Pengaruh Leaching Pada Produk Film Lateks Karet Alam Berpengisi Mikrokristal Selulosa Avicel Dengan Penambahan Penyerasi Alkanolamida
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
LATEKS KARET ALAM
Lateks karet alam didapat dari pohon Hevea Brasiliensis yang berasal dari
famili Euphorbiaceae ditemukan dikawasan tropikal Amazon, Amerika Selatan
sebelum di bawa ke benua lain. Lateks karet alam yang berasal dari lateks Hevea
Brasiliensis ini adalah cairan seperti susu yang diperoleh dari proses penorehan
batang pohon karet. Cairan ini terdiri dari 30-40% partikel hidrokarbon yang
terkandung di dalam serum juga mengandung protein, karbohidrat dan komposisikomposisi organik serta bukan organik.Lateks karet alam terdiri dari sistem koloid
cis-1,4-poliisoprena yang tersebar secara stabil dengan jumlah molekul yang tinggi
dalam serum. Struktur umum cis-1,4-poliisoprena dapat dilihat pada gambar 2.1
CH3
H
C
C
CH2
CH2
Gambar 2.1 Struktur Umum Lateks cis-1,4-poliisoprena[26]
Komposisi lateks Hevea Bransiliensis bila disentrifugasi dengan kecepatan
18.000 rpm adalah sebagai berikut [26]:
•
•
•
•
Fraksi karet (37%) : karet (isoprena), protein, lipida dan ion logam.
Fraksi Frey Wyssling (1-3%) : karotinoid, lipida air, karbohidrat dan inositol,
protein dan turunannya.
Fraksi serum (48%) : senyawa nitrogen, asam nukleat dan nukleotida, senyawa
organik, ion anorganik dan logam.
Fraksi dasar (14%) : fraksi ini mengandung partikel disebut lutoid. Lutoid ini
mempunyai dinding semi permiabel. Cairan dalam lutoid ini (serum B)
mengandung protein, lipida dan logam.
6
Universitas Sumatera Utara
Kandungan karet dalam lateks segar biasanya ditingkatkan menjadi 60%
kandungan karet kering (dry rubber content) melalui proses pemekatan sebelum
digunakan untuk membuat produk. Proses pengawetan dilakukan di kebun untuk
sementara waktu, sebelum proses pemekatan dilakukan. Amonia dengan kepekatan
tinggi digunakan untuk pengawetan lateks pekat dalam jangka panjang. Lateks pekat
dengan penambahan amonia minimal 1,6% disebut amonia tinggi (High Ammonia
lateks) dan lateks pekat yang mengandung amonia maksimal 0,8% disebut amonia
rendah (Low Ammonia lateks). Dalam penelitian ini, digunakan lateks pekat amonia
tinggi (High Ammonia lateks) dengan kandungan karet kering sebesar 60%.
Lateks pekat umumnya bersifat tidak stabil atau cepat mengalami
penggumpalan. Lateks dikatakan stabil apabila sistem koloidnya stabil yaitu tidak
terjadi flokulasi atau penggumpalan selama penyimpanan.Ketidakstabilan lateks
terjadi disebabkan karena rusaknya lapisan pelindung karet yang terdispersi dalam
serum lateks. Dengan rusaknya sistem kestabilan lateks, maka mutu lateks yang
dihasilkan menjadi kurang baik [26]. Untuk tetap menjaga kestabilan lateks, maka
lateks pekat harus memenuhi persyaratan mutu menurut ASTM D 1076 dan ISO
2004 yang ditunjukkan pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Spesifikasi Mutu Lateks Pekat ASTM D 1076 dan ISO 2004 [26]
No.
Parameter
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Kandungan padatan total (TSC) min (%)
Kandungan karet kering (DRC) min (%)
Kandungan non karet maks (%)
Kadar amoniak min (%)
Waktu kemantapan mekanis min (detik)
Bilangan KOH maks (%)
Asam lemak eteris (ALE) maks (%)
Tembaga maks (ppm)
Mangan maks (ppm)
2.2
ASTM D 1076
HA
LA
61,5
61,5
60,0
60,0
2,0
2,0
1,6
1,0
650
650
0,8
0,8
8
8
8
8
ISO 2004
HA
LA
61,5
61,5
60,0
60,0
2,0
2,0
1,0
0,8
540
540
1,0
1,0
0,2
0,2
8
8
8
8
PEMBUATAN SENYAWA LATEKS KARET ALAM
Campuran lateks karet alam dengan bahan kimia karet disebut senyawa
(compound) lateks karet alam. Bahan kimia karet terdiri atas bahan kimia pokok dan
bahan kimia tambahan. Bahan kimia pokok yaitu bahan vulkanisasi, pencepat
7
Universitas Sumatera Utara
reaksi,pengaktif, penstabil, antioksidan, dan pengisi. Sedangkan bahan kimia
tambahan adalah bahan penyerasi antara pengisi dengan lateks karet alam.
2.2.1
BAHAN VULKANISASI
Vulkanisasi adalah suatu proses dimana molekul karet yang linier mengalami
reaksi sambung silang sulfur (sulfur 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 [27].
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[26].
Proses vulkanisasi secara konvensional menggunakan belerang pertama kali
ditemukan oleh Charles Goodyear tahun 1839, untuk proses vulkanisasi ini sering
dipakai senyawa belerang (sulfur) sebagai pengikat polimer karet tersebut. Pada
proses vulkanisasi konvensional yang menggunakan belerang ini, dibutuhkan tiga
sampai empat macam bahan kimia yaitu bahan pemvulkanisasi yaitu belerang, bahan
pencepat (accelerator) berupa senyawa karbamat, bahan pengaktif (activator), dan
bahan penstabil (stabilizer) yaitu KOH lalu dipanaskan pada suhu 40-50 °C selama
2-3 hari, pemanasan kedua 70 °C selama 2 jam, dan pemanasan akhir 100 °C selama
1 jam [28]. Proses vulkanisasisecara konvensional menggunakan belerang terlihat
pada gambar 2.2.
8
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Reaksi Vulkanisasi Secara Konvensional Menggunakan Belerang [28]
2.2.2
BAHAN PENCEPAT REAKSI (ACCELERATOR)
Reaksi vulkanisasi dengan menggunakan sulfur biasanya berlangsung sangat
lambat. Dalam dunia industri hal ini kurang efisien karena menambah waktu
produksi secara tidak langsung juga menambah biaya, dan kekuatan film lateks yang
dihasilkan rendah atau lemah. Kekuatan film lateks yang dihasilkan dapat
ditingkatkan dengan penambahan bahan-bahan pencepat reaksi dan bahan-bahan
penggiat [29].
Berdasarkan jenisnya, bahan pencepat reaksi dapat digolongkan sebagai
berikut [30] :
•
•
Golongan thiazol, contohnya MBT (Mercaptobenzothiazole)
•
Golongan guanidin, contohnya DPG (Diphenyl guanidine)
•
amide).
