Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Karet Alam OrganoMonmorillonit Menggunakan CetilTrimetilammonium Bromida sebagai Pemodifikasi Permukaan
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Karet Alam
Karet merupakan polimer alam terpenting dan dipakai secara luas dilihat dari
sudut industri. Karet atau elastomer merupakan polimer yang memiliki daya pegas
atau kemampuan meregang dan kembali ke keadaan semula dengan cepat dan
sebagian besar memiliki struktur jaringan (Stevens, 2001). Karet alam adalah
material polimer yang di dapat dari tanaman Hevea Brasiliensis yang merupakan
tanaman daerah tropis dan tumbuhan optimal di dataran rendah (Ariyantoro,
2006).
Lateks adalah suatu koloid dari partikel karet dalam air. Lateks Hevea
Brasiliensis merupakan sitoplasma dari sel-sel pembuluh lateks yang mengandung
partikel karet dan non karet yang tersuspensi dalam medium cair yang
mengandung banyak bahan-bahan terlarut ion-ion anorganik dan ion-ion logam
yang masuk ke dalam lateks saat lateks disadap. Lateks yang terkumpul
digumpalkan dengan asam format (Hani, 2009). Karet alam mempunyai sifat-sifat
yang dapat memberikan keuntungan dan kemudahan dalam proses pengerjaan dan
pemakaiannya, baik dalam bentuk kompon maupun vulkanisat. Vulkanisat karet
alam mempunyai kepegasan pantul yang baik sehingga panas yang dihasilkan
rendah. Karet alam memiliki tegangan putus yang tinggi, ketahanan sobek dan
kikisnya juga baik sekali, tetapi karet alam memiliki beberapa kekurangan yaitu
kurang tahan terhadap panas, tidak tahan terhadap ozon dan cahaya matahari
(Nuyah, 2009).
Karet alam tidak murni poliisoprena, mengandung sekitar 95%
poliisoprena dan 5% bagian non karet seperti lemak, glikolipid, fospolipid,
protein, senyawa –senyawa anorganik dan lain-lain, mempunyai berat molekul
200.000-500.000 dengan dua ikatan rangkap yang biasanya digunakan dalam
reaksi kimia (Simpson, 2002). Berikut adalah reaksi polimerisasi Cis-1,4 isoprena
menjadi Cis-1,4 poliisoprena
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Reaksi polimerisasi Cis-1,4 Isoprena menjadi Cis-1,4 Isopropena
(Simpson, 2002)
Bahan-bahan selain karet yang terdapat di dalam lateks, seperti lipid dapat
berperan sebagai antioksidan. Sedangkan protein,selain berfungsi sebagai
penstabil sistem koloid lateks juga berperan sebagai bahan yang mempercepat
proses vulkanisasi pada pembuatan barang jadi karet. Protein dan lipid yang ada
di dalam lateks dapat membentuk senyawa fosfoliprotein, berupa membran
bermuatan negatif yang melapisi partikel karet.
2.1.1 Sifat Fisika dan Kimia Karet Alam
Karet alam dikenal sebagai elastomer yang memiliki sifat lunak tetapi
cukup kenyal sehingga akan kembali ke bentuknya semula setelah di ubah-ubah
bentuk. Perlakuan secara kimia terhadap karet alam menggambarkan jenis proses
yang digunakan untuk memperbaiki sifat polimer.
Karet alam termasuk ke dalam kelompok elastomer yang berpotensi besar
dalam perindustrian. Struktur molekulnya berupa jaringan dengan berat molekul
tinggi dan dengan tingkat kristalisasi yang relative tinggi, sehingga mampu
menyalurkan gaya-gaya bahkan melawannya jika dikenai beban statis maupun
dinamis. Hal ini menyebabkan karet alam memiliki kuat tarik, daya pantul tinggi,
kelenturan, daya cengkeram yang baik, kalor timbul yang rendah, elastisitas
tinggi, daya lekat, daya redam dan kestabilan suhu yang relatif baik. Sifat-sifat
unggul ini menyebabkan karet alam banyak digunakan untuk barang-barang
industri terutama ban.
Universitas Sumatera Utara
Akan tetapi, karet alam juga memiliki kelemahan. Karena karet alam
merupakan hidrokarbon tidak polar dengan kandungan ikatan tidak jenuh yang
tinggi di dalam molekulnya. Struktur karet alam tersebut menyebabkan
keelektronegatifannya rendah, sehingga polaritasnya juga rendah. Kondisi
demikian mengakibatkan karet mudah teroksidasi, tidak tahan panas, ozon,
degradasi pada suhu tinggidan pemuaian di dalam pelarut organik. Berbagai
kelemahan tersebut telah membatasi bidang penggunaan karet alam, terutama
untuk pembuatan barang jadi karet teknik yang harus tahan lingkungan ekstrim.
Hal ini menyebabkan penggunaan karet alam banyak digantikan oleh karet
sintetik (Hani, 2009).
Walaupun karet alam sekarang ini jumlah produksi dan konsumsinya jauh
dibawah karet sintetis atau karet buatan pabrik, tetapi sesungguhnya karet alam
belum dapat digantikan oleh karet sintetis. Adapun kelebihan-kelebihan yang
dimiliki karet alam dibanding karet sintetis adalah
1. Memiliki daya elastis atau daya lenting yang sempurna
2. Memiliki plastisitas yang baik sehingga pengolahannya mudah
3. Tidak mudah panas
4. Tidak mudah retak (Heru, 2005)
2.1.2 Standar Indonesian Rubber (SIR)
Standar mutu karet bongkah Indonesia tercantum dalam Standar Indonesia
Rubber (SIR). SIR adalah karet bongkah (karet rumah) yang telah dikeringkan
dan dikilang menjadi bandela-bandela pada standar spesifikasi mutu kadar
kotoran, kadar abu dan kadar zat yang sesuai dengan Standard Indonesian Rubber.
Ketentuan tentang SIR didasarkan pada ketentuan Menteri Perindustrian dan
Perdagangan dengan SK No. 143/KP/V/69. Peraturan yang berlaku mulai 18 Juni
1969 menetapkan ketentuan-ketentuan SIR sebagai berikut
1. Standart Indonesia Rubber (SIR) adalah karet alam yang dikeluarkan dari
daerah-daerah yang termasuk dalam lingkungan Negara Republik
Indonesia.
Universitas Sumatera Utara
2. Standart Indonesia Rubber (SIR) yang diperdagangkan dalam bentuk
bongkahan (balok) dengan ukuran (28x6.5) dalam inci. Bongkahanbongkahan yang telah dibungkus dengan plastik polietilena, tebalnya 0,03
mm, dengan titik pelunakan kurang dari 180oC, berat jenis 0,92 dan bebas
dari segala bentuk pelapis (coating). Pengepakan selanjutnya dapat
dilakukan kantung kertas/krapt 4 ply atau dalam bentuk pellet seberat 0,5
ton atau 1 ton.
3. Mutu untuk SIR ditetapkan berdasarkan spesifikasi teknis, berbeda dengan
cara visual yang konversional sebagaimana tercantum dalam International
Standart of Quality and packing for Natural Rubber (The Green Book).
4. Standart Indonesia Rubber (SIR) terdiri dari 3 jenis mutu dengan
spesifikasi teknis SIR 5, SIR 10, dan SIR 20. Semua jenis karet yang
diperdagangkan dalam bentuk SIR harus disertai dengan penetapan nilai
plasticity Retention Index (PRI) dengan menggunakan tanda huruf
“H” untuk PRI lebih besar atau sama dengan 80.
“ε” untuk PRI antara 60-79.
“S” untuk PRI antara 30-59.
5. Warna karet tidak menjadi bagian dalam spesifikasi teknis.
6. Setiap produsen dari SIR dengan mutu apapun diwajibkan untuk
mendaftarkan
pada
Departemen
Perdagangan.
Oleh
Departemen
Perdagangan akan diberikan tanda pengenal produsen kepada setiap
produsen karet bongkah untuk setiap pabrik yang diusahankan. Setiap
mutu SIR diwajibkan untuk menyerahkan contoh-contoh hasil produksi
kepada balai Penelitian Bogor atau Balai Penelitian Perkebunan, sesuai
dengan ketentuan-ketentuan yang ditetapkan oleh kedua balai tersebut
untuk mendapatkan Surat Penetapan Jenis Mutu Produksi.
7. Setiap eksport karet SIR wajib disertai dengan sertifikat kualitas yang
dikeluarkan/disahkan oleh Badan Lembaga Penelitian Perindustrian.
8. Setiap pembungkus bongkah dari SIR harus diberi tanda dengan lambing
SIR dan menurut ketentuan-ketentuan yang diberikan oleh Departemen
Perdagangan. Eksport dari karet bongkah yang tidak memenuhi syaratsyarat SIR di atas akan dilarang.
Universitas Sumatera Utara
2.1.3 Vulkanisasi Karet
Vulkanisasi adalah suatu reaksi kimia yang menyebabkan molekul karet yang
linier mengalami reaksi sambung silang (crosslinking) sehingga menyebabkan
molekul polimer yang membentuk rangkaian tiga dimensi. Reaksi ini merubah
karet yang bersifat plastis (lembut) dan lemah menjadi karet yang elastis, keras
dan kuat. Vulkanisasi juga dikenal dengan proses pematangan (curing), dan
molekul karet yang sudah tersambung silang dirujuk sebagai vulkanisasi sebagai
vulkanisat karet (rubber vulcanizate).
Reaksi vulkanisasi ditemukan oleh seorang Amerika, Charles Goodyear
dalam tahun 1839, dan merupakan langkah penting dalam teknologi karet. Beliau
memanaskan suatu campuran karet, sulfur dan timah putih untuk mendapatkan
sifat-sifat yang lebih baik. Akan tetapi apabila bahan-bahan pemvulkanisasi
(kuratif) yang lain ditambahkan seperti pencepat (accelerator ) reaksi sambung
silang maka waktu vulkanisasi dengan suhu yang sama hanya 30 menit. Sistem
vulkanisasi yang terakhir ini dikenal sebagai sistem vulkanisasi sulfur yang
terakselerasi. Secara umum sistem ini diklasifikasikan menjadi tiga yaitu
pemvulkanisasian konvensional, semiefisiensi dan efisiensi. Sebagai contoh
system konvensional mengandung sulfur lebih banyak dibanding pencepat. Sistem
effisiensi mengandung pencepat lebih banyak sedangkan system semi-effisien
jumlah sulfur dan pencepat adalah sama banyak (Surya, 2006).
