sifat termal polimer - spada.uns.ac.id

SIFAT TERMAL POLIMER

Dr. Edi Pramono

29/04/2020 1

29/04/2020 2

TERMAL ANALYSIS

29/04/2020 3

29/04/2020 4

• Kurva TG dan DTG

29/04/2020 5

29/04/2020 6

DSC TG-DTA

Beberapa Hal yang perlu diperhatikan

• Jenis Alat – TG-DTA – DSC – STA (Simultan TG-DSC)

• Kemampuan alat (rentang suhu pengukuran) • Jenis sample • Parameter pemanasan

– Rentang suhu – Kecepatan pemanasan – atmosfer

Pengaruh kecepatan pemanasan

29/04/2020 8

29/04/2020 9

KURVA TGA

DTA dan DSC

29/04/2020 12

Digunakan dalam pembelajaran

Realita Data

29/04/2020 14

29/04/2020 15

Penyiapan sampel analisis termal

• Pastikan sampel “kering” • Teknik penyiapan

– Pastikan diketahui rentang suhu hingga titik degradasi – jika dalam preparasi melibatkan pelarut, usahakan

pengeringan dilakukan dengan maksimal – Pengeringan dapat dilakukan dengan penguapan pelarut

(dengan pemanasan/sedikit di atas suhu ruang) – Pemakaian oven dapat dilakukan (jika menggunakan

pelarut yng mudah menguap gunakan suhu ~40-60 oC; jika melibatkan air: air permukaan dapat dikurangi dengan pemanasan T 60 oC 24 jam/ 100 oC 1-2 jam)

– Pemakaian 100 oC tetap memperhatikan ketahanan termal sampel.

STA LINSEIS PT1600

• STA (simultan TG-DSC)

• PT1600 pada dasarnya furnace alat mampu sampai 1600 oC

• Termocouple

– TGA-DTA (RT-1600 oC) *sayangnya lagi rusak

– STA (TG-DSC) rentang DSC RT-550 oC; TG RT – 700 oC.

• Atmosfer : air (udara mix) & N2

STA LINSEIS PT1600

• Perhatikan kembali hal yang perlu diperhatikan pada analisis termal (slide sebelumnya)

• Jenis sample & rentang suhu pengujian menentukan jenis crucible

– Disediakan krus korondum/alumina/Al2O3 : tahan sampai 1300; namun tetap max pengujian di 550 oC DSC

Krus TGA Krus DSC

Tahapan Analisis

• Pembuatan zero line/ base line garis referensi (blanko) – Material referensi merupakan material dengan

ketahanan termal tinggi

– Pada alat kita digunakan Al2O3 yang juga krus (tempat sampel)

– Zero line dibuat melalui memanaskan alat dengan krus kosong pada termocouple

– Data yang diperoleh adalah data termal krus (Al2O3)

– Kecepatan pemanasan disamakan dengan kecepatan pemanasan sampel yang akan dibakar

• Untuk TGA zero line digunakan pula saat evaluasi/koreksi data pembakaran

• Pada DTA/DSC referen tidak mengalami fenomena termal saat pengujian

Contoh zero line hasil STA

Input Parameter Analisis

• Identitas sampel pastikan tidak ada yg terlewat

• Perhatikan maksimal perekaman data

• Penting untuk input data dengan detil; termasuk kode sample, atmosfer dan kecepatan

• Untuk mempermudah data bisa dilengkapi tanggal pegujian

Kecepatan pemanasan

Kecepatan pemanasan

• Secara umum semua alat termal sama • Page berupa beberapa kolom yang harus diisi • Untuk STA LINSEIS PT 1600

– Kolom 1: kecepatan pemanasan – Kolom 2: target suhu – Kolom 3 dst : pengaturan tambahan

• Pengisian baris pada kolom – Baris paling atas ke bawah merupakan urutan kontrol ke alat – Jika target suhu dari baris atas ke bawah makin kecil artinya proses

yang diminta adalah pendinginan (misal baris 1 T target 1000 oC, baris 2 T target 700; maka alat akan melakukan pemanasan dengan rate tertentu sampai 1000 oC dan dilanjutkan pendinginan menuju 700 oC)

– Jika baris atas lebih rendah; maka proses akan mengalami pemanasan dengan tahapan tersebut (sesuai kecepatan pemanasan yang diinginkan “kolom 1”)

Kecepatan pemanasan

• Kecepatan pemanasan tiap alat berbeda-beda

• Untuk STA linseis kecepatan pemanasan 1 deg/min – 50 deg/min

• Semakin rendah semakin detil fenomena termal semakin lama pengujian

• Umum digunakan: 10 & 20 deg/min

• Setelah pengisian kecepatan tahapan berikutnya menyesuaikan tipe alat

Running

• Jika semua parameter telah diinput dan semua tahapan dilalui alat siap running

• Untuk TGA basis pengukuran adalah timbangan; sensitif terhadap getaran.

