Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Balwr 2009Serpong, 13Oktober 2009

ISSN 1693-4687

Pemanfaatan Lateks Karet Alam dan BeberapaSenyawa Kopolimer Olefin untuk Aditif

Peningkat lndeks Viskositas Minyak LumasOtomotif

Roza Adriany dan Emi YuliaritaPusat Penelitian clan Pengembangan Teknologi Minyak clan Gas Bumi "LEMIGAS"

ABSTRAK - PEMANF AAT AN LA TEKS KARET ALAMDAN BEBERAPA SENYAWA KOPOLIMER OLEFINUNTUK ADITIF PENINGKAT INDEKS VISKOSITAS

MINY AK LUMAS OTOMOTIF. Aditif peningkat IndeksViskositas minyak lumas otomotif yang biasa digunakan antaralain adalah senyawa polimetakrilat dengan berat molekul tinggi; polialkilmetakrilat ; polimer Hidrokarbon dengan beratmolekul tinggi seperti poliolefin, polidiena, polistirena yangdialkilasi dan juga polyester dengan berat molekul tinggi.Pembuatan beberapa senyawa yang digunakan sebagai aditifPeningkat Indeks Viskositas dijelaskan dalam tulisan ini.I,2Selain dari pada itu, tulisan ini juga menjelaskan penelitian yangsedang dilakukan yaitu pembuatan aditif Peningkat IndeksViskositas (PIV) minyak lumas otomotif berbahan dasar LateksKaret Alam (LKA) yang dikopolimerisasi dengan Stirena.Pembuatan aditif dilakukan dalam reaktor berskalalaboratorium. Reaksi kopolimerisasi LKA-Stirena 1m

menggunakan inisiator Benzoil Peroksida, dengan suhu reaksi80°C dan waktu reaksi 3 jam. Larutan kopolimer yangdihasilkan kernudian dilarutkan dalam pelarut Silena dengankonsentrasi kopolimer 15%, 30% dan 50%. Masing-masinglarutan ini selanjutnya dilarutkan lagi dalam minyak lumasdasar HVI 160 dengan perbandingan 50:50. Produk larutan inidisebut sebagai aditif induk. Aditif induk ini selanjutnyadigunakan sebagai aditif peningkat indeks viskositas dalamminyak lumas dasar HVI 160 dengan konsentrasi penambahanaditif 2,5%. Beberapa modifikasi pembuatan aditif kopolimerlateks karet alam telah dilakukan yaitu : modifikasi I :Kopolimer dibuat dalam bentuk lembaran film dan kemudiandilakukan pencucian dengan Aseton dan Metanol untukmenghilangkan homopolimer yang juga ikut terbentuk selamareaksi kopolimerisasi. Kopolimer ini temyata sulit larut dalampelarut Silena. Modifikasi II : Kopolimer dibuat dalam bentuklembaran film dan kemudian langsung dilarutkan dalam pelarutSilena tanpa melakukan penghilangan homopolimer terJebihdulu. Kopolimer ini juga sulit larut di dalam pelarut Silena.Modifikasi III : Kopolimer langsung dilarutkan dalam pelarutSilena pada saat masih berbentuk cairan yang mengandungsejumlah air, hasilnya aditif dapat !arut dalam Silena dengankonsentrasi aditif 15%, 30% dan 50%. Modifikasi IV :Kopolimer langsung dilarutkan dalam minyak lumas dasar HVI160 tanpa melalui pelarutan dengan Silena, hasilnya adalahterjadi emulsi dengan bagian atas berwama coklat dan bagianbawah berwama putih. Analisis sifat fisika kimia seperti analisisgugus fungsi dengan FT-IR, pengujian titik nyala dan pengujianindeks viskositas telah dilakukan untuk memantau kualitas

produk aditif yang dibuat. Dari ketiga modifikasi yangdilakukan diperoleh indeks viskositas aditif induk sebesar 202.Penambahan aditif dalam minyak lumas dasar menghasilkan

nilai indeks viskositas paling tinggi sebesar 104 (untuk aditifyang dilarutkan dalam 15 % Silena). Nilai ini lebih tinggidibanding indeks viskositas minyak lumas dasar sebelumditambah aditif yaitu 97. Hasil pengujian terhadap titik nyaladari masing-masing aditif yang dibuat dan hasil blending 2,5 %aditif dalam minyak lumas dasar menunjukkan nilai yangmemenuhi persyaratan spesifikasi minyak lumas yaitu di atas200°C.

Kata kunci : Lateks Karet Alam , Stirena , Kopolimer Olefin,Kopolimerisasi , Indeks Viskositas.

ABSTRACT - THE USED OF NATURAL RUBBERLATEX AND SOME OLEFINE CO POL YMERS AS THEADDITIVE TO INCREASE VISCOCITY OF

AUTOMOTIVE'S LUBRICANTS. Viscosity index improveradditive for automotive lube oil that usually used are highmolecular weight polymethacrylate, polyalkylmethaccylate,high molecular weight hydrocarbon polymer such as polyolefin,polydiena, alkilation polystyrene and high molecular weightpolyesther. Method for making viscosity index improveradditive will be describe in this paper.I,2This paper alsodescribes the current study of Viscosity index improver additivefor automotive lube oil that is still in progress. The raw materialof viscosity index improver additive automotive lube oil isnatural rubber latex and styrene which they werecopolimerisationed. Process for making additive was conductedin laboratory scale reactor. Benzoilperoxide was used asreaction initiator in LKA-Styrena copolymerization reaction,with reaction temperature 80°C for 3 hours. The amount of15%, 30%, and 50% of copolymer additives are diluted inxylene, then each of these solutions was diluted in HVI 160base oil with the ratio 50:50 of each solution. This additive iscalled main additive and it adds into HVI 160 base oil asviscosity index improver with the amount of 2.5%

concentration. Some modifications of process for making ofadditives had been conducted. Modification I : The copolymeradditive was made in the fonn of film, and then it wasmaseration with Aseton and Methanol respectively, however itwas difficult to be solved in xylene. Modification II : Thecopolymer additive was made in the fonn of film, and then itwas directly diluted in xylene without it was maseration withAseton and Methanol, however it was also difficult to be solvedin xylene. Modification III : The copolymer additive wasdirectly disolved in xylene containing water to fonn the solutionwith additive concentration of 15,%, 30%, and 50%respectively. Modification IV : The copolymer additive wasdirectly diluted in HVI 160 base oil without pre-dilution intoxylene, however this reaction produced emulsion with two

C-37

Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar 2009Serpong, 13 Oktober 2009

layers i.e. the upper layer which was brown color and the lowerlayer was white. Physical and Chemical properties analyses asFT-IR , flash point and viscosity index has been performed tomonitor the quality of additive product. The index viscosity ofmain additive of these modifications was 202 and the highestvalue of index viscosity was found at 2.5% of additive in baseoil which is 104 (for the additive in 15% xylene). This numberis higher than HVI 160 base oil which has viscosity index 97.The flash point resulted trom the blended process with 2.5% ofadditive into base oil was higher than 2000C and it meets lubeoil specification.

Keywords: Natural Rubber Latex, Styrena. Olefin Copolymer,Co[polymerization, Viscosity Index.

I. PENDAHULUAN

Aditif merupakan bahan yang memegang perananpenting dalam meningkatkan mutu minyak lumas. Adabermacam-macam aditif yang dapat ditambahkan kedalam minyak lumas seperti aditif anti oksidan, aditifpelindung korosi, aditif pembersih dan pengurai , aditifanti busa, dan aditif peningkat indeks kekentalan(viskositas).1,2

Aditif peningkat indeks viskositas merupakan salahsatu aditif yang diperlukan oleh minyak lumas otomotif.Beberapa jenis senyawa telah ban yak digunakan sebagaiaditif peningkat indeks viskositas ini , antara lain adalahsenyawa polimetakrilat dengan berat molekul tinggi ;polialkilmetakrilat ; polimer Hidrokarbon dengan beratmolekul tinggi seperti poliolefin, polidiena, polistirenayang dialkilasi dan juga polyester dengan berat molekultinggi. Pembuatan beberapa senyawa yang digunakansebagai aditif Peningkat Indeks Viskositas dijelaskandalam tulisan ini. 1,3

Sampai saat ini aditif minyak lumas untuk kebutuhandi Indonesia masih mengandalkan produk impor dari luarnegeri. Untuk itu penelitian mengenai pembuatanberbagai aditif telah dimulai oleh PPPTMGB"LEMIGAS" sejak beberapa tahun yang lalu dan akanterus dilakukan dan diharapkan berbagai aditif minyaklumas ini dapat dibuat sendiri sehingga ketergantunganterhadap produk luar dapat dikurangi.

Salah satu studi yang sedang berjalan adalahpembuatan aditif peningkat indeks viskositas untukminyak lumas otomotif. Aditif dibuat dari bahan dasarlateks karet alam (Isoprena) dan Stirena yang kemudiandikopolimerisasi hingga menghasilkan produk kopolimerLateks karet alam - Stirena. Reaksi kopolimerisassi inimembutuhkan suatu inisiator reaksi , dimana dalam studiini digunakan senyawa Benzoil Peroksida.

Lateks Karet Alam (Isoprena) dan Stirena yangdigunakan dalam proses ini mudah didapatkan diIndonesia. Karet alam mempunyai sifat elastis dan dalambentuk caimya mempunyai viskositas yang tinggisedangkan Stirena berfungsi untuk memperbaiki sifatviskoelastis dari karet alam, oleh karena itu produkkopolimer lateks karet alam dengan Stirena inidiharapkan dapat digunakan sebagai aditif peningkatindeks viskositas pada minyak lumas otomotif.

ISSN 1693-4687

Pada studi ini dilakukan beberapa modifikasipembuatan aditif yaitu Modifikasi I, II , III dan IV.Modifikasi ini dilakukan untuk mendapatkan produkaditif yang paling baik.

Untuk memantau kualitas produk aditif yang dibuat ,dilakukan analisis sifat fisika kimia seperti analisis gugusfungsi dengan FT-IR, pengujian titik nyala dan pengujianindeks viskositas.

II. METODOLOGI

Tulisan ini terbagi dalam dua bagian :Pertama mengenai beberapa senyawa yang te1ah

digunakan sebagai aditif peningkat indeks viskositasseperti Polimetakrilat dengan berat molekul tinggi ;Polialkilmetakrilat ; Polimer Hidrokarbon dengan beratmolekul tinggi seperti Poliolefin, Polidiena, Polistirenayang dialkilasi dan juga Poliester dengan berat molekultinggi. Metodologi pembuatan beberapa aditif dijelaskandalam tulisan ini.

Kedua mengenai studi pembuatan aditif PeningkatIndeks Viskositas yang sedang dikembangkan yaitupembuatan kopolimer Lateks karet alam - Stirena. Aditifdibuat dalam reaktor berskala laboratorium yaitu labukaca berleher tiga dengan ukuran 500 mL. Labu reaksidilengkapi dengan termometer untuk me man tau suhureaksi dan kondensor yang berfungsi sebagai pendingin.Reaksi kopolimerisasi LKA-Stirena ini berlangsungselama 3 jam dengan suhu reaksi 80°C. Larutankopolimer yang dihasilkan kemudian dilarutkan dalampelarut Silena dengan konsentrasi kopolimer 15%, 30%dan 50%. Masing-masing larutan kemudian dilarutkanlagi dalam minyak lumas dasar HVI 160 denganperbandingan 50:50. Produk Larutan ini disebut sebagaiaditif induk. Aditif induk ini selanjutnya digunakansebagai aditif peningkat indeks viskositas dalam minyaklumas dasar HVI 160 dengan konsentrasi penambahanaditif2,5%.

