BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Material komposit merupakan suatu materi yang dibuat dari variasi penggunaan matrik polimer dengan suatu substrat yang dengan sengaja ditambahkan atau dicampurkan untuk mendapatkan suatu kombinasi materi yang karakteristik yang diinginkan dari komponen-komponen penyusunnya, atau secara umum komposit dapat didefinisikan sebagai suatu campuran makroskopis dari suatu matrik polimer dan seratnya (substrat) (J. Hermawan 2007). Material-material komposit yang terbentuk nantinya akan mempunyai sifatsifat yang berbeda dengan materi yang bukan komposit, ini dikarenakan hasil penggabungan antara matriks polimer dengan substratnya yang karakteristik akan menghasilkan kombinasi sifat-sifat yang diinginkan, hasil kombinasi yang karakteristik ini membuat komposit dapat diatur ataupun direkayasa kekuatannya (tailorability) mempunyai ketahanan lelah bahan (fatigue resistance) yang baik, tahan terhadap gangguan korosi, memiliki sifat kekuatan jenis (rasio kekuatan terhadap berat jenis) yang tinggi, serta menpunyai berat ataupun massa benda yang jauh lebih ringan (Hakim,A.,2007). Dalam membentuk komposit yang diinginkan diperlukan adanya kombinasi matriks polimer dan pengunaan substrat yang sesuai, polistirena merupakan salah satu matrik polimer yang sering digunakan dalam berbagai aplikasi polimer, bersifat termoplastik, bahannya bersifat transparan, sedikit mengalami penyusutan selama dalam proses penggunaan, tahan terhadap bahan yang bersifat asam dan basa, tahan terhadap sinar x dan merupakan suatu polimer yang kaku sehingga mudah dipatahkan (Anonimos 1). Substrat digunakan sebagai bahan untuk merubah kekuatan fisik ataupun mekanik dari bahan yang dibentuk, ukuran dan bentuk partikel dari substrat akan memberikan dampak yang besar terhadap kekuatan bahan polimer (kumar dan gupta 1998).

2 CaCO 3 merupakan substrat anorganik yang sering digunakan aplikasi polimer antara lain sering digunakan dalam pembuatan plastik, industri pembuatan kertas, isolasi kabel, pipa fleksibel dan lainnya, selain itu CaCO 3 terdapat dalam jumlah yang besar dialam dan mudah untuk mengolahnya. CaCO 3 juga terdapat dalam berbagai jenis dimana jenisnya tergantung kepada bahan asal atau dasarnya, adapun jenis CaCO 3 antara lain adalah jenis K yang berasal dari batu kapur dengan kemurnian 96%, jenis C berasal dari kalsit dengan kemurnian mencapai 98%, dan jenis CC yang berasal dari hasil pengendapan dengan tingkat kemurnian 98% (Rismana,E., 2003). Penggunaan CaCO 3 yang berjenis CC sebagai substrat merupakan hal yang menguntungkan, hal ini dikarenakan CaCO 3 yang didapat langsung berupa kristal putih yang mempunyai ukuran partikel yang dapat mencapai lebih kecil dari 2000 mesh, sehingga dengan demikian kemungkinan terjadinya penggumpalan pada proses percampuran menjadi berkurang (Rismana,E,2003). Dilain sisi dari segi nilai ekonomis CaCO 3 hasil pengendapan yang digunakan jauh lebih murah bila dibandingkan dengan Kristal CaCO 3 komersil, dengan nilai jual mencapai ± dolar untuk setiap 25 g CaCO 3 komersil yang dibuat dipabrik-pabrik pada umumnya, sehingga CaCO 3 hasil pengendapan dapat digunakan sebagai suatu bahan alternatif untuk menggantikan bahan komersil (aldrich katalog, 2007). Dengan adanya sifat-sifat diatas terutama sifat luas permukaan dari pada bahan pengisi CaCO 3 hasil pengendapan dan ditambah dengan penggunaan pelarut toluena sehingga dapat memperluas permukaan matrik polimer polistirena dan memperbesar bidang interaksi antara matrik polimer dan bahan pengisi, sehingga diharapkan terbentuknya suatu komposit yang kompatibel ataupun komposit yang mempunyai nilai derajat homogenitas yang tinggi, sehingga penggunaan bahan pengisi ataupun substrat CaCO 3 hasil pengendapan ini dapat memberikan pengaruh terhadap sifat-sifat fisik dan mekanik bahan komposit yang dibentuk.

