Defenisi Komposit Polimer dan Polietilen (PE)

Komposit Polimer

Komposit polimer adalah polimer yang berfungsi sebagai matrik. Adapun definisi dari komposit adalah bahan gabungan dua atau lebih yang terdiri dari komponen bahan utama (matriks) dan bahan rangka (reinforcement) atau penguat. (Ginting,2006)

Matriks berfungsi sebagai pengikat dari isian/ penguat tadi, dan jika dikenai beban ia akan terdeformasi dan mendistribusikan beban (tegangan) tadi keseluruh unsur-unsur isian penguat,dan berfungsi sebagai unsur penguat struktur komposit. Sedangkan material-material penguat pada umumnya merupakan unsur kekuatan komposit. Selain itu, material juga tahan terhadap panas, reaksi kimia, tahanan, atau konduktor listrik, dan sifat-sifat yang lain.(Sulaiman,1997) Dan bahan rangka (penguat) yang sering digunakan adalah serat alam selulosa dan serat sintesis. (Ginting,2006)

Adapun sifat maupun karakteristik dari komposit ditentukan oleh :

a.       Material yang menjadi penyusun komposit

Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material penyusun menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara proporsional.

b.      Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun

Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik komposit.

c.       Interaksi antar penyusun

Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit.

Pada umumnya komposit unggul mempunyai sifat-sifat yang tidak dimiliki oleh kelompok material lain. Disamping itu, material komposit mempunyai keistimewaan yaitu mudah dibentuk sesuai dengan keinginan. Pemilihan matriks (material dasar) umumnya ditentukan oleh kondisi fisik dan mekanik, tempat komposit tersebut akan digunakan.(Sulaiman,1997) Berikut adalah tabel 2.1 pertimbangan pemilihan komposit

Tabel 2.1. Pertimbangan Pemilihan Komposit

Alasan Digunakan	Material yang Dipilih	Aplikasi
Ringan, kaku, kuat	Boron, semua karbon / grafit, dan beberapa jenis aramid	Peralatan militer
Tidak mempunyai nilai ekspansi termal	Karbon / grafit yang mempunyai nilai modulus yang sangat tinggi	Untuk peralatan luar angkasa, contohnya sensor optik pada satelit
Tahan terhadap perubahan lingkungan	Fiber glass, vinyl ester, bisphenol A	Untuk tangki dan sistem perpipaan, tahan korosi dalam industri kimia

Polietilen (PE)

Polietilena adalah bahan termoplastik yang transparan, berwarna putih mempunyai titik leleh bervariasi antara 110⁰C-137⁰C. Umumnya polietilena bersifat resisten terhadap zat kimia. Pada suhu kamar, polietilena tidak larut dalam pelarut organik dan anorganik.

Polietilen merupakan polimer yang sangat kristal dan mempunyai sifat hydrophob tinggi dengan energi permukaan rendah, serta terbatasnya situs aktif yang ada pada permukaan polietilen yang membatasi dalam pemanfaatannya. Polimer polietilen merupakan bahan yang banyak digunakan untuk pembuatan komposit, namun dalam pembuatannya tidak diperoleh hasil yang homogen karena perbedaan polaritas antara polimer dan bahan pengisi. (Yuniari, A., 2011)

Untuk meningkatkan interaksi antara bahan pengisi dengan matriks polimer telah dilakukan beberapa cara salah satunya dengan menambahkan senyawa penghubung (coupling agent) sehingga meningkatkan sifat antar muka dan adhesi bahan pengisi dengan matriks polimer (Sitepu, I.W., 2009)

Polietilena dibuat dengan jalan polimerisasi gas etilen yang dapat diperoleh dengan memberi hidrogen gas petrolium pada pemecahan minyak (nafta), gas alam atau asetilena. Polimerisasi etilena ditunjukkan pada reaksi di bawah ini (Surdia, S., 1995)

PE (polietilen) adalah plastik yang sering digunakan untuk kepentingan komersial dan plastik ini sudah ada sejak tahun 1930. PE menjadi istimewa karena sifat-sifatnya yang menarik seperti murah, inert, sifat listriknya yang bagus, dan pemrosesannya mudah. Umumnya pengklasifikasian PE didasarkan pada densitas dan viskositas pelelehan atau indeks pelelehan. Ini menghasilkan high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE) dan cross-linked polyethylene (XLPE) (Charrier, 1989 dikutip dari Ni’mah, dkk., 2009) Berikut tabel 2.2. Karakteristik Polietilen

Tabel 2.2. Karakteristik Polietilen

Sifat Fisik dan Mekanik	LDPE Rantai Cabang	HDPE
Berat jenis (g/cm3)	0,91-0,94	0,95-0,97
Titik leleh (0C)	105-115	135
Kekerasan	44-48	55-70
Kapasitas panas (kj kg-1 K-1	1,916	1,916
Regangan (%)	150-600	12-700
Tegangan Tarik (N mm-2)	15,2-78,6	17,9-33,1
Modulus tarik (N mm-2)	55,1-172	413-1034
Tegangan impak	>16	0,8-14
Konstanta dielektrik	2,28	2,32
Resitivitas (Ohm cm)	6 × 1015	6 × 105

