Karakteristik Raw Material Epoxy Resin.
(Sri Rahayu dan Mabe Siahaa.
KARAKTERISTIK RAW MATERIAL EPOXY RESIN TIPE BQTN-EX
157 YANG DIGUNAKAN SEBAGAI MATRIK PADA KOMPOSIT
(THE CHARACTERISTICS OF RAW MATERIAL BQTN-EX 157 EPOXY
RESIN USED AS COMPOSITES MATRIX)
Sri Rahayu1.
Mabe Siahaan2 Pusat Teknologi Penerbangan Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl.
Raya LAPAN.
Sukamulya.
Rumpin.
Bogor 16350 Indonesia 1e-mail: sri.
anwar@gmail.
2mabesiahaan@yahoo.
Diterima 13 Januari 2017.
Direvisi 12 Februari 2018.
Disetujui 15 Februari 2018
ABSTRACT
The objective of the research is to characterize resin raw material used as matrix in composite.
Resins are rigid or semi-rigid polymer materials at room temperature, whereas epoxy resins are a class of organic chemical bonding systems used in special coating or adhesive preparations.
This study reports the composition effect of BQTN-EX 157 epoxy resin with its hardener on mechanical, physical, and chemical properties.
For the purpose, samples were prepared by varying the composition of the mixture .
olume fractio.
between epoxy resins and hardener ie 2: 1/4, 2: 1/2, 2: 3/4, and 2: 1.
The mixture was molded into plate sheets for 7 days, then were formed into test specimens.
The specimens were tested for their ultimate tensile strength (Eu,) with Universal Testing Machines (UTM) AND RTF2410 series, their densities (A) with FH-MD200 series densitometer, and their molecular group with IR Prestige-21 series FTIR.
Results show that the lowest and highest mean tensile strength values of 4872 and 57.
9254 MPa were produced in the mixed compositions of 2: 1/4 and 2: 1, the lowest mean density was 1.
1065 g/cc and the highest was 1.
1430 g/cc on a mixture of 2: 1 and 2: 1/4 Furthermore, the absorption frequency value occurs at 1050 -1700 cm-1 and in this frequency region the lowest and highest formation of peak C-O and C=C occurs.
Thus it can be concluded that if the amount of volume fraction of hardener more mixed with epoxy resin will increase ultimate tensile strength.
decreases density.
and resulting into the formation of C-O and C=C Keyword: epoxy resin, hardener, fraksi volume, ultimate tensile streght, densitas Jurnal Teknologi Dirgantara Vol.
15 No.
2 Desember 2017 :151 -160
ABSTRAK
Tujuan dari penelitian adalah mendapatkan karakterisasi raw material resin yang digunakan sebagai matrik pada komposit.
Resin adalah material polimer yang kaku atau semi kaku pada suhu kamar, sedangkan epoxy resin adalah kelas sistem ikatan kimia organik yang digunakan dalam preparat lapisan khusus atau perekat.
Penelitian ini melaporkan pengaruh komposisi resin epoxy BQTN-EX 157 dengan hardener terhadap sifat mekanik, fisis, dan kimia.
Untuk itu, sampel dibuat dengan variasi komposisi campuran .
raksi volum.
antara epoxy resin dengan hardener 2:1/4, 2:1/2, 2:3/4, dan 2:1.
Kemudian campuran dicetak menjadi lembaran plat selama 7 hari, setelah itu lembaran plat dibentuk menjadi spesimen uji.
Selanjutnya spesimen diuji kuat tariknya (E.
dengan Universal Testing Machines (UTM) seri AND RTF-2410, densitasnya (A) dengan densitometer seri FHMD200, dan group molekulernya dengan FTIR seri IRPrestige-21.
Secara berturut-turut, nilai ratarata kuat tarik terendah dan tertinggi adalah 16.
4872 dan 57.
9254 MPa yang dihasilkan pada komposisi campuran 2 : 1/4 dan 2 : 1, nilai rata-rata densitas terendah 1.
1065 g/cc dan tertinggi 1430 g/cc pada komposisi campuran 2 :1 dan 2 : 1/4.
