PEMBUATAN POLYURETHANE FOAM DENGAN MENGGUNAKAN … · Surfaktan Definisi : Merupakan surface active...

PEMBUATAN POLYURETHANE FOAMDENGAN MENGGUNAKAN CASTOR OIL

Oleh :

1. Tri Istiqomah Rahmawati (2309 105 22)

2. I Wayan Lingga Wardana (2309 105 23)

1. Dr. Ir. Sumarno, M.Eng

2. Eva Oktavianingrum, ST. Msc

Dosen Pembimbing :

R OHOH

Polyol

R'NCOOCN

Diisocyanate

Raw Materials :1. Polyol2. Polyisocyanate3. Katalis4. Blowing Agent5. Surfaktan

LATAR BELAKANG

Bahan Baku : petroleum based polyol

Castor Oil à Biji Jarak KepyarAdanya gugus hidroksil

Booming Pemanfaatan Polyurethane di Dunia.70% berupa Polyurethane Foam

Alternative polyol from natural resource àTrigliseride oil

PERUMUSAN MASALAHH

CH

O

C C

O

H

O

H H

C

C

CO

O

O

C

C

C

C

C

C

C

HC

HC

C

HC

C

C

C

C

C

C

HH

HH

HH

HH

HH

HH

HH

HH

OH

HH

HH

HH

HH

HH

HH

H

C HH

C

C

C

C

C

C

HC

HC

C

HC

C

C

C

C

C

C

H

HH

HH

HH

HH

HH

HH

HH

OH

HH

HH

HH

HH

HH

HH

C

C

C

C

C

C

C

HC

C

HC

C

C

C

C

C

C

H

HH

HH

HH

HH

HH

HH

HH

HH

HC

OH

HH

HH

HH

HH

HH

HH

Castor Oil Polyol

CrosslinkingCollapse

Chain Extender

Polyurethane Foam

TUJUAN PENELITIAN

Mempelajari pengaruh castor oil terhadap struktur foam yangdihasilkan

Mempelajari pengaruh chain extender terhadap struktur foamyang dihasilkan

MANFAAT PENELITIAN

1. Mengetahui pengaruh castor oil terhadap struktur foam yang dihasilkan2. Mengetahui pengaruh chain extender terhadap struktur foam yang

dihasilkan

LANDASAN PENELITIAN

Polyol

• Polyol dapat dibagi menjadi 2 yaitu :

a. Polyol sintetis

polyether polyol : polypropylene glycol

b. Polyol alami :

Diol, triol

(OC3H6)nOH

n(OC3H6)OH (OC3H6)nOH

polyester polyol

castor oil (minyak jarak kepyar)

Poly propylene glycol triol

Surfaktan

Definisi :

Merupakan surface active agentdengan dua bagian pengkutuban àpolar/hidrofil dan non polar/hidrofob.

Jenis : Silicone Glycol

Fungsi :- Menurunkan Tegangan Permukaan

- Mengemulsikan komposisi formulasiyang tidak saling larut

- Mendukung timbulnya bubble

- Menstabilkan dinding sel

Reaksi

1. Gelation: isocyanate – polyolR – NCO + HO – R1 à R – NHCOO – R1

Isocyanate alkohol urethane

2. Blow : isocyanate – air R – NCO + H2O à R – NH2 + CO2

Isocyanate air amine Karbondioksida

R – NH2 + R – NCO à R – NH – CO – NH – R’Amine Isocyanate Urea

Struktur Kopolimer

Kopolimer merupakan campurandua atau lebih monomer yang tersusun menjadi bentuk dasarpolimerisasi

(a) Soft segment

(b) Hard Segment(HmS)n

Dimana :Hm : Hard segment dengan

derajat polimerisasi m S : Polyol Soft segmentn : derajat polimerisasi

kopolimer balok

Formasi kopolimer Polyurethane Foam :

Chain Extender Proses Foaming

Ciri khas : - Molekul pendek, berberat molekul rendah- Memiliki gugus difungsional- Membentuk rantai linear yang diperpanjang

Jenis – Jenis

Glycol

Diamine

Hidroxy amine

Pencampuran& Inisial reaksi,Pelarutan gas

Pembentukanprepolimer, Kondisi gas

super saturasi

Bubble packing,Pembentukan matrix

Volume akhir, Pembukaan sel

.

.. .. .

.

.

.

.

.

.. ..

.

..

.. .. .

...

..

.

..

...

....

. . ....

. ... .

..

...

...

..

...

....

.

.

.

..

.

...

. .

.

.

.

. ..

..

.

.

. ..

..

.

.

.

.

.

.

.

..

..

..

.

.

.

..

.. ..

.

.

...

.

. ...

.

. ..

.. . . .

.

.

..

. ...

.

.....

..

.

... .

. ..

