Laporan Praktikum Polimer Dan. docx

LAPORAN PRAKTIKUM MATERIAL POLIMER/KOMPOSIT (2016)

Abstrak— Penggunaan material polimer semakin banyak dalam bidang industri. Hal ini dikarenakan sifat dan karakteristikyang dimiliki dari material polimer yang mudah untuk dimodifikasi sesuai kebutuhan. Untuk dapat memahami dan mengetahui sifat mekanik dan karakteristik dari material polimer, telahdilakukan uji FTIR dan juga uji tarik dari material polimer. Pada percobaan ini yaitu membentuk spesimen dari raw material C menggunakan hand-truder. Pengujian FTIR dilakukan guna mengetahui gugus ikatan atau gugus fungsi yang terdapat material C. Serapan panjang gelombang hasil Uji FTIR yang didapat kemudian dibandingkan dengan bilangan gelombang pada literatur. Sedangkan pengujian Tarik dilakukan untuk mengetahui sifat mekanik material C. Hasil Uji FTIR material C menunjukkan adanya serapan pada daerah bilangan gelombang 2948,80; 2916,52; 2866,19; 1453,89 cm-1 _(-CH

3 dan CH2 dalam Aliphatic compound), pada 2837,48 cm-1 _(-CH

3 attached to O or N). Dari pengujian fisis FTIR ini dapat disimpulkan bahwa spesimen C adalah polipropilena. Dari hasil pengujian tarik didapatkan nilai kekuatan tarik material C sebesar 28,14 MPa, nilai UTS sebesar 118,45 kgf dan % elongasi sebesar 7%.

Kata Kunci—Polimer, Termoplastik, FTIR, Sifat Mekanik.

I. PENDAHULUAN

Dewasa ini perkembangan teknologi semakin pesat dan mempengaruhi banyak sisi kehidupan manusia. Kini manusia hidup dalam segala hal yang instan, mudah, dan cepat. Perkembangan teknologi juga mendorong lahirnya inovasi-inovasi baru di dalam hidup manusia. Bidang ilmu yang mengalami kemajuan pesat adalah material polimer. Salah satu polimer yang paling banyak digunakan oleh manusia saat ini adalah plastik. Terdapat berbagai macam jenis plastik yang ada dan terdapat 7 jenis plastik yang banyak digunakan sesuai dengan kode masing-masing di bawah kemasan. Adapun jenis-jenis plastik tersebut yaitu: PET, HDPE, PPVC, LDPE, PP, PS, EPS (Transpaco Limited, 2000). Oleh karena itu, tujuan diadakan praktikum ini adalah untuk mengetahui proses manufaktur polimer termoplastik dan mengetahui cara mengkarakterisasi sifat fisik dan mekanik material polimer.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Polimer merupakan ilmu pengetahuan yang berkembang secara aplikatif. Kertas, plastik, ban, serat-serat alamiah, merupakan produk-produk polimer. Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana. Nama ini diturunkan dari bahasa Yunani Poly, yang berarti “banyak” dan mer, yang berarti “bagian”. Sedangkan industry polimer (polimer sintesis) baru dikembangkan beberapa puluh tahun terakhir ini.

Polimer termoplastik adalah polimer yang mempunyai sifat tidak tahan terhadap panas. Jika polimer jenis ini dipanaskan, maka akan menjadi lunak dan didinginkan akan mengeras. Proses tersebut dapat terjadi berulang kali, sehingga dapat dibentuk ulang dalam berbagai bentuk melalui cetakan yang berbeda untuk mendapatkan produk polimer yang baru. Polimer yang termasuk polimer termoplastik adalah jenis polimer plastik. Jenis plastik ini tidak memiliki ikatan silang antar rantai polimernya, melainkan dengan struktur molekul linear atau bercabang.

Dalam pratikum kali ini polimer yang digunakan adaah polypropylene . Serat Polypropylene merupakan bahan dasar yang umum digunakan dalam memproduksi bahan-bahan yang terbuat dari plastik. Pertama kali fiber digunakan dalam industri tekstil karena harganya murah dan dapat menghasilkan produk yang berkualitas. Material ini berbentuk filamen-filamen yang ketika dicampurkan dalam adukan beton untaian itu akan terurai. Serat jenis ini dapat meningkatkan kuat tarik lentur( Arde; 2005), mengurangi retak-retak akibat penyusutan, meningkatkan daya tahan terhadap impact dan meningkatkan daktilitas (Dina; 1999).