2.2 Mastikasi
Mastikasi adalah proses awal dari pembuatan barang jadi karet. Proses ini
merupakan proses penurunan berat molekul karet yang ditunjukkan oleh
penurunan viskositas karet sehingga pencampuran bahan kompon, yang
sebahagian besar adalah serbuk padat dengan karet dapat berlangsung dengan
mudah dan merata. Penurunan berat molekul terjadi akibat rantai-rantai utama
atau backbone dari karet diputus-putus yang berakibat viskositasnya menurun.
Sebagai contoh pada proses mastikasi karet alam terjadi penurunan berat molekul
yang lebih rendah (Bristow,1963).
Universitas Sumatera Utara
2.3 Kompatibilitas Campuran Polimer
Bila antara pemlastis dan polimer tidak terjadi interaksi dan karena pada
praktiknya pemlastis ditambahkan menggunakan mesin pencampur, maka mulamula terjadi campuran koloid yang tak mantap (polimer dan pemlastis tidak
kompatibel). Sifat fisik dan mekanis polimer terplastisasi dalam kondisi ini sangat
sukar diramalkan, bahkan tidak jarang bahwa kualitas sifat fisik hasil polimer
menjadi lebih rendah (Wirjosentono, 1995).
Upaya pengoptimalan sifat bahan polipaduan dapat juga dilakukan dengan
menambahkan bahan pengkompatibel (compatilizer ), pemplastis (plasticizer ),
penumbuh rantai ikat silang dan pembentuk fasa dispersi (solid phase dispersant).
Selain itu proses pembuatan polipaduan dengan metode blending harus dijaga
agar tidak terjadinya degradasi rantai polimer akibat pemanasan yang sifatnya
destruktif terhadap sifat mekanik. Karena itu perlu dilakukan pengendalian
terhadap kinetika reaksi yang digunakan meliputi faktor kecepatan pengadukan,
pemanasan dan pendinginan agar konstribusi perbaikan kinerja sifat mekanik
polipaduan yang terbentuk sesuai hipotesa awal yang diinginkan (Kunert,1981)
2.4 Surfaktan
Surfaktan adalah suatu garam asam lemak amfifilik berantai panjang dengan
“kepala” hidrofilik dan “ekor” hidrofobik. Di dalam larutan encer, surfaktan
membentuk agregat-agregat atau misel-misel (yang panjangnya 0.1-0.3 µm),
terdiri dari 50-100 molekul yang terorientasi pada bagian dalam ekornya,
sehingga membentuk suatu lingkungan hidrokarbon dan permukaan yang bersifat
hidrofilik pada bagian kepala bersentuhan dengan air. Misel-misel tersebut berada
pada keadaan setimbang dengan molekul-molekul bebas di dalam fase cair dan
konsentrasinya harus melebihi “konsentrasi kritik misel” pada pengemulsi,
(Cowie,1973).
Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa
dengan air, sedangkan gugus lipofilik bersifat non polar dan mudah bersenyawa
dengan minyak. Pada molekul surfaktan, salah satu gugus harus lebih dominan
jumlahnya. Bila gugus polarnya yang lebih dominan, maka molekul-molekul
Universitas Sumatera Utara
surfaktan tersebut akan diabsorpsi lebih kuat oleh air dibandingkan dengan
minyak. Akibatnya tegangan permukaan air menjadi lebih rendah sehingga mudah
menyebar dan menjadi fase kontinu. Demikian pula sebaliknya bila gugus non
polarnya lebih dominan, maka molekul-molekul surfaktan tersebut akan
diabsorpsi lebih kuat oleh minyak menjadi lebih rendah sehingga mudah
menyebar dan menjadi fase kontinu. Penambahan surfaktan dalam larutan akan
menyebabkan
turunnya
tegangan
permukaan
larutan.
Setelah
mencapai
konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan konstan walaupun konsentrasi
sutfaktan ditingkatkan (Myers, 2006).
2.4.1 Pembagian Surfaktan
Surfaktan dapat dikelompokkan sebagai anionik, kationik, non-ionik, atau
amfoter, bergantung pada sifat dasar gugus hidrofiliknya. Sabun dengan gugus
karboksilatnya
adalah
surfaktan
anionik,
benzalkoniumklorida
(N-benzil
ammonium kuartener klorida) yang bersifat anti bakteri adalah contoh-contoh
surfaktan kationik. Surfaktan netral mengandung suatu gugus non-ion seperti
suatu karbohidrat yang dapat berikatan hydrogen dengan air (Fessenden, 1986).
2.4.1.1 Surfaktan Anionik
Kenegatifan dari muatan gugus kepala hidrofilik pada surfaktan anionik dapat
terdiri dari sulfat, sulfonat, sulfosuksinat atau gugus fosfat yang berhimpitan pada
bagian yang hidrofobik. Sifat dari gugus hidrofilik akan mempengaruhi
1. Perluasaan stabilisasi elektrostatik
2. Sifat surfaktan sebagai fungsi pH
3. Derajat hidrolisis
4. Variasi kestabilan lateks terhadap waktu,kondisi elekrolit dan temperatur.
Sifat dari gugus hidrofobik akan mempengaruhi sifat menyerap surfaktan terhadap
permukaan partikel lateks,tegangan permukaan (yang mempengaruhi emulsifikasi
monomer) dan tingkat stabilisasi sterik.
Universitas Sumatera Utara
2.4.1.2 Surfaktan Kationik
Surfaktan kationik jarang digunakan dalam aplikasi polimerisasi emulsi karena
surfaktan kationik tidak sesuai dengan surfaktan anionik dan kenegatifan muatan
partikel lateks. Surfaktan-surfaktan ini biasanya digunakan pada garam amina
berantai panjang, poliamina dan garam-garamnya, garam amonium kuartener
(misalnya ammonium heksadesiltrimetil bromida), amina polioksietilen berantai
panjang dan turunannya.
2.4.1.3 Surfaktan Non-ionik
Surfaktan non ionik dapat ditentukan ke dalam kelas alkilfenol polioksietilen,
alkohol polioksietilen berantai panjang, polioksipropilen glikol polioksietilen
(yaitu kopolimer blok yang terbentuk dari etilen oksida dan propilen oksida), ester
asam karboksilat berantai panjang, alkanolamin terkondensasi, asetilen glikol
tersier, silikon polioksietil, N-alkilpirolidon dan alkilpoliglikosida. Tiga kelas
pertama yang disebutkan adalah surfaktan non-ionik yang paling sering digunakan
untuk proses polimerisasi emulsi.
2.4.1.4 Surfaktan Zwitterion
Surfaktan jenis ini menunjukkan sifat sebagai anionik pada pH tinggi dan bersifat
sebagai kationik pada pH rendah dan dapat dikategorikan sebagai asam β-Nalkilaminopropionat, asam N-alkil-β-iminodipropionat, imidazole karboksilat, Nalkilbetam dan amina oksida. Sulfobetain bersifat amfoter pada setiap pH,
surfaktan ini jarang digunakan dalam proses polimerisasi emulsi.
Biasanya surfaktan anionik digunakan dalam polimerisasi emulsi surfaktan
konvensional lainnya biasanya juga digunakan, seperti surfaktan kationik (untuk
membuat partikel lateks bermuatan kationik dalam aplikasi khusus seperti lapisan
kertas dan aspal aditif) dan surfaktan non ionik (untuk mengontrol morfologi
partikel lateks dan untuk meningkatkan stabilitas awal polimerisasi koloid untuk
mencegah gangguan mekanis, pembentukan dan peningkatan elektrolit) (Lovell,
1997).
Universitas Sumatera Utara
Surfaktan, baik ionik maupun nonionik telah digunakan untuk membentuk
flokulasi partikel suspensi. Konsentrasi yang diperlukan untuk mencapai efek
akan tampak menjadi kritik,karena senyawa ini dapat juga bekerja sebagai zat
pembasah untuk memperoleh/mencapai disperse (Anief, 1999).
2.4.2 Cetiltrimetilammonium Bromida
CTAB merupakan surfaktan kationik dengan rumus
BrN, dengan berat
molekul 364,45 g/mol. Berbentuk serbuk putih, titik lebur 237-143oC. Sebagai
surfaktan, CTAB banyak digunakan sebagai buffer larutan untuk mengekstraksi
DNA dan sebagai pemodifikasi permukaan dalam pembuatan komposit clay.
2.5 Monmorillonit
Monmorillonit merupakan kelompok mineral filosilikat yang paling banyak
menarik perhatian. Monmorillonit memiliki sifat seperti tanah liat, dimana pada
X-Ray ditunjukkan dari kaolin dan bisa dibentuk dari mineral dengan partikel
koloidal tertutup pada strukturnya. Sangat lembut, berwarna putih dan abu-abu
menjadi merah rose dan kebiru-biruan. Berikut adalah rumus struktur dari
monmorillonit yang ditunjukkan pada gambar 2.2
M+y(Al2-yMgy)(Si4) O10(OH)2 * nH2O
Gambar 2.2.
Rumus Struktur Montmorillonit (Dana, 1960)
Monmorillonit termasuk mineral tanah liat dari t-o-t, lapisan silikat dari
kedua dioktahedral. Karakteristik yang dapat dimengerti dari bilangan grup ini
adalah kemampuannya untuk mengabsorpsi molekul air dimana dapat
meningkatkan kemampuannya pada strukturnya (Hurlbut, 1985).
