Katalis POLIURETAN Pemanfaatan Lignin Kayu Kelapa Sawit Untuk Pembuatan Poliuretan Termoplastik Alam

2.6 Katalis

Katalis yang sebagian besar digunakan secara komersial dalam pembuatan poliuretan adalah senyawa amina tersier dan senyawa organonikel. Dalam hal ini terjadi promosi amina dari gugus uretan memiliki hubungan yang kuat secara mendasar, tetapi pengaruh struktural juga penting. Pandangan umum terhadap katalis dapat dilihat pada senyawa amina tersier yang dikombinasikan pada NCOOH dan NCOH 2 O, katalis organonikel memiliki kemampuan lebih efektif digunakan untuk reaksi NCOOH dan mempengaruhi ikatan urea dan biuret, tetapi tidak baik terhadap suasana basa dan tidak membuat terbentuknya isosianurat. Secara praktek, campuran dari amina tersier dan Ni katalis dapat digunakan untuk mencapai kesetimbangan ikatan rantai dan ikat silang. Temperatur reaksi tentunya sangat penting, diatas temperatur 50 o C rantai linear membentuk predominasi tetapi pada temperatur tinggi maka akan dibentuk senyawa biuret dan isosianurat yang efektif dan terbentuk cabang. Pada suhu diatas 150 o C, beberapa ikatan kurang stabil dan dapat mengalami degradasi. Perlu diketahui bahwa reaksi isosianat berupa reaksi eksotermik dan dibawah kondisi tersebut terjadi transfer panas yang lambat ketika temperatur dinaikkan. Pemakaian katalis dimaksudkan untuk menyempurnakan kefektifan reaksi dengan adanya peningkatan aktivitas reaksi. Hepburn, C.1991

