2.4.1. Bahan Vulkanisasi
Vulkanisasi adalah suatu proses dimana molekul karet yang linier mengalami reaksi ikatan silang crosslinking sehingga menjadi molekul polimer yang
membentuk rangkaian tiga dimensi. Reaksi ini merubah karet yang bersifat plastis lembut dan menjadi karet yang elastis, keras dan kuat. Vulkanisasi yang dikenal
dengan proses pematangan curing dan molekul karet yang sudah tersambung silang crosslinked rubber di rujuk sebagai vulkanisat karet Akiba Hashim, 1997.
Vulkanisasi dalam kaitannya dengan sifat fisik karet adalah setiap perlakuan yang menurunkan laju alir elastomer, meningkatkan tensile strenght dan modulus.
Meskipun vulkanisasi terjadi dengan adanya panas dan bahan vulkanisasi, 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 aktivatornya adalah oksida-oksida logam seperti zinkum oksida ZnO Aziman Ahmad, 2004.
Secara umum sistem pemvulkanisasi di klasifikasikan menjadi tiga yaitu pemvulkanisasi konvensional, pemvulkanisasi semi effisien, dan pemvulkanisasi
effisien. Untuk membedakan ketiga sistem ini dibedakan berdasarkan jumlah kuratif perbandingan antara sulfur dan pencepat. Untuk sistem konvensional mengandung
sulfur lebih banyak bila dibandingkan dengan pencepat. Sistem efisiensi mengandung pencepat lebih banyak dari pada sulfur. Sedangkan sistem semi effisiensi jumlah
sulfur dan pencepat sama banyaknya Ismail dan Hashim, 1998. Ketiga sistem ini juga dapat dibedakan berdasarkan jenis ikatan sambung silang sulfida yang terbentuk
dan reaksi kimia yang terjadi selepas vulkanisasi. Pada tahap awal vulkanisasi rangkaian ini mengandung ikatan sambung silang
polisulfida seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4. Model ikatan sambung silang polisulfida
Apabila waktu vulkanisasi ditingkatkan diperpanjang. Struktur rangkaian yang terbentuk bergantung pada komposisi kuratif, suhu dan lamanya waktu
vulkanisasi. Struktur rangkaian yang mengandung ikatan sambung silang monosulfida, ditunjukkan pada gambar 2.5:
Peningkatan waktu vulkanisasi
Gambar 2.5. Model rangkaian ikatan sambung silang monosulfida
Atau mengandung semua jenis ikatan sulfida mono dan di poli seperti dipaparkan pada gambar 2.6 di bawah ini :
Rantai molekul karet
Rantai molekul karet
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6. Struktur rangkaian karet pada vulkanisasi sulfur terakselerasi Ismail Hashim, 1998
Pada sistem pemvulkanisasi konvensional terbentuk suatu struktur kompleks, yang mengandung semua jenis ikatan sulfida mono dan dipoli dan
cenderung di dominasi oleh ikatan polisulfida gambar 2.4. Pada sistem pemvulkanisasi efisiensi cenderung di dominasi oleh struktur
rangkaian yang mengandung ikatan silang mono sulfida gambar 2.5. Pada sistem pemvulkanisasi semi efisiensi cenderung membentuk struktur
pertengahan di antara gambar 2.4 dengan gambar 2.5. Indra Surya, 2006. Pemvulkanisasian yang tidak menggunakan sulfur antara lain yaitu peroksida
organik. Penggunaan peroksida organik sebagai bahan vulkanisasi untuk membentuk ikatan silang pada karet alam pertama diamati oleh Elliot, 1979. Saat itu peroksida
organik yang sering digunakan adalah dikumil peroksida. Pada reaksinya, peroksida akan terurai karena pemanasan hingga terbentuk
radikal bebas PO. Radikal bebas itu menarik atom hidrogen pada molekul karet, sehingga diperoleh molekul karet yang radikal R
˚
Mekanisme terjadinya ikatan silang antar atom karbon adalah sebagai berikut : . Radikal-radikal molekul karet
yang saling berdekatan akan bergabung hingga terbentuk ikatan silang, antara atom C dari kedua rantai molekul kuat tersebut.
Rantai molekul karet
Rantai molekul karet
Universitas Sumatera Utara
tenaga POOP
2 PO panas
˚
PO
˚
+ RH POH + R
˚
R
˚
+ R
˚
R - R Gambar 2.7. Mekanisme vulkanisasi peroksida Elliot, 1979 ;
Sultan Borealis, 1996 POOP adalah peroksida organik, RH menggambarkan sebagai molekul karet
alam, dan R-R merupakan ikatan silang. Oleh karena ikatan antara carbon sangat kuat, maka vulkanisat yang dihasilkan mempunyai pampatan tetap yang rendah serta
ketahanan usang yang tinggi apabila digunakan anti oksidan yang tepat. Mekanisme vulkanisasi dikumil peroksida dengan karet alam ditunjukkan pada gambar 2.8.
1.
2. CH
3
CH
3
CH
3
| |
| C – O – O – C
2 C – O
.
| |
| CH
3
CH
3
CH
3
Dikumil peroksida CH
3
CH
3
| |
C – O . + – CH
2
– C = CH – CH
2
– |
CH
3
Isoprena
CH
3
CH
3
| |
C – OH + – CH = C – CH – CH
2
– |
CH
3
.
Universitas Sumatera Utara
CH
3
CH |
|
3
3. – CH = C – CH – CH
2
– – CH = C – CH – CH
2
– +
– CH = C – CH – CH
2
– – CH = C – CH – CH
2
| |
– CH
3
CH Cross linked NR no loss of double bond
3
CH
3
CH |
|
3
4. – CH
2
– CH = C – CH
2
– – CH
2
– CH – C – CH
2
– +
– CH
= C – CH – CH
2
– – CH = C – CH – CH
2
| |
– CH
3
CH Cross linked NR loss of double bond
3
Gambar 2.8. Mekanisme vulkanisasi Dikumil Peroksida Terhadap Lateks J.L.Koening, 2000
Dikumil peroksida merupakan jenis inisiator yang paling banyak digunakan. Dikumil peroksida ini dapat bereaksi pada suhu tinggi 160
Karakteristik dikumil peroksida sebagai berikut E. Merck, 2008. C dan memiliki sensitifitas
oksigen yang rendah bila dibandingkan dengan peroksida yang lain serta sensitif terhadap asam.
Rumus molekul :
C
18
H
22
O
2
Rumus kimia :
[C
6
H
5
C CH
3 2
O] Berat molekul
2
: 270.37 gmol
Densitas :
1.56 gcm Titik Lebur
3
: 38-41
Titik Didih C 1 atm
: 130
Keadaan Fisik C 1 atm
: Bentuk bubuk warna putih
Kelarutan :
Larut dalam etanol, ethyl eter dan benzen
.
.
. .
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.9. Dekomposisi Dikumil Peroksida
2.4.2. Bahan Pencepatan Reaksi
Kategori