BAB 2 Tinjauan Pustaka.
2.4. Termoplastik Elastomer ( TPE).
2.4.1. Bahan Pengisi.
Bahan pengisi adalah merupakan bahagian yang sangat penting pada komposit. Bahan pengisi dapat berupa logam,keramik ,dan polimer.Sifat-sifat komposit adalah fungsi dari sifat-sifat zatnya ,jumlah zat yang sesuai dan geometri fasa tersebar.
Yang diamksud dengan geometri fasa tersebar adalah bentuk partikel,ukuran partikel ,taburan orientasinya (Callister,2000).
Interaksi antara matrik polimer dan pengisi dipengaruhi oleh ukuran partikel,aktivitas permukaan ,muatan serta jenis polimer dalam campuran .Interaksi tersebut memberi kesan yang tampak pada sifat mekanik ,kandungan gel ,persentase serbuk yang terjerap dan sifat termal campuran pengisi.
Bahan pengisi pada komposit akan memodifikasi atau memperbaiki sifat- sifat bahan atau menggantikan kandungan matrik dengan bahan yang lebih murah .Secara umum bahan pengisi bersifat sebagai penguat . (Callister,2000).Tingkat penguatan campuran polimer bergantung pada kekuatan interaksi antara polimer dan pengisi .Kekuatan interaksi didominasi oleh penjerapan fisika polimer (Bound Polimer) (Hanafi,2000). Penjerapan polimer ke atas permukaan pengisi dipengaruhi oleh luas permukaan ,aktivasi permukaan dan kekutupan polimer. Pada proses pengolahan karet ada dua macam bahan pengisi yaitu :
a.Bahan pengisi tidak aktif.
b..Bahan pengisi yang menguatkan (Aktif). 1.Bahan pengisi tidak aktif.
Bahan pengisi ini menambah kekerasan dan kekuatan pada bahan jadi yang dihasilkan, tetapi sifat lainnya menurun. Biasanya bahan pengisi yang tidak aktif lebih banyak digunakan untuk menekan harga karena bahan ini harganya lebih murah contohnya kaolin, tanah liat, kalsium karbonat, magnesium karbonat, barium sulfat.
2.Bahan pengisi yang menguatkan (Aktif).
Bahan pengisi aktif atau penguat, contohnya karbon hitam, silica, aluminium silikat, dan magnesium silikat. Bahan ini mampu menambah kekerasan ,ketahanan sobek, ketahanan kikisan, serta tegangan putus pada barang yang dihasilkan. Kadang – kadang bahan pengisi aktif dan tidak aktif diberikan dalam campuran sebagai alternatif penghematan biaya. Bahan pengisi yang digunakan dalam pembuatan benang karet adalah titanium dioksida (TiO2) yang berbentuk tepung dan bewarna putih bersih.
2.4.2.Kompatibilisasi.
Kompatibilisasi campuran polimer dapat didefinisikan sebagai: a.Micibility dari dua atau lebih polimer pada skala molekul.
b.Campuran polimer yang tidak menunjukkan pemisahan yang jelas.
c.Campuran polimer yang memenuhi sifat-sifat sepenuhnya kompatibel,semi kompatibel dan non kompatibel (D.R. Paul,1978) .Campuran dikatakan sepenuhnya kompatibel apabila menunjukkan transisi gelas tunggal ,homogen dan ukuran partikel antara 5-10 nm.Sedangkan untuk campuran yang semi kompatibel akan menunjukkan dua Tg yang terpisah dimana posisi puncak tergantung pada interaktif kekuatan antara batas fasa.( O. Olabisi,1979)
Dalam campuran multifase, banyak perhatian ditujukan pada daerah permukaan antara fase dimana terjadi interaksi antara fase dan tenaga pendorong untuk pemisahan fasa Hal ini umumnya dinyatakan sebagai tegangan antar muka antara fase ,ini merupakan perilaku mekanik dari sistem multifasa yang juga
tergantung pada karakteristik antarmuka dan kemampuannya untuk mengatur tegangan dari satu fase ke fase lain.Secara normal, batas fasa adalah titik lemah dalam materi. Dengan demikian, adhesi antara fase memiliki pengaruh penting tentang bagaimana campuran akan merespon terhadap stres (Datta, 1994). Poster dan Sanchez, 1981 mengembangkan teori yang menjelaskan ketegangan antarmuka campuran.
Proses memodifikasi sifat antarmuka dari polimer campuran untuk pembuatan campuran polimer disebut kompatibilisasi [Utracki, 1990]. Untuk mencapai campuran yang kompatibel, apakah dengan penambahan komponen ketiga (kompatibiliser) atau dengan menginduksi dalam reaksi kimia antara komponen campuran (reaktif blending), telah memainkan peran penting dalam pengembangan polimer campuran [Utracki, 1990].
Kompatibilisasi dapat digambarkan sebagai suatu proses untuk mengurangi entalpi dari campuran atau membuatnya semakin kecil . Kompatibilisasi digunakan untuk campuran polimer yang sifat praktis berguna, terlepas dari apakah secara teoritis larut atau bercampur [Utracki, 1990].
Kompatibilisasi berguna untuk :
1.Mengurangi energi antar muka dan memperbaiki adesi antara fase dengan mengumpulkan pada batas layar ,sehingga memperkecil fase disperse ukuran partikel
2.Memperoleh dispersi yang baik selama campuran .Ukuran optimum adalah dari 0,5µm -1 µm.
3.Menstabilkan dispersi yang baik terhadap agglomeration (penumpukan) selama berlangsungnya proses .
