PENGARUH MASSA HIDROXY TERMINATED POLYBUTADIENE (HTPB) TERHADAP BESARNYA PENGARUH VINIL DALAM MENINGKATKAN LAJU KENAIKAN VISKOSITAS DAN KEKERASAN BINDER PROPELAN PADAT KOMPOSIT
(THE EFFECTS OF HIDROXY TERMINATED POLYBUTADIENE (HTPB)`S MASS ON THE MAGNITUDE OF VYNIL`S EFFECTS IN INCREASING COMPOSITE SOLID PROPELLANT BINDER`S RATE OF INCREASING OF VISCOSITY AND HARDNESS)
Afni Restasari, Retno Ardianingsih, Luthfia Hajar Abdillah Pusat Teknologi Roket Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jalan Raya LAPAN Rumpin Bogor Indonesia e-mail: afni.restasari@lapan.go.id
Diterima 3 April 2015, Direvisi 14 April 2015, Disetujui 17 April 2015

## ABSTRACT
Good  viscosity  and  hardness  of  composite  solid  propellant  are  able  to  produce  a  good performance.  Those  characteristics  of  propellant  are  increased  with  the  increase  in  HTPB`s  vinyl content in propellant binder . The magnitudes of vynil`s effects depend on the mass percentage of HTPB in binder that  changed  when  the  hydroxyl  number  of  HTPB  and  isocyanate  number  of  curing  agent changed. Therefore, this study aims to study the degree of correlation and the influence of the HTPB`s mass  percentage  in  propellant`s binder to  the  magnitude  of  the  increase  in  the  rate  of  increasing  of viscosity  and  hardness  as  a  result  of  the  increase  in  HTPB`s  vinyl  content.  In  this  study, binder B containing  HTPB  B  with  25%  vinyl  were  made  and  compared  with binder A  containing  HTPB  A  with 59% vinyl. Binder compositions include mass ratio HTPB / TDI (Toluene diisocyanate) 10: 1, 11: 1, 12: 1,  13:  1,  14:  1  and  15:  1. Binder `s  viscosities  at  the  first  and  second  10  minutes  of  stirring  and binder `s hardness after 2 days of curing were tested and its difference values between on binder A and B  were  counted.  The  graphs  of  %  mass  of  HTPB  versus  the  differences  in  the  rate  of  increasing  of viscosity  and  %  mass  of  HTPB  versus  the  differences  in  hardness  were  made  to  obtain  %  level  of influence  and  the degree  of  correlation.  It  was  found  that  there  is  a  positive  relationship  between  % mass of HTPB with the increase in binder `s rate of increasing of viscosity and the increase in binder `s hardness because of the increasing vinyl content. Mass percentage of HTPB 83.7% strongly correlates with binder `s increasing rate of increasing of viscosity. Mass percentage of HTPB also 80.9% strongly correlates with binder `s increasing hardness.
Keywords: Hidroxy  terminated  polybutadiene,  Hardness,  Rate  of  increasing  of  viscosity,  Vynil,
Propellant`s binder

## ABSTRAK
Propelan padat komposit yang memiliki viskositas dan kekerasan yang baik dapat menghasilkan performa  yang  baik.  Karakteristik  propelan  tersebut  meningkat  dengan  kenaikan  kandungan  vinil HTPB dalam binder . Besarnya pengaruh vinil bergantung pada persentase massa HTPB dalam binder yang  berubah  apabila  bilangan  hidroksil  HTPB  dan  bilangan  isosianat curing  agent berubah.  Oleh karena  itu,  penelitian  ini  bertujuan  untuk  mempelajari  tingkat  korelasi  dan  besarnya  pengaruh persentase massa HTPB dalam binder propelan terhadap besarnya kenaikan laju kenaikan viskositas dan kekerasan sebagai akibat dari peningkatan kandungan vinil HTPB.  Dalam penelitian ini,  dibuat binder B  dengan  HTPB  B  yang  mengandung  25%  vinil  dan  dibandingkan  dengan binder A  dengan HTPB  A  yang  mengandung  59%  vinil.  Komposisi binder meliputi  perbandingan  massa  HTPB/TDI (Toluena diisosianat) 10:1, 11:1, 12:1, 13:1, 14:1 dan 15:1. Viskositas binder pada 10 menit pertama dan  kedua  pengadukan,  serta  kekerasan binder setelah  2  hari pematangan  diuji  dan  perbedaan nilainya antara pada binder A dan B dihitung. Grafik % massa HTPB versus perbedaan laju kenaikan viskositas dan % massa HTPB versus perbedaan kekerasan dibuat untuk mendapatkan % besarnya pengaruh dan  tingkat  korelasi.  Ditemukan  bahwa  terdapat  hubungan positif  antara  % massa  HTPB dengan  kenaikan  laju  kenaikan  viskositas  dan  kenaikan  kekerasan binder sebagai  akibat  dari peningkatan  kandungan  vinil.  Persentase  massa  HTPB  berkorelasi  sangat  kuat  sebesar  83,7  % dengan  kenaikan  laju  kenaikan  viskositas binder .  Persentase  massa  HTPB  juga  berkorelasi  sangat kuat sebesar 80,9% dengan kenaikan kekerasan binder . Kata Kunci: Hidroxy  terminated  polybutadiene,  Kekerasan,  Laju  kenaikan  viskositas,  Vinil,  Binder propelan

