dalamrantai utama polimer yang dihasilkan, maka disebut polimer tak jenuh.

Tabel 1 .Alkohol dihidrat dipakai untuk resin poliester

Tabel 2. Asam dibasa dipergunakan untuk resin poliester


4/30

Berdasarkan karakteristik termalnya matrik dapat dibagi dua yaitu matrik thermosetting dan

matrik termoplastik. Ada dua macam resin thermosetting yang banyak digunakan saat ini, yaitu

epoxy dan polyester. Resin unsaturated polyester ( UP ) adalah matrik thermosetting yang paling banyak dipakai untuk pembuatan komposit GFRP. Resin UP ini digunakan mulai dari proses pembuatan dengan metode hand lay up hingga metode yang lebih kompleks seperti filament

winding, resin injection molding, dan resin transfer molding.

Polyester berarti polimer yang disusun dari monomer yang mengandung gugus ester. UP adalah

polimer tak jenuh yang memiliki ikatan kovalen ganda karbon – karbon rektif yang dapatdihubung – silangkan selama proses curing guna membentuk suatu material thermosetting.

2.3 Cross Link

Crosslink adalah obligasi yang menghubungkan satu rantai polimer yang lain. Crosslinkermerupakan senyawa-senyawa yang memiliki berat molekul rendah dengan gugus hidroksil

atau gugus amine lebih dari dua. Crosslinker berfungsi sebagai pengikat silang rantai polimermelalui ikatan antar gugusdiisocyanate berlebih dengan gugus hidroksil Selain reaksi antara polyol dan diisocyanate. Crosslinker juga mempunyai peranan penting dalam sintesa

polyurethane. Crosslinker bereaksi dengan gugus isocyanate membentuk urethane atau urea

linkage dalam hard segment yang membentuk ikatan cabang. Crosslinker dapat secara

kovalen atau ionik. (Gunter,1985)

Mekanisme yang paling tepat dalam menurunkan kebebasan molekul adalah ikatan silangkimia yang mengikat silang bersama rantai – rantai polimer melalui ikatan kovalen atau ikatan

ion untuk membentuk suatu jaringan. Crosslinking digunakan untuk meningkatkan ikatan

kovalen dalam pembuatan polyurethane. (Katz,2008)

Resin polyester pada suhu ruang stabil tetapi dengan penambahan suatu peroksida (biasanya

disebut katalis) akan terjadi pengerasan (curing). Pengerasan ini terjadi karena reaksi ikatsilang secara radikal bebas dari poliester dengan monomer reaktif yang ditambahkan dalam

resin poliester tersebut. Sebagai monomer aktif, dalam hal ini ditambahkan stirena yang pada

umumnya dengan komposisi 30/70 resin. Dalam reaksi ini terjadi konversi ikatan rangkapmenjadi ikatan tunggal. Adanya radikal bebas yang terbentuk setelah terjadinya dekomposisi,

memungkinkan terjadi reaksi propagasi antara resin polyester dengan stirena tak jenuh

(monomer reaktif). Reaksi ini akan merubah resin poliester dan molekul stirena menjadi

Tabel 3. Monomer vinil di gunakan untuk resin poliester


5/30

radikal bebas sehingga terjadi mekanisme reaksi

berikutnya dengan molekul resin selanjutnya. Reaksi

antara stirena dengan ikatan rangkap yang reaktif dari

poliester, akan menghasilkan ikatan silang dalam bentuk polimer jaringan tiga dimensi. Struktur molekul dalam

berituk padat dapat digambarkan sebagai berikut :

2.4 Curing pada Polyester

Curing merupakan proses pengeringan untuk merubah

material pengikat (resin) dari keadaan cair menjadi padat.Curing ini terjadi melalui reaksi kopolimerisasi radikal

antara molekul jenis vinil yang membentuk hubungan

silang melalui bagian tak jenuh dari polyester. Reaksi ini

dipicu oleh katalis yang ada (MEPOXE ), yang mulai diaktifkan oleh sejumlah kecil akselerator.Curing juga dapat terjadi karena perubahan kimia, terjadinya reaksi antara molekul molekul

yang relative kecil dengan fase cair atau fase membentuk jaringan molekul yang lebih

besar,padat dan tidak mudah larut.Proses Curing dapat di lakukan dengan dengan polimerisasi yang bersifat eksotermis. Proses

lebih sederhana, walaupun kadang-kadang curing dalam polimerisasi ini membutuhkan waktuyang lama. Reaksi polimerisasi dimulai dengan adanya radikal bebas yang terbentuk karena

dekomposisi bahan yang tidak stabil oleh suhu maupun katalis. Radikal bebas dengan monomer

akan mengadakan reaksi polimerisasi dan akhirnya jika radikal bebas dengan radikal bebasmaka akan terjadi reaksi terminasi yang menghasilkan polimer.