Polietilen High Density Polyethylene (HDPE)

HDPE adalah polimer termoplastik linear yang dibuat dari monomer etilen dengan proses katalitik. HDPE dengan sedikit cabang menghasilkan struktur yang lebih rapat/terjejal dengan densitas yang lebih tinggi dan mempunyai ketahanan kimia yang lebih tinggi daripada LDPE. HDPE juga lebih kuat dan lebih tahan terhadap temperatur yang lebih tinggi. Banyak yang memilih HDPE dalam penelitian karena mempunyai kelebihan dibandingkan dengan LDPE. Parameter kinetik oksidasi pada 170 °C dalam oksigen, yang dihitung dari data luminisensi kimia, menunjukkan bahwa urutan kestabilan polietilen adalah HDPE > LLDPE > LDPE >> i-PP.

Kebanyakan aplikasi HDPE dipadukan dengan zat aditif yang diperlukan untuk memperbaiki sifat-sifat HDPE. Bahan aditif tersebut berupa zat-zat dengan berat molekul rendah yang dapat berfungsi sebagai filler, pewarna, antioksidan, penyerap sinar ultraviolet, anti lekat dan lain-lain.(Ni’mah,dkk., 2009)

Pada polietilen jenis low density terdapat sedikit cabang pada rantai antara molekulnya yang menyebabkan plastik ini memiliki densitas yang rendah, sedangkan high density mempunyai jumlah rantai cabang yang lebih sedikit dibanding jenis low density, hal ini dikarenakan pemilhan jenis katalis daam produksinya (katalis Ziegler-Natta) dan kondisi reaksi. Dengan demikian, high density memiliki sifat bahan yang lebih kuat, keras, buram dan lebih tahan terhadap temperatur tinggi(120^oC). Membutuhkan 1,75 kg minyak bumi (sebagai energy dan bahan baku) untuk membuat 1 kg HDPE. HDPE dapat didaur ulang, dan memiliki nomor 2 pada simbol daur ulang. Dapat dilihat pada gambar 2.2. Simbol HDPE

Gambar 2.2. Simbol HDPE

HDPE (high density polyethylene) mempuyai densitas 950 kg/m³ yang biasa dan sering dipakai untuk kemasan jerigen minyak pelumas, botol susu yang berwarna putih susu, kursi lipat, dan lain-lain. Hasil tarik plastik HDPE memiliki sifat keras, bahan mempuyai urutan kekuatan tarik ke dua setelah kekuatan tarik plastik PET, dibandingkan dengan Bahan PP dan LDPE, plastik HDPE lebih kuat tetapi ditinjau dari hasil pengukuran regangannya plastik HDPE sangat kecil , hal ini menunjukkan elastisitas HDPE sangat rendah atau cenderung getas (britle).

Besar kekuatan tarik, kekuatan tekan dan kekuatan lentur bahan polimer dapat dilihat dari tabel 2.3. Berikut ini

Tabel 2.3. Kekuatan Tarik, Tekan dan Lentur Bahan Polimer

Polietilena	Kekuatan Tarik (MPa)	Perpanjangan (%)	Modulus Elastisitas (MPa)	Kekuatan Tekan (MPa)	Kekuatan Lentur (MPa)
Polietilena Massa Jenis Tinggi (HDPE)	21-38	15-100	4-10	22	7

Karakteristik HDPE

Pada polietilen jenis low density terdapat sedikit cabang pada rantai antara molekulnya yang menyebabkan plastik ini memiliki densitas yang rendah, sedangkan high density mempunyai jumlah rantai cabang yang lebih sedikit dibanding jenis low density. Berikut tabel 2.4, dan 2.5 tentang karakteristik HDPE dan sifat fisika, kimia, mekanika HDPE.

Tabel 2.4. Karakteristik HDPE dan sifat fisika, kimia HDPE

Parameter	Keterangan
Nama Kimia	High Density Polyethylen
Trade Name	HDPE
Sinonim	Polyethylen
Rumus Molekul	(C2H4)n
Fisik	Padat
Melting Point	100-1350C / 212-2750F
Spesific Gravity (at 200C) (water = 1)	0,94-0,958

Tabel 2.5. Sifat Fisika Dan Mekanika HDPE

Sifat fisika dan mekanik	HDPE rantai Lurus
Titik leleh	125-1300C
Derajat kristalinitas	85-95 %
Berat jenis	0,95-0,96
Titik lunak	1240C
Kekuatan tarik	245 kgf/cm2
Perpanjangan	100 %

(Sitepu,I.W., 2009)