## 1  PENDAHULUAN
Propelan  padat  komposit  telah lama dikembangkan oleh LAPAN sebagai bahan bakar roket yang dalam pembakarannya  tidak  tergantung  dari oksigen  luar  namun  dari  oksigen  yang disuplai  senyawa  oksidator  (Susanto  A dan  Abdillah  L  H,  Sutton,  2014).  Jenis propelan  yang  relatif  aman  dalam pembuatan  dan  penyimpanan  tersebut menarik  untuk  dikembangkan  oleh karena  kemudahan  serta  keleluasaan untuk memvariasi komposisi, peningkatan  sifat  energetik  dan  sifat balistik  (Syarkawi  M,  2002).  Bahan pembuatan  propelan  ini  terdiri  dari bahan  padatan  dan  bahan  cair.  Bahan padatan  berupa  bahan  bakar  logam, oksidator  dan  aditif.  Sedangkan,  bahan cair  meliputi plasticizer dan binder . Propelan  padat  komposit  tergolong  dalam propelan  heterogen  yang  mana fuel dan oksidator  tidak  terjalin  oleh  ikatan kimiawi  sehingga  diperlukan binder . Bukan  hanya  mengikat fuel dan oksidator, senyawa binder juga berfungsi mengikat  seluruh  bahan  penyusun propelan  (Susanto  A  dan  Abdillah  LH,
Sutton, 2014). Senyawa binder terbentuk dari  senyawa  resin  dan curing  agent . Resin  yang  kini  tengah  dipakai  dan dikembangkan  oleh  LAPAN  adalah Hidroxy
Terminated
Polybutadiene
(HTPB),  sebelumnya Carboxy  terminated polybutadiene (CTPB) digunakan.
HTPB  terkenal  luas  digunakan sebagai binder dalam  propelan  padat oleh  karena  keunggulan-keunggulannya. Banyaknya kandungan hidrokarbon dalam  HTPB  (98,6  %)  serta  rendahnya viskositas  (5000mPas  pada  30 ⁰ C)  dan spesific gravity (0,90 g/cm 3 ) menyebabkan HTPB    mampu  mengadsorpsi  padatan hingga 86–88% tanpa kehilangan kemudahannya untuk diproses sehingga menghasilkan  sistem  propelan  komposit yang  memiliki  sifat  mekanis  yang  baik (Mahanta et  al .,  Muthiah et  al .,  2012). Banyaknya kandungan hidrokarbon juga menyebabkan  HTPB  dapat  terbakar dengan  mudah  dan  terdekomposisi menjadi  sejumlah  besar  volume  dari molekul  stabil  berberat  molekul  rendah seperti  karbonmonoksida,  karbondioksida dan  uap  air  sehingga    meningkatkan impuls  spesifik  dari  motor  roket
(Mahanta et  al .,  Sadhegi et  al .,  2012).
Ketika dibakar, HTPB mampu melepaskan sejumlah energi sehingga dapat berfungsi sebagai bahan bakar. Jaringan poliuretan  yang  diperoleh  HTPB  dari proses curing dengan diisosianat memberikan  matriks  yang  baik  untuk oksidator anorganik, bahan bakar metal dan  bahan  lain  yang  terdispersi  dalam propelan  padat  (Mahanta et  al .,  2010). Poliuretan tersebut juga memiliki stabilitas  terhadap  hidrolitik  yang  baik, penyerapan  terhadap  air  yang  rendah, fleksibilitas  pada  temperatur  rendah yang baik, kecocokan yang tinggi dengan pengisi  dan extender serta  fleksibilitas yang  baik  terhadap  formulasi  (Mahanta et  al .,  Sadeghi et  al .,  2012). Dey  et  al melaporkan bahwa poliuretan HTPB juga memiliki kemampuan mengabsorbsi guncangan  ( shock )  sehingga  menurunkan sensitifitas dan kerentanan dari material peledak  (Dey et  al .,  2015).  Karakter- karakter  unggul  dari  HTPB  tersebut dapat berasal dari struktur mikro dalam rantai  hidrokarbon  yang  menyusun 98,6% HTPB (Mahanta et al. , Muthiah et al ., 2012).
HTPB  memiliki  tiga  isomer  yaitu 1,2-vinil,  1,4-trans  dan  1,4-cis.  Produk komersial  HTPB  merupakan  campuran dari ketiga isomer tersebut (Rosita, Geni, 2011).  Rasio  konsentrasi  cis,  trans  dan vinil  diketahui  mempengaruhi  karakteris- tik  aliran,  elastisitas,  kuat  tarik  dan kekerasan  bahan,  termasuk  propelan padat  komposit  sebagai  bahan  bakar, yang  mengandung  poliuretan  berbahan HTPB (Dey et  al ., 2015; Hamrang A dan Balkose D, 2015; Xu Chang et al ., 2010; Daley,  R.  F  dan  Daley,  R.  J,  2014). Diantara  ketiga  struktur  mikro  HTPB, isomer  yang  menarik  untuk  dipelajari adalah  vinil.  Hal  ini  karena  kandungan vinil  diketahui  dapat  meningkatkan viskositas  dari  matriks  poliuretan  yang masih  cair,  serta  polimernya  memiliki karakteristik  yang  keras  (Dey et  al ., 2015; Daley, R. F dan Daley, R. J, 2014).
Kekerasan  dan  viskositas  merupa- kan  karakteristik binder propelan  yang penting  untuk  diuji.  Hal  ini  karena kekerasan  mengindikasikan  kekuatan bahan  dan  ketahanannya  untuk  meng- gores  dan  mengausi  (Kalpakjian et  al ., 2006).  Selain  itu,  data  kekerasan  juga dapat digunakan untuk penilaian beragam karakteristik  bahan  seperti  kuat  tarik, yield  strength,  fatigue  limit, distribusi regangan  residu  dan  ketangguhan terhadap  patah  (Gaško,  M  dan  Gejza  R, Ceschini et  al .,  Pavlina,  E.  J  dan  C.J. Van,  2011).  Sedangkan,  viskositas penting untuk diuji karena mengandung informasi tentang laju kenaikan viskositas yang  diharapkan tidak terlalu cepat  sehingga  dapat  mempermudah proses casting propelan sehingga terbentuk  propelan  yang  homogen (Mahanta et al ., 2010).
Besar  kecilnya  pengaruh  vinil HTPB terhadap peningkatan laju kenaikan viskositas  dan  kekerasan binder propelan bergantung  pada  persentase  massa HTPB  yang  terkandung  dalam binder . Persentase massa tersebut dapat berubah  seiring  dengan  perubahan bilangan  hidroksil  HTPB  dan  bilangan isosianat curing agent yang  digunakan karena untuk mendapatkan sifat mekanik propelan  yang  baik, binder harus dibuat dengan komposisi OH/NCO sebesar 1,0 atau 0,9  (Wibowo, HB, 2015). Dengan demikian, diperlukan penelitian  untuk  mempelajari  tingkat korelasi dan besarnya pengaruh persentase  massa  HTPB  dalam binder propelan  terhadap  besarnya  kenaikan laju  kenaikan  viskositas  dan  kekerasan sebagai akibat dari peningkatan kandungan vinil HTPB.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk mempelajari tingkat korelasi dan besarnya  pengaruh  persentase  massa HTPB  dalam binder propelan  terhadap besarnya kenaikan laju kenaikan viskositas  dan kekerasan  sebagai  akibat dari peningkatan kandungan vinil HTPB. Manfaat  dari  penelitian  ini  ialah
didapatkannya pengetahuan untuk menganalisa kenaikan dari laju kenaikan  viskositas  dan  kekerasan binder propelan  dari  data  kandungan vinil HTPB dan persentase massa HTPB.

