## PENGARUH KOMPOSISI AP TERHADAP PROSESIBILITAS SLURRY PROPELAN DENGAN KANDUNGAN ALUMINIUM TINGGI (EFFECTS OF AMMONIUM PERCHLORATE COMPOSITION ON HIGH CONTENT ALUMINIUM PROPELLANT SLURRY)
Afni Restasari 1 , Rika Suwana Budi, Kendra Hartaya Pusat Teknologi Roket Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. Raya LAPAN No. 2, Mekarsari, Rumpin, Bogor 16350 Indonesia
1 e-mail: afni.restasari@lapan.go.id
Diterima  8 Desember 2016; Direvisi 11 Desember 2017; Disetujui 12 Desember 2017

## ABSTRACT
As  propellant  solid  contents,  Ammonium  perchlorate  (AP)  affect  the  fluid  characteristics  of propellant  slurry  that  are  important  in  mixing  and  casting  process  to  produce  homogenous  solid propellant. Therefore, this research aims to find out the effects of Ammonium perchlorate compositions (fine AP (AP h ) : coarse AP (AP k )) on the slurry`s fluid  characteristics which are viscosity, pot life, and pseudoplasticity  index.  In  this  research,  propellant  A  (AP h :  AP k 1:2),  propellant  B  (AP h :  AP k 1:1), propellant  C  (AP h :  AP k 3:2),  and  propellant  D  (AP h :  AP k 2:1)  were  made.  The  methods  include  the measurement of viscosity by using Brookfield RVT viscometer spindle 07 at 0,3 rpm every 15 minutes. While,  at  35 th minute,  the  viscosity  at  0,3;  0,5  and  0,6  rpm  were  measured.  Based  on  the  data  of viscosity, graphs of ln viscosity vs time as well as viscosity vs shear rate were made to determine the equations of viscosity build-up and Power Law. It is known that the initial viscosity of propellants are 11,493 – 52945 P. The lowest viscosity and pot life (13,12 minutes) are shown by propellant A. While, pseudoplasticity index of propellants are 0,655 – 0,991. The lowest point is shown by propellant D and the highest point is shown by propellant B. Based on this index, propellant A is not suitable to be casted in vacuum. On the other hand, propellant C is relatively suitable to be improved because its viscosity (17,506 P) and rate of increasing viscosity (247 P/minute) are not much different from propellant A. In addition, its pseudoplasticity index (0,972) is suitable for vacuum casting. The conclusion is that the correlation  between  AP h :  AP k and  fluid  characteristics  of  of  propellant  slurry  (viscosity,  pot  life  and pseudoplasticity are various because of packing factor of particles in propellant composition.
Keywords: propellant slurry, pseudoplasticity, viscosity, pot life

## ABSTRAK
Sebagai padatan pengisi propelan, Ammonium perklorat (AP) dapat mempengaruhi sifat fluida dari slurry propelan yang penting dalam pencetakan untuk menghasilkan propelan yang homogen. Oleh karena  itu,  penelitian  ini  bertujuan  untuk  menemukan  pengaruh  komposisi  AP  (AP  halus  (AP h ):  AP kasar (AP k )) terhadap sifat fluida slurry yang meliputi viskositas, pot life dan indeks pseudoplastisitas. Dalam penelitian ini, dibuat slurry propelan A (AP h : AP k 1:2), propelan B (AP h : AP k 1:1), propelan C (AP h : AP k 3:2)  dan  propelan  D  (AP h : AP k 2:1).  Metode  yang digunakan  meliputi  pengukuran  viskositas  dengan viskometer  Brookfield  RVT spindle 07  pada  0,3  rpm  setiap  15  menit.  Sementara,  di  menit  ke-35, viskositas pada 0,3; 0,5 dan 0,6 rpm diukur. Berdasarkan data tersebut, grafik ln viskositas vs waktu serta viskositas vs shear rate dibuat untuk menentukan persamaan viscosity build-up dan Power Law . Diketahui,  nilai  viskositas  awal  propelan  dalam  jangkauan  11.493  –  52945  P,  dengan  viskositas terendah dan pot life (13,12 menit) dimiliki oleh propelan A. Sementara, nilai indeks pseudoplastisitas propelan  yang  jangkauan  0,655  –  0,991,  nilai  terendahnya  ditunjukkan  oleh  propelan  D  dan tertingginya  ditunjukkan  oleh  propelan  B,  yang  mana  propelan  A  diketahui  tidak  sesuai  untuk pencetakan dengan teknik vakum. Pada sisi lain, propelan C relatif baik untuk dikembangkan karena memiliki viskositas (17.506 P) dan laju kenaikan viskositasnya (247 P/menit) yang tidak berbeda jauh dengan propelan  A,  serta  indeks pseudoplastisitas  (0,972)  sesuai  untuk  pencetakan dengan  vakum. Disimpulkan,  hubungan  antara  rasio  AP h :  AP k dengan  sifat  fluida  propelan  (viskositas, pot  life dan pseudoplastisitas beragam oleh karena faktor packing dari partikel – partikel penyusun propelan.
