PENGARUH PENAMBAHAN COBALT TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN THERMAL EPOKSI SEBAGAI BAHAN ADHESIF PADA

ASTM A-36

Oleh:

Febrike Kautsar Liemawan

NRP : 2710100043

Dosen Pembimbing:

Dr.Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc

Jurusan Teknik Material Dan Metalurgi

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya

2014

BAB I PENDAHULUAN

Latar Belakang

Akselerator sering dianggap sebagai bagian terpenting dari proses curing, bereaksi dengan resin epoksi untuk

mengubah dari keadan cair ke kondisi termoset keras

Epoxy resin adalah kelompok dari bahan thermosetting yang banyak digunakan sebagai perekat, pelapis dan matriks

dalam komposit.

Aplikasi pada sambungan baja ASTM A-36

Pada Penelitian ini akselerator untuk proses curing bahan adhesif dan polimer adalah cobalt

Rumusan Masalah: 1. Bagaimana pengaruh komposisi pencampuran cobalt

terhadap sifat mekanik dan thermal poliaminoamid? 2. Bagaimana pengaruh kekuatan adhesif epoksi

terhadap kekuatan sambungan baja ASTM A36?

Batasan Masalah: 1. Temperatur dan tekanan udara sekitar dianggap

konstan 2. Proses pencampuran dianggap homogen 3. Reaksi kimia dianggap homogen

Tujuan Penelitian: 1. Menganalisa dan mempelajari pengaruh komposisi

pencampuran cobalt terhadap sifat mekanik dan themal poliaminoamid

2. Menganalisa dan mempelajari pengaruh kekuatan adhesif epoksi sambungan baja ASTM A36

Manfaat Penelitian: Tujuan dari peneitian ini untuk menghasilkan polimer resin epoksi sebagai perekat yang memiliki sifat mekanik dan kekuatan adhesif yang baik serta dapat di aplikasikan sebagai perekat pada sambungan material logam.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Epoksi termasuk kelompok polimer yang

digunakan sebagai bahan pelapis, perekat, dan sebagai matrik pada material komposit

Epoksi

Keuntungan dari karakteristik epoksi: 1. Kekuatan perlekatannya sangat baik dan dapat berikatan

hampir semua bahan material 2. Mempunyai sifat fisik dan kimia yang baik, disertai

dengan varietas curing, extender, pelarut dan filler yang harus diformulasikan dengan benar untuk aplikasi yang berbeda

3. Merupakan thermosetting, apabila dicampur akan berubah dari cair ke padat dan tidak dapat meleleh kembali. Oleh karena itu, epoksi menjadi menguntungkan dalam pemulihan retak dan permukaan penyegelan.

Rantai epoksi

Proses Pembentukan Epoksi.

Poliaminoamid Poliaminoamid adalah polimer hasil kondensasi. Berawal dari reaksi non-equilibrium sejumlah mol p-carboranedicarboxylic acid dengan aromatik tetraamin.

Sifat khas dari polimer ini: 1. mempunyai adesif tinggi

terhadap material apapun. 2. mempunyai sifat fleksibilitas

yang tinggi.

Reaksi antara epoksi dengan amina

- Amina primer dan sekunder berlaku sebagai reaksi adisi, dimana satu senyawa nitrogen-hidrogen bereaksi dengan satu senyawa epoksi.

- Reaksi dengan amina tersier dihasilkan dari pasangan electron nitrogen yang tak terbagi.

Cobalt Pada umumnya Cobalt mempunyai penampakan yang hampir sama dengan logam. Tetapi pada penelitian ini cobalt berbentuk larutan sebagai

akselerator.

Sifat yang menguntungkan dari akselerator cobalt:

1. Tidak memerlukan temperatur tinggi pada proses curing epoksi

2. Memperbaiki sifat mekanik dari epoksi

Adhesive Adhesif digunakan untuk mengikat sebagian besar komponen yang ada, komponen yang digunakan tidak harus mempunyai komposisi yang sama sebagai adherends.

