Lokasi Penelitian Maleat Anhidrida Dikumil Peroksida

1.6 Metodologi Penelitian

Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu : 1. Tahapan Persiapan Agregat Pasir Halus dan Polipropilena 2. Tahapan Pembuatan Aspal Polimer Pada tahap ini polipropilen dengan aspal dicampurkan, dan ditambahkan dengan agregat. Lalu berturut-turut ditambahkan inisiator Dikumil Peroksida DCP, dan crosslinking Maleat Anhidrat MAH yang kemudian diblending menggunakan ekstruder, dan dicetak melalui Hot Compressor. 3. Tahapan Karakterisasi Aspal Polimer Uji yaitu dengan kuat tekan, daya serap air, termal dengan DTA, gugus fungsi dengan FTIR, dan foto SEM. Variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : 1. Variabel Tetap : Agregat pasir halus 300 gram,DCP 1 gram dan MAH 1 gram. 2. Variabel Bebas : Polipropilena 40, 30, 20, 10, dan 0 gram Aspal 60, 70, 80, 90, dan 100 gram 3. Variabel Terikat : Kekuatan tekan, daya serap air, sifat termal.

1.7 Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Dan pengujian kuat tekan dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Pengujian DTA dilakukan di Laboratorium Pendidikan Teknologi Kimia Industri Medan. Pengujian FTIR dilakukan di Laboratorium Bea dan Cukai Belawan.Pengujian SEM di Laboratorium Geologi Kuarter PPGL Bandung. Universitas Sumatera Utara BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Aspal

Aspal dalam bahasa yang umum dikenal juga dengan tar. Untuk kata tar atau aspal sering digunakan secara bergantian, mereka memiliki arti yang berbeda. Salah satu alasan untuk kebingungan ini disebabkan oleh fakta bahwa, di antara negara- negara lain, ada perbedaan substansial dalam arti dihubungkan dengan periode yang sama. Sebagai contoh, aspal minyak di Amerika Serikat disebut dengan aspal, sedangkan di Eropa aspal adalah campuran agregat batu dan aspal yang digunakan untuk pembangunan jalan. Di Eropa, istilah aspal menunjukkan residu dari penyulingan minyak bumi. Bitumen adalah campuran hidrokarbon yang tinggi berat molekul. rasio persentase antara komponen bervariasi, sehubungan dengan asal-usul minyak mentah dan metode distilasi. Bahkan, aspal sudah dikenal sebelum awal eksploitasi ladang minyak sebagai produk asal alam, yang disebut dalam hal ini adalah aspal asli. Bitunie adalah produk alami tidak lagi digunakan dalam industri. Bitumen diperoleh sebagai produk sampingan dari penyulingan minyak bumi dapat digunakan sebagai atau mengalami proses fisik dan kimia yang mengubah komposisi dalam rangka untuk memberikan sifat tertentu. Operasi yang paling umum adalah proses oksidasi dan pencampuran dengan polimer yang berbeda. Aspal adalah campuran aspal dan bahan batu kerikil, pasir, debu. Tar, yang sesuai dengan tar kata Inggris, adalah bahan yang terlihat mirip dengan aspal, tapi benar-benar berbeda dalam asal dan komposisi, dan, pada kenyataannya, yang diperoleh dari penyulingan litantrace batubara. Materi ini, dibandingkan dengan aspal, menunjukkan kandungan lebih tinggi dari hidrokarbon aromatik polisiklik dan senyawa lain yang banyak mengandung oksigen, nitrogen dan belerang. Di banyak Universitas Sumatera Utara negara, di masa lalu, tar batubara sering diganti atau dicampur dengan aspal dalam industri. Penggunaan tersebut, sekarang seluruhnya berhenti, telah menyebar kebiasaan baik menggunakan dua istilah dalam tar umum digunakan dan aspal Anonim, 2010b. Gambar berikut merupakan struktur kimia dari aspal Gambar 2.1 Struktur Aspal