Empat modifikasi pembuatan aditif telah dilakukan.Pada modifikasi pertama (Modifikasi I), kopolimer dibuatdalam bentuk lembaran tipis (film) dengan caramembiarkan larutan kopolimer tersebut pada suhu kamardi atas kaca. Lembaran film kemudian direndam dalam

larutan Aseton sampai terendam semuanya dengan waktuperendaman selama satu hari. Kemudian ditambahkanMetanol sampai terbentuk endapan putih. Kopolimerberbentuk lembaran film tersebut kemudian dikeringkan.Lembaran film ini kemudian dicacah sekecil mungkindan dilarutkan dalam Silena dengan konsentrasi 15%berat Kopolimer.

Pada modifikasi kedua (Modifikasi II), kopolimerdibuat dalam bentuk lembaran tipis (film) , kemudiandicacah sekecil mungkin dan langsung dilarutkansebanyak 15% berat ke dalam pelarut Silena tanpaperendaman dengan Aseton dan Metano!.

Pada modifikasi ketiga (Modifikasi III), kopolimertidak dibuat dalam bentuk lembaran tip is (film) , tetapilangsung di tambah dengan pelarut Silena pada saatmasih berbentuk cairan ( Kopolimer masih mengandungsejumlah air).

C-38

Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Bakar 2009Serpong, J 3 Oktober 2009

Pada modifikasi keempat Modifikasi IV), kopolimerlangsung dilarutkan dalam minyak lumas dasar HVI 160dengan perbandingan 50 : 50 tanpa melalui pelarutandengan Silena

Kopolimer yang telah ditambah dengan pelarut Silenaini kemudian dilarutkan dalam minyak lumas dasardengan perbandingan 50 : 50 . Selanjutnya larutan inidisebut dengan aditif induk.

Untuk memantau kualitas produk aditif yang dibuat ,dilakukan analisis sifat fisika kimia seperti analisis gugusfungsi dengan FT-IR, pengujian titik nyala dan pengujianindeks viskositas.

III. HASILDANPEMBAHASAN

A. Sifat Fisik Kopolimer

Dari berbagai modifikasi pembuatan aditif yangdilakukan, dapat diamati sifat fisik masing-masingkopolimer yang terbentuk dan sifat kelarutannya di dalampelarut Silena , seperti tampak pada Tabel 1. Dari Tabel 1

TABELI.SIFAT FISIK KOPOLIMER

Metode BentukPelarutSifat dan BentukPembuatan

KopolimerKopolimerSetelahAditif

DHarutkanModifikasiI

Film kuningSilenaSukarlarut,kecoklatan

berbentukGelModifikasiII

Film kuningSilenaSukarlarut,kecoklatan

berbentukGellModifikasiIII

LarutanSilena15% Larutancoklatputih

30% Larutanputih50%LarutanDutihModifikasiIV

LarutanHVI-Emulsi, bagian atasputih

160belWamacoklat danbagian

bawahberwamaDutih

terlihat bahwa modifikasi IV adalah yang paling mudahlarut dalam pelarut Silena sedangkan pada modifikasi Idan II produk kopolimer yang berbentuk lembaran filmsulit larut dalam Silena , walaupun sudah dicacah sekecilmungkin dan dilakukan pengadukan pada saatpelarutannya. Sulitnya pelarutan kopolimer berbentuklembaran film ini kemungkinan disebabkan karenakopolimer sudah berbentuk ikatan crosslink yang kuatsehingga sulit larut.

