sintesis dan karakterisasi bahan komposit berbasis karet...

3
p~ ~ N~ I:I~ Nu.-t..- J... ~ X Kt Z. '~SN 1410-'76r;,6 SINTESIS DAN KARAKTERISASI BAHAN KOMPOSIT BERBASIS KARET ALAM TIMBAL OKSIDA SEBAGAI BAHAN PERISAI SINAR-X ISudirman, IJ. Ginting, 2Sri Mulyono A.T. lTeguh Y. S.P.P s~ J Puslitbang Iptek Bahan -BATAN; Kawasan Puspiptek, Serpong-Tangerang 2PS.lMN- BATAN; Kawasan Puspiptek, Serpong15314, Tangerang ABSTRAK SINTESIS DAN KARAKTERISASI BAHAN KOMPOSIT BERBASIS KARET ALAM TIMBAL OKSIDA SEBAGAI BAHAN PERISAI SINAR-X. Karetalam dapatdimodifikasi sebagaibahan perisairadiasidenganmenambahkan logamatau oksida log am yang mempunyai koefisien serapan linier yang besar terhadapradiasi sepertitimbal (Pb), sehinggaterbentuk komposit. Komposit dari karet alam dan timbal oksida berupa PbO dan Pb3O4 disintesisdan dikarakterisasi, kemudian dibandingkan serapanradiasisinar-xkeduabahan komposit tersebut. Dari hasil karakterisasi yang meliputi sifat mekanik (kekerasan,teganganputus, perpanjangan putus dan perpanjangan tetap), fraksi gel dan uji daya serap menunjukkan komposit karetalam timbal oksidaPb3O41ebih baik sebagai bahanperisairadiasi dibandingkan dengan komposit karetalamtimbaloksida PbO. ABSTRACT THE SYNTHESISAND CARACTERISATION OF COMPOSITE MATERIALSWERE REALISED IN THE MIXTUREOF NATURAL RUBBERlEAD OXIDE AS RADIATION SHIELDING MATERIALS. Naturalrubbercould be modifiedas a radiation shielding materials by adding a metal or a metalic oxide having high linear absorptioncoefficient to the radiationsuch as lead (Pb), so the composite could be formed. The compositeof natural rubberand lead oxide as PbO and Pb304 synthesized and characterized and than the radiation absorption between the two of compositematerials compared. The resultof the caracterisation consistof mechanical properties (the hardness, the constraint, the modulus), the gel fraction and the radiation absorbtion showed that the composite of natural rubber and Pb304was more applicableas a radiationshielding materials than thecomposite ofnatural rubber andPbO PENDAHULUAN indonesia dikenal sebagai salah satu penghasil karet alam yang besar dengan produksi sekitar 1,4 juta ton per tahun. Saat ini sebagaian besar karet alam mentah dijual dengan nilai relatif murah sementara dari produksi karet tersebut hanya 10% yang digunakan untuk produk di dalam negeri untuk keperluan industri ban, kondom, sarung tangan, karet busa, conveyer belt dan slang karet. [1,2] Sampai sekarang ini, Indonesia masih mengimpor bahan perisai radiasi sinar-x untuk pekerja agar dapat menahan paparan radiasi sehingga pekerja yang berada di lingkungan radiasi nuklir, tetap aman. Bahan perisai radiasi yang dimaksud sebenamya dapat disintesis dari bahan dasar karet alam dengan memodifikasinya sehingga menjadi bahan komposit. Oleh sebab itu perlu dipelajari teknologi pembuatan komposit, terutama yang menggunakanbahan dasar karet alam.[3] atau oksida logarn yang mempunyai koefesien serapan linier yang besar terhadap radiasi yang dimaksud, dapat dalam bentuk pancaran gamma, beta, alpa pada umumnya dan sinar-x pada khususnya. Sintesis bahan komposit yang dimaksud dapat dilakukan dengan menambahkanPb (dalam bentuk oksida logarn) ke dalam karet alam dan digunakan sebagai bahan perisai sinar-x. [4,5] PbO dan Pb3O4yang ditambahkan ke dalam karet alam sehingga terbentuk komposit, diharapkan terjadi ikatan diantara keduanya sehingga PbO maupun Pb3O4 tidak hanya sebagai pengisi (filler). Dalam penelitian ini, akan dilakukan sintesis bahan komposit antara karet alam dengan oksida Pb berupa PbO dan Pb3O4. Kedua bahan perisai hasil sintesis yang diperoleh dilakukan karakterisasi yang meliputi : sifat mekanik, fraksi gel dan uji daya serap. Diharapkan kedua bahan perisai hasil sintesis dapat digunakan secara luas. