BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring perkembangan zaman kebutuhan manusia secara terus menerus akan

meningkat sesuai berjalannya waktu. Berbagai kebutuhan sehari-hari pun terus

dikembangkan agar manusia dapat menggunakan dengan efisien sesuai

kebutuhan. Salah satu alat atau benda yang sangat dipergunakan oleh manusia

berbahan dasar dari karet.

Karet merupakan hasil bumi yang bila diolah dapat menghasilkan berbagai

macam produk yang amat dibutuhkan dalam kehidupan. Teknologi karet sendiri

semakin berkembang dan akan terus berkembang seiring berjalannya waktu dan

akan semakin banyak produk yang dihasilkan dari industri ini. Ada dua jenis karet

yang biasa digunakan dalam industri yaitu karet alam dan karet sintesis. Karet

alam (natural rubber) merupakan air getah dari tumbuhan Hevea brasiliensis,

yang merupakan polimer alam dengan monomer isoprena, sedangkan karet

sintetis sebagian besar dibuat dengan mengandalkan bahan baku minyak bumi.

Perkembangan teknologi karet yang sangat luas ini, menuntut agar di masa

yang akan datang manusia dapat menggunakan karet sebaik dan seefisien

mungkin. Bukan hanya sedikit melainkan banyak sekali kebutuhan manusia yang

menggunakan karet, seperti pakaian, kebutuhan rumah tangga, transportasi, bahan

bangunan dan lain lain. Oleh sebab itu kita perlu mengetahui hal-hal apa saja yang

berkaitan dengan karet tersebut. Salah satunya yang harus kita ketahui adalah

teknik pembuatan karet itu sendiri dan bagaimana cara meningkatkan kualitas

karet tersebut.

Cara meningkatkan kualitas suatu karet ialah dengan cara vulaknisasi karet.

Vulkanisasi adalah proses pembentukan ikatan silang (cross-linking) kimia dari

rantai molekul yang berdiri sendiri, meningkatkan elastisitas dan menurunkan

plastisitas. Reaksi ini dapat terjadi jika di dalam molekul-molekul karet berkontak

dengan bahan-bahan tertentu, seperti: sulfur dan peroksida.

1

Maka dari itu vulkanisasi karet sangat amat penting bagi pembentukan suatu

karet agar tercapai kualitas karet yang diinginkan dan yang terpenting dapat

berguna bagi masyarakat luas.

1.2. Tujuan1. Agar pembaca memahami konsep tentang vulkanisasi

karet, mekanisme dan tahapan proses vulkanisasi serta

semua hal yang berkaitan dengan vulkanisasi

2. Menambah wawasan pembaca tentang vulkanisasi karet

1.3. Rumusan Masalah

1. Menjelaskan tentang pengertian proses vulkanisasi

2. Menjelaskan fungsi bahan-bahan aditif dalam proses vulkanisasi

3. Menjelaskan mekanisme dan tahapan proses vulkanisasi

4. Menjelaskan sifat mekanik dan morfologi produk vulkanisasi

2

BAB IIPEMBAHASAN

2.1. Pengertian Vulkanisasi Karet

Vulkanisasi adalah proses perbaikan sifat karet, terutama kekuatan dan

keelastisitasannya. Sifat karet akan lebih baik setelah vulkanisasi terjadi karena

adanya perubahan pada struktur molekul polimer karet yaitu terbentuknya

ikatan silang antar rantai polimer karet oleh atom-atom belerang. Adanya ikatan

ini membuat molekul polimer karet menjadi tidak bergerak bebas lagi. Ini artinya

karet berubah jadi lebih kaku atau kekuatan dan keelastisitasannya bertambah.

Selama proses vulkanisasi terjadi perubahan sifat kompon karet yang plastis

menjadi elastis dengan cara pembentukan ikatan silang didalam struktur

molekulnya.

