Pengaruh IPDA terhadap Stabilitas Warna Epoksi yang Telah Mengeras

Mengapa IPDA Memicu Penguningan: Faktor Kimia dan Lingkungan

Struktur Diamina Alifatik IPDA dan Jalur Pembentukan Kromofor

Alasan utama IPDA (Isophorone Diamine) menyebabkan perubahan warna kekuningan berkaitan dengan struktur alifatik bercabang khasnya, terutama gugus amina sekunder yang terdapat di dalamnya. Ketika zat ini terpapar panas, cahaya, atau oksigen biasa, gugus amina tersebut mulai mengalami oksidasi. Yang terjadi selanjutnya cukup menarik—mereka membentuk ikatan rangkap terkonjugasi bersama gugus karbonil, yang pada dasarnya menjadi agen pembawa warna kecil yang disebut kromofor. Struktur-struktur ini menyerap cahaya tampak pada kisaran 400 hingga 500 nanometer, sehingga kita melihat perubahan warna menjadi kekuningan hingga kecoklatan. Hal penting yang perlu diperhatikan adalah ketika terdapat tujuh atau lebih ikatan rangkap yang tersusun berurutan, penyerapan cahaya menjadi jauh lebih kuat. Faktor lain yang merugikan IPDA adalah hambatan sterik, yang membuatnya semakin rentan terhadap radikal bebas dibandingkan amina alifatik rantai lurus. Hal ini mempercepat pembentukan struktur pembawa warna tersebut. Sebagai contoh, jika material yang mengandung IPDA disimpan pada suhu sekitar 80 derajat Celsius selama 500 jam, hasil pengujian menunjukkan perubahan warna (diukur sebagai Delta E) meningkat sebesar 3 hingga 5 unit, terutama karena akumulasi gugus karbonil yang terbentuk seiring waktu.

Penuaan Termal vs. Paparan UV: Mekanisme Berbeda dari Kuning pada IPDA

Epoxy yang dikeringkan dengan IPDA menguning melalui jalur yang secara mendasar berbeda tergantung pada stres lingkungan:

Ketika material mengalami degradasi termal, proses tersebut terjadi melalui pemutusan rantai oksidatif yang menghasilkan banyak gugus karbonil dalam kromofor. Kelembapan memperparah kondisi karena mendorong terjadinya reaksi hidrolisis. Di sisi lain, ketika terpapar radiasi UV, kita melihat fenomena yang berbeda. Sinar UV memicu proses yang dikenal sebagai fotooksidasi, secara khusus menyerang amina sekunder dalam molekul IPDA dan membentuk senyawa kuinon imin yang sangat menyerap panjang gelombang cahaya biru. Jenis degradasi ini cenderung paling bermasalah untuk produk yang digunakan di luar ruangan. Pengujian dengan menggunakan chamber QUV menunjukkan perubahan warna yang cukup signifikan. Setelah paparan selama hanya 500 jam, nilai Delta E sering melonjak di atas 10 satuan, yang secara visual sudah sangat terlihat. Salah satu perbedaan penting yang perlu diperhatikan adalah bagaimana kedua jenis degradasi ini tampak secara fisik. Kekuningan akibat panas menyebar merata ke seluruh material, sedangkan kerusakan akibat paparan UV umumnya terlokalisasi di permukaan dan biasanya disertai penurunan jelas pada pengukuran kilap permukaan.

Dinamika Degradasi UV pada Epoksi yang Diperkuat IPDA

Fotooksidasi Amina Sekunder dan Akumulasi Kuinon Imin

Ketika bahan terkena sinar ultraviolet, sesuatu yang menarik terjadi pada amina sekunder dalam molekul IPDA. Mereka mengalami proses fotooksidasi yang menciptakan senyawa kekuningan yang disebut kromofor kuinon imin melalui reaksi yang oleh para ilmuwan disebut sebagai reaksi tipe Norrish. Masalah ini semakin memburuk ketika terdapat pengotor karbonil. Pengotor ini sering berasal dari sisa-sisa proses produksi atau berkembang seiring penuaan bahan pada awalnya. Apa yang terjadi selanjutnya cukup dramatis—pengotor-pengotor ini menyerap atom hidrogen dari situs amina di dekatnya, membentuk radikal tidak stabil yang dengan cepat berubah menjadi kuinon imin stabil dan tahan lama dengan konjugasi luas. Melihat hasil uji nyata juga menunjukkan sesuatu yang mengkhawatirkan. Setelah hanya 500 jam dalam kondisi pengujian QUV, analisis FTIR mengungkapkan hilangnya lebih dari 60% kandungan amina. Dan tebak apa? Ini sangat sesuai dengan peningkatan nilai warna b* dan perubahan warna kuning yang jelas pada sampel. Bagian terburuknya? Panjang gelombang UV-B dan UV-C yang memiliki energi tinggi benar-benar mempercepat laju degradasi kimia ini.