Kata kunci: slurry propelan, pseudoplastisitas, viskositas, pot life
1 PENDAHULUAN
Propelan padat komposit
merupakan  padatan  bahan  bakar  roket yang  dihasilkan  dari  pencetakan slurry (bubur) propelan. Slurry propelan komposit adalah  suspensi  koloid  dari  padatan, seperti Aluminium powder dan Ammonium perklorat (AP), dalam pengikat polimerik seperti  poliuretan  yang  terbentuk  dari Hydroxy  terminated polybutadiene (HTPB) dan  Toluena  diisosianat  (TDI)  (Manu, 2009).
Propelan  yang  baik  memiliki hubungan yang konsisten antara komposisi dan nilai spesifik impuls (Isp). Konsistensi ini tercapai apabila homogenitas  propelan  tercapai.  Salah satu  faktor  yang  dapat  diusahakan dalam mencetak propelan yang homogen adalah  prosesibilitas  propelan  yang ditentukan  oleh  pengisi  padatan  seperti Aluminium  dan  AP.  Mengembangkan prosesibilitas  propelan  pada  komposisi Aluminium yang  optimum  ialah penting untuk dilakukan karena selain diperoleh Isp  yang  tinggi,  juga  diperoleh  propelan
yang homogen (Aziz, Mamat, Ali, & Perang, 2015).
Menurut Tuzun (2005), kandungan optimum aluminium pada propelan ialah 18%.  Namun  menurut  Muthiah et  al , (1992), konsentrasi tersebut di luar range kandungan aluminium yang menghasilkan prosesibilitas terbaik propelan (5 – 10%). Hal ini didukung oleh penelitian Kendra Hartaya (2016) yang menemukan bahwa energi  pembakaran  propelan  turun dengan  naiknya  persentase  aluminium dari 16% ke 18%, yang mana hal tersebut tidak sesuai dengan perhitungan teoritis dan  diduga  disebabkan  oleh  patahnya propelan akibat semburan/tekanan nyala propelan  yang  dapat  disebabkan  oleh proses  pembuatan  yang  kurang  baik (Hartaya,  2016).  Prosesibilitas  dapat dikembangkan  dengan  memvariasi  AP (Tüzün, 2005). Parameter untuk prosesibilitas ini dapat berupa viskositas, pot life , dan pseudoplastisitas.
AP  merupakan  oksidator  yang sering  digunakan  dalam  pembuatan propelan padat komposit. Hal ini karena
kandungan  oksigen  dalam  senyawa  ini cukup tinggi yaitu mencapai 54% berat, tidak  meninggalkan  residu  pada  saat oksidasi terhadap bahan bakar, sifatnya stabil,  dan  laju  bakar  propelan  dapat dikontrol  dengan  mengkombinasikan ukuran  partikel  AP.  (Aziz  et  al.  2015; Price  1967  dalam  Pinalia  2014;  Andric 2007).
AP dapat mempengaruhi viskositas slurry propelan  melalui  ukuran  dan bentuk.  Diketahui,  bentuk  yang  bulat ( spheric )  dapat  menurunkan  viskositas. Sementara dalam hal ukuran, penggunaan AP bimoda (AP kasar dan AP halus) telah dilakukan beberapa penelitian. Jain et al, (2009) dengan AP berukuran 300 µm dan 60 µm, menemukan bahwa semakin kecil ukuran  AP,  semakin  tinggi  viskositas slurry propelan.  Hal  ini  juga  ditemukan oleh Nair et al, (2013) yang menggunakan AP  berukuran  340  µm  dan  40  µm. Namun,  menurut  penelitian  Ke-Xi et  al, (1986) yang menggunakan ukuran 1000 µm untuk AP kasar, pengaruh persentase AP  halus  terhadap  viskositas slurry propelan  bervariasi  tergantung  ukuran partikel AP halus serta rasio AP kasar: AP halus (Jain, Nandagopal, Singh, Radhakrishnan,  &  Bhattacharya,  2009; Ke-xi, Ze-ming, & Guo-juan, 1986; Nair, Devi,
Prasad, & Ninan, 2013). Berdasarkan  itulah,  maka  viskositas slurry propelan  dengan  kandungan aluminium  18%  dapat  dikembangkan dengan variasi rasio AP kasar : AP halus.
Viskositas  merupakan  ukuran resistensi  untuk  mengalir.  Viskositas propelan  dapat  dirumuskan  seperti persamaan  (1-1).  Pada  persamaan tersebut, μ adalah viskositas propelan, μ 0 adalah  viskositas  dari  sistem  isian  cair yatu  HTPB  dan  TDI, ϕ adalah  fraksi volume  dari  padatan  pengisi  dan ϕ m merupakan fraksi volume maksimal dari padatan pengisi yaitu AP dan Aluminium. Untuk  partikel  bulat,  nilai  dari ϕ m ini berhubungan dengan tap density partikel (German, 2016).