B. Karakterisasi Kopolimer LKA_Stirena Dengan FT-IR

Karakterisasi produk kopolimer LKA-Stirenadilakukan dengan menggunakan alat FT-IR. Karakterisasiini bertujuan untuk melihat gugus fungsi yang ada padakopolimer terutama gugus fungsi yang menunjukkanadanya ikatan kimia yang terbentuk antara LKA danStirena.

Hasil analisis dengan FT-IR menunjukkan bahwa padaspektrum larutan kopolimer LKA - Stirena terdapatvibrasi regangan C=C pada bilangan gelombang 1600cm'l dimana Puncak serapan pada 1600 cm'l tidakdipunyai oleh LKA tetapi dimiliki oleh Stirena. Inimengindikasikan bahwa telah terjadi kopolimerisasiantara LKA dan Stirena. Spektrum FT-IR kopolimerLKA-Stirena dapat dilihat pada Gambar 1.

ISSN 1693-4687

~!"__' '.'...--~j---

!

",-f'_/.r~.I"""'-.-.. ....,...-¥~

: , 'jh \U

i

Gambar 1 ; SpektrumKopolimerLateksKaretAlam- Stirena

Selain dari pada itu, hasil analisis dengan FT-IR dapatdigunakan untuk melihat masih ada atau tidaknya air didalam produk kopolimer. Sebelum tahap pelarutankopolimer dengan minyak lumas dasar HVI-160 denganperbandingan 50 : 50 maka kadar air harus dikurangikarena dapat menyebabkan tidak sempumanya kelarutandari campuran tersebut. Berkurangnya kadar air ini dapatdilihat dari spektrum serapan produk kopolimer dimanaserapan pada bilangan gelombang 3500 sudah tidak ada.

C. Pengujian Indeks Viskositas Aditif Induk KopolimerLateks Karet A lam - Stirena

Pengujian indeks viskositas hanya dilakukan untukaditif yang dibuat menurut modifikasi III ( padakonsentrasi 15%) dan IV saja. Aditif yang dibuat denganModifikasi I dan II tidak diuji nilai indeks viskositasnyakarena sulit larut dalam pelarut Silena. Aditif pad akonsentrasi 30% dan 50% juga tidak dapat diuji nilaiindeks viskositasnya karena terlalu kental.

Produk kopolimer yang sudah dilarutkan dalam Silenakemudian dilarutkan lagi dalam minyak lumas dasarHVI-160 dengan perbandingan 50 : 50. Larutan iniselanjutnya disebut sebagai aditif induk.

Pada modifikasi IV, larutan kopolimer langsungdilarutkan dengan minyak dasar HVI-160 denganperbandingan 50 : 50 tanpa dilarutkan terIebih dahuludengan pelarut Silena. Temyata hasilnya, kopolimer tidakdapat larut dengan sempuma tetapi malah membentukemulsi. Bagian atas dari larutan tersebut kemudiandiambil untuk diuji viskositas kinematik dan indeksviskositasnya.

Hasil pengujian nilai viskositas kinematik dan indeksviskositas aditif induk dapat dilihat pada Tabel 2.

Dari Tabel 2 terlihat bahwa nilai indeks viskositas

aditif induk tertinggi yang diperoleh adalah aditif yangdibuat menurut Modifikasi III dengan konsentrasikopolimer 15% yaitu sebesar 202.

TABEL2.HASIL PENGUJIAN VISKOSlTAS KINEMATIK DAN INDEKS

VlSKOSlTAS ADITIF INDUK

Metode PelarutanViskositaskinematiklndeksPembuatan

denganT =40°CT = 100°CViskositasAditif

SHena(cSt)(cSt)ModifikasiIII

15%49.4210.25202

C-39

Prosiding Seminar Nasional Daur Bahan Balwr 2009Serpong, 13 Oktober 2009

D. Pengujian lndeks Viskositas dan Titik Nyala ProdukBlending HVI-160 dan Aditif Lateks Karet A lam - Stirena

Aditif induk kopolimer Latek Karet Alam - Stirenayang sudah diperoleh kemudian dicoba untuk diblendingdengan minyak lumas dasar HVI-160 dalam konsentrasi2,5% aditif. Minyak lumas dasar HVI-160 yang telahditambah aditif ini kemudian diuji nilai viskositaskinematik dan viskositas indeks serta titik nyalanya. Hasilpengujian dapat dilihat pada Tabel3.