Uji Tarik dilakukan dalam beberapa alasan. Hasil uji tarik biasanya digunakan dalam memilih bahan untuk aplikasi teknik. Hasil uji tarik sering dimasukan dalam properties material tersebut untuk memastikan kualitas. Hasil uji tarik sering digunakan untuk pengembangan material baru, untuk membandingkan perbedaan antara material tersebut. Hasil uji tarik sering digunakan untuk memprediksi perilaku material di bawah pembebanan selain ketegangan uniaksial.

Instrumen yang digunakan untuk mengukur resapan radiasi inframerah pada berbagai panjang gelombang disebut spektrofometer infra merah (Fessenden F, 1997). Bila sinar inframerah dilewatkan melalui cuplikan senyawa organik, maka sejumlah frekuensi diserap sedangkan frekuensi yang lain diteruskan atau ditransmisikan tanpa diserap. Molekul-molekul alkana hanya menyerap sinar infra merah pada

PROSES MANUFAKTUR MATERIAL POLIMER

THERMOPLASTIK

Muhammad Arsyad Putra Pratama, Indra Bayu Kurniawan, Rifki R. Kholid, Afira Ainur Rosidah, Axel Gian A., Mudzakkir Dioktyanto,Agus Purnomo

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia

LAPORAN PRAKTIKUM MATERIAL POLIMER/KOMPOSIT (2016) frekuensi tertentu jika di dalam molekul ada transisi

tenaga yaitu sebesar (Delta E = hv). Transisi yang terjadi di dalam serapan infra merah berkaitan dengan perubahan-perubahan vibrasi di dalam molekul. Itulah sebabnya spektroskopi infra merah merupakan spektroskopi vibrasi. Ikatan-ikatan yang berbeda (C-C, C=C, C=-C, C-O, C=O, O-H, N-H, dsb) mempunyai frekuensi vibrasi yang berbeda dan kita dapat mendeteksi adanya ikatan-ikatan tersebut dalam molekul organik dengan mengidentifikasi frekuensi-frekuensi karakteristiknya sebagai pita serapan dalam spektrum inframerah (Sastrohamidjojo, 1991).

III. METODE PENELITIAN 3.1 Bahan

Bahan yang digunakan dalam praktikum polimer ini adalah bijih pellet thermoplastic dengan kode C sebangak 15 gram.

3.2 Alat

Alat yang digunakan pada praktikum polimer ini adalah Hand-truder Model PM-1, Toyoseiki, sarung tangan, pinset, cawan petr, satu set alat uji FTIR, satu set alat uji tarik DTU-900MH Series Daekyumg Tech & Testers.

Pembuatan polimer dilakukan di Laboratorium Material Inovatif Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS, karakterisasi fisik dengan alat uji FTIR juga dilakukan di Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS. Sedangkan untuk karakterisasi mekanik dengan alat uji tarik dilakukan di Badan Riset dan Standarisasi Surabaya.

3.3 Prosedur Kerja

Langkah pertama adalah menyiapkan 15 gram pellet polimer thermoplastic dengan kode C. Memastikan bahwa semua kabel power telah terhubung dengan main power unit dengan AC 110 V dan kabel thermocouple moulding telah terhubung dengan box temperature control. Menyiapkan molder, piston, cean rod, connector piston, penutup molder dan kunci L.

Setelah semua siap, kemudian memasang piston dan konektornya lalu dijepit pada main unit. Mengatur box temperature control untuk silinder, kemudian memasang molder dan penutupnya. Meletakkan pada bagian round handledengan posisi tempat masuk resin berada di atas dan berjarak kurang lebih 7 cm dari tempat keluar resin.

Mengatur temperatur pemanasan pada 180°C dan setelah temperatur stabil, pellet dimasukkan pada silinder dengan memberi tekanan hingga detektor pada penggari menunjukkan angka ±110 lalu membiarkan ±5 menit agar semua pellet meleleh.

Setelah leleh, beri tekanan untuk membuang sisa pengotor yang ada dalam silinder. Membuka molder dan dinaikkan sehingga tempat keluar dan masuk resin terhubung. Memberi tekanan pada pellet hingga detektor menunjukkan angka ±5. Menurunkan molder dengan mengatur temperatur molder pada ±80°C dan melakukan pendinginan hingga temperatur ruangan. Mengaliri udara dengan compressor melalui nozzle pendingin agar pendinginan semakin cepat. Menunggu temperatur molder stabil kemudian membuka molder.

Spesimen yang dibuat mengacu pada ASTM standar D638 Type I.

