2.4 Sifat-Sifat Karbon
Hitam
Karena susunan atom karbon tidak teratur maka sifat-sifat karbon hitam berbeda dari bentuk grafit dan intan Callister Jr.,W.D. 2004 gambar 1. Luas
permukaan karbon hitam yang digunakan pada karet berkisar antara 10 – 50 m
2
gram, bila ditentukan dengan metode adsorpsi Nitrogen partikelnya mempunyai diameter 20
– 300 millimikron. Karbon hitam mempunyai rapat massa antara 2 – 3 lbft
2
. `
C c
`
0,34 nm 0,142 nm
Grafit Intan
Karbon Hitam Sumber: Callister Jr.,W.D Materials Science and Engineering
an Introduction, Hal: 399 Gambar 2.1 Struktur Karbon Hitam, Grafit dan Intan
Junedi Ginting : Efek Larutan Elektrolit Dan Temperatur Terhadap Sifat NTC PTC karbon Tempurung Kelapa..., 2008 USU e-Repository © 2009
Komponen-komponen lain diluar karbon hitam adalah Oksigen, Hidrogen, Sulfur. Oksigen dan Hidrogen terkontaminasi secara kimiawi dengan karbon pada
permukaan partikel. Perbandingan Hidrogen dan Oksigen tergantung pada proses pembuatan. Dalam proses channel, kandungan Oksigen 2-5, Hidrogen sekitar 0,5
sedangkan dalam proses tungku furnace kandungan Oksigen biasanya dibawah 1. Kandungan Sulfur tergantung pada hidrokarbon yang ada. Dasar pembuatan karbon
hitam adalah pengubahan senyawa hidrokarbon menjadi Karbon dan Hidrogen melalui proses pembakaran dalam ruang vakum.
Kalor yang dihasilkan pada pembakaran, sebagian dari hidrokarbon yang digunakan untuk proses dekomposisi hidrokarbon itu sendiri menjadi karbon dan
Hidrogen. Setelah proses dekomposisi akan terbentuk partikel dengan berat molekul rendah yang berfungsi sebagai inti. Inti ini dapat membesar sambil melepaskan
Hidrogen dan akhirnya akan terbentuk partikel karbon yang padat. Berbagai proses pembuatan karbon hitam berdasarkan penggunaannya yaitu:
a. Proses tungku digunakan untuk bahan pengisi karet dan plastik.
b. Proses saluran digunakan untuk zat pewarna.
c. Proses thermal digunakan untuk menghasilkan karbon yang lebih kasar.
d. Proses asetili hitam digunakan untuk pembuatan elektroda grafit.
a. Proses Tungku Furnace Process Proses ini ada dua golongan yaitu menggunakan minyak sebagai bahan baku
dan menggunakan gas sebagai bahan baku. Temperatur pemanasan awal: 1250 –
Junedi Ginting : Efek Larutan Elektrolit Dan Temperatur Terhadap Sifat NTC PTC karbon Tempurung Kelapa..., 2008 USU e-Repository © 2009
1450 C. Hasil yang telah terdekomposisi disiram dengan semburan air sampai 200
C kemudian dirubah menjadi butiran dengan menggunakan pelletizer. b. Proses Saluran Channel Process
Proses ini menggunakan nyala api kecil yang banyak dikenal dalam saluran sepanjang 100 – 150 ft, lebar 10 – 15 ft dan tinggi 10 ft. Saluran digerakkan bolak-
balik dengan menggunakan alat pengerik scraper. Hasil proses ini adalah karbon yang sangat halus, yaitu ukuran 90 Å untuk bahan pewarna dan 300 Å untuk bahan
pengisi karet. c. Proses Thermal Thermal Process
Proses ini adalah sistem batch dalam tungku berukuran tinggi 35 ft, dengan diameter 12 ft, dengan temperatur pemanasan 1350
C di ruang vakum. Hasil yang diperoleh adalah 40 – 50 dengan ukuran relatif kasar yaitu 4000 – 5000 Å kelas
menengah dan 1500 – 2000 Å kelas halus. d. Proses Asetili Hitam Black Asetily Process
Proses ini adalah suatu cara dimana panas diperoleh dari nyala api hasil pembakaran bahan bakar gas dengan zat asam. Proses ini memerlukan waktu yang
lebih lama dibandingkan dengan proses lainnya. Karbon hitam secara komersial telah diketahui gugus permukaannya yang terdiri dari:
1.gugus aromatik hidrokarbon. 4. gugus asam karboksilat
2. gugus fenol. 5. gugus lakton
3. gugus quinone.
Junedi Ginting : Efek Larutan Elektrolit Dan Temperatur Terhadap Sifat NTC PTC karbon Tempurung Kelapa..., 2008 USU e-Repository © 2009
Meskipun demikian permukaan karbon hitam sampai sekarang masih misterius, belum ada literatur yang mengungkapkan secara jelas. Secara garis besar karbon
hitam, karbon aktif disebut karbon amorf. Untuk keperluan bahan pengisi ban, karbon hitam pembuatannya berasal dari minyak dan suhu operasinya mencapai 1300 – 1800
C.
2.5 Karbon Aktif