4.Mencapai suatu morfologi yang seimbang yang akan memberikan tegangan halus yang ditransfer dari satu fase ke fase yang lain dan digunakan untuk menahan gangguan (kerusakan) tegangan yang lebih besar.(Manh Hieu Nguyen,2008).
Persyaratan dasar untuk kompatibiliser sebagai aditif dan dalam proses reaktif yakni:
2.Harus ada cukup pencampuran untuk mencapai kehalusan yang diinginkan morfologi tekstur.
3.Beberapa molekul polimer harus berisi kelompok kimia yang dapat bereaksi untuk membentuk ikatan primer selama proses pencampuran.
4.Reaksi harus terjadi cukup cepat selesai selama pemrosesan di extruder atau mixer dalam waktu yang wajar.
5.Obligasi terbentuk sebagai hasil dari pencampuran reaktif harus cukup stabil untuk bertahan pengolahan selanjutnya.
6.Para adesi antara fase dalam keadaan padat harus ditingkatkan. 7.Reaksi kompatibilisasi harus cepat dan ireversibel.
Ada beberapa pendekatan dalam kompatibilisasi campuran yaitu:
2.4.2.1.Penambahan Blok Non-Reaktif dan Graf Kopolimer
Blok dan graft kopolimer dapat digunakan sebagai kompatibiliser untuk campuran polimer. Blok A yang sesuai atau cangkok kopolimer berisi segmen yang larut dengan satu campuran komponen dan segmen lain dengan yang lain. Antar muka grafting aktif atau blok kopolimer jenis A-B atau A-C mungkin polimer yang kompatibel yang bercampur A dan B asalkan C juga larut atau mampu berinteraksi kuat dengan B. Jumlah signifikan kopolimer diharapkan akan berada pada antarmuka antara fase campuran . Lokasi kopolimer akan mengurangi ketegangan antarmuka antar komponen, mengurangi resistensi terhadap jarak yang kecil selama pencampuran sehingga mengurangi ukuran fasa terdispersi, dan menstabilkan dispersi terhadap koalesensi. Morfologi yang halus dan meningkatnya adhesi antarmuka akan menghasilkan sifat fisik yang baik .
2.4.2.2.Penambahan Blok Reaktif dan Kopolimer Cangkok.
Jika polimer A dan B tidak mampu bereaksi secara langsung satu sama lain, namun mungkin biasanya akan kompatibel dengan menambahkan polimer ketiga yang mampu bereaksi dengan satu atau keduanya. Misalnya, penambahan kopolimer AC tipe tertentu, dengan fungsional kelompok C (dimana C adalah kelompok fungsional yang reaktif melekat pada rantai utama) dapat kompatibel
sepasang polimer A dan B dengan ketentuan bahwa C adalah kimia reaktif dengan B . Segmen non-reaktif dari polimer kompatibiliser sering memiliki kimia yang berbeda dan identitas struktural dari komponen A, tetapi masih mampu menghasilkan tingkat miscibility tertentu.( Sia Choon Siong,2008)
Syarat untuk mendapatkan kompatibiliser yang tepat yaitu mempunyai struktur yang sederhana .Suatu kompatibiliser biasanya hanya dalam waktu yang singkat menumpuk pada suatu permukaan dan menembus ke dalam matrik dan ke dalam fase dispersi. Suatu kompatibiliser tidak harus tinggi daya larutnya dengan salah satu polimer homogen, karena ini akan mengakibatkan kerusakan pada batas permukaan. Berat molekul blok dari kompatibiliser dan berat molekul dari polimer homogen yang sesuai harus kurang lebih sama besarnya (Brandrup, 1996).
Nakason et al.2006 mempelajari vulkanisasi dinamis dengan memadukan karet alam / high-density polyethylene , menggunakan resin fenolik sebagai kompatibilisers reaktif. Dalam hal ini, kekuatan tarik jauh lebih tinggi dari pada tidak diberikan bahan kompatibiliser. Naskar et al.2002 menggunakan maleat anhidrida dan dicumil peroksida (DCP) sebagai kompatibiliser GTR dengan HDPE.Dihasilkan bahwa dengan maleation, hidrofilisitas dari GTR dan energi permukaan GTR meningkat ,kekuatan tarik dan modulus campuran juga akan meningkat.
(Kuk Kim J,2006) Melakukan penelitian efek bahan kompatibiliser SEBS-g-MA terhadap campuran LDPE/serbuk ban bekas dan campuran AM-g-PP /serbuk ban bekas ,selanjutnya dibandingkan dengan perlakuan secara ultrasonik terhadap serbuk ban bekas.Dengan campuran AM-g-PP/Serbuk ban bekas diperoleh sifat- sifat mekanik dan morfologi yang baik.
(Halimatuddahliana dkk,2008) Meneliti penggunaan kombinasi bahan sambung silang DCP dan HVA-2 pada proses vulkanisasi dinamik campuran PP/KA (70/30 w/w)dan dihasilkan telah meningkatkan sifat kekuatan tarik campuran jika dibandingkan dengan penggunaan bahan sambung silang yang lain .
Teknik kompatibilisasi digunakan untuk meningkatkan kualitas bahan termoplastik elastomer untuk memenuhi persyaratan struktural dalam beberapa
aplikasi. Faktor Biaya dalam skala tinggi dalam pembuatannya juga harus dipertimbangkan . Ditemukan bahwa MFI (Melt Flow Indeks) PP adalah faktor utama mengendalikan sifat mekanik dari campuran. Dengan pemilihan bahan yang tepat dan teknik kompatibilisasi diperoleh campuran yang cocok (H.S.Liu,2001).