KARAKTERISASI KARET ALAM SIKLO (CYCLO NATURAL RUBBER) YANG DIBUAT DARI KARET SIR 20 DENGAN KATALIS P2O5.
KARAKTERISASI KARET ALAM SIKLO (CYCLO NATURAL RUBBER)
YANG DIBUAT DARI KARET SIR 20 DENGAN KATALIS P2O5
Oleh:
Nurmaya J. Simarmata
NIM 408231036
Program Studi Kimia
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sain
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang
Maha Esa, karena dengan kemurahan dan segala karunia-Nya telah membimbing
dan melindungi serta menolong penulis, sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini disusun berdasarkan hasil penelitian penulis di laboraboratorium kimia
Unimed. Penulisan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar sarjana
sains pada Fakultas MIPA Unimed. Dalam penyusunan skripsi ini penulis
menyadari sepenuhnya bahwa semua ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan
dan bimbingan semua pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis
menyampaikan rasa terima kasih kepada bapak Dr.Eddiyanto, Ph.D selaku dosen
pembimbing skripsi saya, kepada bapak Prof.Dr.Suharta, M.Si, Prof. Dr. Ramlan
Silaban, M.Si, Dr. Zainuddin Muhtar, M.Si. selaku dosen penguji saya. Kepada
bapak Drs. Kawan Sihombing , M.Si selaku dosen pembimbing akademik saya.
Bapak Drs. Jamalum Purba, M.Si selaku ketua jurusan kimia.
Kepada kedua orangtua saya M. Simarmata dan R.br Sitohang yang telah
banyak membantu, mendidik dan memberikan dukungan moral dan material. Dan
kepada adik-adik saya yang telah banyak memberikan dukungan moral. Kepada
teman seperjuangan ikhmam, wesly, rocky, tety, maysaroh, ficka, yuli, hetty,
mala, aulia, eriska, tiasina dan dian. Kepada sahabat- sahabat saya Yana, Herna,
Dinda, Eva Theresia. Kepada penghuni kos PKS K’ester, Meta, Novi, Edag Putri,
Kevsil, Tien dan Icha. Tidak lupa juga saya mengucapkan Terimakasih terkhusus
kepada teman-teman Kimia NK’08. Dan kepada semua pihak yang mungkin tidak
dapat disebut satu-satu. Akhir kata saya ucapkan terima kasih.
Medan, Januari 2013
Penulis,
Nurmaya Simarmata
NIM 408231036
KARAKTERISASI KARET ALAM SIKLO (Cyclo Natural Rubber) YANG
DIBUAT DARI KARET SIR 20 DENGAN KATALIS P2O5
Nurmaya (NIM. 408231036)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakter CNR( Karet
alam Siklis) yang diperoleh dari reaksi siklisasi antara SIR 20
dengan katalis P2O5. Metode yang digunakan dalam penelitian ini
adalah metode siklisasi, yaitu Karet SIR 20 yang telah dilarutkan
dalam toluene, akan direfluks selama 5 jam, suhu 110oC dengan
bantuan katalis P2O5. Setelah diefluks CNR akan dikeringkan
dalam oven selama 24 jam dengan suhu 50oC. Hasil penelitian
menunjukan bahwa warna karet SIR 20 yang semula hitam akan
berubah menjadi kecoklatan. Karakterisasi melalui analisa
spektroskopi inframerah menunjukan adanya tiga ciri khas karet
siklo, yakni munculnya puncak pada 2.931 cm-1, 1.450 cm-1, 759
cm-1, dan menghilangnya puncak 837 cm-1. Munculnya puncak
kuat pada wilayah 2.700-3.000 cm-1, 1.450 cm-1, munculnya
puncak baru pada 880 cm-1, serta ditandai dengan menghilangnya
puncak 836 cm-1. puncak 2.931 cm-1 menunjukkan telah terjadi
reaksi siklisasi.