μ = μ 0 [1 – ( ϕ/ϕ m )] (1-1)
Viskositas slurry propelan  yang tinggi  menyulitkan  proses  pencetakan propelan  dan  dapat  menyebabkan void (bagian yang kosong) serta  porositas yang dapat  memicu  masalah  pada  insulasi termal dan kegagalan struktural. Menurut Doll dan Lund (1999), viskositas slurry di bawah  20.000  P  dapat  memberikan performa yang tinggi (Doll & Lund, 1999; A. K. Mahanta, Dharmsaktu, & Pattnayak, 2007;  Remakanthan,  Kk,  Gunasekaran, Thomas,  &  Thomas,  2015).  Sementara, menurut Dombe et al, (2008), viskositas slurry yang ideal untuk teknik pencetakan dengan  vakum,  seperti  yang  selama  ini digunakan,  adalah  di  bawah  16.000  P (Dombe, Jain, Singh, Radhakrishnan, & Bhattacharya, 2008).
Viskositas slurry berkaitan  erat dengan pot  life  slurry propelan.  Hal  ini karena  setelah curing  agent ditambahkan, viskositas slurry propelan  meningkat seiring  berlangsungnya  reaksi  antara HTPB  dan  TDI  membentuk  poliuretan yang dijelaskan pada Gambar 1-1. Variasi viskositas  selama  proses  pematangan ( curing )  dimodelkan  oleh  Tajima  dan Crozier dengan persamaan viscosity build- up seperti pada persamaan (1-2) dan (1-3) yang mana η t merupakan viskositas setelah waktu tertentu, η 0 ialah viskositas awal, k adalah konstanta viscosity build-up dan t adalah  waktu  (K,  Monika,  &  D, 2010). Interval  waktu  yang  tersedia  hingga viskositas slurry mencapai  batas  tertentu, yang mana setelah batas tersebut slurry sulit dicetak, disebut pot life (Chai et al ., 2016).  Dalam  hal  ini,  batas  tersebut dapat  sebesar  16.000  P  seperti  yang dilaporkan oleh Dombe et al, (2008).
Slurry propelan yang memiliki pot life lebih lama memberikan lebih banyak waktu  untuk  pencetakan  yang  mudah sehingga  dihasilkan  propelan  yang homogen  (Doll  &  Lund,  1999;  A.  K. Mahanta et  al .,  2007).  Hal  ini  penting apabila  ukuran  propelan  yang  akan dicetak  tersebut  besar  dan  banyak. Menurut  Sutrisno,  waktu  pencetakan propelan skala K-Round sekitar 15 menit (Sutrisno,  2010)  dan  dapat  lebih  lama
hingga  sekitar  30  menit  jika  viskositas propelan tinggi.
Gambar 1-1: Reaksi Pembentukan Poliuretan (K et al. , 2010)
η (t) = η 0 . e k. t (1-2)
ln η (t) = ln η 0 + k.t (1-3)
Dalam hubungannya dengan shear rate,  slurry propelan  diketahui  memiliki sifat  pseudoplastis  yaitu  viskositas menurun  dengan  kian  meningkatnya shear. Indeks pseudoplastisitas merupakan sifat fisik sejati dari fluid tersebut. Indeks ini merupakan parameter penting dalam pendistribusian partikel selama pengadukan  dan  pencetakan  propelan. Indeks  pseudoplastisitas  dapat  dihitung dengan  persamaan  (1-4),  yang  mana K adalah indeks viskositias, γ adalah shear rate dan n adalah indeks pseudoplastisitas (A.  K.,  Mahanta et  al .,  2007;  Abhay  K Mahanta,  Goyal,  &  Pathak,  2010; Muthiah,  Krishnamurthy,  &  Gupta, 1992).
η = K. (γ) n-1
(1-4)
Untuk  sifat  Newtonian  dari fluid, nilai n sama  dengan  1,  yang  berarti besarnya nilai viskositas tidak dipengaruhi oleh shear rate. Indeks yang mendekati 1 lebih dikehendaki karena mudah diproses. Sementara, diketahui bahwa slurry yang baik  untuk  teknik  pencetakan dengan vakum  dilaporkan  memiliki  nilai  indeks pseudoplastisitas sebesar 0,8 - 1 (Dombe et al. , 2008; A. K. Mahanta et al ., 2007; Muthiah et al. , 1992).
Dengan  adanya  acuan  bahwa prosesibilitas slurry propelan  dapat dicapai dengan baik jika slurry memiliki viskositas  di  bawah  16.000  P  selama sekitar 30 menit dan indeks pseudoplastisitas  antara  0,8  -  1,  maka penelitian ini bertujuan untuk mengetahui
pengaruh  rasio  AP  halus  :  AP  kasar terhadap  viskositas, pot  life dan pseudoplastisitas slurry propelan LAPAN. Selanjutnya,  diharapkan  pengetahuan tersebut  dapat  dijadikan  dasar  untuk pengembangan komposisi propelan selanjutnya  hingga  tercapai  parameter yang menjadi acuan di atas.

## 2 METODOLOGI

## 2.1  Bahan
Dalam penelitian ini dibuat 4 jenis propelan  dengan  67%  AP  yang  variasi komposisinya  tersaji  pada  Tabel  2-1. Pada kolom 3, AP kasar (AP k ) berukuran 200  µm,  sedangkan,  AP  halus  (AP h ) berukuran  50  µm.  Persentase  pada kolom  4  merupakan  %  berat  AP h dari keseluruhan. Komposisi lainnya meliputi 18%  Alumunium  (30  µm)  dan  isian  cair berupa HTPB dan TDI dengan perbandingan 14:1. Bulk density poliuretan,  hasil  reaksi  TDI  dan  HTPB, sebesar 1,053250 g/mL (Abdillah, 2015).

## Tabel 2-1: VARIASI AP PADA PROPELAN

## 2.2  Metode Penelitian
Dalam  pembuatan slurry propelan, AP kasar dan halus diaduk secara merata terlebih dahulu sebelum ditambahkan ke campuran HTPB dan Aluminium. Kemudian TDI ditambahkan dan diaduk dengan mixer tangan  selama  20  menit. Viskositas slurry kemudian diukur setiap 15 menit pada 0,3 rpm dengan viskometer Brookfield RVT spindle 07  pada  suhu ruang.  Grafik ln viskositas vs waktu (menit)  dibuat  untuk  mendapatkan persamaan (1-3)  yang  selanjutnya digunakan  untuk  menentukan pot  life
dengan  batas  16.000  P  dan  viskositas awal.  Sementara,  saat  35  menit, viskositas diukur  pada  0,3; 0,5  dan  0,6 rpm untuk membuat grafik viskositas (P) vs shear  rate (rps)  sehingga  didapat persamaan  (1-4) dan  dari  persamaan tersebut dapat ditentukan indeks pseudoplastisitas slurry .
Shear rate didapat dengan mengalikan kecepatan putar dengan 0,21 sesuai persamaan (2-3) yang merupakan turunan dari persamaan (2-1) dan (2-2). Dalam  ketiga  persamaan  tersebut, N adalah kecepatan putar (rpm), R c adalah jari-jari wadah (2,25 cm), R b adalah jari- jari spindle (0,16 cm) dan x adalah jarak dimana shear rate diukur (cm). Oleh karena slurry pseudoplastis  sangat  sensitif terhadap shear  rate, maka shear  rate yang  diukur  dianggap  pada  permukaan spindle sehingga x 2 = Rb 2 dan persamaan (2-2) diperoleh. Dengan subtitusi nilai R b dan R c ,  persamaan  (2-3)  diperoleh ( Brookfield  Engineering  Laboratories , 2014; Triantafillopoulos, 2000). γ={2.(2π/60).N.R c2 .R b2 }:{x 2 (R c2 -R b2 )} (2-1) γ = {(4π/60).N.R c2 } :  (R c2 - R b2 ) (2-2)
γ = N. 0,21 (2-3) Pengukuran tap density dilakukan dengan  menimbang  20  mL  AP h, AP k dan Aluminium. AP h dan AP k dioven selama 4 jam terlebih dahulu sebelum penimbangan. Tap density digunakan untuk menghitung fraksi volume maksimum partikel dengan menggunakan persamaan (2-4) dan (2-5), yang  mana ρ Al adalah tap  density dari aluminium  dan ρ AP adalah tap  density AP.  Sementara, w adalah  fraksi  massa dari komponen.
X = (w Al :ρ Al )+(w APh :ρ APh )+(w APk :ρ Apk ) (2-4)
ϕ =X:[(X+(w binder :ρ binder )] (2-5)
3 HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1  Pengaruh  Komposisi  AP h :  AP k Terhadap Viskositas dan Pot Life Propelan Hasil pengukuran viskositas pada kecepatan  putar  0,3  rpm  terhadap keempat jenis slurry propelan hingga 50 menit  setelah  pengadukan  disajikan
pada Gambar 3-1. Sebelumnya, Priyanto (2016) telah mengukur viskositas tersebut namun pada range waktu hanya sampai 20  menit  dan  kecepatan  putar  0,6  rpm (Priyanto,  2016). Range pengukuran pada  kecepatan  putar  tersebut  kurang memadai (hanya sampai 66.670 P) sehingga kecepatan  putar  0,3  rpm  dengan range pengukuran  hingga  133.300  P  dipilih untuk penelitian ini ( Brookfield
Engineering  Laboratories ,  2014).  Jangka waktu pengukuran yang panjang dikehendaki  agar  lebih  akurat  dalam menentukan pot life.
Gambar 3-1: Viskositas (P) vs Waktu (menit)
Gambar 3-1 memperlihatkan bahwa  pada  keempat  komposisi,  semakin lama,  viskositas slurry semakin  besar. Dalam  arti  lain, slurry semakin  sulit untuk mengalir. Hal ini disebabkan oleh semakin besarnya matriks poliuretan yang terbentuk  dari  HTPB  dan  TDI,  seperti dijelaskan  pada  Gambar  1-1  (Gogoi, Alam, & Khandal, 2014; K et al ., 2010). Selanjutnya, untuk mendapatkan persamaan  (1-3),  grafik ln viskositas vs waktu tersajii pada Gambar 3-2.