Selanjutnya nilai frekuensi penyerapan terjadi pada 1050 A 1700 cm-1 dan pada daerah frekuensi ini terjadi pembentukan peak C-O dan C=C terendah dan tertinggi.
Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa jika jumlah fraksi volume dari hardener semakin banyak dicampur dengan resin epoxy akan meningkatkan kuat tarik.
densitas, dan menghasilkan pembentukan senyawa C-O dan C=C.
Kata kunci: epoxy resin, hardener, fraksi volume, ultimate tensile streght, densitas PENDAHULUAN Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan yang menakjubkan dalam aeronautika, astronautika dan industri biomekanik telah memotivasi peneliti untuk bekerja pada bahan struktural baru yang memiliki sifat spesifik yang Saat ini penelitian tentang struktur baru tersebut sudah memasuki nano teknologi, diantaranya adalah (CNT) komposit polimer salah satu material maju yang menampilkan karakteristik yang sangat menarik yaitu mekanik, termal, kimia, listrik dan optik.
Dapat dilihat bahwa sejumlah besar makalah penelitian dan review menjelaskan sifat mekanik komposit CNT yang diperkuat polimer [Meisam Omidi et al.
, 2.
Poliester adalah salah satu kelompok besar resin sintetis, aplikasinya sangat luas dengan mencampur vinil dan katalis radikal bebas pada suhu kamar.
Resin adalah material polimer yang kaku atau semi kaku pada suhu kamar.
Epoxy resin adalah kelas sistem ikatan kimia organik yang digunakan dalam preparat lapisan khusus atau perekat.
Sedangkan thermosetting yang merupakan produk reaksi dari epoxy resin dan hardener amino [Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures, 2.
Polimer biasanya epoxy, vinylester atau polyester thermosetting plastik, dan resin fenol formaldehid masih Fiber Reinforced Polymer system (FRP.
umumnya digunakan dalam industri aerospace, otomotif, kelautan, dan konstruksi.
Material komposit adalah merupakan material yang direkayasa atau bahan alami yang terbuat dari dua atau lebih bahan konstituen yang berbeda secara signifikan sifat-sifat fisik atau kimia yang dalam struktur akhir tetap terpisah dan Fiber Reinforced Polymer (FRP) komposit digunakan di hampir setiap jenis struktur teknik canggih, dengan penggunaannya berkisar dari pesawat, helicopter, pesawat ruang angkasa hingga perahu, kapal, platform lepas pantai, mobil, barang-barang olahraga, infrastruktur sipil seperti jembatan dan Karakteristik Raw Material Epoxy Resin.
(Sri Rahayu dan Mabe Siahaa.
bangunan [Martin Alberto Masuelli, [Meisam Omidi, et al.
, 2.
telah berhasil membuat MWCNT/LY5052 komposit epoxy dan perilaku tarik dari matriks murni dan komposit dengan berbagai variasi wt% dari MWCNTs yang diselidiki.
Selain dari MWCNT menampilkan peningkatan yang cukup significant pada modulus Young dan kekuatan tarik dari komposit yang Ini menegaskan bahwa MWCNT adalah sangat menjanjikan penguatan untuk bahan epoxy.
Komposit mempunyai fleksibilitas yang tinggi, karena bahan komposit dapat dirancang dari awal dengan menyusun dan mengkombinasikan berbagai karakteristik karakteristik yang diinginkan dan dapat disesuaikan dengan kebutuhan berat [Kurniadi Sukma Wijaya, et al.
Penelitian lainnya [Dhidhit Wahyu Widyatmaja, et al.
Maret 2.
telah dapat menunjukkan pengaruh suhu pencampuran terhadap kekuatan tarik dan fracture toughness epoxy resin -organoclay montmorillonite nanokomposit, yaitu dengan bertambahnya suhu maka mempermudah penyebaran clay.
Nilai kekuatan tarik dan fracture toughness dari suhu 60 AC hingga 100 AC mengalami peningkatan.
[S.
Sulaiman, et al.