Gambar 2.1. Rantai penyusun karet

Keterangan:

a. Dua rantai polimer karet (poli-isoprena) yang belum membentuk ikatan silang

b. Dua rantai polimer karet (poli-isoprena) yang sudah membentuk ikatan silang

atau jembatan oleh atom belerang

Sistem vulkanisasi sangat mempengaruhi sifat fisik dan sifat pengusangan

barang karet. Mutu produk karet yang baik yang dapat memenuhi spesifikasi yang

diisyaratkan dapat dihasilkan dengan mempelajari dan menggunakan sistem

vulkanisasi yang tepat. Karakteristik vulkanisasi memberikan informasi mengenai

waktu pravulkanisasi, waktu pemasangan, laju vulkanisasi dan modulus torsi

untuk sistem vulkanisasi yang diberikan pada suhu pemasakan yang diinginkan.

3

Meskipun dalam beberapa hal, kadar bahan yang terlibat langsung dalam

proses vulkanisasi tidak lebih dari 0,5-5% berat keseluruhan pencampuran,

vulkanisasi menjadi kunci keseluruhan teknologi karet. Dan proses vulkanisasi

memegang peranan yang sangat penting dalam pembentukan sifat fisik dan sifat

kimia yang diinginkan. Dalam proses vulkanisasi ini sifat karet yang pada

awalnya plastis berubah menjadi elastis, mantap dan kuat dengan cara

menambahkan sejumlah aditif (bahan tambahan) dalam vulkanisasi elastomer.

Pembentukan ikatan silang belerang antara belerang dan accelerator adalah

sistem vulkanisasi yang paling banyak digunakan dalam industri barang jadi karet.

Sistem yang dipakai untuk membentuk ikatan silang yang dijembatani oleh atom

belerang antara lain sistem donor belerang, sistem konvensional, semi efisien, dan

sistem efisien. Sistem vulkanisasi tanpa belerang adalah dengan uretan, peroksida,

amina, resin khusus, atau iradiasi yang digunakan spesifik untuk elastomer khusus

atau elastomer umum untuk mendapatkan sifat khusus.

Menurut Good Year yang disitasi oleh De Boer (1952) bahwa karet mentah

bila dihangatkan dengan belerang akan dapat memperbaiki sifat-sifat fisis karet.

Tujuan dari proses vulkanisasi adalah untuk mendapatkan karet jadi yang

mempunyai sifat fisis yang baik sehingga menjadi barang yang lebih berguna.

Eurich (1978) mengatakan bahwa proses vulkanisasi adalah membuat bahan

(karet mentah) menjadi elastis. Pada umumnya terjadi pembentukan jaringan

molekul dengan cara kimia dari rantai molekul yang bebas. Molekul karet akan

bereaksi dengan zat kimia yang ditambahkan membentuk jaringan yang stabil

sehingga tak mudah berubah bentuknya.

Abednego (1979) mengatakan bahwa proses vulkanisasi adalah merupakan

reaksi, karena molekul-molekul karet yang mula-mula bebas dan dapat bergerak-

gerak dengan bebas, bereaksi dengan bahan pemvulkanisasi membentuk jaringan

3 dimensi yang mantap. Kompon karet yang pada mulanya lembek, lengket, dan

plastis, setelah divulkanisasi menjadi elastis.

Barron (1947) mengatakan bahwa penambahan belerang sebagai bahan

pemvulkansasi mempunyai pengaruh karet menjadi matang, tensile strength

bertambah tinggi, sukar larut dalam rolveat, dan karet menjadi elastis.

4

Abednego (1979) mengatakan bahwa pada proses vulkanisasi dapat

dilakukan dengan cara :

a. Vulkanisasi dengan pemanasan serta tekanan dalam acuan (moulding).

b. Vulkanisasi dengan uap terbuka (open steam) dalam otoklaf, barang karet yang

dimasukkan dalam mandret atau digantung dalam bak yang berisi talk.

c. Vulkanisasi dengan kain berlapis, kompon karet atau belting secara kontinyu

pada silinder pemisah.

