Achmadi 1990 menjelaskan bahwa lignin dibagi dua kelompok, kelompok lignin guaiasil koniferil alkohol yang terdapat dalam kayu jarum
softwood berkisar 26-32 dan yang kedua adalah kelompok lignin guaiasil- siringil sinapil alkohol atau koniferil alkohol yang terdapat pada kayu daun lebar
hardwood sebanyak 20-28. Konsentrasi lignin tertinggi terdapat dalam lamela tengah dan akan semakin mengecil pada lapisan dinding sekunder Sjostrom,
1995.
Lignin memiliki gugus metoksil dan inti fenol yang saling berikatan dengan ikatan eter atau ikatan karbon dan mempunyai berat molekul tinggi.
Polimer lignin cenderung bercabang dan membentuk struktur tiga dimensi Sjostrom, 1995. Kandungan metoksil lignin bervariasi,dimana semakin tinggi
tanaman berdiri dan berkembang maka kandungan metoksil lignin akan semakin tinggi Harkin, 1969.
Lignin dapat diisolasi dari dari kayu bebas ekstraktif sebagai sisa yang tidak terlarut setelah penghilangan polisakarida dengan hidrolisis. Secara kuantitatif,
lignin dapat dihidrolisis dan diekstraksi dari kayu atau diubah menjadi turunan yang mudah larut Achmadi, 1990.
2.3 Poliuretan
Poliuretan ditemukan oleh Dr. Otto Bayer pertama kali pada awal perang dunia kedua. Awalnya, poliuretan digunakan sebagai pengganti karet untuk melapisi
beberapa material seperti logam dan kayu. Penggunaan poliuretan semakin meningkat di pasar-pasar dunia. Saat ini, poliuretan digunakan untuk bahan
konstruksi, pengemas, insulasi, tempat tidur, alas kaki, dalam bentuk kaku, semi kaku dan busa dengan variasi densitas , yang dikenal sebagai elastomer Li,
2012.
Poliuretan adalah bahan polimer yang terdiri atas gabungan gugus uretan. Uretan mengandung gugus –NH-CO-O-. Pembuatan poliuretan dapat dilakukan
dengan mereaksikan isosianat dengan senyawa yang memiliki hidrogen aktif, seperti diol, mengandung gugus hidroksil, dengan bantuan katalis Sivertsen,
2007. Berdasarkan jenisnya, poliuretan dapat berupa termoplastik atau termoset yang merupakan produk reaksi isosianat polifungsi dan alkohol polihidroksi atau
poliester tertentu. Kemudian ketahanan terhadap air, bahan kimia, ozon sampai radiasi dan cuaca juga cukup baik Hartomo, 1992.
Pemilihan pemakaian poliol akan mempengaruhi perluasan rantai polimer, crosslinking, dan kekakuan busa poliuretan Sparrow, 1990. Poliuretan juga
sering disebut poliisosianat, dimana gugus isosianat –NCO bersifat sangat reaktif dan membentuk uretan dengan alkohol. Poliuretan dapat mengalami ikatan
hidrogen. Poliuretan memliki titik leleh yang rendah dan pada awalnya jarang diperdagangkan. Seiring perkembangannya, poliuretan telah banyak diaplikasikan
sebagai busa, serat, perekat, elastomer, pelapis permukaan Lase, 2009.
R N
C O
R O
H
Isosianat Alkohol
R N
C O
R H
O
Uretan
+
Gambar 2.3 Reaksi Umum Pembentukan Poliuretan Menurut Lase 2009
2.3.1 Komponen Pembentuk Poliuretan
2.3.1.1 Polipropilen Glikol PPG
Inisiator polimerisasi dibutuhkan untuk mengontrol jenis polieter yang akan dihasilkan. Propilena glikol dapat digunakan sebagai inisiator dalam pembuatan
polieter difungsional, sedangkan gliserol dapat dijadikan sebagai polieter trifungsional. Reaksi pembentukan propilena glikol dapat dilihat pada gambar 2.6
sebagai berikut:
CH
2
-CH-CH
3
katalis basa H
OCH
2
CH OH
CH
3
Polipropilena Glikol n
Gambar 2.4Reaksi Pembentukan PPG menurut Hepburn 1991
2.3.1.2 Toluena Diisosianat TDI
Molekul yang mengandung dua gugus isosianat disebut diisosianat. Molekul tersebut juga dikaitkan dengan monomer sebab digunakan untuk menghasilkan
isosianat polimerik yang mengandung tiga atau lebih gugus fungsional isosianat. Isosianat dapat digolongkan sebagai aromatik, seperti difenilmetana diisosianat
MDI dan toluena diisosianat TDI.
Isosianat dengan dua atau lebih kelompok fungsional yang diperlukan untuk pembentukan polimer poliuretan. Kelompok isosianat aromatik terkait jauh
lebih reaktif dari yang alifatik dan lebih ekonomis. Isosianat alifatik digunakan hanya jika sifat-sifat khusus yang diperlukan untuk produk akhir. Misalnya,
pelapis yang stabil ringan dan elastomer hanya dapat diperoleh dengan isosianat alifatik.
TDI berupa cairan tak berwarna. Memiliki rumus molekul C
9
H
6
N
2
O
2
, berat molekul 174,15, titik beku 2,4-TDI 20,5
°
C dan 2,6-TDI 18,3
º
C TDI terdiri dari campuran dari 2,4 - dan 2,6-diisosianat toluena isomer yang dapat dilihat
pada Gambar 2.7. Produk yang paling penting adalah TDI-80 yang terdiri dari 80 dari 2,4-isomer dan 20 dari 2,6-isomer. Campuran ini digunakan secara
luas dalam pembuatan polyurethane slabstock flexible dan dibentuk busa toluena diisosianat 2,4.
