BAB 2 Tinjauan Pustaka. 2.1. Karet Alam (KA). Karet adalah polimer hidrokarbon yang terbentuk dari emulsi kesusuan (dikenal sebagai latex) yang diperoleh dari getah beberapa jenis tumbuhan karet tetapi dapat juga diproduksi secara sintetis .Sumber utama dari latex yang di gunakan untuk menciptakan karet adalah pohon karet Hevea brasiliensis (Euphorbiaceae). Ini dapat dilakukan dengan cara melukai kulit pohon sehingga pohon akan memberikan respon yang menghasilkan lebih banyak latex lagi seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.1. Gambar.2.1.Karet Alam Karet alam merupakan senyawa hidrokarbon yang mengandung atom karbon (C) dan atom hidrogen (H) dan merupakan senyawa polimer dengan isoprena sebagai monomernya. Rumus empiris karet alam adalah (C 5 H 8 )n. Dengan perbandingan atom-atom karbon dan hidrogen adalah 5 : 8 dan n menunjukkan banyaknya monomer dalam rantai polimer,yang berat molekul rata- ratanya tersebar antara 10.000 – 400.000. Karet mempunyai warna putih hingga kuning kecoklatan,ban mobil berwarna hitam karena karbon yang berallotrop dengan karbon hitam ditambahkan untuk memperkuat polimer.Bila sepotong vulkanisir,karet yang berikatan silang seperti pita karet diulur kemudian dilepas maka ikatan silang itu akan menarik rantai-rantai polimer kembali ke bentuk semula.Tanpa proses vulkanisasi ,rantai-rantai polimer akan meluncur lepas ke satu monomer yang lainnya. Universitas Sumatera Utara
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB 2 Tinjauan Pustaka.
2.1. Karet Alam (KA).
Karet adalah polimer hidrokarbon yang terbentuk dari emulsi kesusuan
(dikenal sebagai latex) yang diperoleh dari getah beberapa jenis tumbuhan
karet tetapi dapat juga diproduksi secara sintetis .Sumber utama dari latex yang
di gunakan untuk menciptakan karet adalah pohon karet Hevea brasiliensis
(Euphorbiaceae). Ini dapat dilakukan dengan cara melukai kulit pohon
sehingga pohon akan memberikan respon yang menghasilkan lebih banyak latex
lagi seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar.2.1.Karet Alam
Karet alam merupakan senyawa hidrokarbon yang mengandung atom
karbon (C) dan atom hidrogen (H) dan merupakan senyawa polimer dengan
isoprena sebagai monomernya. Rumus empiris karet alam adalah (C5 H 8)n.
Dengan perbandingan atom-atom karbon dan hidrogen adalah 5 : 8 dan n
menunjukkan banyaknya monomer dalam rantai polimer,yang berat molekul rata-
ratanya tersebar antara 10.000 – 400.000.
Karet mempunyai warna putih hingga kuning kecoklatan,ban mobil
berwarna hitam karena karbon yang berallotrop dengan karbon hitam
ditambahkan untuk memperkuat polimer.Bila sepotong vulkanisir,karet yang
berikatan silang seperti pita karet diulur kemudian dilepas maka ikatan silang itu
akan menarik rantai-rantai polimer kembali ke bentuk semula.Tanpa proses
vulkanisasi ,rantai-rantai polimer akan meluncur lepas ke satu monomer yang
lainnya.
Universitas Sumatera Utara
Karet alam adalah jenis karet pertama yang dibuat sepatu. Sesudah
penemuan proses vulkanisasi oleh Charles Goodyear yang membuat karet menjadi
tahan terhadap cuaca dan tidak larut dalam minyak, maka karet mulai digemari
sebagai bahan dasar dalam pembuatan berbagai macam alat untuk keperluan
dalam rumah ataupun pemakaian di luar rumah seperti sol sepatu dan bahkan
sepatu yang semuanya terbuat dari bahan karet.
