PELAPISAN HIDROFOBIK PADA KACA MELALUI METODE...
25
Disusun Oleh : Nur Hamidah 2308100049 Meta Fitri Rizkiana 2308100102 Dibimbing Oleh : Dr. Ir. Samsudin Affandi, M.S dan Prof. Dr. Ir. Heru Setyawan, M.Eng PELAPISAN HIDROFOBIK PADA KACA MELALUI METODE SOL-GEL DENGAN PRECURSOR WATERGLASS Laboratorium Elektrokimia dan Korosi, Teknik Kimia FTI - ITS
Transcript of PELAPISAN HIDROFOBIK PADA KACA MELALUI METODE...
Disusun Oleh :
Nur Hamidah 2308100049 Meta Fitri Rizkiana 2308100102 Dibimbing Oleh :
Dr. Ir. Samsudin Affandi, M.S dan Prof. Dr. Ir. Heru Setyawan, M.Eng
PELAPISAN HIDROFOBIK PADA KACA MELALUI METODE SOL-GEL
DENGAN PRECURSOR WATERGLASS Laboratorium Elektrokimia dan Korosi, Teknik Kimia FTI - ITS
PENDAHULUAN
1
Penggunaan Kaca
Latar Belakang
2
Keuntungan : 1. Tidak Basah oleh
Air 2. Mengurangi
gesekan fluida-permukaan
3. Mengurangi overloading fluida di permukaan
4. Mudah dibersihkan
Latar Belakang
3
Setyawan, Ambarwati dan Samsiadi (2010)
Setyawan, Ardhi dan Rois (2011)
Kaca hidrofobik dapat diproduksi dari metode dip-coating pada kaca dengan silika berbasis waterglass (Na2SiO3) yang dimodifikasi dengan gugus Alkil berupa TMCS atau HMDS
Lapisan hidrofobik berbasis waterglass pada kaca memiliki tingkat stabilitas yang hampir sama dengan lapisan hidrofobik berbasis TEOS, sehingga waterglass dapat dijadikan alternatif precursor lapisan hidrofobik pada kaca untuk menggantikan precursor TEOS
Penelitian terdahulu
Tujuan
membuat dan mempelajari teknik pelapisan hidrofobik pada kaca melalui metode sol-gel dengan precursor waterglass
Mengetahui teknik pelapisan silika pada kaca serta mengetahui kondisi operasi yang dapat meningkatkan stabilitas sifat hidrofobik pada substrat kaca yang terlapisi waterglass dengan metode sol-gel.
Manfaat
4
Tujuan-Manfaat
METODOLOGI PENELITIAN
5 Skema Penelitian
Prosedur Penelitian
Pertukaran ion 30 menit kemudian disaring
Titrasi KOH (1%wt) dengan silicic acid (rate =1 ml/min),
volume KOH : Silicic acid=1:10
Larutan Sodium Silikat
Perendaman kaca dengan alkohol 15 menit
Dioven 1 jam pada 105oC
PERSIAPAN KACA SOL SILIKA DARI
WATERGLASS
Dip coating, kecepatan penarikan 7,5 cm/min
Pencucian kaca dengan sabun
Silicic Acid pH=2
Sol Silika pH = 8-9
Perendaman kaca dengan aseton 15 menit
A
6
Aging 1 jam pada 50oC
Solvent exchange, 1 jam
Perendaman dengan TMCS (0.8 - 1.5% wt) dengan lama
pencelupan (9 - 17 jam)
KARAKTERISASI PRODUK
UJI STABILITAS
THERMAL UJI TRANSPARANSI
A
Aging 2 jam pada 100oC
UJI HIDROFOBIK
Prosedur Penelitian 7
8 Karakterisasi Produk
Uji PSA Sol silika yang dihasilkan dilakukan analisa ukuran partikel dengan menggunakan alat Particle Size Analyzer (PSA) Zeta Nanosizer ZS dengan prinsip gerak Brownian
Uji Hidrofobik Lapisan Meneteskan air pada permukaan kaca yang telah dilapisi kemudian kontak antara kaca dan permukaan air difoto menggunakan kamera Canon Ixus 230HS sehingga bisa diukur sudutnya
W2h
2θtan
9 Karakterisasi Produk
Uji Transparansi
Pengukuran ini menggunakan spektrofotometer UV-Vis dengan mengukur intensitas cahaya yang melewati sampel. Persen transmittan menunjukkan tingkat transparansi kaca.
Uji Thermal
Kaca yang terlapisi sol silika termodifikasi dilakukan uji thermal pada suhu 38°C selama 8 jam. Kemudian dilakukan uji hidrofobik pada kaca dan diukur sudut kontaknya.