6/30

BAB III

DATA PERCOBAAN

3.1 Prosedur Percobaan

3.2 Data Percobaan

a. Tabel waktu perubahan warna terhadap %curing agent

% Curing

Agent

Lama Waktu Perubahan

Warna (Menit)

3 25

4 23

5 20

6 19

7 16

8 12

Resin polyester dan curing agent di

Masukan masing masing curing agent kedalam gelas plastic yang berisi

resin polyester,kemudian aduk

Hitung perubahan warna yang terjadi dan waktu curingnya di catat.

Timbang curing agent sebanyak 3%,4%,5%,6%,7%,8% dari berat resin

polyester

Siapkan 6 gelas plastic dan masukan masing masing

gelas resin polyester sebanyak 10 grm


7/30

b. Tabel waktu curing terhadap %curing agent

c. Tabel pengaruh dimensi terhadap %katalis

d. Tabel mechanical properties terhadap %katalis

Mech.

Properties

Katalis (%)

1 2 4 5

UTS (Mpa) 39,19476 43,14641 47,40152 47,31992

El(%) 6,264094 2,640956 2,723726 4,260074

E(Mpa) 2159,814 2407,089 3108,015 2774,452

% Curing

Agent

Waktu Curing

(menit)

3 19

4 17

5 15

6 14

7 10

8 7

Dimensi Katalis (%)

1 2 4 5

Panjang 161,2 161,98 161,6 161,5

Lebar 12,5 12,77 12,87 12,9Tinggi 5,48 5,44 5,73 5,8

Luas 11032,1 11252,6 11917,2 12083,4


8/30

BAB IV

ANALISIS DATANAMA : ADHI VIJJA KUMARA

NIM :123.13.003

Dalam proses percobaan kali ini terdapat dua peristiwa yang patut ditinjau, yaitu

peristiwa kimia dan peristiwa fisika. Peristiwa kimia, yaitu terjadinya ikatan silang (cross link )

pada polimer.Pada praktikum kali ini menggunakan jenis resin polyester (resin 157 BQTN)

produksi JUSTUS yang bertipe Ortho-Phatalic resin yang merupakan UP(unsaturated polimer)

dan curing agent berupa MEPOXE (methyl ethyl ketone peroxide).

Polyester berarti polimer yang disusun dari monomer yang mengandung gugus ester. UP

adalah polimer tak jenuh yang memiliki ikatan kovalen ganda karbon – karbon rektif yang dapat

dihubung – silangkan selama proses curing guna membentuk suatu material thermosetting.

Curing pada polyester merupakan proses pengeringan untuk merubah material pengikat

( resin ) dari keadaan cair menjadi padat. Curing ini terjadi melalui reaksi kopolimerisasi radikal

antara molekul jenis vinil yang membentuk hubungan silang melalui bagian tak jenuh dari

polyester. Reaksi ini dipicu oleh katalis yang ada ( MEPOXE ), yang mulai diaktifkan oleh sejumlah

kecil akselerator.

Curing juga dapat terjadi karena perubahan kimia,terjadinya reaksi antara molekul

molekul yang relative kecil dengan fase cair atau fase membentuk jaringan molekul yang lebih

besar,padat dan tidak mudah larut. yaitu terjadinya ikatan silang (cross/inking) antara poliester

tak jenuh dengan monomer aktif (stirena) membentuk senyawa dengan struktur cross link .


9/30

Mekanisme Cross link Resin Poliester

Dari grafik antara waktu curing dengan persentase curing agent menjelaskan bahwa

semakin banyak curing agent yang di tambahkan kedalam resin polyester maka proses terjadinya

curing semakin cepat.Begitu juga dengan kecepatan perubahan warna yang di timbulkan semakin

banyak curing agent yang di tambahkan maka waktu untuk berubah warna dari yang transparan

menuju warna orange juga cepat,yang di jelaskan dari grafik.