Dalam bentuk bahan mentah, karet alam sangat disukai karena mudah
menggulung pada roll sewaktu diproses dengan open mill/penggiling terbuka dan
dapat mudah bercampur dengan berbagai bahan-bahan yang diperlukan di dalam
pembuatan kompon. Dalam bentuk kompon, karet alam sangat mudah
dilengketkan satu sama lain sehingga sangat disukai dalam pembuatan barang-
barang yang perlu dilapisi sebelum vulkanisasi dilakukan. Keunggulan daya
lengket inilah yang menyebabkan karet alam sulit disaingi oleh karet sintetik
dalam pembuatan karkas untuk ban radial ataupun dalam pembuatan sol karet
yang sepatunya diproduksi dengan cara vulkanisasi langsung.
Karet alam adalah merupakan salah satu komoditi alam Indonesia yang
sangat berlimpah .Aplikasi dari karet alam banyak digunakan dalam pembuatan
ban dan juga banyak dikembangkan sebagai pengganti karet sintetik pada material
termoplastik elastomer (TPE).Banyak juga dilakukan penelitian tentang
termoplastik vulkanisasi (TPVs) berdasarkan karet alam (KA) dan polipropilena
(PP).
Untuk menghasilkan bahan TPE yang baik (Anoma
Thitithammawong,2007), meneliti pengaruh dari berbagai jenis dan konsentrasi
peroksida pada sifat reologi, mekanik dan morfologi dari KA/ PP 60/40 TPVs .
Faktor utama yang mempengaruhi sifat-sifat TPVs adalah: ikatan silang ,suhu,
efisiensi dan jumlah relatif dari dekomposisi masing-masing peroksida, dalam
kombinasi dengan degradasi PP terhadap peroksida.DCP ( Dikumil Peroksida)
dan DTBPIB(Di(tert-butylperoxyisopropyl)benzene ) memiliki suhu silang khas
dekat dengan suhu pencampuran, memberikan efisiensi ikatan silang tinggi, dan
radikal yang sangat reaktif. Sebagian besar TPVs berdasarkan KA telah
difokuskan pada pencampuran dengan polipropilena dan polietilena . Selain KA
Universitas Sumatera Utara
baku, bentuk modifikasi dari KA juga telah banyak digunakan untuk
mempersiapkan TPVs. Ini termasuk karet alam terepoksidasi (EKA) , maleat
karet alam (MKA) dan grafting kopolimer dengan monomer vinil KA, seperti
metilmetakrilat dan stirena .( Skulrat Pichaiyut, Charoen Nakason,2008)
(Bahrudin ,2008) meneliti pembuatan TPE dari campuran karet alam dan
polipropilena dengan meningkatkan kompatibilisasi dan sifat-sifat campuran
KA/PP dengan memanipulasi parameter-parameter yang meliputi komposisi
KA,komposisi sulfur sebagai agen ikatan silang pada reaksi vulkanisasi
,modifikasi KA dengan pencangkokan gugus OH dan penambahan maleat
polipropilena (AM-g-PP) sebagai bahan kompatibiliser .Dari hasil penelitian
menunjukkan KA/PP dengan fasa KA tervulkanisasi dinamik dan termodifikasi
gugus OH bersifat tidak dapat campur .Dengan penambahan AM-g-PP dapat
menurunkan nilai energi bebas pencampuran ,namun masih tetap bernilai positif .
Penambahan (AM-g-PP) dapat meningkatkan sifat mekanik paduan KA/PP
dengan fasa KA termodifikasi gugus OH,dan pencampuran dengan internal mixer
lebih baik dibandingkan dengan menggunakan single –screw extruder .
(Yulihastiwi,2008) Meneliti bahan TPE dari campuran karet alam (KA) dan
Polipropilena.Dengan mempelajari pengaruh perlakuan awal fasa KA dengan
penambahan Potasium Permanganat (KMnO4) terhadap kompatibilitas campuran
yang ditunjukkan dari sifat mekanik ,termal dan morfologi.Selanjutnya KA yang
sudah teroksidasi dicampur dengan bahan kuratif sulfur sehingga menghasilkan
kompon KA dengan menggunakan Two Roll Mixing .Dari penelitian diperoleh
dengan penambahan KMnO4 ternyata tidak kompatibel antara KA/PP namun
dapat memudahkan proses.
