PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA PADA SIFAT MEKANIK

59 R-C-N O CH 2 -CH 2 -OH CH 2 -CH 2 -OH OH OH n OH O O R-C-N O CH 2 -CH 2 -OH CH 2 -CH 2 -OH OH OH n OH O O a b c Gambar 4.7 Struktur kimia senyawa : a Alkanolamida; b Selulosa Mikrokristal; c Interaksi Antara Alkanolamida Dengan Selulosa Mikrokristal

4.4 PENGARUH LEACHING PADA FILM LATEKS KARET ALAM

BERPENGISI SELULOSA MIKROKRISTAL DARI AMPAS TEBU DENGAN PENYERASI ALKANOLAMIDA TERHADAP SIFAT- SIFAT MEKANIK PRODUK LATEKS KARET ALAM Berikut ini merupakan pembahasan mengenai pengaruh perlakuan leaching pada film lateks karet berpengisi selulosa mikrokristal dari ampas tebu dengan penyerasi alkanolamida terhadap sifat-sifat mekanik produk lateks karet alam diantaranya adalah sebagai berikut.

4.4.1 PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA PADA SIFAT MEKANIK

PRODUK LATEKS KARET ALAM SETELAH PERLAKUAN LEACHING Berikut ini menunjukkan pengaruh pengaruh penambahan alkanolamida pada perlakuan leaching dengan menggunakan larutan pencuci air dan amonia 1 pada film lateks karet alam terhadap sifat mekanik produk kateks karet alam. Alkanolamida Selulosa Mikrokristal Alkanolamida Selulosa Mikrokristal Universitas Sumatera Utara 60 4.4.1.1 PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP KEKUATAN TARIK TENSILE STRENGTH FILM LATEKS KARET ALAM SETELAH LEACHING Gambar dibawah ini menunjukkan pengaruh penambahan alkanolamida pada pengisi selulosa mikrokristal dari ampas tebu terhadap kekuatan tarik tensile strenght produk lateks karet alam setelah leaching. a b Gambar 4.8 Pengaruh Penambahan Alkanolamida Terhadap Kekuatan Tarik Tensile Strenght Pada Produk Lateks Karet Alam Setelah Leaching a Tanpa Penambahan Alkanolamida b Dengan Penambahan Alkanolamida Pada gambar 4.8 menunjukkan kekuatan tarik dari film lateks karet alam berpengisi selulosa mikrokristal meningkat dengan adanya penambahan penyerasi alkanolamida. Adanya penambahan alkanolamida ke dalam kompon karet berpengisi selulosa mikrokristal, maka interaksi antara selulosa mikrokristal dengan karet alam 5 10 15 20 25 5 10 15 K ek u atan T ar ik M P a Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan Air Amonia 0 Alkanolamida 5 10 15 20 25 5 10 15 K ek u atan T ar ik M P a Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan Air Amonia 2,5 Alkanolamida Universitas Sumatera Utara 61 menjadi lebih kuat, dengan asumsi rantai karbon panjang yang non polar akan berinteraksi dengan molekul karet alam yang non polar, sedangkan gugus amida yang polar akan berinteraksi dengan selulosa mikrokristal yang juga polar, sehingga akan terbentuk ikataninteraksi karet alam —Alkanolamida—selulosa mikrokristal. Kekuatan tarik film lateks karet alam sebelum dan setelah adanya perlakuan leaching yang memakai penyerasi alkanolamida lebih baik dibandingkan tidak memakai penyerasi alkanolamida, hal ini dikarenakan kemampuan alkanolamida dalam memodifikasi selulosa mikrokristal sehingga memiliki interaksi yang baik dengan lateks karet alam. Namun terlihat pada gambar, adanya perlakuan leaching menyebabkan kekuatan tarik menurun baik yang menggunakan penyerasi alkanolamida maupun tidak menggunakan penyerasi alkanolamida. 4.4.1.2 PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP PEMANJANGAN SAAT PUTUS ELONGATION AT BREAK FILM LATEKS KARET ALAM SETELAH LEACHING Gambar dibawah ini menunjukkan pengaruh penambahan alkanolamida pada pengisi selulosa mikrokristal dari ampas tebu terhadap pemanjangan saat putus elongation at break film lateks karet alam setelah leaching. a 250 500 750 1000 1250 1500 5 10 15 P em an jan gan S aat P u tu s Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan Air Amonia 0 Alkanolamida Universitas Sumatera Utara 62 b Gambar 4.9 Pengaruh Penambahan Alkanolamida Terhadap Pemanjangan Saat Putus Elongation At Break Pada Produk Lateks Karet Alam Setelah Leaching a Tanpa Penambahan Alkanolamida b Dengan Penambahan Alkanolamida Dari gambar 