Perubahan warna terjadi akibat proses Curing yang terjadi melalui reaksi kopolimerisasi radikal

antara molekul jenis vinil yang membentuk hubungan silang melalui bagian tak jenuh dari

polyester


10/30

Dari hasil yang di dapat dari semakin banyaknya penambahan curing agent yaitu adanya

bagian dari resin yang belum sempat tersolidifikasi dan terjadinya shrinkage yang berada di

bagian bawah dari wadah gelas plastic.Hal tersebut di akibatkan karena pengadukan yang tidak

merata.Di dalam proses penambahan zat additive yang dalam praktikum ini curing agent berupa

MEPOXE pendistribusian dan dispersi tidak merata di dalam resin polyester.

Penambahan curing agent di atas 6% menyebabkan wadah yakni gelas plastic berubah

sifat kekakuannya menjadi lebih elastis hal ini di timbulkan akibat dari panas yang di timbulkan

saat proses curing terjadi,dan proses pendinginan yang cepat.Reaksi yang terjadi antara polyester

dan curring agent merupakan reaksi eksotermis sehingga menimbulkan panas ketika direaksikan.

Semakin banyak curing agent yang ditambahkan maka semakin tinggi juga temperatur polymer

tersebut .

Curing agent dipengaruhi oleh temperatur dan waktu. Temperatur yang tinggi, akan

melebarkan atau merenggangkan rantai polimernya sehingga curring agent akan lebih cepat

membentuk crosslingking.

Grafik yang di hasilkan

hampir linier,hal ini di

sebabkan bahwa semakin

besar curing agent yang di

tambahkan makan volume

specimen yang di hasilkan

akan semakin besar.

y = 276.72x + 10741

10800

11000

11200

11400

11600

11800

12000

12200

0 1 2 3 4 5 6

v o l u m e

katalis %

Grafik volume spesimen terhadap

penambahan katalis


11/30

Dari grafik dapat di jelaskan,yaitu semakin tinggi

curing agent makan UTS semakin tinggi.Hal ini di

karenakan pembentukan crosslink pada polimer

berbanding lurus dengan banyaknya curing agent

yang di tambahkan.

Crosslink dalam polimer sangat mempengaruhi

kekuatannya,semakin banyak crosslink maka

semakin kuat dan terjadinya patah getas akan

semakin besar kemungkinan terjadi.

Elongasi di dalam satu polimer menjelaskan

besarnya gaya untuk mematahkannya. Elongasi

akan menunjukkan perubahan ukuran setelah

diberi gaya. Pada grafik disamping dapat kita lihat,

pada sampel yang diberi katalis dengan persentase

yang rendah, menunjukkan persen elongasi yang

tinggi dan menurun seiring dengan

bertambahnyacuring agent. Lain halnya, pada

sampel terakhir menunjukkan kenaikan persen elongasi. Hal ini bisa terjadi dikarenakan

pencampuran antar resin polyester dengan katalis yang hamper merata sempurna yang

menyebabkan crosslink yang di hasilkan akan semakin banyak dan hampr tersolidifikasi

sempurna.

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6

U T S ( M p a )

Katalis(%)

Grafik UTS Terhadap Perubahan

Persentase Katalis

0

1

2

34

5

6

7

0 2 4 6

E l ( %

)

Katalis (%)

Grafik El(%) Terhadap Perubahan

Persentase Katalis


12/30

Hasil analisa tersebut menunjukkan bahwa

semakin tinggi kadar katalis bukan berarti

diperoleh sifat mekanik yang semakin baik. Hal

tersebut dapat dijelaskan dengan beberapa

pendekatan. Sifat suatu polimer, antara lain sifat

mekanik Densitas tergantung juga pada berat

rata-rata. Young Modulus pada polimer jaringan

tiga dimensi semakin besar nilainya dengan

bertambahnya ikatan silang, secarahubungan linier. Young modulus mempunyai hubungan

dengan tensile .stress yang dinyatakan dalam persamaan:

Dari persamaan tersebut dapat dinyatakan bahwa semakin banyak ikatan

silang yang terbentuk,semakin besar nilai E dan berakibat juga pada nilai

dan E.


13/30

ANALISIS DATA

NAMA : Muhammad Iqbal

NIM :123.13.005

Pada praktikum ini menggunakan jenis resin polyester (resin 157 BQTN) Poliester berarti

polimer yang disusun dari monomer yang mengandung gugus ester dan resin yang merupakan

jenis UP(unsaturated polimer). UP adalah polimer tak jenuh yang memiliki ikatan kovalen ganda

karbon – karbon rektif yang dapat di hubung-silangkan guna membentuk suatu material

thermosetting.

