Pengaruh Komposisi Alkanolamida Dari Turunan RBDPKO Sebagai Bahan Penyerasi Pengisi Bentonite Clay Pada Produk Lateks Karet Alam
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
LATAR BELAKANG
Lateks karet alam didapat dari pohon Hevea Brasiliensis yang berasal dari
famili Euphorbia ceae ditemukan dikawasan tropikal Amazon, Amerika Selatan.
Lateks karet alam yang berasal dari pohon hevea brasiliensis ini dalam kimia
disebut dengan poliisoprena [1] .Lateks karet alam yang pada dewasa ini dipakai
untuk pembuatan berbagai bahan baku berbagai industri, seperti industri ban,
bumper mobil, busa, peralatan medis, dan sebagainya [2]. Lateks karet alam
merupakan suatu cairan berwarna putih sampai kekuningan yang diperoleh
dengan cara penyadapan. Pada tumbuhan lateks diproduksi oleh suatu sel-sel yang
membentuk suatu pembuluh tersendiri yang disebut pembuluh lateks. Lateks karet
alam terdiri atas partikel karet yang mengandung 25-40% bahan karet mentah. dan
bahan bukan karet yang terdispersi di dalam air, yaitu 60-75% serum (2-3%
protein, 1-2% asam lemak, 0,2% gula dan 0,5 % garam mineral) [2,3]. Lateks
karet alam juga merupakan suatu larutan koloid dengan partikel karet dan bukan
karet yang tersuspensi di dalam suatu media yang mengandung berbagai zat .
Lateks karet alam merupakan dispersi koloid yang stabil dari cis–1,4–poliisoprena
dengan massa molekul yang tinggi pada media cair [3,4].
Sebelum lateks karet alam digunakan untuk menghasilkan produk perlu
dilakukan sambung-silang terlebih dahulu. Tujuan penyambung-silangan lateks
karet alam adalah untuk menentukan produk lateks karet alam yang dihasilkan
agar mencapai spesifikasi yang diinginkan. Proses penyambung–silangan bagi
lateks karet alam dilakukan dengan mencampurkan bahan tambahan tertentu ke
dalam lateks karet alam. Bahan tambahan di dalam campuran lateks karet alam
pada mulanya memiliki ukuran butiran yang lebih besar dari ukuran partikel lateks
karet alam itu sendiri. Jadi bahan tambahan ini perlu disediakan dalam bentuk
dispersi supaya dapat disebarkan dengan baik dalam partikel lateks karet alam.
Bahan tambahan (bahan kuratif) yang biasa digunakan didalam pencampuran
lateks mempunyai fungsi tertentu yang dinyatakan sebagai berikut: bahan
1
Universitas Sumatera Utara
vulkanisasi, bahan pencepat, bahan pengaktif, bahan penstabil, bahan antioksidan
dan pengisi [4] .
Bahan pengisi merupakan material yang paling besar ke dua dalam hal
kuantitas di dalam suatu campuran karet setelah karet itu sendiri. Pada umumnya
bahan pengisi digunakan untuk memperkuat produk lateks karet alam,
meningkatkan kepadatan dan meningkatkan sifat pemprosesan. penguat karet
merupakan bidang yang penting dalam teknologi pemprosesan, karena dapat
meningkatkan satu atau lebih sifat elastomer, sesuai kegunaanya. Selain itu
pengguanan bahan pengisi akan meningkatkan banyaknya rantai polimer [6].
Disamping itu juga fungsi lain dari bahan pengisi untuk menurunkan biaya
produksi, sebagai pengkuat dan perbaikan temperatur depormasi termasuk
pelindung [7]. Penambahan bahan pengisi di dalam lateks karet alam diyakini
dapat menguatkan vulkanisat produk karet, sehingga kekuatan tarik dan sifat-sifat
molekul lainnya seperti ketahanan sobek (tear strength), modulus elastisitas
(modulus of elasticity), dan ketahanan lentur (flexural strength) menjadi
meningkat [8]. Beragam pengisi digunakan untuk karet alam secara komersil pada
umumnya adalah tanah liat (clay), kalsium karbonat, dan titanium dioksida [4].
