Review Topik 9 & 10 Deassy

7/24/2019 Review Topik 9 & 10 Deassy

1/9

Mata Kuliah Pilihan Material Komposit

Tugas Mandiri Ringkasan Topik 9 dan 10

Emmanuella Deassy Edelweiss / 1206248924 / S1 Reguler

Topik 9 : Ketahanan Komposit Terhadap Komposit

4. Ketahanan Polimer terhadap Korosi, Campuran Polimer, dan Komposit dalam

Lingkungan Liuid

4.1 !asar !egradasi dari Material Polimer

Plastik, elastomer dan komosit digunakan se!agai !a"an konstruksi dan #oating atau

lining ada lingkungan yang korosi$% &etika material kontak dengan lingkungan li'uid, daatter(adi dua (enis degradasi, yaitu degradasi $isik dan kimiawi%

4.1.1 !egradasi "isik

&etika lasti# kontak dengan lingkungan li'uid, molekul li'uid selalui memenetrasi

dan !erdi$usi ke dalam material dan mengisi ruang antara rantai molekul dari olimer%

)ki!atnya material akan mengalami swelling yang akan meningkatkan massa dan

*olumenya, serta menurunkan kualitas si$at $isik dan mekanisnya%

+ika olaritas lasti# dan li'uid !er!eda olar dan non-olar., a!sorsi li'uid

men#aai kesetim!angan setela" kontak !e!eraa lama% +ika olaritasnya !er!eda, setela"

swelling ter(adi $enomena elarutan molekul olimer ditutui dengan molekul li'uid,

kemudian ikatan molekuler olimer larut se#ara $isik karena ikatan intermole#ular ada rantai

molekulnya% le" karena itu lasti# non-olar lema" ter"ada erlarut "idrokar!on yang

olaritasnya renda"%


2/9

Degradasi t"ermolasiti# tie linear umumnya diaki!atkan ole" degradasi $isik ini%

4.1.# !egradasi Kimia$i

Polimer yang memiliki gugus $ungsi dan/atau ikatan, umumnya terdegradasi ole" se#ara

reaksi kimiawi ada kondisi lingkungan tertentu, k"ususnya ketika kontak dengan li'uid%

Degradasi kimiawi ini diangga se!agai $enomena korosi dari material komosit% Se#ara

umum korosi dide$inisikan se!agai kerusakan materil aki!at reaksi dengan lingkungannya%

Pada !a"an komosit kerusakan materinya adala" degradasi dari material olimer serta

komosit% a!el di !awa" ini menun(ukkan !e!eraa reaksi korosi ada lasti#

Daru seluru" reaksi korosi di ta!el atas, yang aling sering ditemukan adala" korosi aki!at"idrolisis dan oksidasi%


3/9

a. &orosi 3idrolitik

Resin dengan ikatan ester dalam rantai utama olimer atau rantai #rosslinking seerti

unsaturated olyester serta resin eoy yang di #ure dengan asam an"idrida, akan mengalami

serangan kimiawi ole" asam atau !asa, serta emotongan dari rantai olimer ter(adi aki!at

"idrolisis% Reaksi "idrolisis ole" asam atau !asa dieksresikan se!agai

Reaksi ole" asam

Reaksi ini !ersi$at re*ersi!le%

Reaksi ole" !asa

Reaksi ini !ersi$at irre*ersi!le%

&etika korosi "idrolitik ter(adi, (umla" ikatan ester dalam resin menurun dan

kar!oksilat di"asilkan se!agai roduk korosi% Reaksi "idrolitik (uga ter(adi ada

ikatan eter, amida, dan uret"ane%

!. &orosi oksidati$

Polimer dengan ikatan ganda atau ikatan eter dalam strukturnya, serta gugus met"yl,

met"ylene dalam asam lemak atau gugus $enil, rentan ter"ada serangan ole" agen oksidasi

seerti 2, 5dan 322, serta asam oksidator kuat lainnya%


4/9

Pada lingkungan atmos$erik, lasti terdegradasi aki!at 2 dan sinar mata"ari sinar 7.%

ie reaksi korosi$ ini dise!ut dengan auto-oksidasi dengan reaksi

)gen oksidasi seerti al, &:n4, dan l2 menyerang osisi tak (enu" dalam

struktur resin dan mengaki!atkan korosi oksidasi yang ara"% ;arutan asam oksidator seerti

asam ekat 32S4, 35, 32r4, atau 35P4 (uga mengkorosi resin dengan reaksi

oksidasi selain dari "idrolisis%

&ekuatan tensile menurun melalui dua samai tiga ta"a dan setia ta"a!er"u!ungan dengan mekanisme korosi yang !er!eda% &"usus ada ta"a kedua, kekuatan

menurun seiring waktu dan dera(atnya tergantung ada tie asam dan kekuatan oksidasinya%

