Studi dan Simulasi Permodelan Laju Difusi Aditif Asam Stearat dan Asam Palmitat dalam zat Padat Polimer Polivinil Klorida

Abstract

This dissertation presents the experiment study combined with modeling and simulation to find the diffusion flux of the material contained additive and nonadditive. Two specimens of PVC films contained additive and non-additive have been used for this study. Those specimens which have the same size but having some varies in thicknesses are joined each others to identify the characteristic of diffusion flux occurred during 30 days which was weighing each 10 days. Stearat and Palmitit acid have been used as additives. The results indicate that the diffusion process are moving from high concentration material to lower concentration material which the amount of reducing concentrations are following the time of process. It’s also found that the weight reducing during the processes are in linear with time. The migration of plasticizers from materials contained additive into non-additive occurred in variety and depends on the amount of concentration. The diffusion coefficients of Stearat and Palmitit acids and mass transformation which are the important parameters during diffusion process on PVC also found in this study. The results indicate that the amount of diffusion coefficients is the same at 0.1333 cm2/day. The high diffusion flux and mass transformation occurred at a high concentration additive material even though the size of the material area, migration time and diffusion coefficients are the same. However, the thickness of the material has a significant effect to the mass of transformation value. After finishing experiments, modeling and simulation was performed by using FEMLAB 3.0a software to study more details on behavior of the diffusion flux from additives to PVC. The present modeling and simulation results are in good agreement with the existing experimental.

Disertasi ini merupakan suatu penelitian berupa eksperimen yang disertai dengan permodelan dan simulasi untuk mengetahui besarnya laju difusi dari suatu bahan yang mengandung aditif ke bahan yang tidak ada aditif. Dalam hal ini telah digunakan dua spesimen yang berupa filem dari bahan PVC murni dan PVC yang mengandung aditif. Kedua spesimen tersebut mempunyai luas permukaan yang sama dengan beberapa variasi terhadap ketebalan. Selanjutnya kedua spesimen tersebut disatukan untuk mengetahui laju difusi aditif ke dalam PVC selama 30 hari yang mana setiap 10 hari dilakukan penimbangan. Asam stearat dan asam palmitat dipilih dalam penelitian ini sebagai bahan aditif. Eksperimen ini telah mengidentifikasikan bahwa difusi bergerak dari bahan yang mempunyai konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah, yang mana konsentrasi pada PVC yang mengandung aditif asam stearat ataupun asam palmitat berkurang mengikut perubahan waktu. Juga dijumpai bahwa penurunan berat terhadap perubahan waktu hampir sama mengikuti fungsi polinomial. Adapun jumlah pemlastis yang bermigrasi dari PVC yang mengandung konsentrasi asam stearat dan asam palmitat ke PVC tanpa konsentrasi kedua asam tersebut adalah sangat bervariasi tergantung kepada besarnya konsentrasi. Penelitian ini juga telah mendapatkan beberapa parameter penting pada proses difusi seperti besarnya koefisien difusi asam stearat dan asam palmitat ke PVC dan juga transformasi massa yang terjadi selama proses difusi berlangsung. Untuk kedua jenis asam diatas, diidentifikasi besarnya koefisien difusi adalah sama, yaitu sebesar 0,1333 cm2/hari. Laju difusi dan transformasi massa yang paling tinggi terjadi pada PVC yang mengandung konsentrasi asam stearat ataupun asam palmitat yang tinggi pada keadaan luas penampang, waktu migrasi dan koefisien difusi yang sama. Tebalnya PVC juga memberikan pengaruh kepada besarnya transformasi massa yang terjadi. Hasil dari eksperimen ini telah dimodelkan dan simulasikan dengan menggunakan software FEMLAB 3.0a untuk mendapatkan gambaran secara utuh proses laju difusi dari kedua asam tersebut ke PVC. Hasil tersebut pada permodelan dan simulasi didapati bahwa asam stearat maupun asam palmitat ke dalam PVC (konsentrasi terhadap waktu) memiliki trend yang sama atau kemiripan dengan hasil migrasi asam stearat dan asam palmitat (dalam persentase) yang didapat dari eksperimen.