Kata Kunci : Siklisasi, karet alam Siklis
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
Riwayat Hidup
Abstrak
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Daftar Lampiran
i
ii
iii
iv
vi
viii
ix
x
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
1.2. Batasan Masalah
1.3. Rumusan Masalah
1.4. Tujuan Penelitian
1.5. Manfaat Penelitian
1
3
3
4
4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Polimer
2.2. Sejarah Perkembangan Karet
2.3. Karet
2.4. Karet Alam
2.4.1. Sifat-sifat Karet
2.4.2. Jenis-jenis Karet
2.4.3. Penggunaan Karet Alam
2.4.4. Karet Sintesis
2.4.5. Perbedaan Karet alam dan Karet Sintesis
2.5. Karet Alam Siklo
2.5.1. Proses Siklisasi Karet
2.5.2. Keunggulan Karet Alam Siklo
2.5.3. Resipren 35
2.5.4. Karet Alam SIR 20
2.6. Resin
2.7. P2O5
2.8. Senyawa Akrilat
2.8.1. Sifat Kimia
2.8.2. Metil Metakrilat
2.9. Spektroskopi FTIR
5
6
7
7
9
10
12
12
13
13
15
18
19
19
21
22
22
22
23
24
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat
26
27
3.2.2. Bahan
3.3. Diagram Alir
3.3.1. Pembuatan Karet Alam Siklo dengan katalis P2O5
3.3.2. Uji kualitatif dengan metode FTIR
3.4. Prosedur Kerja
3.4.1. Pembuatan Karet Siklo dari Karet Rakyat
3.4.2. Pengujian Karakterisasi Karet Siklo
3.4.3. Analisa Dengan Spektroskopi FTIR
3.5. Prosedur Pencangkokan Gugus MMA
27
30
30
32
32
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pembuatan Karet Siklo
4.2. Pengujian Karakterisasi Karet Siklo
4.3. Analisa Cangkok Dengan MMA
33
34
41
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
48
48
DAFTAR PUSTAKA
49
28
29
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Komposisi Kimia Karet Alam
7
Tabel 2.2. Standar Indonesian Rubber
11
Tabel 2.3. Spesifikasi karet siklo menurut Goonetilleke et al., (1993)
14
Tabel 2.4. Standard Indonesia Rubber
19
Tabel 2.5. Sifat Mekanik Metil Metakrilat dan Poliakrilat
22
Tabel 3.1. Rencana Penelitian
26
Tabel 3.2. Variasi Suhu pada Penambahan Katalis
30
Tabel 4.1. Hasil tingkat kelarutan Karet Siklo
35
Tabel 4.2. Jenis Parameter karakteristik Karet
37
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur Karet
8
Gambar 2.2. Reaksi Siklisasi Karet
14
Gambar 2.3. Perubahan Fisik Karet Alam
14
Gambar 2.4. Siklisasi karet Monocyclic
18
Gambar 2.5. Siklisasi karet Bycyclic
18
Gambar 2.6. Siklisasi karet Polycyclic
18
Gambar 2.7. Struktur Kimia Akrilat
22
Gambar 4.1. Spektra infra merah SIR 20 dan CNR
39
Gambar 4.2. Spektra Infra Merah dari SIR 20 ke CNR
40
Gambar 4.3. Spektra Infra Merah Perbandingan SIR 20 dan CNR
40
Gambar 4.4. Ikatan kimia dan gugus fungsi dalam MMA
42
Gambar 4.5. Spektrum Infra merah CNR, CNR-MMA 1 CNR-MMA2
43
Gambar 4.6. Spektrum Infra merah hasil cangkok dengan MMA
43
Gambar 4.7. Spektrum infra merah Hasil Cangkok dengan MMA
44
Gambar 4.8. Inisiasi Pada Monomer MMA
45
Gambar 4.9. Tahap Propagasi Pada Monomer MMA
45
Gambar 4.10.Tahap Terminasi pada MMA melalui Reaksi Kopling
46
Gambar 4.11.Tahap Terminasi pada MMA melalui Disproporsionasi
46
Gambar 4.12.Mekanisme Reaksi MMA dengan Poliisopren
47
Gambar 4.13.Alternatif hasil kopolimerisasi yang terbentuk
47
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Karet alam yang diperoleh dari tanaman Hevea brasiliensis merupakan salah
satu komoditas pertanian utama dari sektor perkebunan. Selain menjadi tumpuan
pencaharian bagi keluarga petani karet, karet alam merupakan komoditas ekspor yang
berperan penting sebagai penghasil devisa Negara. Dengan areal pada tahun 2005
mencapai 3,28 juta ha, Indonesia merupakan produsen karet dengan areal terluas di
dunia, berada pada urutan kedua produsen karet alam dunia dengan produksi tahun
2005 sebesar 2,27 juta ton (Ditjenbun, 2006; IRSG, 2006).
Karet alam merupakan elastomer untuk penggunaan umum yang memiliki
beberapa keunggulan. Karet alam memiliki struktur molekul poliisopren dengan
orientasi 100% cis dengan bobot molekul tinggi yang mudah digiling dan memiliki
sifat
keliatan
dan
kelekatan
yang
tinggi
(Blow
dan
Hepburn,1982;
www.irrdb.com/irrdb/Natural Rubber/Properties.htm).
Kelebihan karet alam atau natural rubber (NR) dibandingkan dengan karet
sintesis yaitu memiliki daya elastis dan daya pantul yang baik serta memiliki daya
tahan terhadap keretakan. Selain memiliki kelebihan, karet
alam juga memiliki
kelemahan seperti mutunya tidak konsisten, tidak tahan terhadap panas, oksidasi dan
minyak (Arizal, 1990). Upaya yang dapat dilakukan untuk memperbaiki kelemahan
karet alam antara lain dengan memodifikasi struktur karet alam.
Modifikasi Karet Alam secara kimia biasanya bertujuan untuk pengembangan
produk melalu perbaikan kelemahan sifatnya dan meningkatkan keunggulan atau
untuk mensintesis bahan barau yang sifatnya berbeda dari karet alam. Modifikasi
secara kimia dapat dilakukan dengan cara mengubah molekulnya, yang dapat
berlangsung tanpa terikatnya atau dengan terikatnya senyawa atau gugus lain. Reaksi
Siklisasi merupakan contoh modifikasi karet alam secara kimia tanpa terikatnya
gugus lain (Hashim et al.,2002a)
Karet alam (natural rubber) tersiklis atau cyclized natural rubber, yang juga
dikenal dengan nama karet alam siklo (cyclo natural rubber) merupakan produk
modifikasi karet alam dengan siklisasi, yang sifatnya sudah sangat berbeda dari karet
alam asalnya. Karet siklo digunakan sebagai penguat untuk Karet dan Binder. Karet
alam siklo tersusun dari hidrokarbon dan mengandung sejumlah kecil bagian bukan
karet seperti lemak, glikopetida, fosfolipida, protein, dan bahan organic lainnya.