(Nor Hayati Muhammad,2003).Melakukan campuran antara KA/PP dengan
memakai HVA-2 sebagai bahan kompatibiliser dan menghasilkan peningkatan
kekuatan impak (Methew dan Tinker 1986). HVA-2 kompatibiliser yang baik
dalam campuran PP dan karet alam selama proses untuk memberikan perekatan
antara muka yang lebih baik di antara fasa PP dan fasa karet alam. Pembentukan
ikatan silang dalam fasa getah juga dipengaruhi oleh HVA-2. Jadi kedua-dua
keadaan ini dapat menyebabkan kekuatan impak gabungan KA/PP meningkat.
Universitas Sumatera Utara
Menurut Bucknal (1977) kekuatan impak sesuatu campuran dipengaruhi oleh
beberapa faktor seperti perekatan antara fasa, morfologi fasa serta kekuatan
kohesif fasa karet alam.
2.1.1. Sifat -Sifat Karet Alam.
Sifat-sifat mekanik yang baik dari karet alam menyebabkannya dapat
digunakan untuk berbagai keperluan umum seperti sol sepatu dan telapak ban
kendaraan. Pada suhu kamar, karet tidak berbentuk kristal padat dan juga tidak
berbentuk cairan. Perbedaan karet dengan benda-benda lain, tampak nyata pada
sifat karet yang lembut,fleksibel dan elastik. Sifat-sifat ini memberi kesan bahwa
karet alam adalah suatu bahan semi cairan alamiah atau suatu cairan dengan
kekentalan yang sangat tinggi namun begitu, sifat-sifat mekaniknya menyerupai
kulit binatang sehingga harus dimastikasi untuk memutus rantai molekulnya agar
menjadi lebih pendek. Proses mastikasi ini mengurangi keliatan atau viskositas
karet alam sehingga akan memudahkan proses selanjutnya saat bahan-bahan lain
ditambahkan. Banyak sifat-sifat karet alam ini yang dapat memberikan
keuntungan atau kemudahan dalam proses pengerjaan dan pemakaiannya, baik
dalam bentuk karet atau kompon maupun dalam bentuk vulkanisat.
Sifat fisik karet mentah dapat dihubungkan dengan dua komponen yaitu
viskositas dan elastisitas yang bekerja secara serentak. Viskositas diperlukan
untuk mengukur ketahanan terhadap aliran (deformasi). Terjadinya aliran pada
karet yang disebabkan oleh adanya tekanan/ gaya disebabkan oleh dua hal, yaitu:
1. Terlepasnya ikatan di dalam atau antara rantai poli isoprena seperti terlepasnya
benang-benang yang telah dirajut. Hal ini terjadi pada tekanan yang rendah
2. Terlepasnya seluruh ikatan rantai poli isoprena dan satu monomer dengan
monomer yang lain saling tindih akan membentuk kristal.
Dengan demikian komponen viskositas adalah irreversible dan dihitung sebagai
aliran dingin (cold flow) dari karet mentah, sedangkan elastisitas energi yang
diukur segera dikembalikan oleh karet setelah diberikan input energi kepadanya.
Elastisitas menunjukkan jarak diantara ujung-ujung rantai poli isoprena.
Universitas Sumatera Utara
Tabel.2.1. Komposisi Karet Alam (Surya I,2006)
No Komponen Komponen dalam Komponen dalam Latex segar (%) latex kering (%) 1 Karet Hidrokarbon 36 92-94
2 Protein 1,4 2,5-3,5
3 Karbohidrat 1,6
4 Lipida 1,6 2,5-3,2
5 Persenyawaan Organik Lain 0,4
6 Persenyawaan Anorganik 0,5 0,1-0,5
7 Air 58,5 0,3-1,0
2.1.2.Kompon Karet.
Dalam bentuk kompon, karet alam sangat mudah dilengketkan satu sama
lain sehingga sangat disukai. Kompon karet dapat dibuat sesuai dengan formulasi
yang dibutuhkan ,seperti kompon untuk karet vulkanisir ,kompon karet silikon
dengan berbagai pilihan warna,ataupun kompon yang dikerjakan sesuai dengan
kriteria akhir yang dibutuhkan .