•
Golongan sulfenamida, contohnya CBS (N-cyclohexyl-2-benzothiazolseulfen
Golongan dithiocarbamate, contohnya ZDEC (Zinc diethyl dithiocarbamate)
Golongan thiuram disulfida, contohnya TMTD (Tetramethylthiuram disulfide)
Pada penelitian ini, digunakan bahan pencepat reaksi (accelerator) golongan
dithiocarbamate yaitu ZDEC (Zinc diethyl dithiocarbamate). ZDEC (Zinc diethyl
dithiocarbamate) dipilih karena memiliki sifat pematangan (curing) yang sangat
cepat dan efektif untuk suhu vulkanisasi sekitar 100 °C [30].
9
Universitas Sumatera Utara
2.2.3
BAHAN PENGAKTIF (ACTIVATOR)
Sebagian besar dari bahan pencepat reaksi (accelerator) memerlukan bantuan
dari bahan pengaktif pencepat (accelator activator) seperti zink oksida dan asam
stearat untuk dapat bekerja maksimal. Zink oksida bereaksi dengan asam
stearatuntuk membentuk zink stearat (dalam beberapa kasus, zink stearat digunakan
untuk menggantikan zink oksida dan asam stearat). Bahan ini digunakan bersamaan
dengan bahan pencepat reaksi untuk mempercepat reaksi vulkanisasi. Jika hanya
menggunakan sulfur, reaksi akan berjalan selama berjam-jam. Dengan adanya bahan
pengaktif ini, reaksi hanya berjalan dalam hitungan menit [30]. Pada penelitian ini,
digunakan bahan pengaktif (activator) yaitu ZnO (zink oksida). ZnO (zink oksida)
dipilih karena selain sebagai bahan pengaktif (activator), ZnO (zink oksida) juga
berfungsi sebagai pengisi yang dapat memperkuat produk lateks karet alam [31].
Perbandingan kekuatan film lateks yang telah di vulkanisasi dengan
penambahan bahan pengaktif (ZnO) dan bahan pencepat (ZDEC) dapat ditunjukkan
dalam gambar 2.3.
Sulfur, ZnO, ZDEC
Sulfur, ZnO
Kekuatan Tarik
(Mpa)
Sulfur
Waktu Vulkanisasi (menit)
Gambar 2.3 Pengaruh Bahan Pengaktif dan Pencepat Terhadap Kekuatan Tarik Film
Lateks Karet Alam Dengan Vulkanisasi Sulfur Pada Suhu 93°C[26]
Dari gambar 2.3 terlihat bahwa pengaruh pengaktif dan pencepat terhadap
kekuatan tarik film lateks karet alam yang di vulkanisasi dengan sulfur pada suhu
93 °C mengalami perbedaan yang nyata. Apabila agen vulkanisasi tidak ditambahkan
ke dalam formulasi lateks karet alam, kekuatan tariknya rendah dibandingkan dengan
formulasi yang telah ditambahkan pengaktif dan pencepat reaksi [26].
10
Universitas Sumatera Utara
2.2.4
BAHAN PENSTABIL (STABILIZER)
Pada karet alam telah terdapat penstabil alami, tetapi bahan penstabil
tambahan masih diperlukan yaitu KOH. Potasium hidroksida (KOH) selain berfungsi
sebagai pengawet yang dapat mencegah pembiakan bakteri, dan dapat juga menjaga
kestabilan koloid lateks dengan menghindarkan berlakunya fenomena pemekatan
ZnO yang digunakan sebagai pengaktif. Selain daripada itu dapat juga meningkatkan
kemampuan partikel lateks dan kemudian meningkatkan kestabilan lateks tersebut
[32].
2.2.5
BAHAN ANTIOKSIDAN (ANTIOXIDANT)
Antioksidan adalah bahan kimia yang digunakan untuk mencegah oksidasi
(mencegah reaksi dengan oksigen) pada produk karet. Antioksidan menstabilkan
radikal bebas dengan melengkapi kekurangan elektron yang dimiliki radikal bebas,
dan menghambat terjadinya reaksi berantai dari pembentukan radikal bebas yang
dapat menimbulkan stres oksidatif [33]. Bahan antioksidan ditambahkan dalam
pembuatan lateks karet alam agar melindungi karet sebelum dan sesudah vulkanisasi,
terhadap pengusangan oleh oksidasi, panas, sinar matahari (ozon) dan pengaruh
mekanis. Karet alam telah memiliki bahan antioksidan alami, tetapi karena kadarnya
rendah tidak cukup untuk melindungi karet terhadap proses oksidasi. Bila tidak
ditambahkan bahan antioksidan tersebut pada karet, maka karet akan mudah lengket
dan lunak serta menjadi keras dan retak – retak ataupun rapuh [34].
.
2.2.6
BAHAN PENGISI (FILLER)
Bahan pengisi ditambahkan kedalam kompon lateks karet alam untuk
menambah berat dan mengurangi biaya produksi dimana penambahan bahan pengisi
tanpa mengurangi kualitasnya. Beberapa bahan pengisi digunakan untuk memberikan
kekakuan, kekerasan dan tipe benda mekanik dengan kualitas yang diinginkan.
Bahan pengisi merupakan bahan penting yang dapat mempengaruhi sifat-sifat
vulkanisasi ke dalam komponen lateks, bahan pengisi ditambahkan dalam jumlah
besar dengan tujuan meningkatkan sifat fisik, memperbaiki karakteristik pengolahan
lateks, dan menurunkan biaya [26].
11
Universitas Sumatera Utara
Bahan pengisi dapat dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu [26] :
1.
Bahan pengisi penguat
Bahan pengisi penguat yang paling penting adalah karbon hitam dan silika.
Bahan pengisi penguat tersebut dengan dimensi 100 – 200 Å, membentuk
bermacam-macam ikatan fisika dan kimia dengan rantai polimer. Kekuatan tarik
dan sobek meningkat dan modulus meninggi. Bahan pengisi penguat secara luas
digunakan pada ban otomotif untuk meningkatkan daya tahan terhadap abrasi.
2.
Bahan pengisi bukan penguat
Bahan pengisi bukan penguat yang paling banyak digunakan adalah kalsium
karbonat dan kaolin. Kaolin dikenal sebagai pengisi ekonomis untuk
memodifikasi proses dan penampilan karet alam dan karet sintesis. Mereka
ditambahkan pada karet alam untuk mengurangi daya rekat, meningkatkan
kekerasan, memperbaiki daya tahan dan mengurangi biaya.
2.2.7
BAHAN PENYERASI (COMPATIBILIZER)
Pengolahan kimia dilakukan dengan merubah permukaan pengisi atau
matriks dengan menggunakan bahan kimia tertentu. Umumnya perubahan
permukaan pengisi dilakukan dengan penambahan bahan penggandeng sedangkan
perubahan matriks dilakukan dengan menggunakan bahan penyerasi. Bahan
penggandeng atau bahan penyerasi yang digunakan harus serasi atau dapat bereaksi
dengan senyawa-senyawa kimia yang terdapat pada permukaan pengisi atau matriks
[35].