Pada ta"a ketiga, sloe dari garis lurus untuk ketiga asam sama, yang menun(ukkan !a"wa

ta"a ini diaki!atkan ole" "idrolisis%

#. &orosi aki!at reaksi transesteri$ikasi

Polimer dengan ikatan ester dalam struktur kimia akan mengaki!atkan koros dengan reaksi

transesteri$ikasi ada lingkungan al#o"ol% Reaksinya adala"

Dimana , 1-439%

Dalam met"anol, setela" a!sorsi yang sangat #eat, !erat resin seringkali menurun dan

setela" mengerngkan se#imen, engurangan !erat daat dili"at% ie korosi ini adala" korosi

tie enetrasi%

4%2 &eta"anan &oros dari Plastik

;a(u korosi lasti# dan komositnya sangat tergantung ada a!sorsi air dan atau

li'uid di lingkungannya serta reakti$itasnya%

4%2%1%1 )$initas Plastik dan airan di ;ingkungannya

Per!edaan aling signi$ikan ada erilaku korosi antara logam dan lasti# adala"

dera(at a!sorsi li'uid ke dalam material% ;i'uid dari lingungan daat dengan muda"

enetrasi ke dalam lastik karena (arak rata-rata antara rantai olimer le!i" !esar dariada#airan di lingkungan% Perilaku a!sorsi air !er!eda dengan lasti#, dan ini dise!a!kan ole"


5/9

olaritas% &etika olaritas lasti# dan #airan lingkungan #o#ok, maka kedua molekul akan

saling tertarik se"ingga (umla" li'uid tera!sorsi akan le!i" !anyak% Selain olaritas lasti#,

$aktor lain yang memengaru"i a!sorsi air adala"

Dera(at #rosslinking

Dera(at kristalinitas

&e!eradaan residu "ardener, $iller, additi*e, ds!%

Perilaku enertrasi li'uid die*aluasi dari koe$isien di$usinya serta kandungan li'uid (eni"

dalam resin% &oe$isien di$usi li'uid menurun seiring kenaikan densitas #rosslinking% Selain

itu, (umla" li'uid yang enetrasi ke dalam lasti# ada umumnya menurun seiring kenaikan

dera(at kristalinitas% &oe$isien di$usi didaatkan se#ara ekserimental dari eru!a"an !erat

resin% ilainya tergantung ada (enis resin, temerature, $iller, ds!%

4%2%1%2 Reakti$itas Plastik dengan ;i'uid

Dalam !e!eraa kom!inasi resin dan #airan lingkungan, degradasi aki!at reaksi kimia

ter(adi, seerti yang ditun(ukkan ada ta!el 4%2% Pada umumnya, simetri rantai dan ikatan

*alensi sekunder yang kuat akan mem!erikanglass transition temperature g. yang tinggi

se"ingga akan mem!erikan susunan yang !aik untuk rantai olimer se"ingga memiliki

keta"anan kimia yang le!i" !aik% Se!aliknya, ke!eradaan gugus pendant yang terletak

sem!arang atau gugus yang $leksi!el akan menurunkan keta"anan kimianya%

Pada umumnya keta"anan lasti# ter"ada !a"an korosi$ daat dirediksi dengan

mengeta"ui struktur olimernya, meskiun terdaat enge#ualian%

4%2%2 &arakteristik Plastik dan :aterial ;ainnya

a!el 4%6 menun(ukan !er!agai si$at $isik dari loga, keramik, dan lasti#% Daat

dili"at dari ta!el, !a"wa lasti# !ersi$at ringan dan kondukti$itas termal dan kekuatannya

relati*e renda" di!andingkan dengan material lain% Sala" satu kekurangan dari lasti# adala"

keta"anan anasnya yang renda", dengan !atasnya adala" di !awa" 100o ada termolastik%

amun lasti# dengan keta"anan anas yang sangat !aik tela" dikem!angkan, dikenal

dengan engineering plastics dan memilikiki !atas sekitar 1=0-200

o

% Dalam engineeringplastics, temerature distorsi aki!at anasnya melewati 200o dan !e!eraa lasti# ta"an

ada 500o atau le!i" dan dise!ut se!agaisuper engineering plastics.

