KARAKTERISTIK HIDROFOBIK LAPISAN TICL4 PADA KACA YANG DITIMBULKAN DENGAN METODE SOL-GEL DIP-COATING.

(1)

KARAKTERISTIK HIDROFOBIK LAPISAN TiCl4 PADA KACA YANG

DITIMBULKAN DENGAN METODE SOL-GEL

DIP-COATING

Oleh:

UNITA SUKMA ZULIANI NASUTION NIM: 408221050

Program Studi Fisika

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

(2)

i

: Karakteristik Hidrofobik Lapisan TiCL. Pada Kaca

Yang Ditimbulkan Dengan Metode Sol-Gel Dip

Coating

2 Unita Sukma Zuliani Nasution

408221050

Program Studi

.Ja::rusan

Fisika

Menyetujui :

Dosen Pembimbing Skripsl,

Mukti Hamjah Harahap, M.Si

NIP.19770425 2008011 011

Mengetahui :

Jurusan Fisika

Ketua,

NIP.19640321199003 2 001

(3)

iv

KATA PENGANTAR Bismillahirrohmanirrohim…..

Dengan mengucapkan Alhamdulillahirobbil’alamin, rasa syukur yang tidak terhingga penulis ucapkan kepada ALLAH SWT Tuhan semesta alam yang telah melimpahkan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan. Adapun judul skripsi ini adalah “Karakteristik Hidrofobik Lapisan TiCl4 pada kaca yang Ditimbulkan Dengan Metode Sol-Gel

Dip-Coating”

(4)

v

Ucapan terimakasih yang teristimewa penulis sampaikan kepada kedua orang tua tercinta, ayahanda Drs.Ahmad Zulian Nasution dan ibunda Sofyani yang telah banyak memberikan doa, dukungan dan kasih sayang serta semangat baik berupa materil maupun moril untuk keberhasilan penulis. Dan kepada Adik-adik penulis, Dwi Kartika Zuliani Nasution dan M. Anggi Alfharabi Nasution yang telah banyak berikan dukungan semangat.

Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada sahabat-sahabat terbaik, yaitu : Dedek Febriana Lubis, Liani, Maulidya Dara, Rizky Julia Sartika yang telah sama-sama berjuang dan saling memberikan semangat dari awal perkuliahan hingga akhir penyelesaian skripsi ini. Buat teman seperjalanan stambuk 2008 Fisika Nondik

UNIMED,yaitu : Berliana Siringo-ringo, Elsa Sinaga, Agustina Panggabaean, Junita M Sinaga, Jennyari S., Arny A.G, Jenika K.S, Henni Elika S.,Edy S.Gtg., Albarra Harahap, Ferdinand A.K.Z., Indra J.P.Nababan, Ryanto C.S., dan Berkat Panjaitan, kepada abang dan kakak stambuk, yaitu : Alamin Sirait, S. Si, Asmawti Purba, dan Miranti Nasution yang telah memberikan saran dan nasehat penulis ucapkan terima kasih atas dukungannya. Penulis telah berupaya dengan semaksimal mungkin dalam menyelesaikan skripsi ini, namun penulis menyadari masih banyak kelemahan baik dari segi isi maupun tata bahasa, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca demi sempurnanya skripsi ini. Akhir kata penulis ucapkan banyak terimakasih, semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Medan, Juli 2012 Penulis,

(5)

ii

KARAKTERISTIK HIDROFOBIK LAPISAN TiCl4 PADA

KACA YANG DITIMBULKAN DENGAN METODE SOL-GEL

DIP-COATING

UNITA SUKMA ZULIANI NASUTION (408221050) ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui parameter optimal untuk penumbuhan lapisan tipis TiCl4 pada permukaan substrat kaca dengan

menggunakan metode sol gel, mengetahui struktur kristal dan morfologi TiCl4

menggunakan uji XRD dan Uji SEM yang dilakukan di LIPI. Dan mengetahui sudut kontak pada kaca yang dilapisi TiCl4 menggunakan busur derajat. Adapun

metode yang dilakukan menggunakan teknik celup pada permukaan kaca menggunakan bahan TiCl4 dan Isopropil alkohol yang di aduk menggunakan

magnetik stirr selama 2 jam guna mendapatkan koloid yang sudah berbentuk gel (Dalam hal ini sol sudah berubah menjadi gel) dengan variasi suhu pemanasan pada sampel yaitu 1000C, 1500C, 2000C, 2500C, dan 3000C. Demikian halnya untuk uji sudut kontak dengan variasi suhu yang sama menggunakan busur derajat. Dari hasil penelitian dengan uji XRD, didapatkan struktur sampel lapisan tipis pada substrat kaca yang merupakan lapisan tipis TiCl4 (jenis anatase) dengan

struktur tetragonal (parameter terlampir). Hasil uji SEM pada Kaca tampak adanya dua kontras warna, yaitu warna gray (abu-abu) dan putih. Dari hasil analisis tersebut menggambarkan bahwa telah terbentuk lapisan tipis TiCl4 di atas

substrat kaca. Begitu juga dalam hal sudut kontak yang dilapisi dengan TiCl4

memiliki sudut kontak lebih besar dari 90 derajat, yaitu syarat sudut kontak. Suhu yang paling rendah memberikan sudut kontak yang lebih kecil dibanding suhu yang lebih tinggi.