Monmorillonit murni dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang
penggunaan, seperti kertas fotokopi tanpa karbon, adsorben selektif, pengobatan,
membran, organoclay, polymeri clay, pillared clay, nanoclay dan produksi katalis
(Vaccari, 1998).
Universitas Sumatera Utara
2.5.1 Sifat-Sifat Monmorillonit
Monmorilonit memiliki kemampuan untuk mengembang serta kemampuan untuk
di interkalasi dengan senyawa organik membentuk material komposit organikanorganik. Selain itu mineral ini juga mempunyai kapasitas penukar kation yang
tinggi sehingga ruang antar lapis monmorillonit mampu mengakomodasi kation
dalam jumlah yang besar serta menjadi monmorillonit sebagai material yang unik.
Na-monmorillonit memiliki kandungan Na+ yang besar pada antar
lapisnya. Selain itu memiliki sifat mudah mengembang bila direndam dalam air
dan akan terbentuk suspensi bila didispersikan ke dalam air. Untuk Camonmorillonit, kandungan Ca+ dan Mg2+ relatif lebih banyak bila dibandingkan
dengan kandungan Na+. Ca-monmorillonit memiliki sifat sedikit menyerap air dan
jika didispersikan ke dalam air akan cepat mengendap atau tidak terbentuk
suspensi. Oleh karena itu, Na-monmorillonit sering disebut dengan monmorilloni
mengembang dan Ca-monmorillonit disebut dengan monmorillonit tidak
mengembang (Riyanto, 1994).
2.6 Bahan Pengisi
Bahan pelunak bahan-bahan yang ditambahkan untuk memudahkan pencampuran
karet dengan bahan-bahan kimia lainnya, terutama campuran bahan pengisi
memerlukan waktu yang lebih singkat. Bahan pelunak juga berfungsi sebagai
bahan pembantu pengolah yaitu mempermudah pemberian bentuk dan membuat
barang-barang jadi dari karet lebih empuk, bersifat licin dan mengkilat. Seperti
asam stearate, lilin, resin dan lain-lain.
Bahan pengaktif adalah bahan yang dapat meningkatkan kerja dari bahan
pemercepat. Umumnya bahan pemercepat tidak dapat bekerja baik tanpa bahan
pengaktif. Bahan pengaktif yang bias digunakan adalah ZnO, asam stearat, PbO,
MgO dan sebagainya.
Universitas Sumatera Utara
Antioksidan berfungsi mencegah atau mengurangi kerusakan produk
karena pengaruh oksidasi yang dapat menyebabkan pemutusan rantai polimer.
Tanda-tanda yang terlihat apabila produk rusak adalah polimer menjadi rapuh,
kecepatan alir polimer tidak stabil dan cenderung menjadi lebih tinggi.
Bahan pengisi (filler ), vulkanisasi dengan komposisi karet, sulfur,
akselerator, aktivator dan asam organik selektif bersifat lembut. Penambahan ini
meningkatan sifat-sifat mekanik seperti kekuatan tarik, kekakuan, serta ketahan
sobek. Kemampuan filler untuk memperbaiki sifat vulkanisat dipengaruhi oleh
sifat alami filler, tipe elastomer dan jumlah filler yang digunakan. Karbon hitam
adalah filler yang palling efisien meskipun ukuran partikel, kondisi permukaan
dan sifat lain dapat dikombinasikan secara luas. Karbon hitam selama ini
merupakan bahan murah yang dapat memperbaiki sifat penting vulkanisat yaitu
kekuatan tarik, ketahana sobek dan ketahanan abrasi. Akan tetapi karbon hitam
dapat menyebabkan polusi dan memberi warna hitam. Polimer berlapis silikat
mulai diteliti sejak dikenalkan nanokomposit polymida-organoclay. Clay dan
mineral clay termasuk montmorilonit, saponit, hektorit dan sebagainya mulai
digunakan sebagai pengisi pada karet dan plastik (Arroyo, 2003).
Penguatan elastomer oleh pengisi koloid, seperti karbon hitam, clay atau
silika, memainkan peranan penting dalam perbaikan sifat mekanik bahan karet.
Potensi penguatan ini terutama disebabkan dua efek yaitu pembentukan jaringan
pengisi terikat secara fleksibel dan kopling polimer-filler yang kuat. Kedua efek
ini timbul akibat tingginya aktivitas permukaan dan permukaan partikel filler yang
spesifik (Vilgis, 2009).
2.7 Komposit
Komposit dapat didefinisikan sebagai yang terdiri dari dua atau lebih material
dimana sifat kimia dan fisika yang berbeda dipisahkan oleh sebuah gaya
antarmuka yang bebeda. Komposit menjadi bahan penting karena memiliki
keuntungan seperti berat molekul rendah, ketahanan terhadap korosi, daya tahan
tinggi dan lebih cepat proses pembuatannya. Komposit banyak digunakan sebagai
Universitas Sumatera Utara
bahan dalam membuat material pesawat, kemasan peralatan elektronik untuk
medis dan beberapa bahan bangunan rumah. Perbedaan antara campuran dan
komposit adalah bahwa dalam komposit dua konstituen utama tetap dikenali
sementara dalam campuran mungkin tidak dikenali. Bahan utama yang biasa
digunakan adalah kayu, beton, keramik dan sebagainya (Thomas, 2012).
Pencampuran dilakukan untuk mendapatkan sifat-sifat yang diinginkan
dengan berbagai variasi seperti komposisi bahan, temperatur pencampuran dan
lainnya. Ada tiga jenis poliblen polimer sintetik dengan polimer sintetik, polimer
sintetik dengan polimer alam dan polimer alam dengan polimer alam. Proses
pencampuran dapat digolongkan menjadi dua jenis, yakni :
a. Blending kimia yaitu menghasilkan suatu kopolimer yang ditandai dengan
terjadinya ikatan-ikatan kovalen antar polimer-polimer penyusunnya.
b. Blending fisik, yaitu blending atas dua jenis polimer atau lebih yang
strukturnya berbeda yang menghasilkan suatu poliblen. Dengan demikian
dalam poliblen ini tidak terjadi ikatan kovalen antar komponenkomponennya. Interaksi yang terjadi dalam sistem ini dapat berupa ikatan
hidrogen, interaksi dipol-dipol dan ikatan van der walls (Bandrup, 1997).
2.7.1 Nanokomposit
Nanokomposit adalah suatu komposit dimana setidaknya salah satu fase
berukuran nanometer. Polimer nanokomposit merupakan material yang terbentuk
melalui penggabungan material polimer organik dengan material lain dalam skala
nanometer. Polimer nanokomposit sangat menarik perhatian karena seringkali
mempunyai sifat mekanik, termal, elektrik dan optik yang lebih baik
dibandingkan dengan makro ataupun mikropartikel.
Secara umum polimer nanokomposit terbentuk dengan mendispersikan
nanopartikel organik atau anorganik pada matriks polimer. Nanopartikel dapat
berupa material tiga dimensi berbentuk sterik atau polihedral seperti silika,
material dua dimensi berupa padatan berlapis seperti clay, grafit dan hidrotalsit
ataupun nanofiber satu dimensi seperti nanotube.
Universitas Sumatera Utara
Nanokomposit
penggabungan antara
polimer-lempung
biasanya
merupakan
polimer dan bahan komposit
sebagai
bahan
penguat
(reinforcement), seperti silika, zeolit dan lain-lain. Reinforcement yang digunakan
biasanya juga sebagai pengisi pada matriks polimer (Arroyo, 2003).
Polimer-nanokomposit biasanya merupakan bahan penggabungan antara
polimer dan bahan komposit sebagai penguat (reinforcement) seperti silika, zeolit,
dan monmorillonit (MMT). Reinforcement yang digunakan biasanya juga sebagai
pengisi pada matriks polimer. Antara karet alam dan MMT mempunyai sifat yang
berbeda. Untuk mempersatukan kedua bahan yaitu karet alam yang bersifat
nonpolar dan MMT yang bersifat polar dibutuhkan zat pemersatu yang biasa
disebut kompatibel. Kompatibel yang biasa digunakan adalah zat yang identik
dengan matriks polimer serta dapat mengikat filler itu sendiri. Bahan kompatibel
yang sering digunakan dalam pembuatan polimer-nanokomposit adalah PP-g-MA.
Kompatibel yang paling banyak digunakan adalah kopolimer tipe blok maupun
graft (Liza, 2005).
2.7.2 Aplikasi dan Penggunaan Nanokomposit
Beberapa aplikasi penting teknologi yang didasarkan material nano antara lain
produksi bubuk nano keramik dan material lain, nanokomposit, pengembangan
sistem nanoelektrokimia, aplikasi penggunaan tabung nano untuk menyimpan
hidrogen, chip DNA dan chip untuk menguji kadar logam dalam kimia maupun
biokimia. Teknologi nano juga digunakan dalam mendeteksi gen maupun
mendeteksi obat dalam bidang kedokteran. Selain itu, dapat juga digunakan dalam
alat-alat nanoelektronik. Pengembangan teknologi nano lebih lanjut diaplikasikan
dalam pembuatan laser jenis baru, nanosensor, nanokomputer (yang berbasis
nano tabung dan nano material) dan banyak lagi aplikasi lainnya (Rao, 2004).
Universitas Sumatera Utara
2.8 Maleat Anhidrida
Maleat Anhidrida (C4H2O3) larut dalam aseton dan air, tidak berwarna atau
berwarna putih padat dalam keadaan murni dengan abu yang sangat tajam,
memiliki massa molar 98.06 g/mol, berwarna kristal putih dan memiliki densitas
1.314 g/cm3. Maleat Anhidrida adalah senyawa vinil tidak jenuh yang merupakan
bahan mentah dalam sintesa resin polyester, pelapisan permukaan karet sintesis,
bahan aditif dan minyak pelumas, plastisizer, kopolimer dan ikatan ini berperan
dalam reaksi adisi.
HC
CH
C
O
C
O
O
Gambar 2.3 Struktur maleat anhidrida (Kroschwitz, 1990).
