Post on 23-Dec-2015
description
1
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Polietilena (PE)
Berbagai jenis termoplastik telah banyak digunakan untuk mempersiapkan
termpolastik elastomer kompatibilitas tinggi. Ini termasuk polipropilen, low-density
polyethylene, uv-low-density polyethylene, liniear low density polyethylene,
dikloronasi polietilen, polistiren, poliamida, etilena-vinil asetat, kopolimer, dan poli
metil metakrilat. (Charoen Nakason, 2006)
Polietilena adalah bahan termoplastik yang transparan, berwarna putih yang
mempunyai titik leleh bervariasi antara 110-137oC. Umumnya polietilen bersifat
resisten terhadap zat kimia. Pada suhu kamar, polietilena tidak larut dalam pelarut
organik dan anorganik. (Billmeyer, 1994)
Beberapa jenis polietilena antara lain : Low Density Polyethylene
(LDPE), High Density Polyethylene (HDPE) dan Liniear Low Density Polyethylene
(LLDPE). Low Density Polyethylene (LDPE) memliki struktur rantai bercabang yang
tinggi dengan cabang-cabang yang panjang dan pendek. Sedangkan High Density
Polyethylene (HDPE) mempunyai struktur rantai lurus, Liniear Low Density
Polyethylene (LLDPE) memiliki rantai polimer yang lurus dengan rantai-
rantai cabang yang pendek.
a.
2
b.
c.
Gambar 2.1 Struktur rantai polietilena a. HDPE, b. LDPE, c. LLDPE
Polietilena adalah polimer yang termasuk golongan polyolefin, dengan berat
molekul rata-rata (Mw) = 50.000-30.000. (Curlee, 1991)
Sifat-sifat dari polietilena sangat dipengaruhi oleh struktur rantai dan
kerapatannya. LLDPE (Liniear Low Density Polietilene) merupakan suatu jenis
polietilena yang paling prospektif karena kemudahan proses pembuatan dapat
diproduksi dalam berbagai pembuatan yaitu proses polimerisasi
menggunakan berbagai jenis katalis Zigler Natta. (Mark, 1970).
Polietilena dengan densitas rendah biasanya digunakan untuk lembaran
tipis pembungkus makanan, kantung-kantung plastik, jas
hujan. Sedangkan untuk polietilena yang memiliki densitas tinggi,
polimernya lebih keras, namun mudah dibentuk sehingga banyak dipakai sebagai
alat dapur misalnya ember, panci, juga untuk pelapis kawat dan kabel.
h tt p: / /www . p r n 2 . u s m . m y / m a i n s i t e / b u l l e t i n /k o s mi k /1999/k o s mi k12 . h t m l
Campuran polimer yang mempunyai kompatibilitas pencampuaran antara
komponen konstituen dari poliblend dapat dibuat dengan menggunakan
kompatibilitas reaktif atau aditif yang berbeda, kompatibilitas pencampuran
mempengaruhi
3
morfologi dan sifat dari poliblend. Strategi kompatibilitas pencampuran
memfokuskan pada aplikasi seperti plastik daur ulang pasca-konsumen tanpa
penyortiran, produksi film multi-layer, kemasan produk, serta perkembangan
bahan baru berdasarkan plastik/ plastic elastomer/ campuran elastomer. (Magdy
dkk, 2008)
2.2 Ban Bekas
Ban merupakan bagian dari suatu kenderaan yang merupakan produk karet
yang paling penting dan produksi dalam volume tinggi. Ban juga merupakan suatu
bagian dan eleman terpenting pada suatu kendaraan. Lebih dari setengah karet alam
dan karet sintetik didunia digunakan dalam industri ban.
Perkembangan industri ban berawal dari perubahan struktur kendaraan yang
terjadi secara konstan, dengan meningkatnya tenaga mesin, akselerasi yang
tinggi, serta kecepatan kenderaan. Oleh karena itu, suatu perbedaan sangat terlihat
antara penemuan ban pertama kali oleh Thomasen pada tahun 1845 dengan
perkembangan praktikal pada tahun 1888 oleh seorang ilmuan Inggris John Dunlop,
penemuan ban sintetik pertama kali pada tahun 1912 hingga produksi ban yang
sangat tinggi pada saat ini (Hofmann, W., 1989).