, 2.
dalam penelitian yang telah dilakukan mengatakan bahwa analisis hasil uji tarik, lentur dan kekerasan menunjukkan peningkatan nilai dari masing-masing sifat mekanik bilamana fraksi volume pengeras diperbesar menjadi 15% dalam komposit.
Hal ini campuran antara resin dengan pengeras yang maksimum pada persentase ini, di mana pembentukan cincin aromatik lebih dominan.
[Ridzuan Mustafa, et al.
telah mengsintesis resin epoxy dengan bahan pokok phenylhydroquinone 4aminophenylsulfone, hasil sintesa ini menunjukkan peningkatan temperatur transisi Tg, suhu dekomposisi.
Juga dalam identifikasi yang dilakukan menunjukkan bahwa stabilitas kimia serta kekerasan meningkat sebagai akibat dari jaringan cross-link.
Mencampur resin dengan hardener akan menghasilkan properties karena reaksi kimia dari bentuk cairan menjadi keras.
Proses cure dapat dilakukan dengan penambahan zat pengering, dengan atau tanpa katalis.
Bahan hardener merupakan bahan yang menimbulkan terjadinya proses curing.
[La Maaliku, et al.
, 2.
menyatakan bahwa hardener terdiri dari dua bahan yaitu asselerator dan katalisator, di mana kedua material ini akan menimbulkan panas dan panas ini mempercepat proses pengeringan.
Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik raw material resin epoxy BQTN-EX 157 dengan variasi komposisi Karateristik tersebut adalah sifat mekanik, fisis, dan kimia, pada komposisi yang bervariasi.
Pengetahuan mengenai karakteristik tersebut berguna dalam aplikasinya pembuatan komposit struktur pesawat LSU LAPAN, yang komponen-komponenya persyaratan berbeda.
METODE PENELITIAN
Masing-masing sampel dipreparasi dengan membuat variasi komposisi campuran .
raksi volum.
antara resin epoxy dengan pengeras/hardener yaitu 2:1/4, 2:1/2, 2:3/4, dan 2:1, kemudian diaduk hingga homogen secara berturutturut.
Kemudian campuran tersebut dituangkan ke dalam cetakan dengan .
ditempatkan pada kondisi STP selama 7 hari sehingga menghasilkan lembaran plat datar yang solid.
Setelah itu, lembaran resin epoxy-hardener dibentuk menjadi sampel-sampel uji.
Selanjutnya untuk sampel uji tarik, spesimen dibuat mengacu pada ASTM D638 type II [Michael J.
Moran.
Howard N.
Shapiro, 2.
, seperti yang disajikan dalam Jurnal Teknologi Dirgantara Vol.
15 No.
2 Desember 2017 :151 -160 Gambar 2-1, kemudian kuat tarik maksimum .
ltimate tensile streght ,Eu,) diuji dengan Universal Testing Machines (UTM) seri AND RTF-2410.
Spesimen dengan dimensi .
,5 x 0,5 x 0,.
mm3 digunakan untuk mengukur densitas ,A, dan diuji dengan densitometer seri FHMD200 yang menggunakan prinsip Archimedes dan grup molekuler yang terbentuk dalam sampel diuji dengan FTIR seri IRPrestige-21.
Gambar 2-1: Bentuk sampel uji berdasarkan ASTM D638 Gambar 2-2: Spesimen perlakuan uji tarik untuk komposisi epoxy resin dengan hardener .
2:1/4, .
2:1/2, .
2:3/4 dan .
2:1 HASIL DAN ANALISA Uji Tarik Kuat tarik maksimum .
ltimate tensile strenght ,Eu,) dari sampel dengan variasi komposisi campuran antara resin dengan pengeras/hardener yaitu 2:1/4, 2:1/2, 2:3/4, dan 2:1 secara berturutturut dilakukan dengan Universal Testing Machines (UTM) seri AND RTF-2410.
Hasil pengukuran dari setiap komposisi epoxy resin dengan pengeras disajikan dalam Gambar 3-1.
Pada Gambar 3-1a, 3-1b, 3-1c dan 3-1d adalah bentuk fisik specimen dengan komposisi perban-dingan epoxy resin dengan hardener adalah 2:1/4, 2:1/2, 2:3/4, dan 2:1 secara berturut-turut .
alam fraksi volum.
setelah menerima perlakuan uji tarik.
