alam, namun juga pada karet sintetis. Telah diketahui pula bahwa baik panas maupun sulfur tidak menjadi faktor utama dari proses vulkanisasi. Karet dapat divulkanisasi
atau mengalami proses curing tanpa adanya panas. Contohnya dengan bantuan sulfur klorida. Banyak pula bahan yang tidak mengandung sulfur tapi dapat memvulkanisasi
karet. Bahan ini terbagi dua yaitu oxidizing agents seperti selenium, telurium dan peroksida organik. Serta sumber radikal bebas seperti akselerator, senyawa azo dan
peroksida organik. Banyak reaksi kimia yang berhubungan dengan vulkanisasi divariasikan,
tetapi hanya melibatkan sedikit atom dari setiap molekul polimer. Definisi dari vulkanisasi dalam kaitannya dengan sifat fisik karet adalah setiap perlakuan yang
menurunkan laju alir elastomer, meningkatkan tensile strength dan modulus. Meskipun vulkanisasi terjadi dengan adanya panas dan sulfur, proses itu tetap
berlangsung secara lambat. Reaksi ini dapat dipercepat dengan penambahan sejumlah kecil bahan organik atau anorganik yang disebut akselerator. Untuk mengoptimalkan
kerjanya, akselerator membutuhkan bahan kimia lain yang dikenal sebagai aktivator, yang dapat berfungsi sebagai aktivator adalah oksida-oksida logam seperti ZnO.
Vulkanisasi dapat dibagi menjadi dua kategori, vulkanisasi nonsulfur dengan peroksida, senyawa nitro, kuinon atau senyawa azo sebagai curing agents; dan
vulkanisasi dengan sulfur, selenium atau telurium.
2. 13. 23
. Bahan Tambahan
Bahan pelunak adalah bahan-bahan yang ditambahkan untuk memudahkan pencampuran karet dengan bahan-bahan kimia lainnya, terutama campuran bahan
pengisi memerlukan waktu yang lebih singkat. Bahan pelunak ini juga berfungsi sebagai bahan pembantu pengolah yaitu mempermudah pemberian bentuk dan
membuat barang-barang jadi karet lebih empuk. Bahan ini bersifat licin dan mengkilap. Contohnya : asam stearat, parafin, lilin, faktis, resin, damar dan lain-lain.
Bahan pemercepat berfungsi untuk membantu dalam mengontrol waktu dan temperatur pada proses vulkanisasi dan dapat memperbaiki sifat vulkanisasi karet.
Universitas Sumatera Utara
Beberapa jenis bahan pemercepat antara lain bahan pemercepat organik. Misalnya, Mercapto Benzhoathizole Disulfida MBTS, Marcapto Banzhoathizole MBT, dan
Diphenil Guanidin DPG, Tetra Metil Thiura Disulfarat TMTD dan bahan pemercepat anorganik, misalnya karbonat, timah hitam, magnesium, dan lain-lan.
Mark dan Erman, 2005. Bahan pengaktif adalah bahan yang dapat meningkatkan kerja dari bahan
pemercepat. Umumnya bahan pemercepat tidak dapat bekerja baik tanpa bahan pengaktif. Bahan pengaktif yang bisa digunakan adalah ZnO, asam stearat, PbO,
MgO dan sebagainya pada umumnya sekitar 2 sampai 5 phr . Campuran bahan pengaktif, bahan pemercepat dan belerang S disebut sistem vulkanisasi dari kompon
vulcanising system of the coumpond. Antioksidan berfungsi mencegah atau mengurangi kerusakan produk plastik
karena pengaruh oksidasi yang dapat menyebabkan pemutusan rantai polimer. Tanda- tanda yang terlihat apabila produk plastik rusak adalah polimer menjadi rapuh,
kecepatan alir polimer tidak stabil dan cenderung menjadi lebih tinggi, sifat kuat tariknya berkurang, terjadi retak-retak pada permukaan produk, terjadi perubahan
warna, jenis bahan antioksidan diantaranya butilated hidroksi toluen BHT dan phenil-beta-naphthyl-amine PBN.
Bahan Pengisi filler: Vulkanisat dengan komposisi karet, sulfur, akselerator, aktivator dan asam organik relatif bersifat lembut. Nilainya dalam industri modern
pun relatif rendah. Untuk memperbaiki nilai di industri perlu ditambahkan bahan pengisi. Penambahan ini meningkatkan sifat-sifat mekanik seperti kekuatan tarik,
kekakuan, ketahanan sobek, dan ketahanan abrasi. Bahan yang ditambahkan disebut reinforcing fillers dan perbaikan yang ditimbulkan disebut reinforcement.