Bahan tersebut dihasilkan melalui proses siklisasi karet alam, yaitu proses modifikasi
struktur molekul karet alam yang semula berupa rantai terbuka menjadi struktur
siklis. Berbagai penelitian menyebutkan bahwa proses pembuatan karet alam siklo
dapat dilakukakan dengan menggunakan katalis asam. Modifikasi tersebut dilakukan
dengan cara memanaskan karet alam yang sudah dicampur katalis asam,
menghasilkan bahan baru dengan sifat-sifat seperti resin atau termoplastik.
Sifat karet alam siklis tergantung pada jenis bahan baku yang digunakan
untuk modifikasi karet alam secara kimia dapat berupa karet padat, larutan karet dan
lateks. Karet siklo yang baik adalah mudah larut dalam pelarut karet. Selain itu, karet
siklo memiliki beberapa sifat diantaranya ringan, kaku, tahan terhadap gaya gesek,
mempunyai daya rekat yang baik terhadap logam, kayu, karet, kulit, dan tekstil.
Namun pada penelitian ini bahan baku yang digunakan untuk membuat karet alam
siklo ialah karet SIR 20. Karena beberapa penelitian menyebutkan bahwa struktur
karet SIR 20 sama dengan struktur kare alam. Selain strukturnya yang sama, karet
SIR 20 lebih murni disbanding karet alam, yang jumlah pengotor dalam karetnya
masih banyak.
Penelitian tentang siklisasi karet sudah pernah dilakukan oleh Mirzateheri
(2000) dari Iran Polymer Insitute yang berjudul The Cyclization of Natural Rubber.
Namun pada penelitian ini yang digunakan adalah katalis asam dan bahan baku karet
alam. Penelitian lain juga sudah dilakukan oleh Kusumastuti (2007) dari Institut
Pertanian Bogor yang berjudul Perbandingan Sifat dari beberapa Jenis Karet Siklo.
Dengan hasil karet siklo yang diperoleh dari bahan baku SIR mempunyai nilai
ketahanan sobek, kekerasan dan dan ketahanan kikis yang paling baik dibandingkan
karet siklo lainnya. Selain itu penelitian yang juga sudah pernah dilakukan adalah
oleh Palupi (2008) dari Fakultas Pertanian Universitas Mulawarman, dengan judul
Karakterisasi Perekat Siklo Karet Alam. Dengan hasil Karet alam siklo dapat
digunakan sebagai bahan penambah rekat karna sifat yang dimilikinya.
Dalam hal ini peneliti ingin meneruskan penelitian Ary yang berjudul
Siklisasi Karet berprotein rendah (2006), dengan mengganti bahan baku yang
digunakan dalam penelitian menjadi karet SIR 20 yang mempunyai struktur yang
sama dengan karet alam. Apakah proses siklisasi dapat terjadi pada karet SIR 20.
Berdasarkan uraian tersebut maka penulis tertarik membahas masalah
tersebut diatas dengan mengambil judul :“Karakterisasi Karet Alam Siklo (Cyclo
Natural Rubber) Yang dibuat Dari Karet SIR 20 Dengan Katalis P2O5 ”
1.2
Batasan Masalah
Pada penelitian ini, hanya meneliti karakteristik dan pembuatan karet alam
siklo dari karet SIR 20 dengan Katalis P2O5.
1.3
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah diatas, maka yang menjadi rumusan
masalah dalam penelitian ini adalah :
1.
Bagaimana Karakteristik hasil CNR yang diperoleh dari bahan baku
karet SIR 20 dengan Penambahan Katalis P2O5.
2.
Bagaimana pengaruh pemberian katalis P2O5 terhadap karakter CNR
yang diperoleh dari bahan baku karet sir 20.
1.4
Tujuan Penelitian
Sesuai dengan rumusan masalah di atas maka tujuan penelitian ini adalah:
1. Mengetahui karakter hasil CNR yang diperoleh dari bahan baku Karet
SIR 20 dengan Penambahan Katalis P2O5 .
2. Mengetahui pengaruh pemberian katalis P2O5 terhadap karakter CNR
yang diperoleh dari bahan baku Karet SIR 20.
1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :
1. Memberikan informasi ilmiah kepada masyarakat tentang penggunaan
dan manfaat karet.
2. Memberikan informasi kepada industri karet tentang modifikasi yang
dapat dibuat dari karet.
3. Bagi peneliti untuk mengembangkan pengetahuan dan pengalaman
ilmiah dalam penelitian.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
1.1. Kesimpulan
1. Dari hasil penelitian karakteristik hasil CNR yang diperoleh adalah Cyclo
natural rubber akan berwarna coklat,
dengan tingkat kelarutannya dalam
pelarut karet hampir 97 %, dan densitasnya 0,91 gr/ml. Sedangkan pada
analisis FTIR menunjukan munculnya puncak kuat pada wilayah 2.700-3.000
cm-1, 1.450 cm-1, munculnya puncak baru pada 880 cm-1, serta ditandai
dengan menghilangnya puncak 836 cm-1. puncak 2.931 cm-1 menunjukkan
ikatan -CH3 yang juga dimiliki oleh karet alam, sedangkan hilangnya puncak
pada 2.854 cm-1 menunjukkan ikatan -CH2-. Munculnya puncak pada
1.454,04 cm-1 berdampingan dengan puncak 1.375,21 cm-1 menunjukkan
adanya ikatan C=C artinya masih terdapat ikatan rangkap tapi sudah
mengalami pengurangan dan puncak pada 759 cm-1 menunjukkan adanya
ikatan siklik.