## 2  TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mikro Struktur Hidroxy Terminated
Polybutadiene (HTPB) Bahan Hydroxyl Terminated
Polibutadiene (HTPB) adalah polibutadiena yang  terbentuk  dari  unit  pengulangan monomer  butadiena  dengan  gugus kedua ujungnya adalah gugus hidroksil. HTPB  memiliki  tiga  isomer  yaitu  1,2- vinil, 1,4-trans dan 1,4-cis seperti terlihat pada  Gambar  2-1  (Rosita,  Geni,  2011). Campuran konfigurasi 1,4-cis, 1,4 trans dan  1,2-  vinil  dalam  HTPB  terdistribusi secara  acak  sepanjang  rantai  polimer (Dey et  al .,  2015).  Produk  komersial HTPB  merupakan  campuran  dari  ketiga isomer  tersebut  (Rosita,  Geni,  2011). Rata-rata  HTPB  untuk fuel binder propelan mensyaratkan kadar isomer cis tinggi (di atas 30%), kadar vinil di bawah 25%  dan  kadar  trans  bervariasi. Persyaratan binder propelan  komposit yang  baik  adalah  memiliki  kadar  vinil paling banyak 20% (Wibowo, HB, 2015). Sementara,  menurut  Dey et  al .,  HTPB ideal  haruslah  memiliki  rasio  trans:  cis: vinil 55 : 25 : 20 (Dey et al, 2015).
Gambar 2-1: Struktur  Mikro  HTPB  (Dey  et  al, 2015)
Persentasi masing-masing struktur yang dominan akan mempengaruhi sifat mekanik polimer yang dihasilkan (Rosita, Geni, 2011). Menurut Dey et al., kandungan  vinil  yang  lebih  banyak dapat menyebabkan kenaikan viskositas dari  matriks  polimer  poliuretan  yang masih  cair  (Dey et  al .,  2015).  Hal  ini karena  keberadaan  vinil  bertindak seperti  jangkar  dan  mencegah  selip
molekuler sehingga kemampuan mengalir dibatasi (Akay, Mustafa, 2015). Viskositas juga  dilaporkan  meningkat  seiring dengan  meningkatnya  kandungan  vinil dalam  kasus  penambahan  etilen  vinil asetat  ke  dalam  komposisi High  Density Polyethylene (HDPE).  Hal  ini  menurut Alothman dikarenakan pembatasan pergerakan  molekuler  dan  pengurangan volume bebas (Alothman, O. Y, 2012).
Isomer  vinil  diketahui  memiliki stereo regularitas  atau  taktisitas  yang merupakan  isomer  spasial  yang  meng- gambarkan  penataan  gugus  vinil  dalam mengitari  rantai  utama  polimer.  Pada bentuk  isotaktik,  semua  gugus  vinil berada  pada  sisi  yang  sama  dari  rantai polimer.  Pada  sindiotaktik,  posisi  gugus vinil  berselang-seling  terhadap  rantai polimer.  Sedangkan,  bentuk  ataktik menggambarkan  posisi  gugus  vinil terhadap  rantai  polimer  yang  acak. Stereo regularitas mempengaruhi kemampuan polimer untuk mengkristal, derajat kristalisasi dan karakter polimer (Akay,  Mustafa,  2015).  Gambar  2-2 menyajikan  ketiga  isomer  tersebut. Struktur  vinil  juga  diketahui  dapat membentuk ikatan silang dengan ikatan rangkap  di  dekatnya  (Dey et  al .,  2015). Ikatan  silang  yang  lebih  padat  dapat meningkatkan  kuat  tarik  propelan  (Xu Chang et al ., 2010).
Gambar 2-2: Isomer  dari  Konfigurasi  1,2-vinil (Dey et al ., 2015)
Persentase  relatif  ketiga  isomer HTPB  (cis,  trans,  vinil)  bergantung  dari kondisi  polimerisasi  HTPB.  HTPB  yang dibuat  dengan  polimerisasi  radikal memiliki  kandungan  unit-1,4  maksimum 79%. Sedangkan, HTPB yang dibuat dari polimerisasi  anionik  dapat  memberikan kandungan  unit-1,4  sampai  90%  (Chen et al ., 2010).
Trans           Vinil       Cis Isotaktik Sindiotaktik            Ataktik