Kemampuan filler untuk memperbaiki sifat vulkanisat dipengaruhi oleh sifat alami filler, tipe elastomer dan jumlah filler yang digunakan. Komposisi kimia dari filler
menentukan kemampuan kerja dari filler. Karbon hitam adalah filler yang paling efisien meskipun ukuran partikel, kondisi permukaan dan sifat lain dapat
dikombinasikan secara luas. Sifat elastomer juga turut menentukan daya kerja dari
Universitas Sumatera Utara
filler. Bahan yang baik untuk memperbaiki sifat karet tertentu, belum tentu bekerja sama baiknya untuk jenis karet lain. Peningkatan jumlah filler menyebabkan
perbaikan sifat vulkanisat. Karbon hitam selama ini merupakan bahan murah yang dapat memperbaiki ketiga sifat penting vulkanisat yaitu tensile strength, tear
resistance dan abrasion resistance. Akan tetapi karbon hitam dapat menyebabkan polusi dan memberikan warna hitam. Dalam beberapa dekade ini beberapa penelitian
dipusatkan untuk mencari pengganti karbon hitam. Sepiolit, Kaolin dan Silika dapat digunakan sebagai bahan pengisi meskipun sifat penguatnya lebih rendah dari karbon
hitam. Polimer berlapis silikat mulai diteliti sejak dikenalkan nanokomposit polyamida-organoclay. Clay dan mineral clay termasuk montmorilonit, saponit,
hektorit, dan sebagainya mulai digunakan sebagai pengisi pada karet dan plastik Arroyo, 2002.
Penguatan elastomer oleh pengisi koloid, seperti karbon hitam, clay atau silika, memainkan peranan penting dalam perbaikan sifat mekanik bahan karet.
Potensi penguatan ini terutama disebabkan dua efek: i pembentukan jaringan pengisi terikat secara fleksibel dan ii kopling polimer-filler yang kuat. Kedua efek
ini timbul akibat tingginya aktivitas permukaan dan permukaan partikel filler yang spesifik Vilgis, et al, 2009
2.14. Karakterisasi Matriks Polimer
Analisis sifat matriks polimer yang diperoleh dapat menunjukan perubahan sifat dari setiap bahan dasar matriks seperti perubahan sifat permukaan komposit
polimer seperti yang dilakukan oleh Wang, 2006 yang mengamti sifat mekanik dari nano materi selulosa dan polipropilena. Serat selulosa,fragmen pada dinding sel dan
mikrofibrilnya yang dapat digunakan sebagai bahan penguat dalam matriks polimer. Teknik yang digunakan untuk menentukan sifat mekanik ada dengan metode
penetrasi sampel dengan menggunakan indentor pada kedalaman tertentu. Hasil yang diperoleh yaitu kenaikan kekuatan dan ketahanan sampel pada kenaikan nilai selulosa
Universitas Sumatera Utara
yang ditambahkan,dan terjadinya kenaikan nilai kekuatan lentur pada penambahan bahan polipropilena yang ditambahkan.
2.14.1 Spektrofotometer FT-IR
Sistem analisa spektroskopi infra merah IR telah memberikan keunggulan dalam mengkarakterisasi senyawa organik dan formulasi material polimer. Analisa
infra merah IR akan menentukan gugus fungsi dari molekul yang memberikan regangan pada daerah serapan infra merah. Tahap awal identifikasi bahan polimer,
maka harus diketahui pita serapan yang karakteristik untuk masing-masing polimer dengan membandingkan spektrum yang telah dikenal. Pita serapan yang khas
ditunjukan oleh monomer penyusun material dan struktur molekulnya Hummel, 1985.
2.14.2 Pengujian Morfologi
SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara makroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada
spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar X, elektron sekunder dan
absorpsi elektron. Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa
permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 μm dari permukaan. Gambar permukaan yang
diperoleh merupakan tofografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan. Gambar tofografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang
dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor yang diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas
menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar di monitor dapat
Universitas Sumatera Utara
dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke dalam suatu disket.
Sampel yang dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai permukaan dengan konduktivitas tinggi. Karena polimer mempunyai kondiktivitas rendah maka bahan
perlu dilapisi dengan bahan konduktor bahan pengantar yang tipis. Bahan yang biasa digunakan adalah perak, tetapi juga dianalisa dalam waktu yang lama, lebih
baik digunakan emas atas campuran emas dan palladium Rafli, 2008.