(a) (b) (c)
Gambar.2.2.Beberapa Jenis Kompon Karet.
a. Karet kompon b. Kompon karet vulkanisir c. Kompon karet silikon
Pembuatan dan pembentukan kompon karet merupakan tahap awal dari
produksi barang jadi karet. Pembuatan kompon dilakukan dengan cara
pencampuran karet dengan bahan kimia sesuai dengan formulasi yang dibutuhkan
Universitas Sumatera Utara
di dalam mesin pencampur dan pembentukan dilakukan di dalam mesin
pembentuk setelah terlebih dahulu dilunakkan. Mesin two roll mill mampu
menghasilkan kompon yang homogen dengan cara memasukkan dan
mendispersikan bahan-bahan pencampur kedalam karet sehingga mudah diolah .
Mesin pembentuk mampu melunakkan kompon dengan cara menggesek dan
memanaskannya di dalam silinder dan lalu dibentuk dalam cetakan . Dalam proses
pencampuran dan pembentukkan kompon diperlukan gaya geser yang cukup
besar untuk melunakkan bahan dan ditambah lagi dengan energi panas .
2.1.3.Bahan Tambahan.
Untuk membuat barang-barang plastik dan karet agar mempunyai sifat-
sifat seperti yang dikehendaki, maka dalam proses pembuatannya selain bahan
baku utama diperlukan juga bahan tambahan atau aditif. Penggunaan bahan
tambahan ini beraneka ragam tergantung pada bahan baku yang digunakan dan
mutu produk yang akan dihasilkan. Berdasarkan fungsinya , maka bahan
tambahan atau bahan pembantu proses dapat dikelompokkan menjadi : bahan
pelunak (plasticizer), bahan penstabil (stabilizer), bahan pelumas (lubricant),
bahan pengisi (filler), pewarna (colorant), antistatic agent, blowing agent, flame
retardant dsb.
2.1.3.1.Pemercepat (Acceleator).
Bahan pemercepat berfungsi untuk membantu mengontrol waktu dan
temperatur pada proses vulkanisasi dan dapat memperbaiki sifat vulkanisasi karet.
Beberapa jenis bahan pemercepat antara lain bahan pemercepat organik.
,lapangan atletik serta tempat-tempat rekreasi, seperti penutup tanah pada
peralatan tempat bermain,(Exposure Research,2009). Gambar 2.6. menunjukkan
serbuk ban bekas (Crumb Rubber).
Gambar.2.6. Serbuk Ban Bekas (Crumb Rubber)
Serbuk –serbuk ban bekas adalah suatu jaringan tiga dimensi atau suatu
produk ikatan silang dari karet alam dan karet sintetis, diperkuat dengan karbon
black yang menyerap minyak encer dari semen aspal selama reaksi" yang dapat
mengalami pengembangan (Swelling) dan pelunakan (Softenning) dari serbuk ban
bekas. Hal ini meningkatkan kekentalan binder yang dimodifikasi
(Steven Manolis and Simon Hesp,2001 )
Serbuk ban bekas berbentuk butiran-butiran kecil dari ban bekas yang
dibuat dalam ukuran tertentu yang digunakan untuk modifikasi bahan aspal
paving atau sebagai filler . Sifat-sifat serbuk ban bekas yang dapat mempengaruhi
interaksi dalam proses pembuatan yakni ukuran partikel ,spesifikasi area
permukaan , dan komposisi kimia (Heitzamn, 1992). Serbuk ban bekas diperoleh
dari ban yang melalui beberapa proses yaitu:
Universitas Sumatera Utara
1.Sistim Ambient grinding
2.Sistim Cryogenic grinding.
3.Sistim Wet-Ambient grinding.
Pada Gambar2.7. menunjukkan sistim Ambient grinding.