2.1.1. Sumber Aspal

Sumber aspal dari kilang minyak refinery bitumen. Aspal yang dihasilkan dari industri kilang minyak mentah crude oil dikenal sebagai residual bitumen, straight bitumen atau steam refined bitumen. Istilah refinery bitumen merupakan nama yang tepat dan umum digunakan. Aspal yang dihasilkan dari minyak mentah yang diperoleh melalui proses destilasi minyak bumi. Proses penyulingan ini dilakukan dengan pemanasan hingga suhu 350 o C di bawah tekanan atmosfir untuk memisahkan fraksi-fraksi minyak seperti gasoline bensin, kerosene minyak tanah dan gas oil. Wignall, 2003. Berikut diagram alir bermacam jenis aspal dan proses sebelumnya dari minyak bumi. Universitas Sumatera Utara Minyak Mentah Crude Petroleum BensinGasoline Minyak Tanah Minyak diesel Minyak Pelumas Aspal Minyak Creosole Batubara-Tar Aspal Cut Back Emulsi Aspal Cut back Minyak penetrasi Aspal Emulsi aspal penetrasi bercampur rektifikasi udara Fluks Emulsifier dalam air Gambar 2.2 Bermacam Jenis Aspal dan Proses Sebelumnya dari Minyak Bumi

2.1.2. Jenis – Jenis Aspal

Secara umum, jenis aspal dapat diklasifikasikan berdasarkan asal dan proses pembentukannya adalah sebagai berikut : Aspal Alamiah. Aspal alamiah ini berasal dari berbagai sumber, seperti pulau Trinidad dan Bermuda. Aspal dari Trinidad mengandung kira-kira 40 organik dan zat-zat anorganik yang tidak dapat larut, sedangkan yang berasal dari Bermuda mengandung kira-kira 6 zat-zat yang tidak dapat larut. Dengan pengembangan aspal minyak bumi, aspal alamiah relatif menjadi tidak penting. Aspal batuan adalah endapan alamiah batu kapur atau batu pasir yang diperpadat dengan bahan-bahan berbitumen. Aspal ini terjadi di berbagai bagian di Amerika Serikat. Aspal ini umumnya membuat permukaan jalan yang sangat tahan Universitas Sumatera Utara lama dan stabil, tetapi kebutuhan transportasi yang tinggi membuat aspal terbatas pada daerah-daerah tertentu saja. Aspal minyak bumi perrtama kali digunakan di Amerika Serikat untuk perlakuan jalan pada tahun 1894. Bahan-bahan pengeras jalan aspal sekarang berasal dari minyak mentah domestik bermula dari ladang-ladang di Kentucky, Ohio, Michigan, Illinois, Mid-Continent, Gulf-Coastal, Rocky Mountain, California, dan Alaska. Sumber-sumber asing termasuk Meksiko, Venezuela, Colombia, dan Timur Tengah. Sebesar 32 juta ton telah digunakan pada tahun 1980 Oglesby, C.H., 1996. Aspal Beton atau Asphalt Concrete AC merupakan jenis aspal yang paling umum digunakan dalam proyek-proyek konstruksi seperti permukaan jalan, bandara, dan tempat parkir. Aspal ini terbagi atas beberapa jenis yaitu : 1. Aspal Beton Campuran Panas atau Hot Mix Asphalt Concrete HMAC, diproduksi dengan memanaskan aspal untuk mengurangi viskositas, dan pengeringan agregat untuk menghilangkan uap air sebelum pencampuran. Pencampuran dilakukan umumnya pada temperatur sekitar 300 F 150 o C, untuk aspal polimer modifikasi, dan aspal semen sekitar pada temperatur 200 F 95 o C. Untuk pemadatan dilakukan sementara aspal cukup panas. HMAC merupakan jenis aspal yang paling umum dipakai pada jalan raya. 2. Aspal Beton Campuran Hangat WMAC, diproduksi dengan penambahan zeolit, lilin atau asapal emulsi untuk campuran. Penggunaan zat aditif dalam campuran tersebut untuk lebih mudah melakukan pemadatan pada cuaca yang dingin. 3. Aspal Beton Campuran Dingin CMAC, dipoduksi oleh emulsifier aspal dalam air dengan sabun sebelum pencampuran dengan agregat. Aspal ini umumnya digunakan sebagai bahan penambal pada jalan-jalan yang lebih kecil. 4. Aspal Beton Cut Back, diproduksi dengan melarutkan bahan pengikat dalam minyak tanah atau fraksi yang lebih ringan dari minyak bumi sebelum pencampuran dengan agregat. 5. Aspal Beton Mastis, diproduksi dengan memanaskan aspal keras dalam hot mixer sampai menjadi cairan yang lebih kental yang kemudian campuran agregat ditambahkan. Universitas Sumatera Utara