Dalam Gambar 3-1a tersebut ditampilkan daerah atau posisi yang patah di mana patahnya berada posisi yang Sedangkan Gambar 3-1b menampilkan daerah atau posisi patah yang berbeda, namun dapat dikatakan posisi patah yang terjadi relatif sama.
Gambar 3-1c dan 3-1d menampilkan daerah atau posisi patah, di mana patahnya ada pada posisi yang hampir relatif sama.
Secara umum dapat dikatakan bahwa hasil perlakuan uji tarik yang diterima menyatakan bahwa homogenisasi belum dicapai dalam pembuatan spesimen.
Hasil uji tarik untuk masing-masing komposisi resin epoxy hardener disajikan dalam Gambar 3-2.
Dalam Gambar 3-2a disajikan hasil uji tarik spesimen untuk perbandingan komposisi resin epoxy dengan hardener 2:1/4 .
alam fraksi Dalam gambar ini ditampilkan hasil uji tarik specimen A adalah EA = 8,276 MPa dan E adalah EE = 6,145 MPa memiliki nilai yang terendah dari specimen lainnya.
Sedangkan hasil uji tarik yang dihasilkan pada spesimen G adalah EG = 14,686 MPa dan D adalah ED = 15,682 MPa kedua hasil ini menumjukkan hasil yang relatif sama akan tetapi jauh lebih besar dari hasil uji tarik pada spesimen A dan E.
Karakteristik Raw Material Epoxy Resin.
(Sri Rahayu dan Mabe Siahaa.
Gambar 3-1: Spesimen komposisi epoxy resin dengan hardener .
2:1/4 , .
2:1/2 , .
2:3/4 dan .
2:1 Jika dilihat hasil uji tarik pada specimen C yaitu EC = 19,093 MPa yang merupakan nilai uji tarik tertinggi pada komposisi ini.
Namun nilai ini belum dapat dikatakan sebagai nilai yang sebenarnya karena dari lima pengukuran hanya spesimen C yang memiliki nilai Dengan menggunakan nilai ratarata dari tiga nilai tertinggi maka nilai uji tarik yang dicapai adalah Erata-rata = 16,487 MPa.
Pada Gambar 3-2b disajikan perbandingan komposisi resin epoxy dengan hardener 2:1/2 .
alam fraksi Dalam ditampilkan bahwa hasil uji tarik pada specimen C dan D adalah EC = 16,438 MPa dan ED = 16,379 MPa di mana nilai ini dapat diabaikan jika dibandingkan dengan nilai lainnya, nilai uji tarik pada specimen G dan F adalah EG =18,86 MPa dan EF = 19,368 MPa di mana nilai-nilai EG dan EF dapat dikatakan relatif sama.
Hal ini terjadi karena ketidak homogenan terbentuknya void di dalam sampel.
Sedangkan nilai uji tarik pada sampel lainnya A.
E dan B adalah EA= 26,153 MPa.
EE = 26,836 MPa dan EB = 30,035 MPa.
Dalam hasil ini EA dan EE memiliki nilai uji tarik yang relatif sama namun sangat significant bila dibandingkan dengan nilai EC.
ED.
EG dan EF.
Nilai tertinggi pada komposisi ini adalah nilai uji tarik EB = 30,035 MPa.
Karena hasil yang didapat adalah bervariasi maka nilai uji tarik rata-rata untuk tiga nilai uji tarik tertinggi pada sampel adalah nilai Erat-rata = 27,67 MPa.
Seperti kejadian pada Gambar 3-2a dan b, hal yang sama terjadi juga pada Gambar 3-2c dengan komposisi perbandingan antara epoxy resin dengan hardener adalah 2:3/4 .
alam fraksi volum.
, di mana hasil yang diperoleh dalam pangujian secara berturut-turut adalah EA = 20,82 MPa dan EF = 19,62 MPa, kedua nilai komposisi ini sehingga dapat diabaikan.
Jurnal Teknologi Dirgantara Vol.