(6)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Alat 23

Tabel 3.2 Bahan 24

Tabel 3.3 Perencanaan Data Untuk Analisis 28

Tabel 4.1 Analisis Puncak Kaca 36

Tabel 4.2 Fraksi Massa sampel kaca 38

Tabel 4.3 Parameter struktur sampel kaca 38

(7)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Titanium 16

Gambar 2.2 Ilustrasi Skematik Pembasahan Permukaan

dan Sudut Kontak 20

Gambar 2.3 Scanning Electron Microscopy (SEM) 21

Gambar 2.4 X-Ray Diffraction(XRD) 22

Gambar 3.1 Skema Pelapisan (coating) 26

Gambar 3.2 Diagram Alir 29

Gambar 4.1 SEM Kaca Dilapisi TiCl4 dan mengalami pembakaran 100oC 31

Gambar 4.4 Profil XRD Kaca dengan suhu pembakaran 100oC 34

Gambar 4.9 Identifikasi Profil Difraksi sinar-x pada kaca 37

Gambar 4.10 Refinement Profil difraksi sinar-x pada kaca 37

Gambar 4.11 Sudut kontak tanpa dilapisi TiCl4 40

Gambar 4.12 Sudut kontak dilapisi TiCl4 dengan pembakaran 100oC 40

(8)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kaca adalah salah satu produk industri kimia yang merupakan gabungan dari berbagai oksida anorganik yang tidak mudah menguap, yang dihasilkan dari dekomposisi dan peleburan senyawa alkali dan alkali tanah, pasir serta berbagai penyusun lainnya. Kaca sangat akrab dengan kehidupan kita sehari-hari digunakan mulai dari barang permata, material bangunan, hingga upacara keagamaan. Penggunaan kaca pada beberapa aplikasi memerlukan pembersihan dari air yang lengket pada kaca tersebut, misalnya kaca mobil dan kaca rumah yang harus dibersihkan setiap saat. Sehingga para peneliti terus mengembangkan teknik pelapisan untuk mendapatkan kaca yang memiliki sifat anti air (hydrofobik).

Coating atau pelapisan merupakan upaya yang dilakukan untuk

meningkatkan fungsi, performa, dan kualitas dari kaca. Coating terdiri dari beberapa jenis, yaitu : Tints, Hard Coating, Anti Reflection Coating, dan

Hydrofobik Coating. Hidrofobik coating berfungsi sebagai lapisan anti air agar

permukaan kaca lebih mudah dibersihkan, mengurangi gesekan fluida dengan

permukaan, mencegah lembab, kotoran, minyak, serta partikel lain yang dapat melekat pada permukaan, sehingga terlihat selalu bersih. Dengan memperhatikan

efek ini, permukaan dapat dimodifikasi untuk dikembangkan menjadi superhidrofobik coating maka kaca akan memiliki sifat membersihkan sendiri

(self cleaning) ketika kaca terkena air.

Dibandingkan dengan pemrosesan dengan cara konvensional, metode sol-gel selain mudah dan sederhana mempunyai banyak keunggulan, terutama semua sifat-sifat (kimia, komposisi, dan sebagainya) yang terdapat pada awal proses akan tetap terjaga sampai dengan akhir proses. Pada metode sol-gel sesuai dengan namanya larutan mengalami perubahan fase, menjadi sol dan kemudian menjadi gel. Sol TiCl4 diperoleh dengan mencampurkan TiCl4 dengan isopopil alkohol

(9)

Berdasarkan penelitian sebelumnya Pelapisan Hidrofobik pada Kaca dengan Metode Sol-Gel Berbasis Water Glass digunakan SiO2 yang berbasis silica

gel sebagai pelapis permukaan kaca. Didapatlah hasil bahwa semakin tinggi temperatur dan lama pencelupan semakin besar sudut kontak yang dihasilkan. (Ambarwati dan Vicky, 2010)

Titanium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ti dan nomor atom 22. Dia merupakan logam transisi yang ringan, kuat, berkilau, tahan korosi(termasuk tahan terhadap air laut dan klorin dengan warna putih-metalik-keperakan. Keberadaan logam titanium tidak pernah sendiri, artinya selalu berikatan dengan mineral lainnya, seperti rutile, ilmenite, leucoxene,

anatase, bronkite, perovskite, dan sphene yang ditemukan dalam titanat. Titanium

Oksida digunakan dalam pigmen, penggunaan pigmen TiO2 didominasi untuk

aplikasi cat dan pelapis.