Pada aplikasinya, epoksi adhesive banyak digunakan sesuai kebutuhannya, proses curing dapat dilakukan dengan cara menambahkan senyawa material lain guna mendapatkan sifat mekanik yang baik.

Sifat yang harus dimiliki adalah harus mampu membasahi seluruh permukaan, mampu melekat pada permukaan, dan mampu menahan beban ketika diberi suatu gaya.

Proses hubungan antara adhesive dengan logam

Bahan adhesif harus bisa berfungsi dengan baik pada permukaan substrat, kondisi lingkungan, kondisi substrat dimana ketiga aspek diatas menentukan baik atau tidaknya ikatan antara bahan adhesif dan adherennya.

Permukaan substrat yang buruk seperti adanya konsentrat, cat, oli, korosi dan sebagainya, harus dihilangkan karena hal tersebut dapat mengurangi kekuatan ikatan pada substrat. Hal tersebut tidak bisa dihilangkan hanya dengan sekedar membersihkan secara fisik, tetapi juga harus dibersihkan secara kimia, misalnya dengan menggunakan larutan kimia. Sehingga memang perlu adanya preparasi permukaan agar dapat menciptakan kekuatan adhesi yang baik.

Lapisan pada Permukaan Substrat Logam

Komponen pada adhesif

Baja ASTM A36

Baja ASTM A36 secara umum dipakai pada konstruksi jembatan dan bangunan. Pada umumnya baja ASTM A36 berbentuk silinder dan pelat. Baja karbon rendah memiliki kandungan karbon sekitar kurang dari 0,25%.

Komposisi Kimia ASTM A36

Aplikasi

Adhesif dapat diaplikasikan pada bahan yang berdasar logam, kaca, keramik, kayu, beton dan plastik termoset (polyesters, phenolics). Aplikasi yang digunakan pada perindustrian sebagai berikut: Pesawat terbang : mengikat aluminium dengan logam lain, panel busa, fibre-glass polyester pada tangki bahan bakar. Bangunan : ubin keramik, tembok, lantai, perbaikan beton, karet, perbaikan jalan dan jembatan

Penelitian Sebelumnya Nama Tahun Bahan Metode Hasil

Omar 2012 Epoxy/ adhesive

sikadur-30

Mixing Hasil kekuatan yang tertinggi didapat pada waktu curing 240 jam

menggunakan material adhesive dengan nilai 11,4 GPa

Do Won Seo

2005 Epoxy resin/

adhesive-bond

untuk sambungan

Bonding Didapatkan hasil yang maksimal dengan kekuatan tarik pada 67,62

Pa, kekuatan bending 111,1 Pa dan kekuatan geser 32,24Pa

Zhi Sun 2013 carbon-

fibre/epoxy

adhesive

Bonding Dari hasil yang diperoleh sejauh ini, serat aramid pendek dengan

densitas dari 12g/m2 dapat meningkatkan ketangguhan 10.43J/m2

menjadi 335J/m2.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Diagram Alir Penelitian

Bahan Penelitian

Epoksi

Poliamino amid

Epoksi jenis Diglycidyl ether of bisphenol A, yang diproduksi oleh Eposchon didapatkan dari distributor PT. Justus Kimia

Poliamino amid, yang diproduksi oleh Eposchon didapatkan dari distributor PT. Justus Kimia

Cobalt

Cobalt yang didapatkan dari toko kimia, berbentuk liquid dan berwarna ungu dari distributor PT. Justus Kimia

Peralatan Penelitian

Timbangan Digital

Pengaduk

Cetakan Aluminium Mesin Uji TGA

Mesin Uji FT-IR

Mesin Uji SEM Mesin Uji Tarik

Wadah plastik

Pelaksanaan Penelitian

Cobalt

Rancangan Penelitian Material Pengujian

Polimer

(epoksi ,

wt%)

PAA

(Wt

%)

Cobalt

(wt

%)