Vulkanisasi dikenal juga dengan istilah “cure” merupakan proses

pengaplikasian tekanan dan panas terhadap campuran elastomer dan bahan kimia

untuk menurunkan plastisitas dan meningkatkan elastisitas, kekuatan, dan

kemantapan. Curing menyebabkan molekul karet yang panjang dan saling terkait

diubah menjadi struktur 3 dimensi melalui pembentukan crosslinking (ikatan

silang) secara kimia. Dalam proses vulkanisasi dipakai bahan kimia yang dapat

bereaksi dengan gugus aktif pada molekul karet untuk membentuk crosslinking

antara molekul. Bahan kimia ini dikenal dengan istilah curing agent.

Gambar 2.2. Reaksi antara poly (isoprene) dengan sulfur membentuk cross-

linked poly (isoprene)

Bahan yang pertama kali dan terutama dipakai untuk vulkanisasi/curing

agent adalah belerang (sulfur). Crosslinking akan terbentuk lebih cepat jika sulfur

dikombinasikan dengan bahan accelerator dan bahan kimia lainnya. Bahan lain

yang dapat dipakai sebagai curing agent untuk menghasilkan karet vulkanisir

dengan membentuk crosslinking sulfur misalnya sulfur donor seperti TMTD

5

(tetramethylthiuram disulfide) atau DTDM (4,4-dithiodimorpholine). Untuk

vulkanisasi karet jenuh dan karet tidak jenuh digunakan peroksida, sedangkan

untuk vulkanisasi kloropren, fluorocarbon, bromobutil, digunakan ZnO dan MgO

(metal oksida).

2.2. Bahan-Bahan Tambahan

Banyak reaksi kimia yang berhubungan dengan vulkanisasi divariasikan,

tetapi hanya melibatkan sedikit atom dari setiap molekul polimer. Definisi dari

vulkanisasi dalam kaitannya dengan sifat fisik karet adalah setiap perlakuan yang

menurunkan laju alir elastomer, meningkatkan tensile strength dan modulus serta

preserve its extensibility. Meskipun vulkanisasi terjadi dengan adanya panas dan

sulfur, 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 aktivator

adalah oksida-oksida logam seperti ZnO.

Tabel berikut menguraikan pengaruh penambahan beberapa bahan kimia

yang berperan dalam proses vulkanisasi dan pengaruhnya terhadap waktu

vulkanisasi dalam perkembangan proses vulkanisasi.

Tabel 2.1. Pengaruh bahan kimia terhadap vulkanisasi pada suhu 142oC

No. Formula Komposisi (phr) Waktu vulkanisasi

1Karet alamBelerang

1008

5 jam

2Karet alamBelerangZnO

10085

3 jam

3

Karet alamBelerangZnOThiokarbanilida

100652

2 jam

4

Karet alamBelerangZnOMBTAsam stearat

1003511

20 menit

Sumber : Santo Rubber (2013)

6

Formula 4 merupakan formula dasar vulkanisasi belerang yang dapat

berlangsung cepat terdiri dari karet, belerang sebagai curing agent, MBT sebagai

accelerator, ZnO dan asam stearat sebagai activator. Untuk menghasilkan barang

karet yang terhadap pengusangan perlu penyesuaian sistem vulkanisasi dan

ditambahkan anti oksidan, anti ozon, dsb. Untuk memperkuat sifat fisik dan

menekan biaya pengolahan dengan memperbesar volume dapat ditambahkan

bahan pengisi.

Untuk membuat barang-barang plastik dan karet agar mempunyai sifat-sifat

seperti yang dikehendaki, maka dalam proses pembuatannya selain bahan baku

utama diperlukan juga bahan tambahan atau aditif. Penggunaan bahan tambahan

ini beraneka ragam tergantung pada bahan baku yang digunakan dan mutu produk

yang akan dihasilkan.

2.2.1. Pencepat (accelerator)

Accelerator adalah senyawa-senyawa kimia yang apabila ditambahkan pada

kompon karet sebelum proses vulkanisasi akan mempercepat proses vulkanisasi.