Gambar 3-2: ln Viskositas vs Waktu (menit)

## Tabel 3-1: PERSAMAAN VISCOSITY BUILD UP DAN HASIL PERHITUNGANNYA
Pada Tabel 3-1 kolom 2, 5, dan 6 terlihat  bahwa  persamaan  (1-3)  yang didapat (kolom 4) memiliki tingkat korelasi yang  sangat  kuat  sehingga  dapat digunakan  untuk  menghitung pot  life (kolom 8), viskositas awal slurry (kolom 7) dan laju kenaikan viskositas slurry pada 5 menit pertama (kolom 9). Terlihat bahwa hanya komposisi A yang memiliki pot life , yaitu  13,12  menit  sebelum  mencapai viskositas  16.000  P.  Hal  ini  karena komposisi  lainnya  memiliki  viskositas awal yang telah melebihi 16.000 P. Kolom 7  dan  9  memperlihatkan    perubahan viskositas  awal  dan  laju  kenaikan viskositas  pada  5  menit  pertama  yang tidak  selalu  berbanding  lurus  dengan kenaikan  kandungan  AP  halus  pada kolom 3.
Menurut  penelitian  Nair et  al, (2013) dengan ukuran AP k (340 µm), AP h
(40  µm)  dan  range  %AP h meliputi  9,5  – 22,5%,  semakin  besar  fraksi  AP h, semakin  besar  pula  viskositas slurry. Menurut Jain et al, (2009), hal ini karena AP h memiliki luas permukaan yang lebih besar  daripada  AP k sehingga  semakin besar  kandungan  AP h, semakin  sedikit binder (fasa  pengikat)  yang  tersedia untuk  pembasahan  ( wetting ) powder padatan  pengisi  propelan  sehingga viskositasnya  meningkat. Hal  serupa juga  ditemukan  oleh  Ke-xi et  al, (1986) dengan  ukuran  AP k (1000  µm),  AP h (50 µm) dan range %AP h meliputi 30, 50 dan 70%  dari  total  massa  AP.  Sementara, dalam penelitian ini, viskositas yang naik seiring dengan bertambahnya persentase AP h terjadi pada propelan A (11.493 P) ke
B  (19.475  P)  dan  C  (17.506  P)  ke  D (52.945  P),  sedangkan  dari  B  ke  C, hubungan  tersebut  berkebalikan,  dengan penurunan  viskositas  sekitar  2000  P. (Jain et al ., 2009; Ke-xi et al ., 1986; Nair, Prasad, & Ninan, 2013).
Tabel 3-2: HASIL PENGUKURAN TAP DENSITY
Turunnya  viskositas  dari  B  ke  C dapat  disebabkan  oleh  tercapainya keadaan close packing yaitu saat partikel - partikel  kecil  tertata  mengisi  rongga- rongga  antar  partikel  besar  sehingga tercapai  densitas  optimal.  Hal  ini dikemukakan  oleh  Ke-xi et  al (1986) dalam penelitiannya terhadap AP h 33 μm dan AP k 425 μm dalam range AP h 10  - 80% dari total massa AP (Ke-xi et al. , 1986) . Keadaan close packing dipengaruhi oleh    nilai ϕ m. Tabel  3-2  menunjukkan hasil  pengukuran tap  density yang digunakan  untuk  menghitung ϕ m yang hasilnya  ditampilkan  pada  Tabel    3-3. Pada  kolom  3  baris  3  di  tabel  tersebut, komposisi  C  memiliki  nilai ϕ m sebesar 0,8434.  Berdasarkan  persamaan  (1-1), untuk mencapai viskositas rendah, maka nilai rasio fraksi volume partikel dengan fraksi  volume  maksimum, ϕ / ϕ m , harus besar. Dengan demikian, nilai dari fraksi
volume  partikel  yang  terbentuk  pada propelan C mendekati 0,8434.
Tabel 3-3: NILAI ϕ m PROPELAN
Selain  mempengaruhi  viskositas, keadaan close packing juga mempengaruhi laju  kenaikan  viskositas  yang  tersaji pada Tabel 3-1 kolom 9. Sejalan dengan trend yang  ditunjukkan  oleh  viskositas, laju  kenaikan  viskositas  naik  dari propelan  A  (163  P/menit)  ke  B  (443 P/menit) dan C (247 P/menit) ke D (767 P/menit). Sementara, dari propelan B ke C,  laju  kenaikan  viskositas  menurun sebesar  sekitar  200  P/menit  sehingga, selanjutnya, propelan C lebih baik untuk dimodifikasi daripada propelan B dan D dalam  rangka  mendapatkan pot  life. Modifikasi  ini  membawa  keuntungan pada  nilai  spesifik  impuls  dari  propelan karena  propelan  C  mengandung  lebih banyak AP h daripada propelan A sehingga nilai  spesifik  impuls  propelan  C  dapat lebih tinggi dari propelan A.