Bahan penyerasi adalah bahan kimia yang mempunyai satu segmen kimia
untuk menyambungkan satu polimer dan segmen kimia yang kedua dengan polimer
yang lain dengan cara membentuk ikatan kovalen antara dua fasa. Penggunaan bahan
penyerasi akan mengurangi kedua fasa polimer terpisah dengan cara meningkatkan
pelekatan antar muka antara kedua fasa. Umumnya bahan penyerasi merupakan
kopolimer blok atau cangkok yang terdiri dari segmen berlainan dengan cara kimia
akan serasi dengan fasa matriks polimer yang digunakan. Secara umum fungsi bahan
penyerasi adalah untuk [35] :
a.
Mengurangi tegangan antar muka peleburan polimer dengan memberikan
pengemulsian dan seterusnya menyebarkan satu fasa ke dalam fasa yang lain.
12
Universitas Sumatera Utara
b.
Menambah pelekatan antar muka.
c.
Menstabilkan fasa tersebar sewaktu pemprosesan.
2.3
MIKROKRISTAL SELULOSA AVICEL
Mikrokristal selulosa adalah selulosa yang di depolimerisasi dan di murnikan
sebagian yang biasa berwarna putih, tidak berbau, dan tidak berasa. Salah satu
sumber dari Mikrokristal selulosa adalah tanaman berkayu dan tanaman kapas,
mikrokristal selulosa dapat juga dibuat dari bahan yang memiliki kadar selulosa serta
lignoselulosa yang tinggi. Beberapa tanaman yang memiliki kandungan selulosa dan
lignoselulosa yang tinggi antara lain sekam padi, pakan ternak, Jerami beras,
Tongkol Jagung, kulit jeruk, serbuk gergaji, kulit kedelai, kulit manggis, kulit
pepaya, limbah kapas, serta biji mangga. Mikrokristal selulosa Avicel adalah
mikrokristal selulosa yang diproduksi dan dikembangkan oleh FMC Biopolymer.
Tabel kandungan selulosa pada beberapa tanaman ditunjukkan pada tabel 2.2, Tabel
sifat fisika dan kimia mikrokristal selulosa ditunjukkan pada tabel 2.3.
Tabel 2.2 Kandungan selulosa dan hemiselulosa pada beberapa tumbuhanan[18]
Nama
Selulosa Hemi Selulosa Lignin
Pisang abak 60-65
6-8
5-10
Coir
43
1
45
Kapas
90
6
-
Flax
70-72
14
4-5
Jute
61-63
13
3-13
Mesta
60
15
10
Palmirah
40-50
15
42-45
Nenas
80
-
12
Rami
80-85
3-4
0,5-1
Sisal
60-67
10-15
8-12
Straw
40
28
18
13
Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel 2.2 diatas, terlihat bahwa penggunaan mikrokristal selulosa
sebagai bahan pengisi film latex di indonesia memiliki potensi yang cukup besar
Tabel 2.3 Sifat Fisika dan kimia Mikrokristal selulosa [36]
Sifat
Keterangan
Nama
Mikrokristal Selulosa
Bau
Tidak Berbau
Bentuk
ubuk berwarna putih
pH
5-7
Kelarutan
Tidak larut dalam air
Densitas
0.2-0,5 gr/cc
Penggunaan selulosa sebagai bahan pengisi berfungsi untuk menahan
sebagian besar gaya yang bekerja pada produk lateks karet alam, sehingga sifat
mekanik dan karakteristik produk lateks karet alam diharapkan menjadi lebih baik.
2.4
ALKANOLAMIDA
Adapun kendala yang terdapat dalam penyediaan produk lateks karet alam
yaitu kurang serasinya sifat kimia antara pengisi yang hidrofilik dan lateks karet
alam yang hidrofobik. Untuk itu, diperlukan suatu modifikasi seperti pertukaran ion
pada kation di bagian luar pengisi dengan menggunakan surfaktan organik.
Surfaktan merupakan suatu molekul yang sekaligus memiliki gugus hidrofil
dan gugus lipofil sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan
minyak. Surfaktan adalah bahan aktif permukaan. Aktifitas surfaktan diperoleh
karena sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang
suka akan air (hidrofilik) dan bagian non polar yang suka akan minyak/lemak
(lipofilik). Umumnya bagian non polar (lipofilik) adalah merupakan rantai alkil yang
panjang, sementara bagian yang non polar (hidrofilik) mengandung gugus hidroksil
[37]. Pola penambahan surfaktan dalam matriks polimer ditunjukkan pada gambar
2.4 berikut :
14
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Pola Penambahan Surfaktan Dalam Matriks Polimer [38]
Surfaktan dapat digolongkan berdasarkan muatan pada gugus hidrofiliknya,
yaitu [21] :
•
Surfaktan non-ionik
Surfaktan non-ionik memiliki gugus hidrofilik yang tidak bermuatan di dalam larutan.
Umumnya surfaktan non-ionik merupakan senyawa alkohol. Contoh surfaktan
•
non-ionik adalah eter alkohol.
Surfaktan kationik
Surfaktan kationik memiliki gugus hidrofilik yang bermuatan positif di dalam larutan.
Umumnya surfaktan kationik merupakan senyawa amonium kuartener. Contoh
•
surfaktan kationik adalah heksadesitrimetil amonium bromida.
Surfaktan anionik
Surfaktan anionik memiliki gugus hidrofilik yang bermuatan negatif di dalam larutan.
Surfaktan anionik mengandung gugus sulfat, sulfonat dan karboksilat. Contoh
•
surfaktan anionik adalah alkil sulfat.
Surfaktan zwitter ionik (amfoter)
Surfaktan zwitter ionik memiliki gugus hidrofilik yang dapat bermuatan positif (kationik),
negatif (anionik) maupun tidak bermuatan (non-ionik) di dalam larutan,
bergantung pada pH larutan. Contoh senyawazwitter ionik adalah alkil betaine.
Dalam penelitian ini, jenis surfaktan yang digunakan adalah alkanolamida.
Alkanolamida adalah surfaktan non ionik dimanarantai hidrokarbon yang panjang
bersifat non polar sedangkan gugus amidanya bersifat sangat polar. Oleh karena itu,
diharapkan penggunaan alkanolamida dapat membuat interaksi antar fasa
(interphase) antara tepung kulit singkong dan lateks karet alam menjadi lebih kuat,
dengan asumsi rantai hidrokarbon yang panjang akan berinteraksi dengan lateks
15
Universitas Sumatera Utara
karet alam yang bersifat non polar, sedangkan gugus amida akan berinteraksi dengan
tepung kulit singkong yang bersifat polar.Struktur alkanolamida dapat dilihat pada
gambar 2.5 berikut.
O
C
NH2
gugus non-polar
gugus polar
Gambar 2.5 Molekul Polar dan Non-polar Senyawa Alkanolamida [38]
Senyawa alkanolamida dapat disintesismelalui reaksi amidasi langsung
menggunakan trigliseridadan dietanolamina sehingga akan menghasilkan senyawa
alkanolamida yang memiliki dua gugus hidroksi (poliol). Tahap awal dari reaksi ini
akan menghasilkan metil ester sebagai zat antara. Selanjutnya dengan adanya
penambahan dietanolamina yang berlebih, metil ester yang terbentuk akan segera
berubah menghasilkan alkanolamida, selanjutnya sisa dietanolamina dan natrium
metoksida sebagai katalis dapat dipisahkan dengan mencucinya menggunakan
larutan NaCl jenuh yang terlebih dahulu dilarutkan dalam dietil eter sehingga
diperoleh senyawa alkanolamida [24].