## 2.2 Struktur Poliuretan
Gugus hidroksil pada ujung HTPB bereaksi  dengan  senyawa  diisosianat membentuk  polimer  poliuretan  yang bertindak  sebagai  matriks  untuk  bahan padatan dalam propelan padat komposit. Reaksi pembentukan poliuretan dipaparkan  pada  Gambar  2-3  (Odian, George,  2004).  Fungsi  dari  matriks  ini selain untuk menahan partikel padatan, juga  melindungi  permukaan  partikel padatan  dari  kerusakan,  menyalurkan tegangan  yang  diberikan  pada  bahan padatan  dan  memberikan  hasil  akhir yang baik pada propelan padat komposit (Akay, Mustafa, 2015).

## Gambar 2-3: Reaksi  Pembentukan  Poliuretan (Odian, George, 2004)
Performa  poliuretan  bergantung pada komposisi kimia, sifat segmen dan tingkat  ikatan  hidrogen.  Kekakuan intramolekuler  ialah  hasil  dari  ikatan kimia dalam hal komposisi dari struktur rantai,  percabangan  dan  ikatan  silang. Ikatan  fisik  meningkatkan  kekakuan intermolekuler dari derajat segmen keras dan ikatan hidrogen (Lem et al ., 2013).
Material  poliuretan  tersusun  dari segmen  lunak  dan  segmen  keras. Segmen  keras  terdiri  dari  gugus  uretan. Sementara  segmen  lunak  terdiri  dari polibutadiena  yang  berasal  dari  HTPB. Panjang  segmen  lunak  sekitar  1000- 2000  nm.  Sedangkan  segmen  keras sekitar 150 nm (Abdillah, L. H, Hepburn, 2015). Segmen keras berkontribusi dalam sifat  plastis  poliuretan  seperti  kekuatan tarik, kekuatak sobek, ketahanan terhadap  bahan  kimia  dan  performa dalam  temperatur  tinggi.  Ikatan  hidrogen dari  gugus  uretan  meningkatkan  sifat platis  dan  mengurangi  gerakan  inter- molekuler.  Sedangkan,  segmen  lunak
berkontribusi  dalam  sifat  elastomerik poliuretan  yang  berupa  kekerasan, ketahanan  terhadap  ketegangan  dan kompresi,  fleksibilitas  dan  performa pada temperatur rendah. Lima morfologi yang  potensial  pada  poliuretan  adalah segmen  keras  murni,  segmen  lunak murni, campuran segmen lunak, campuran segmen  keras dan campuran antara  segmen  keras  dan  lunak. Morfologi  ini  dapat dilihat  pada  Gambar 2-4 (Lem et al. , 2013).
Gambar 2-4: Morfologi Segmen Lunak dan Keras dalam  Poliuretan  (Lem et  al ., 2013)