2.7 POLIURETAN

Lignin merupakan polimer alam yang mempunyai gugus hidroksil lebih dari satu dimanfaatkan sebagai sumber poliol yang akhirnya dapat berikatan secara baik dalam pembentukan poliuretan Fengel, D dan Wegener. 1985. Poliuretan linear biasanya dipreparasi dalam larutan karena polimer ini cenderung berdisosiasi menjadi alkohol dan isosianat atau terdekomposisi menjadi amin, olefin, dan karbondioksida pada suhu tinggi yang diperlukan untuk polimerisasi leburan Stevens, M.P. 2001. Hal ini Universitas Sumatera Utara teristimewa berlaku untuk poliuretan yang dipreparasi dengan diisosianat aromatik. Poliuretan merupakan polimer termoset yang terbentuk dari reaksi antara senyawa diisosianat dengan senyawa polifungsi yang mengandung sejumlah gugus fungsi hidroksil Nicholson. 1997. Polimer termoset mempunyai kekuatan yang tinggi, ketahanan terhadap kelembaban, cukup kaku, dan memiliki kemampuan jangka pembebanan yang lama tanpa mengalami perubahan bentuk. Jenis perekat yang tergolong kategori polimer ini adalah fenol, resorsinol, melamin, isosianat, urea, dan epoksi. Vick. C.B. 1999. Ada dua metode utama untuk pembuatan poliuretan yaitu reaksi biskloroformat dengan diamin dan reaksi diisosianat dengan senyawa-senyawa dihidrasi. Banyak dari produksi poliuretan melibatkan pemakaian poliester-poliester berujung hidroksi dengan berat molekul rendah atau polieter-polieter sebagai monomer dihidroksi. Reaksi ikat silang diefektifkan dengan mempreparasi bagian dari polimer tersebut dengan suatu poliol sehingga gugus-gugus hidroksil yang terjadi sepanjang kerangka polimer bisa bereaksi dengan diisosianat untuk memberikan ikatan-ikatan silang uretan.Stevens, M.P. 2001 Senyawa diisosianat digunakan dalam sintesis poliuretan diantaranya adalah 1,6-heksametilen diisosianat HMDI dan campuran 2,4-toluena diisosianat dengan 2,6-toluena diisosianat TDI. Rohaeti, 2003. Gugus isosianat, -NCO, merupakan gugus yang sangat reaktif dan dapat membentuk uretan dengan alkohol. Jika diisosianat atau poliisosianat bereaksi dengan diol atau poliol senyawa polihidrat, akan terbentuk poliuretan: R.NCO + R’OH R.NH.COO.’R OCN-R-NCO + OH-R’-OH OCN-R-NH-CO-O-R’-OH -CO-NH-R-NH-CO-O-R’-O- Universitas Sumatera Utara Secara kimia isosianat dengan gugus hidroksil yang ada pada kayu membentuk ikatan poliuretan diantara partikel kayu. Secara fisik, isosianat bereaksi dengan air yang terdapat dalam kayu membentuk poliurea melalui ikatan fisik diantara partikel kayu Galbraith dan Newman. 1992. Kelebihan poliuretan yang dibentuk dari isosianat adalah tidak ada air yang terkandung dalam sistem. Semua resin diaplikasikan dan digunakan sebagai perekat. Dan kelemahannya adalah biayanya lebih mahal. Selain itu, isosianat harus ditangani dengan hati-hati untuk mencegah timbulnya masalah kesehatan.Maloney, I.M. 1993 Dalam suatu proses pembentukan perekat lignin isosianat encer perlu dicatat bahwa meskipun poliisosianat sangat hidrofobik dengan berat molekul rendah dapat bereaksi lambat dengan air pada suhu ruang. Oleh karena itu, suatu larutan lignin encer yang berasal dari limbah cair proses pulping kimia dapat digunakan tanpa adanya modifikasi. Telah dilaporkan bahwa gas yang terbentuk karena reaksi air dengan isosianat tidak menjadi masalah sebab matriks kayu yang digunakan sebagai perekat cukup berpori dan dapat menyerap gas tanpa mempengaruhi kualitas ikatan.Feldman, D. et al. 1992 Reaksi lignin dengan fenol dan isosianat telah diteliti dan dirancang untuk menentukan potensi pemanfaatan lignin didalam industri. Hal ini disebabkan karena langkanya posisi aktif dalam struktur makromolekul lignin Kratz, et al.1962. Poliuretan mempunyai sifat yang sama dengan nilon, tetapi karena sukar diwarnai dan titik lelehnya lebih rendah, polimer ini pada awalnya tidak banyak diperdagangkan. Akan tetapi, kemudian terjadi kemajuan pesat pada kimia poliuretan yang menghasilkan busa, elastomer, pelapis permukaan, serat, dan perekat poliuretan Cowd. 1991. Jenis dari perekat poliuretan dapat berupa termoplastik atau termoset yang dapat dipergunakan untuk merekatkan logam, karet, kayu, kertas, kain , gelas, keramik dan plastik, kecuali polisulfida dan fluorokarbon. Bagus digunakan sebagai perekat polivinil klorida. Dan baik digunakan untuk pengatur sifat perekat basis karet Hartomo, A.J. 1992. Perekat lignin dapat dimanfaatkan secara komersial sebagai Universitas Sumatera Utara bahan pengikat, pengisi, surfaktan, produk polimer dan sumber bahan kimia lainnya terutama turunan benzena Santoso, A. dan Sutigno. P. 2004. Kemampuan lignin untuk meredam kekuatan mekanis yang dikenakan pada kayu, memungkinkan usaha pemanfaatan lignin sebagai bahan perekat adhesive dan bahan pengikat binder pada papan partikel particle board dan kayu lapis plywood. Rudatin. 1989. Perekat dapat memiliki sifat yang berlainan walaupun bahan dasarnya sama, hal ini dikarenakan adanya penambahan zat lain dalam formulasi khususnya. Lagipula, sifat perekat tidak hanya ditentukan oleh komposisi bahan kimianya namun juga oleh kondisi saat dibuat dan dipergunakan. Oleh karena itu, dalam menangani perekat, perlu diingat bahwa sifat-sifat bakunya hanya merupakan acuan dasar. Jenis, komposisi, dan kondisi perlu diperhitungkan dan dioptimasi. Hartomo, A.J. 1992 Struktur lignin yang rumit dan adanya ikatan hidrogen akan membentuk ikatan silang yang teratur pada poliuretan, akhirnya poliuretan yang terbentuk menjadi kaku Supri. 2004. Semakin tinggi rasio bagian keras maka akan semakin keras dan kaku polimernya. Rasio ini sangat ditentukan oleh jenis dan komposisi diisosianat pada saat sintesis. Penggunaan 4,4-difenilmetana-diisosianat MDI, dan toluena diisosianat TDI akan menghasilkan poliuretan dengan bagian keras lebih besar, sedangkan penggunaan heksametilen diisosianat HMDI akan menghasilkan bagian lunak lebih besar.Hasan. 2004 Supri 2004 menyatakan bahwa poliuretan yang bersifat kaku rigid dapat dibentuk melalui sistem campuran lignin isolat dan polietilena glikol. Daerah keras hard dan lunak soft pada segment poliuretan diperlihatkan oleh Indeks Ikatan Hidrogen HBI. Semakin besar kandungan lignin dari sistem campuran yang ditambahkan akan semakin tinggi indeks ikatan hidrogen poliuretan. Poliuretan memiliki banyak kegunaan, diantaranya sekitar 70 digunakan sebagai busa, selebihnya sebagai bahan elastomer, lem dan pelapis. Selain itu, Universitas Sumatera Utara poliuretan digunakan sebagai bahan perekat logam, kayu, karet, kertas, kain, keramik, plastik polivinilklorida PVC, penyambung tangki bahan bakar cryogenic, pelindung muka, dan kantong darah Rohaeti, E. 2009. 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, A.J. 1992 Metode yang umum digunakan dalam sintesis poliuretan dengan mereaksikan suatu diol dengan diisosianat melalui metode polimerisasi larutan dan lelehan pada temperatur yang cukup tinggi Sandler, S.R. 1974. Poliol yang diperoleh dari lignin berfungsi sebagai koreagen yang cukup kompetitif dan ekonomis khususnya untuk pembuatan poliuretan jenis busa, perekat dan pelapis Rohaeti, E. 2005. Pada proses pembuatan poliuretan dapat dipercepat dengan penambahan katalis berupa senyawa basa seperti piridin, N,N-Dimetilbenzilamin dan N,N-endoetilenpiperazin dan berupa garam logam atau senyawa organometalik seperti bismut nitrat.Sandler, S.R. 1974 Glasser, W.G. 1985 telah melakukan serangkaian uji pada hidroksi propil yang merupakan turunan dari lignin poliol-isosianat. Pada percobaan awal dilakukan metode mendasar dengan mengontrol jaringan lignin poliuretan terlebih dahulu melalui metode sintesis senyawa polimer dengan karakterisasi terhadap struktur kimia, sifat termal, berat molekul dan kelarutannya dalam pelarut organik. Universitas Sumatera Utara

2.8 Karakterisasi Polimer