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.