Selain itu, penggunaan accelerator akan mengurangi jumlah bahan

pemvulkanisasi yang digunakan. Accelerator berfungsi untuk membantu

mengontrol waktu dan temperatur pada proses vulkanisasi dan dapat memperbaiki

sifat vulkanisasi karet.

Beberapa jenis bahan pencepat antara lain bahan pencepat organik.

Misalnya, Marcapto Benzhoathizole Disulfida (MBTS), Marcapto Banzhoathizole

(MBT), dan Diphenil Guanidin (DPG), Tetra Metil Thiura Disulfarat (TMTD)

dan bahan pencepat anorganik, misalnya Karbonat, Timah hitam, Magnesium, dan

lain-lan. Gambar 2.3 Menunjukkan beberapa bahan pencepat untuk karet alam.

Gambar 2.3. Beberapa bahan pencepat (accelerator)

7

Keterangan :

(a). Tetra Metil Thiura Disulfarat (TMTD)

(b). Marcapto Banzhoathizole

Abednego (1979) mengatakan bahwa bahan pencepat adalah katalisator

dalam proses vulkanisasi. Beberapa keuntungan yang diperoleh dengan

menggunakan accelerator antara lain :

Penggunaan panas alat dapat dikurangi

Hasil akhir lebih seragam

Dapat digunakan bahan dasar kualitas rendah

Dapat memperbaiki sifat-sifat fisis barang jadinya

Dapat memperbaiki performansi dan kemampuan untuk diberi warna

Meningkatkan daya tahan terhadap aging

Mengurangi kecenderungan untuk memisahkan diri dari permukaan

Sedangkan De Boer (1952) mengatakan bahwa pemberian bahan pencepat

di dalam belerang karet, akan memberikan kebaikan seperti: waktu vulkanisasi

lebih pendek, penggunaan belerang berkurang. Berikut merupakan klasifikasi

bahan pencepat.

Tabel 2.2. Klasifikasi accelerator

No.

Accelerator Modulus Tenstile strength Activity

1 Dithiocarbamate 2

2 Xanthates H H 1

3 Theurans disulfida H H 3

4Mercapto benzo thiarok

L L 6

5 Vulkanol H H 7

6 Aldehyde amine H H 8

7P. Nitroso dimethyl amine

L L 5

8 Echylidene aniline L L 9

9 Aldehyde amonia L L 10

10 Guanidine H H 11

11 Hexa H H 12

8

Keterangan tabel :

H : High (tinggi) L : Low (rendah)Modulus : Daya tahan terhadap kekuatan tarik pada waktu karet

ditarik 200% terhadap panjang mula-mula.Tensile strength : Daya tahan terhadap kekuatan tarik pada waktu karet

putus.Activity : Urutan aktivitas bahan pencepat, makin tinggi nilainya

makin bagus aktivitasnya.

Bahan pencepat yang digunakan dapat berupa satu atau kombinasi dari dua

atau lebih jenis pencepat. Berdasarkan fungsinya bahan pencepat dapat dibedakan

menjadi bahan pencepat primer dan bahan pencepat sekunder.

Gambar 2.4. Skema klasifikasi accelerator berdasarkan fungsi

Keterangan bagan :

Accelerator primer

Thiazol (semi cepat), contoh : MBT, MBTS

Sulfenamida (cepat-ditunda), contoh : CBS

Accelerator sekunder

Guanidine (sedang), contoh : DPG, DOTG

Thiuram (sangat cepat), contoh : TMT, TMTD

Dithiokrabamat (sangat cepat), contoh : ZDC, ZDMC

Dithiofosfat (cepat),contoh : ZBPP

9

2.2.2. Aktivator

Keberadaan oksida logam atau garam dari kalsium, seng atau magnesium

diperlukan untuk mencapai efek penuh dari hampir semua jenis akselerator.