Lalu curing agent berupa MEPOXE (methyl ethyl ketone peroxide). Pada polyester

merupakan proses pengeringan untuk merubah material pengikat ( resin ) dari keadaan cair

menjadi padat. Curing ini terjadi melalui reaksi kopolimerisasi radikal antara molekul jenis vinil

yang membentuk hubungan silang melalui bagian tak jenuh dari polyester. Reaksi ini dipicu oleh

katalis yang ada ( MEPOXE ), yang mulai diaktifkan oleh sejumlah kecil akselerator.

Data penambahan curring agent (katalis) berupa MEPOX (methyl ethyl ketone peroxide)

terhadap waktu solidifikasi resin polyester (resin 157 BQTN) adalah sebagai berikut:

Dari data diatas dapat diketahui bahwa semakin banyak penambahan curring agent pada resin

akan berpengaruh kepada cepat nya proses solidifikasi. Hal ini dikarenakan MEPOX merupakan

senyawa peroksida organik yang berfungsi sebagai accelerator untuk memicu reaksi crosslingking

No Curring Agents (%)Waktu

(menit)

1. 3 19

2. 4 17

3. 5 15

4. 6 14

5. 7 106. 8 7


14/30

pada resin. Sehingga ketika komposisi MEPOX ditambahkan lebih besar akan lebih banyak

terciptanya cross-linking pada resin. Selain itu, reaksi yang terjadi antara polyester dan MEPOX

(curring agent) merupakan reaksi eksotermis yang menimbulkan panas ketika direaksikan,

sehingga apabila MEPOX semakin banyak ditambahkan maka panas yang di hasilkan akan

semakin tinggi sehingga proses solidifikasi lebih cepat. Tetapi karena panas yang di timbulkan

besar. Pada percobaan dengan menambahkan MEPOX 8% terjadi panas berlebih. Dapat di lihat

dari warna specimen yang lebih gelap (gambar 1).

Dari Percobaan tersebut diketahui bahwa penambahan curring agent berpengaruh terhadap

temperatur dan waktu. Semakin banyak penambahan curring agent maka temperatur yang

dihasilkan tinggi dan akan melebarkan atau merangangkan rantai polimernya sehingga curring

agent akan lebih cepat membentuk crosslingking. Sehingga, semakin banyak penambahan

curring agent cepat waktu yang dibutuhkan polimer untuk curring akan semakin cepat. tetapi

specimen dapat rusak karena kelebihan panas.

Dimensi

Katalis (%)

1 2 3 4 5

Panjang 161,20 161,98 161,75 161,60 161,50

Lebar 12,50 12,77 13,00 12,87 12,90

Tinggi 5,48 5,44 5,20 5,73 5,80

Luas 11032,13 11252,56 10934,3 11917,21 12083,43

Dari tabel diatas, didapatkan bahwa semakin tinggi persentase katalis yang ditambahkan pada

resin, akan membuat dimensi (volume) semakin besar. Hal ini disebabkan ketika persentase

katalis lebih besar maka volume katalis yang ditambahkan lebih besar pula. Lalu katalis yang

semakin banyak akan menghasilkan panas yang tinggi. Sehingga specimen akan mengembang.

Oleh karena itu, semakin banyak katalis yang dicampurkan maka volumenya akan lebih besar.


15/30

Setelah pengujian uji tarik pada resin poliester dengan penambahan curring agent didapatkan

data sebagai berikut:

Dari data grafik diatas, didapatkan bahwa semakin besar komposisi katalis yang ditambahkan

pada resin, akan meningkatkan UTS dari Specimen tersebut. Hal ini terjadi karena pada katalis

dengan komposisi lebih besar akan membentuk crosslinking yang lebih banyak, Semakin banyak

10800

11000

11200

11400

11600

11800

12000

12200

0 1 2 3 4 5 6

V o l u m e

Curring agents (%)

Volume

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6

U T S ( M p a )

Katalis(%)

Grafik UTS Terhadap Perubahan Persentase

Katalis

Mech.

Properties

Katalis (%)

1 2 4 5

UTS (Mpa) 39,19476 43,14641 47,40152 47,31992

El(%) 6,264094 2,640956 2,723726 4,260074

E(Mpa) 2159,814 2407,089 3108,015 2774,452


16/30

crosslingking yang terbentuk, maka ikatan polimer akan semakin susah untuk di pisahkan

sehingga memiliki UTS yang lebih tinggi karena kekuatan nya meningkat.