Dalam penelitian ini, sumber trigliserida yang digunakan adalah asam
palmitat dari turunan minyak kelapa sawit yaitu RBDPS (Refined Bleached
Deodorized Palm Stearin). RBDPS (Refined Bleached Deodorized Palm Stearin)
dipilih sebagai sumber trigliserida karena memiliki sifat kemurnian yang tinggi serta
harga yang relatif lebih terjangkau.Mekanisme reaksi pembuatan alkanolamida dapat
dilihat pada gambar 2.4 berikut.
16
Universitas Sumatera Utara
Adapun mekanisme reaksi yang diperkirakan terjadi adalah sebagai berikut :
Gambar 2.6 Reaksi Amidasi Trigliserida dengan DietanolaminaMembentuk
Alkanolamida [24]
2.5
PROSES LEACHING
Lateks karet alam yang berasal dari Hevea Brasiliensis digunakan untuk
berbagai produk seperti balon, kondom, beberapa peralatan medis dan sarung tangan.
Alergi akibat lateks telah menjadi masalah serius dimana keringat dapat
mengeluarkan protein dari dalam lateks yang apabila terjadi kontak dengan kulit
dapat menyebabkan alergi.
Leaching adalah proses pembuangan material hidrofilik dari produk latex
dengan cara mencuci produk lateks tersebut dengan air. Proses ini bertujuan untuk
17
Universitas Sumatera Utara
menghilangkan zat-zat lain selain karet yang larut dalam air seperti protein. Proses
leaching ini juga dapat meningkatkan dalam sifat fisis dari lateks seperti kekuatan
tarik dan kejernihan film [50].
2.6
PENGUJIAN DAN KARAKTERISASI
2.6.1 KARAKTERISASI FOURIER TRANSFORM INFRA RED (FT-IR)
Pada tahun 1965, Cooley dan Turky mendemonstrasikan teknik spektroskopi
FT-IR. Pada dasarnya teknik ini sama dengan spektroskopi infra merah biasa, kecuali
dilengkapi dengan cara perhitungan Fourier Transform dan pengolahan data untuk
mendapatkan resolusi dan kepekaan yang lebih tinggi. Teknik ini dilakukan dengan
penambahan peralatan interferometer yang telah lama ditemukan oleh Michelson
pada akhir abad 19.
Penggunaan spektrofotometer FT-IR untuk analisa banyak diajukan untuk
identifikasi suatu senyawa. Hal ini disebabkan spektrum FT-IR suatu senyawa
(misalnya organik) bersifat khas, artinya senyawa yang berbeda akan mempunyai
spektrum berbeda pula. Vibrasi ikatan kimia pada suatu molekul menyebabkan pita
serapan hampir seluruh di daerah spektrum IR 4000-450 cm-1.
Formulasi bahan polimer dengan kandungan aditif bervariasi seperti
pemlastis, pengisi, pemantap dan antioksidan memberikan kekhasan pada spektrum
inframerahnya. Analisis infra merah memberikan informasi tentang kandungan
aditif, panjang rantai, dan struktur rantai polimer. Di samping itu, analisis IR dapat
digunakan untuk karakterisasi bahan polimer yang terdegradasi oksidatif dengan
munculnya gugus karbonil dan pembentukan ikatan rangkap pada rantai polimer
[48].
2.6.2
KARAKTERISASI SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)
SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen
secara mikroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada
spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa
fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, Sinar X, elektron sekunder dan
absorbsi elektron.
Teknik SEM pada hakikatnya merupakan pemeriksaan dan analisa
permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari
18
Universitas Sumatera Utara
lapisan yang tebalnya sekitar 20 μm dari permukaan. Gambar permukaan yang
diperoleh merupakan tofografi segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan.
Gambar topografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang
dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh
detektor dan diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas
yang menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar dimonitor
dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke
dalam suatu disket.
Sampel yang dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai permukaan
dengan konduktifitas tinggi, karena polimer mempunyai konduktifitas rendah, maka
bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor (bahan penghantar) yang tipis. Yang
biasa digunakan adalah perak, tetapi jika dianalisa dalam waktu yang lama, lebih
baik digunakan emas atau campuran emas dan palladium [26].
2.7
APLIKASI DAN KEGUNAAN PRODUK LATEKS KARET ALAM
Karet alam merupakansalah satu polimer dengan monomer isoprenayang
berasal dari air getah dari tumbuhan Heveabrasiliensis dari famili Euphorbiceae.
Penggunaan karet alamsebagai matriks, disebabkan karet alam juga merupakan satu
biosentesis yang paling penting pada polimer yang memiliki sifat fisik dan kimia
yang baik, sehingga banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang. Selanjutnya,
sebagai biomakromolekul yang baik maka lateks karet alam banyak diaplikasikan
dalam produk-produk medis, yaitu sebagai tabung transfusi darah, kondom, sarung
tangan medis maupun pipa dalam saluran tubuh. Hal ini disebabkan oleh sifat
elastisitas, fleksibilitas, penyebaran antivirus, formabilitas dan biodegradabilitas
yang baik. Namun kekuatan tarik yang rendah danketahanan sobek yang kurang baik
merupakan kelemahan utama dari produk karet alam,terutama untuk produk sarung
tangan medis dankondom [47].
Sarung tangan karet banyak digunakan untuk keperluan medis, kimia, klinik,
industri kimia dan makanan, serta keperluan rumah tangga (house hold). Permintaan
komoditas sarung tangan karet dunia selalu meningkat rata-rata 20% per tahun
terutama di negara-negara Afrika dan Asia.Produksi sarung tangan dunia saat ini
mencapai ±100 milyarbuah. Sarung tangan dipasarkan dalam berbagai jenis dan
19
Universitas Sumatera Utara
ukuran, untuk keperluan medis (surgical/medical glove), pemeriksaan teknis
(examination glove), industri (industrial glove), dan rumah tangga/umum (household
glove) [48].
Gambar 2.7 Berbagai Macam Produk Lateks Karet Alam [48]
Dalam penelitian ini, lateks karet alam berpengisi organik tepung kulit
singkong dapat digunakan sebagai bahan baku untuk berbagai macamproduk-produk
medis, yaitu sebagai tabung transfusi darah, kondom, sarung tangan medis maupun
pipa dalam saluran tubuh.Pengunaan bahan tambahan pengisi diharapkan dapat
menggantikan kelemahan utama dari produk lateks karet alam, seperti kekuatan tarik
dan ketahanan sobek. Sekitar 90% bahan baku yang digunakan untuk pembuatan
sarung tangan dari karet alam adalah lateks pekat. Selain lateks pekat, sejumlah
bahan kimia yang diperlukan, seperti bahan kimia untuk pembuatan dispersi, bahan
untuk vulkanisasi, antioksidan, bahan akselerator, powder, dan lainnya [48].