Penelitan sebelumnya secara fundamental yang melibatkan bentonite clay
sebagai bahan pengisi. Secara umum menghasilkan suatu metode baru dalam hal
pencampuran polimer seperti yang telah dilakukan. Bahan pengisi yang sering
ditambahkan ke dalam polimer adalah bahan yang mampu menyatu secara
homogen ke dalam matriks nya, produk lateks karet alam yang berasal dari bahan
organik dengan pengisinya, yang berasal dari bahan anorganik tidak menyatu
secara homogen, disebabkan oleh perbedaan energi permukaan dari kedua bahan
tersebut, untuk menyelesaikan masalah diatas, maka bahan pengisinya
dimodifikasi seperti yang telah dilakukan. modifikasi bentonit, dengan
menggunakan surfaktan yang berbeda [10].
Pada penelitian ini bahan pengisi yang digunakan adalah bentonite clay.
Penambahan
bentonite
clay
sendiri
sebagai
pengisi
diharapkan
dapat
meningkatkan kualitas produk lateks karet alam . Bentonite clay mengandung
mineral Ca, Mg, Fe dan Na. kandungan Na memiliki sifat mudah mengembang pada
kondisi yang mengandung air Sifat fisik yang paling utama dari bentonite clayadalah
2
Universitas Sumatera Utara
daya serap, derajat plastisitas, daya pembersih, daya pengembang, derajat
pengganti ion, warna, derajat kecerahan dan ukuran butiran dari bentonit tersebut
[10].
Dari penelitian sebelumnya digunakan pengisi tepung kulit pisang yang
diputihkan dengan hydrogen peroksida. Penambahan pembebanan tepung kulit
pisang yang diputihkan akan meningkatkan kemampuan biodegradasi produk
lateks karet alam [13]. Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan dengan
menggunakan sistem vulkanisasi sulfur terakselarasi semi effisien, penelitian
mengenai pengaruh penambahan alkanolamida tehadap karateristik pematangan
dan kekerasan vulkanisat lateks karet alam berpengisi silika telah dilakukan,
diperoleh bahwa alkanolamida mempersingkat waktu pematangan dari karet.
Alkanolamida juga menyebabkan peningkatan modulus tensile, kekuatan tarik dan
kerapatan sambung silang dengan penambahan hingga 5,0 bsk alkanolamida [14].
Adapun Alkanolamida dihasilkan dari turunan minyak sawit yang
direaksikan dengan dietanolamin [14]. Senyawa N-etanol alkil amida adalah
senyawa yang termasuk dalam golongan fatty amida yang dapat dimanfaatkan
sebagai surfaktan dalam produk detergen, kosmetik dan tekstil. Alkanolamida
adalah surfaktan bukan ionik dimana gugus hidroksil yang dimilikinya tidak
cukup hidrofilik untuk membuat alkanolamida larut dalam air dengan sendirinya.
[15].
Surfaktan
alkanolamida
yang
mempunyai
ikatan
amida
banyak
dikembangkan dalam industri pembuatan surfaktan karena ikatan amida secara
kimia sangat stabil pada media yang bersifat alkali [11].Alkanolamida dapat
digunakan, sebagai pendipersi pada campuran lateks dan pengisinya,[12].
Alkanolamida dapat bertindak sebagai bahan yang membantu proses atau reaksi
sambung silang (curative agent) [9] .
Berdasarkan penjelasan di atas, maka bentonite clay sesuai untuk
digunakan sebagai pengisi. Penggunaan bentonite clay berukuran 300 mesh
sebagai pengisi diharapkan dapat meningkatkan sifat-sifat produk lateks karet
alam dan juga diharapkan dapat meningkatkan interaksi antarfasa (interfacial
adhesion) antara pengisi bentonite clay dengan matriks lateks karet alam.
3
Universitas Sumatera Utara
1.2.