METODOLOGI PERCOBAAN

VARIABEL PERCOBAAN :

1. Komposisi castor oil terhadap polyol campuran :0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100%

2. Komposisi chain extenderEthylene glycol : 0, 0.5, 1, 1.5 dan 2 pphp

* Pphp = part per hundred polyol

1 3

4

5

2

6

6

7

8

ALAT YANG DIGUNAKAN

1 : Tangki pencampur air, surfaktan, dan polyol2 : Mixer low speed3 : Ethylene Glycol dan TEDA4 : Methylene Chloride5 : Campuran Polyol dan Stannous Octoate6 : TDI7 : Reaktor batch berpengaduk8 : Cetakan

Diagram Alir Percobaan

Polypropilene Glycol,

Castor Oil

Reaktor Diaduk selama 50 detik

Ethylene Glycol, Triethylene diamine

Air, Surfaktan

Campuran A

campuran stannous octoate + sebagian polyol

Methylenechloride

Diaduk selama 50 detik

Campuran B

Toluene diisocyanate

Diaduk selamabeberapa detik

Cetakan Curing

KARAKTERISASI

2. Penentuan Bulk density foam

1. Rasio ekspansi volume

3. Diameter dan densitas sel Scanning Electron Microscope

4. Penentuan keberadaan gugus molekul dan ikatan polyurethane

Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)

Jenis Ikatan

Gugus Molekul

ρ = mp x l x t

VE = Vfo – ViVi

Densitas sel area = ncA

Densitas sel Volume = Nf = nc 3/2

A

Pengaruh komposisi castor oil pada foam dengan konsentrasi ethylene glycol 0 pphp

0

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80 100

Ra

sio

Ek

spa

nsi

Vo

lum

e(k

ali

)

% Castor Oil

HASIL PERCOBAAN

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0 20 40 60 80 100

Bu

lk d

ensi

ty (

gr/c

m3)

% Castor Oil

Pengaruh konsentrasi ethylene glycol dengan komposisi 40% castor oil

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 0,5 1 1,5 2

Ra

sio

Ek

span

si V

olu

me

(kal

i)

Konsentrasi Ethylene Glycol (pphp)

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0 0,5 1 1,5 2

Bu

lk d

ensi

ty (

gr/c

m3)

Konsentrasi Ethylene glycol (pphp)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 0,5 1 1,5 2

Dia

met

er s

el (

mm

)

Konsentrasi Ethylene Glycol (pphp)

0% Castor Oil

40% Castor Oil

100% Castor Oil

Pengaruh komposisi castor oil dan ethylene glycolterhadap diameter sel Polyurethane foam

Pengaruh komposisi castor oil dan ethylene glycol terhadap densitas sel Polyurethane foam

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

0 0,5 1 1,5 2

Den

sita

s se

l (g

r/cm

2)

Konsentrasi Ethylene Glycol (pphp)

0% castor oil

40% castor oil

100% castor oil

Analisa FTIR

4000.0 3000 2000 1500 1000 450.0cm-1

%T 3437,43

2929,461728,51

1644,511538,51

1458,53

1375,531227,52

1106,51

817,59

3819,21

3736,213390,19 2928,20

1736,28

1652,28

1557,28

1538,271505,28

1375,31 1227,29

1104,30

815,36

3743,533717,52

3407,46

2927,48

2276,541733,51

1645,51

1601,511540,49

1413,531375,53

1224,511103,52

816,59

769,59

662,60

3751,16 3380,152928,16 1647,20

1537,20

1375,221221,21

1101,21 814,25661,26

3839,533650,53

3445,52 2925,522855,53 1717,521650,51

1543,511458,52

1375,53 1225,531108,53

660,58

Panjang gelombang (cm-1)

% Transmitran

: 0 pphp

: 0,5 pphp

: 1 pphp

: 1.5 pphp

: 2 pphp

semakin banyak ethylene glycol yang ditambahkan maka ikatan hidrogensemakin banyak sehingga menyebabkan terhambatnya foam untukberekspansi. Hal ini ditunjukkan dari peningkatan peak yaitu 3380 – 3445,52.Selain itu juga adanya gugus C – O dan C – N yang mengindikasikan adanyaurethane dan urea yaitu pada peak 1101,52 – 1108,53. Dengan demikiandisimpulkan bahwa castor oil dapat digunakan dalam pembuatanpolyurethane foam.

KESIMPULAN

1. Penggunaan castor oil tanpa adanya ethylene glycol sebagaichain extender, rasio ekspansi volumenya cenderungmenurun seiring dengan bertambahnya jumlah castor oil yaitudari 29,62 menurun menjadi 18,79.

2. Penambahan ethylene glycol untuk sistem polyol (castor oil –PPG) meningkatkan rasio ekspansi volume dengan titikmaksimum pada konsentrasi 1 pphp.

3. Pemakaian castor oil menurunkan bulk density sampaikomposisi 40% dan meningkat lagi pada komposisi diatas 40%.

4. Untuk sistem polyol (castor oil – PPG), bulk densitymeningkat dengan penambahan konsentrasi ethylene glycoldengan titik optimum 0,5 pphp dan mulai menurun padakonsentrasi diatas 0,5 pphp.

5. Untuk sistem polyol (castor oil – PPG) diameter selmengalami kenaikan optimum pada penambahan ethyleneglycol 1 pphp.

6. Untuk sistem polyol (castor oil – PPG) densitas sel mengalamipenurunan dengan nilai minimum pada penambahan ethyleneglycol 1 pphp.

7. Hasil FTIR juga menunjukkan bahwa pada panjang gelombang1736,28 cm-1 mengindikasikan adanya urethane linkage yangdapat menghubungkan oligomer – oligomer sehinggaterbentuk polyurethane.