B

A

BALAI BEDIREKTO

KEM

NALISA

VictN

SAR PENORAT JENMENTERIA

A KIMIA

B

tor TulusIP. 1977

DIDIKAN DERAL P

AN PERDA

A BARA

Bahan Aja

Oleh:

sPangap1018 200

DAN PELAENGEMBA

AGANGANJAKARTA

2013

NG JAD

ar

poiSidab0912 1 00

ATIHAN EANGAN E

N REPUBLA

DI KARE

utar 02

EKSPOR INKSPOR NIK INDON

ET

NDONESIANASIONAL

ESIA

A L

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Karet digambarkan sebagai material yang menunjukkan sifat "elastis". Material ini

umumnya adalah molekul berantai panjang yang dikenal sebagai "polimer" dan

kombinasi dari elastis dan polimer telah memunculkan nama alternatif yaitu

"elastomer". Karet adalah suatu material yang memiliki karakteristik kimia yang

unik. Misalnya pada karet alam merupakan polimer alam dari Isoprene (2-methyl-

1,3-Butadiene). Karet alam memiliki beberapa kelebihan yang membuatnya dapat

langsung digunakan. Sedangkan kelemahan karet dapat dapat diminimalisasi

dengan memodifikasi gugus kimianya.

Saat ini karet yang digunakan dapat dibagi menjadi tiga kategori:

- Polimer dasar atau bahan mentah: Hal ini akan menentukan karakteristik utama

dari produk akhir.

- Produk setengah jadi: Penambahan berbagai bahan kimia pada karet mentah

untuk memberikan sifat yang diinginkan, biasa disebut compounding / peracikan.

Bahan setengah jadi ini mendapatkan sifat nya setelah divulkanisasi.

- Produk akhir: Setelah dicetak, kompon karet mendapatkan sifat elastisnya

setelah divulkanisasi.

Material karet modern saat ini terdiri dari sekitar 60 persen polimer sintetis. Bagian

lainnya terdiri dari zat penvulkanisir, pelembut, akselerator, zat antioksidan dan

bahan kimia lainnya. Penambahan ini diperlukan untuk mendapatkan sifat yang

diinginkan dari produk akhir.

Poli

oleh

elas

bisp

san

imer mem

h atom ata

stomer lain

phenol. Ter

gat fleksib

Fasa tidak

iliki tulang

u molekul

nnya. Rant

rkecuali sil

el dan dap

k tervulkani

g punggung

lainnya (se

tai ini terik

likon. Siliko

pat dicuring

isir

g hidrokar

eperti CH3,

kat secara

on memilik

g dengan p

Fasa tervu

rbon. Atom

, Cl atau F

kimiawi d

ki tulang pu

peroksida a

ulkanisir

m hidrogen

F) sehingga

engan sulf

unggung si

atau katalis

n sering d

a mencipta

fur, peroks

iloxane (Si

s platinum.

igantikan

akan jenis

sida atau

i-O) yang

BAB II ANALISA KIMIA BARANG JADI KARET

2.1. Analisa Kimia Barang Jadi Karet Analisa kimia barang jadi karet berdasarkan standar ASTM D297-93R02 terdiri dari:

- Isi polimer karet

- Densitas

- Analisis ekstrak

- Analisis sulfur

- Analisis filler

- Analisis debu

Analisa ini diperlukan untuk menentukan jumlah dan jenis isi bahan non-karet serta

isi karet pada barang jadi karet. Analisa ini digunakan hampir untuk seluruh jenis

karet yang ada. Pengujian khusus dilakukan untuk produk karet yang mengandung

glue, karbon bebas, antimony, timbal, minyak mineral, lemak hidrokarbon dan

barium karbonat. Selain itu diperlukan perlakuan khusus untuk produk hard rubber.