Gambar.2.7.Sistim Ambient grinding
Ambient grinding, adalah suatu metode proses dimana ban bekas tersebut diparut
,digiling yang diproses pada temperatur ruang
Cryogenic grinding, adalah proses yang menggunakan nitrogen cair untuk
membekukan ban bekas sehingga menjadi rapuh dan kemudian dengan
menggunakan sebuah hammer mill untuk menghancurkan karet yang beku
tersebut menjadi partikel-partikel yang halus . Pada Gambar.2.8.menunjukkan
sistim cryogenic grinding.
Gambar.2.8.Sistim Cryogenic grinding.
Universitas Sumatera Utara
Wet-Ambient grinding, atau proses melarutkan dapat digunakan untuk
menghasilkan ukuran partikel karet antara 200-500 mesh .(Cal Recovery,2004)
Pada ketiga proses , baja dan nilon-nilon halus yang terdapat pada ban dapat
dihilangkan dengan magnet dan alat peniup . Proses ambient menghasilkan
bentuk partikel yang tidak teratur dengan luas permukaan yang relatif besar
menghasilkan reaksi antara semen aspal lebih cepat , sementara proses cryogenic
menghasilkan suatu permukaan yang rata yang dapat mengurangi kecepatan
reaksi dengan aspal semen. Pada proses cryogenic memberikan elastisitas yang
lebih kecil dibandingkan dengan proses ambient . (Roberts et al., 1989; Caltrans,
2003). Serbuk ban bekas diukur dalam mesh atau inci dan umumnya karet
ukurannya 3/8 inci atau lebih kecil . Ukuran serbuk dapat diklasifikasikan dalam
empat kelompok yaitu :
1.Besar atau kasar (3/8 dan 1/4 inci ) .
2.Sedang (10–30 mesh atau 0.079 –0.039 )
3.Baik (40–80 mesh atau 0.016 –0.007 )
4.Sangat baik (100–200 mesh atau 0.006 – 0.003).
Ukuran partikel dan distribusi ukuran tergantung dari kebutuhan serbuk
ban bekas dan penggunaannya . Dari data penjualan pada industri serbuk ban
bekas ,pemakaiannya 14% untuk ukuran kasar ,52% untuk ukuran sedang ,22 %
untuk ukuran baik dan 12% untuk ukuran sangat baik .
Dari hasil penelitian dan literatur menyatakan bahwa 1/4-20 mesh adalah
baik digunakan untuk aplikasi dalam bidang olah raga ,keset kaki ,tanah berumput
,bahan untuk tempat bermain dan hasil campuran (molded). Untuk ukuran baik
(40-80 mesh) sangat berpotensial untuk menghasilkan komposit yang baik dengan
proses pencetakan .( Nongnard Sunthonpagasit, Michael R. Duffey,2003) .
2.2.2.Proses Pemotongan Dan Penghalusan.
Pertama-tama ban bekas dipotong-potong kecil dengan ukuran 2x2 inci
atau 1x1 inci dalam bentuk cip. Kemudian suatu magnet pemisah dan sebuah alat
pemisah serat digunakan untuk menghilangkan baja dan serat polyester.
Selanjutnya karet bekas dipekecil ukurannya dengan menggunakan alat ambient
Universitas Sumatera Utara
ground mill atau dapat dijadikan menjadi partikel-partikel yang sangat baik
dengan membekukan partikel dan dipotong.
Cara yang dapat digunakan untuk memperoleh karet dengan mesh yang
baik adalah dengan mendinginkan ban bekas di dalam cairan nitrogen dibawah
temperatur translasi glass dan menghaluskannya menjadi bubuk dalam suatu
penggiling. Dengan cara cryogenic diperoleh serbuk ban bekas yang baik dengan
ukuran 30-100 mesh. (Cal Recovery,2004)
2.2.3.Devulkanisasi Karet Alam dan Karet Ban Bekas
Vulkanisasi adalah proses termo kimia dengan menggabungkan sulfur dan
ikatan silang sulfur ke dalam suatu campuran molekul-molekul karet dalam
meningkatkan elastisitas dan sifat –sifat yang lain yang diinginkan sesuai dengan
pembuatan hasil karet. Dalam proses, atom sulfur secara kimia diikat oleh
molekul-molekul karbon dari molekul karet dan terjadi ikatan silang (ikatan
kimia) antara molekul karet sulfida. Proses vulkanisasi adalah proses irreversible
pada keadaan temperatur dan tekanan atmosfir standar. Proses vulkanisasi juga
menggunakan percepatan primer dan sekunder terutama sulfur yang mengandung
senyawa organik dan aktivator seperti zinc oksida dan asam stearik
Reclaiming adalah suatu prosedur dimana karet ban bekas atau
vulkanisasi karet bekas diubah , secara mekanik dan secara kimia
dicampur,diproses dan divulkanisasikan lagi . Devulkanisasi adalah pemecahan
antara ikatan-ikatan molekul seperti carbon –sulfur (C-S) atau sulfur-sulfur (S-S)
dan selanjutnya memperpendek rantai yang terjadi .