HASIL PENELITIAN
Kestabilan Sol Silika
Wg 3%
pH = 8,52
Wg 4%
pH = 8,57 Wg = 5%
pH = 8,36 Wg = 6%
pH = 7,82
Wg = 3,6%
pH = 8,63
10 Hasil Penelitian
3% 3,6% 4% 5% 6% 7%
0,5%wt KOH tidak
stabil
tidak
stabil
tidak
stabil
tidak
stabil
tidak
stabil
tidak
stabil
1%wt KOH Stabil stabil stabil stabil stabil tidak
stabil
a b
11 Hasil Penelitian
Gambar a) Sol Silika Tidak Stabil, Gambar b) Sol Silika Stabil
Konsentrasi
KOH
Konsentrasi
waterglass
Pengaruh Kondisi Pembentukan dengan Kestabilan Sol Silika
Particle Size Analyzer
0,1 1 10 100 1000 10000
0
5
10
15
20M
ean V
ol (%
)
Size (d,nm)
D = 5,66 nm
Deviasi 2,9
12 Hasil Penelitian
0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.690
95
100
105
110
115
120
Su
du
t K
on
tak
(o )
Konsentrasi TMCS (M)
102,7o
99,1o
107,5o
118o
0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.690
95
100
105
110
115
120
Su
du
t K
on
tak
(o )
Konsentrasi TMCS (M)
Pengaruh Konsentrasi TMCS Terhadap Hidrofobisitas Kaca
13 Hasil Penelitian
Semakin meningkatnya konsentrasi TMCS maka semakin meningkat pula
hidrofobisitas kaca
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
80
85
90
95
100
105
110
115
120
Su
du
t K
on
tak
(o )
Lama Modifikasi (jam)
Pengaruh Lama Modifikasi Terhadap Hidrofobisitas Kaca
Semakin meningkatnya lama modifikasi larutan TMCS maka hidrofobisitas kaca
cenderung meningkat
14 Hasil Penelitian
104,6o
97,6o
115,3o
114,2o 117,6o 101,6o 104,4o
106,3o
104,2o
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.090
95
100
105
110
115
120
Su
du
t K
on
tak
(o )
Konsentrasi Waterglass (%wt)
Pengaruh Konsentrasi Waterglass Terhadap
Hidrofobisitas Kaca
Konsentrasi waterglass tidak berpengaruh secara signifikan terhadap meningkatnya
hidrofobisitas kaca
15 Hasil Penelitian
101,6o
96,3o
103,04o
102,1o
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.090
95
100
105
110
115
120
Su
du
t K
on
tak
(o )
Konsentrasi Waterglass (%wt)
0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.690
95
100
105
110
115
120Su
dut K
onta
k (o )
Konsentrasi larutan TMCS (M)
sebelum pemanasan sesudah pemanasan
20
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
80
85
90
95
100
105
110
115
120
Sudu
t Kon
tak
(o )
Lama Modifikasi (jam)
sebelum pemanasan sesudah pemanasan
Penurunan sudut kontak
16 Uji Thermal 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
90
95
100
105
110
115
120
Sudu
t Kon
tak
(o )
Konsentrasi Waterglass (%wt)
sebelum pemanasan sesudah pemanasan
17 Uji Transparansi
KESIMPULAN
Kesimpulan
Transparansi pada kaca hidrofobik memiliki % transmitan yang
tidak berbeda secara signifikan dengan kaca yang tidak terlapisi.
18
Sol silika stabil pada konsentrasi waterglass 3% ; 3,6% ; 4% ; 5% 6% pada temperatur pembentukan 60°C dengan KOH 1%wt, dan rate
titrasi silicic acid 1 ml/menit
Kaca yang terlapisi sol silika termodifikasi menghasilkan kaca
hidrofobik dengan sudut kontak terbesar 118o
Semakin meningkatnya lama modifikasi larutan TMCS maka
hidrofobisitas kaca cenderung meningkat
Semakin meningkatnya konsentrasi TMCS maka semakin meningkat
pula hidrofobisitas kaca
Konsentrasi waterglass tidak berpengaruh secara signifikan terhadap
meningkatnya hidrofobisitas kaca
Hidrofobisitas pada kaca cenderung mengalami penurunan
setelah dilakukan uji thermal
TERIMAKASIH….
300 400 500 600 700 800 900 1000 11000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% T
ran
smit
an
Panjang Gelombang (nm)
Kaca yang Belum Dilapisi Kaca yang Sudah Dilapisi
