bahan vulkanisasi
DESCRIPTION
Bahan VulkanisasiTRANSCRIPT
2.4.1. Bahan Vulkanisasi
Vulkanisasi adalah suatu proses dimana molekul karet yang linier mengalami
reaksi ikatan silang (crosslinking) sehingga menjadi molekul polimer yang
membentuk rangkaian tiga dimensi. Reaksi ini merubah karet yang bersifat plastis
(lembut) dan menjadi karet yang elastis, keras dan kuat. Vulkanisasi yang dikenal
dengan proses pematangan (curing) dan molekul karet yang sudah tersambung silang
(crosslinked rubber) di rujuk sebagai vulkanisat karet (Akiba & Hashim, 1997).
Vulkanisasi dalam kaitannya dengan sifat fisik karet adalah setiap perlakuan
yang menurunkan laju alir elastomer, meningkatkan tensile strenght dan modulus.
Meskipun vulkanisasi terjadi dengan adanya panas dan bahan vulkanisasi, proses itu
tetap berlangsung secara lambat. Reaksi ini dapat dipercepat dengan penambahan
sejumlah kecil bahan organik atau anorganik yang disebut akselerator. Untuk
mengoptimalkan kerjanya akselerator membutuhkan bahan kimia lain yang dikenal
sebagai aktivator. Yang dapat berfungsi sebagai aktivatornya adalah oksida-oksida
logam seperti zinkum oksida (ZnO) (Aziman Ahmad, 2004).
1`. sulfur
Secara umum sistem pemvulkanisasi di klasifikasikan menjadi tiga yaitu
pemvulkanisasi konvensional, pemvulkanisasi semi effisien, dan pemvulkanisasi
effisien. Untuk membedakan ketiga sistem ini dibedakan berdasarkan jumlah kuratif
(perbandingan antara sulfur dan pencepat). Untuk sistem konvensional mengandung
sulfur lebih banyak bila dibandingkan dengan pencepat. Sistem efisiensi mengandung
pencepat lebih banyak dari pada sulfur. Sedangkan sistem semi effisiensi jumlah
sulfur dan pencepat sama banyaknya (Ismail dan Hashim, 1998). Ketiga sistem ini
juga dapat dibedakan berdasarkan jenis ikatan sambung silang sulfida yang terbentuk
dan reaksi kimia yang terjadi selepas vulkanisasi.
Pada tahap awal vulkanisasi rangkaian ini mengandung ikatan sambung silang
polisulfida seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4. Model ikatan sambung silang polisulfida
Apabila waktu vulkanisasi ditingkatkan (diperpanjang). Struktur rangkaian
yang terbentuk bergantung pada komposisi kuratif, suhu dan lamanya waktu
vulkanisasi. Struktur rangkaian yang mengandung ikatan sambung silang
monosulfida, ditunjukkan pada gambar 2.5:
Rantai molekul karet
Rantai molekul karet
Peningkatan waktu vulkanisasi
Gambar 2.5. Model rangkaian ikatan sambung silang monosulfida
Atau mengandung semua jenis ikatan sulfida (mono dan di poli) seperti dipaparkan
pada gambar 2.6 di bawah ini :
Universitas Sumatera Utara
Rantai molekul karet
Rantai molekul karet
Gambar 2.6. Struktur rangkaian karet pada vulkanisasi sulfur terakselerasi (Ismail &
Hashim, 1998)
Pada sistem pemvulkanisasi konvensional terbentuk suatu struktur kompleks,
yang mengandung semua jenis ikatan sulfida (mono dan dipoli) dan cenderung di
dominasi oleh ikatan polisulfida (gambar 2.4).
Pada sistem pemvulkanisasi efisiensi cenderung di dominasi oleh struktur
rangkaian yang mengandung ikatan silang mono sulfida (gambar 2.5).
Pada sistem pemvulkanisasi semi efisiensi cenderung membentuk struktur
pertengahan di antara gambar 2.4 dengan gambar 2.5. (Indra Surya, 2006).
2. peroksida
Pemvulkanisasian yang tidak menggunakan sulfur antara lain yaitu peroksida organik.
Penggunaan peroksida organik sebagai bahan vulkanisasi (untuk membentuk ikatan
silang) pada karet alam pertama diamati oleh Elliot, 1979. Saat itu peroksida organik
yang sering digunakan adalah dikumil peroksida.
Pada reaksinya, peroksida akan terurai karena pemanasan hingga terbentuk
radikal bebas PO. Radikal bebas itu menarik atom hidrogen pada molekul karet,
sehingga diperoleh molekul karet yang radikal (R˚). Radikal-radikal molekul karet
yang saling berdekatan akan bergabung hingga terbentuk ikatan silang, antara atom C
dari kedua rantai molekul kuat tersebut.
Mekanisme terjadinya ikatan silang (antar atom karbon) adalah sebagai berikut :
tenagaPOOP 2 PO˚
panas
PO˚+ RH POH + R˚
R˚ + R˚ R - R
Gambar 2.7. Mekanisme vulkanisasi peroksida (Elliot, 1979 ;Sultan & Borealis, 1996)
POOP adalah peroksida organik, RH menggambarkan sebagai molekul karet
alam, dan R-R merupakan ikatan silang. Oleh karena ikatan antara carbon sangat
kuat, maka vulkanisat yang dihasilkan mempunyai pampatan tetap yang rendah serta
ketahanan usang yang tinggi apabila digunakan anti oksidan yang tepat. Mekanisme
vulkanisasi dikumil peroksida dengan karet alam ditunjukkan pada gambar 2.8.
1.CH3 CH3 CH3
| |C – O .C – O – O – C 2
| | |CH3 CH3 CH3
Dikumil peroksida
2.CH3 CH3
| |C – O . + – CH2 – C = CH – CH2 –
|CH3 Isoprena
CH3 CH3
| |C – OH + – CH = C – CH – CH2 –
| .
CH3
Universitas Sumatera Utara
CH3 CH3
| |3. – CH = C – CH – CH2 – – CH = C – CH – CH2 –
.+
.– – CH = C – CH – CH2 –– CH = C – CH – CH2
| |CH3 CH3
Cross linked NR (no loss of double bond)
CH3 CH3
| |4. – CH2 – CH = C – CH2 – – CH2 – CH – C – CH2 –
+ .
.– – CH = C – CH – CH2 –– CH = C – CH – CH2
| |CH3 CH3
Cross linked NR (loss of double bond)
Gambar 2.8. Mekanisme vulkanisasi Dikumil Peroksida Terhadap Lateks (J.L.Koening, 2000)
Dikumil peroksida merupakan jenis inisiator yang paling banyak digunakan.
Dikumil peroksida ini dapat bereaksi pada suhu tinggi 1600C dan memiliki
sensitifitas oksigen yang rendah bila dibandingkan dengan peroksida yang lain serta
sensitif terhadap asam.
Karakteristik dikumil peroksida sebagai berikut (E. Merck, 2008).
Rumus molekul : C18H22O2
Rumus kimia : [C6H5 C (CH3)2 O]2
Berat molekul : 270.37 g/molDensitas : 1.56 g/cm3
Titik Lebur : 38-410C (1 atm)Titik Didih : 1300C ( 1 atm)Keadaan Fisik : Bentuk bubuk warna putihKelarutan : Larut dalam etanol, ethyl eter dan benzen
Universitas Sumatera Utara
CH3 CH3 CH3
| |C – O – O – C 2 C – O.
| | |CH3 CH3 CH3
Gambar 2.9. Dekomposisi Dikumil Peroksida