Devulkanisasi adalah proses pemecahan secara total ataupun sebahagian
terhadap ikatan poli,di, dan monosulfida yang terbentuk pada proses vulkanisasi
,disini terjadi proses pemecahan ikatan S-C dan S-S dalam elastomer ,
dikarenakan ikatan tersebut lebih lemah dari pada ikatan C-C pada rantai utama
.Melalui proses devulkanisasi dimungkinkan limbah karet dapat direvormulasi
atau direvulkanisasi langsung untuk membuat produk baru.Secara ideal
devulkanisasi karet dapat divulkanisasikan kembali dengan atau tanpa
menggunakan senyawa lain .Perbedaan tipe proses devulkanisasi juga mengubah
Universitas Sumatera Utara
sifat-sifat lain dari karet . Proses ini juga dapat menyebabkan pengurangan
beberapa sifat dari karet aslinya .
Dalam beberapa penelitian terdahulu menunjukkan bahwa kualitas bahan
komposit karet ban bekas dengan material lain sangat ditentukan dari derajat
devulkanisasi dan aktivasi permukaan bahan, yakni bagaimana meningkatkan
daya rekat (compatibilising) antara permukaan serbuk ban bekas dengan material
lain, baik dalam komposit dengan aspal (sebagai filler) maupun komposit dalam
proses pencampuran dan komposit dengan material lainnya. Tahap berikutnya
setelah proses penghalusan karet ban bekas adalah proses pemutusan ikatan silang
(cross-linking) atau disebut proses devulkanisasi.
Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa metode yang dikembangkan dalam
proses devulkanisasi karet termoset menjadi termoplastik dapat dilihat pada Tabel
2.4.
Konversi kimia ,panas ,mekanis ataupun bilogi pada proses devulkanisasi
memerlukan ukuran partikel yang kecil sehingga akan menciptakan luas
permukaan yang memungkinkan untuk dipakai oleh bahan pendevulkanisasi pada
reaksi devulkanisasi .(Cal Recovery,2004) .
Tabel 2.4. Beberapa metode devulkanisasi.
Proses Keterangan
Devulkanisasi secara Termal Karet dipanaskan pada temperatur tinggi dalam waktu lama untuk memutuskan ikatan sulfur dan ikatan rantai polimer. Proses ini pertama sekali dipatenkan oleh H.L. Hall (1858). Devulkanisasi secara mekanik Pemutusan ikatan sulfur dalam matriks polimer dengan cara mastifikasi (penggilingan) dengan menggunakan mesin two-roll mill. Devulkanisasi dengan bakteri Bubuk halus karet dimasukkan dalam suspensi air yang ditanami bakteri pemakan sulfur seperti thiobacillus, rodococcus, and sulfolobus. Proses ini memungkinkan akan tetapi sangat kompleks. Devulkanisasi dengan ultrasonik Bubuk halus karet disinari dengan
gelombang ultrasonik 50kHz sesudah
Universitas Sumatera Utara
ditreatment selama 20 menit .Proses ini akan memutuskan ikatan antara C-S,S-S,tapi tidak carbon-carbon (C-C). Proses ini pertama sekali dilakukan oleh Okudo dan Hatono (1987).