20
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
LATEKS KARET ALAM
Lateks karet alam didapat dari pohon Hevea Brasiliensis yang berasal dari
famili Euphorbiaceae ditemukan dikawasan tropikal Amazon, Amerika Selatan
sebelum di bawa ke benua lain. Lateks karet alam yang berasal dari lateks Hevea
Brasiliensis ini adalah cairan seperti susu yang diperoleh dari proses penorehan
batang pohon karet. Cairan ini terdiri dari 30-40% partikel hidrokarbon yang
terkandung di dalam serum juga mengandung protein, karbohidrat dan komposisikomposisi organik serta bukan organik.Lateks karet alam terdiri dari sistem koloid
cis-1,4-poliisoprena yang tersebar secara stabil dengan jumlah molekul yang tinggi
dalam serum. Struktur umum cis-1,4-poliisoprena dapat dilihat pada gambar 2.1
CH3
H
C
C
CH2
CH2
Gambar 2.1 Struktur Umum Lateks cis-1,4-poliisoprena[26]
Komposisi lateks Hevea Bransiliensis bila disentrifugasi dengan kecepatan
18.000 rpm adalah sebagai berikut [26]:
•
•
•
•
Fraksi karet (37%) : karet (isoprena), protein, lipida dan ion logam.
Fraksi Frey Wyssling (1-3%) : karotinoid, lipida air, karbohidrat dan inositol,
protein dan turunannya.
Fraksi serum (48%) : senyawa nitrogen, asam nukleat dan nukleotida, senyawa
organik, ion anorganik dan logam.
Fraksi dasar (14%) : fraksi ini mengandung partikel disebut lutoid. Lutoid ini
mempunyai dinding semi permiabel. Cairan dalam lutoid ini (serum B)
mengandung protein, lipida dan logam.
6
Universitas Sumatera Utara
Kandungan karet dalam lateks segar biasanya ditingkatkan menjadi 60%
kandungan karet kering (dry rubber content) melalui proses pemekatan sebelum
digunakan untuk membuat produk. Proses pengawetan dilakukan di kebun untuk
sementara waktu, sebelum proses pemekatan dilakukan. Amonia dengan kepekatan
tinggi digunakan untuk pengawetan lateks pekat dalam jangka panjang. Lateks pekat
dengan penambahan amonia minimal 1,6% disebut amonia tinggi (High Ammonia
lateks) dan lateks pekat yang mengandung amonia maksimal 0,8% disebut amonia
rendah (Low Ammonia lateks). Dalam penelitian ini, digunakan lateks pekat amonia
tinggi (High Ammonia lateks) dengan kandungan karet kering sebesar 60%.
Lateks pekat umumnya bersifat tidak stabil atau cepat mengalami
penggumpalan. Lateks dikatakan stabil apabila sistem koloidnya stabil yaitu tidak
terjadi flokulasi atau penggumpalan selama penyimpanan.Ketidakstabilan lateks
terjadi disebabkan karena rusaknya lapisan pelindung karet yang terdispersi dalam
serum lateks. Dengan rusaknya sistem kestabilan lateks, maka mutu lateks yang
dihasilkan menjadi kurang baik [26]. Untuk tetap menjaga kestabilan lateks, maka
lateks pekat harus memenuhi persyaratan mutu menurut ASTM D 1076 dan ISO
2004 yang ditunjukkan pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Spesifikasi Mutu Lateks Pekat ASTM D 1076 dan ISO 2004 [26]
No.
Parameter
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Kandungan padatan total (TSC) min (%)
Kandungan karet kering (DRC) min (%)
Kandungan non karet maks (%)
Kadar amoniak min (%)
Waktu kemantapan mekanis min (detik)
Bilangan KOH maks (%)
Asam lemak eteris (ALE) maks (%)
Tembaga maks (ppm)
Mangan maks (ppm)
2.2
ASTM D 1076
HA
LA
61,5
61,5
60,0
60,0
2,0
2,0
1,6
1,0
650
650
0,8
0,8
8
8
8
8
ISO 2004
HA
LA
61,5
61,5
60,0
60,0
2,0
2,0
1,0
0,8
540
540
1,0
1,0
0,2
0,2
8
8
8
8
PEMBUATAN SENYAWA LATEKS KARET ALAM
Campuran lateks karet alam dengan bahan kimia karet disebut senyawa
(compound) lateks karet alam. Bahan kimia karet terdiri atas bahan kimia pokok dan
bahan kimia tambahan. Bahan kimia pokok yaitu bahan vulkanisasi, pencepat
7
Universitas Sumatera Utara
reaksi,pengaktif, penstabil, antioksidan, dan pengisi. Sedangkan bahan kimia
tambahan adalah bahan penyerasi antara pengisi dengan lateks karet alam.
2.2.1
BAHAN VULKANISASI
Vulkanisasi adalah suatu proses dimana molekul karet yang linier mengalami
reaksi sambung silang sulfur (sulfur 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 [27].
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[26].
Proses vulkanisasi secara konvensional menggunakan belerang pertama kali
ditemukan oleh Charles Goodyear tahun 1839, untuk proses vulkanisasi ini sering
dipakai senyawa belerang (sulfur) sebagai pengikat polimer karet tersebut. Pada
proses vulkanisasi konvensional yang menggunakan belerang ini, dibutuhkan tiga
sampai empat macam bahan kimia yaitu bahan pemvulkanisasi yaitu belerang, bahan
pencepat (accelerator) berupa senyawa karbamat, bahan pengaktif (activator), dan
bahan penstabil (stabilizer) yaitu KOH lalu dipanaskan pada suhu 40-50 °C selama
2-3 hari, pemanasan kedua 70 °C selama 2 jam, dan pemanasan akhir 100 °C selama
1 jam [28]. Proses vulkanisasisecara konvensional menggunakan belerang terlihat
pada gambar 2.2.
8
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Reaksi Vulkanisasi Secara Konvensional Menggunakan Belerang [28]
2.2.2
BAHAN PENCEPAT REAKSI (ACCELERATOR)
Reaksi vulkanisasi dengan menggunakan sulfur biasanya berlangsung sangat
lambat. Dalam dunia industri hal ini kurang efisien karena menambah waktu
produksi secara tidak langsung juga menambah biaya, dan kekuatan film lateks yang
dihasilkan rendah atau lemah. Kekuatan film lateks yang dihasilkan dapat
ditingkatkan dengan penambahan bahan-bahan pencepat reaksi dan bahan-bahan
penggiat [29].
Berdasarkan jenisnya, bahan pencepat reaksi dapat digolongkan sebagai
berikut [30] :
•
•
Golongan thiazol, contohnya MBT (Mercaptobenzothiazole)
•
Golongan guanidin, contohnya DPG (Diphenyl guanidine)
•
amide).