4.9, pemanjangan saat putus dari film lateks karet alam sebelum dan setelah perlakuan leaching yang berpengisi selulosa mikrokristal meningkat walaupun tidak begitu signifikan dengan adanya penambahan alkanolamida. Sehingga dapat dikatakan penambahan alkanolamida kedalam lateks karet alam berpengisi selulosa mikrokristal dapat meningkatkan ekstensibilitas film lateks karet alam. Efek dari bahan penyerasi alkanolamida sama seperti bahan pemlastik minyak yang dapat meningkatkan pemanjangan saat putus. Adanya alkanolamida mempunyai pengaruh sebagaimana meningkatnya pemlastik yang akan meningkatkan kemampuan deformasi dengan meningkatnya kemampuan pemanjangan saat putus. Moneypenny et al, mengatakan bahwa bahan pemlastis plasticizer dapat berfungsi untuk meningkatkan sifat-sifat mekanik seperti kekuatan hardness dan fleksibilitas flexibility dari produk vulkanisat karet. Pada gambar diatas memperlihatkan pemanjangan saat putus pada film lateks karet alam. Sampel kontrol merupakan sampel lateks karet alam tanpa perlakuan leaching. Dimana adanya perlakuan leaching menggunakan amonia 1 pemanjangan putusnya lebih tinggi dibandingkan dengan air untuk 0 alkanolamida dan 2,5 alkanolamida. Hal ini dikarenakan larutan amonia 1 dapat mengekstrak bahan bukan karet dan protein penyebab alergi. Sehingga diameter partikel rata-rata lebih kecil yang menyebabkan film menjadi lebih tipis dan lentur, maka akan meningkatkan perpanjangan saat putusnya. Pada film lateks karet alam tanpa adanya 250 500 750 1000 1250 1500 5 10 15 P em an jan gan S aat P u tu s Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan Air Amonia 2,5 Alkanolamida Universitas Sumatera Utara 63 perlakuan perpanjangan putusnya paling rendah dibandingkan memakai perlakuan leaching. Hal ini disebabkan gaya adhesi antara partikel tinggi, sehingga dapat meningkatkan kerapatan sambung silang dan film menjadi lebih kaku, maka perpanjangan putusnya dapat menurun. 4.4.1.3 PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP MODULUS TARIK TENSILE MODULUS FILM LATEKS KARET ALAM SETELAH LEACHING Gambar dibawah ini menunjukkan pengaruh penambahan alkanolamida pada pengisi selulosa mikrokristal dari ampas tebu terhadap modulus tarik tensile modulus film lateks karet alam setelah leaching. a b 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 5 10 15 M 100 M P a Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan Air Amonia 0 Alkanolamida 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 5 10 15 M 100 M P a Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan Air Amonia 2,5 Alkanolamida Universitas Sumatera Utara 64 c d Gambar 4.10 Pengaruh Penambahan Alkanolamida Terhadap Modulus Tarik Tensile Modulus Pada Produk Lateks Karet Alam Setelah Leaching a M 100 Tanpa Penambahan Alkanolamida b M 100 Dengan Penambahan Alkanolamida c M 300 Tanpa Penambahan Alkanolamida d M 300 Dengan Penambahan Alkanolamida Gambar 4.10 diatas terlihat bahwa penambahan alkanolamida kedalam kompon karet alam berpengisi selulosa mikrokristal menghasilkan tensile modulus M 100 dan M 300 yang lebih tinggi dibandingkan tidak memakai penambahan alkanolamida. Peningkatan nilai modulus tarik ini menyebabkan film menjadi lebih kaku. Efek kekakuan ini disebabkan oleh peningkatan kerapatan sambung silang, melalui peningkatan interaksi baik pengisi selulosa mikrokristal maupun alkanolamida dengan molekul karet alam, sehingga menyebabkan rantai-rantai molekul karet alam susah untuk bergerak. Hal ini dapat disebabkan oleh interaksi antara pengisi dengan karet, yang menyebabkan segmen dari molekul karet tidak 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 5 10 15 M 300 M P a Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan Air Amonia 0 Alkanolamida 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 5 10 15 M 300 M P a Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan Air Amonia 2,5 Alkanolamida Universitas Sumatera Utara 65 dapat bergerak secara bebas pada permukaan pengisi. Namun dengan adanya perlakuan leaching pada film lateks karet alam menyebabkan timbulnya gaya adhesi yang menurunkan ikatan antara pengisi dengan alkanolamida. Hal ini akan berpengaruh kepada modulus tarik dari film lateks karet alam dimana pada data terlihat adanya perubahan modulus tarik setelah perlakuan leaching yaitu menurun. 