15 No.
2 Desember 2017 :151 -160 Gambar 3-2: Grafik stress-strain epoxy resin hardener dengan variasi komposisi Sementara lima nilai tertinggi adalah sebagai berikut EG 28,59MPa.
ED = 30,15 MPa.
EC=30,66MPa.
EE= 35,42MPa dan EA = 38,54MPa.
Dari kelima hasil ini dapat diambil nilai rata-rata uji terik pada kompsisi ini yaitu Erata-rat = 32,752 MPa.
Gambar 3-2d manampilkan hasil uji tarik spesimen untuk perbandingan komposisi resin 2:1 .
alam fraksi volum.
Dalam gambar tersebut spesi-men G patah sebelum mencapai nilai ultimate.
Sementara enam spesimen lainnya putus setelah melewati titik ultimate.
Adapun nilai uji tarik pada titik putus dari specimen adalah EA = 57,31 MPa.
EB = 54,08 MPa.
EC = 57,33 MPa.
ED = 56,31 MPa.
EE= 56,39 MPa dan EF = 56,35 MPa, oleh karena itu dapat dikatakan bahwa nilai rata-rata hasil uji epoxy resin hardener 2:1 adalah 56,295 Mpa.
Berdasarkan data hasil penelitian [La Maaliku et al.
, 2.
bahwa komposisi campuran yang ideal, terdapat pada komposisi campuran yang memiliki nilai perbandingan komposisi 99:1% dan menghasilkan nilai tegangan tarik sebesar 57,44 N/mm2.
Uji Fourier Transform Infrared Red (FTIR) Spektrum Fourier Transform Infrared Red (FTIR) adalah alat yang digunakan untuk mengetahui senyawa kimia yang terbentuk dalam material.
Adapun data yang ditampilkan oleh FTIR adalah tinggi rendahnya peak yang dihasilkan, seperti yang disajikan dalam Gambar 3-3.
Dengan menggunakan [Skoog.
Holler dan Nieman, 1998.
Mizan Tamimi et al.
, 2013.
Prima Widi Hatmi et , 1998.
Elisa Borowski et al.
, 2.
pengukuran FTIR yang dihasilkan yaitu pada Gambar 3-3a ditampilkan bahwa puncak-puncak telah terbentuk pada frekuensi 1076,28 dan 1066,64 cm-1, hal ini menyatakan bahwa telah terbentuk ikatan C=O .
Selain itu juga telah dihasilkan puncak-puncak pada frekuensi 1506,41 dan 1647,21cm-1 yang menyatakan telah dihasilkan ikatan C=C .
incin aromati.
Sedangkan pada Gambar 3-3b ditunjukkan bahwa telah terbentuk ikatan C=O .
pada puncak gelombang tertinggi pada frekuensi1060,85 cm-1 dan ikatan C=C .
incin aromati.
telah dihasilkan pada puncak-puncak frekuensi 1558,48 dan Karakteristik Raw Material Epoxy Resin.
(Sri Rahayu dan Mabe Siahaa.
1635,64 cm-1.
Di lain pihak.
Gambar 3-3c menyajikan puncak-puncak gelombang tertinggi pada frekuensi 1066,64 cm-1 dan 1103,28 cm-1 ,hal ini menyatakan bahwa telah terbentuk ikatan C=O .
Gambar 3-3: Hasil ukur FTIR sampel resin epoxy Ae hardener dengan komposisi yang bervariasi Jurnal Teknologi Dirgantara Vol.
15 No.
2 Desember 2017 :151 -160 Selain gugus ester juga telah dihasilkan puncak-puncak pada frekuensi 1508,33 dan 1683,86 cm-1 yang menyatakan telah dihasilkan ikatan C=C .
incin aromati.
Sementara Gambar 3-3d menampilkan puncak-puncak yang dihasilkan ada pada frekuensi 1064,71 cm-1 dan 1111 cm-1 yang berarti bahwa telah terbentuk ikatan C=O .
Selain itu juga telah dihasilkan puncakpuncak pada frekuensi 1508,33 cm-1 dan 1647,21 cm-1 yang menyatakan telah dihasilkan ikatan C=C .
incin aromati.