Dari grafik diatas dapat kita lihat, pada sampel yang diberi katalis dengan bayak 1%, menunjukkan

persen elongasi yang tinggi dan menurun seiring dengan bertambahnya katalis (Curring agent).

Hal ini menunjukkan bahwa ikatan crosslingking pada sampel 1% katalis hanya sedikit

dibandingkan dengan sampel setelahnya. Akan tetapi, pada sampel 5% katalis menunjukkan

kenaikan persen elongasi. Hal ini bisa terjadi dikarenakan pada saat melakukan percobaan

terdapat kesalahan dalam pengukuran berat resin atau berat katalis. Sehingga data yang di dapat

tidak pasti. Oleh karenanya, dapat disimpulkan semakin sedikit katalis yang ditambahkan, maka

semakin ulet juga polimer tersebut.

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6

E l ( % )

Curring agents (%)

EL (%)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 1 2 3 4 5 6

E ( M

p a )

Katalis (%)

Grafik E(Mpa) Terhadap Perubahan Persentase

Katalis


17/30

Sedangkan untuk grafik antara modulus elastisitas (E) terhadap penambahan katalis

menunjukkan hasil yang fluktuatif. Penurunan modulus elastisitas pada sampel dengan katalis

5% ini terjadi karena faktor seperti yang di uraikan diatas. Modulus elastisitas menunjukkan

ketangguhan dari suatu material. Dalam hal ini semakin banyak penambahan katalis yang

diberikan maka, semakin tangguh juga polimer tersebut tetapi perlu di ingat Sifat suatu polimer

juga beragantung pada sifat mekanik, Densitas juga pada berat rata-rata nya.


18/30

ANALISIS DATA

Nindi Paramitha M (123.12.018)

4.1 Curing Agent dan Mekanismenya

Curing adalah istilah dalam kimia polimer dan rekayasa proses yang mengacu pada ketangguhan

atau pengerasan dari bahan polimer karena terbentuknya ikatan silang rantai polimer, yang

dibawa curing agent berupa panas atau bahan kimia tambahan.

Efek dari curing memberikan kekuatan tinggi, tahan terhadap temperature tinggi, dan lain

sebagainya. Curing agent dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok, yaitu :

1. Single Component (1-C)

Anaerobic Cyanoacrylates

Heat Cure

Moisture Cure

Radiation Cure

Silicones

2. Two Component (2-C)

Epoxies

Methyl Methacrylates

Silicone Adhesives

Urethanes

Mekanisme curing


19/30

Pada percobaan kemarin kita memakai 2 komponen. Jenis resin yang dipakai yaitu resin polyester

(resin 157 BQTN) produksi JUSTUS yang bertipe Ortho-Phatalic resin yang merupakan

UP(unsaturated polimer) dan curing agent berupa MEPOXE (methyl ethyl ketone peroxide).

Adapun mekanisme curing agent yang terjadi yaitu :

Dimana resin diberi katalis, kemudian senyawa hidro karbon yang ada pada katalis akan

membentuk cross-linking atau ikatan silang. Ikatan silang yang terbentuk termasuk kedalam

ikatan primer. Hal tersebut menambahkan sifat keras pada resin. Pengerasan ini terjadi karena

reaksi ikat silang secara radikal bebas dari poliester dengan monomer reaktif yang ditambahkan

dalam resin poliester tersebut.

Adanya radikal bebas yang terbentuk setelah terjadinya dekomposisi memungkinkan terjadi

reaksi propagasi antara resin polyester dengan stirena takjenuh (monomer reaktif). Reaksi ini

akan merubah resin poliester dan molekul stirena menjadi radikal bebas sehingga terjadi

mekanisme reaksi berikutnya dengan molekul resin selanjutnya .

Reaksi antara stirena dengan ikatan rangkap yang reaktif dari poliester, akan menghasilkan ikatan

silang dalam bentuk polimer jaringan tiga dimensi. Selain itu ikatan silang yang terbentuk

menyebabkan resin susah untuk dilunakkan kembali. Walaupun diberi temperature tinggi, resin

yang telah mengalami curing tidak akan meleleh atau rubbery karena ikatan silang tersebut

sangat kuat. Bahkan, jika diberi temperature tinggi akan hanya membuat resin tersebut

terdegradasi (gosong).