4.4.2 PENGARUH PERLAKUAN LEACHING PADA SUHU DAN WAKTU VULKANISASI YANG BERBEDA TERHADAP SIFAT MEKANIK FILM LATEKS KARET ALAM Berikut ini menunjukkan pengaruh perlakuan leaching dengan menggunakan larutan pencuci air dan amonia 1 pada film lateks karet alam terhadap sifat mekanik produk kateks karet alam. 4.4.2.1 PENGARUH PERLAKUAN LEACHING PADA SUHU DAN WAKTU VULKANISASI YANG BERBEDA TERHADAP KEKUATAN TARIK TENSILE STRENGHT Gambar dibawah ini menunjukkan pengaruh perlakuan leaching pada suhu dan waktu vulkanisasi yang berbeda terhadap kekuatan tarik tensile strenght film lateks karet alam. a 20 40 60 80 100 120 5 10 15 K ek u atan T ar ik M P a Pembebanan Pengisi phr Amonia, T = 150 C Amonia, T = 100 C Air, T = 150 C Air, T = 100 C Tanpa Perlakuan, T = 150 C Tanpa Perlakuan, T = 100 C t = 10 menit Universitas Sumatera Utara 66 b Gambar 4.11 Pengaruh Perlakuan Leaching Pada Suhu Dan Waktu Vulkanisasi Yang Berbeda Terhadap Kekuatan Tarik Tensile Strenght Produk Lateks Karet Alam a Pada waktu vulkanisasi 10 menit b Pada waktu vulkanisasi 20 menit Dari gambar 4.11 diatas memperlihatkan pengaruh perlakuan leaching pada produk film lateks karet alam berpengisi selulosa mikrokristal dan penambahan penyerasi alkanolamida. Gambar tersebut menunjukkan bahwa suhu vulkanisasi pada 150 o C memiliki kekuatan tarik yang lebih tinggi dibandingkan dengan suhu vulkanisasi pada 100 o C. Hal ini disebabkan oleh banyaknya ikatan sambung silang yang terbentuk pada suhu vulkanisasi tinggi. Pada gambar juga terlihat bahwa semakin lama waktu vulkanisasi maka kekuatan tarik meningkat, hal ini disebabkan karena semakin lama waktu vulkanisasi, menyebabkan jumlah densitas sambung silang pada film bertambah dan karena karet adalah pengantar panas yang buruk [31]. Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa larutan pencucian sangat mempengaruhi sifat mekanik dari film lateks karet alam. Dimana, perlakuan pencucian menggunakan larutan ammonia 1 mengalami penurunan kekuatan tarik daripada menggunakan larutan air. Kekuatan tarik adalah kemampuan bahan untuk menerima beban tanpa terjadi kerusakan. Kekuatan tarik suatu bahan ditetapkan dengan membagi tegangan maksimum dengan luas penampang mula-mula sebelum terdeformasi [48]. Menurut Prihatin.,dkk 2010 hasil pencucian film lateks karet alam menunjukkan bahwa kekerasan, modulus, dan berat jenis lebih rendah daripada tanpa 20 40 60 80 100 120 140 5 10 15 K ek u atan T ar ik M P a Pembebanan Pengisi phr Amonia, T = 150 C Amonia, T = 100 C Air, T = 150 C Air, T = 100 C t = 20 menit Universitas Sumatera Utara 67 perlakuan pencucian [49]. Menurut Utama., dkk 2004 dengan adanya perlakuan leaching maka film karet layak dipakai, namun baik tegangan putus, modulus, maupun kekerasan film karet dari film karet rendah protein menurun dibandingkan dengan tanpa pencucian [50]. Hal ini disebabkan karena larutan pencuci dapat mengekstrak bahan-bahan bukan karet seperti lemak, protein, karbohidrat, dan kotoran-kotoran lainnya dimana zat tersebut menyebabkan film karet yang dihasilkan tidak homogen [51]. Semakin lama waktu perendaman untuk leaching maka semakin banyak bahan-bahan bukan karet terestrak dan kandungan protein terestraknya tidak terdeteksi dan hal ini akan mengakibatkan menurunnya kekuatan tarik pada film lateks karet alam [52]. Akibat adanya proses pencucian pada film lateks karet alam, maka gaya adhesi antar partikel menjadi lemah. Gaya adhesi adalah gaya tarik menarik antar partikel yang tidak sejenis polar dan nonpolar. Karena terjadi proses adhesi pada pencucian, maka larutan pencuci dapat mengekstrak