Ban saat ini secara esensial merupakan suatu komposit karet. Ban
diproduksi dari beberapa komponen yang terpisah seperti tread, inelainer, beads,
belds, dan lain- lain serta komponen-komponen yang berbeda yang memiliki
kandungan bahan pengisi yang tinggi, seperti campuran elastomer dan bermacam-
macam aditif. Zat aditif ini (yang terkandung didalamnya dapat diklasifikasikan
sebagai zat pemvulkanisasi, aktifator vulkanisasi dan zat pemercepat atau akselerator
serta bahan pengisi (penguat,
4
semi penguat, atau bukan penguat), anti degradasi, bahan pelunak dan
plastisizer, pigmen, dan bahan pewarna organik, serta zat aditif khusus.
Komponen karet merupakan suatu bahan teknik yang banyak digunakan
dalam industri ban, karena memiliki sifat yang fleksibel geseran serta permukaan
yang baik, yang tahan abrasi yang tinggi, impermeabilitas yang baik terhadap
udara. Sifat-sifat ini dapat menjamin kinerja ban dengan fungsi dan kondisi yang
berbeda-beda. Teknologi kompon dan material karet cenderung mengalami proses
dekomposisi katalitik secara thermal pada kompon karet ban dan karekterisasi
produk (Liang, L.,
2004).
Ban dalam biasanya digunakan pada ban sepeda, ban sepeda motor, dan
kenderaan seperti bus, atau truk berat dan traktor yang dirancang mempunyai ban
dalam. Ban dalam merupakan suatu bahan yang dibentuk dari suatu material yang
tak dapat tembus seperti karet sintetis yang bersifat lembut dan elastis untuk
mencegah bocornya udara. Ban dalam berada didalam bagian ban luar untuk
menjaga tekanan udara. Dalam hal ini, peneliti menggunakan ban luar mobil bekas.
Ban bekas bersifat sangat stabil dan merupakan suatu polimer
berantai panjang. Beberapa karekteristik dari ban bekas yaitu stabilitasnya dan
sifatnya yang tahan lama, yang sangat menarik dan kelayakannya selama pemakaian,
yang memberikan suatu perlawanan selama pemakaiannya. Faktanya adalah bahwa
ban bekas merupakan suatu polimer thermoset yang berarti sulit untuk meleleh atau
sulit untuk diuraikan menjadi komponen-komponen penyusunnya. Ban bekas bersifat
tahan terhadap degradasi biologi (Liang, L., 2004).
5
2.3 Dikumil Peroksida
CH3
C O
CH3
O C
CH3 CH3
Gambar 2.2 Struktur dikumil peroksida
Senyawa peroksida ini dapat digunakan sebagai pembentuk radikal bebas
dengan andanya energi panas yang temperaturnya sesuai dengan jenis peroksidanya.
Seperti yang ditunjukkan dibawah ini dekomposisi dikumil peroksida pada
suhu
160oC.
CH3
C O
CH3
O C
CH3 CH3
CH3
C O
pemanasan175oC
O
2 CH3 + 2 C CH3
CH3
radikal kumiloksi (2-phenylpropanoxy) Asetophenon
2 RH (substrat) 2 RH (substrat)
CH3
2 C OH
CH3
+ 2R
2 CH4 + 2R
phenyl 2-propanol
Gambar 2.3 Reaksi dekomposisi dikumil peroksida
(Thitithammawong, 2007)
6
Dari dekomposisi dikumil peroksida pada 175oC menghasilkan sejumlah kecil
produk metana, asepthon, 2 phenylpropanol, radikal metal. Kedua radikal ini
sangat reaktif untuk mengabstraksi atom-atom hydrogen dari rantai polimer. (Naskar,
2004)
2.4 Divinil benzena
CH=CH2
CH=CH2
Gambar 2.4 Struktur divinil benzena
Rumus molekul divinil benzena C10H10, titik didihnya 195oC, tidak larut
dalam air dan larut dalam etanol dan eter, dan memiliki titik nyala 76oC. Ketika
bereaksi bersama-sama dengan stirene, divinil benzena dapat digunakan sebagai
monomer
reaktif dalam resin polyester. Stiren dan divinil benzena bereaksi secara bersama-
sama menghasilkan kopolimer stirene divinil benzena. Pada pabrik plastik, divinil
benzena digunakan dalam industri plastik untuk mengikat silang dan memodifikasi
material- material dan untuk membantu proses kopolimerisasi. Dapat juga
meningkatkan resistansi terhadap tekanan retak, bahan kimia, panas distorsi,
kekerasan dan kekuatan. (James,W., 2005)
7
2.5 Xilena
p-Xylene digunakan sebagai bahan baku dalam produksi asam tereftalat dan
dimetil tereftalat, baik monomer yang digunakan dalam produksi polyethylene
terepthalate (PET) botol plastic dan polyester pakaian. Xilena sering digunakan
sebagai pelarut karet, digunakan sebagai thinner untuk cat.