2.2. Analisa Secara Manual

Analisa barang jadi karet dapat dilakukan secara manual untuk pengujian awal

sampel. Pengujian dilakukan untuk mengidentifikasi karet dan juga menguji

kandungan:

- Karbonat

- Antimony dan Timbal

- Carbon Black

- Garam-garam Barium

- Lemak hidrokarbon

- Glue

- Factice

- F

A. A

Ana

mer

pera

Sox

pela

Dar

E

A

B

Filler lainny

Analisa Ek

alisa ekstr

refluks sam

alatan gela

xhlet untuk

arut.

ri ekstraksi,

Ekstrak Za

A = gram t

B = gram s

ya

kstrak

rak merup

mpel uji d

as laborat

k mengek

, kemudian

at Kimia, %

erekstrak

spesimen y

pakan ana

dengan ala

torium yan

kstrak sen

Gambar

n diperoleh

% = (A/B) X

yang digun

alisa yang

at soxhlet

ng diciptak

yawa yan

1. Soxhlet

h:

100

akan

g dilakuka

ekstraktor

kan pada

ng memilik

Ekstraktor

an secara

r. Soxhlet

tahun 187

ki kelaruta

r

a manual

Ekstrakto

79 oleh Fr

an terbata

dengan

or adalah

ranz von

as dalam

Berikut ini beberapa pelarut yang dipergunakan untuk mengekstraksi karet

Elastomer Bahan / Kompon Tervulkanisasi

NR Aseton

Metanol

2-Propanol

Aseton

Metanol

Butanon

Sintetis Poliolefin (BR,

SBR, IR, dsb.)

Aseton

2-Propanol

Aseton

2-Propanol

IIR Aseton

Butanon

Aseton

Butanon

CR Light Petroleum

(T.d. 60-80°C)

2-Propanol

Metanol

Light Petroleum

(T.d. 60-80°C)

2-Propanol

Metanol

NBR Metanol

2-Propanol

Light Petroleum

(T.d. 60-80°C)

Metanol

2-Propanol

Light Petroleum

(T.d. 60-80°C)

PVC Dietil Eter

Metanol

-

-

Kopolimer blok

termoplastis, SIS, dsb.

NR/PP/ jenis PE

EP/PP/ jenis PE

Metanol

Metanol

Metanol

-

-

-

Analisis ekstrak dapat dilakukan untuk menganalisa :

- Ekstrak aseton

- Ekstrak kloroform

- Ekstrak total

- Ekstrak alkohol potash

- Ekstrak aseton yang tidak terjadi penyabunan

- Lemak hidrokarbon

- Minyak mineral

- Ekstrak refluks cepat

B. Densitas

Analisa densitas dilakukan dengan cara:

- Metoda piknometer

- Metoda hidrostatik

- Densimeter volume tertekan

C. Analisa Debu Analisa debu dilakukan dengan cara dipanaskan dalam crucible (cawan

penguapan). Analisa ini dilakukan untuk menganalisa :

- Silikon dioksida dan materi yang tidak larut

- Oksida timbal

- Oksida aluminium dan besi

- Oksida kalsium (dikombinasi dengan metoda volumetrik)

- Oksida magnesium

- Oksida seng

- Total barium dan barium sulfat

- Barium karbonat

- Total antimony

- Oksida titanium

D. Analisa Sulfur Analisa ini menggunakan oxygen flask combustion. Prinsip kerja alat ini, sampel

dibakar didalam sebuah gelas kimia tahan api hingga menjadi debu dan kemudian

diuji hasil pembakarannya.

Gambar 2. Alat Oxygen Flask Combustion

Analisa ini dapat digunakan untuk :

- Menganalisa NR, CR, SBR, BR, IR, IIR, EPDM dan produk dari NBR, tetapi cara

ini tidak dapat digunakan untuk mengukur kadar timbal, antimony dan garam

barium

- Bebas sulfur

- Sulfur terkombinasi

- Sulfur total

- Ekstrak sulfur dan aseton

E. Analisa Filler Analisa ini gunakan untuk menganalisa zat pengisi pada barang jadi karet. Analisa

ini dengan menggunakan tungku pemanasan dan sulfasi. Untuk filler carbon black

pengujian dilakukan dengan metoda nitric acid digestion test dan pyrolisis.

G

F. A

Ana

rekl

2.3. An

A. A

Keti

pert

tertu

terd

Gambar 3.

Analisa Is

alisa ini d

aim dan te

nalisa SecAnalisis S

ika kita a

tanyaan, a

ulis atau ya

deteksi?