Kelarutan dari bahan sangat penting. Oleh karena itu, oksida-oksida logam banyak

digunakan bersama asam organik seperti asam stearat atau sabun dari logam yang

digunakan (stearat, laurat). Disamping kebutuhan akan aktivator, dengan

akselerator seperti merkaptobenzotiazol, adanya oksida logam menjadi sangat

penting dalam menentukan jenis reaksi ikatan silang yang terjadi. Ikatan yang

terbentuk adalah jembatan ion yang kuat yang terbentuk ketika vulkanisasi.

2.2.3. Penstabil (Stabillizer)

Stabilizer berfungsi untuk mempertahankan produk plastik dari kerusakan,

baik selama proses, dalam penyimpanan maupun aplikasi produk. Ada 3 jenis

bahan penstabil yaitu: penstabil panas (heat stabilizer), penstabil terhadap sinar

ultra violet (UV Stabilizer) dan antioksidan.

UV stabilizer

UV stabilizer berfungsi mencegah kerusakan barang plastik akibat pengaruh

sinar matahari. Hal ini dikarenakan sinar matahari mengandung sinar ultra violet

dengan panjang gelombang 3000 – 4000 A yang mampu memecah sebagian besar

senyawa kimia terutama senyawa organik.

Antioksidan (Antioxidan)

Antioksidan adalah molekul yang mampu memperlambat ataupun mencegah

oksidasi molekul lain, seperti udara (O2), sinar matahari, dan ozon. Oksidasi

merupakan suatu reaksi kimia yang mentransfer elektron dari satu zat ke

oksidator. Reaksi oksidasi dapat menghasilkan radikal bebas dan memicu reaksi

rantai, menyebabkan kerusakan sel tubuh. Antioksidan menghentikan reaksi

berantai dengan melengkapi kekurangan elektron yang dimiliki radikal bebas dan

menghambat reaksi oksidasi lainnya dengan sendirinya teroksidasi. Oleh karena

itu, antioksidan sering kali merupakan reduktor seperti senyawa tiol, askorbat

ataupun polifenol.

10

Model pengisian ruang antioksidan dan glutasion. Bola kuning merupakan

atom sulfur yang memberikan aktivitas antioksidan, manakala bola merah, biru,

putih, dan kelabu mewakili atom oksigen, nitrogen, hidrogen, dan karbon secara

berturut-turut.

Gambar 2.5. Model pengisian ruang antioksidan glutasion

Bahan yang digunakan sebagai antioksidan pada karet alam adalah sunproof

dan wingstay L. Fungsi bahan ini adalah untuk melindungi benang karet dari

kerusakan karena pengaruh oksigen maupun ozon yang terdapat di dalam udara.

Bahan kimia ini biasanya juga tahan terhadap pengaruh ion-ion tembaga, besi dan

mangan.

Bahan antioksidan adalah bahan yang digunakan untuk mengurangi proses

oksidasi pada vulkanisat. Antioksidan dapat memperlambat pengerusakan pada

produk barang jadi karet. Penambahan bahan antioksidan diperlukan karena kadar

antioksidan alam dari karet cukup rendah, akibatnya dapat menyebabkan karet

mudah lengket, keras, retak-retak dan rapuh. Proses oksidasi dapat terjadi karena

panas, radiasi, ozon, oksigen, cuaca dan sebagainya. Antioksidan berfungsi

mencegah atau mengurangi kerusakan produk plastik karena pengaruh oksidasi

yang dapat menyebabkan pemutusan rantai polimer.

Pemakaian anti oksidan harus memenuhi beberapa syarat, antara lain :

Mudah terdispersi pada seluruh bagian karet

Inert terhadap hasil-hasil vulkanisasi pada setiap jenis tegangan

Tidak mempunyai pengaruh terhadap warna hasil vulkanisasi

Contoh bahan anti oksidan adalah :

Waxes, dipakai terutama untuk mencegah proses aging yang disebabkan oleh

sinar matahari dan ozon.

11

Phenol, baik digunakan untuk mencegah proses aging yang disebabkan oleh

flexing.

Butilated Hidroksi Toluen (BHT) dan Phenil-Beta-Naphthyl-amine (PBN).