PERUMUSAN MASALAH
Adapun yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini yakni bagaimana
pengaruh komposisi alkanolamida sebagai penyerasi pada sifat mekanik produk
lateks karet alam berpengisi bentonite clay. Untuk menghasilkan sifat mekanis
berupa kekuatan tarik (tensile strength) yang optimum dan swelling index untuk
mendapatkan kerapatan sambung silang (crossling density).
a.
TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan komposisi alkanolamida
sebagai penyerasi yang optimal untuk digunakan pada permukaan bentonit
sebagai pengisi serta untuk meningkatkan sifat mekanik dan untuk menemukan
formula terbaik alkanolamida yang tepat untuk menghasilkan produk lateks karet
alam dengan sifat mekanik berupa kekuatan tarik (tensile strength) menjadi
meningkat dan swelling index untuk mendapatkan kerapatan sambung silang
(crossling density).
b.
MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut :
1.
Memberikan informasi terutama dalam bidang teknologi rekayasa
tentang pemanfaatan bentonite clay sebagai bahan pengisi.
2.
Memberikan informasi suatu bahan penyerasi alkanolamida untuk
lateks karet alam yang dapat disintesis dari RBDPKO
3.
Memberikan informasi mengenai penggunaan bahan penyerasi
alkanolamida dapat meningkatkan interaksi antarfasa (interfacial
adhesion) antar pengisi bentonite clay dengan matriks lateks karet
alam.
4.
Mengetahui suhu vulkanisasi dari produk lateks karet alam
berpengisi bentonit dengan modifikasi alkanolamida sebagai
penyerasi.
4
Universitas Sumatera Utara
c.
RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Departemen Kimia, Universitas Sumatera Utara serta Laboratorium Lateks,
FakultasTeknik, DepartemenTeknik Kimia, Universitas Sumatera Utara. Adapun
bahan baku yang digunakan pada penelitian ini yaitu :
1.
High Ammonia Lateks dengan kandungan 60% karet kering.
2.
Bentonite clay berukuran 300 mesh
3.
Alkanolamida yang disintesa dari bahan baku RBDPKO (Refined
Bleached Deodorized Palm Kernel Oil ).
Variabel-variabel yang dilakukandalampenelitiandi tunjukkan pada tabel –
tabel di bawah ini
:
Tabel 1.1 Variabel Tetap Yang Dilakukan Dalam Penelitian
No
Variabel
Keterangan
1
Bentonite clay
5 gram
2
Suhupra-vulkanisasi
70 °C
3
Waktupravulkanisasi
10 menit
4
Ukuran partikel Bentonit clay
300 mesh
Tabel 1.2 Variabel Berubah Yang Dilakukan Dalam Penelitian
No
Variabel
1
Suhuvulkanisasi
2
Kadar alkanolamida
Keterangan
100°C; 110 °C; 120 °C
1 gram, 2 gram, 3 gram, 4 gram,
5gram
5
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.3 Formulasi Pengisi (Filler)
Bentoniteclay
Alkanolamida
(gram)
(gram)
5
1
5
2
5
3
5
4
5
5
Tabel 1.4 Formulasi Dispersi Bentonite Clay dan Alkanolamida
Bahan
A
B
C
D
E
Bentonite clay
5
5
5
5
5
Alkanolamida
1
2
3
4
5
Air
94
93
92
91
90
Tabel 1.5 FormulasiLateksKaretAlamdanBahanKuratif
Bahan
Berat(gram)
High Ammonia Lateks 100 %
166,7
50 % Sulfur
3
50 % ZDEC
3
30 % ZnO
0,83
50 % Antioksidan
2
10 % KOH
3
Pengisi 5%
16,6
Uji-uji yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
1. Uji kekuatan tarik (tensile strength) dengan ASTM D 412.
2. Uji swelling untuk mendapatkan kerapatan sambung silang (crosslink
density) dengan ASTM D741 di Laboratorium Penelitian Lateks,
Univesitas Sumatera Utara.
6
Universitas Sumatera Utara
3. Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM) di Laboratorium Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
4. Karakterisasi Fourier Transform Infra Red (FTIR) di Laboratorium
Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara.