2. Pengaruh pemberian katalis P2O5 pada karet SIR 20 adalah SIR 20 dapat
mengalami siklisasi menjadi CNR namun dengan pemanasan pada suhu 110o
dan dengan waktu 5 jam.
1.2. Saran
Dari hasil analisis data yang dilakukan pada penelitian, saran yang di dapat
untuk kemajuan penelitian ini kedepan adalah
1. Kepada mahasiswa peneliti lanjutan disarankan untuk melakukan variasi suhu
dan sampel karet yang berbeda.
2. Perlu dilakukan penelitian lanjut mengenai hubungan suhu, waktu, dan
kecepatan pengadukan terhadap tingkat keberhasilan proses siklisasi.
DAFTAR PUSTAKA
Alfa, A. A. 2002. Pengolahan Karet Siklo dan Masterbat Siklo dari Lateks Karet
Alam. Laporan Hasil Penelitian. Balai Penelitian Teknologi Karet, Bogor.
Arizal, R.1990. Pengetahuan Dasar Mengenai Karet Alam dan Sintetik. Kursus
Teknologi Barang Jadi karet, Pusat Penelitian Perkebunan Karet Bogor ;
Bogor.
Bingar, Cicilia K, (2007). Perbandingan Sifat Vulkanisat Dari Beberapa Jenis Karet
Siklo. Institut Pertanian Bogor : Bogor
Coomasarasamy, A.,P.P. Perera dan M. Nadarajah.1981. Preparation and Uses of
Cyclised Rubber Obtained from Papain Coagulated Natural Rubber.
Rubber Research Institute, Sri Lanka.
Eddyanto, (2007), Functionalitation Of Polymers: Reavtive Processing, Struktur and
Performance Characteristic, Thesis, Aston University
Fessenden, R. J dan J. S. Fessenden. 1982. Kimia Organik Edisi Ketiga Jilid 1.
Terjemahn Erlangga, Jakarta.
Golub, A.M., & Heller, J.,(1963), The Reaction Of Polyisopren With Titanium
Tetrachloride, Canadian Journal Of Chemistry, Vol.41
Goonetilleke, P., M.C.E. Silva, L.P Witharana, dan Indra Dewanaka. 1993.
Propertion of Soluble Cyclised Rubber for Natural Rubber Lateks.
Proceedings Internasional Rubber Technology Conference, 429 - 439.
Handayani, M. (2008), Pemanfaatan Karet Siklo Dalam Rol Karet Gilingan Padi
(Rice Huller Rubber).Fakultas Teknologi Pertanian .ITB : Bogor
Ibrahim, S. (2013), Teknik Laboratorium Kimia Organik. Graha Ilmu : Yogyakarta
Ichlas R. S.,(2011), Grafting Maleat Anhidrat Pada Karet Siklo (Cyclic Natural
Rubber) Dengan Inisiator Dicumyl Peroksida (DPC), Unimed ;Medan
Indra S, Ir,.(2006). Buku Ajar Teknologi Karet. Departemen Teknik Kimia Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara ; Medan.
Juniarti, D., ( 2008). Teknologi Proses Pencangkokan Akrilat Pada Karet Alam
Menggunakan Inisiator Hidrogen Peroksida. Fakultas Teknologi
Pertanian. Institut Pertanian Bogor
Ketaren, S. 1986. Minyak dan Lemak Pangan. Cetakan Pertama. Penerbit Universitas
Indonesia ; Jakarta
Mirzatheri, M., (2000), The Cyclization of Natural Rubber, Iran J. Chem. & Chem.
Eng.,19: 455
Morton, M. 1987. Rubber Technology.3rd edition. Van Nostrand Reinhold, New
York.
Nakason, C., A. Kaesaman., Z.Samoh., S.Homsin., S. Kiatkomjornwong.,(2002),
Rheological properties of maleat natural rubber and natural rubber
blends, Polymer Testing 21: 449-445
Nakason, C., A. Kaesaman, P. Supasanthitikul, (2004), Material Characterisation,
The grafting of maleic anhydride onto natural rubber, Polymer Testing,
23: 35-41.
Nazarudin, dkk.(1992).dalam http://ide.wikipedia.Org/wiki/karet(28 April 2008)
Nurul P. dkk. (2008). Karakterisasi Perekat Siklo Karet Alam. Fakultas Pertanian
Universitas Mulawarman, Bogor.
Pine, S. H., J. B. Hendrickson, D. J. Cram, dan G. S. Hammond. 1998. Kimia
Organik 2. Terjemahan ITB, Bandung.
Sitorus, M.,(2009), Spektroskopi, Eludasi Struktur Molekul Organik. Graha Ilmu
Yogyakarta.
Saunders, K.J.,(1988), Organik Polymer Chemistry, Second Edition, Blackie
Academic & Professional, Glasgow
Tanaka, Y., Tarachiwin, L., Sakdapipanich, J.,Ute, K.,Kitayama, T. (2005).