Kavitasi di

d

i Polimer

digunakan

ervulkanisa

cara InstruStruktur Or

akan meng

pakah bah

ang diform

Gam

dalam kare

diberi beba

Karet

untuk me

asi yang me

umen rganik

guji bahan

han yang d

mulasikan d

mbar 4. Kar

et vulkanis

an tarik. Pe

enganalisa

engandung

n mentah

iuji memilik

diawal pem

et yang me

sasi dengan

embesaran

karet me

g IR, CR, N

atau bara

ki kandung

mbuatannya

engalami v

n filler carb

13x79

entah, be

NR, IIR, NB

ang jadi k

gan kimia s

a dan apak

vulkanisasi

bon black s

lum tervu

BR dan SB

karet, aka

sesuai deng

kah semua

setelah

lkanisasi,

R.

an timbul

gan yang

anya bisa

Analisis pertama yang biasa dilakukan adalah Infrared (IR) untuk mendapatkan

spektrum dari senyawa. Data ini bisa menghasilkan identifikasi yang tepat jika

sampel yang diuji dalam keadaan telah disiapkan dengan baik.

Gambar 5. Spektrum FT-IR dari suatu sampel karet

Jika senyawa yang diuji cukup larut (sekitar 1%) maka spektroskopi resolusi tinggi

nuclear magnetic resonance (NMR) dapat menghasilkan informasi yang cukup

mengenai gugus fungsi di dalam molekul dan juga letaknya di gugus struktur dan

hubungan satu dengan lainnya. Spektroskopi Raman dapat juga digunakan sebagai

tambahan informasi untuk data IR dan dapat sangat berguna jika bahan yang

dianalisis berada dalam bentuk larutan.

Jika senyawa yang akan diuji bersifat agak mudah menguap dan stabil pada suhu

tertentu, analisis dengan gas chromatography (GC) dapat memberikan estimasi

kuantitatif dari kemurnian relatif dari sampel. Jika senyawa yang ingin dicari dan

diidentifikasi telah teridentifikasi dengan teknik GC, maka analisis kuantitatif yang

lebih teliti selanjutnya cukup dengan menggunakan GC.

High-performance liquid chromatography (HPLC) jika sampel yang diuji tidak terlalu

mudah menguap atau tidak stabil dalam kondisi GC. Teknik pemisahan lainnya

dalam kondisi tertentu dapat digunakan seperti supercritical fluid chromatography

(SFC), capillary electrophoresis (CE) dan field flow fractionation (FFF).

Dalam beberapa kasus, puncak yang terobservasi di GC atau HPLC tidak dapat

langsung diidentifikasi. Langkah selanjutnya adalah dengan “menjebak keluar”

puncak yang dituju dalam jumlah yang memadai untuk dapat dianalisis dengan IR

atau NMR. Akan tetapi beberapa teknik telah dapat digabungkan menjadi satu

instrumen, seperti GC-MS (mass spectrometry) atau HPLC-MS atau GC-IR. MS

mempunyai tingkat kepekaan yang tinggi dan dapat mendeteksi hingga kadar <10-15

mol. Selain itu MS memiliki selektivitas tinggi, sehingga komponen minor dalam

campuran dapat dianalisa dan juga spesifitas tinggi dimana massa sebenarnya dan

pola fragmentasinya dapat mewakili karakteristik komposisi yang spesifik.

Alat GC-MS atau HPLC-MS menggunakan prinsip pemisahan dan identifikasi dari

puncak yang tidak diketahui dengan analisis yang akurat spektrum massa dari

senyawa. Dalam beberapa kasus, analisis MS dapat dilakukan langsung pada

campuran reaksi tanpa harus melakukan pemisahan sebelumnya.

Sensitivitas dari teknik GC dan HPLC berada dalam kisaran parts per billion (ppb).