• Untuk DSC jika data TGA tidak diperlukan; maka getaran tidak banyak berpengaruh; namun error karena arus listrik yang tidak stabil dapat mengganggu pengukuran

Pengolahan Data

• Output analisis termal biasanya berupa data dengan extensi ASCI atau txt

• Data bisa diolah di perangkat lunak excell atau Origin atau pengolah lainnya

• Model penampilan data bisa disesuaikan dengan kebutuhan analisis (penelitian)

SIFAT TERMAL POLIMER

Transisi Fasa pada Polimer

Kristalin Tg / glassy melting degradasi

29/04/2020 Kimia Fisika Polimer 33

Pengaruh Gugus Samping pada GT

• GT dipengaruhi oleh struktur dan polaritas polimer yang berdampak pada fleksibilitas dan energi interaksinya

• Polimer nonpolar

• Polimer polar

• Polimer dengan subtituen besar

• Bagaimana jika gabungannya???


• Poli akrilat (asam) dan metakrilat (ester) dalam strukturnya ada gugus karbonil

• Kepolaran dan besarnya gugus samping “R” berpengaruh pada nilai Tg 1. n-alkil akrilat

2. n-alkil metakrilat


Pengaruh massa pada Tg

• Massa molekul meningkat, Tg meningkat namun akhirnya konstan

• ?????????/


Metode termodinamika untuk analisa polimer

• Massa molekul rendah (glassi cair)

• Makromolekul (glssy high-elastic state viscofluid state)


Pengaruh Polidispersitas

• Polimer dengan massa berbeda mengalami perubahan pada temperatur yang berbeda pula

1. Kristalin iso-taktik

polistirena

2. Ataktik polistirena

3. Amorf Isotaktik

polistirena


Pengaruh ikatan silang

• 1 polimer biasa • 2 resin fenol-

formaldehida

Hasil

• TGA


Degradasi Na-KMK

Kec. 20 deg/min

KINETIKA DEGRADASI dan KRISTALISASI MATERIAL DENGAN ANALISIS TERMAL


PENDEKATAN TEORI

• Material dipanaskan/didinginkan akan mengalami perubahan (struktur-fasa-massa)

• Perubahan jumlah massa (fraksi massa; α) suatu spesi pada waktu (t) tertentu dapat dinyatakan sebagai

• Dalam proses degradasi, perubahan massa terhadap waktu dan suhu dapat dinyatakan secara umum sebagai


• Jika diketahui kecepatan pemanasan (β; deg/min)

• Flynn-Wall-Ozawa (FWO) Method

• Kissinger – Akahira – Sunose Method


KRISTALISASI



Mekanisme dan Kinetika Kristalisasi

• Kemudahan Pembentukan Kristal

• Kecepatan Kristalisasi, temperatur dan viskositas

• Transformasi Fasa – Penurunan Volume polimer (Kristaliasi)

– Temperatur pelelehan polimer

• Kondisi Temperatur Glassy – Perubahan volume bebas polimer

Vf = Vsp – V0

• Perubahan volume mempengaruhi perubahan densitas polimer

Crystallizability of Polymer

• Regularity of Polymer Chain – Crystal must have longe-range order

– The chain its self must be sufficiently regular structure

– Random copolymer and atactic polymers do not crytallize under any condition

• Flexibility of Polymer Chain – Thermal motion

– Heating - cooling

• Packing Molecules – Configuration and conformation of polymer


*) Jika Anda menginginkan pengujian termal secara customize (diatur sesuai kebutuhan, bisa menghubungi operator ( Mr. Rosid,S.Si ~ ocid atau ke pak Edi Pramono

TERIMA KASIH

sifat termal polimer - spada.uns.ac.id

Documents