•
Golongan sulfenamida, contohnya CBS (N-cyclohexyl-2-benzothiazolseulfen
Golongan dithiocarbamate, contohnya ZDEC (Zinc diethyl dithiocarbamate)
Golongan thiuram disulfida, contohnya TMTD (Tetramethylthiuram disulfide)
Pada penelitian ini, digunakan bahan pencepat reaksi (accelerator) golongan
dithiocarbamate yaitu ZDEC (Zinc diethyl dithiocarbamate). ZDEC (Zinc diethyl
dithiocarbamate) dipilih karena memiliki sifat pematangan (curing) yang sangat
cepat dan efektif untuk suhu vulkanisasi sekitar 100 °C [30].
9
Universitas Sumatera Utara
2.2.3
BAHAN PENGAKTIF (ACTIVATOR)
Sebagian besar dari bahan pencepat reaksi (accelerator) memerlukan bantuan
dari bahan pengaktif pencepat (accelator activator) seperti zink oksida dan asam
stearat untuk dapat bekerja maksimal. Zink oksida bereaksi dengan asam
stearatuntuk membentuk zink stearat (dalam beberapa kasus, zink stearat digunakan
untuk menggantikan zink oksida dan asam stearat). Bahan ini digunakan bersamaan
dengan bahan pencepat reaksi untuk mempercepat reaksi vulkanisasi. Jika hanya
menggunakan sulfur, reaksi akan berjalan selama berjam-jam. Dengan adanya bahan
pengaktif ini, reaksi hanya berjalan dalam hitungan menit [30]. Pada penelitian ini,
digunakan bahan pengaktif (activator) yaitu ZnO (zink oksida). ZnO (zink oksida)
dipilih karena selain sebagai bahan pengaktif (activator), ZnO (zink oksida) juga
berfungsi sebagai pengisi yang dapat memperkuat produk lateks karet alam [31].
Perbandingan kekuatan film lateks yang telah di vulkanisasi dengan
penambahan bahan pengaktif (ZnO) dan bahan pencepat (ZDEC) dapat ditunjukkan
dalam gambar 2.3.
Sulfur, ZnO, ZDEC
Sulfur, ZnO
Kekuatan Tarik
(Mpa)
Sulfur
Waktu Vulkanisasi (menit)
Gambar 2.3 Pengaruh Bahan Pengaktif dan Pencepat Terhadap Kekuatan Tarik Film
Lateks Karet Alam Dengan Vulkanisasi Sulfur Pada Suhu 93°C[26]
Dari gambar 2.3 terlihat bahwa pengaruh pengaktif dan pencepat terhadap
kekuatan tarik film lateks karet alam yang di vulkanisasi dengan sulfur pada suhu
93 °C mengalami perbedaan yang nyata. Apabila agen vulkanisasi tidak ditambahkan
ke dalam formulasi lateks karet alam, kekuatan tariknya rendah dibandingkan dengan
formulasi yang telah ditambahkan pengaktif dan pencepat reaksi [26].
10
Universitas Sumatera Utara
2.2.4
BAHAN PENSTABIL (STABILIZER)
Pada karet alam telah terdapat penstabil alami, tetapi bahan penstabil
tambahan masih diperlukan yaitu KOH. Potasium hidroksida (KOH) selain berfungsi
sebagai pengawet yang dapat mencegah pembiakan bakteri, dan dapat juga menjaga
kestabilan koloid lateks dengan menghindarkan berlakunya fenomena pemekatan
ZnO yang digunakan sebagai pengaktif. Selain daripada itu dapat juga meningkatkan
kemampuan partikel lateks dan kemudian meningkatkan kestabilan lateks tersebut
[32].
2.2.5
BAHAN ANTIOKSIDAN (ANTIOXIDANT)
Antioksidan adalah bahan kimia yang digunakan untuk mencegah oksidasi
(mencegah reaksi dengan oksigen) pada produk karet. Antioksidan menstabilkan
radikal bebas dengan melengkapi kekurangan elektron yang dimiliki radikal bebas,
dan menghambat terjadinya reaksi berantai dari pembentukan radikal bebas yang
dapat menimbulkan stres oksidatif [33]. Bahan antioksidan ditambahkan dalam
pembuatan lateks karet alam agar melindungi karet sebelum dan sesudah vulkanisasi,
terhadap pengusangan oleh oksidasi, panas, sinar matahari (ozon) dan pengaruh
mekanis. Karet alam telah memiliki bahan antioksidan alami, tetapi karena kadarnya
rendah tidak cukup untuk melindungi karet terhadap proses oksidasi. Bila tidak
ditambahkan bahan antioksidan tersebut pada karet, maka karet akan mudah lengket
dan lunak serta menjadi keras dan retak – retak ataupun rapuh [34].
.
2.2.6
BAHAN PENGISI (FILLER)
Bahan pengisi ditambahkan kedalam kompon lateks karet alam untuk
menambah berat dan mengurangi biaya produksi dimana penambahan bahan pengisi
tanpa mengurangi kualitasnya. Beberapa bahan pengisi digunakan untuk memberikan
kekakuan, kekerasan dan tipe benda mekanik dengan kualitas yang diinginkan.
Bahan pengisi merupakan bahan penting yang dapat mempengaruhi sifat-sifat
vulkanisasi ke dalam komponen lateks, bahan pengisi ditambahkan dalam jumlah
besar dengan tujuan meningkatkan sifat fisik, memperbaiki karakteristik pengolahan
lateks, dan menurunkan biaya [26].
11
Universitas Sumatera Utara
Bahan pengisi dapat dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu [26] :
1.
Bahan pengisi penguat
Bahan pengisi penguat yang paling penting adalah karbon hitam dan silika.
Bahan pengisi penguat tersebut dengan dimensi 100 – 200 Å, membentuk
bermacam-macam ikatan fisika dan kimia dengan rantai polimer. Kekuatan tarik
dan sobek meningkat dan modulus meninggi. Bahan pengisi penguat secara luas
digunakan pada ban otomotif untuk meningkatkan daya tahan terhadap abrasi.
2.
Bahan pengisi bukan penguat
Bahan pengisi bukan penguat yang paling banyak digunakan adalah kalsium
karbonat dan kaolin. Kaolin dikenal sebagai pengisi ekonomis untuk
memodifikasi proses dan penampilan karet alam dan karet sintesis. Mereka
ditambahkan pada karet alam untuk mengurangi daya rekat, meningkatkan
kekerasan, memperbaiki daya tahan dan mengurangi biaya.
2.2.7
BAHAN PENYERASI (COMPATIBILIZER)
Pengolahan kimia dilakukan dengan merubah permukaan pengisi atau
matriks dengan menggunakan bahan kimia tertentu. Umumnya perubahan
permukaan pengisi dilakukan dengan penambahan bahan penggandeng sedangkan
perubahan matriks dilakukan dengan menggunakan bahan penyerasi. Bahan
penggandeng atau bahan penyerasi yang digunakan harus serasi atau dapat bereaksi
dengan senyawa-senyawa kimia yang terdapat pada permukaan pengisi atau matriks
[35].