## 2.3 Kekerasan  dan  Laju  Kenaikan
Viskositas Binder Propelan
Kekerasan  dan  laju  kenaikan viskositas binder propelan penting untuk diuji  dalam  menentukan  komposisi binder yang  lebih  baik  untuk  propelan. Kekerasan merupakan ukuran resistensi bahan  untuk  deformasi  plastis  lokal (Callister,  William  D,  2007).  Kekerasan mengindikasikan  kekuatan  bahan  dan ketahanannya  untuk  menggores  dan mengausi  (Kalpakjian et  al .,  2006). Kelebihan  pengujian  kekerasan  meliputi dapat dilakukan dengan mudah, sederhana,  cepat,  tidak  terlalu  bersifat destruktif,  dapat  digunakan  untuk penilaian  beragam  karakteristik  bahan seperti kuat tarik, yield  strength, fatigue limit, distribusi  regangan  residu  dan ketangguhan  terhadap  patah  (Zhang et al .,  Li et  al .,  2011;  Gaško,  M  dan  Gejza R, Ceschini et al ., Pavlina, E. J dan C.J. Van, 2011).
Senyawa poliol Senyawa diisosianat Poliuretan Segmen lunak murni
Segmen keras murni Segmen lunak campuran Campuran segmen lunak dan keras Segmen keras campuran
Viskositas  polimer  yang  masih cair  berkaitan  dengan  berat  molekul polimer yang
terbentuk (Ghosh,
Premamoy,  2006).  Semakin  lama  reaksi polimerisasi, semakin besar berat molekul  poliuretan  yang  terbentuk sehingga  viskositas  matriks  yang  masih cair  pun  semakin  meningkat  (Mahanta et  al .,  2010).  Perkembangan  berat molekul  poliuretan  dimulai  dari  bentuk koil  atau  gel  berukuran  nano  kemudian gel  berukuran  mikro  lalu  makro  hingga kemudian menjadi bentuk padatan yang meruah (Lem et al ., 2013). Laju kenaikan viskositas  mempengaruhi  kehomogenan dan  performa  propelan.  Laju  ini  merupa- kan  perwujudan  dari  laju  polimerisasi antara  HTPB  dengan  senyawa  diisosianat sebagai  penyusun binder propelan.  Laju kenaikan  viskositas  yang  terlalu  cepat dapat  menyebabkan  propelan  sulit dicetak  sehingga  dapat  menyebabkan adanya pori (Mahanta et al ., 2010).

## 3  METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Bahan
Bahan  yang  digunakan  adalah HTPB  A  dan  HTPB  B  dengan  berat molekul  2470  g/mol  serta  TDI  yang diproduksi  oleh  Dalian  Chlorate  co.  Ltd. HTPB  yang  digunakan  merupakan  hasil dari  polimerisasi  radikal.  Berdasarkan hasil  analisis  dengan  spektrofotometri inframerah  (FT  –  IR)  Shimadzu  yang dilakukan  oleh  Laboratorium  HTPB, LAPAN,  HTPB  A  mengandung  vinil sebesar  59%  dan  HTPB  B  mengandung vinil  sebesar  25%,  sedangkan  TDI mengandung  2,4-TDI  58,39%  dan  2,6- TDI 41,61%. Hasil titrasi yang dilakukan oleh  Laboratorium  HTPB  menunjukkan kandungan  %NCO    dalam  TDI  sebesar 40,42.

## 3.2 Metode
Binder yang dibuat dalam
penelitian  ini  ialah binder B  dengan bahan  HTPB  B  dan  TDI. Binder pembanding  disebut  sebagai  HTPB  A dengan  bahan  HTPB  A  dan  TDI (Abdillah,  L.  H,  2015).  Skema  kerja
dapat dilihat pada Gambar 3-1. Pengadukan  dilakukan  pada  suhu  42  – 45 ⁰ C.  Viskositas  (η)  diukur  dengan menggunakan VT - 04F Rion Viscometer dengan  spindel  01.  Laju  kenaikan viskositas  (dη/dt)  dihitung  dengan persamaan 3-1 dan selisih laju kenaikan viskositas  dihitung.  Setelah  pengadukan, binder dimatangkan  pada  suhu  60 ⁰ C. Kekerasan diukur menggunakan Durometer  shore  A.  Selisih  kekerasan dihitung,  grafik  dibuat  dan  penggolongan tingkat  korelasi  dilakukan  berdasarkan Tabel 3-1.
dη/dt = ( η 2 – η 1 ) / t (3-1)

## Gambar 3-1: Skema kerja penelitian

## Tabel 3-1: PENGGOLONGAN TINGKAT KORELASI
Nilai r Level 0.00 – 0.199 Sangat rendah 0.20 – 0.399 Rendah 0.40 – 0.599 Medium 0.60 – 0.799 Kuat 0.80 – 1.000 Sangat Kuat (Sugiyono, 2011)
Pematang -an 2 hari Pengujian kekerasan HTPB + TDI Rasio massa HTPB/TDI 10:1, 11:1, 12:1, 13:1, 14:1, 15:1
Penguji- an viskositas η 1 η 2 dη/dt Binder ∆dη/dt Pengaduk- an 10 menit Pengaduk- an 10 menit Penguji- an viskositas ∆ Kekerasan Tingkat Korelasi Grafik % massa HTPB vs ∆dη/dt Y = mx + c R 2 R % R 2 Grafik  % massa HTPB vs ∆ kekerasan Besarnya pengaruh