Spesimen Uji

Tarik SEM FTIR TGA Adhesif

80 20

2 1

4 2

6 3

8 4

10 5

Pengujian Penelitian

Pengujian Tarik

Pengujian SEM

Pengujian FTIR

Pengujian TGA

Pengujian Adhesif

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Pengujian FTIR

Daerah

Serapan (cm-

1)

Ikatan Gugus Fungsi

824 C-O-C stretch of oxyrane group Epoksi

1028 C-O-C stretch of ether Eter

1507 C-C stretch aromatic Hidroksil

1603 C=C stretch aromatic hidroksil

N-H deformation Amina

2848 C-H stretch hidroksil

Daerah Serapan (cm-

1) Ikatan

Gugus

Fungsi

824 C-O-C stretch of oxyrane

group Epoksi

1028 C-O-C stretch of ether Eter

1507 C-C stretch aromatic Hidroksil

1603 C=C stretch aromatic hidroksil

N-H deformation Amina

2848 C-H stretch hidroksil

Daerah

Serapan (cm-1) Ikatan

Gugus

Fungsi

825 C-O-C stretch of oxyrane group Epoksi

1033 C-O-C stretch of ether Eter

1507 C-C stretch aromatic Hidroksil

1604 C=C stretch aromatic Hidroksil

N-H deformation Amina

2850 C-H stretch Hidroksil

2920 C-C stretch Alkane

3395 N-H stretch Amina

Daerah Serapan Epoksi

Daerah Serapan Epoksi/PAA(20)/Cobalt(4)

Daerah Serapan Epoksi/PAA(20)/Cobalt(10)

Pengujian Tarik

Grafik Pengaruh Penambahan Hardener terhadap Epoksi DGEBA dan Komersil

Analisis SEM

Bagian Spesimen yang akan dilakukan analisa

SEM

Epoksi

Cobalt 4%

Cobalt 10%

Analisis Uji Adhesif

Analisis Uji TGA

Sample T (oC)

5% Loss

T (oC)

10% Loss

Berat

Sisa

(%wt)

Epoksi 351.33 361.50 6.16

Epoksi / Cobalt (4%) 349.83 359.16 5.96

Epoksi / Cobalt

(10%)

286.83 353.83 9.43

BAB V Kesimpulan Dan Saran

1.Penambahan cobalt pada polimer meningkatkan nilai kekuatan adhesive. Data tertinggi diperoleh pada polimer yaitu 10,65MPa untuk Epoksi/Cobalt (4%) dan untuk Epoksi/Cobalt (10%) adalah 2,49 MPa. 2.Penambahan diatas 4% cobalt dapat meningkatkan stabilitas thermal pada polimer epoksi/cobalt, pada penambahan cobalt 4% menyababkan penurunan stabilitas thermal dari polimer menunjukkan berat sisa pada temperatur 800oC senilai 5,96%. Dan penambahan dengan cobalt 10% didapatkan nilai sebesar 9,43%. 3.Penambahan cobalt meningkatkan sifat kekuatan tarik dan modulus young. Pada penambahan cobalt didapatkan sifat kekuatan tarik dari polimer data tertinggi diperoleh pada komposisi 4% cobalt dengan nilai 22,04 MPa dengan nilai modulus young sebesar 0,87 Gpa.Untuk Epoksi dengan penambahan cobalt 10% didapatkan nilai kekuatan tarik 6,81 MPa dengan nilai modulus young 0,28 Gpa. 4.Penambahan cobalt pada polimer menurunkan sifat elongation data tertinggi diperoleh pada komposisi 2% cobalt dengan nilai 8,21 MPa untuk nilai terendah komposisi 10% cobalt dengan nilai 5,09 MPa

1.Perlu adanya penelitian lanjut untuk meningkatkan proses curing yang lebih cepat. 2.Akselerator cobalt sangat baik digunakan pada proses curing temperatur kamar dan dapat diaplikasikan pada dunia kateknikan dibidang kelautan

Kesimpulan

Saran