CH
3
NCO NCO
OCN
NCO CH
3
2,4 TDI 2,6 TDI
Gambar 2.5 Isomer Toluena Diisosianat menurut Kricheldorf 2005
Kelompok isosianat dalam posisi para ke grup metil jauh lebih reaktif dari kelompok isosianat pada posisi orto. Artinya gugus NCO pada posisi empat lebih
reaktif 8-10 kali pada temperatur 25
°
C. Kenaikan temperatur sampai 100
°
C mengakibatkan gugus orto-NCO menjadi lebih cepat dari gugus para-NCO
Randall, 2002. 2.3.1.3
Bahan Pengisi
Pada dasarnya, bahan pengisi yang dikelompokkan sebagai zat tambahan yang dapat mengubah gambaran geometri, permukaan, ataupun komposisi kimianya,
meningkatkan nilai modulus dari bahan polimer yang dihasilkan, dimana kekuatan lentur maupun tensilnya dapat berubah ataupun menurun. Beberapa alasan utama
untuk penggunaan bahan aditif adalah: − Dapat memodifikasi sifat atau tampilan
− Dapat mengurangi biaya keseluruhan − Dapat mengubah atau mengontrol karakteristik proses yang dilakukan
Bahan pengisi biasanya merupakan material kaku, tidak larut dengan matriks baik dalam keadaan padat ataupun cairan, dan misalnya membentuk
disperse saja. Bahan pengisi dapat diklasifikasikan sebagai bahan pengisi organik ataupun anorganik yang dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut.
Tabel 2.2 Pembagian Bahan Pengisi Kimia
Kelompok Pengisi Kimia Contoh
Anorganik: Oksida
MgO, SiO
2
, Sb
2
O
3
, Al
2
O
3,
ZnO Garam
AlOH
3
dan MgOH
2
Silikat Mika, Kaolin, Montmorillonit
Logam Boron dan baja
Organik: Carbon, grafit
Serat karbon, serat grafit, karbon hitam Polimer alami
Serat selulosa, serat kayu, kapas, pati Polimer sintetis
Poliamida, poliester, dan serat polivinil alkohol
Xanthos, 2010
2.3.2 Pembentukan Poliuretan
Ada dua metode utama untuk pembuatan poliuretan: reaksi biskloroformat dengan diamin dan reaksi diisosianat dengan senyawa-senyawa dihidrasi. Biskloroformat,
yang dipreparasi lewat reaksi diol atau bisfenol dengan fosfogena berlebih, walaupun kurang reaktif daripada klorida-klorida asam tetapi bereaksi dengan
diamin pada suhu rendah membentuk poliuretan.Poliuretan yang terbentuk melebur pada suhu sekitar 180°C, dibandingkan dengan 295
o
C untuk poliamida yang strukturnya sebanding Stevens,2001.
2Cl C
O Cl
+
HO R OH
Cl C
O O
R O C
O Cl
+
2HCl Cl
C O
O CH
2 2
O C O
Cl
+
H
2
N CH
2 6
NH
2
C O
O CH
2 2
O C
CH
2 6
H N
O NH
+ 2 HCl
Gambar 2.6 Reaksi Pembentukan Poliuretan Melalui Biskloroformat dengan Diamin menurut Stevens 2001
Metode kedua yaitu adisi senyawa dihidroksi dan isosianat untuk membentuk poliuretan. Produk poliuretan komersial yang paling awal
dikembangkan adalah poliuretan dengan merek dagang Perlon U yang dipreparasi dari 1,6-heksadiisosianat dan 1,4-butana-diol. Reaksi tersebut dikatalisis oleh
amin dan beberapa garam logam, tetapi tidak diperlukan katalis untuk pembuatan polimer dengan berat molekul tinggi. Meskipun secara komersial tidak lagi
secemerlang nilon, rute diisosianat sekarang dipakai untuk membuat serat, plastik, elastomer, dan bahan pelapis uretana.
OCNCH
2 6
NCO + HOCH
2 4
OH
CNHCH
2 6
NHCOCH
2 4
O O
O
Gambar 2.7 Reaksi Pembentukan Poliuretan Melalui Senyawa Diisosianat dengan Dihidroksi menurut Stevens 2001
Poliuretan linier biasanya dipreparasi dalam larutan karena polimer ini cenderung berdisosiasi menjadi alkohol dan isosianat atau terdekomposisi menjadi
amin, olefin dan karbon dioksida pada suhu tinggi yang diperlukan untuk polimerisasi leburan. Hal ini teristimewa berlaku untuk poliuretan yang
dipreparasi dengan diisosianat aromatik.
Sedangkan menurut Rohaeti 2005, metode yang umum dilakukan untuk mensintesis poliuretan adalah dengan mereaksikan suatu diol dengan diisosianat
melalui metode polimerisasi larutan dan lelehan pada temperatur cukup tinggi. Kereaktifan diisosianat merupakan faktor penting dalam mensintesis poliuretan.
Jenis dan ukuran setiap monomer pembentuk poliuretan akan memberikan sumbangan terhadap sifat poliuretan yang dihasilkan. Hal ini membuat poliuretan
dapat disintesis dengan massa jenis dan kekakuan bervariasi mulai dari elastomer yang sangat fleksibel hingga plastik kaku dan rigid. Bervariasinya massa jenis dan
kekakuan poliuretan menghasilkan produk poliuretan dapat dijumpai pada berbagai bidang kehidupan Rohaeti, 2011.
2.4 Busa Poliuretan