## 4  PEMBAHASAN
HTPB  penyusun binder propelan memiliki tiga isomer yaitu 1,2-vinil, 1,4- trans  dan  1,4-cis  (Rosita,  Geni,  2011). Kandungan vinil diketahui dapat meningkatkan  viskositas  dari  matriks poliuretan  yang  masih  cair,  serta polimernya  memiliki  karakteristik  yang keras  (Dey et  al .,  2015;  Daley,  R.  F  dan Daley, R. J, 2014). Data viskositas dapat diolah  menjadi  laju  kenaikan  viskositas sehingga  vinil  mempengaruhi  pula  laju kenaikan  viskositas.  Besar  kecilnya pengaruh vinil tersebut bergantung pada persentase massa
HTPB yang terkandung  dalam binder dan  untuk mempelajarinya, dibuat binder B kemudian  dibandingkan  dengan  data binder A  hasil  penelitian  Abdillah,  L.  H pada 2015. Binder A mengandung HTPB A  dengan  kandungan  vinil  59%  dan binder B  mengandung  HTPB  B  dengan kandungan  vinil  sebesar  25%.  Kedua binder memiliki  perbandingan  massa HTPB/TDI  10:1,  11:1,  12:1,  13:1,  14:1 dan  15:1.  Perbandingan  massa  tersebut dipilih oleh karena berdasarkan penelitian yang  telah  dilakukan  sebelumnya,  rasio massa  HTPB/TDI  yang  optimal  adalah antara  12/1  sampai  dengan  14/1 (Abdillah, L. H, 2015). Hasil pengukuran viskositas  dan  perhitungan  laju  kenaikan viskositas dapat dilihat pada Tabel 4-1.
Pada Tabel 4-1, terlihat viskositas setelah  20  menit  pengadukan  lebih
besar  daripada  viskositas  setelah  10 menit  pengadukan.  Viskositas  polimer yang  masih  cair  berkaitan  dengan  berat molekul  polimer  (Ghosh,  Premamoy, 2006).  Dalam  hal  ini,  polimer  tersebut adalah  poliuretan  sebagai  hasil  reaksi polimerisasi  antara  HTPB  dan  TDI (Odian,  George,  20014).  Semakin  lama pengadukan  antara  HTPB  dan  TDI, semakin lama reaksi  polimerisasi, semakin  besar  berat  molekul  poliuretan yang  terbentuk  sehingga  semakin  tinggi pula  viskositas binder propelan.  Hal  ini sesuai  dengan  teori  Mahanta et  al., dan Lem et  al (Mahanta et  al .,  2010;  Lem et al ., 2013).
Oleh  karena  viskositas  berkaitan dengan  berat  molekul  poliuretan,  maka laju kenaikan viskositas dapat menandakan  laju  penambahan  berat molekul poliuretan yang terbentuk. Pada binder A,  pertambahan  berat  molekul poliuretan memiliki pengaruh yang lebih signifikan  terhadap  kenaikan  viskositas daripada binder B  sehingga binder A memiliki  laju  kenaikan  viskositas  rata  – rata  lebih  tinggi  daripada binder B seperti  terlihat  pada  Tabel  4-1.  Hal  ini dapat  disebabkan  oleh  lebih  tingginya kandungan  vinil  dalam binder A daripada binder B  sesuai  teori  Dey et  al (Dey et al ., 2015).
Tabel 4-1: VISKOSITAS  DAN  LAJU  KENAIKAN  VISKOSITAS BINDER A  DAN BINDER B  (Abdillah,  LH,
2015 dan Data Laboratorium Komposisi Dasar)
Rasio Massa % Massa HTPB Binder A dη/dt A (P/s) Binder B dη/dt B (P/s) η1 (P) η2 (P)
η1 (P) η2 (P) 10 : 1 90.91 23 42 0.032 16 36 0.033 11 : 1 91.67 26 48 0.037 17 39 0.037 12 : 1 92.31 24 45 0.035 21 42 0.035 13 : 1 92.86 27 50 0.038 28 35 0.012 14 : 1 93.33 30 60 0.050 25 36 0.018 15 : 1 93.75 35 70 0.058 24 31 0.012 Rata – rata 0.042 0.024

## Gambar 4-2: Grafik  % massa HTPB vs Perbedaan Laju Kenaikan Viskositas
Grafik 4-2 menunjukkan hubungan positif  antara  %  massa  HTPB  dan perbedaan  laju  kenaikan  viskositas dengan  persamaan  garis  y  =  0,017x  – 1,620,  r=0,915,  besarnya  pengaruh sebesar  83,7%  dan  tingkat  korelasi sangat  kuat.  Hal  ini  karena  seiring dengan  peningkatan  %  massa  HTPB dalam binder , semakin banyak kandungan segmen  lunak  yang  mengandung  vinil sehingga pengaruh vinil semakin signifikan.  Diketahui  bahwa  struktur vinil  memiliki  tiga  bentuk  isomer  yaitu isotaktik,  sindiotaktik  dan  ataktik,  yang dapat  mencegah  selip  molekuler  dan membatasi pergerakan molekul sehingga meningkatkan  viskositas binder yang masih  cair  (Dey et  al .,  2015;  Akay, Mustafa, 2015; Alothman, O. Y, 2012).
Selanjutnya, data hasil pengukuran kekerasan  ditunjukkan  pada  Tabel  4-2. Kekerasan  ialah  ukuran  resistensi bahan  untuk  deformasi  plastis  lokal (Callister,  William  D,  2007).  Pada  hari kedua  pematangan, binder dengan  rasio 10 : 1 belum dapat diukur kekerasannya karena  masih  lembek  dan  lengket  di tangan.
Berdasarkan  Tabel  4-2, binder A memiliki kekerasan rata-rata lebih tinggi daripada binder B  karena binder A mengandung  vinil  lebih  besar  daripada binder B. Hal ini sesuai dengan karakter polimer  vinil  yang  bersifat  keras  (Daley, R.  F  dan  Daley,  R.  J,  2014).  Grafik antara  %  massa  HTPB  dan  perbedaan kekerasan dapat dilihat pada Gambar 4-3.
Tabel 4-2:  KEKERASAN BINDER A  DAN  B (Abdillah,  L.H,  2015  dan  Data
Laboratorium Komposisi Dasar) % Massa HTPB Binder A (Shore A) Binder B (Shore A) 91.67 4 2 92.31 14 12 92.86 20 17 93.33 21 15 93.75 15 6 Rata – rata 14.8 10.4
Gambar 4-3: Grafik  %  Massa  HTPB  dan Perbedaan Kekerasan
Grafik  di  atas  menandakan hubungan positif antara % massa HTPB dan perbedaan kekerasan dengan persamaan  garis  y  =  3,330x  –  304,6, r=0,809,  besarnya  pengaruh  sebesar 80,9%  dan tingkat korelasi sangat kuat. Hal  ini  karena  semakin  besar  %  massa HTPB  dalam binder ,  semakin  tinggi kandungan segmen lunak yang mengandung vinil.
Segmen lunak diketahui berkontribusi terhadap kekerasan poliuretan (Lem et al, 2013).

