bahan vulkanisasi

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


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 :




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


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


bahan vulkanisasi

Documents