Plastik ada umumnya menun(ukkan keta"anan kimia atau korosi yang tinggi% amun

di sisi lain, mereka menun(ukkan keta"anan !akar dan #ua#a yang renda"% Se#ara kasar,

lasti# menun(ukkan keta"anan ada lingkungan asam se"ingga !isa menggantikan material

logam, dan (uga memiliki keta"anan yang renda" ter"ada elarut organi#, dimana logam

menun(ukkan keta"anan yang #uku%


6/9

Topik 10: Ketahanan Reinforced Plastic terhadap cuaca dan durabilitas

%.4.&.# '(ek praktis

?nstalasi anel ada ata miring mendekati kondisi u(i standar outdoor weathering.S"eeting

!isa menggunakan gel#oat untuk melindunginya, atau igmen lain untuk mem!uatnya !uram

dan menyera atau meng"indari enetrasi radiasi 7% Dengan modem s"eering olyester

!erkualitas !aik, enurunan transmisi #a"aya setela" = ta"un di & dikatakan kurang dari

10@ setela" em!ersi"an. dan Aser*i#e li$eB men#aai 50 ta"un% Penelitian retensi si$at $isik

setela" > ta"un eksosure dilaorkan !a"wa enurunan bend strengthkurang dari 50@ dan

tensile strength kurang dari 20@%

%.4.4 )ot moulded *ompositions

S"eet moulding #omounds S:. dan olyester !ulk dan dough hot-moulding

materials seerti C: dan D: memerta"ankan si$at $isiknya dengan !aik ketika

tereksos namun karena mengandung !anyak $iller enamilannya rusak dengan #eat%

amun "ot moulded #omosition tana #oating tela" digunakan untuk alikasi yang

mem!utu"kan eksos eksterior seerti !umer ada mo!il dan anel rotekti$, serta kotak

meteran dan tangki air% Penggunaan warna netral seerti uti", krem, atau a!u-a!u dan tekstur

ermukaan seerti ribbingdan dengan enggunaan high gloss finishmem!antu men(aga

enamilanya%

%.4.+ plikasi pol-ester lainn-a

Cagian dengan ultrusi digunakan untuk "andrail, tray ka!el, tangga, dan !a"kan

konstruksi (em!atan% rientasi arallel dari $i!er kontinu memastikan !a"wa mereka

terlindaungi ole" resin, yang akan meningkatkan si$at keta"anan #ua#anya% ;aisan sleu!ung

oluester daat digunakan untuk meningkatkan erlindungan% :eskiun !egitu, $enomena


7/9

mem!uruknya kilau ermukaan ter(adi dengan le!i" #eat ketika #oating ermukaan tidak

digunakan, namun si$at mekanis teta ter(aga untuk waktu yang lama%

onto" yang !agus untuk roduk natural yang dikom!inasikan dengan roduk sintetis

untuk memaksimalkan si$at keduanya adala" anel !angunan olyester dengan ermukaan

stone-chipping. "iing yang daat terdiri dari !er!agai ukuran dan warna, tertanam di

ermukaan dari laisan yang dikuatkan dengan $i!erglass, siroduksi ada mesin kontinu dan

diotong men(adi ukuran standar% Panel sedemikian rua digunakan se#ara luas dalam

konstruksi !angunan dan sangat sedikit eru!a"an yang ditemukan setela" 15 ta"un

enggunaannya%

%.+ Resin "enolik

&omosit dengan !asis resin $enolik memiliki kele!i"an yaitu ta"an ai dan

meng"asilkan sedikit ai ketika ter!akar% )likasinya termasuk ada lining terowongan dan

komonen kereta% &omosit !er!asis resin $enolik "anya terdaat dengan warna gela dan

tidak #o#ok untuk alikasi yang memerlukan eksos eksternal ter"ada #ua#a tana

erlindungan karena erosi dan a!sorsi moisture yang tinggi, karena akan mengaki!atkan

kerusakan !entuk% oating dengan #amuran olyuret"ane dan eoksi daat dialikasikan

ada komosit $enolik namun akan memengaru"i si$at ta"an ainya% Se!elumnya gel#oat

untuk $enolik tidak tersedia namun !aru-!aru ini diumumkan !a"wa tela" di!uat satu gel#oat

yang #o#ok untuk $enolik%

;aminat $enolik (uga digunakan dalam alikasi roket dan er(alanan ruang angkasa

se!agai erlindungan dari anas ada saat keluar dan masuknya ke dalam atmos$ir !umi%