Structural Characterization of Terminal Group of Natural Rubber 2:
Verseen, V. G.J. (1951). The Structure of Cyclised Rubber. Chemical Technology 24,
957-969.
YANG DIBUAT DARI KARET SIR 20 DENGAN KATALIS P2O5
Oleh:
Nurmaya J. Simarmata
NIM 408231036
Program Studi Kimia
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sain
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang
Maha Esa, karena dengan kemurahan dan segala karunia-Nya telah membimbing
dan melindungi serta menolong penulis, sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini disusun berdasarkan hasil penelitian penulis di laboraboratorium kimia
Unimed. Penulisan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar sarjana
sains pada Fakultas MIPA Unimed. Dalam penyusunan skripsi ini penulis
menyadari sepenuhnya bahwa semua ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan
dan bimbingan semua pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis
menyampaikan rasa terima kasih kepada bapak Dr.Eddiyanto, Ph.D selaku dosen
pembimbing skripsi saya, kepada bapak Prof.Dr.Suharta, M.Si, Prof. Dr. Ramlan
Silaban, M.Si, Dr. Zainuddin Muhtar, M.Si. selaku dosen penguji saya. Kepada
bapak Drs. Kawan Sihombing , M.Si selaku dosen pembimbing akademik saya.
Bapak Drs. Jamalum Purba, M.Si selaku ketua jurusan kimia.
Kepada kedua orangtua saya M. Simarmata dan R.br Sitohang yang telah
banyak membantu, mendidik dan memberikan dukungan moral dan material. Dan
kepada adik-adik saya yang telah banyak memberikan dukungan moral. Kepada
teman seperjuangan ikhmam, wesly, rocky, tety, maysaroh, ficka, yuli, hetty,
mala, aulia, eriska, tiasina dan dian. Kepada sahabat- sahabat saya Yana, Herna,
Dinda, Eva Theresia. Kepada penghuni kos PKS K’ester, Meta, Novi, Edag Putri,
Kevsil, Tien dan Icha. Tidak lupa juga saya mengucapkan Terimakasih terkhusus
kepada teman-teman Kimia NK’08. Dan kepada semua pihak yang mungkin tidak
dapat disebut satu-satu. Akhir kata saya ucapkan terima kasih.
Medan, Januari 2013
Penulis,
Nurmaya Simarmata
NIM 408231036
KARAKTERISASI KARET ALAM SIKLO (Cyclo Natural Rubber) YANG
DIBUAT DARI KARET SIR 20 DENGAN KATALIS P2O5
Nurmaya (NIM. 408231036)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakter CNR( Karet
alam Siklis) yang diperoleh dari reaksi siklisasi antara SIR 20
dengan katalis P2O5. Metode yang digunakan dalam penelitian ini
adalah metode siklisasi, yaitu Karet SIR 20 yang telah dilarutkan
dalam toluene, akan direfluks selama 5 jam, suhu 110oC dengan
bantuan katalis P2O5. Setelah diefluks CNR akan dikeringkan
dalam oven selama 24 jam dengan suhu 50oC. Hasil penelitian
menunjukan bahwa warna karet SIR 20 yang semula hitam akan
berubah menjadi kecoklatan. Karakterisasi melalui analisa
spektroskopi inframerah menunjukan adanya tiga ciri khas karet
siklo, yakni munculnya puncak pada 2.931 cm-1, 1.450 cm-1, 759
cm-1, dan menghilangnya puncak 837 cm-1. Munculnya puncak
kuat pada wilayah 2.700-3.000 cm-1, 1.450 cm-1, munculnya
puncak baru pada 880 cm-1, serta ditandai dengan menghilangnya
puncak 836 cm-1. puncak 2.931 cm-1 menunjukkan telah terjadi
reaksi siklisasi.
Kata Kunci : Siklisasi, karet alam Siklis
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
Riwayat Hidup
Abstrak
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Daftar Lampiran
i
ii
iii
iv
vi
viii
ix
x
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
1.2. Batasan Masalah
1.3. Rumusan Masalah
1.4. Tujuan Penelitian
1.5. Manfaat Penelitian
1
3
3
4
4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Polimer
2.2. Sejarah Perkembangan Karet
2.3. Karet
2.4. Karet Alam
2.4.1. Sifat-sifat Karet
2.4.2. Jenis-jenis Karet
2.4.3. Penggunaan Karet Alam
2.4.4. Karet Sintesis
2.4.5. Perbedaan Karet alam dan Karet Sintesis
2.5. Karet Alam Siklo
2.5.1. Proses Siklisasi Karet
2.5.2. Keunggulan Karet Alam Siklo
2.5.3. Resipren 35
2.5.4. Karet Alam SIR 20
2.6. Resin
2.7. P2O5
2.8. Senyawa Akrilat
2.8.1. Sifat Kimia
2.8.2. Metil Metakrilat
2.9. Spektroskopi FTIR
5
6
7
7
9
10
12
12
13
13
15
18
19
19
21
22
22
22
23
24
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat
26
27
3.2.2. Bahan
3.3. Diagram Alir
3.3.1. Pembuatan Karet Alam Siklo dengan katalis P2O5
3.3.2. Uji kualitatif dengan metode FTIR
3.4. Prosedur Kerja
3.4.1. Pembuatan Karet Siklo dari Karet Rakyat