Maleat anhidrida telah berkembang di dunia. Maleat anhidrida diproduksi
secara komersil dari oksidasi benzene atau butana. Proses butana dianggap
memiliki ekonomi yang unggul dan merupakan proses yang paling disukai oleh
produsen. Namun, sejumlah kecil dihasilkan oleh benzena. Maleat Anhidrida
berbau sangat tajam dan beracun sehingga bisa menimbulkan iritasi pada kulit dan
selaput lendir dan juga menyebabkan kebakaran.
2.9 Benzoil Peroksida
Benzoil peroksida merupakan senyawa peroksida yang berfungsi sebagai inisiator
dalam proses polimerisasi dan bahan pembentukan ikatan silang dari berbagai
polimer dan materi polimer. Senyawa peroksida ini dapat digunakan sebagai
pembentuk radikal bebas. Benzoil peroksida mempunyai waktu paruh yang
dipengaruhi tekanan dan temperatur, waktu paruh relatif kecil 0,37 jam pada
temperature 1000C. Inisiator diperlukan dalam pembentukan papan partikel
berbahan baku limbah serbuk kayu dan limbah plastikpolipropilena, karena tanpa
adanya inisiator maka kinerja dari kompatibel dalam hal ini Maleat Anhidrida
hanya bisa terjadi reaksi esterifikasi dengan gugus OH dari bahan baku sedangkan
reaksi gabungan dengan polipropilena tidak terjadi.
Universitas Sumatera Utara
2.10 Asam Stearat
Asam stearat dengan rumus kimia CH3(CH2)16COOH merupakan padatan putih
yang meleleh pada 72oC. Tidak dapat larut dalam air, tetapi larut dalam etanol dan
eter. Jika ditambahkan garam natrium dan kalium akan membentuk sabun. Asam
ini juga digunakan sebagai bahan pembuatan lilin. Molekul asam stearat memiliki
daerah hidrofobik dan hidrofilik sekaligus, dua sifat yang saling bertolak
belakang, atau mempunyai sifat amfipatik karena mengandung gugus karboksilat
ionik (suka air) pada satu ujung dan rantai hidrokarbon hidrofobik (Bahl, 2000).
Minyak organik dengan berat molekul yang rendah yang digunakan pada
proses pencampuran polimer yaitu asam stearat, lilin, gliserol monostearat,
palmitat, dan garam logam. Salah satu bahan pendispersi atau pelunak yang sering
digunakan adalah asam stearat. Asam stearat memiliki sifat bau tajam dan tak
sedap. Anggota deret yang lebih tinggi tidak atsiri, bertitik leleh rendah, dan
berwujud padat seperti lilin. Asam stearat (C-18) diperoleh dari lemak sapi
(Wilbraham, 1992).
2.11 Analisis dan Karakterisasi Bahan Polimer
Karakterisasi yang akan dilakukan dalam penelitian ini yaitu meliputi pengujian
ukuran partikel dengan menggunakan Particel Size Analyzer (PSA), pengujian
bobot molekul dengan menggunakan viskositas Mooney, pengujian terhadap
gugus fungsi dengan menggunakan Spektroskopi Infra Merah (FT-IR) dan
Analisa permukaan dengan menggunakan Scanning Elektron Microscopy (SEM).
2.11.1 Particle Size Analyzer
Analisa ukuran partikel adalah sebuah sifat fundamental dari endapan suatu
partikel yang dapat memberikan informasi tentang asal dan sejarah pertikel
tersebut. Distribusi ukuran juga merupakan hal penting seperti untuk menilai
perilaku granular yang digunakan oleh suatu senyawa atau gaya gravitasi.
Diantara senyawa-senyawa dalam tubuh hanya ada satu partikel yang
berkarakteristik dimensi linear.Partikel irregular memiliki banyak sifat dari
beberapa karakteristik dimensi linear.
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan partikel secara modern umumnya menggunakan analisis
gambar atau beberapa jenis penghitung partikel. Gambar didapatkan secara
tradisional dengan mikroskop electron atau untuk partikel yang lebuh kecil
menggunakan SEM (James & Syvitski, 1991).
Penyinaran sinar laser pada analisis ukuran partikel dalam keadaan
tersebar.Pengukuran distribusi intensitas difraksi cahaya spasial dan penyebaran
cahaya dari partikel. Distribusi ukuran partikel dihitung dari hasil pengukura.
Difraksi sinar laser analisis ukuran partikel meliputi perangkat laser untuk
menghasilkan sinar laser ultraviolet sebagai sumber cahaya dan melekatkan atau
melepaskan fluorescent untuk mengetahui permukaan photodiode array yang
mengetahui distribusi intensitas cahaya spasial dan penyebarab cahaya selama
terjadinya pengukuran (Totoki, 2007).
Particel Size Analyzer adalah alat yang mampu mengukur partikel
distribusi ukuran emulsi, suspensi dan bubuk kering. Hal ini dapat melakukan
berbagai analisis dalam penggunaan operasi yang sangat ramah lingkungan.
Keunggulannya antara lain
1. Akurasi dan reproduksibilitas berada dalam ±1%
2. Mengukur berkisar dari 0,02 nm sampai 2000 nm
3. Dapat digunakan untuk pengukuran distribusi ukuran partikel emulsi,
suspensi dan bubuk kering (Hossaen, 2010).
2.11.2 Spektroskopi Fourier Transform Infra Merah
Serapan radiasi infra merah oleh suatu molekul terjadi karena interaksi vibrasi
ikatan kimia yang menyebabkan perubahan polarisabilitas dengan medan listrik
gelombang elektromagnetik. Ada dua jenis vibrasi ikatan kimia yang dapat
menyerap radiasi infra merah, yakni vibrasi longitudinal dan vibrasi sudut.
Sistem analisa spektroskopi infra merah telah memberikan keunggulan
dalam mengkarakterisasi senyawa organik dan formulasi material polimer.
Analisa infra merahakan menentukan gugus fungsi dari molekul yang
memberikan regangan pada daerah serapan infra merah. Tahap awal identifikasi
bahan polimer, maka harus diketahui pita serapan yang karakteristik untuk
Universitas Sumatera Utara
masing-masing polimer dengan membandingkan spektrum yang telah dikenal.
Pita serapan yang khas ditunjukkan oleh monomer penyusun material dan struktur
molekulnya (Hummel, 1985).
2.11.3 Uji Kekuatan Tarik
Untuk mengukur kekuatan tarik, suatu spesimen dijepit pada kedua ujungnya,
salah satu ujung dibuat tetap, dan di aplikasikan suatu bahan yang naik sedikit
demi sedikit keujung lainnnya sampai sampel tersebut patah. Spesimen-spesimen
serat dan elastomer bentuknya berbeda tetapi pada prinsipnya diuji dengan cara
yang sama. Kekuatan tarik diberikan sebagai keuletan (tenacity), parameter
kekuatan tarik yang umum dipakai oleh para ilmuwan serat ( Stevens, 2001).
Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan tarik
(
t
) menggunakan alat pengukur tensometer atau dinamometer, bila terhadap
bahan diberikan tegangan. Secara praktis, kekuatan tarik diartikan sebagai
besarnya beban maksimum (Fmaks) yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen
bahan, dibagi dengan luas penampang bahan.Karena selama di bawah pengaruh
tegangan, spesimen mengalami perubahan bentuk (deformasi) maka definisi
kekuatan tarik dinyatakan dengan luas penampang semula (Ao).
t
=
(2.1)
Selama perubahan bentuk dapat diasumsikan bahwa volume spesimen tidak
berubah. Perpanjangan tegangan pada saat bahan terputus disebut kemuluran.
Besarnya kemuluran ( ) dapat didefinisikan sebagai berikut:
=
x 100 %
(2.2)
keterangan :
= kemuluran (%)
l0 = panjang specimen mula-mula (mm)
l = panjang spesimen saat putus (mm)
(Wirjosentono, 1995).
2.11.4 Scanning Electron Microscopy
Universitas Sumatera Utara
SEM berbeda dengan mikroskop electron transmisi (TEM) dalam hal ini suatu
berkas insiden elektron yang sangat halus discan menyilangi permukaan sampel
sinkronisasi dengan berkas tersebut dalam tabung sinar katoda. Elektron-elektron
yang terhambur digunakan untuk memproduksi sinyal yang memodulasi berkas
dalam tabung sinar katoda, yang memproduksi suatu citra dengan kedalaman
medan yang besar dan penampakan yang hampir tiga dimensi.
Dalam penelitian morfologi permukaan SEM terbatas pemakaiannya,
tetapi memberikan informasi yang bermanfaat mengenai topologi permukaan
dengan resolusi sekitar 100 Å. Aplikasi-aplikasi yang khas mencakup penelitian
dispersi-dispersi pigmen dalam cat, pelepuhan atau peretakan coating, bahanbahan fasa dalam polipaduan yang tak dapat campur, struktur sel busa-busa
polimer dan kerusakan pada bahan perekat. SEM teristimewa berharga dalam
mengevaluasi betapa penanaman (implant) bedah polimerik bereaksi baik dengan
lingkungan bagian-bagiannya (Stevens, 2001).
Proses pengamatan mikroskopis menggunakan SEM dilakukan pada
permukaan sampel dimana mula – mula sampel dilapisi dengan emas bercampur
paladium dalam suatu ruangan (vacum evaporator ) bertekanan 0,2 Torr dengan
menggunakan mesin JEOL JSM-6360LA-EXD JED-2200 Series. Selanjutnya
sampel disinari dengan pancaran elektron bertenaga 20 kV pada ruangan khusus
sehingga sampel mengeluarkan elektron sekunder dan elektron yang terpental
dapat dideteksi oleh detektor Scientor yang diperkuat dengan suatu rangkaian
listrik yang menyebabkan timbulnya gambar CRT (Cathode Ray Tube) selama 4
menit. Kemudian coating dengan tebal lapisan 400 Å dimasukkan ke dalam
spesimen Chamber pada mesin SEM (JSM-35C) untuk dilakukan pemotretan.