2.14.3 Analisa Sifat Kekuatan Tarik Dan Kemuluran
Sifat mekanis biasanya biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan tarik σ
t
menggunakan alat pengukuran tensometer atau dinamometer, bila terhadap bahan diberikan tegangan. Secara praktis kekuatan tarik diartikan sebagai besarnya
beban maksimum F
maks
σ t =
Fmaks Ao
1 yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan,
dibagi dengan luas penampang bahan. Karena selama dibawah pengaruh tegangan, spesimen mengalami perubahan bentuk deformasi maka definisi kekuatan tarik
dinyatakan dengan luas penampang
selama deformasi, dapat diasumsikan bahwa volum spesimen tidak berubah, sehingga perbandingan luas penampang semula dengan penampang setiap saat, A
o
A = ll
o
, dengan l dan l
o
masing-masing adalah panjang spesimen setiap saat dan semula. Bila didefenisikan besaran kemuluran ε sebagai nisbah pertambahan panjang terhadap
panjang spesimen semula ε = Δll
o
maka diperoleh hubungan � =
Ao l +
ε 2
Hasil pengamatan sifat kekuatan tarik ini dinyatakan dalam bentuk kurva tegangan, yakni nisbah beban dengan luas penampang, terhadap perpanjangan bahan
Universitas Sumatera Utara
regangan, yang disebut dengan kurva tegangan-regangan. Bentuk kurva tegangan- regangan ini merupakan karakteristik yang menunjukkan indikasi sifat mekanis bahan
yang lunak, keras, kuat, lemah, rapuh atau liat Wirjosentono, 1995
2.14.4.Pengujan Sifat Mekanis
Sifat mekanik polimer termoplastik merupakan respon terhadap pembebanan yang secara umum dapat dijelaskan dengan mempelajari hubungan antara struktur
rantai molekulnya dan fenomena yang teramati. Pola hasil pengujian tarik dari mesin uji antara gaya tarik dan perpanjangan dapat dilihat dalam Gambar 2.12. Perilaku
mekanik dari polimer termoplastik secara umum dapat dikelompokkan menjadi 3 bagian, yaitu: 1 Perilaku elastik, 2 Perilaku plastik, dan 3 Perilaku visko-elastik,
hal ini diperlihatkan pada Gambar 2.10 . Perilaku termoplastik secara umum adalah elastik non-linear yang tergantung
pada waktu time-dependent, ada dua mekanisme yang terjadi pada daerah elastis, yaitu:
1 Distorsi keseluruhan bagian yang mengalami deformasi 2 Regangan dan distorsi ikatan-ikatan kovalennya.
Perilaku elastik non-inear atau non-proporsional pada daerah elastis terutama berhubungan dengan mekanisme distorsi dari keseluruhan rantai molekulnya yang
linear atau linear dengan cabang. Perilaku plastis pada polimer termoplastik pada umumnya dapat dijelaskan dengan mekanisme gelinciran rantai chain sliding.
Ikatan sekunder sangat berperan dalam mekanisme ini akan berperan sebagai semacam ‘tahanan’ dalam proses gelincir atau deformasi geser shear antar rantai
molekul yang sejajar searah dengan arah garis gaya. Dengan demikian dapat dijelaskan bahwa ikatan sekunder sangat menentukan ketahanan polimer termoplastik
terhadap deformasi plastik atau yang selama ini kita kenal dengan kekuatan strength dari polimer.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6 Spesimen Uji Tarik dan Perilaku Polimer Termoplastik Saat Mengalami Pembebanan pada Mesin Uji Tarik
Universitas Sumatera Utara
Gambar. 2.7. Kurva Hubungan Tegangan Terhadap Regangan
Gelinciran rantai molekul polimer termoplastik dapat pula dilihat sebagai aliran viskos dari suatu fluida. Kemudahan molekul polimer untuk dideformasi secara
permanen dalam hal ini berbanding lurus dengan viskositas dari polimer. Perilaku penciutan necking dari polimer termoplastik amorph agak sedikit berbeda dengan
perilaku penciutan logam pada umumnya. Hal ini disebabkan karena pada saat terjadi penciutan akan terjadi kristalisasi yang menyebabkan penguatan lokal pada daerah
tersebut dan penurunan laju deformasi. Pengujian tarik tensile test adalah pengujian mekanik secara statis dengan
cara sampel ditarik dengan pembebanan pada kedua ujungnya di mana gaya tarik yang diberikan sebesar P Newton. Tujuannya untuk mengetahui sifat-sifat mekanik
tarik kekuatan tarik dari komposit yang diuji. Pertambah an panjangnya Δl yang
terjadi akibat gaya tarikan yang diberikan pada sampel uji disebut deformasi, dan regangan merupakan perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang
mula-mula yang dinyatakan dalam persamaan 2.1. Regangan merupakan ukuran untuk kekenyalan suatu bahan yang harganya biasanya dinyatakan dalam persen .