3.4.2. Pengujian Karakterisasi Karet Siklo
3.4.3. Analisa Dengan Spektroskopi FTIR
3.5. Prosedur Pencangkokan Gugus MMA
27
30
30
32
32
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pembuatan Karet Siklo
4.2. Pengujian Karakterisasi Karet Siklo
4.3. Analisa Cangkok Dengan MMA
33
34
41
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
48
48
DAFTAR PUSTAKA
49
28
29
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Komposisi Kimia Karet Alam
7
Tabel 2.2. Standar Indonesian Rubber
11
Tabel 2.3. Spesifikasi karet siklo menurut Goonetilleke et al., (1993)
14
Tabel 2.4. Standard Indonesia Rubber
19
Tabel 2.5. Sifat Mekanik Metil Metakrilat dan Poliakrilat
22
Tabel 3.1. Rencana Penelitian
26
Tabel 3.2. Variasi Suhu pada Penambahan Katalis
30
Tabel 4.1. Hasil tingkat kelarutan Karet Siklo
35
Tabel 4.2. Jenis Parameter karakteristik Karet
37
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Struktur Karet
8
Gambar 2.2. Reaksi Siklisasi Karet
14
Gambar 2.3. Perubahan Fisik Karet Alam
14
Gambar 2.4. Siklisasi karet Monocyclic
18
Gambar 2.5. Siklisasi karet Bycyclic
18
Gambar 2.6. Siklisasi karet Polycyclic
18
Gambar 2.7. Struktur Kimia Akrilat
22
Gambar 4.1. Spektra infra merah SIR 20 dan CNR
39
Gambar 4.2. Spektra Infra Merah dari SIR 20 ke CNR
40
Gambar 4.3. Spektra Infra Merah Perbandingan SIR 20 dan CNR
40
Gambar 4.4. Ikatan kimia dan gugus fungsi dalam MMA
42
Gambar 4.5. Spektrum Infra merah CNR, CNR-MMA 1 CNR-MMA2
43
Gambar 4.6. Spektrum Infra merah hasil cangkok dengan MMA
43
Gambar 4.7. Spektrum infra merah Hasil Cangkok dengan MMA
44
Gambar 4.8. Inisiasi Pada Monomer MMA
45
Gambar 4.9. Tahap Propagasi Pada Monomer MMA
45
Gambar 4.10.Tahap Terminasi pada MMA melalui Reaksi Kopling
46
Gambar 4.11.Tahap Terminasi pada MMA melalui Disproporsionasi
46
Gambar 4.12.Mekanisme Reaksi MMA dengan Poliisopren
47
Gambar 4.13.Alternatif hasil kopolimerisasi yang terbentuk
47
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Karet alam yang diperoleh dari tanaman Hevea brasiliensis merupakan salah
satu komoditas pertanian utama dari sektor perkebunan. Selain menjadi tumpuan
pencaharian bagi keluarga petani karet, karet alam merupakan komoditas ekspor yang
berperan penting sebagai penghasil devisa Negara. Dengan areal pada tahun 2005
mencapai 3,28 juta ha, Indonesia merupakan produsen karet dengan areal terluas di
dunia, berada pada urutan kedua produsen karet alam dunia dengan produksi tahun
2005 sebesar 2,27 juta ton (Ditjenbun, 2006; IRSG, 2006).
Karet alam merupakan elastomer untuk penggunaan umum yang memiliki
beberapa keunggulan. Karet alam memiliki struktur molekul poliisopren dengan
orientasi 100% cis dengan bobot molekul tinggi yang mudah digiling dan memiliki
sifat
keliatan
dan
kelekatan
yang
tinggi
(Blow
dan
Hepburn,1982;
www.irrdb.com/irrdb/Natural Rubber/Properties.htm).
Kelebihan karet alam atau natural rubber (NR) dibandingkan dengan karet
sintesis yaitu memiliki daya elastis dan daya pantul yang baik serta memiliki daya
tahan terhadap keretakan. Selain memiliki kelebihan, karet
alam juga memiliki
kelemahan seperti mutunya tidak konsisten, tidak tahan terhadap panas, oksidasi dan
minyak (Arizal, 1990). Upaya yang dapat dilakukan untuk memperbaiki kelemahan
karet alam antara lain dengan memodifikasi struktur karet alam.
Modifikasi Karet Alam secara kimia biasanya bertujuan untuk pengembangan
produk melalu perbaikan kelemahan sifatnya dan meningkatkan keunggulan atau
untuk mensintesis bahan barau yang sifatnya berbeda dari karet alam. Modifikasi
secara kimia dapat dilakukan dengan cara mengubah molekulnya, yang dapat
berlangsung tanpa terikatnya atau dengan terikatnya senyawa atau gugus lain. Reaksi
Siklisasi merupakan contoh modifikasi karet alam secara kimia tanpa terikatnya
gugus lain (Hashim et al.,2002a)
Karet alam (natural rubber) tersiklis atau cyclized natural rubber, yang juga
dikenal dengan nama karet alam siklo (cyclo natural rubber) merupakan produk
modifikasi karet alam dengan siklisasi, yang sifatnya sudah sangat berbeda dari karet
alam asalnya. Karet siklo digunakan sebagai penguat untuk Karet dan Binder. Karet
alam siklo tersusun dari hidrokarbon dan mengandung sejumlah kecil bagian bukan
karet seperti lemak, glikopetida, fosfolipida, protein, dan bahan organic lainnya.