protein, karbohidrat, lemak yang merupakan unsur utama pembentuknya alergi pada film lateks karet alam. Dimana selulosa mikrokristal, protein, lemak, dan karbohidrat memiliki sifat polar, sehingga akan mudah larut dalam air dan ammonia yang bersifat polar. Menurut Sahidin., dkk 2014 senyawa polar akan lebih mudah larut dalam senyawa polar dan senyawa nonpolar akan lebih mudah larut dalam senyawa nonpolar. Karena selulosa mikrokristal termasuk pada senyawa organik dan bersifat polar maka sebahagian selulosa mikrokristal yang tidak berikatan akan ikut teresktrak pada larutan pencuci dan akan mengakibatkan kekuatan tarik dari film lateks karet alam menurun. Lebih rendahnya kekerasan, modulus, dan berat jenis mencirikan bahwa film lateks karet alam setelah di leaching lebih nyaman dipakai, karena lebih lunak dan lebih ringan [49]. Pada larutan ammonia NH 3 kadar yang terestrak lebih banyak dibandingkan air, hal ini disebabkan karena molekul protein terestrak pada larutan yang bersifat amfoter dalam keadaan basa larutan amonia, daya kelarutannya lebih tinggi daripada dalam keadaan netral [8]. Universitas Sumatera Utara 68 4.4.2.2 PENGARUH PERLAKUAN LEACHING PADA SUHU DAN WAKTU VULKANISASI YANG BERBEDA TERHADAP PEMANJANGAN SAAT PUTUS ELONGATION AT BREAK Gambar dibawah ini menunjukkan pengaruh perlakuan leaching pada suhu dan waktu vulkanisasi yang berbeda terhadap pemanjangan saat putus elongation at break film lateks karet alam. a b Gambar 4.12 Pengaruh Perlakuan Leaching Pada Suhu Dan Waktu Vulkanisasi Yang Berbeda Terhadap Pemanjangan Saat Putus elongation at break Pada Film Lateks Karet Alam Pada a waktu vulkanisasi 10 menit b waktu vulkanisasi 20 menit 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 5 10 15 P em an jan gan S aat P u tu s Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan, T = 100 C Tanpa Perlakuan, T = 150 C Air, T = 100 C Air, T = 150 C Amonia, T = 100 C Amonia, T = 150 C t = 10 menit 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 5 10 15 P em an jan gan S aat P u tu s Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan, T = 100 C Tanpa Perlakuan, T = 150 C Air, T = 100 C Air, T = 150 C Amonia, T = 100 C Amonia, T = 150 C t = 20 menit Universitas Sumatera Utara 69 Gambar 4.12 menunjukkan hubungan film lateks karet alam tanpa dan dengan perlakuan leaching pada pemanjangan saat putus elongation at break produk lateks karet alam. Pemanjangan saat putus merupakan besarnya pertambahan panjang sampel yang diuji hingga sampel tepat putus. Pada gambar tersebut terlihat bahwa nilai pemanjangan saat putus elongation at break pada suhu vulkanisasi 100 o C lebih tinggi dibandingkan dengan suhu vulkanisasi 150 o C untuk semua variasi waktu vulkanisasi dan alkanolamida yang digunakan dan semakin lama waktu vulkanisasi akan meningkatkan nilai densitas sambung silang, sehingga produk film lateks karet alam yang dihasilkan cenderung bersifat lebih rapuh sehingga sifat elastisnya akan menurun. Sampel kontrol merupakan sampel lateks karet alam tanpa perlakuan leaching. Pada gambar diatas dapat dilihat untuk perlakuan leaching menggunakan larutan amonia 1 pemanjangan putusnya meningkat dibandingkan menggunakan air. Semakin baik larutan leaching melakukan estrak maka akan semakin tinggi pemanjangan putusnya. Hal ini disebabkan diameter partikel rata-rata pada film lateks menjadi lebih kecil dan merata. Dengan demikian, film lateks yang dihasilkan menjadi lembaran lebih tipis dan lebih lentur [49]. Pada proses leaching dapat membentuk lapisan film yang memiliki sifat adhesi yang lemah, yang mengakibatkan kekuatan tarik menurun [7]. Daya adhesi adalah gaya tarik menarik antar partikel yang tidak sejenis, sehingga akan mengakibatkan larutan pencuci akan menarik bagian dari partikel film yang mengakibatkan distribusi partikel yang semakin merata dan ukuran partikel makin kecil. Hal tersebut menghasilkan peningkatan properti elongation at break, namun menurunkan properti tensile