Bahan penyerasi adalah bahan kimia yang mempunyai satu segmen kimia
untuk menyambungkan satu polimer dan segmen kimia yang kedua dengan polimer
yang lain dengan cara membentuk ikatan kovalen antara dua fasa. Penggunaan bahan
penyerasi akan mengurangi kedua fasa polimer terpisah dengan cara meningkatkan
pelekatan antar muka antara kedua fasa. Umumnya bahan penyerasi merupakan
kopolimer blok atau cangkok yang terdiri dari segmen berlainan dengan cara kimia
akan serasi dengan fasa matriks polimer yang digunakan. Secara umum fungsi bahan
penyerasi adalah untuk [35] :
a.
Mengurangi tegangan antar muka peleburan polimer dengan memberikan
pengemulsian dan seterusnya menyebarkan satu fasa ke dalam fasa yang lain.
12
Universitas Sumatera Utara
b.
Menambah pelekatan antar muka.
c.
Menstabilkan fasa tersebar sewaktu pemprosesan.
2.3
MIKROKRISTAL SELULOSA AVICEL
Mikrokristal selulosa adalah selulosa yang di depolimerisasi dan di murnikan
sebagian yang biasa berwarna putih, tidak berbau, dan tidak berasa. Salah satu
sumber dari Mikrokristal selulosa adalah tanaman berkayu dan tanaman kapas,
mikrokristal selulosa dapat juga dibuat dari bahan yang memiliki kadar selulosa serta
lignoselulosa yang tinggi. Beberapa tanaman yang memiliki kandungan selulosa dan
lignoselulosa yang tinggi antara lain sekam padi, pakan ternak, Jerami beras,
Tongkol Jagung, kulit jeruk, serbuk gergaji, kulit kedelai, kulit manggis, kulit
pepaya, limbah kapas, serta biji mangga. Mikrokristal selulosa Avicel adalah
mikrokristal selulosa yang diproduksi dan dikembangkan oleh FMC Biopolymer.
Tabel kandungan selulosa pada beberapa tanaman ditunjukkan pada tabel 2.2, Tabel
sifat fisika dan kimia mikrokristal selulosa ditunjukkan pada tabel 2.3.
Tabel 2.2 Kandungan selulosa dan hemiselulosa pada beberapa tumbuhanan[18]
Nama
Selulosa Hemi Selulosa Lignin
Pisang abak 60-65
6-8
5-10
Coir
43
1
45
Kapas
90
6
-
Flax
70-72
14
4-5
Jute
61-63
13
3-13
Mesta
60
15
10
Palmirah
40-50
15
42-45
Nenas
80
-
12
Rami
80-85
3-4
0,5-1
Sisal
60-67
10-15
8-12
Straw
40
28
18
13
Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel 2.2 diatas, terlihat bahwa penggunaan mikrokristal selulosa
sebagai bahan pengisi film latex di indonesia memiliki potensi yang cukup besar
Tabel 2.3 Sifat Fisika dan kimia Mikrokristal selulosa [36]
Sifat
Keterangan
Nama
Mikrokristal Selulosa
Bau
Tidak Berbau
Bentuk
ubuk berwarna putih
pH
5-7
Kelarutan
Tidak larut dalam air
Densitas
0.2-0,5 gr/cc
Penggunaan selulosa sebagai bahan pengisi berfungsi untuk menahan
sebagian besar gaya yang bekerja pada produk lateks karet alam, sehingga sifat
mekanik dan karakteristik produk lateks karet alam diharapkan menjadi lebih baik.
2.4
ALKANOLAMIDA
Adapun kendala yang terdapat dalam penyediaan produk lateks karet alam
yaitu kurang serasinya sifat kimia antara pengisi yang hidrofilik dan lateks karet
alam yang hidrofobik. Untuk itu, diperlukan suatu modifikasi seperti pertukaran ion
pada kation di bagian luar pengisi dengan menggunakan surfaktan organik.
Surfaktan merupakan suatu molekul yang sekaligus memiliki gugus hidrofil
dan gugus lipofil sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan
minyak. Surfaktan adalah bahan aktif permukaan. Aktifitas surfaktan diperoleh
karena sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang
suka akan air (hidrofilik) dan bagian non polar yang suka akan minyak/lemak
(lipofilik). Umumnya bagian non polar (lipofilik) adalah merupakan rantai alkil yang
panjang, sementara bagian yang non polar (hidrofilik) mengandung gugus hidroksil
[37]. Pola penambahan surfaktan dalam matriks polimer ditunjukkan pada gambar
2.4 berikut :
14
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Pola Penambahan Surfaktan Dalam Matriks Polimer [38]
Surfaktan dapat digolongkan berdasarkan muatan pada gugus hidrofiliknya,
yaitu [21] :
•
Surfaktan non-ionik
Surfaktan non-ionik memiliki gugus hidrofilik yang tidak bermuatan di dalam larutan.
Umumnya surfaktan non-ionik merupakan senyawa alkohol. Contoh surfaktan
•
non-ionik adalah eter alkohol.
Surfaktan kationik
Surfaktan kationik memiliki gugus hidrofilik yang bermuatan positif di dalam larutan.
Umumnya surfaktan kationik merupakan senyawa amonium kuartener. Contoh
•
surfaktan kationik adalah heksadesitrimetil amonium bromida.
Surfaktan anionik
Surfaktan anionik memiliki gugus hidrofilik yang bermuatan negatif di dalam larutan.
Surfaktan anionik mengandung gugus sulfat, sulfonat dan karboksilat. Contoh
•
surfaktan anionik adalah alkil sulfat.
Surfaktan zwitter ionik (amfoter)
Surfaktan zwitter ionik memiliki gugus hidrofilik yang dapat bermuatan positif (kationik),
negatif (anionik) maupun tidak bermuatan (non-ionik) di dalam larutan,
bergantung pada pH larutan. Contoh senyawazwitter ionik adalah alkil betaine.
Dalam penelitian ini, jenis surfaktan yang digunakan adalah alkanolamida.
Alkanolamida adalah surfaktan non ionik dimanarantai hidrokarbon yang panjang
bersifat non polar sedangkan gugus amidanya bersifat sangat polar. Oleh karena itu,
diharapkan penggunaan alkanolamida dapat membuat interaksi antar fasa
(interphase) antara tepung kulit singkong dan lateks karet alam menjadi lebih kuat,
dengan asumsi rantai hidrokarbon yang panjang akan berinteraksi dengan lateks
15
Universitas Sumatera Utara
karet alam yang bersifat non polar, sedangkan gugus amida akan berinteraksi dengan
tepung kulit singkong yang bersifat polar.Struktur alkanolamida dapat dilihat pada
gambar 2.5 berikut.
O
C
NH2
gugus non-polar
gugus polar
Gambar 2.5 Molekul Polar dan Non-polar Senyawa Alkanolamida [38]
Senyawa alkanolamida dapat disintesismelalui reaksi amidasi langsung
menggunakan trigliseridadan dietanolamina sehingga akan menghasilkan senyawa
alkanolamida yang memiliki dua gugus hidroksi (poliol). Tahap awal dari reaksi ini
akan menghasilkan metil ester sebagai zat antara. Selanjutnya dengan adanya
penambahan dietanolamina yang berlebih, metil ester yang terbentuk akan segera
berubah menghasilkan alkanolamida, selanjutnya sisa dietanolamina dan natrium
metoksida sebagai katalis dapat dipisahkan dengan mencucinya menggunakan
larutan NaCl jenuh yang terlebih dahulu dilarutkan dalam dietil eter sehingga
diperoleh senyawa alkanolamida [24].