Tabel 2.1 Sifat-sifat xilena
No. Parameter
1. Rumus molekul C8H10, C6H4(CH3)2
2. Titik Lebur -47,4oC
3. Titik didih 138,5oC
4. Titik Nyala 30oC
(h t t p://www . F :/x il e n a . h t m ).
2.6 Karakterisasi Campuran Polimer
Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui dan menganalisa campuran polimer.
Karakterisasi yang dilakukan menggunakan faurier transform infrared spectroscopy
(FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), uji tarik dan kandungan gel.
8
2.6.1 Analisis FT – IR ( Fourier Transform Infrared Spectroscopy )
Spektroskopi infra merah merupakan metode yang sangat luas digunakan
untuk karakterisasi struktur molekul polimer, karena memberikan banyak
informasi. Perbandingan posisi adsorpsi dalam spectrum infra merah suatu sampel
polimer dengan daerah absorpsi dalam spectrum infra merah suatu sampel polimer
dengan daerah absorpsi karekteristik, menunjukkan identifikasi pada keberadaan
ikatan dan gugus fungsi dalam polimer (Rabek, J.F, 1975).
Sampel yang digunakan untuk analisa dapat berupa padat, cair dan gas.
Metode penyiapan untuk polimer antara lain melarutkan polimer ke dalam
suatu pelarut seperti karbon bisulfida, karbon tetra klorida atau kloform, pembuatan
film transparan dan metode pellet Kbr.
Kelebihan-kelebihan dari FT-IR mencakup persyaratan ukuran sampel yang
kecil, perkembangan spektrum yang cepat, dan karena instrumen ini
memiliki computer yang terdedikasi, kemampuan untuk menyimpan dan
memanipulasi spektrum (Stevens, M.P., 2001).
Pada saat ini spektrofotometer infra merah sering digunakan untuk
keperluan analisa kuantitatif, akan tetapi sering digunakan untuk analisa kualitatif
dengan spektrofotometer ultra-lembayung dan sinar tampak. Penggunaan
spektrofotometer infra merah dimaksudkan untuk analisa yang lebih banyak
ditujukan untuk identifikasi senyawa organik.
Pada tahun 1935 beberapa perusahaan kimia telah menggunakan
spektrofotometer infra merah untuk analisa kuantitatif senyawa organik. Hal ini
mungkin disebabkan spektrum infra merah senyawa organik yang bersifat khas
karena
9
mempunyai gugus fungsi yang berbeda-beda. Sehingga senyawa yang berbeda
akan mempunyai struktur yang berbeda pula. Sistem analisa spektroskopi infra
merah telah memberikan keunggulan dalam mengkarakterisasi senyawa organik dan
formulasi bahan-bahan polimer.
Analisa infra merah menyangkut penentuan gugus fungsi dari molekul yang
memberikan regangan pada daerah serapan infra merah. Dimana daerah serapan infra
merah terletak antara spectrum elektromagnetik sinar tampak dan spektrum radio
yaitu
4000-400 cm-1. Ahli kimia organik pada tahun 1930 secara serius mulai memikirkan
spektra infra merah sebagai salah satu yang memungkinkan untuk mengidentifikasi
senyawa melalui gugus fungsinya (Silverstain, R.M., 1986).
Hubungan kuantitatif antara konsentrasi (C) dan adsobsi (A) pada
spektroskopi infra merah diberikan oleh persamaan Lambert – Beer :
……………………………………….....……..(2.1)
ε = Absorbsifitas molar
L = Tebal sampel (jarak yang ditempuh sinar IR yang menembus
sampel) Hubungan intensitas radiasi, absorbansi (A) didefenisikan
sebagai :
…………………………………………….(2.2)
lo = Intensitas radiasi sebelum melewati
sampel l = Intensitas radiasi setelah melewati
sampel
10
Untuk mengukur serapan gugus dari serapan spektrum infra merah
digunakan cara dasar tangen. Seperti terlihat pada gambar 2.3 dengan menggunakan
metode garis
AC, maka harga lo adalah panjang BE dan I = De, sehingga harga absorbansi adalah :
………………………………………………(2.3)
Hal ini dilakukan mengingat transmisi 100% tidak pernah dicapai karena adanya
serapan dari medium (serapan latar belakang).