Pada temerature yang sangat tinggi, ermukaan ter!akar dan meninggalkan laisan kar!on

yang !ersinar dan kemudian akan dikor!ankan dengan a!lasi untuk melindungi dan

menginsulasi ermukaan di !awa"nya untuk waktu lama%

%.% Resin 'poksida

Resin eoksida dikenal untuk ketanggu"annya dan keta"anan kimianya% &arena itu

mereka !anyak digunakan dalam alikasi kritikal seerti esawat dan aerospace, oil rigdan

tangki enyimanan !a"an kimia serta kaal ke#eatan tinggi, !iasanya digunakan !ersama

dengan serat kar!on atau aramid% ntuk alikasi yang sangat kritis terse!ut, enyeraan

moisture ada "umiditas tinggi daat mengaki!atkan eru!a"an yang kritis ada si$at

$isiknya% &"ususnya karena ditemukan enggunaan ada su"u -50o dan 110o% Pada

eoksi konensional, untuk tia 1@ enyeraan air, g menurun sekitar 20o% Pada !er!agai

$ormulasi resin eoksi, ditemukan !a"wa a!sorsi air !er*ariasi dengan $aktor 10 untuk tie

resin yang !er!eda, dan $aktor 5 untuk enggunaan "ardener ada resin yang sama%

Pada alikasi yang le!i" tidak kritis, resin eoy standar !isa memerta"ankan si$at

$isiknya dengan !aik, meskiun #uku diengaru"i ole" e$ek merugikan dari radiasi 7

ter"ada enamilannya, dimana resin akan #eat menguning serta chalking engauran.

aki!at strukturnya yang aromati#% Resin ey ali$atik dan #y#loali"ati# le!i" ta"an ter"ada

enguningan dan daat digunakan se!agai !asis gel#oat eoy%


8/9

%. Polimer thermosetting lainn-a

%..1 Resin /ilikon

Resin sili#on dengan !asis olyorganosiloane memiliki keta"anan ter"ada sinar 7

dan #ua#a yang sangat !aik dan digunakan untuk mem!uat komonen yang dierkuat danlaminat, yang (uga memiliki si$at insulasi elektrik dan keta"anan anas%

%..# Pol-urethanes

Polyoret"ane digunakan dalam reinforced resin injection moulding RR?:. untuk

em!uatan !agian seerti !umer mo!il% :aterial ini !iasanya tidak sta!il ter"ada sinar 7

dan warnanya udar ketika tereksos% amun (ika diwarnai dengan warna "itam kar!on, dan

dista!ilisasi dengan agen 7, material ini daat digunkan untuk alikasi eksterior tana

erlindungan selain satu lais unreinforced materialyang disemrotkan ke ermukaan !arang

seerti gel#oat olyester. se!elum diin(eksikan untuk mem!erikan erta"anan rotekti$ter"ada eksosure% mumnya olyuret"ane ali$atik memiliki keta"anan warna dan kekuatan

setela" weathering di!anding dengan olyuret"ane aromati#%

%. Thermoplasti*s

%..1 Tuuan umum dari polimer termoplastik

&eta"anan e$ek #ua#a dari olimer termolastik !er*ariasi dari Bsangat !aikB "ingga

A!urukB% &e!anyakan termolastik awal seerti olystyrene, nitrat selulosa, dan olyole$in

menun(ukkan keta"anan yang !uruk ter"ada e$ek #ua#a% ernyata !anyak olimer dengan

si$at ta"an #ua#a yang !uruk daat ditrans$ormasi dengan mengga!ungkannya dengan

stabilizer seerti antioksidan, 7 agent, #ar!on !la#k, ds!% yang #o#ok untuk emakaian

eksternal ke dalam material%

Penggunaan igmentasi/sta!ilisasi dengan #ar!on !la#k adad termolasi# untuk

eksosure eksternal se#ara luas daat dialikasikan namun erlu dier"atikan karena "al itu

meningkatkan a!sorsi anas radiasi se"ingga daat menye!a!kan eru!a"an !entuk%

Polymet"yl met"a#rylate P::). sangatla" ta"an ter"ada e$ek #ua#a% oating atau

laminating laisan a#ryli# ke ermukaan termolastik lainnya daat dilakukan untuk

meningkatkan er$orma luar ruangannya% Poly*inyl #"loride P7. adala" olimer yang

tidak sta!il ter"ada anas dan eksosure sinar 7, namun daat diga!ungkan dengan

sta!ilier, dan seringkali digunakan untuk eriaan di luar ruangan dan alikasiglazing.