20/30

4.2 Pengaruh % Curing Agent terhadap Waktu Curing

Dari data yang didapat, maka dihasilkan kurva :

Dilihat dari kurva dapat disimpulkan bahwa semakin banyak curing agent yang ditambahkan,

maka akan semakin cepat terjadinya fenomena curing. Hal tersebut diperkuat dengan adanya

teori bahwa laju reaksi dipengaruhi oleh salah satunya konsentrasi. Dimana larutan dengan

konsentrasi yang besar (pekat) mengandung partikel yang lebih rapat. Semakin tinggi

konsentrasi berarti semakin banyak molekul-molekul dalam setiap satuan luas ruangan,

Akibatnya tumbukan antar molekul makin sering terjadi dan reaksi berlangsung semakin

cepat.

Tumbukan yang terjadi antar molekul pada proses curing mengakibatkan adanya energy

aktivasi (Ea). Semakin cepat tumbukan terjadi maka semakin tinggi energy aktivasi yang

dihasilkan. Energy aktivasi yang tinggi akan diketauhi dengan memanasnya bagian resin yang

mengalami curing. Sehingga tidak heran pada saat proses curing akan selalu disertai dengan

panas walaupun proses terjadi di temperature ruangan.

y = -2.3429x + 26.552

R² = 0.967

0

5

10

15

20

25

0 2 4 6 8 10

w a k t u ( m e n i t )

% curing Agent

Waktu Curing vs % Curing Agent

Waktu Curing vs %

Curing Agent

Linear (Waktu Curing

vs % Curing Agent)


21/30

4.3 Pengaruh % Curing Agent terhadap Perubahan Warna

Dari data yang didapat, maka dihasilkan kurva :

Jika dilihat dari bentuknya, grafik waktu perubahan warna dan grafik waktu perubahan

temperature hampir sama. Sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan warna

dipengaruhi oleh suhu saat curing agent terjadi. Perubahan warna mengikuti perubahan

temperature yang terjadi saat curing.

4.4 Pengaruh Komposisi Katalis Terhadap Volume

Seharusnya grafik diatas memiliki garis yang linier, namun pada saat katalis sedang berada

di 3% larutan mengalami kejenuhan.

y = -2.4857x + 32.838

R² = 0.9756

0

5

10

15

20

25

30

0 2 4 6 8 10


% curing Agent

Waktu Perubahan Warna vs % Curing Agent

Waktu Perubahan

Warna vs % Curing

Agent

Linear (Waktu

Perubahan Warna vs

% Curing Agent)

10800

11000

11200

11400

11600

11800

12000

12200

0 1 2 3 4 5 6

V o l u m e

Katalis (%)

Grafik volume spesimen terhadap penambahan

katalis


22/30

4.5 Pengaruh Komposisi Katalis terhadap Sifat Mekanik

Secara umum jika resin yang telah diberi curing agent, memiliki sifat yang kaku (stiff), keras,

dan tahan terhadap temperature tinggi. Hal tersebut disebabkan karena ikatan yang

terbentuk antar resin dan katalis tersebut.

Jika % katalis lebih banyak, maka UTS yang dimiliki resin tersebut akan semakin tinggi,

semakin keras, elongasi makin kecil fan modulus elastisitasnya makin tinggi. Dan begitupun

sebaliknya.

Namun, pada grafik yang didapat, tidak memenuhi hal tersebut. Contoh pada grafik

%Elongasi dan modulus elastisitas, pada komposisi yang paling tinggi malah didapatkan

penurunan. Hal tersebut disebabkan karena adanya kejenuhan dalam polimer yang

membuat kekuatan resin malah menurun.

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6

U T S ( M p a )

Katalis(%)


Persentase Katalis

0

1

2

3

4

5

67

0 2 4 6

E l ( % )

Katalis (%)


Persentase Katalis

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 2 4 6

E ( M p a )

Katalis (%)

Grafik E(Mpa) Terhadap Perubahan

Persentase Katalis


23/30

ANALISIS DATA

Thia Theresia (123.13.027)

Pada praktikum polimer thermoset terjadi mekanisme curing pada polyester yang merupakan

proses terjadinya ikatan silang, terjadi pengeringan berupa pengerasan material pengikat dalam hal

ini adalah resin dari keadaan cair menjadi padat. Curing ini terjadi melalui reaksi kopolimerisasi

radikal antara molekul jenis vinil yang membentuk hubungan silang melalui bagian tak jenuh dari

polyester. Agar terjadi mekanisme curing, maka polyester tidak jenuh harus ditambahkan dengan

katalis. Katalis yang digunakan pada temperature ruang adalah Metil Etil Keton Peroksida