Dalam penelitian ini, sumber trigliserida yang digunakan adalah asam
palmitat dari turunan minyak kelapa sawit yaitu RBDPS (Refined Bleached
Deodorized Palm Stearin). RBDPS (Refined Bleached Deodorized Palm Stearin)
dipilih sebagai sumber trigliserida karena memiliki sifat kemurnian yang tinggi serta
harga yang relatif lebih terjangkau.Mekanisme reaksi pembuatan alkanolamida dapat
dilihat pada gambar 2.4 berikut.
16
Universitas Sumatera Utara
Adapun mekanisme reaksi yang diperkirakan terjadi adalah sebagai berikut :
Gambar 2.6 Reaksi Amidasi Trigliserida dengan DietanolaminaMembentuk
Alkanolamida [24]
2.5
PROSES LEACHING
Lateks karet alam yang berasal dari Hevea Brasiliensis digunakan untuk
berbagai produk seperti balon, kondom, beberapa peralatan medis dan sarung tangan.
Alergi akibat lateks telah menjadi masalah serius dimana keringat dapat
mengeluarkan protein dari dalam lateks yang apabila terjadi kontak dengan kulit
dapat menyebabkan alergi.
Leaching adalah proses pembuangan material hidrofilik dari produk latex
dengan cara mencuci produk lateks tersebut dengan air. Proses ini bertujuan untuk
17
Universitas Sumatera Utara
menghilangkan zat-zat lain selain karet yang larut dalam air seperti protein. Proses
leaching ini juga dapat meningkatkan dalam sifat fisis dari lateks seperti kekuatan
tarik dan kejernihan film [50].
2.6
PENGUJIAN DAN KARAKTERISASI
2.6.1 KARAKTERISASI FOURIER TRANSFORM INFRA RED (FT-IR)
Pada tahun 1965, Cooley dan Turky mendemonstrasikan teknik spektroskopi
FT-IR. Pada dasarnya teknik ini sama dengan spektroskopi infra merah biasa, kecuali
dilengkapi dengan cara perhitungan Fourier Transform dan pengolahan data untuk
mendapatkan resolusi dan kepekaan yang lebih tinggi. Teknik ini dilakukan dengan
penambahan peralatan interferometer yang telah lama ditemukan oleh Michelson
pada akhir abad 19.
Penggunaan spektrofotometer FT-IR untuk analisa banyak diajukan untuk
identifikasi suatu senyawa. Hal ini disebabkan spektrum FT-IR suatu senyawa
(misalnya organik) bersifat khas, artinya senyawa yang berbeda akan mempunyai
spektrum berbeda pula. Vibrasi ikatan kimia pada suatu molekul menyebabkan pita
serapan hampir seluruh di daerah spektrum IR 4000-450 cm-1.
Formulasi bahan polimer dengan kandungan aditif bervariasi seperti
pemlastis, pengisi, pemantap dan antioksidan memberikan kekhasan pada spektrum
inframerahnya. Analisis infra merah memberikan informasi tentang kandungan
aditif, panjang rantai, dan struktur rantai polimer. Di samping itu, analisis IR dapat
digunakan untuk karakterisasi bahan polimer yang terdegradasi oksidatif dengan
munculnya gugus karbonil dan pembentukan ikatan rangkap pada rantai polimer
[48].
2.6.2
KARAKTERISASI SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)
SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen
secara mikroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada
spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa
fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, Sinar X, elektron sekunder dan
absorbsi elektron.
Teknik SEM pada hakikatnya merupakan pemeriksaan dan analisa
permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari
18
Universitas Sumatera Utara
lapisan yang tebalnya sekitar 20 μm dari permukaan. Gambar permukaan yang
diperoleh merupakan tofografi segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan.
Gambar topografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang
dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh
detektor dan diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas
yang menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar dimonitor
dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke
dalam suatu disket.
Sampel yang dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai permukaan
dengan konduktifitas tinggi, karena polimer mempunyai konduktifitas rendah, maka
bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor (bahan penghantar) yang tipis. Yang
biasa digunakan adalah perak, tetapi jika dianalisa dalam waktu yang lama, lebih
baik digunakan emas atau campuran emas dan palladium [26].
2.7
APLIKASI DAN KEGUNAAN PRODUK LATEKS KARET ALAM
Karet alam merupakansalah satu polimer dengan monomer isoprenayang
berasal dari air getah dari tumbuhan Heveabrasiliensis dari famili Euphorbiceae.
Penggunaan karet alamsebagai matriks, disebabkan karet alam juga merupakan satu
biosentesis yang paling penting pada polimer yang memiliki sifat fisik dan kimia
yang baik, sehingga banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang. Selanjutnya,
sebagai biomakromolekul yang baik maka lateks karet alam banyak diaplikasikan
dalam produk-produk medis, yaitu sebagai tabung transfusi darah, kondom, sarung
tangan medis maupun pipa dalam saluran tubuh. Hal ini disebabkan oleh sifat
elastisitas, fleksibilitas, penyebaran antivirus, formabilitas dan biodegradabilitas
yang baik. Namun kekuatan tarik yang rendah danketahanan sobek yang kurang baik
merupakan kelemahan utama dari produk karet alam,terutama untuk produk sarung
tangan medis dankondom [47].
Sarung tangan karet banyak digunakan untuk keperluan medis, kimia, klinik,
industri kimia dan makanan, serta keperluan rumah tangga (house hold). Permintaan
komoditas sarung tangan karet dunia selalu meningkat rata-rata 20% per tahun
terutama di negara-negara Afrika dan Asia.Produksi sarung tangan dunia saat ini
mencapai ±100 milyarbuah. Sarung tangan dipasarkan dalam berbagai jenis dan
19
Universitas Sumatera Utara
ukuran, untuk keperluan medis (surgical/medical glove), pemeriksaan teknis
(examination glove), industri (industrial glove), dan rumah tangga/umum (household
glove) [48].
Gambar 2.7 Berbagai Macam Produk Lateks Karet Alam [48]
Dalam penelitian ini, lateks karet alam berpengisi organik tepung kulit
singkong dapat digunakan sebagai bahan baku untuk berbagai macamproduk-produk
medis, yaitu sebagai tabung transfusi darah, kondom, sarung tangan medis maupun
pipa dalam saluran tubuh.Pengunaan bahan tambahan pengisi diharapkan dapat
menggantikan kelemahan utama dari produk lateks karet alam, seperti kekuatan tarik
dan ketahanan sobek. Sekitar 90% bahan baku yang digunakan untuk pembuatan
sarung tangan dari karet alam adalah lateks pekat. Selain lateks pekat, sejumlah
bahan kimia yang diperlukan, seperti bahan kimia untuk pembuatan dispersi, bahan
untuk vulkanisasi, antioksidan, bahan akselerator, powder, dan lainnya [48].
20
Universitas Sumatera Utara