Gambar 3.1 ASTM D 638 Type I (ASTM D638; 2002) 3.4 Standar Pengujian

Pengujian mekanik yang dilakukan pada praktikum ini adalah pengujian tari dengan menggunakan uji tarik DTU-900MH Series Daekyumg Tech & Testers. Dengan pembebanan yang secara kontinyu diberikan. Standar pengujian berdasarkan ASTM D638.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisis FTIR Polimer Termoplastik C

Gambar 4.1 Hasil Uji FTIR Material C Kelompok 4 Tabel 4.1 Pembacaan Gelombang IR

Bilangan gelomban

g (cm-1₎

hasil penelitian

Bilangan gelomba

ng (cm-1₎

literatur

Gugus Fungsi

1375,19 1370 - 1380 CH3 in aliphatic_compounds

1453,89 1450 - 1475

CH2 in Aliphatic Compounds

1453,89 1440 - 1465

CH3 in Aliphatic Compounds

2866,19 2850 - 2990

CH3 DAN -CH2in Aliphatic

Compounds

2916,52 2850 - 2990

CH3 DAN -CH2in Aliphatic

Compounds

2948,80 2850 - 2990

CH3 DAN -CH2in Aliphatic

Compounds

LAPORAN PRAKTIKUM MATERIAL POLIMER/KOMPOSIT (2016) Aliphatic compound), pada 2837,48 cm-1 _(-CH3

attached to O or N).

Dari pengujian fisis FTIR ini dapat disimpulkan bahwa spesimen C adalah polipropilena dengan gugus fungsi yang dapat digambarkan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Ikatan Struktur Kimia Polipropilena (Khopkar; 1990)

4.2 Analisis Sifat Mekanik Material Polimer C

Gambar 4.3 Hasil Uji Tarik Material Polimer C Kelompok 4

Tabel 4.2 Hasil Uji Tarik Material C Kelompok 4 Parameter Uji Satuan HasilUji

Beban Maksimum Kgf 118.45

Kuat Tarik Mpa 28.14

Regang % 7.00

Berdasarkan grafik hasil pengujian tarik material C kelompok 4 diperoleh bahwa nilai UTS sebesar 118,45 kgf dengan% elongasi sebesar 7,00%. Setelah material C mencapai nilai UTS, penurunan nilai UTS terjadi secara terus menerus hingga akhirnya patah. Hal ini menunjukkan bahwa material C mempunyai ketangguhan yang tinggi sehingga mampu menahan beban hingga patah. Serta bentuk patahan yang terjadi pada material ini berupa patah ulet dan bukan patah getas.

4.3 Perbandingan Material Polimer C, D dan E

4.3.1 Perbandingan Hasil Uji FTIR MaterialC, D dan E

Gambar 4.4 Perbandingan Hasil FTIR Polimer C, D dan E

Pada grafik tersebut nampak perbedaan yang sangat signifikan antara grafik material C, D, dan E. Dimana grafik material C terdapat beberapa puncak (peak) yaitu pada daerah bilangan gelombang 2948,80; 2916,52; 2866,19; 1453,89 cm-1 _{(-CH3 dan CH2 dalam} Aliphatic compound), pada 2837,48 cm-1 _(-CH3 attached to O or N) yang menunjukkan bahwa material C merupakan polimer jenis polipropilena.

Sementara pada material D terdapat beberapa puncak yaitu pada daerah bilangan gelombang 693,09; 745,52 cm-1 _{(monosubst benzenes), 534,57 cm}-1 _{(ring in}

benzene derivatives), 1491,03;1598,22 cm-1 _{(benzene ring}

in aromatic compounds), 1647,94 cm-1 _{(C=O in}

benzophenones) yang menunjukkan bahwa material D merupakan polimer jenispolistirena dengan gugus fungsi yang ditunjukkan pada Gambar 4.5,

Gambar 4.5 Ikatan Struktur Kimia Polistirena (Garry D. Christian; 1970)

Dan pada material E terdapat beberapa puncak yaitu pada daerah bilangan gelombang 436,75; 496,49; 549,17; 1077,92; 1154,52; 1185,16 cm-1 _{(C-O-C in}

ethers), 1217,42 cm-1 _{(C-O-C in esthers), 826,35 cm}-1

(1,2,4 - trisubst benzenes), 424,13 cm-1 _{(ring in benzene}

derivatives), 702,79; 759,83 cm-1 _(monosubst

benzenes)yang menunjukkan bahwa material E merupakan polimer jenis polikarbonat dengan gugus fungsi yang digambarkan sebagai berikut.