2.1.3 Kandungan Aspal

Dari sudut pandang kualitatif, aspal terdiri dari dua kelas utama senyawa: yang asphaltenes dan Malteni. Asphaltenes, dalam 5 sampai 25 berat adalah campuran kompleks dari hidrokarbon, terdiri dari cincin aromatik kental dan senyawa heteroaromatic mengandung belerang. Ada juga amina dan amida, senyawa oksigen keton, fenol atau asam karboksilat, nikel dan vanadium Anonim, 2010b. Gambar berikut struktur kimia dari asphaltene. Gambar 2.3 Struktur Asphaltene Di dalam maltene terdapat tiga komponen penyusun yaitu saturates, aromatis, dan resin. Dimana masing-masing komponen memiliki struktur dan komposisi kimia yang berbeda, dan sangat menentukan dalam sifat rheologi bitumen. Aspal merupakan senyawa yang kompleks, bahan utamanya disusun oleh hidrokarbon dan atom-atom N, S, dan O dalam jumlah yang kecil, juga beberapa logam seperti Vanadium, Ni, fe, Ca dalam bentuk garam organik dan oksidanya. Dimana unsur-unsur yang terkandung dalam bitumen adalah Karbon 82-88, Hidrogen 8-11, Sulfur 0-6, Oksigen 0-1,5, dan Nitrogen 0-1. Dengan demikian maka aspal atau bitumen adalah suatu campuran cairan kental senyawa organik, berwarna hitam, lengket, larut dalam karbon disulfida, dan struktur utamanya oleh ”polisiklik aromatis hidrokarbon” yang sangat kompak. Nuryanto, A. 2008. Universitas Sumatera Utara

2.2 Polipropilena

Polipropilena merupakan polimer hidrokarbon yang termasuk ke dalam polimer termoplastik yang dapat diolah pada suhu tinggi. Polipropilena berasal dari monomer propilena yang diperoleh dari pemurnian minyak bumi. Struktur molekul propilena dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 2.4 Struktur Molekul Propilena Secara industri, polimerisasi polipropilena dilakukan dengan menggunakan katalis koordinasi. Proses polimerisasi ini akan dapat menghasilkan suatu rantai linear yang berbentuk -A-A-A-A-A- , dengan A merupakan propilena. Reaksi polimerisasi dari propilena secara umum dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 2.5 Reaksi Polimerisasi Dari Propilena Menjadi Polipropilena

2.2.1 Karakterisasi Polipropilena

Nama kimianya yaitu Poli 1-metiletilena, sama artinya dengan Polipropilena; Polipropena; Polipropene 25 [USAN]; Polimer Propena; Polimer Propilena; Homopolimer 1-Propena. Formula kimia C3H6x, dengan monomer Propilena Propena. Untuk Nomor CAS 9003-07-0 ataktik, 25085-53-4 isotaktik, dan 26063-22-9 sindiotaktik. Sedangkan kristalinitas yaitu berbentuk amorf ukuran 0.85 Universitas Sumatera Utara gcm 3 dan berbentuk kristalin ukuran 0.95 gcm 3 . Untuk titik lebur ~ 165 °C, dengan suhu transisi kaca -10°C, dan titik degradasi 286 °C 559 K.