7
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1.
LATAR BELAKANG
Lateks karet alam didapat dari pohon Hevea Brasiliensis yang berasal dari
famili Euphorbia ceae ditemukan dikawasan tropikal Amazon, Amerika Selatan.
Lateks karet alam yang berasal dari pohon hevea brasiliensis ini dalam kimia
disebut dengan poliisoprena [1] .Lateks karet alam yang pada dewasa ini dipakai
untuk pembuatan berbagai bahan baku berbagai industri, seperti industri ban,
bumper mobil, busa, peralatan medis, dan sebagainya [2]. Lateks karet alam
merupakan suatu cairan berwarna putih sampai kekuningan yang diperoleh
dengan cara penyadapan. Pada tumbuhan lateks diproduksi oleh suatu sel-sel yang
membentuk suatu pembuluh tersendiri yang disebut pembuluh lateks. Lateks karet
alam terdiri atas partikel karet yang mengandung 25-40% bahan karet mentah. dan
bahan bukan karet yang terdispersi di dalam air, yaitu 60-75% serum (2-3%
protein, 1-2% asam lemak, 0,2% gula dan 0,5 % garam mineral) [2,3]. Lateks
karet alam juga merupakan suatu larutan koloid dengan partikel karet dan bukan
karet yang tersuspensi di dalam suatu media yang mengandung berbagai zat .
Lateks karet alam merupakan dispersi koloid yang stabil dari cis–1,4–poliisoprena
dengan massa molekul yang tinggi pada media cair [3,4].
Sebelum lateks karet alam digunakan untuk menghasilkan produk perlu
dilakukan sambung-silang terlebih dahulu. Tujuan penyambung-silangan lateks
karet alam adalah untuk menentukan produk lateks karet alam yang dihasilkan
agar mencapai spesifikasi yang diinginkan. Proses penyambung–silangan bagi
lateks karet alam dilakukan dengan mencampurkan bahan tambahan tertentu ke
dalam lateks karet alam. Bahan tambahan di dalam campuran lateks karet alam
pada mulanya memiliki ukuran butiran yang lebih besar dari ukuran partikel lateks
karet alam itu sendiri. Jadi bahan tambahan ini perlu disediakan dalam bentuk
dispersi supaya dapat disebarkan dengan baik dalam partikel lateks karet alam.
Bahan tambahan (bahan kuratif) yang biasa digunakan didalam pencampuran
lateks mempunyai fungsi tertentu yang dinyatakan sebagai berikut: bahan
1
Universitas Sumatera Utara
vulkanisasi, bahan pencepat, bahan pengaktif, bahan penstabil, bahan antioksidan
dan pengisi [4] .
Bahan pengisi merupakan material yang paling besar ke dua dalam hal
kuantitas di dalam suatu campuran karet setelah karet itu sendiri. Pada umumnya
bahan pengisi digunakan untuk memperkuat produk lateks karet alam,
meningkatkan kepadatan dan meningkatkan sifat pemprosesan. penguat karet
merupakan bidang yang penting dalam teknologi pemprosesan, karena dapat
meningkatkan satu atau lebih sifat elastomer, sesuai kegunaanya. Selain itu
pengguanan bahan pengisi akan meningkatkan banyaknya rantai polimer [6].
Disamping itu juga fungsi lain dari bahan pengisi untuk menurunkan biaya
produksi, sebagai pengkuat dan perbaikan temperatur depormasi termasuk
pelindung [7]. Penambahan bahan pengisi di dalam lateks karet alam diyakini
dapat menguatkan vulkanisat produk karet, sehingga kekuatan tarik dan sifat-sifat
molekul lainnya seperti ketahanan sobek (tear strength), modulus elastisitas
(modulus of elasticity), dan ketahanan lentur (flexural strength) menjadi
meningkat [8]. Beragam pengisi digunakan untuk karet alam secara komersil pada
umumnya adalah tanah liat (clay), kalsium karbonat, dan titanium dioksida [4].