Akan tetapi dengan penanganan sampel dengan tepat dan pemanfaatan detektor

khusus secara tepat, tingkat parts per trillion (ppt) dapat diperoleh. Teknik HPLC-MS

telah dikembangkan dititik hingga dapat mendeteksi tingkat pengotor dalam

senyawa hasil sintesis jika hal tersebut berpengaruh pada sifat akhir dari barang jadi

karet. Teknik CE dan HPLC dengan menggunakan detektor fluorescene juga

digunakan dalam analisis material dimana dimungkinkan dapat mendeteksi

terdapatnya sejumlah kecil material pengotor.

Setelah senyawa sintesis dimurnikan dan diidentifikasi dengan teknik spektroskopi,

analisis unsur terakhir dapat dilakukan dengan menggunakan metode kimia sebagai

konfirmasi selanjutnya dari struktur kimianya jika diperlukan.

Senyawa organik berbentuk cair, padat dan gas dapat dianalisis dengan memilih

teknik yang sesuai seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya.

B. Analisis Struktur Anorganik dan Sifat Fisik

Analisis senyawa anorganik dan sifat fisik dapat dianalisis dengan menggunakan

metoda yang sama seperti analisis senyawa organik tetapi dengan beberapa

pengecualian. Spektroskopi IR dan spektroskopi Raman khususnya adalah teknik-

teknik yang sangat berguna dalam mengidentifikasi senyawa anorganik sama

halnya dengan struktur organik. Garam-garam anorganik kebanyakan diidentifikasi

dengan teknik Fast Atom Bombardment MS tetapi secara umum tidak dapat

dianalisis dengan menggunakan MS konvensional. Secara alamiah, senyawa

anorganik tidak mudah menguap dan umumnya tidak larut dalam pelarut organik.

Sehingga teknik analisis seperti GC dan HPLC tidak dapat digunakan dalam analisis

anorganik. Ion chromatography (IC) adalah teknik yang sangat berguna dalam

mengidentifikasi ion-ion anorganik. Baik analisis kuantitatif dan kualitatif dari anion-

anion dan kation-kation dapat menggunakan teknik IC. Teknik analisis kimia klasik

lebih banyak digunakan dalam menganalisis senyawa anorganik dibandingkan

dalam analisis senyawa organik. Analisis unsur memainkan peran penting dalam

mengidentifikasi struktur kimianya. Cara kimia basah, X-ray fluorescence (XRF) dan

analisis emisi lainnya digunakan untuk menganalisis unsur dari senyawa anorganik.

Analisis elektroda ion spesifik juga teknik yang penting dalam menganalisis

beberapa anion kation dari senyawa anorganik.

Analisis dengan Atomic Absorbtion Spectroscopy (AAS) digunakan untuk

menganalisa secara kuantitatif unsure logam dalam jumlah renik (Trace). AAS dapat

memberikan kadar total dari unsur logam dalam suatu cuplikan dan AAS tidak

bergantung dari bentuk molekul logam dari cuplikan tersebut. Cara analisis ini

mempunyai tingkat kepekaan tinggi hingga kadar logam kurang dari 1 ppm. Cara

analisa ini relatif sederhana karena dapat dilakukan tanpa perlu dilakukan

pemisahan cuplikan.

Analisis X-ray diffraction (XRD) adalah cara analisis yang sangat penting bukan

hanya untuk mengidentifikasi senyawa tetapi juga struktur kristal dan analisis fasa

kristal.

Teknik mikroskopi telah digunakan secara luas untuk mengidentifikasi material

anorganik. Optical microscopy (OM), salah satu teknik analitik yang tertua dan

banyak digunakan dalam setidaknya mencari informasi awal dari suatu material

anorganik. Bentuk alami kristalin dan amorf dapat dideteksi dengan menggunakan

polarizer pada mikroskop optik untuk menentukan bentuk dari material. Bentuk

kristal beserta sifat-sifatnya dapat diidentifikasi dengan menggunakan mikroskop

optik. Teknik Scanning electron microscopic (SEM) digabungkan dengan detektor

unsur X-ray seperti energy dispersive spectrometers (EDS) atau wavelength

dispersive spectrometers (WDS), setidaknya dapat memberikan informasi semi –

kuantitatif untuk komposisi unsur-unsur dari material anorganik.