## 5  KESIMPULAN
Ditemukan bahwa terdapat hubungan positif antara % massa HTPB dengan kenaikan laju kenaikan viskositas  dan  kenaikan  kekerasan binder sebagai  akibat  dari  peningkatan kandungan  vinil.  Persentase  massa HTPB  berkorelasi  sangat  kuat  sebesar 83,7  %  dengan  peningkatan  laju kenaikan  viskositas binder .  Persentase massa  HTPB  juga  berkorelasi  sangat
kuat  sebesar  80,9%  dengan  kenaikan kekerasan binder .

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis    mengucapkan    terima kasih  kepada  Dr.  Kendra  Hartaya,  M.Si selaku Koordinator Laboratorium Komposisi  Dasar  Propelan  dan  Dr.  Heri Budi Wibowo, M.T  yang  telah  memberi- kan    bimbingan,  motivasi,  saran  dan dukungan  atas tersusunnya karya tulis ilmiah  ini,  Dra.  Geni  Rosita  dan  para teknisi Laboratorium HTPB, Pustekroket, LAPAN  atas  data  kandungan  HTPB  dan TDI,  serta  para  teknisi  Laboratorium Komposisi  Dasar Propelan  atas  bantuan dan dukungannya dalam penelitian ini.

## DAFTAR RUJUKAN
Abdillah,  Luthfia  Hajar,  2015. Penelitian Swelling  Prepolimer  HTPB-TDI  Sebagai
Penjajagan  Peningkatan  Solid  Loading Pada  Formulasi  Propelan ,  Teknologi Pesawat Terbang Sebagai Mitra Pengembang  Teknologi  Roket  dan Satelit  Nasional,  Jakarta:  Indonesia Book Project. Alothman,  Othman  Y.,  2012. Processing  and Characterization of High Density Polyethylene/Ethylene  Vinyl  Acetate
Blends  with  Different  VA  Contents ,
Advances  in  Materials  Science  and Engineering Volume 2012.
Callister,  William  D.,  2007. Materials  Science and  Engineering  An  Introduction ,  John Wiley and Sons, Inc, USA.
Ceschini,  A.  Morri,  A.  Morri,  G.  Pivetti,  2011. Mater, Des 321367-1375.
Chen, J., Zai-jun L., Guang-qin P., Yong-xin Q.,
Jian-jun Y.,  Hai-jian B.,  2010. Synthesis of  Hydroxyl-Terminated  Polybutadiene Possessing  High  Contentof  1,4-Units Via Anionic  Polymerization ,    Chinese
Journal  of  Polymer  Science  Volume 28, Issue 5, 715-720.
Daley, Richard F dan Sally J Daley, 2014. Organic Chemistry Part 3 of 3, Daley Press.
Dey,  A.,  Md  Abdul  Shafeeuulla  K.,  Javaid  A.,
Arun Kanti S., Santanu C., 2015. Effect of  Microstructure  on  HTPB  Based
Polyurethane  (HTPB-PU) ,  Journal  of Materials  Science  and  Engineering  B  5 (3-4) (2015) 145-151.
Gaško,  Martin  and  Gejza  Rosenberg,  2011. Correlation Between Hardness and Tensile Properties  In  Ultra-High  Strength  Dual
Phase Steels–Short Communication , Materials Engineering-Materiálové inžinierstvo  18  (2011)  155-159,  ISSN 1335-0803. Ghosh,  Premamoy,  2006. Polymer  Science
Fundamentals of Polymer Science Molecular  Weights  of  Polymers ,  Polymer Study Centre, Kolkata.
Hamrang,  Abbas  and  Devrim  Balkose,  2015.
Applied Methodologies in Polymer Research and  Technology ,  Apple  Academic  Press, Inc, Canada. Hepburn, C, 1992. Polyurethane Elastomers , 2 nd ed,  Elsevier  Science  Publishers  Ltd. New York, USA. ISBN 1-85166-589-7.
Kalpakjian,  S.,  Stephen  R.  S.,  Hamidan  M., 2006. Manufacturing  Engineering  and Technology SI 6th Edition , Prentice Hall, New Jersey.
Lem, K. W., J. R. Haw, S. Curran, S. E. Sund,
C. Brumlik, G. S. Song, D. S. Lee, 2013. Effect of Hard Segment Molecular Weight on  Dilute  Solution  Properties  of  Ether Based  Thermoplastic  Polyurethanes , Nanoscience  and  Nanoengineering  1(3):
