Studi tentang Pengaruh Kelembapan terhadap Viskositas PA Menggunakan Rheometri Kapiler

Pendahuluan

Poliamida (PA), sebagai salah satu jenis plastik rekayasa yang sangat penting, telah digunakan secara luas di berbagai bidang seperti komponen otomotif, produk elektronik, tekstil, dan bahan kemasan berkat sifat mekanik, stabilitas kimia, serta stabilitas termalnya yang sangat baik. Namun, Proses PenyerapanPenyerapan adalah proses fisika dan kimia di mana suatu zat (biasanya gas atau cairan) terakumulasi di dalam fase lain atau pada batas fase dua fase. Tergantung pada tempat akumulasi, ada perbedaan antara absorpsi (akumulasi dalam fase) dan adsorpsi (akumulasi pada batas fase).penyerapan kelembapan merupakan masalah umum selama pemrosesan PA. Ketika PA bersentuhan dengan kelembapan, hal ini menyebabkan perubahan pada sifat fisik dan kimianya, terutama pada viskositas. Viskositas memainkan peran penting dalam pemrosesan polimer, karena menentukan perilaku aliran bahan PA selama pemrosesan. Oleh karena itu, memahami hubungan antara kadar air dan viskositas sangat penting untuk mengoptimalkan parameter pemrosesan PA dan memastikan kualitas produk akhir.

Reometer kapiler, sebagai instrumen yang umum digunakan untuk menguji sifat reologi bahan polimer, dapat mengukur sifat reologi bahan secara akurat pada rentang laju geser dan suhu yang luas. Dalam penelitian ini, reometer kapiler Rosand RH10 ( NETZSCH ) digunakan untuk menyelidiki secara sistematis pengaruh kandungan air terhadap viskositas PA. Hal ini memberikan wawasan berharga mengenai dampak kelembaban terhadap sifat reologi PA. Temuan tersebut tidak hanya membantu dalam mengoptimalkan kondisi pemrosesan untuk bahan PA berkinerja tinggi, tetapi juga memberikan nilai acuan yang signifikan bagi kemajuan teknologi di industri pemrosesan polimer.

Kondisi Pengukuran dan Metode Pengujian

Kondisi pengukuran dijabarkan secara rinci dalam Tabel 1.

Tabel 1: Kondisi pengukuran

Setelah memasang cetakan di bawah silinder kiri, dan menunggu hingga suhunya stabil, pelet PA dimasukkan secara perlahan ke dalam silinder, diberi tekanan awal sebesar 1 MPa, lalu dipanaskan terlebih dahulu pada suhu konstan selama 5 menit. Uji coba dimulai setelah tahap kompresi ini.

Hasil Pengukuran dan Pembahasan

Gambar 2 menunjukkan kurva viskositas geser semu terhadap laju geser semu untuk sampel PA yang menjalani perlakuan berbeda pada suhu 280°C. Dapat dilihat pada gambar bahwa viskositas geser sampel PA yang tidak diberi perlakuan dan yang dikeringkan secara bertahap menurun seiring meningkatnya laju geser, yang menunjukkan perilaku shear-thinning yang khas. Hal ini terjadi karena pelepasan ikatan rantai makromolekul PA semakin intensif seiring dengan meningkatnya laju geser, yang menyebabkan penurunan viskositas geser yang cepat.

Selain itu, karena gugus amida pada rantai molekul utama PA merupakan gugus polar yang mampu membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air, PA menunjukkan daya serap air yang sangat kuat. Sebagaimana juga terlihat pada Gambar 2, viskositas geser sampel PA yang tidak diolah lebih rendah daripada sampel PA yang telah diolah. Hal ini terutama disebabkan oleh kandungan air yang lebih tinggi pada sampel PA yang tidak diolah.

Namun, molekul air dapat membentuk ikatan hidrogen dengan gugus amida, menggantikan ikatan hidrogen antar rantai molekul. Hal ini mengurangi KepadatanDensitas massa didefinisikan sebagai rasio antara massa dan volume. kepadatan ikatan hidrogen antar rantai, yang bertindak sebagai plasticizer fisik (sebagaimana dibuktikan oleh nilai_Tg yang lebih rendah pada kurva DSC sampel yang tidak diolah pada Gambar 3), sehingga meningkatkan mobilitas segmen rantai PA, yaitu mengurangi resistensi terhadap selip relatif rantai molekul PA selama aliran. Akibatnya, viskositas geser lelehan PA menurun. Di sisi lain, PA adalah produk yang diperoleh melalui kondensasi dehidrasi. Pada suhu tinggi, molekul air dapat bereaksi secara kimiawi dengan ikatan amida pada rantai molekul PA, yang menyebabkan pemotongan rantai. Ini juga merupakan reaksi balik dari sintesisnya. Penurunan berat molekul PA tak terelakkan akan menyebabkan penurunan viskositas geser lelehnya.