Teknik analisis termal, seperti differential thermal analysis (DTA), differential

scanning calorimetry (DSC) dan thermal gravimetric analysis (TGA), telah digunakan

secara rutin sebagai awal untuk mengidentifikasi dan menganalisis titik leleh

senyawa anorganik selain bisa juga digunakan untuk senyawa organik. Selain itu

DSC dapat digunakan untuk mengetahui perubahan entalpi dari material. DTA

digunakan untuk mengetahui temperatur terjadinya degradasi dan reaksi termal

lainnya. Teknik analisis termal menyediakan informasi mengenai titik leleh, suhu

transisi fasa dan kestabilan termal pada senyawa anorganik dan organik.

Gambar 6. Kurva Analisa Perbedaan Temperatur terhadap % berat

TSC

rela

lebi

pad

Ana

sera

Ana

teka

Dala

mem

B. Ran

Sala

diing

ada

pad

bah

dise

kare

C (Therm

aksasi dan

h besar da

damkan hin

alysis) digu

at, lapisan

alysis) digu

an terosilas

G

am beber

mberikan in

ngkuman

ah satu ku

ginkan be

alah denga

da barang

han menta

esuaikan d

et.

ostimulate

transisi str

aripada tem

ngga gerak

unakan unt

tipis film,

unakan un

si terhadap

Gambar 7. K

rapa kasu

nformasi ka

nci dari dip

rgantung

an mengan

jadi karet

ah maupu

dengan ke

d current

ructural da

mperatur s

kannya ber

tuk mengu

coating, v

ntuk meng

p temperatu

Karakterisa

us, analis

arakterisas

perolehnya

pada kara

nalisis sua

dapat dim

n saat pr

butuhan a

t) digunak

ari sampel y

saat gerak

rhenti seca

kur karakte

iscous fluid

analisa pe

ur.

asi dari EP

sis ukuran

si dari suat

a barang ja

akterisasi b

tu sampel

minimalkan

roses pem

akan sifat

kan untuk

yang telah

kan moleku

ara serenta

eristik defo

ds dan ge

erilaku das

PDM denga

n partikel,

tu material

adi karet ya

bahan me

material

dengan m

mbuatanny

akhir yang

k mengka

h dipolarisa

ul diperkua

ak. TMA (T

ormasi dari

l. DMA (D

sar dari sa

an DSC da

luas ar

anorganik

ang sesua

entah dan

. Terjadiny

melakukan

ya. Pemilih

g diinginka

arakterisasi

asi pada te

at dan kem

Thermo Me

i solid polim

ynamic Me

ampel pad

n DMA

ea dan

.

i dengan s

barang ja

ya ketidak

deteksi aw

han analis

an dari ba

i proses

emperatur

mudian di

echanical

mer, film,

echanical

da beban

porositas

sifat yang

adi karet.

ksesuaian

wal pada

sis kimia

rang jadi

BAB IV PENUTUP

A. Kesimpulan Analisa kimia barang jadi karet memegang peranan penting dalam menganalisa

sifat dari bahan mentah dan barang jadi karet. Analisa kimia yang dilakukan

disesuaikan berdasarkan kebutuhan dan tingkatan kualitas dari barang jadi karet

yang dibuat. Dengan semakin majunya teknologi maka kemampuan dari suatu

alat dalam menganalisa tidak hanya dapat dilakukan untuk melihat satu sifat

saja, melainkan dapat digunakan untuk mengamati sifat-sifat yang saling terkait.

B. Tindak lanjut

Peserta pelatihan setelah menerima pembelajaran ini hendaknya terus menerus

mencari dan menambah pengetahuan mengenai teknik analisa kimia barang jadi

karet lebih mendalam agar dapat mengembangkan produk karetnya.

DAFTAR RUJUKAN

1. A Complete Introduction to Modern NMR Spectroscopy, Macomber, Roger S.,

John Wiley & Sons Inc., New York, 1998.

2. Chemical Analysis, A Series of Manographs of Analytical Chemistry and It’s

Applications, Winefordner, J.D., John Wiley & Sons Inc., New York, 2000.

3. R.B. Simpson, Rubber Basics, Rapra Technology Ltd., United Kingdom, 2002