Devulkanisasi dengan kimia Bubuk halus ban bekas dan agen devulkanisasi dimasukkan ke dalam suatu mixer kemudian dipanaskan pada satu ekstruder ,disaring dan dikeringkan .Proses ini pertama sekali dilakukan sejak 1960 . (Alan C.Lloyd)
Devulkanisasi dengan mikrowave Bubuk halus ban bekas dimasukkan ke sistim mikrowave ,kemudian didinginkan . (Ratu,Eddiyanto,2009)
2.2.4 Aktivasi Permukaan .
Aktivasi permukaan merupakan modifikasi suatu material guna
meningkatkan daya rekat permukaan suatu material dengan material lainnya,
seperti antara permukaan parutan karet dengan aspal atau dengan polipropilena.
Cara inivatif ini diharapkan dapat memanfaatkan serbuk ban bekas sebagai bahan
pengisi termodifikasi. Dalam beberapa penggunaan material termodifikasi,
permukaan serbuk ban bekas diaktifkan dengan metode grafting atau penempelan
gugus fungsional yang berfungsi sebagai gugus pengikat, seperti maleic anhidrida
(MA) atau senyawa epoxide seperti glycidyl methacrylate (GMA).
2.2.4.1.Pembentukan Kopolimer Grafting.
Ada tiga metode grafting yakni :
1.Grafting from yaitu polimer backbone membawa site aktif yang digunakan
untuk menginisiasi polimerisasi monomer
2.Grafting to yaitu polimer backbone membawa gugus fungsional X reaktif yang
terdistribusi secara random, bereaksi dengan polimer lain yang membawa
gugus fungsi Y
3.Grafting through yaitu adanya makromer dengan BM rendah dan site yang
tidak jenuh, polimer yang sedang tumbuh dapat bereaksi pada site yang tidak
jenuh menghasilkan kopolimer graf (Kumar, A., Gupta, R.K, 1998).
Universitas Sumatera Utara
Diperlukan 3 komponen untuk berlangsungnya grafting lewat transfer
rantai : polimer, monomer, inisiator. Fungsi inisiator adalah untuk
mempolimerisasi monomer sehingga membantu radikal, ion atau kompleks
koordinasi polimerik yang kemudian bisa menyerang polimer asal atau biasa,
rasio reaktivitas monomer-monomer juga perlu dipertimbangkan untuk
memastikan grafting akan terjadi. Juga perlu untuk memperhatikan frekuensi
transfer untuk menetapkan jumlah grafting. Biasanya, campuran homopolimer-
homopolimer terjadi bersamaan dengan kopolimer grafting.
Grafting biasanya terjadi pada letak-letak yang bisa menerima reaksi-
reaksi transfer, seperti pada karbon-karbon yang bersebelahan dengan ikatan
rangkap dua dalam polidiena atau karbon-karbon yang bersebelahan dengan gugus
karbonil. Radiasi adalah yang paling banyak dipakai untuk memberikan letak-
letak aktif untuk kopolimerisasi grafting. Proses ini dikerjakan dengan radiasi
ultraviolet atau cahaya tampak, dengan atau tanpa potosensitizer tambahan atau
dengan radiasi ionisasi. Reaksi-reaksi radikal bebas terlibat dalam semua kasus.
Kesulitan utama adalah bahwa radiasi menimbulkan grafting. Hal ini sampai batas
tertentu telah dihilangkan dengan pra radiasi polimer sebelum penambahan
monomer baru. Salah satu metode adalah mempraradiasi polimer tersebut ketika
hadir udara atau oksigen untuk membentuk gugus-gugus hidroperoksida diatas
kerangkanya. Penambahan monomer berikutnya dan pemanasan akan
menghasilkan polimerisasi radikal pada letak-letak peroksida yang disertai dengan
beberapa homopolimerisasi dan homopolimerisasi ini di inisiasi oleh radikal-
radikal hidroksi yang terbentuk selama homolisis hidroperoksida. Pra radiasi bisa
juga dikerjakan ketika tidak ada udara untuk membentuk radikal-radikal bebas
yang ditangkap dalam matriks polimer yang kental. Kemudian monomer
ditambahkan. Metode ini sangat tidak efisien karena rendahnya konsentrasi
radikal yang bisa ditangkap dan homopolimerisasi masih bisa terjadi melalui
reaksi-reaksi transfer rantai.