2.2.2 Struktur Kristalinitas Polipropilena

Kristalinitas merupakan sifat penting yang terdapat pada polimer. Kristalinitas merupakan ikatan antara rantai molekul sehingga menghasilkan susunan molekul yang lebih teratur. Pada polimer polipropilena, rantai polimer yang terbentuk dapat tersusun membentuk daerah kristalin molekul tersususn teratur dan bagian lain membentuk daerah amorf molekul tersususn secara tidak teratur. Cowd, 1991. Dalam struktur polimer atom-atom karbon terikat secara tetrahedral dengan sudut antara ikatan C-C 109,5 o dan membentuk rantai zigzag planar sebagai berikut : Gambar 2.6 Atom karbon terikat secara tetrahedral dengan sudut 109,5 o Untuk polipropilena struktur zigzag planar dapat terjadi dalam tiga cara yang berbeda-beda tergantung pada posisi relative gugus metal satu sama lain di dalam rantai polimernya. Ini menghasilkan struktur isotaktik, ataktik dan sindiotaktik. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.7 Struktur tiga dimensi dari polipropilena, aisotaktik, b ataktik, dan c sindiotaktik Ketiga struktur polipropilena tersebut pada dasarnya secara kimia berbeda satu sama lain. Polipropilena ataktik tidak dapat berubah menjadi polipropilena sindiotaktik atau menjadi struktur lainnya tanpa memutuskan dan menyususn kembali beberapa ikatan kimia. Struktur yang lebih teratur memiliki kecenderungan yang lebih besar untuk berkristalisasi dari pada struktur yang tidak teratur. Jadi, struktur isotaktik dan sindiotaktik lebih cenderung membentuk daerah kristalin dari pada ataktik. Polipropilena berstruktur stereogular seperti isotaktik dan sindiotaktik adalah sangat kristalin, bersifat keras dan kuat. Dalam struktur polipropilena ataktik gugus metal bertindak seperti cabang-cabang rantai pendek yang muncul pada sisi rantai secara acak. Ini mengakibatkan sulitnya untuk mendapatkan daerah-daerah rantai yang sama tersusun sehingga mempunyai sifat kristalin rendah menyebabkan tingginya kadar oksigen pada bahan tersebut sehingga bahan polimer ini mudah terdegradasi oleh pengaruh lingkungan seperti kelembaban cuaca, radiasi sinar matahari dan lain sebagainya Schwarts, 1991.

2.2.3 Sifat – Sifat Polipropilena

Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang ringan, densitas 0,90 – 0,92, memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hidrogen tersier. Penggunaan bahan pengisi dan penguat memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagai bahan polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan stress-cracking walaupun pada temperatur tinggi. Kerapuhan polipropilena dibawah 0 o C dapat dihilangkan Universitas Sumatera Utara dengan penggunaan bahan pengisi. Dengan bantuan pengisi dan penguat, akan terdapat adhesi yang baik.Gachter, 1990. Polimer yang memiliki konduktivitas panas rendah seperti polipropilena konduktivitas = 0,12 Wm kristalinitasnya sangat rentan terhadap laju pendinginan. Misalnya dalam suatu proses pencetakan termoplastik membentuk barang jadi yang tebal dan luas, bagian tengah akan menjadi dingin lebih lambat dari pada bagian luar, yang bersentuhan langsung dengan cetakan. Akibatnya, akan terjadi perbedaan derajat kristalinitas pada permukaan dengan bagian tengahnya. Polipropilena mempunyai tegangan tensile yang rendah, kekuatan benturan impact strength yang tinggi dan ketahan yang tinggi terhadap pelarut organik. Polipropilena juga mempunyai sifat isolator yang baik mudah diproses dan sangat tahan terhadap air karena sedikit sekali menyerap air, dan sifat kekakuan yang tinggi. Seperti polyolefin lain, polipropilena juga mempunyai ketahan yang sangat baik terhadap bahan kimia anorganik non pengoksidasi, deterjen, alcohol dan sebagainya. Tetapi polipropilena dapat terdegradasi oleh zat pengoksidasi seperti asam nitrat dan hidrogen peroksida. Sifat kristalinitasnya yang tinggi menyebabkan daya regangannya tinggi, kaku dan keras. Almaika, 1983