Penelitan sebelumnya secara fundamental yang melibatkan bentonite clay
sebagai bahan pengisi. Secara umum menghasilkan suatu metode baru dalam hal
pencampuran polimer seperti yang telah dilakukan. Bahan pengisi yang sering
ditambahkan ke dalam polimer adalah bahan yang mampu menyatu secara
homogen ke dalam matriks nya, produk lateks karet alam yang berasal dari bahan
organik dengan pengisinya, yang berasal dari bahan anorganik tidak menyatu
secara homogen, disebabkan oleh perbedaan energi permukaan dari kedua bahan
tersebut, untuk menyelesaikan masalah diatas, maka bahan pengisinya
dimodifikasi seperti yang telah dilakukan. modifikasi bentonit, dengan
menggunakan surfaktan yang berbeda [10].
Pada penelitian ini bahan pengisi yang digunakan adalah bentonite clay.
Penambahan
bentonite
clay
sendiri
sebagai
pengisi
diharapkan
dapat
meningkatkan kualitas produk lateks karet alam . Bentonite clay mengandung
mineral Ca, Mg, Fe dan Na. kandungan Na memiliki sifat mudah mengembang pada
kondisi yang mengandung air Sifat fisik yang paling utama dari bentonite clayadalah
2
Universitas Sumatera Utara
daya serap, derajat plastisitas, daya pembersih, daya pengembang, derajat
pengganti ion, warna, derajat kecerahan dan ukuran butiran dari bentonit tersebut
[10].
Dari penelitian sebelumnya digunakan pengisi tepung kulit pisang yang
diputihkan dengan hydrogen peroksida. Penambahan pembebanan tepung kulit
pisang yang diputihkan akan meningkatkan kemampuan biodegradasi produk
lateks karet alam [13]. Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan dengan
menggunakan sistem vulkanisasi sulfur terakselarasi semi effisien, penelitian
mengenai pengaruh penambahan alkanolamida tehadap karateristik pematangan
dan kekerasan vulkanisat lateks karet alam berpengisi silika telah dilakukan,
diperoleh bahwa alkanolamida mempersingkat waktu pematangan dari karet.
Alkanolamida juga menyebabkan peningkatan modulus tensile, kekuatan tarik dan
kerapatan sambung silang dengan penambahan hingga 5,0 bsk alkanolamida [14].
Adapun Alkanolamida dihasilkan dari turunan minyak sawit yang
direaksikan dengan dietanolamin [14]. Senyawa N-etanol alkil amida adalah
senyawa yang termasuk dalam golongan fatty amida yang dapat dimanfaatkan
sebagai surfaktan dalam produk detergen, kosmetik dan tekstil. Alkanolamida
adalah surfaktan bukan ionik dimana gugus hidroksil yang dimilikinya tidak
cukup hidrofilik untuk membuat alkanolamida larut dalam air dengan sendirinya.
[15].
Surfaktan
alkanolamida
yang
mempunyai
ikatan
amida
banyak
dikembangkan dalam industri pembuatan surfaktan karena ikatan amida secara
kimia sangat stabil pada media yang bersifat alkali [11].Alkanolamida dapat
digunakan, sebagai pendipersi pada campuran lateks dan pengisinya,[12].
Alkanolamida dapat bertindak sebagai bahan yang membantu proses atau reaksi
sambung silang (curative agent) [9] .
Berdasarkan penjelasan di atas, maka bentonite clay sesuai untuk
digunakan sebagai pengisi. Penggunaan bentonite clay berukuran 300 mesh
sebagai pengisi diharapkan dapat meningkatkan sifat-sifat produk lateks karet
alam dan juga diharapkan dapat meningkatkan interaksi antarfasa (interfacial
adhesion) antara pengisi bentonite clay dengan matriks lateks karet alam.
3
Universitas Sumatera Utara
1.2.