strength. Universitas Sumatera Utara 70 4.4.2.3 PENGARUH PERLAKUAN LEACHING PADA SUHU DAN WAKTU VULKANISASI YANG BERBEDA TERHADAP MODULUS TARIK TENSILE MODULUS Gambar dibawah ini menunjukkan pengaruh perlakuan leaching pada suhu dan waktu vulkanisasi yang berbeda terhadap modulus tarik tensile modulus film lateks karet alam. a b 0.4 0.6 0.8 1.0 5 10 15 M 100 M P a Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan, T = 100 C Tanpa Perlakuan, T = 150 C Air, T = 100 C Air, T = 150 C Amonia, T = 100 C Amonia, T = 150 C t = 10 menit 0.4 0.6 0.8 1.0 5 10 15 M 100 M P a Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan, T = 100 C Tanpa Perlakuan, T = 150 C Air, T = 100 C Air, T = 150 C Amonia, T = 100 C Amonia, T = 150 C t = 20 menit Universitas Sumatera Utara 71 c d Gambar 4.13 Pengaruh Perlakuan Leaching Pada Suhu Dan Waktu Vulkanisasi Yang Berbeda Terhadap Modulus Tarik Tensile Modulus Pada Film Lateks Karet Alam Pada a M 100 waktu vulkanisasi 10 menit b M 100 waktu vulkanisasi 20 menit c M 300 waktu vulkanisasi 10 menit d M 300 waktu vulkanisasi 20 menit Gambar 4.13 memperlihatkan pengaruh perlakuan leaching pada film lateks karet alam dengan pengisi selulosa mikrokristal dari ampas tebu dengan penyerasi alkanolamida pada waktu dan suhu vulkanisasi yang berbeda terhadap modulus tarik tensile modulus. Dimana sampel kontrol pada grafik adalah sampel lateks karet alam tanpa perlakuan leaching. Gambar tersebut mengilustrasikan tegangan pada saat perpanjangan 100 M 100 dan perpanjangan 300 M 300 . Modulus tarik saat pemanjangan 100 M 100 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5 10 15 M 300 M P a Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan, T = 100 C Tanpa Perlakuan, T = 150 C Air, T = 100 C Air, T = 150 C Amonia, T = 100 C Amonia, T = 150 C t = 10 menit 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 5 10 15 M 300 M P a Pembebanan Pengisi phr Tanpa Perlakuan, T = 100 C Tanpa Perlakuan, T = 150 C Air, T = 100 C Air, T = 150 C Amonia, T = 100 C Amonia, T = 150 C t = 20 menit Universitas Sumatera Utara 72 merupakan jumlah gaya yang diberikan saat sampel memiliki pemanjangan sebesar 100. Modulus tarik saat pemanjangan 300 M 300 merupakan jumlah gaya yang diberikan saat sampel memiliki pemanjangan sebesar 300. Modulus tarik tensile modulus menunjukkan nilai keelastisan elasticity dari produk vulkanisat. Nilai modulus tarik yang kecil menunjukkan sifat bahan yang elastis elastic sedangkan nilai modulus tarik yang besar menunjukkan sifat bahan yang kaku dan getas stiff. Oleh karena itu, nilai modulus tarik memiliki hubungan berbanding terbalik dengan pemanjangan saat putus elongation at break dan semakin lama waktu vulkanisasi maka nilai modulus tarik dari produk lateks karet alam meningkat. Dari gambar di atas, dapat dilhat bahwa peningkatan suhu vulkanisasi akan meningkatkan nilai modulus tarik dari film lateks karet alam yang dihasilkan. Hal ini disebabkan oleh peningkatan suhu yang akan menyebabkan film lateks yang dihasilkan lebih kaku, sehingga nilai modulus tariknya akan meningkat. Tegangan pada pemanjangan tersebut biasanya dinamakan modulus tarik yang mengindikasikan tingkat kekakuan dari film lateks karet alam. Pada perlakuan leaching menggunakan larutan amonia 1 hasil yang didapat untuk perpanjangan 100 dan perpanjangan 300 lebih rendah di bandingkan memakai air. Hal ini disebabkan karena diameter partikel rata-rata pada perlakuan leaching mengunakan amonia 1 lebih kecil dibandingkan dengan menggunakan air sehingga modulus tarik menurun. Akibat adanya perlakuan leaching, maka kerapatan sambung silang menurun dan modulus tarik menurun pula. Dengan adanya perlakuan leaching dengan air dan amonia 1 maka film karet layak dipakai, namun baik tegangan putus, modulus, maupun kekerasan film karet dari film karet rendah protein menurun dibandingkan dengan tanpa pencucian. Universitas Sumatera Utara 73

4.5 KARAKTERISTIK FOURIER TRANSFORM INFRARED FTIR