(MEKP). Mekanisme curing pada polyester dengan bantuan katalis MEKP seperti pada gambar di

bawah ini :

Keterangan gambar :

1. Sebelum curing

2. Setelah curing

a. Polyester tak jenuh dengan BM rendah

b. Molekul larutan reaktif (stiren)

c. Molekul inisiator (katalis)

Penambahan katalis kemudian menghasilkan reaksi yang melibatkan radikal bebas dari katalisyang berikatan dengan hidrogen pada rantai polyester, sehingga menghasilkan rantai reaktif dan

dapat terhubung dengan rantai lain menyebabkan terjadi ikat silang membentuk makro molekul.Mekanisme proses ikat silang polyester tak jenuh dengan monomer styrene menggunakan bantuan

katalis peroksida dan accelerator dapat terjadi seperti diilustrasikan pada gambar berikut :


24/30

Gambar mekanisme ikat silang resin polyester tak jenuh

a. Grafik waktu perubahan warna terhadap %curing agent

Banyak curing agent yang ditambahkan maka akan mempercepat waktu perubahan warna.Hal tersebut diakibatkan karena mekanisme curing akan menghasilkan panas yang

menimbulkan adanya perubahan warna, semakin banyak curing agent yang ditambahkan,

y = -2.4857x + 32.838

R² = 0.9756

0

5

10

15

20

25

30

0 2 4 6 8 10


% curing Agent

Waktu Perubahan Warna vs % Curing Agent

Waktu Perubahan Warna vs

% Curing Agent

Linear (Waktu Perubahan

Warna vs % Curing Agent)


25/30

maka semakin cepat panas yang dihasilkan, sehingga perubahan warna pun terjadi semakin

cepat.

b. Grafik waktu curing terhadap %curing agent

Banyaknya curing agent yang ditambahkan, maka akan mempercepat waktu curing. Haltersebut diakibatkan karena curing agent dipengaruhi oleh temperatur dan waktu, semakin

banyak curing agent akan menghasilkan panas dengan temperatur yang tinggi, sehingga

dapat membuat jarak antar rantai polimer meregang sehingga curing agent dapat mengisi

celah lebih cepat dan membentuk crosslingking.

c.

Grafik pengaruh dimensi terhadap %katalis

y = -2.3429x + 26.552

R² = 0.967

0

5

10

15

20

25

0 2 4 6 8 10


% curing Agent

Waktu Curing vs % Curing Agent

Waktu Curing vs % Curing

Agent

Linear (Waktu Curing vs %

Curing Agent)

y = 276.72x + 10741

10800

1100011200

11400

11600

11800

12000

12200

0 1 2 3 4 5 6

v o l u m e

katalis %

Grafik volume spesimen terhadap

penambahan katalis


26/30

Banyaknya curing agent yang ditambahkan, maka akan meningkatkan volume akhir pada

produk, karena curing agent yang mengisi celah dan membentuk rantai silang antar rantai

polimer akan membuat volume semakin meningkat.

d. Grafik mechanical properties terhadap %katalis

Penambahan katalis mempengaruhi sifat mekanik :

1) Semakin banyak katalis yang ditambahkan, maka UTS akan semakin meningkat,karena semakin banyak cross link yang terbentuk. Pembentukan crosslink berbanding

lurus dengan kekuatan yang dihasilkan.

2) Semakin banyak katalis yang ditambahkan, maka %elongasi akan semakin rendah,

karena dibutuhkan energi yang besar untuk mendeformasi akibat adanya pembentukancrosslink. Semakin banyak crosslink yang terbentuk maka akan semakin kuat dan getas.

Namun pada sampel 4 terjadi peningkatan elongasi, faktor yang menyebabkan haltersebut karena proses pengadukan resin dengan katalis tidak merata, sehingga terdapat

daerah yang memiliki rantai silang yang sedikit.3) Semakin banyak katalis yang ditambahkan, maka nilai modulus elastisitas akan

semakin tinggi, karena sampel akan semakin kaku. Regangan yang dihasilkan sangat

kecil sehingga rasio antara tegangan dan regangan akan bernilai besar.