Tanda-tanda yang terlihat apabila produk plastik rusak adalah sebagai

berikut.

Polimer menjadi rapuh

Kecepatan alir polimer tidak stabil dan cenderung menjadi lebih tinggi

Sifat kuat tariknya berkurang

Terjadi retak-retak pada permukaan produk

Terjadi perubahan warna

2.2.4. Inisiator

Inisiator sering digunakan untuk membentuk radikal bebas. Sebagian besar

polimer sintetik dihasilkan melalui proses polimerisasi reaksi rantai yang sering

disebut polimerisasi adisi. Inisiator organik seperti benzoil peroksida banyak

digunakan sebagai perekat yang bagiannya sama dari suatu inisiator dan suatu

cairan seperti dibutil flatat. Peroksida organik mudah diuraikan dan dapat

dipercepat dengan pemanasan. Penambahan dalam jumlah sedikit dari amina

tersier seperti : C6H6N(CH2)2 atau N,N-dimetil aniline atau dengan garam-garam

organik dari logam-logam kuat seperti kobal naphthenat.

2.2.5. Bahan Pengisi (filler)

Bahan pengisi adalah bahan yang berfungsi untuk mengubah atau

memperbaiki sifat fisis barang jadi karet, seperti daya tahan terhadap gesekan,

irisan, dll.

Klasifikasi filler berdasarkan fungsinya

Gambar 2.6. Skema klasifikasi filler berdasarkan fungsi

12

Keterangan bagan :

Reinforcing filler : filler yang selain berfungsi sebagai pengisi juga akan

berpengaruh terhadap sifat-sifat fisis karet dan akan menambah kekuatan tarik,

daya tahan terhadap gesekan, dll.

Contoh : carbon black, ZnO, magnesium karbonat

Inert filler : filler yang hanya berfungsi sebagai penambah volume saja.

Contoh : CaCO3, kaolin, BaSO4

Vulkanisat dengan komposisi karet, sulfur, akselerator, aktivator dan asam

organik relatif bersifat lembut. Nilainya dalam industri modern pun relatif rendah.

Untuk memperbaiki nilai di industri perlu ditambahkan bahan pengisi.

Penambahan ini meningkatkan sifat-sifat mekanik seperti tensile strength,

stiffness, tear resistance, dan abrasion resistance. Bahan yang ditambahkan

disebut reinforcing fillers dan perbaikan yang ditimbulkan disebut reinforcement.

Hanya sedikit bahan pengisi yang bersifat memperbaiki satu atau dua sifat karet

alam. Sementara yang lainnya melemahkan vulkanisat pada satu atau dua sifat.

Bahan tersebut dikenal sebagai inert fillers.

Kemampuan filler untuk memperbaiki sifat vulkanisat dipengaruhi oleh sifat

alami filler, tipe elastomer dan jumlah filler yang digunakan. Komposisi kimia

dari filler menentukan kemampuan kerja dari filler. Karbon hitam adalah filler

yang paling efisien meskipun ukuran partikel, kondisi permukaan dan sifat lain

dapat dikombinasikan secara luas. Sifat elastomer juga turut menentukan daya

kerja dari filler. Bahan yang baik untuk memperbaiki sifat karet tertentu, belum

tentu bekerja sama baiknya untuk jenis karet lain. Peningkatan jumlah filler

menyebabkan perbaikan sifat vulkanisat. Karbon hitam adalah satu-satunya bahan

murah yang dapat memperbaiki ketiga sifat penting vulkanisat yaitu tensile

strength, tear resistance dan abrasion resistance.

2.2.6. Bahan pelunak (softener)

Adalah bahan yang berfungsi untuk melunakkan karet mentah agar mudah

diolah menjadi kompon karet. Karet yang diberi bahan pelunak bisa menjadi

empuk. Penambahan bahan pengisi yang cukup banyak perlu diimbangi dengan

penambahan bahan ini. Bahan pelunak yang banyak digunakan antara lain minyak

13

naftenik, minyak nabati, minyak aromatik, terpinus, lilin parafin, faktis, damar,

dan bitumen.