Bahan tersebut dihasilkan melalui proses siklisasi karet alam, yaitu proses modifikasi
struktur molekul karet alam yang semula berupa rantai terbuka menjadi struktur
siklis. Berbagai penelitian menyebutkan bahwa proses pembuatan karet alam siklo
dapat dilakukakan dengan menggunakan katalis asam. Modifikasi tersebut dilakukan
dengan cara memanaskan karet alam yang sudah dicampur katalis asam,
menghasilkan bahan baru dengan sifat-sifat seperti resin atau termoplastik.
Sifat karet alam siklis tergantung pada jenis bahan baku yang digunakan
untuk modifikasi karet alam secara kimia dapat berupa karet padat, larutan karet dan
lateks. Karet siklo yang baik adalah mudah larut dalam pelarut karet. Selain itu, karet
siklo memiliki beberapa sifat diantaranya ringan, kaku, tahan terhadap gaya gesek,
mempunyai daya rekat yang baik terhadap logam, kayu, karet, kulit, dan tekstil.
Namun pada penelitian ini bahan baku yang digunakan untuk membuat karet alam
siklo ialah karet SIR 20. Karena beberapa penelitian menyebutkan bahwa struktur
karet SIR 20 sama dengan struktur kare alam. Selain strukturnya yang sama, karet
SIR 20 lebih murni disbanding karet alam, yang jumlah pengotor dalam karetnya
masih banyak.
Penelitian tentang siklisasi karet sudah pernah dilakukan oleh Mirzateheri
(2000) dari Iran Polymer Insitute yang berjudul The Cyclization of Natural Rubber.
Namun pada penelitian ini yang digunakan adalah katalis asam dan bahan baku karet
alam. Penelitian lain juga sudah dilakukan oleh Kusumastuti (2007) dari Institut
Pertanian Bogor yang berjudul Perbandingan Sifat dari beberapa Jenis Karet Siklo.
Dengan hasil karet siklo yang diperoleh dari bahan baku SIR mempunyai nilai
ketahanan sobek, kekerasan dan dan ketahanan kikis yang paling baik dibandingkan
karet siklo lainnya. Selain itu penelitian yang juga sudah pernah dilakukan adalah
oleh Palupi (2008) dari Fakultas Pertanian Universitas Mulawarman, dengan judul
Karakterisasi Perekat Siklo Karet Alam. Dengan hasil Karet alam siklo dapat
digunakan sebagai bahan penambah rekat karna sifat yang dimilikinya.
Dalam hal ini peneliti ingin meneruskan penelitian Ary yang berjudul
Siklisasi Karet berprotein rendah (2006), dengan mengganti bahan baku yang
digunakan dalam penelitian menjadi karet SIR 20 yang mempunyai struktur yang
sama dengan karet alam. Apakah proses siklisasi dapat terjadi pada karet SIR 20.
Berdasarkan uraian tersebut maka penulis tertarik membahas masalah
tersebut diatas dengan mengambil judul :“Karakterisasi Karet Alam Siklo (Cyclo
Natural Rubber) Yang dibuat Dari Karet SIR 20 Dengan Katalis P2O5 ”
1.2
Batasan Masalah
Pada penelitian ini, hanya meneliti karakteristik dan pembuatan karet alam
siklo dari karet SIR 20 dengan Katalis P2O5.
1.3
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah diatas, maka yang menjadi rumusan
masalah dalam penelitian ini adalah :
1.
Bagaimana Karakteristik hasil CNR yang diperoleh dari bahan baku
karet SIR 20 dengan Penambahan Katalis P2O5.
2.
Bagaimana pengaruh pemberian katalis P2O5 terhadap karakter CNR
yang diperoleh dari bahan baku karet sir 20.
1.4
Tujuan Penelitian
Sesuai dengan rumusan masalah di atas maka tujuan penelitian ini adalah:
1. Mengetahui karakter hasil CNR yang diperoleh dari bahan baku Karet
SIR 20 dengan Penambahan Katalis P2O5 .
2. Mengetahui pengaruh pemberian katalis P2O5 terhadap karakter CNR
yang diperoleh dari bahan baku Karet SIR 20.
1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :
1. Memberikan informasi ilmiah kepada masyarakat tentang penggunaan
dan manfaat karet.
2. Memberikan informasi kepada industri karet tentang modifikasi yang
dapat dibuat dari karet.
3. Bagi peneliti untuk mengembangkan pengetahuan dan pengalaman
ilmiah dalam penelitian.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
1.1. Kesimpulan
1. Dari hasil penelitian karakteristik hasil CNR yang diperoleh adalah Cyclo
natural rubber akan berwarna coklat,
dengan tingkat kelarutannya dalam
pelarut karet hampir 97 %, dan densitasnya 0,91 gr/ml. Sedangkan pada
analisis FTIR menunjukan munculnya puncak kuat pada wilayah 2.700-3.000
cm-1, 1.450 cm-1, munculnya puncak baru pada 880 cm-1, serta ditandai
dengan menghilangnya puncak 836 cm-1. puncak 2.931 cm-1 menunjukkan
ikatan -CH3 yang juga dimiliki oleh karet alam, sedangkan hilangnya puncak
pada 2.854 cm-1 menunjukkan ikatan -CH2-. Munculnya puncak pada
1.454,04 cm-1 berdampingan dengan puncak 1.375,21 cm-1 menunjukkan
adanya ikatan C=C artinya masih terdapat ikatan rangkap tapi sudah
mengalami pengurangan dan puncak pada 759 cm-1 menunjukkan adanya
ikatan siklik.