3.2  Pengaruh  Komposisi  AP h :  AP k Terhadap Pseudoplastisitas Propelan Indeks  pseudoplastisitas  adalah merupakan  parameter  untuk  mengetahui seberapa besar sifat pseudoplastik slurry propelan  (A.  K.  Mahanta et  al .,  2007).
Untuk  mengetahui  pengaruh  komposisi AP h :AP k terhadap indeks pseudoplastisitas slurry propelan, dibuat grafik shear rate (rps)  vs  viskositas  (Poise)  pada  saat  35 menit  untuk  semua  komposisi  yang tersaji  pada  Gambar  3-3.  Pemilihan waktu  ini  karena  pencetakan  propelan bisa sampai sekitar 30 menit. Kecepatan putar 0,3; 0,5; 0,6 rpm  setelah dihitung
dengan  persamaan  (2-3)  menghasilkan shear rate sebesar 0,064; 0,11; 0,13 s -1 .
Gambar 3-3: Grafik Shear  Rate (rps)  vs Viskositas (Poise)
Gambar 3-4 menunjukkan bahwa viskositas slurry propelan  menurun dengan naiknya shear rate. Sifat tersebut karena viskositas slurry propelan merupakan  efek  total  dari binder, padatan  partikulat  yang  terdispersi, beragam  gaya  kohesi  dan  adhesi  yang terjadi  di  antara  bahan–bahan  serta berlangsungnya  reaksi  pembentukan jejaring polimer antara poliol dan curing agent .  Partikel-partikel  dari  fasa  padat membentuk  agregat  karena  gaya  kohesi dan  adhesi.  Efek shearing pada  agregat dapat menghasilkan sifat pseudoplastik. Dengan  meningkatnya shear  rate ,  agregat pecah menjadi gumpalan-gumpalan yang individual  sehingga  viskositas slurry menurun.  Sedangkan,  ketika shear rate rendah, agregat-agregat terbentuk kembali (Abhay K Mahanta et al ., 2010). Untuk  lebih  memahami  sifat  ini,  pada Tabel  3-4    disajikan  persamaan  Power Law dari grafik pada Gambar 3-3 beserta nilai r yang  menunjukkan  tingkatan korelasinya dan indeks pseudoplastisitas.
Tabel  3-4  kolom  5  dan  6 menunjukkan adanya tingkatan korelasi yang  variatif  untuk  persamaan  pada kolom  4.  Korelasi  yang  kuat  hingga sangat  kuat  ditunjukkan  oleh  propelan komposisi  A,  C,  dan  D.  Sementara, propelan  B  memiliki  korelasi  yang sedang.  Nilai  indeks  pseudoplastisitas ditampilkan pada kolom 7 dengan acuan bahwa  sifat  Newtonian  ditunjukkan dengan  nilai n =  1.  Nilai  tersebut  juga bervariasi, sama seperti yang ditemukan
oleh  Muthiah et  al, (1992)  terhadap ukuran  AP  kasar  (300  –  320  μm),  AP halus 40 – 45 μm pada range 20 – 50% dari  total  massa  AP  (Muthiah et  al ., 1992).
Menurut  Muthiah et  al, (1992) sifat slurry yang  mendekati  Newtonian adalah  optimum.  Semetara  menurut Dombe et  al, (2008),  nilai  indeks pseudoplastisitas  dari slurry propelan yang  cocok  untuk  teknik  pencetakan dengan  vakum  adalah  0,8  –  1.  Dalam penelitian  ini  pada  Tabel  3-4  kolom  7 terlihat  bahwa  syarat–syarat  tersebut dimiliki  oleh  propelan  B  dan  C.  Sifat propelan  B  dan  C  mendekati  Newtonian dengan  indeks  pseudoplastisitas  masing- masing sebesar 0,991 dan 0,972. Namun oleh  karena  tingkat  korelasi  propelan  B lebih rendah (r = 0,56) daripada propelan C (r = 0,79), maka indeks pseudoplastisitas propelan  C  lebih  akurat  sehingga  dapat dikatakan bahwa komposisi yang optimal dalam  hal  pseudoplastisitas  adalah propelan C, yaitu AP h : AP k 3:2.  Hasil ini berbeda  dengan  yang  ditemukan  oleh Muthiah et  al (AP h :  AP k 1:3)  dalam penelitiannya  yang  telah  dijelaskan  di atas.