Gambar 4.6 Ikatan Struktur Kimia Polikarbonat (Larry G. Hargis; 1988)

4.3.2 Perbandingan Sifat Mekanik Material C, D dan E

Gambar 4.7 Perbandingan Grafik Stress vs Strain pada Material C, D dan E

LAPORAN PRAKTIKUM MATERIAL POLIMER/KOMPOSIT (2016) Tabel 4.3 Perbandingan Hasil Uji Tarik Material Polimer

C, D dan E

Parameter Uji _C Material_{D E}

Beban Maksimum

(kgf)

118,

45 98,60 165,83

Kuat Tarik

(MPa) 28,14 22,85 38,15

Regang (%) 7,00 5,00 15,00

Berdasarkan dari ketiga grafik hasil uji tarik dari tiga jenis spesimen polimer yang berbeda, dapat dianalisi sifat-sifat mekanik yaitu kekuatan tarik, ketangguhan dan keuletan.

Kekuatan tarik adalah kemampuan material untuk menerima beban tanpa menyebabkan material menjadi patah. Dari data yang didapat, diketahui bahwa kekuatan tarik dari material C, D dan E masing-masing (dalam MPa) adalah 28, 14; 22, 85 dan 38,15. Sehingga dapat disimpulkan bahwa material uji polimer jenis E yang memiliki kekuatan paling tinggi. Material uji polimer yang memiliki urutan kekuatan tarik terbesar kedua adalah jenis C. Material terakhir yang memiliki kekuatan tarik terendah adalah jenis D. Dapat disimpulkan bahwa, polimer jenis E merupakan yang paling kuat dan mampu menahan beban paling tinggi. Sedangkan untuk nilai UTS material C, D dan E secara berturut-turut (dalam kgf) adalah 118,45; 98,60 dan 165,84.

Ketangguhan adalah kemampuan material untuk menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Dari percobaan dan perhitungan, didapat bahwa material uji polimer jenis C merupakan yang paling tangguh karena memiliki luasan di bawah kurva paling besar. Material yang memiliki ketangguhan terbesar kedua adalah material polimer jenis D dan yang terakhir adalah jenis E. Dapat disimpulkan bahwa material dengan daya serap yang tinggi adalah material yang memiliki ketangguhan tertinggi.

Keuletan adalah kemampuan suatu bahan mengalami deformasi tanpa terjadinya kerusakan, dimana dapat diukur dari besarnya regangan pada diagram uji tarik. Dari hasil ketiga grafik uji tarik polimer, didapat % elongasi untuk material C, D dan E masing-masing sebesar 7%, 5% dan 15%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa polimer jenis E merupakan yang memiliki keuletan tertinggi, lalu adalah jenis C dan yang terakhir adalah jenis D. Maka dapat disimpulkan dari analisis ketiga polimer diatas bahwa polimer jenis C merupakan polimer yang paling mampu mengalami perubahan bentuk paling signifikan.

V. KESIMPULAN

Kesimpulan dari praktikum yang telah dilakukan adalah sebagai berikut.

1. Hasil uji untuk material C

Berdasarkan pengujian FTIR, diketahui bahwa material C adala polimer jenis polipropilena.

Material C memiliki kuat tarik sebesar 28,14 MPa, nilai UTS sebesar 118,45 kgf dan % elongasi sebesar 7%.

2. Perbandinganhasil FTIR

 Berdasarkan pengujian FTIR, diketahui bahwa material C adala polimer jenis polipropilena.

 Berdasarkan pengujian FTIR, diketahui bahwa material D adala polimer jenis polistirena.

 Berdasarkan pengujian FTIR, diketahui bahwa material E adala polimer jenis polikarbonat. 3. Perbandingan sifat mekanik

Material E lebih kuat daripada material C dan D dengan nilai kekuatan Tarik masing-masing adalah 38,15 MPa, 28, 14 MPa; 22, 85 MPa.

Material E memiliki keuletan tertinggi dengan nilai % elongasi masing-masing sebesar 15%, 7%, 5%.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Avner, S. H. 1974. Introduction to Physical Metallurgy. New York: McGraw-Hill International Book Company.

[2] Callister, William D dan David G Rethwisch. 2010. Materials Science and Engineering an Introduction 8th _{Edition. USA: John Wiley &} Sons.

[3] Creese, Robert C. 1999. Introduction to manufacturing process and materials. New York: Marcel Deker.

[4] Dasli Nurdin. 1986. Eludasi Struktur Senyawa Organik. Bandung : Angkasa.

[5] Garry D. Christian. 1971. Analitical Chemistry 2nd Edition. New York : John Wileys & Sons. [6] Khopkar SM. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik.

Jakarta : UI Press.

[7] Larry G Hargis. 1988. Analytical Chemistry. Principles And Technigues. New Jersey : Prentice Hall Inc.