Hasil pemotretan dapat disesuaikan dengan perbesaran yang diinginkan.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Karet Alam
Karet merupakan polimer alam terpenting dan dipakai secara luas dilihat dari
sudut industri. Karet atau elastomer merupakan polimer yang memiliki daya pegas
atau kemampuan meregang dan kembali ke keadaan semula dengan cepat dan
sebagian besar memiliki struktur jaringan (Stevens, 2001). Karet alam adalah
material polimer yang di dapat dari tanaman Hevea Brasiliensis yang merupakan
tanaman daerah tropis dan tumbuhan optimal di dataran rendah (Ariyantoro,
2006).
Lateks adalah suatu koloid dari partikel karet dalam air. Lateks Hevea
Brasiliensis merupakan sitoplasma dari sel-sel pembuluh lateks yang mengandung
partikel karet dan non karet yang tersuspensi dalam medium cair yang
mengandung banyak bahan-bahan terlarut ion-ion anorganik dan ion-ion logam
yang masuk ke dalam lateks saat lateks disadap. Lateks yang terkumpul
digumpalkan dengan asam format (Hani, 2009). Karet alam mempunyai sifat-sifat
yang dapat memberikan keuntungan dan kemudahan dalam proses pengerjaan dan
pemakaiannya, baik dalam bentuk kompon maupun vulkanisat. Vulkanisat karet
alam mempunyai kepegasan pantul yang baik sehingga panas yang dihasilkan
rendah. Karet alam memiliki tegangan putus yang tinggi, ketahanan sobek dan
kikisnya juga baik sekali, tetapi karet alam memiliki beberapa kekurangan yaitu
kurang tahan terhadap panas, tidak tahan terhadap ozon dan cahaya matahari
(Nuyah, 2009).
Karet alam tidak murni poliisoprena, mengandung sekitar 95%
poliisoprena dan 5% bagian non karet seperti lemak, glikolipid, fospolipid,
protein, senyawa –senyawa anorganik dan lain-lain, mempunyai berat molekul
200.000-500.000 dengan dua ikatan rangkap yang biasanya digunakan dalam
reaksi kimia (Simpson, 2002). Berikut adalah reaksi polimerisasi Cis-1,4 isoprena
menjadi Cis-1,4 poliisoprena
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Reaksi polimerisasi Cis-1,4 Isoprena menjadi Cis-1,4 Isopropena
(Simpson, 2002)
Bahan-bahan selain karet yang terdapat di dalam lateks, seperti lipid dapat
berperan sebagai antioksidan. Sedangkan protein,selain berfungsi sebagai
penstabil sistem koloid lateks juga berperan sebagai bahan yang mempercepat
proses vulkanisasi pada pembuatan barang jadi karet. Protein dan lipid yang ada
di dalam lateks dapat membentuk senyawa fosfoliprotein, berupa membran
bermuatan negatif yang melapisi partikel karet.
2.1.1 Sifat Fisika dan Kimia Karet Alam
Karet alam dikenal sebagai elastomer yang memiliki sifat lunak tetapi
cukup kenyal sehingga akan kembali ke bentuknya semula setelah di ubah-ubah
bentuk. Perlakuan secara kimia terhadap karet alam menggambarkan jenis proses
yang digunakan untuk memperbaiki sifat polimer.
Karet alam termasuk ke dalam kelompok elastomer yang berpotensi besar
dalam perindustrian. Struktur molekulnya berupa jaringan dengan berat molekul
tinggi dan dengan tingkat kristalisasi yang relative tinggi, sehingga mampu
menyalurkan gaya-gaya bahkan melawannya jika dikenai beban statis maupun
dinamis. Hal ini menyebabkan karet alam memiliki kuat tarik, daya pantul tinggi,
kelenturan, daya cengkeram yang baik, kalor timbul yang rendah, elastisitas
tinggi, daya lekat, daya redam dan kestabilan suhu yang relatif baik. Sifat-sifat
unggul ini menyebabkan karet alam banyak digunakan untuk barang-barang
industri terutama ban.
Universitas Sumatera Utara
Akan tetapi, karet alam juga memiliki kelemahan. Karena karet alam
merupakan hidrokarbon tidak polar dengan kandungan ikatan tidak jenuh yang
tinggi di dalam molekulnya. Struktur karet alam tersebut menyebabkan
keelektronegatifannya rendah, sehingga polaritasnya juga rendah. Kondisi
demikian mengakibatkan karet mudah teroksidasi, tidak tahan panas, ozon,
degradasi pada suhu tinggidan pemuaian di dalam pelarut organik. Berbagai
kelemahan tersebut telah membatasi bidang penggunaan karet alam, terutama
untuk pembuatan barang jadi karet teknik yang harus tahan lingkungan ekstrim.
Hal ini menyebabkan penggunaan karet alam banyak digantikan oleh karet
sintetik (Hani, 2009).
Walaupun karet alam sekarang ini jumlah produksi dan konsumsinya jauh
dibawah karet sintetis atau karet buatan pabrik, tetapi sesungguhnya karet alam
belum dapat digantikan oleh karet sintetis. Adapun kelebihan-kelebihan yang
dimiliki karet alam dibanding karet sintetis adalah
1. Memiliki daya elastis atau daya lenting yang sempurna
2. Memiliki plastisitas yang baik sehingga pengolahannya mudah
3. Tidak mudah panas
4. Tidak mudah retak (Heru, 2005)
2.1.2 Standar Indonesian Rubber (SIR)
Standar mutu karet bongkah Indonesia tercantum dalam Standar Indonesia
Rubber (SIR). SIR adalah karet bongkah (karet rumah) yang telah dikeringkan
dan dikilang menjadi bandela-bandela pada standar spesifikasi mutu kadar
kotoran, kadar abu dan kadar zat yang sesuai dengan Standard Indonesian Rubber.
Ketentuan tentang SIR didasarkan pada ketentuan Menteri Perindustrian dan
Perdagangan dengan SK No. 143/KP/V/69. Peraturan yang berlaku mulai 18 Juni
1969 menetapkan ketentuan-ketentuan SIR sebagai berikut
1. Standart Indonesia Rubber (SIR) adalah karet alam yang dikeluarkan dari
daerah-daerah yang termasuk dalam lingkungan Negara Republik
Indonesia.
Universitas Sumatera Utara
2. Standart Indonesia Rubber (SIR) yang diperdagangkan dalam bentuk
bongkahan (balok) dengan ukuran (28x6.5) dalam inci. Bongkahanbongkahan yang telah dibungkus dengan plastik polietilena, tebalnya 0,03
mm, dengan titik pelunakan kurang dari 180oC, berat jenis 0,92 dan bebas
dari segala bentuk pelapis (coating). Pengepakan selanjutnya dapat
dilakukan kantung kertas/krapt 4 ply atau dalam bentuk pellet seberat 0,5
ton atau 1 ton.
3. Mutu untuk SIR ditetapkan berdasarkan spesifikasi teknis, berbeda dengan
cara visual yang konversional sebagaimana tercantum dalam International
Standart of Quality and packing for Natural Rubber (The Green Book).
4. Standart Indonesia Rubber (SIR) terdiri dari 3 jenis mutu dengan
spesifikasi teknis SIR 5, SIR 10, dan SIR 20. Semua jenis karet yang
diperdagangkan dalam bentuk SIR harus disertai dengan penetapan nilai
plasticity Retention Index (PRI) dengan menggunakan tanda huruf
“H” untuk PRI lebih besar atau sama dengan 80.
“ε” untuk PRI antara 60-79.
“S” untuk PRI antara 30-59.
5. Warna karet tidak menjadi bagian dalam spesifikasi teknis.
6. Setiap produsen dari SIR dengan mutu apapun diwajibkan untuk
mendaftarkan
pada
Departemen
Perdagangan.
Oleh
Departemen
Perdagangan akan diberikan tanda pengenal produsen kepada setiap
produsen karet bongkah untuk setiap pabrik yang diusahankan. Setiap
mutu SIR diwajibkan untuk menyerahkan contoh-contoh hasil produksi
kepada balai Penelitian Bogor atau Balai Penelitian Perkebunan, sesuai
dengan ketentuan-ketentuan yang ditetapkan oleh kedua balai tersebut
untuk mendapatkan Surat Penetapan Jenis Mutu Produksi.
7. Setiap eksport karet SIR wajib disertai dengan sertifikat kualitas yang
dikeluarkan/disahkan oleh Badan Lembaga Penelitian Perindustrian.
8. Setiap pembungkus bongkah dari SIR harus diberi tanda dengan lambing
SIR dan menurut ketentuan-ketentuan yang diberikan oleh Departemen
Perdagangan. Eksport dari karet bongkah yang tidak memenuhi syaratsyarat SIR di atas akan dilarang.
Universitas Sumatera Utara
2.1.3 Vulkanisasi Karet
Vulkanisasi adalah suatu reaksi kimia yang menyebabkan molekul karet yang
linier mengalami reaksi sambung silang (crosslinking) sehingga menyebabkan
molekul polimer yang membentuk rangkaian tiga dimensi. Reaksi ini merubah
karet yang bersifat plastis (lembut) dan lemah menjadi karet yang elastis, keras
dan kuat. Vulkanisasi juga dikenal dengan proses pematangan (curing), dan
molekul karet yang sudah tersambung silang dirujuk sebagai vulkanisasi sebagai
vulkanisat karet (rubber vulcanizate).
Reaksi vulkanisasi ditemukan oleh seorang Amerika, Charles Goodyear
dalam tahun 1839, dan merupakan langkah penting dalam teknologi karet. Beliau
memanaskan suatu campuran karet, sulfur dan timah putih untuk mendapatkan
sifat-sifat yang lebih baik. Akan tetapi apabila bahan-bahan pemvulkanisasi
(kuratif) yang lain ditambahkan seperti pencepat (accelerator ) reaksi sambung
silang maka waktu vulkanisasi dengan suhu yang sama hanya 30 menit. Sistem
vulkanisasi yang terakhir ini dikenal sebagai sistem vulkanisasi sulfur yang
terakselerasi. Secara umum sistem ini diklasifikasikan menjadi tiga yaitu
pemvulkanisasian konvensional, semiefisiensi dan efisiensi. Sebagai contoh
system konvensional mengandung sulfur lebih banyak dibanding pencepat. Sistem
effisiensi mengandung pencepat lebih banyak sedangkan system semi-effisien
jumlah sulfur dan pencepat adalah sama banyak (Surya, 2006).