Dari Gambar 3-3a dapat dilihat bahwa dengan perbandingan komposisi epoxy resin dengan hardener adalah 2 berbanding A menghasilkan intensitas gelobang ester yang lemah.
Sedangkan dalam Gambar 3-3 b, c dan d perbandingan antara epoxy resin dengan hardener adalah 2:1/2 , 2:3/4 dan 2:1 menampilkan kekerasan yang semakin meningkat jika jumlah fraksi volum hardener meningkat.
Jika hasil FTIR ini dihubungkan dengan hasil uji tarik dapat dinyatakan bahwa jumlah fraksi volum hardener semakin meningkat dalam komposisi epoxy resin maka kekerasannya semakin meningkat.
Uji Densitas Pengujian densitas merupakan pengujian sifat fisis dari specimen, yang bertujuan untuk mengetahui nilai densitas Spesimen dibuat sesuai standart ASTM D638-99 selanjutnya diuji/dihitung densitasnya dengan cara membandingkan massa sampel di udara dengan massa di air sesuai dengan prinsip Archimedes.
Adapun alat yang digunakan adalah densitometer FH-MD200.
Dari pengukuran yang dilakukan terhadap masing-masing sampel dari setiap komposisi maka diperoleh tabel densitas seperti yang disajikan dalam Tabel 3-1.
Dalam Tabel 3-1 disajikan hasil pengukuran densitas dari masing-masing sampel .
etiap komposisi 4 sampe.
untuk setiap komposisi perbandingan epoxy resin dengan hardener.
Dari Tabel 3-1 ini dapat dikatakan bahwa bilamana jumlah fraksi volum hardener semakin semakin menurun.
Tabel 3-1: HASIL PENGUKURAN MASING-MASING SAMPEL DARI SETIAP KOMPOSISI PERBANDINGAN No.
Perbandingan fraksi volum Epoxy Resin : Herdener Arata-rata .
/cm.
2:0,25 2:0,5 2:0,75 2 :1 Vrata-rata .
Karakteristik Raw Material Epoxy Resin.
(Sri Rahayu dan Mabe Siahaa.
KESIMPULAN Berdasarkan hasil yang diperoleh dari penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa dalam preparasi sampel masih dihasilkan void sehingga posisi patah dari fisik sampel bervariasi hal ini menyatakan ketidak homogenan sampel.
Dengan variasi fraksi volume hardener nilai uji tarik yang dihasilkan semakin meningkat bilamana jumlah fraksi volume hardener meningkat yaitu 56,295 Mpa .
raksi volume epoxy resin: fraksi volume hardener yaitu 2:.
, hasil yang sama telah dihasilkan juga oleh [La Maaliku et al.
, 2.
Sejalan dengan kejadian tersebut dihasilkan juga kekerasan yang semakin meningkat yang merupakan akibat ikatan molekul antara hardener dengan epoxy resin semakin meningkat dan solidifikasi dalam campuran meningkat juga.
Oleh karena itu densitas dari campuran akan menurun yaitu 1,1065 g/cc.
Nanotubes.
Polymers, w.
journal/polymers ISSN 2073-4360.
Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures, 2002.
ACI 440.
2R-02.
Reported by ACI Committee 440.
Kurniadi Sukma Wijaya, et al.
, 2014.
Kekuatan Geser dan Kelenturan Komposit Woven S- Glass Berbasis Epoxy Resin Araldite LY 5138-2 dengan Hardener HY 5138 Basis Data Bidang Kedirgantaraan.
FMIPA UI.
La Maaliku et al.
, 2014.
Pengaruh Komposisi Campuran Polyester Hardener Terhadap Bending Resin Kuat Tarik dan Polimer termoset.
Jurnal Dinamika (ISSN: 2085-8.
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo.
Kendari.
Martin Alberto Masuelli, 2013.
Introduction of Fibre-Reinforced PolymersAePolymers and Composites: Concepts.
Properties and Processes, http://dx.
org/ 10.
UCAPAN TERIMAKASIH