3 1.2. Permasalahan Dapatkah CaCO 3 hasil pengendapan yang dibuat menjadi bahan pengisi pengganti CaCO 3 komersil yang mempunyai nilai ekonomis yang cukup jauh berbeda. Dan sampai pada perbandingan berapakah bahan pengisi CaCO 3 hasil pengendapan dapat berinteraksi dengan matrik polimer poli(stirena) yang dilarutkan dengan pelarut toluena sehingga dapat menjadi suatu bahan polimer yang kompatibel dan dapat mempengaruhi sifat mekanis dan ketahanan termal komposit yang terbentuk Pembatasan Masalah 1. CaCO3 yang digunakan adalah CaCO 3 hasil pengendapan antara senyawa CaCl 2. 2H 2 O dan Na 2 CO Konsentrasi CaCl2 2H2O dan Na 2 CO 3 yang digunakan masing-masing adalah 1M. 3. Pencampuran bahan pengisi CaCO polimer poli(stirena) dilakukan dengan perbandingan 0,15:14,85, 0,75:14,25, 1,5:13,5, 3:12 dan 6:9 4. Hasil pencampuran bahan polimer tersebut akan diuji kompatibilitas nya dengan menggunakan SEM dengan perbesaran 700 X serta diuji kekuatan mekanis bahan berupa kekuatan tarik, kemuluran bahan dan elastisitas dan diuji ketahanan termal bahan yang terbentuk dengan menggunakan analisa DTA. 3 hasil pengendapan dengan matrik 1.4. Tujuan Penelitian 1. Untuk mengetahui seberapa besar pengaruh penambahan CaCO 3 hasil pengendapan sebagai bahan pengisi terutama terhadap sifat-sifat mekanik matrik polimer polistirena. 2. Untuk mengetahui perbandingan bahan pengisi dan matrik polimer yang paling optimum yang ditunjukkan melalui kompatibilitas bahan yang terbentuk.

4 3. Untuk mengetahui apakah bahan pengisi CaCO 3 hasil pengendapan dapat digunakan sebagai bahan pengisi pengganti untuk bahan pengisi CaCO 3 komersil Manfaat penelitian Hasil dari pada penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi untuk mendapatkan suatu bahan polimer yang kompatibel yang dapat digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan polimer yang lebih komplek Lokasi penelitian Penelitian ini dilakukan dilaboratorium Polimer, Laboratorium Kimia Fisika dan Laboratorium Penelitian Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam serta di Laboratorium Mikro PTKI Metodologi penelitian 1. Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium 2. Preparasi komposit dibuat berupa film tipis dengan ketebalan mencapai 0,2 mm berdasarkan ASTM D tipe IV 3. Uji mekanis bahan polimer dilakukan dengan pengukuran nilai kekuatan tarik (σ t ), kemuluran (ε) serta kekuatan lentur. 4. Uji ketahanan termal dilakukan dengan menggunakan metoda analisa termal deferensial (DTA). 5. kompatibilatas penggabungan suatu bahan polimer dapat dilihat dengan menggunakan metoda scanning elektron mikroskopi (SEM) dengan perbesaran 700 X. 6. Adapun variabel yang digunakan antara lain ; Variabel tetap: - Volume pelarut

5 Variabel bebas - Berat polistirena (g) - Berat bahan pengisi CaCO 3 hasil pengendapan (g) - Temperatur (T) - Waktu (t) - Kecepatan putaran (rpm). Variabel terikat - kekuatan mekanis bahan polimer (komposit) yaitu nilai kekuatan tarik (σ t ), kemuluran (ε) dan nilai kelenturan bahan. - Nilai ketahan termal bahan polimer (komposit) dari analisa (DTA). - Homogenitas bahan polimer (komposit).