Analisis infra merah memberikan informasi tentang kandungan aditif, panjang
rantai, struktur polimer. Di samping itu analisis mengenai bahan polimer yang
terdegradasi oksidatif dengan munculnya gugus karbonil dan pembentukan ikatan
rangkap rantai polimer. Gugus lain yang menunjukkan terjadinya degradasi oksidatif
adalah gugus karbonil dan karboksilat. Umumnya pita serapan polimer pada
spektrum
infra merah adalah adanya ikatan C/H/regangan pada daerah 2880 cm-1 s/d 2900cm-
1
dan regangan dari gugus lain yang mendukung suatu analisa mineral (Hummel, D.O.,
1985).
2.6.2 Skanning Elektron Mikroskopi (SEM)
Skanning Elektron Mikroskopi (SEM) merupakan alat yang dapat membentuk
bayangan permukaan. Struktur permukaan suatu benda uji dapat dipelajari dengan
mikroskop electron pancaran karena jauh lebih mudah untuk mempelajari struktur
permukaan itu secara langsung.
11
Pada dasarnya SEM menggunakan sinyal yang dihasilkan elektron dan
dipantulkan atau berkas sinar elekton sekunder. SEM meggunakan prinsip
skanning dengan prinsip utamanya adalah berkas elektron diarahkan pada titik-titik
permukaan spesimen. Gerakan elektron diarahkan dari satu titik ke titik lain pada
permukaan spesimen.
Jika seberkas sinar elektron ditembakkan pada permukaaan spesimen maka
sebagian dari elektron itu akan dipantulkan kembali dan sebagian lagi di teruskan.
Jika permukaan spesimen tidak rata, banyak lekukan, lipatan atau lubang-lubang
maka tiap bagian permukaan itu akan memantulkan elektron dengan jumlaah dan
arah yang berbeda dan jika ditangkap detektor akan diteruskan ke sistem layer
dan akan diperoleh gambaran yang jelas dari permukaan spesimen dalam bentuk
tiga dimensi (Nur, 1997).
2.6.3 Kandungan Gel (derajat sambung silang)
Penentuan derajat sambung silang dilakukan dengan menentukan kandungan
gel bahan. Pelarut yang digunakan adalah xilena yang dapat melarutkan karet
sintesis. Kandungan gel dalam sampel diukur dengan teknik ekstraksi. Sampel
ditimbang dan selanjutnya dimasukkan dalam tabung soklet yang dibawahnya
terdapat pelarut xilena yang dipanaskan pada titik didihnya selama 8 jam. Setelah
proses ekstraksi selesai, sampel dikeringkan dan ditimbang kembali.
Persentase kandungan gel (derajat sambung silang) dalam sampel diperoleh
dengan perhitungan :
12
……………………………………..(2.4)
Dimana, Wg = berat sampel setelah diekstraksi
Wo = berat sampel sebelum ekstraksi (Halimatuddaliana, Ismail.,2008)
2.6.4 Kekuatan Tarik
Sifat-sifat mekanik pada polimer dapat dinyatakan dalam beberapa parameter yaitu
modulus elastisitas (modulus young), kuat tarik (tensile strengh), kuat tekan
(inpact strength) dan kuat leleh (fattyque strength) untuk bahan polimer, parameter-
parameter mekanik tersebut dapat diperoleh dari kurva tegangan regangan. Sifat
tegangan regangan polimer sangat dipengaruhi oleh laju deformasi (laju regangan)
suhu dan lingkungan adanya air, oksigen dan pelarut organik. Pada umumnya
penurunan laju deformasi sama dengan laju peningkatan temperatur terhadap sifat
tegangan regangan yaitu bahan menjadi lebih lunak dan lebih rapuh. Tegangan dan
regangan memiliki perbedaan arti, dalam hal mekanika tegangan normal merupakan
gaya tegak lurus persatuan luas sedangkan regangan merupakan hasil perpanjangan.
Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer. Kekuatan tarik
suatu bahan didefenisikan sebagai besarnya beban maksimum (Fmaks) yang digunakan
untuk memutuskan spesimen bahan dibagi dengan luas penampangnya pada
keadaan
semula.
…………………………………………………….(2.5)
13
Keterangan :
σt = kekuatan tarik bahan (Kgf/mm2)
Fmaks
Ao
=
=
Tegangan maksimum (Kgf)
Luas penampang mula-mula (mm2)
Disamping bersama kekuatan tarik (σt) sifat mekanik bahan juga diamati dari
sifat kemulurannya (ε) yang didefenisikan sebagai :
……………………………………(2.6)
Keterangan :
ε = Kemuluran (%)
Io = Panjang spesimen mula-mula (mm)
If = Panjang spesimen setelah diberi beban (mm)
(wirjosentono, 1993)