PERUMUSAN MASALAH
Adapun yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini yakni bagaimana
pengaruh komposisi alkanolamida sebagai penyerasi pada sifat mekanik produk
lateks karet alam berpengisi bentonite clay. Untuk menghasilkan sifat mekanis
berupa kekuatan tarik (tensile strength) yang optimum dan swelling index untuk
mendapatkan kerapatan sambung silang (crossling density).
a.
TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan komposisi alkanolamida
sebagai penyerasi yang optimal untuk digunakan pada permukaan bentonit
sebagai pengisi serta untuk meningkatkan sifat mekanik dan untuk menemukan
formula terbaik alkanolamida yang tepat untuk menghasilkan produk lateks karet
alam dengan sifat mekanik berupa kekuatan tarik (tensile strength) menjadi
meningkat dan swelling index untuk mendapatkan kerapatan sambung silang
(crossling density).
b.
MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut :
1.
Memberikan informasi terutama dalam bidang teknologi rekayasa
tentang pemanfaatan bentonite clay sebagai bahan pengisi.
2.
Memberikan informasi suatu bahan penyerasi alkanolamida untuk
lateks karet alam yang dapat disintesis dari RBDPKO
3.
Memberikan informasi mengenai penggunaan bahan penyerasi
alkanolamida dapat meningkatkan interaksi antarfasa (interfacial
adhesion) antar pengisi bentonite clay dengan matriks lateks karet
alam.
4.
Mengetahui suhu vulkanisasi dari produk lateks karet alam
berpengisi bentonit dengan modifikasi alkanolamida sebagai
penyerasi.
4
Universitas Sumatera Utara
c.
RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Departemen Kimia, Universitas Sumatera Utara serta Laboratorium Lateks,
FakultasTeknik, DepartemenTeknik Kimia, Universitas Sumatera Utara. Adapun
bahan baku yang digunakan pada penelitian ini yaitu :
1.
High Ammonia Lateks dengan kandungan 60% karet kering.
2.
Bentonite clay berukuran 300 mesh
3.
Alkanolamida yang disintesa dari bahan baku RBDPKO (Refined
Bleached Deodorized Palm Kernel Oil ).
Variabel-variabel yang dilakukandalampenelitiandi tunjukkan pada tabel –
tabel di bawah ini
:
Tabel 1.1 Variabel Tetap Yang Dilakukan Dalam Penelitian
No
Variabel
Keterangan
1
Bentonite clay
5 gram
2
Suhupra-vulkanisasi
70 °C
3
Waktupravulkanisasi
10 menit
4
Ukuran partikel Bentonit clay
300 mesh
Tabel 1.2 Variabel Berubah Yang Dilakukan Dalam Penelitian
No
Variabel
1
Suhuvulkanisasi
2
Kadar alkanolamida
Keterangan
100°C; 110 °C; 120 °C
1 gram, 2 gram, 3 gram, 4 gram,
5gram
5
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.3 Formulasi Pengisi (Filler)
Bentoniteclay
Alkanolamida
(gram)
(gram)
5
1
5
2
5
3
5
4
5
5
Tabel 1.4 Formulasi Dispersi Bentonite Clay dan Alkanolamida
Bahan
A
B
C
D
E
Bentonite clay
5
5
5
5
5
Alkanolamida
1
2
3
4
5
Air
94
93
92
91
90
Tabel 1.5 FormulasiLateksKaretAlamdanBahanKuratif
Bahan
Berat(gram)
High Ammonia Lateks 100 %
166,7
50 % Sulfur
3
50 % ZDEC
3
30 % ZnO
0,83
50 % Antioksidan
2
10 % KOH
3
Pengisi 5%
16,6
Uji-uji yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
1. Uji kekuatan tarik (tensile strength) dengan ASTM D 412.
2. Uji swelling untuk mendapatkan kerapatan sambung silang (crosslink
density) dengan ASTM D741 di Laboratorium Penelitian Lateks,
Univesitas Sumatera Utara.
6
Universitas Sumatera Utara
3. Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM) di Laboratorium Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
4. Karakterisasi Fourier Transform Infra Red (FTIR) di Laboratorium
Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara.
7
Universitas Sumatera Utara