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6

U T S ( M p a )

Katalis(%)


Persentase Katalis

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6

E l ( % )

Katalis (%)


Persentase Katalis

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 2 4 6

E ( M p a )

Katalis (%)

Grafik E(Mpa) Terhadap Perubahan

Persentase Katalis


27/30

Namun pada sampel 4 terjadi penurunan nilai modulus elastisitas, faktor yang

menyebabkan hal tersebut karena adanya ketidakhomogenan rantai silang yang

terbentuk.

Berikut sampel percobaan yang mengalami shrinkage :

Terlihat bahwa terdapat daerah yang mengalami penyusutan. Hal tersebut dikarenakan

adanya perbedaan komposisi kimia pada daerah tersebut yang diakibatkan pengadukan

yang tidak merata saat pencampuran resin dengan katalis. Bagian yang membentuk rantai

crosslink akan menarik bagian sekelilingnya, sehingga daerah yang tidak atau sedikit

katalis akan menyisakan resin yang tidak berikatan crosslink dan hal tersebut akan

memperlihatkan hasil akhir sampel yang basah atau masih terdapat cairan yang belum

mengeras.


28/30

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Semakin banyak curing agent yang ditambahkan maka akan mempercepat perubahan

warna.

2. Penambahan katalis akan mempengaruhi sifat mekanik. Semakin banyak katalis yang

ditambahkan maka akan meningkatkan UTS dan modulus elastisitas, namun akan

menurunkan %elongasinya.

3. Semakin banyak curing agent yang ditambahkan maka akan mempercepat waktu curing.

5.2 Saran

Proses pengadukan sebaiknya dilakukan dengan benar, sehingga tercipta kehomogenan

struktur crosslink yang terbentuk.

BAB VI

DAFTAR PUSTAKA

Prima, Sukartini, Dody AW. 1998. PENGARUH KOMPOSISI KATALIS PADA GLASS REINFORCED 536

POLYESTER TERHADAP SIFAT MEKANIKNYA.Di akses dari

http://digilib.batan.go.id/ppin/katalog/index.php/searchkatalog/downloadDatabyId/3153/1410-2897-1998-1-290.pdf pada 5 mei 2016

Sachin,waigaonkar dan Amit,Rajput.2011.Curing Studies Of Unsaturated Polyester Resin Used In

FRP Product.Diakses dari

http://nopr.niscair.res.in/bitstream/123456789/11204/1/IJEMS%2018(1)%2031-39.pdf .di akses

pada 5 mei 2016

Askeland., D. R., 1985, “The Science and Engineering of Material”, Alternate Edition, PWS

Engineering, Boston, USA

http://nopr.niscair.res.in/bitstream/123456789/11204/1/IJEMS%2018(1)%2031-39.pdfhttp://nopr.niscair.res.in/bitstream/123456789/11204/1/IJEMS%2018(1)%2031-39.pdf


29/30

LAMPIRAN

Soal Setelah Praktikum

1. Mengapa pada penambahan katalis dengan jumlah tertentu dapat menyebabkan resin

berubah warna?

Jawab :

Molekul-molekul yang ada didalamnya terpengaruh dengan panas yang ditimbulkan oleh

tumbukan antar molekul sehingga terjadi perubahan warna saat curing terjadi.

2. Mengapa polimer thermoset umumnya bersifat kaku?

Jawab :

Karena plomer termoseting memiliki ikatan – ikatan silang yang mudah dibentuk pada

saat terjadinya curing. Hal ini membuat polimer menjadi kaku dan keras. Semakin banyak

ikatan silang pada polimer ini, maka semakin kaku dan keras, namun elongasinya sangatrendah (getas).

3. Mengapa penambahan katalis pada polyester dapat mengubah viskositas dari polyester?

Jawab :

Ketika proses penambahan katalis terjadi, molekul-molekul yang ada pada polyester akan

mencoba untuk membentuk ikatan silang. Ikatan silang tersebut yang membuat sebuah

polimer menjadi lebih padat. Sehingga sulit untuk mengalami pergerakan.


30/30

LAMPIRAN FOTO

(1)

(1)resin polyester (2)resin polyester di timbang (3)resin polyester di dalam wadah gelas plastik

(2) (3)

(4 ) sampel resin polyester dengan % katalis berbeda

Date post:	05-Jul-2018
Category:	Documents
Upload:	theresia
View:	289 times
Download:	8 times

Laporan Praktikum Thermoset

Documents