TINJAUAN PUSTAKA
2.2 KOMPOSIT MATRIK POLIMER (POLYMER MATRIX COMPOSITES/ PMC )
Komposit ini menggunakan bahan polimer sebagai matriknya. Secara umum, sifat-sifat komposit polimer ditentukan oleh sifat-sifat penguat. Sifat-sifat polimer,rasio penguat terhadap polimer dalam komposit (fraksi volume penguat), geometri dan orientasi penguat pada komposit. Apapun komposit polimer yang digunakan dalam bahan komposit akan memerlukan sifat-sifat berikut:
a. Sifat-sifat mekanis yang bagus b. Sifat-sifat daya rekat yang bagus c. Sifat-sifat ketangguhan yang bagus
d. Ketahanan terhadap degradasi lingkungan bagus sifat-sifat mekanis yang bagus.
Komposit matriks polimer merupakan komposit yang paling sering digunakan karena komposit polimer memiliki beberapa keunggulan yaitu biaya pembuatan lebih rendah, ketangguhan baik, tahan simpan, siklus pabrikasi dapat dipersingkat, kemampuan mengikuti bentuk, lebih ringan [17]
Beberapa sifat yang dapat dihasilkan dengan menggunakan fasa penguat yaitu :
a. Peningkatan sifat fisik
b. Penyerapan kelembaban yang rendah c. Sifat pembasahan yang baik
d. Biaya yang rendah dan mudah diperoleh e. Ketahanan api yang baik
f. Ketahanan kimia yang baik
g. Sifat kelarutan dalam air dan pelarut yang rendah h. Ketahanan terhadap panas yang baik
i. Sifat penyebaran yang baik
j. Dapat diperoleh dalam barbagai ukuran. [19].
Bentuk-bentuk konstituen yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut.
Gambar 2.1 Bentuk-bentuk konstituen yang berbeda [20].
FIBER PARTICLE
FILLER
2.2.2 Matriks Dalam Komposit
Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan).
Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut : a. Mentransfer tegangan ke serat.
b. Membentuk ikatan koheren, permukaan matrik/serat. c. Melindungi serat.
d) Memisahkan serat. e) Melepas ikatan.
f) Tetap stabil setelah proses manufaktur [19].
Fasa matriks dari komposit berserat adalah bisa saja logam, polimer atau keramik. Secara umum logam dan polimer digunakan sebagai material matriks karena sifat rapuhnya. Sementara itu, untuk komposit bermatriks keramik, komponen penguat ditambahkan bertujuan untuk meningkatkan kekuatan bentur. Dibutuhkan daya ikat rekat yang kuat antara serat dan matriks untuk mengurangi penarikan serat. Sebenarnya kekuatan ikat merupakan pertimbangan yang sangat penting dilakukan dalam kombinasi matriks serat [4].
2.2.3 Antarmuka dan Antarfasa Pengisi-Matriks
Dalam komposit polimer matriks, antarmuka antara fasa penguat dan fasa matriks sangat penting bagi kelebihan dari komposit sebagai bahan struktural. Sifat utama mekanis dari kekuatan serat polimer komposit tidak hanya tergantung pada sifat dari serat dan matriks, tetapi juga pada tingkat adhesi antarmuka antar serat dan polimer matriks [21].
Adanya pencampuran bahan yang berbeda dalam bahan komposit, maka dalam komposit tersebut akan selalu terdapat daerah berdampingan (contiguous region). Definisi sederhananya yaitu sebuah antarmuka (interfaces) atau dengan kata
antarfasa maka akan terdapat dua antarmuka, yaitu pada permukaan antarfasa dan konstituen di tengahnya [20].
Umumnya semua bahan komposit terdapat dua fasa yang berlainan yang dipisahkan oleh antara muka bahan-bahan tersebut. Daya sentuh dan daya kohesif antar muka sangat penting karena antar muka pengisi – matriks berfungsi untuk memindahkan tegasan dari fasa matriks ke fasa penguat. Kemampuan pemindahan tegasan kepada fasa penguat tergantung pada daya ikat yang muncul pada antar muka komposit [19]. Bentuk interface antara matriks dengan serat dapat dilihat pada Gambar 2.2 berikut.
Gambar 2.2 Bentuk interface (Bonding Agent) antara matriks dengan serat [20] 2.3 HIBRID KOMPOSIT
Kata "hybrid" berasal dari bahasa Yunani-Latin dan dapat ditemukan dalam berbagai bidang ilmiah. Serat dari jenis yang berbeda kadang-kadang dicampur dalam matriks tunggal untuk menghasilkan komposit hibrid [3].
Komposit hibrid sering dihubungkan dengan material penguat serat, yang umumnya berbahan baku resin yang mana dua jenis serat digabungkan menjadi matriks tunggal. Konsepnya adalah perluasan sederhana dari prinsip komposit yang menggabungkan dua atau lebih material untuk mengoptimasi nilai harga jual, memanfaatkan kualitas terbaiknya sementara mengurangi pengaruh dari sifat-sifat yang tidak diinginkan. Namun begitu, defenisi ini lebih terbatas dari nyatanya. Kombinasi dari beberapa material saja pun sudah bisa dianggap sebagai hibrid [3].
Tujuan hibridisasi adalah untuk membentuk materi baru yang akan mempertahankan keuntungan dari konstituennya dan meminimalisir kekurangannya. Hibridisasi dapat memberikan manfaat biaya dan peningkatan sifat mekanik.
Dengan begitu kita bisa mengurangi biaya produksi dan membuat produk ramah lingkungan [5].
Dalam kasus komposit polimer, sistem komposit hibrid ini adalah dimana satu jenis penguatan bahan yang tergabung dalam campuran matriks yang berbeda (campuran), atau dua atau lebih penguat dan bahan pengisi yang ada dalam matriks tunggal atau kedua pendekatan tersebut digabungkan. Penggabungan dua atau lebih serat menjadi matriks tunggal telah menyebabkan komposit hibrid berkembang. Komposit hibrid yang terdiri dari dua atau lebih jenis serat, memberikan keuntungan dimana dari satu jenis serat biasa melengkapi kekurangan dari serat lainnya. Kekuatan komposit hibrid tergantung pada sifat-sifat serat, rasio perbandingan komposisi serat, panjang serat, orientasi serat, tingkat pembaharuan serat, antar face serat-matriks dari kedua serat dan juga kerusakan tegangan serat [22].
Berbagai jenis kombinasi serat dan material matriks yang digunakan tetapi yang sering diterapkan secara umum adalah penggabungan dari karbon-serat gelas menjadi resin polimerik. Terdapat banyak cara untuk menggabungkan dua serat yang berbeda yang mana pada akhirnya akan mempengaruhi sifat-sifatnya. Misalnya, semua serat disusun dan dicampurkan dengan yang lain; atau membuat lapisan- lapisannya yang mana terdiri dari satu jenis serat, kemudian dilapisi dengan serat yang lain. Pada hakikatnya semua sifat-sifat hibrid adalah anisotrop. Ketika komposit hibrid tidak dapat ditarik kegagalan nya biasanya disebabkan oleh nonkatastropik yaitu tidak terjadi secara tiba-tiba. Biasanya komposit hibrid ini diaplikasikan untuk komponen struktural untuk transportasi udara, peralatan olah raga dan komponen- komponen orthopedic [4].