Karakteristik Hidrofobik Lapisan TiO2 pada Kaca yang Ditimbulkan

dengan Metode Sol-Gel didapat hasil bahwa dengan memvariasikan suhu pembakaran maka akan mempengaruhi mikrostruktur dari lapisan tipis TiO2 pada

kaca sehingga disimpulkan bahwa semakin tinggi temperatur pemanasan semakin tinggi sudut kontak yang dihasilkan maka tingkat transparansi juga tinggi.(Purba, 2011)

Namun, penggunaan TiO2 berbentuk powder yang berwarna putih pada

pelapisan harus menggunakan resin untuk melekatkan TiO2 pada substrat dan

menghasilkan permukaan kaca yang buram. Berdasarkan uraian di atas maka penulis tertarik untuk melanjutkan penelitian ini yang berjudul, “Karakteristik Hidrofobik Lapisan TiCl4 Pada Kaca yang Ditimbulkan Dengan Metode

Sol-Gel” dan difokuskan untuk mendapatkan tingkat transparansi yang lebih baik, yaitu dengan menggunakan TiCl4 berwarna bening berbentuk cairan yang

(10)

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang diberikan oleh peneliti dari penelitian ini adalah : a. Bagaimana pelapisan TiCl4 pada substrat kaca dengan metode sol-gel?

b. Bagaimana transparansi yang dihasilkan dari pengaruh variasi suhu pembakaran pada substrat kaca yang dilapisi TiCl4?

c. Berapakah parameter optimal (suhu pembakara terbaik) hidrofobk lapisan TiCl4 pada kaca yang ditimbulkan dengan metode sol-gel

dip-coating(pelapisan celup)?

1.3. Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

a. Untuk mengetahui pelapisan TiCl4 pada substrat kaca dengan metode

sol-gel

b. Untuk mengetahui transparansi yang dihasilkan dari pengaruh variasi suhu pembakaran pada substrat kaca yang dilapisi TiCl4 ?

c. Untuk mengetahui parameter optimal (suhu pembakaran terbaik) hidrofobik lapisan TiCl4 pada kaca yang ditimbulkan dengan metode

sol-gel dip-coating(pelapisan celup)?

1.4. Manfaat

Penelitian ini bermanfaat untuk mendapatkan transparansi tinggi pada

(11)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian dan analisa data yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Dari hasil refinement (pemurnian) dari pola difraksi sinar-x sampel menunjukkan bahwa sampel kaca memiliki kandungan fasa Anatase (TiCl4) dengan struktur tetragonal

2. Dari hasil uji Sem pada sampel kaca tampak adanya dua kontras warna, yaitu warna gray (abu-abu) dan putih yang menggambarkan bahwa telah

terbentuk lapisan tipis TiCl4 di atas substrat kaca.

3. Dari hasil pengujian sudut kontak, terlihat butiran air yang ditetesi ke substrat kaca yang terbentuk masih belum sempurna, hal ini dikarenakan lapisan yang terbentuk masih memiliki retakan-retakan yang diakibatkan oleh proses pendinginan.

4. Tempat penyimpanan yang baik akan menghasilkan lapisan yang baik pada sampel.

5. Semakin tinggi suhu yang digunakan pada pembakaran maka lapisan yang terbentuk akan semakin baik.

6. Jarak yang terlalu jauh antara sampel uji dan alat uji dapat mengakibatkan kerusakan bahan.

5.2SARAN

Untuk penelitian selanjutnya pada penelitian ini, diharapkan 1. Peneliti memperhatikan proses pendinginan

(12)

DAFTAR PUSTAKA Aya, (2010), Formulasi Coating,

http://materialsciences.blogspot.com/2010/07/formulasi_coating.html.

Ambarwati,(2006), Pelapisan Hidrofobik pada Kaca dengan Metode Sol-Gel

Berbasis Water Glas, Skripsi, Institut Teknologi Sepuluh November,

Surabaya.

Anonim, (2011), Titanium Tetraclorid msds.

http://scienlab.com/msds.php?msdsld=9925270.

Asmawati, (2011), Karakteristik Hidrofobik lapisan TiO2 pada Kaca yang

Ditimbulkan dengan Metode Sol-Gel, Skripsi, FMIPA, Unimed, Medan.

Brinker, J.C., George W. S., (1990), Sol-Gel Sciences : The Physic

and Chemistry of Sol-Gel Processing, Academic Press Inc, New York.

Hakim, A. N.,(1998), Pembentukan Lapisan Tipis TiO2 dengan Metoda Sol-Gel

Berbantuan Ion Bombargment, Tesis, FT, UI, Jakarta.

Holmberg, K. dan Matthews, A. ,(2010), Coating Tribology- Properties, Mechanisms, Techniques, and Aplications in surface Engineering Second

Edition, The University of Sheffield, UK.

Hamid, M.A, (2003), Preparation of Titanium Dioxide (TiO2) by Sol-

Gel Dip Coating Method, Malaysian Journal of Chemistry, 5 : 086-091.

Keenan, dkk., (1980), Kimia Untuk Universitas Jilid 1, Erlangga, Jakarta.

Syafriyudin, (2009), Pengujian Kandungan ESDD dan Sifat

Hidrofobik Bahan Isolasi Resin Epoksi Dengan Bahan Pengisi Sekam Padi,

Jurnal Teknologi, 2 : 143:149.