2.2.4 Degradasi Polipropilena

Tsucia dan Summil telah meneliti hasil dari dekomposisi termal polipropilena isotaktik pada suhu 360°C, 380°C dan 400 o C dalam ruang hampa. Kiran dan Gillham juga telah mempelajari degradasi termal polipropilena isotaktik. Hasil yang diperoleh oleh Kiran clan Gillhan ternyata sama seperti yang diperoleh Tsucia clan Summi. Kiran dan Gillham menyarankan mekanisme degradasi termal Polipropilena sebagai berikut : Radikal primer dan sekunder selanjutnya akan terpolimerisasi sehingga akan menjadi monomer-monomer. Reaksi perpindahan radikal intra molekular akan menghasilkan radikal tersier.Bark 1982. Universitas Sumatera Utara

2.3 Maleat Anhidrida

Maleat anhidrida masih digunakan dalam penelitian polimer. Maleat anhidrida dapat dibuat dari asam maleat, seperti reaksi dibawah ini : Gambar 2.8 Pembentukan Maleat Anhidrida Maleat anhidrida dengan berat molekul 98,06,- larut dalam air, meleleh pada temperatur 57- 60 o C, mendidih pada 202 o C dan spesifik grafiti 1,5.gcm 3 . Maleat anhidrida adalah senyawa vinil tidak jenuh merupakan bahan mentah dalam sintesa resin poliester, pelapisan permukaan karet, deterjen, bahan aditif dan minyak pelumas, plastisizer dan kopolimer. Maleat anhidrida mempunyai sifat kimia khas yaitu adanya ikatan etilenik dengan gugus karbonil didalamnya, ikatan ini berperan dalam reaksi adisi Arifin, 1996.

2.4 Dikumil Peroksida

Beberapa jenis monomer, khususnya stirena dan metal metakrilat dan beberapa sikloalkana cincin teregang, mengalami polimerisasi oleh pemanasan tanpa hadirnya suatu inisiator radikal bebas tambahan. Akan tetapi sebagian monomer memerlukan beberapa jenis inisiator. Inisiator radikal bebas dikelompokkan menjadi empat tipe utama, yaitu : peroksida dan hidroperoksida, senyawa azo, inisiator redoks dan beberapa senyawa membentuk radikal bebas dibawah pengaruh cahaya fotoinisiator. Radiasi berenergi Universitas Sumatera Utara tinggi bisa juga menimbulkan polimerisasi radikal bebas, meskipun radiasi seperti ini jarang digunakan.Stevens, 2001. Diantara berbagai tipe inisiator, peroksida ROOR dan hidroperoksida ROOH merupakan jenis yang paling banyak digunakan. Mereka tidak stabil dengan panas dan terurai menjadi radikal-radikal pada suatu suhu dan laju yang tergantung pada strukturnya. Yang ideal, suatu inisiator peroksida mestilah relatif stabil pada suhu pemrosesan polimer untuk menjamin laju reaksi yang layak Stevens, 2001. Teknik crosslinking ikat silang karet dengan peroksida telah dikenal sejak lama. Keuntungan umum menggunakan peroksida sebagai zat ikat silang adalah ketahanannya baik pada suhu tinggi dalam waktu yang lama, keelastisannya yang baik, dan tidak ada penghilangan warna pada produk akhir. Gambar 2.9 Struktur Dikumil Peroksida

2.5 Agregat