Radiasi langsung monomer dan polimer sekaligus telah digunakan
secara ekstensif. Karena kopolimerisasi mungkin terjadi. Monomer dan polimer
harus dipilih dengan hati-hati. Pada umumnya, kombinasi terbaik adalah antara
Universitas Sumatera Utara
polimer yang sangat sensitif terhadap radiasi, yakni polimer yang membentuk
konsentrasi radikal yang tinggi dan monomer yang tidak sangat sensitif.
Homopolimerisasi bisa dikurangi dengan memberikan radiasi yang sekejap
sedangkan monomer dibiarkan berdifusi melewati polimer. Grafting radiasi
terhadap emulsi-emulsi polimer juga merupakan cara efektif untuk
meminimumkan homopolimerisasi, karena medium reaksi tetap fluid bahkan pada
tingkat konversi yang tinggi. Metode lain dari grafting radiasi melibatkan radiasi
terhadap campuran homopolimer. Lepas dari fakta bahwa sebahagian besar
polimer bersifat inkompatibel. Teknik ini pemakaiannya terbatas, karena ikat
silang antara rantai-rantai polimer demikian bisa terjadi dengan kemungkinan
yang sama (Steven MP, 2001).
2.2.4.2. Proses Reaksi Grafting
Proses reaksi grafting berlangsung dalam ekstruder ialah :
1.Granular polimer dilelehkan pada daerah awal umpan ekstrudernya.
2. Katalis peroksida diinjeksikan kedalam ekstruder, membentuk loka aktif pada
rantai utama polimer.
3. Monomer diinjeksikan ke dalam granular yang telah dilelehkan , terkadang
katalis dan monomernya tercampur.
4. Komponen-komponen dicampur dengan laju geser tinggi.
5. Monomer dan produk samping dikeluarkan dari campuran lelehan pada daerah
pengatsiran vakum.
6. Lelehan reaksi diekstruksi dan dipeletkan sebagai bahan baku granul dan
dibentuk menjadi produk akhir. (Hartomo AJ, 1993).
Reaksi proses Grafting yaitu:
Dekomposisi dari inisiator
ROOR RO. + . OR
Inisiasi : Penyerapan dari hidrogen
Universitas Sumatera Utara
Pemutusan rantai
Propagasi : Grafting anhidrida maleat
Transfer rantai.
Terminasi.
Ikatan Silang (Cross linking)
Gambar. 2.9. Proses reaksi grafting Polipropilena (Bettini SHP,2002,Siska Evriani,2009)
• Hidrolisis, menghasilkan asam maleat, cis-HO2CCH = CHCO2H. Dengan
alkohol, menghasilkan setengah ester, cis-HO2CCH = CHCO2CH3.
• Maleat anhidrida merupakan dienofil dalam reaksi Diels-Alder
• Maleat anhidrida (MA) adalah ligan yang baik untuk kompleks logam
bervalensi rendah, misalnya Pt(PPh3)2(MA) dan Fe(CO)4(MA)
(Wikipedia, Org)
Maleat anhidrida digunakan dalam penelitian polimer. Maleat anhidrida dapat
dibuat dari asam maleat, seperti reaksi dibawah ini :
Gambar 2.22.Pembentukan Maleat Anhidrida.
Maleat anhidrida dengan berat molekul 98,06, larut dalam air, meleleh
pada temperatur 57- 600 C, mendidih pada 2020 C dan spesifik grafity 1,5.g/cm3.
Ada beberapa sifat-sifat maleat anhidrida seperti pada Tabel.2.6.
Tabel.2.5.Sifat-sifat maleat anhidrida.
Sifat Keterangan
Deskripsi Berwarna atau padatan putih Bentuk molekul C4H2O3 Berat molekul 98,06 g/mol Titik didih 202 oC Titik Cair 52,8 oC Tekanan 0,1 torr 25oC Kelarutan Larut dalam air,eter,asetat,klorofom ,aseton,etil asetat,benzena. ( HSDB .1995)