2.2 Mastikasi
Mastikasi adalah proses awal dari pembuatan barang jadi karet. Proses ini
merupakan proses penurunan berat molekul karet yang ditunjukkan oleh
penurunan viskositas karet sehingga pencampuran bahan kompon, yang
sebahagian besar adalah serbuk padat dengan karet dapat berlangsung dengan
mudah dan merata. Penurunan berat molekul terjadi akibat rantai-rantai utama
atau backbone dari karet diputus-putus yang berakibat viskositasnya menurun.
Sebagai contoh pada proses mastikasi karet alam terjadi penurunan berat molekul
yang lebih rendah (Bristow,1963).
Universitas Sumatera Utara
2.3 Kompatibilitas Campuran Polimer
Bila antara pemlastis dan polimer tidak terjadi interaksi dan karena pada
praktiknya pemlastis ditambahkan menggunakan mesin pencampur, maka mulamula terjadi campuran koloid yang tak mantap (polimer dan pemlastis tidak
kompatibel). Sifat fisik dan mekanis polimer terplastisasi dalam kondisi ini sangat
sukar diramalkan, bahkan tidak jarang bahwa kualitas sifat fisik hasil polimer
menjadi lebih rendah (Wirjosentono, 1995).
Upaya pengoptimalan sifat bahan polipaduan dapat juga dilakukan dengan
menambahkan bahan pengkompatibel (compatilizer ), pemplastis (plasticizer ),
penumbuh rantai ikat silang dan pembentuk fasa dispersi (solid phase dispersant).
Selain itu proses pembuatan polipaduan dengan metode blending harus dijaga
agar tidak terjadinya degradasi rantai polimer akibat pemanasan yang sifatnya
destruktif terhadap sifat mekanik. Karena itu perlu dilakukan pengendalian
terhadap kinetika reaksi yang digunakan meliputi faktor kecepatan pengadukan,
pemanasan dan pendinginan agar konstribusi perbaikan kinerja sifat mekanik
polipaduan yang terbentuk sesuai hipotesa awal yang diinginkan (Kunert,1981)
2.4 Surfaktan
Surfaktan adalah suatu garam asam lemak amfifilik berantai panjang dengan
“kepala” hidrofilik dan “ekor” hidrofobik. Di dalam larutan encer, surfaktan
membentuk agregat-agregat atau misel-misel (yang panjangnya 0.1-0.3 µm),
terdiri dari 50-100 molekul yang terorientasi pada bagian dalam ekornya,
sehingga membentuk suatu lingkungan hidrokarbon dan permukaan yang bersifat
hidrofilik pada bagian kepala bersentuhan dengan air. Misel-misel tersebut berada
pada keadaan setimbang dengan molekul-molekul bebas di dalam fase cair dan
konsentrasinya harus melebihi “konsentrasi kritik misel” pada pengemulsi,
(Cowie,1973).
Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa
dengan air, sedangkan gugus lipofilik bersifat non polar dan mudah bersenyawa
dengan minyak. Pada molekul surfaktan, salah satu gugus harus lebih dominan
jumlahnya. Bila gugus polarnya yang lebih dominan, maka molekul-molekul
Universitas Sumatera Utara
surfaktan tersebut akan diabsorpsi lebih kuat oleh air dibandingkan dengan
minyak. Akibatnya tegangan permukaan air menjadi lebih rendah sehingga mudah
menyebar dan menjadi fase kontinu. Demikian pula sebaliknya bila gugus non
polarnya lebih dominan, maka molekul-molekul surfaktan tersebut akan
diabsorpsi lebih kuat oleh minyak menjadi lebih rendah sehingga mudah
menyebar dan menjadi fase kontinu. Penambahan surfaktan dalam larutan akan
menyebabkan
turunnya
tegangan
permukaan
larutan.
Setelah
mencapai
konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan konstan walaupun konsentrasi
sutfaktan ditingkatkan (Myers, 2006).
2.4.1 Pembagian Surfaktan
Surfaktan dapat dikelompokkan sebagai anionik, kationik, non-ionik, atau
amfoter, bergantung pada sifat dasar gugus hidrofiliknya. Sabun dengan gugus
karboksilatnya
adalah
surfaktan
anionik,
benzalkoniumklorida
(N-benzil
ammonium kuartener klorida) yang bersifat anti bakteri adalah contoh-contoh
surfaktan kationik. Surfaktan netral mengandung suatu gugus non-ion seperti
suatu karbohidrat yang dapat berikatan hydrogen dengan air (Fessenden, 1986).
2.4.1.1 Surfaktan Anionik
Kenegatifan dari muatan gugus kepala hidrofilik pada surfaktan anionik dapat
terdiri dari sulfat, sulfonat, sulfosuksinat atau gugus fosfat yang berhimpitan pada
bagian yang hidrofobik. Sifat dari gugus hidrofilik akan mempengaruhi
1. Perluasaan stabilisasi elektrostatik
2. Sifat surfaktan sebagai fungsi pH
3. Derajat hidrolisis
4. Variasi kestabilan lateks terhadap waktu,kondisi elekrolit dan temperatur.
Sifat dari gugus hidrofobik akan mempengaruhi sifat menyerap surfaktan terhadap
permukaan partikel lateks,tegangan permukaan (yang mempengaruhi emulsifikasi
monomer) dan tingkat stabilisasi sterik.
Universitas Sumatera Utara
2.4.1.2 Surfaktan Kationik
Surfaktan kationik jarang digunakan dalam aplikasi polimerisasi emulsi karena
surfaktan kationik tidak sesuai dengan surfaktan anionik dan kenegatifan muatan
partikel lateks. Surfaktan-surfaktan ini biasanya digunakan pada garam amina
berantai panjang, poliamina dan garam-garamnya, garam amonium kuartener
(misalnya ammonium heksadesiltrimetil bromida), amina polioksietilen berantai
panjang dan turunannya.
2.4.1.3 Surfaktan Non-ionik
Surfaktan non ionik dapat ditentukan ke dalam kelas alkilfenol polioksietilen,
alkohol polioksietilen berantai panjang, polioksipropilen glikol polioksietilen
(yaitu kopolimer blok yang terbentuk dari etilen oksida dan propilen oksida), ester
asam karboksilat berantai panjang, alkanolamin terkondensasi, asetilen glikol
tersier, silikon polioksietil, N-alkilpirolidon dan alkilpoliglikosida. Tiga kelas
pertama yang disebutkan adalah surfaktan non-ionik yang paling sering digunakan
untuk proses polimerisasi emulsi.
2.4.1.4 Surfaktan Zwitterion
Surfaktan jenis ini menunjukkan sifat sebagai anionik pada pH tinggi dan bersifat
sebagai kationik pada pH rendah dan dapat dikategorikan sebagai asam β-Nalkilaminopropionat, asam N-alkil-β-iminodipropionat, imidazole karboksilat, Nalkilbetam dan amina oksida. Sulfobetain bersifat amfoter pada setiap pH,
surfaktan ini jarang digunakan dalam proses polimerisasi emulsi.
Biasanya surfaktan anionik digunakan dalam polimerisasi emulsi surfaktan
konvensional lainnya biasanya juga digunakan, seperti surfaktan kationik (untuk
membuat partikel lateks bermuatan kationik dalam aplikasi khusus seperti lapisan
kertas dan aspal aditif) dan surfaktan non ionik (untuk mengontrol morfologi
partikel lateks dan untuk meningkatkan stabilitas awal polimerisasi koloid untuk
mencegah gangguan mekanis, pembentukan dan peningkatan elektrolit) (Lovell,
1997).
Universitas Sumatera Utara
Surfaktan, baik ionik maupun nonionik telah digunakan untuk membentuk
flokulasi partikel suspensi. Konsentrasi yang diperlukan untuk mencapai efek
akan tampak menjadi kritik,karena senyawa ini dapat juga bekerja sebagai zat
pembasah untuk memperoleh/mencapai disperse (Anief, 1999).
2.4.2 Cetiltrimetilammonium Bromida
CTAB merupakan surfaktan kationik dengan rumus
BrN, dengan berat
molekul 364,45 g/mol. Berbentuk serbuk putih, titik lebur 237-143oC. Sebagai
surfaktan, CTAB banyak digunakan sebagai buffer larutan untuk mengekstraksi
DNA dan sebagai pemodifikasi permukaan dalam pembuatan komposit clay.
2.5 Monmorillonit
Monmorillonit merupakan kelompok mineral filosilikat yang paling banyak
menarik perhatian. Monmorillonit memiliki sifat seperti tanah liat, dimana pada
X-Ray ditunjukkan dari kaolin dan bisa dibentuk dari mineral dengan partikel
koloidal tertutup pada strukturnya. Sangat lembut, berwarna putih dan abu-abu
menjadi merah rose dan kebiru-biruan. Berikut adalah rumus struktur dari
monmorillonit yang ditunjukkan pada gambar 2.2
M+y(Al2-yMgy)(Si4) O10(OH)2 * nH2O
Gambar 2.2.
Rumus Struktur Montmorillonit (Dana, 1960)
Monmorillonit termasuk mineral tanah liat dari t-o-t, lapisan silikat dari
kedua dioktahedral. Karakteristik yang dapat dimengerti dari bilangan grup ini
adalah kemampuannya untuk mengabsorpsi molekul air dimana dapat
meningkatkan kemampuannya pada strukturnya (Hurlbut, 1985).
Monmorillonit murni dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang
penggunaan, seperti kertas fotokopi tanpa karbon, adsorben selektif, pengobatan,
membran, organoclay, polymeri clay, pillared clay, nanoclay dan produksi katalis
(Vaccari, 1998).