Modulus Young adalah ukuran suatu bahan yang diartikan sebagai ketahanan material tersebut terhadap deformasi elastik. Makin besar modulusnya maka semakin
kecil regangan elastik yang dihasilkan akibat pemberian tegangan . Kurva hubungan tegangan terhadap regangan dapat dilihat pada Gambar 2.12.
Universitas Sumatera Utara
Gambar. 2.8. Kurva Tegangan-Regangan Bahan Kenyal
Grafik 2.8 merupakan kurva tegangan regangan bahan kenyal yang menunjukkan bahwa dari bagian awal kurva tegangan-regangan mulai dari titik 0
sampai a merupakan daerah elastis, daerah ini berlaku hukum Hooke. Titik a merupakan batas plastis yang didefenisikan sebagai tegangan terbesar yang dapat
ditahan oleh suatu bahan tanpa mengalami regangan permanen apabila beban ditiadakan. Dengan demikian, apabila beban ditiadakan di sebarang titik 0 dan a,
kurva akan menelusuri jejaknya kembali dan bahan yang bersangkutan akan kembali ke panjang awalnya. Titik b merupakan tegangan tarik maksimum yang masih bisa
ditahan oleh bahan. Titik c merupakan titik putuspatah. Penambahan beban sehingga melampaui titik a akan sangat menambah regangan sampai tercapai titik c di mana
bahan menjadi putus. Dari titik a sampai c dikatakan bahan mengalami deformasi plastis. Jika jarak titik 0 dan a besar, maka bahan itu dikatakan kenyal ductile. Jika
pemutusan terjadi segera setelah melewati batas elastis maka bahan itu dikatakan rapuh. Pada daerah antara titik 0 dan a berlaku hukum Hooke dan besarnya modulus
elastisitas pada daerah ini dapat ditulis dengan persamaan 2.3 berikut ini:
Dengan : E = modulus elastisitas atau Modulus Young Nm
-2
σ = tegangan Nm
-2
ε = regangan Penggunaan bahan polimer sebagai bahan teknik misalnya dalam industri
suku cadang mesin, konstruksi bangunan dan transportasi, tergantung sifat
E =
σ ε
x 100
Universitas Sumatera Utara
mekanisnya, yaitu gabungan antara kekuatan yang tinggi dan elastisitas yang baik. Sifat mekanis yang khas ini disebabkan oleh adanya dua macam ikatan dalam bahan
polimer, yakni ikatan kimia yang kuat antara atom dan interaksi antara rantai polimer yang lebih lemah.
Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan-tarik �
�
menggunakan alat pengukur tensometer atau dinamometer, bila terhadap bahan diberikan tegangan. Secara praktis, kekuatan-tarik diartikan sebagai besarnya beban
maksimum �
����
yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan, dibagi dengan luas penampang bahan. Karena selama di bawah pengaruh tegangan,
spesimen mengalami perubahan bentuk deformasi maka definisi kekuatan tarik dinyatakan dengan luas penampang semula
� . Kekuatan tarik suatu bahan dapat
dilihat pada persamaan 2 Wirjosentono, 1995.
2.15. Skema Reaksi Penelitian 1. Tahapan inisiasi
C H
2
C CH
3
C O
O CH
2
CH CH
2
O
.
CH
2
C CH
3
C O
O CH
2
CH CH
2
O RO
.
RO
+
Attacking Monomer:
GMA GMA radical
Rn-2
RO
.
CH
2
C CH
3
CH CH
C CH
3
CH
.
RO H
+
Attacking Rubber
+
NR-H NR radical
Rn-1
C H
2
C CH
3
C O
O CH
2
CH CH
2
O CH
C CH
3
CH
.
CH
2
C CH
3
C O
O CH
2
CH CH
2
O CH
C CH
3
CH
.
+
NR radical attack on monomer: NR radical
GMA NR-g-GMA radical
Rn-3
Universitas Sumatera Utara
1. Tahapan propagasi