2. Pengaruh pemberian katalis P2O5 pada karet SIR 20 adalah SIR 20 dapat
mengalami siklisasi menjadi CNR namun dengan pemanasan pada suhu 110o
dan dengan waktu 5 jam.
1.2. Saran
Dari hasil analisis data yang dilakukan pada penelitian, saran yang di dapat
untuk kemajuan penelitian ini kedepan adalah
1. Kepada mahasiswa peneliti lanjutan disarankan untuk melakukan variasi suhu
dan sampel karet yang berbeda.
2. Perlu dilakukan penelitian lanjut mengenai hubungan suhu, waktu, dan
kecepatan pengadukan terhadap tingkat keberhasilan proses siklisasi.
DAFTAR PUSTAKA
Alfa, A. A. 2002. Pengolahan Karet Siklo dan Masterbat Siklo dari Lateks Karet
Alam. Laporan Hasil Penelitian. Balai Penelitian Teknologi Karet, Bogor.
Arizal, R.1990. Pengetahuan Dasar Mengenai Karet Alam dan Sintetik. Kursus
Teknologi Barang Jadi karet, Pusat Penelitian Perkebunan Karet Bogor ;
Bogor.
Bingar, Cicilia K, (2007). Perbandingan Sifat Vulkanisat Dari Beberapa Jenis Karet
Siklo. Institut Pertanian Bogor : Bogor
Coomasarasamy, A.,P.P. Perera dan M. Nadarajah.1981. Preparation and Uses of
Cyclised Rubber Obtained from Papain Coagulated Natural Rubber.
Rubber Research Institute, Sri Lanka.
Eddyanto, (2007), Functionalitation Of Polymers: Reavtive Processing, Struktur and
Performance Characteristic, Thesis, Aston University
Fessenden, R. J dan J. S. Fessenden. 1982. Kimia Organik Edisi Ketiga Jilid 1.
Terjemahn Erlangga, Jakarta.
Golub, A.M., & Heller, J.,(1963), The Reaction Of Polyisopren With Titanium
Tetrachloride, Canadian Journal Of Chemistry, Vol.41
Goonetilleke, P., M.C.E. Silva, L.P Witharana, dan Indra Dewanaka. 1993.
Propertion of Soluble Cyclised Rubber for Natural Rubber Lateks.
Proceedings Internasional Rubber Technology Conference, 429 - 439.
Handayani, M. (2008), Pemanfaatan Karet Siklo Dalam Rol Karet Gilingan Padi
(Rice Huller Rubber).Fakultas Teknologi Pertanian .ITB : Bogor
Ibrahim, S. (2013), Teknik Laboratorium Kimia Organik. Graha Ilmu : Yogyakarta
Ichlas R. S.,(2011), Grafting Maleat Anhidrat Pada Karet Siklo (Cyclic Natural
Rubber) Dengan Inisiator Dicumyl Peroksida (DPC), Unimed ;Medan
Indra S, Ir,.(2006). Buku Ajar Teknologi Karet. Departemen Teknik Kimia Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara ; Medan.
Juniarti, D., ( 2008). Teknologi Proses Pencangkokan Akrilat Pada Karet Alam
Menggunakan Inisiator Hidrogen Peroksida. Fakultas Teknologi
Pertanian. Institut Pertanian Bogor
Ketaren, S. 1986. Minyak dan Lemak Pangan. Cetakan Pertama. Penerbit Universitas
Indonesia ; Jakarta
Mirzatheri, M., (2000), The Cyclization of Natural Rubber, Iran J. Chem. & Chem.
Eng.,19: 455
Morton, M. 1987. Rubber Technology.3rd edition. Van Nostrand Reinhold, New
York.
Nakason, C., A. Kaesaman., Z.Samoh., S.Homsin., S. Kiatkomjornwong.,(2002),
Rheological properties of maleat natural rubber and natural rubber
blends, Polymer Testing 21: 449-445
Nakason, C., A. Kaesaman, P. Supasanthitikul, (2004), Material Characterisation,
The grafting of maleic anhydride onto natural rubber, Polymer Testing,
23: 35-41.
Nazarudin, dkk.(1992).dalam http://ide.wikipedia.Org/wiki/karet(28 April 2008)
Nurul P. dkk. (2008). Karakterisasi Perekat Siklo Karet Alam. Fakultas Pertanian
Universitas Mulawarman, Bogor.
Pine, S. H., J. B. Hendrickson, D. J. Cram, dan G. S. Hammond. 1998. Kimia
Organik 2. Terjemahan ITB, Bandung.
Sitorus, M.,(2009), Spektroskopi, Eludasi Struktur Molekul Organik. Graha Ilmu
Yogyakarta.
Saunders, K.J.,(1988), Organik Polymer Chemistry, Second Edition, Blackie
Academic & Professional, Glasgow
Tanaka, Y., Tarachiwin, L., Sakdapipanich, J.,Ute, K.,Kitayama, T. (2005).
Structural Characterization of Terminal Group of Natural Rubber 2:
Verseen, V. G.J. (1951). The Structure of Cyclised Rubber. Chemical Technology 24,
957-969.