Universitas Sumatera Utara
2.5.1 Sifat-Sifat Monmorillonit
Monmorilonit memiliki kemampuan untuk mengembang serta kemampuan untuk
di interkalasi dengan senyawa organik membentuk material komposit organikanorganik. Selain itu mineral ini juga mempunyai kapasitas penukar kation yang
tinggi sehingga ruang antar lapis monmorillonit mampu mengakomodasi kation
dalam jumlah yang besar serta menjadi monmorillonit sebagai material yang unik.
Na-monmorillonit memiliki kandungan Na+ yang besar pada antar
lapisnya. Selain itu memiliki sifat mudah mengembang bila direndam dalam air
dan akan terbentuk suspensi bila didispersikan ke dalam air. Untuk Camonmorillonit, kandungan Ca+ dan Mg2+ relatif lebih banyak bila dibandingkan
dengan kandungan Na+. Ca-monmorillonit memiliki sifat sedikit menyerap air dan
jika didispersikan ke dalam air akan cepat mengendap atau tidak terbentuk
suspensi. Oleh karena itu, Na-monmorillonit sering disebut dengan monmorilloni
mengembang dan Ca-monmorillonit disebut dengan monmorillonit tidak
mengembang (Riyanto, 1994).
2.6 Bahan Pengisi
Bahan pelunak bahan-bahan yang ditambahkan untuk memudahkan pencampuran
karet dengan bahan-bahan kimia lainnya, terutama campuran bahan pengisi
memerlukan waktu yang lebih singkat. Bahan pelunak juga berfungsi sebagai
bahan pembantu pengolah yaitu mempermudah pemberian bentuk dan membuat
barang-barang jadi dari karet lebih empuk, bersifat licin dan mengkilat. Seperti
asam stearate, lilin, resin dan lain-lain.
Bahan pengaktif adalah bahan yang dapat meningkatkan kerja dari bahan
pemercepat. Umumnya bahan pemercepat tidak dapat bekerja baik tanpa bahan
pengaktif. Bahan pengaktif yang bias digunakan adalah ZnO, asam stearat, PbO,
MgO dan sebagainya.
Universitas Sumatera Utara
Antioksidan berfungsi mencegah atau mengurangi kerusakan produk
karena pengaruh oksidasi yang dapat menyebabkan pemutusan rantai polimer.
Tanda-tanda yang terlihat apabila produk rusak adalah polimer menjadi rapuh,
kecepatan alir polimer tidak stabil dan cenderung menjadi lebih tinggi.
Bahan pengisi (filler ), vulkanisasi dengan komposisi karet, sulfur,
akselerator, aktivator dan asam organik selektif bersifat lembut. Penambahan ini
meningkatan sifat-sifat mekanik seperti kekuatan tarik, kekakuan, serta ketahan
sobek. Kemampuan filler untuk memperbaiki sifat vulkanisat dipengaruhi oleh
sifat alami filler, tipe elastomer dan jumlah filler yang digunakan. Karbon hitam
adalah filler yang palling efisien meskipun ukuran partikel, kondisi permukaan
dan sifat lain dapat dikombinasikan secara luas. Karbon hitam selama ini
merupakan bahan murah yang dapat memperbaiki sifat penting vulkanisat yaitu
kekuatan tarik, ketahana sobek dan ketahanan abrasi. Akan tetapi karbon hitam
dapat menyebabkan polusi dan memberi warna hitam. Polimer berlapis silikat
mulai diteliti sejak dikenalkan nanokomposit polymida-organoclay. Clay dan
mineral clay termasuk montmorilonit, saponit, hektorit dan sebagainya mulai
digunakan sebagai pengisi pada karet dan plastik (Arroyo, 2003).
Penguatan elastomer oleh pengisi koloid, seperti karbon hitam, clay atau
silika, memainkan peranan penting dalam perbaikan sifat mekanik bahan karet.
Potensi penguatan ini terutama disebabkan dua efek yaitu pembentukan jaringan
pengisi terikat secara fleksibel dan kopling polimer-filler yang kuat. Kedua efek
ini timbul akibat tingginya aktivitas permukaan dan permukaan partikel filler yang
spesifik (Vilgis, 2009).
2.7 Komposit
Komposit dapat didefinisikan sebagai yang terdiri dari dua atau lebih material
dimana sifat kimia dan fisika yang berbeda dipisahkan oleh sebuah gaya
antarmuka yang bebeda. Komposit menjadi bahan penting karena memiliki
keuntungan seperti berat molekul rendah, ketahanan terhadap korosi, daya tahan
tinggi dan lebih cepat proses pembuatannya. Komposit banyak digunakan sebagai
Universitas Sumatera Utara
bahan dalam membuat material pesawat, kemasan peralatan elektronik untuk
medis dan beberapa bahan bangunan rumah. Perbedaan antara campuran dan
komposit adalah bahwa dalam komposit dua konstituen utama tetap dikenali
sementara dalam campuran mungkin tidak dikenali. Bahan utama yang biasa
digunakan adalah kayu, beton, keramik dan sebagainya (Thomas, 2012).
Pencampuran dilakukan untuk mendapatkan sifat-sifat yang diinginkan
dengan berbagai variasi seperti komposisi bahan, temperatur pencampuran dan
lainnya. Ada tiga jenis poliblen polimer sintetik dengan polimer sintetik, polimer
sintetik dengan polimer alam dan polimer alam dengan polimer alam. Proses
pencampuran dapat digolongkan menjadi dua jenis, yakni :
a. Blending kimia yaitu menghasilkan suatu kopolimer yang ditandai dengan
terjadinya ikatan-ikatan kovalen antar polimer-polimer penyusunnya.
b. Blending fisik, yaitu blending atas dua jenis polimer atau lebih yang
strukturnya berbeda yang menghasilkan suatu poliblen. Dengan demikian
dalam poliblen ini tidak terjadi ikatan kovalen antar komponenkomponennya. Interaksi yang terjadi dalam sistem ini dapat berupa ikatan
hidrogen, interaksi dipol-dipol dan ikatan van der walls (Bandrup, 1997).
2.7.1 Nanokomposit
Nanokomposit adalah suatu komposit dimana setidaknya salah satu fase
berukuran nanometer. Polimer nanokomposit merupakan material yang terbentuk
melalui penggabungan material polimer organik dengan material lain dalam skala
nanometer. Polimer nanokomposit sangat menarik perhatian karena seringkali
mempunyai sifat mekanik, termal, elektrik dan optik yang lebih baik
dibandingkan dengan makro ataupun mikropartikel.
Secara umum polimer nanokomposit terbentuk dengan mendispersikan
nanopartikel organik atau anorganik pada matriks polimer. Nanopartikel dapat
berupa material tiga dimensi berbentuk sterik atau polihedral seperti silika,
material dua dimensi berupa padatan berlapis seperti clay, grafit dan hidrotalsit
ataupun nanofiber satu dimensi seperti nanotube.
Universitas Sumatera Utara
Nanokomposit
penggabungan antara
polimer-lempung
biasanya
merupakan
polimer dan bahan komposit
sebagai
bahan
penguat
(reinforcement), seperti silika, zeolit dan lain-lain. Reinforcement yang digunakan
biasanya juga sebagai pengisi pada matriks polimer (Arroyo, 2003).
Polimer-nanokomposit biasanya merupakan bahan penggabungan antara
polimer dan bahan komposit sebagai penguat (reinforcement) seperti silika, zeolit,
dan monmorillonit (MMT). Reinforcement yang digunakan biasanya juga sebagai
pengisi pada matriks polimer. Antara karet alam dan MMT mempunyai sifat yang
berbeda. Untuk mempersatukan kedua bahan yaitu karet alam yang bersifat
nonpolar dan MMT yang bersifat polar dibutuhkan zat pemersatu yang biasa
disebut kompatibel. Kompatibel yang biasa digunakan adalah zat yang identik
dengan matriks polimer serta dapat mengikat filler itu sendiri. Bahan kompatibel
yang sering digunakan dalam pembuatan polimer-nanokomposit adalah PP-g-MA.
Kompatibel yang paling banyak digunakan adalah kopolimer tipe blok maupun
graft (Liza, 2005).
2.7.2 Aplikasi dan Penggunaan Nanokomposit
Beberapa aplikasi penting teknologi yang didasarkan material nano antara lain
produksi bubuk nano keramik dan material lain, nanokomposit, pengembangan
sistem nanoelektrokimia, aplikasi penggunaan tabung nano untuk menyimpan
hidrogen, chip DNA dan chip untuk menguji kadar logam dalam kimia maupun
biokimia. Teknologi nano juga digunakan dalam mendeteksi gen maupun
mendeteksi obat dalam bidang kedokteran. Selain itu, dapat juga digunakan dalam
alat-alat nanoelektronik. Pengembangan teknologi nano lebih lanjut diaplikasikan
dalam pembuatan laser jenis baru, nanosensor, nanokomputer (yang berbasis
nano tabung dan nano material) dan banyak lagi aplikasi lainnya (Rao, 2004).
Universitas Sumatera Utara
2.8 Maleat Anhidrida
Maleat Anhidrida (C4H2O3) larut dalam aseton dan air, tidak berwarna atau
berwarna putih padat dalam keadaan murni dengan abu yang sangat tajam,
memiliki massa molar 98.06 g/mol, berwarna kristal putih dan memiliki densitas
1.314 g/cm3. Maleat Anhidrida adalah senyawa vinil tidak jenuh yang merupakan
bahan mentah dalam sintesa resin polyester, pelapisan permukaan karet sintesis,
bahan aditif dan minyak pelumas, plastisizer, kopolimer dan ikatan ini berperan
dalam reaksi adisi.
HC
CH
C
O
C
O
O
Gambar 2.3 Struktur maleat anhidrida (Kroschwitz, 1990).