2.2.7. Bahan kimia tambahan lainnya

Bahan ini ditambahkan ke dalam kompon karet dengan tujuan tertentu dan

sesuai dengan kebutuhan, misalkan :

Bahan pewarna

Bahan penghambat (inhibitor)

Bahan pewangi

Bahan peniup (blowing agent)

Bahan bantu olah (homogenizer, peptizer, senyawa pendispersi, tackifier, dsb)

2.3. Mekanisme Vulkanisasi Belerang

Berdasarkan penelitian Shelee, Moore, Bateman, dll, mekanisme vulkanisasi

belerang dapat ditunjukkan seperti gambar berikut.

Gambar 2.7. Mekanisme vulkanisasi belerang

Pada awal reaksi terjadi pemutusan lingkaran S8 dan terbentuk zat perantara

berbentuk kompleks pengaktif belerang yang melibatkan bahan pencepat dan

ZnO. Zat perantara melepaskan rantai belerang oligomer yang reaktif dan

oligomer tersebut menyerang posisi atom C asiklik pada molekul karet dan

membentuk ikatan silang. Selama pemanasan yang relatif lama pada proses

pemasakan, ikatan polisulfida akan putus dan membentuk ikatan silang yang lebih

14

pendek. Sebagai akibatnya monomolekuler belerang yang putus membentuk

ikatan silang yang baru atau ikatan intermolecular sepanjang molekul karet.

Terbentuknya ikatan belerang intermolecular menyebabkan berkurangnya ikatan

silang dan peristiwa ini disebut reverse.

Gambar 2.8. Struktur silang dan ikatan intermolekuler pada vulkanisat karet

Keterangan :

S1 : monosulfida

S2 : disulfide

Sx : polisulfida (x ≥ 3)

1 : gugus pencepat

2 : ikatan belerang intermolekuler

2.3.1. Tahap pertama: pembentukan spesi peng-sulfur aktif

Pemanasan MBS pada temperatur vulkanisasi berkisar antara 140°-180°C,

menyebabkan ikatan S-N dalam accelerator terdisosiasi, membebaskan amina

bebas dan 2-mercaptobenzothiazole (MBT). MBT bereaksi dengan benzothiazole-

sulfenamide (MBS) menghasilkan MBTS. Reaksinya adalah sebagai berikut.

Gambar 2.9. Reaksi pembentukan MTBS

15

Kemudian ZnO siap membentuk kompleks Zn(SBt)2 dengan MBT selama

pemanasan. Reaksinya berikut ini.

Gambar 2.10. Reaksi pembentukan kompleks Zn(SBt)2

Kompleks Zn-akselerator mengaktifkan sulfur dengan bantuan amina bebas

yang terbentuk di tahap awal vulkanisasi. Sehingga satu atom sulfur pada

kompleks Zn-akselerator melakukan penyerangan nukleofilik pada cincin S8.

Gambar 2.11. Reaksi penyerangan nukleofilik pada cincin S8

Akan tetapi selama pemanasan, reaksi serupa tidak terjadi antara ZnO

dengan MBTS.

Gambar 2.12. Tidak terjadinya reaksi antara MBTS dengan ZnO

Bt-SS-Bt (MBTS) mungkin terpecah menjadi dua radikal Bt-S•,. Karena

dekatnya sepasang radikal BtS• dan adanya belerang dalam konsentrasi tinggi

selama tahap awal vulkanisasi, itu lebih memungkinkan bahwa pasangan radikal

BtS• awalnya mengambil sulfur dan membentuk spesi seperti BtS-Sx-SBt.

2.3.2. Tahap Kedua: Pembentukan crosslink

Reaksi pembentukan crosslink diinisiasi oleh akselerator polisulfida BtS-

Sx-SBt dan BtS-Zn-Sx-SBt. Crosslink dibentuk melalui prekursor crosslink, yang

merupakan intermediet ikatan karet. Prekursor crosslink dibentuk ketika

akselerator polysulfida bereaksi dengan rantai karet, menghasilkan struktur RSx-

16

SBt yang terdiri dari akselerator yang diakhiri gugus polisulfida yang berikatan

dengan molekul karet (R).