%..# 'ngineering Thermoplasti*s

Canyak dari engineering thermoplasticsdaat memerta"ankan si$at $isiknya yang

sangat !agus setela" eksosure eksternal, (ika dikom!inasikan dengan sta!ilier, #ar!on

!la#k, 7 agent, ds!% :asala" yang di"adai adala" &eta"anan warna dan surface gloss,

se"ingga dierlukan coating di ermukaan, dimana !anyak digunakan tie kon*ensional

seertifilm laminating dan metallization.Polimer yang memiliki keta"anan ter"ada e$ek

#ua#a adala" yang tela" di $luorinasi%


9/9

%..& Rein(or*ed thermoplasti*s $ithout (i2res

"ermolasti# digolongkan se!agai kelas reinforcedketika mereka mengandung $iller

mineral yang !ukan serat $i!er.% Filler ini digunakan untuk meningkatkan kekakuan dari

olimer dengan modulus yang ke#il% Filler !iasanya memengaru"i enamilan ermukaan

material se"ingga komonen !iasanya di!uat dengan warna "itam atau a!u-a!u gela% Garna

ini akan memudar ketika terkena e$ek #ua#a, yang daat ter(adi le!i" #eat (ika ter(adi

kontaminasi ermukaan% :eskiun !egitu si$at mekanis teta menun(ukan er$orma yang

!aik sean(ang enggunaannya%

%..4 "i2er rein(or*ed thermoplasti*s

Seerti resin t"ermoset, t"ermolasti# (uga daat dikuatkan dengan $i!er, misalnya

enggunaan glass $i!er untuk meningkatkan kekakuan dan kekuatan% amun elastisitas

dikor!ankan% :aterial seerti itu !iasanya diroduksi dengan in(e#tion moulding meskiun

!e!eraa teknik menarik sedang dikem!angkan untuk ultrusion, $ilament winding,

staming, ds!% Penamilan ermukaan dari !arang yang menggunakan injection moulding

umumnya diengaru"i ole" reinforcement,dimana !iasanya ter(adi diskontinuitas #etakan

seerti knit lines, dan transisi kete!alan dinding%

%.9 Rein(or*ements

Pemili"an fiber reinforcement akan sangat memengaru"i e$ek keta"anan a!sorsi

moisture dan keta"anan "idrolisis aki!at matriks resin, k"ususnya ketika resin olyeter

digunakan% E-glass dengan kandungan alkali renda" aling umum digunakan se!agaiglass

reinforcement dan dilaisi dengan organosilane untuk melindunginya dan meningkatkankanan antaranya dan resin% +ika chopped strand glass matdigunakan se!agai reinforcement,

te !inder yang digunakan dalam manu$akturnya akan memengaru"i keta"anan "idrolisis%

Cinder !u!uk owder. le!i" disukai di!anding !inder emulsi oly*inyl a#etate% Seringkali

di#o!a enggunaan serat alami se!agai reinforcement namun !elum !er"asil naik karena

kekuatannya yang !uruk dan enyeraan air yang tinggi%

Perlindungan luar !a"an komosit untuk e$ek #ua#a eksternal umumnya tidak

diengaru"i ole" tie reinforcement, amun ada ta"a ak"ir enyerangan, ketika laisan

luar tela" dirusak, eksosure dari $i!er sendiri akan memer#eat kerusakan/eru!a"an

!entuk aki!a di$usi air ke dalam material antara resin dan $i!er, serta ada kasus $i!er alami,

di$usi ter(adi (uga ke dalam $i!er itu sendiri% Penyeraan air akan merusak ikatan antar $asa

dari resin dan $i!er%

Review Topik 9 & 10 Deassy

Documents

Transcript of Review Topik 9 & 10 Deassy