Menghubungkan Kehilangan Kilap, ΔE, dan Kerapatan Kromofor dalam Pengujian QUV Akselerasi

Pengujian pelapukan ASTM G154 QUV mengungkapkan hubungan kuat antara metrik degradasi optik pada sistem yang dikeringkan dengan IPDA:

• Kilap (60°) menurun sekitar 40% dalam waktu 300 jam—disebabkan oleh retakan mikro akibat stres fotooksidatif di permukaan
• δE melebihi 15 satuan setelah 1.000 jam, dengan lebih dari 90% perubahan disebabkan oleh peningkatan kekuningan (koordinat b*)
• Kerapatan kromofor—yang diukur melalui spektroskopi UV-Vis—menunjukkan korelasi linier (R² = 0,92) dengan ΔE, memastikan quinone imines sebagai spesies utama penyebab kekuningan
  Pentingnya, spesimen yang mempertahankan >85% kilap awal secara konsisten menjaga ΔE < 8, sehingga integritas permukaan menjadi indikator praktis dan real-time terhadap stabilitas warna.

Mengurangi Kekuningan Terkait IPDA: Kinerja Alternatif Amina yang Dimodifikasi

Agen Pengering Modifikasi LyCA Mengurangi ΔE sebesar 40–60% Setelah 1.000 h QUV (ASTM D4329)

Zat pengawet IPDA cenderung cepat menguning ketika terkena sinar matahari karena sifat diamina alifatiknya yang sangat reaktif. Di sinilah amina sikloalifatik yang distabilkan terhadap cahaya menjadi berguna. Senyawa LyCA ini memiliki struktur cincin kaku yang sebenarnya membantu mencegah kerusakan akibat oksidasi. Selain itu, mereka mengandung bahan-bahan khusus yang menyerap sinar UV dan menangkal radikal bebas, mencegah perubahan warna sejak awal terbentuk. Menurut hasil pengujian ASTM D4329, material yang diperlakukan dengan LyCA mempertahankan stabilitas warna sekitar 40 hingga 60 persen lebih baik dibandingkan IPDA biasa setelah berada selama 1.000 jam dalam alat uji cuaca QUV. Secara praktis, ini berarti warna tetap tampak segar jauh lebih lama, dengan tingkat kilap yang bertahan di atas 80%, sementara sampel tanpa perlakuan cepat rusak. Keajaiban ini bukan karena menghilangkan IPDA sepenuhnya. Sebaliknya, produsen mengatur ulang cara kerjanya dengan menggunakan teknik hambatan sterik untuk memperlambat proses oksidasi. Mereka juga menambahkan aditif fungsional yang menangkap radikal merugikan sebelum membentuk quinone imin yang mengganggu. Untuk pekerjaan berat seperti pelapisan jendela, pembuatan komponen komposit bening, atau finishing produk yang harus tetap tampak baik selama bertahun-tahun, modifikasi LyCA ini benar-benar memberi dampak signifikan dalam menjaga tampilan tetap tajam seiring waktu menurut standar industri yang sesungguhnya.

Bagian FAQ

Apa yang menyebabkan perubahan warna kekuningan pada epoksi yang dikeringkan dengan IPDA?

Perubahan warna kekuningan terutama disebabkan oleh oksidasi amina sekunder dalam IPDA, yang menghasilkan pembentukan kromofor yang menyerap cahaya tampak, sehingga menyebabkan perubahan warna.

Bagaimana paparan UV memengaruhi bahan berbasis IPDA?

Paparan UV memicu fotooksidasi, membentuk kuinon imin yang menyerap panjang gelombang cahaya biru, menyebabkan perubahan warna kekuningan, terutama pada permukaan bahan.

Apakah proses perubahan warna kekuningan dapat diperlambat atau dicegah?

Ya, penggunaan agen pengering modifikasi LyCA dapat secara signifikan mengurangi proses perubahan warna kekuningan dengan meningkatkan stabilitas UV dan menambahkan aditif untuk mencegah oksidasi.