Untuk akselerator polisulfida BtS-Sx-SBt, mekanisme pembentukan

prekursor crosslink dijelaskan melalui mekanisme radikal seperti di bawah ini:

Untuk akselerator polisulfida BtS-Zn-Sx-SBt, mekanisme pembentukan

prekursor crosslink dijelaskan melalui mekanisme kepolaran.

Crosslink dapat dibentuk melalui reaksi disproporsionasi dua gugus

prekursor yang melibatkan pertukaran tempat ikatan S-S yang dikatalisis oleh BtS ,

atau semacam ion persulfenyl, khususnya :

Selain itu, reaksi disproporsionasi juga dapat terjadi dengan melibatkan

reaksi antara molekul prekursor dan molekul karet.

17

2.3.3. Tahap Ketiga

Crosslink yang terbentuk diawal biasanya polisulfida dengan kadar sulfur

tinggi, yang kemudian dapat mengalami dua reaksi yang saling berkompetisi :

a. Crosslink Desulfuration

Desulfurasi Crosslink, yang melibatkan penataan ulang crosslink polysulfida

menjadi crosslink mono- dan disulfida. Desulfurasi melibatkan pelepasan sulfur

dari crosslink polysulfida yang lebih panjang dan memicu pembentukan crosslink

di- dan monosulfida yang lebih stabil. Sulfur yang dilepaskan dari crosslink

digunakan kembali untuk proses vulkanisasi untuk memproduksi crosslinks

tambahan.

Gambar 2.13. Proses vulkanisasi untuk memproduksi crosslinks tambahan.

Crosslink polisulfida dapat terdegradasi hingga habis “dead-ends” dan mengalami

modifikasi rantai utama, yang mengakibatkan pengurangan crosslink, dengan kata

lain, yaitu reversi.

b. Dekomposisi crosslink

Dekomposisi/degradasi crosslink dimana crosslink polisulfida terdegradasi

menjadi sulfida siklik yang tidak elastis, modifikasi rantai utama atau inactive

pendant groups. Dekomposisi Crosslink diinduksi secara termal, biasanya pada

kenaikan temperatur, dan mekanisme dekomposisi mungkin radikal, polar, atau

kombinasi keduanya. Dekomposisi crosslink polisulfida bergantung pada energi

pemutusan ikatan dan laju reaksi. Polisulfida dengan panjang rantai S lebih dari 4,

paling mudah dirusak (putus) karena energi disosiasi ikatannya yang rendah

18

sekitar 150 kJ/mol. Pembentukan radikal di- dan tri-sulfida lebih sulit karena

melibatkan energi disosiasi ikatan yang lebih tinggi, masing-masing 289 dan 193

kJ/mol.

Crosslink monosulfida Crosslink polisulfida

Gambar 2.14. Contoh reaksi pembentukan crosslink

19

BAB IIIKESIMPULAN

Dari penjelasan rumusan masalah tersebut, dapat disimpulkan bahwa:

1. Vulkanisasi adalah proses perbaikan sifat karet, terutama kekuatan dan

keelastisitasannya. Sifat karet yang lebih baik setelah vulkanisasi terjadi

karena adanya perubahan pada struktur molekul polimer karet yaitu

terbentuknya ikatan silang antar rantai polimer karet oleh atom-atom belerang.

2. Meskipun vulkanisasi terjadi dengan adanya panas dan sulfur, 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 aktivator adalah

oksida-oksida logam seperti ZnO.

3. Dalam mekanisme reaksinya, proses vulkanisasi dibagi atas 3 tahap, yaitu:

Pembentukan spesi peng-sulfur aktif,

Pembentukan crosslink, dan

Pembentukan jaringan crosslink akhir.

20