Hal ini disebabkan oleh  perbedaan ukuran  AP.  Ukuran  AP  mempengaruhi pseudoplastisitas  dalam  hal  kekuatan adhesi  dalam wetting oleh  HTPB  dan
kohesi  dalam  pembentukan  agregat (Dombe et al ., 2008; Abhay K Mahanta et al. , 2010; Muthiah et al. , 1992). Korelasi antara indeks
pseudoplastisitas  pada  kolom  7  dengan kandungan AP halus pada kolom 3 tidak selalu berbanding lurus. Ini menunjukkan bahwa  faktor packing mempengaruhi indeks pseudoplastisitas slurry propelan. Dengan diasumsikan bahwa propelan  C telah  mencapai  keadaan close  packing dengan alasan yang telah diuraian pada bab  3.1,  maka  ini  mengandung  arti bahwa  pada  keadaan close  packing, slurry propelan  memiliki  sifat  yang mendekati Newtonian karena  pada keadaan  tersebut,  jumlah  agregat  yang terbentuk  minimum  sehingga  tidak begitu  mempengaruhi  sifat  alir slurry propelan.
Dalam  hal  pemilihan  teknik pencetakan , teknik  dengan  tekanan seperti yang dirancang oleh Dombe et al,
(2008) dapat diaplikasikan untuk propelan A dan D. Hal ini karena indeks pseudoplastisitas yang dimiliki propelan tersebut antara 0,6 – 1, yaitu propelan A dengan  indeks  sebesar  0,788  dan propelan D dengan indeks sebesar 0,655. Selain itu, metode die-casting juga dapat diterapkan  karena  sesuai  untuk slurry yang  bersifat  pseudoplastik  (Davenas, 1991; Dombe et al ., 2008).

## Tabel 3-4: INDEKS PSEUDOPLASTISITAS SLURRY PROPELAN
No. Jenis Propelan %AP h Persamaan Power Law r Tingkat Korelasi Indeks Pseudo- plastisitas (n) 1 2 3 4 5 6 7 1 A 22 y = 15964x -0,212 0.92 Sangat kuat 0,788 2 B 34 y = 43541x -0,009 0.56 Sedang 0,991 3 C 40 y = 29105x -0,028 0,79 Kuat 0,972 4 D 45 y = 28016x -0,345 1 Sangat kuat 0,655
4

## KESIMPULAN
Dari penelitian
yang telah dilakukan,  diketahui  bahwa  propelan dengan  komposisi  AP h :  AP k 1:2 menunjukkan  viskositas  terendah  dan satu-satunya  komposisi  yang  memiliki pot life yaitu 13,12 menit untuk mencapai viskositas 16.000 P, namun berdasarkan indeks pseudoplastisitas, propelan tersebut tidak baik untuk dicetak dengan vakum. Pada sisi lain, propelan dengan AP h : AP k 3:2  relatif  ideal  untuk  dikembangkan karena  viskositas  (17.506  P)  dan  laju kenaikan  viskositasnya  (247  P/menit) yang dimiliki tidak berbeda jauh dengan propelan dengan AP h : AP k 1:2 dan indeks pseudoplastisitas  (0,972)  yang  dimiliki sesuai untuk pencetakan dengan vakum. Berdasarkan  analisa  dan  pembahasan yang  sudah  diuraikan,  diduga  propelan tersebut  telah  mencapai  keadaan close packing sehingga  disimpulkan  bahwa hubungan antara rasio AP h : AP k dengan viskositas, pot life dan pseudoplastisitas tidak selalu berbanding lurus oleh karena faktor packing dari  partikel-partikel penyusun propelan.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih  kepada  Pusat  Teknologi  Roket, LAPAN, atas dukungannya serta seluruh staf  Laboratorium  Komposisi  Dasar Propelan atas bantuannya.

## DAFTAR RUJUKAN
Abdillah,  L.  H.,  2015. Penelitian  Swelling Prepolimer  HTPB-TDI  Sebagai  Penjajagan
Peningkatan Solid Loading Pada
Formulasi Propelan . In Teknologi Pesawat Terbang  sebagai  Mitra  Pengembang Teknologi  Roket  dan  Satelit  Nasional (359–374). Jakarta: Indonesia Book Project. Andric,  A.  M.  Ž.,  2007. Crystallization  of
Ammonium-Perchlorate  from  Solution  of Electrolytically Produced Sodium- Perchlorate  in  a  Pilot-Scale  Plant .  In European Congress of Chemical Engineering-6 (1–11). Copenhagen.
Aziz, A., Mamat, R., Ali, K. W., & Perang, M. R. M.,  2015. Review  on  Typical  Ingredients
For  Ammonium  Perchlorate  Based  Solid Propellant .  ARPN  Journal  of  Engineering and Applied Sciences, 10(15), 6188–6191. Brookfield Engineering Laboratories, 2014. More Solutions for Sticky Problems . Massachusetts:  Brookfield  Engineering Laboratories, Inc.
Chai, T., Liu, Y. C., Ma, H., Yu, Y. W., Yuan, J.
M.,  Wang,  J.  H.,  &  Guo,  J.  H.,  2016. Rheokinetic  Analysis  on  the  Curing Process of HTPB-DOA- MDI Binder System .
In  IOP  Conference  Series:  Materials Science  and  Engineering  (Vol.  137, 1–7). IOP Publishing.
Davenas,  A.,  1991. Composite  Propellants .  In Solid Rocket Propulsion Technology (439– 460). Oxford: Pergamon Press.