123-133,2013,DOI:10.13189/nn.2013. 010301.
Li, P., X. F. Zhu., G. P. Zhang, J. Tan, W. Wang, B.  Wu,  2010. Philos .  Mag.  90  (2010) 3049–3067.
Mahanta,  A.  K.,  D.  D.  Pathak,  2012. HTPB- Polyurethane: A Versatile Fuel Binder for Composite Solid Propellant ,  Polyurethane,
Dr.  Fahmina  Zafar  (Ed.),  ISBN:  978- 953-51-0726-2,  InTech,  DOI:  10.5772/ 47995, Http://www.intechopen.com/ books/polyurethane/htpb-polyurethane- a-versatile-fuel- binder -for-composite-solid- propellant;  download  July  29,  2015, 229- 230.
Mahanta, Abhay K., Monika Goyal, Davendra D Pathak,  2010. Rheokinetic  Analysis  of Hydroxy Terminated Polybutadiene Based
Solid  Propellant  Slurry ,  E-Journal  of Chemistry 2010, 7 (1), 171 – 179. Mustafa, Akay, 2015. An Introduction to Polymer
Matrix Composite , Bookboon.com. Mustafa,  Akay,  2015. Introduction  to  Polymer Science and Technology , Bookboon.com.
Muthiah, R. M., Krishnamurthy, V.N., Gupta B.
R.,  1992. Rheology  of  HTPB  Propellant,
Effect of Solid Loading, Oxidizer Particle Size, and Aluminum Content, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 44, 2043- 2052.
Odian,  George,  2004. Principles  of  Polimerization 4th  Edition ,  John  Wiley  &  Sons,  Inc, Canada.
Pavlina, E. J and C.J. Van Type: J. Mater . Eng.
Perform, 17 (2008) 6 888-893. Rosita, Geni, 2011. Pengaruh Jumlah Katalisator, Waktu  Reaksi,  Dan  Waktu  Alir  Gas Butadiena Terhadap Pembentukan Hydroxyl Terminated Polybutadiene
(HTPB) ,  Majalah  Sains  dan  Teknologi Dirgantara Vol 6, No.2 Juni (2011).
Sadeghi, G. M. M., Morshedian J., Barikani, M, 2006. The  Effect  of  Solvent  on  the
Microstructure,  Nature  of  Hydroxyl  End Groups  and  Kinetics  of  Polymerization Reaction  in  Synthesis  of  Hydroxyl Terminated Polybutadiene . Reactive and Functional Polymers, Vol. 66, 255-266. Sugiyono,  2011. Statistika  Untuk  Penelitian , Penerbit Alfabeta, Bandung, 372, 224 – 231.
Susanto,  A  dan  L.  H.  Abdillah,  2014. Propelan dan  Teknologi  Pembuatannya ,  Berita Dirgantara  Vol.  15  No.  2  Desember 2014: 50-57.
Sutton,  G.  P  dan  Biblarz,  O.,  2001. Rocket Propulsion  Elements .  California:  John Willey & Son. Syarkawi,  Atwirman,  2002. Kinerja  Propelan Padat  Komposit  Polibutadien  dalam Kaitannya  dengan  Komposisi  Bahan- Bahannya ,  Majalah  LAPAN  Vol  4,  No.1 Maret.
Wibowo,  Heri  Budi,  2015. Peningkatan  Sifat Mekanik  Propelan  Mandiri,  Berbasis
Pengaruh Bilangan OH Terhadap Kinerja  Propelan ,  Hasil  Penelitian  dan Pemikiran  Ilmiah  Tentang  Teknologi Pesawat  Terbang  Tanpa  Awak,  Roket serta  Satelit  2014,  Jakarta  :  Indonesia Book Project.
Wibowo,  Heri  Budi,  2015. Reduksi  Struktur Vynil untuk Peningkatan Kualitas HTPB (Hydroxy  Terminated  Polybutadiene) Dengan  Penggeseran  Kesetimbangan Penataulangan  Isomer ,  Hasil  Penelitian dan  Pemikiran  Ilmiah  Tentang  Teknologi Pesawat  Terbang  Tanpa  Awak,  Roket serta  Satelit  2014,  Jakarta:  Indonesia Book Project, Halaman 273-290.
Xu Chang, L., Jian J.,  Jun Yan Y., Liang W., 2010.
Study  on  the  Relationship  between Microscopic  Structure  and  Mechanical Properties of HTPB Propellant , Advanced Materials  Research,  Vol.  152-153, 1151- 1155, Oct. 2010.
Zhang, P., S. X. Li, Z. F. Zhang, 2011. General Relationship  Between  Strength  and
Hardness , Materials Science and Engineering A 529 (2011),  62 – 73.