Maleat anhidrida telah berkembang di dunia. Maleat anhidrida diproduksi
secara komersil dari oksidasi benzene atau butana. Proses butana dianggap
memiliki ekonomi yang unggul dan merupakan proses yang paling disukai oleh
produsen. Namun, sejumlah kecil dihasilkan oleh benzena. Maleat Anhidrida
berbau sangat tajam dan beracun sehingga bisa menimbulkan iritasi pada kulit dan
selaput lendir dan juga menyebabkan kebakaran.
2.9 Benzoil Peroksida
Benzoil peroksida merupakan senyawa peroksida yang berfungsi sebagai inisiator
dalam proses polimerisasi dan bahan pembentukan ikatan silang dari berbagai
polimer dan materi polimer. Senyawa peroksida ini dapat digunakan sebagai
pembentuk radikal bebas. Benzoil peroksida mempunyai waktu paruh yang
dipengaruhi tekanan dan temperatur, waktu paruh relatif kecil 0,37 jam pada
temperature 1000C. Inisiator diperlukan dalam pembentukan papan partikel
berbahan baku limbah serbuk kayu dan limbah plastikpolipropilena, karena tanpa
adanya inisiator maka kinerja dari kompatibel dalam hal ini Maleat Anhidrida
hanya bisa terjadi reaksi esterifikasi dengan gugus OH dari bahan baku sedangkan
reaksi gabungan dengan polipropilena tidak terjadi.
Universitas Sumatera Utara
2.10 Asam Stearat
Asam stearat dengan rumus kimia CH3(CH2)16COOH merupakan padatan putih
yang meleleh pada 72oC. Tidak dapat larut dalam air, tetapi larut dalam etanol dan
eter. Jika ditambahkan garam natrium dan kalium akan membentuk sabun. Asam
ini juga digunakan sebagai bahan pembuatan lilin. Molekul asam stearat memiliki
daerah hidrofobik dan hidrofilik sekaligus, dua sifat yang saling bertolak
belakang, atau mempunyai sifat amfipatik karena mengandung gugus karboksilat
ionik (suka air) pada satu ujung dan rantai hidrokarbon hidrofobik (Bahl, 2000).
Minyak organik dengan berat molekul yang rendah yang digunakan pada
proses pencampuran polimer yaitu asam stearat, lilin, gliserol monostearat,
palmitat, dan garam logam. Salah satu bahan pendispersi atau pelunak yang sering
digunakan adalah asam stearat. Asam stearat memiliki sifat bau tajam dan tak
sedap. Anggota deret yang lebih tinggi tidak atsiri, bertitik leleh rendah, dan
berwujud padat seperti lilin. Asam stearat (C-18) diperoleh dari lemak sapi
(Wilbraham, 1992).
2.11 Analisis dan Karakterisasi Bahan Polimer
Karakterisasi yang akan dilakukan dalam penelitian ini yaitu meliputi pengujian
ukuran partikel dengan menggunakan Particel Size Analyzer (PSA), pengujian
bobot molekul dengan menggunakan viskositas Mooney, pengujian terhadap
gugus fungsi dengan menggunakan Spektroskopi Infra Merah (FT-IR) dan
Analisa permukaan dengan menggunakan Scanning Elektron Microscopy (SEM).
2.11.1 Particle Size Analyzer
Analisa ukuran partikel adalah sebuah sifat fundamental dari endapan suatu
partikel yang dapat memberikan informasi tentang asal dan sejarah pertikel
tersebut. Distribusi ukuran juga merupakan hal penting seperti untuk menilai
perilaku granular yang digunakan oleh suatu senyawa atau gaya gravitasi.
Diantara senyawa-senyawa dalam tubuh hanya ada satu partikel yang
berkarakteristik dimensi linear.Partikel irregular memiliki banyak sifat dari
beberapa karakteristik dimensi linear.
Universitas Sumatera Utara
Perhitungan partikel secara modern umumnya menggunakan analisis
gambar atau beberapa jenis penghitung partikel. Gambar didapatkan secara
tradisional dengan mikroskop electron atau untuk partikel yang lebuh kecil
menggunakan SEM (James & Syvitski, 1991).
Penyinaran sinar laser pada analisis ukuran partikel dalam keadaan
tersebar.Pengukuran distribusi intensitas difraksi cahaya spasial dan penyebaran
cahaya dari partikel. Distribusi ukuran partikel dihitung dari hasil pengukura.
Difraksi sinar laser analisis ukuran partikel meliputi perangkat laser untuk
menghasilkan sinar laser ultraviolet sebagai sumber cahaya dan melekatkan atau
melepaskan fluorescent untuk mengetahui permukaan photodiode array yang
mengetahui distribusi intensitas cahaya spasial dan penyebarab cahaya selama
terjadinya pengukuran (Totoki, 2007).
Particel Size Analyzer adalah alat yang mampu mengukur partikel
distribusi ukuran emulsi, suspensi dan bubuk kering. Hal ini dapat melakukan
berbagai analisis dalam penggunaan operasi yang sangat ramah lingkungan.
Keunggulannya antara lain
1. Akurasi dan reproduksibilitas berada dalam ±1%
2. Mengukur berkisar dari 0,02 nm sampai 2000 nm
3. Dapat digunakan untuk pengukuran distribusi ukuran partikel emulsi,
suspensi dan bubuk kering (Hossaen, 2010).
2.11.2 Spektroskopi Fourier Transform Infra Merah
Serapan radiasi infra merah oleh suatu molekul terjadi karena interaksi vibrasi
ikatan kimia yang menyebabkan perubahan polarisabilitas dengan medan listrik
gelombang elektromagnetik. Ada dua jenis vibrasi ikatan kimia yang dapat
menyerap radiasi infra merah, yakni vibrasi longitudinal dan vibrasi sudut.
Sistem analisa spektroskopi infra merah telah memberikan keunggulan
dalam mengkarakterisasi senyawa organik dan formulasi material polimer.
Analisa infra merahakan menentukan gugus fungsi dari molekul yang
memberikan regangan pada daerah serapan infra merah. Tahap awal identifikasi
bahan polimer, maka harus diketahui pita serapan yang karakteristik untuk
Universitas Sumatera Utara
masing-masing polimer dengan membandingkan spektrum yang telah dikenal.
Pita serapan yang khas ditunjukkan oleh monomer penyusun material dan struktur
molekulnya (Hummel, 1985).
2.11.3 Uji Kekuatan Tarik
Untuk mengukur kekuatan tarik, suatu spesimen dijepit pada kedua ujungnya,
salah satu ujung dibuat tetap, dan di aplikasikan suatu bahan yang naik sedikit
demi sedikit keujung lainnnya sampai sampel tersebut patah. Spesimen-spesimen
serat dan elastomer bentuknya berbeda tetapi pada prinsipnya diuji dengan cara
yang sama. Kekuatan tarik diberikan sebagai keuletan (tenacity), parameter
kekuatan tarik yang umum dipakai oleh para ilmuwan serat ( Stevens, 2001).
Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan tarik
(
t
) menggunakan alat pengukur tensometer atau dinamometer, bila terhadap
bahan diberikan tegangan. Secara praktis, kekuatan tarik diartikan sebagai
besarnya beban maksimum (Fmaks) yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen
bahan, dibagi dengan luas penampang bahan.Karena selama di bawah pengaruh
tegangan, spesimen mengalami perubahan bentuk (deformasi) maka definisi
kekuatan tarik dinyatakan dengan luas penampang semula (Ao).
t
=
(2.1)
Selama perubahan bentuk dapat diasumsikan bahwa volume spesimen tidak
berubah. Perpanjangan tegangan pada saat bahan terputus disebut kemuluran.
Besarnya kemuluran ( ) dapat didefinisikan sebagai berikut:
=
x 100 %
(2.2)
keterangan :
= kemuluran (%)
l0 = panjang specimen mula-mula (mm)
l = panjang spesimen saat putus (mm)
(Wirjosentono, 1995).
2.11.4 Scanning Electron Microscopy
Universitas Sumatera Utara
SEM berbeda dengan mikroskop electron transmisi (TEM) dalam hal ini suatu
berkas insiden elektron yang sangat halus discan menyilangi permukaan sampel
sinkronisasi dengan berkas tersebut dalam tabung sinar katoda. Elektron-elektron
yang terhambur digunakan untuk memproduksi sinyal yang memodulasi berkas
dalam tabung sinar katoda, yang memproduksi suatu citra dengan kedalaman
medan yang besar dan penampakan yang hampir tiga dimensi.
Dalam penelitian morfologi permukaan SEM terbatas pemakaiannya,
tetapi memberikan informasi yang bermanfaat mengenai topologi permukaan
dengan resolusi sekitar 100 Å. Aplikasi-aplikasi yang khas mencakup penelitian
dispersi-dispersi pigmen dalam cat, pelepuhan atau peretakan coating, bahanbahan fasa dalam polipaduan yang tak dapat campur, struktur sel busa-busa
polimer dan kerusakan pada bahan perekat. SEM teristimewa berharga dalam
mengevaluasi betapa penanaman (implant) bedah polimerik bereaksi baik dengan
lingkungan bagian-bagiannya (Stevens, 2001).
Proses pengamatan mikroskopis menggunakan SEM dilakukan pada
permukaan sampel dimana mula – mula sampel dilapisi dengan emas bercampur
paladium dalam suatu ruangan (vacum evaporator ) bertekanan 0,2 Torr dengan
menggunakan mesin JEOL JSM-6360LA-EXD JED-2200 Series. Selanjutnya
sampel disinari dengan pancaran elektron bertenaga 20 kV pada ruangan khusus
sehingga sampel mengeluarkan elektron sekunder dan elektron yang terpental
dapat dideteksi oleh detektor Scientor yang diperkuat dengan suatu rangkaian
listrik yang menyebabkan timbulnya gambar CRT (Cathode Ray Tube) selama 4
menit. Kemudian coating dengan tebal lapisan 400 Å dimasukkan ke dalam
spesimen Chamber pada mesin SEM (JSM-35C) untuk dilakukan pemotretan.
Hasil pemotretan dapat disesuaikan dengan perbesaran yang diinginkan.
Universitas Sumatera Utara