TABEL3.HASIL Un MINY AK LuMAS DASAR + 2,5 % ADITIF INDUK LA TEKS

KARET ALAM - STIRENA

Parameter UnitHasH

Viskositas Kinematik

cSt88.79T=40°C Viskositas Kinematik

cSt10.70T= 100°C Indeks Viskositas

-104

Titik Nyala

°C271

Dari Tabel 3, terlihat bahwa nilai indeks viskositasminyak lumas dasar HVI-160 yang telah ditambah 2,5%aditif adalah 104. Nilai ini lebih besar dibanding nilaiviskositas minyak lumas dasar HVI-160 sebelumditambah aditif, yaitu sebesar 98. Adanya kenaikan nilaiindeks viskositas mengindikasikan bahwa produk aditifkopolimer Lateks Karet Alam - Stirena yang telah dibuatini mempunyai potensi sebagai aditif peningkat indeksviskositas untuk minyak lumas otomotif, walaupunkenaikan yang terjadi masih relatif keci!. Untuk itu perludilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pembuatanaditif ini agar diperoleh produk aditif yang mampumenaikkan nilai indeks viskositas minyak lumas secarasignifikan.

Titik nyala dari produk hasil blending minyak lumasdasar HVI-160 yang telah ditambah 2,5% aditif adalahsebesar 271. Nilai ini telah memenuhi persyaratan nilaititik nyala dari suatu minyak lumas otomotif.

ISSN 1693-4687

IV. KESIMPULAN

Dari penelitian yang telah dilakukan , dapat diambilbeberapa kesimpulan sebagai berikut :1. Kopolimer Lateks karet alam - Stirena yang dibuat

dalam bentuk lembaran seperti pada modifikasi I danII suIit untuk dilarutkan dalam pelarut Silenasehingga sulit untuk memperoleh larutan aditif yangdapat dicampurkan ke dalam minyak lumas dasar.

2. Kopolimer Lateks karet alam - Stirena yanglangsung dilarutkan dalam Silena ketika masih dalambentuk cairan ( Modifikasi III) berpotensi sebagaiproduk aditif yang dapat dicampurkan ke dalamminyak lumas dasar.

3. Kopolimer Lateks karet alam - Stirena yanglangsung dilarutkan dalam minyak lumas dasar HVI160 seperti pada modifikasi IV tidak dapatdigunakan sebagai aditif peningkat indeks viskositaskarena kopolimer tersebut tidak dapat larut sempumadalam minyak lumas dasar (membentuk emulsi)sehingga bila dicampurkan sebagai aditif di dalamminyak lumas dasar maka campuran dikhawatirkantidak homogen sehingga sifat peningkat indeksviskositasnya tidak berfungsi dengan baik.

4. Beberapa jenis senyawa telah banyak digunakansebagai aditif peningkat indeks viskositas ini , antaralain adalah senyawa polimetakrilat dengan beratmolekul tinggi ; polialkilmetakrilat ; polimerHidrokarbon dengan berat molekul tinggi sepertipoliolefin, polidiena, polistirena yang dialkilasi danjuga polyester dengan berat molekul tinggi.

DAFT AR PUST AKA

[1] REDY PELITA, "Sintesis dan Karakterisasi AditifPelurnas Otornotif Dari Kopolirnerisasi Lateks Karet Alarn- Stirena" , Universitas Indonesia, 2004.

[2] COWD, MA, "Kirnia Polirner", Bandung ; Penerbit ITB, .1991.

[3] CERESA R.J ., "Block and Graft Copolymer, London ;Butterworths, 1962.

C-40