Doll, D. W., & Lund, G. K., 1999. Processing and Curing  Aid  for  Composite  Propellants . United State.
Dombe,  G.,  Jain,  M.,  Singh,  P.  P., Radhakrishnan,  K.  K.,  &  Bhattacharya, B.,  2008. Pressure  Casting  of  Composite Propellant .  Indian  Journal  of  Chemical Technology, 15, 420–423.
German,  R.  M.,  2016. Particulate  Composites Fundamentals and Application. Switzerland : Springer International Publishing.
Gogoi, R., Alam, M. S., & Khandal, R. K., 2014.
Effect  of  Increasing  NCO/OH  Molar  Ratio on  The  Physicomechanical  and  Thermal Properties  of  Isocyanate  Terminated Polyurethane  Prepolymer .  International Journal  of  Basic  and  Applied  Sciences, 3(2), 118–123.
Hartaya,  K.,  2016. Analisis  Kandungan Aluminium  Powder  Propelan  Berdasar Energi Pembakaran dari Bomb
Kalorimeter . Jurnal Teknologi Dirgantara, 14(1), 73–80.
Jain,  S.,  Nandagopal,  S.,  Singh,  P.  P., Radhakrishnan,  K.  K.,  &  Bhattacharya, B.,  2009. Size  and  Shape  of  Ammonium Perchlorate  and  their  Influence  on Properties of Composite Propellant . Defence Science Journal, 59(3), 294–299. K, M. A., Monika, G., & D, P. D., 2010. Empirical Modeling  of  Chemoviscosity  of  Hydroxy Terminated  Polybutadiene  Based  Solid
Composite  Propellant  Slurry .  Malaysian Polymer Journal, 5(1), 1–16.
Ke-xi,  Y.,  Ze-ming,  T.,  &  Guo-juan,  W.,  1986.
Viscosity  Prediction .  In  Propellants, Explosives,  Pyrotechnics  (Vol.  11,  167– 169). Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
Mahanta, A. K., Dharmsaktu, I., & Pattnayak, P. K., 2007. Rheological Behaviour of HTPB- Based  Composite  Propellant:  Effect  of Temperature and Pot Life on Casting Rate . Defence Science Journal, 57(4), 435–442.
Mahanta,  A.  K.,  Goyal,  M.,  &  Pathak,  D.  D., 2010. Rheokinetic  Analysis  of  Hydroxy Terminated  Polybutadiene  Based  Solid Propellant Slurry . E-Journal of Chemistry, 7(1), 171–179.
Manu, S. K., 2009. Glycidyl Azide Polymer (GAP) as  a  High  Energy  Polymeric  Binder  for Composite  Solid  Propellant  Applications . Mahatma Gandhi University.
Muthiah, R., Krishnamurthy, V. N., & Gupta, B. R., 1992. Rheology of HTPB Propellant . 1
. Effect of Solid Loading, Oxidizer Particle Size,  and  Aluminum  Content .  Journal  of Applied Polymer Science, 44, 2043–2052. Nair, C. P. R., Devi, C. H., Prasad, V., & Ninan, K. N., 2013. Effect of Process Parameters on the Viscosity of AP / Al / HTPB Based Solid Propellant Slurry , 1, 1–9.
Nair, C. P. R., Prasad, C. D. V., & Ninan, K. N., 2013. Effect of Process Parameters on the
Viscosity  of  AP  /  Al  /  HTPB  Based  Solid
Propellant  Slurry .  Journal  of  Energy  and Chemical Engineering, 1(1), 1–9.
Pinalia,  A.,  2014. Reduksi  Ukuran  Partikel Ammonium Perklorat (AP) dengan Metode Spray  Drying  (Particle  Size  Reduction  of Ammonium  Perchlorate  Using  Spray Drying  Method) .  Majalah  Sains  Dan Teknologi Dirgantara, 75–80. Priyanto,  2016. Laporan  Penelitian:  Pengaruh Perbandingan  AP  200 :  50  Terhadap
Kualitas Propelan . Tangerang: Universitas Pamulang.
Remakanthan,  S.,  Kk,  M.,  Gunasekaran,  R.,
Thomas,  C.,  &  Thomas,  C.  R.,  2015. Analysis of Defects In Solid Rocket Motors Using X-Ray Radiography . The E-Journal of Nondestructive Testing, 20(6).
Sutrisno,  2010. Pengaruh  Penambahan  Plasticizer DOA terhadap Kinerja Propelan HTPB . In Prosiding  SIPTEKGAN  XIV  (123–127). Tangerang: LAPAN.
Triantafillopoulos,  N.,  2000. Measurement  of Fluid  Rheology  and  Interpretation  of Rheograms  (2nd  ed.) .  Michigan:  Kaltec Scientific.
Tüzün,  F.  N.,  2005. The  Effect  of  Aluminum
Content  Variation  on  Burning  Rate,
Pressure-Propellant Area Ratio Relationship ,  and  Other  Properties  of Hydroxyl Terminated Polybutadiene
Based Composite Propellants. Journal of ASTM International, 2(4), 1–15.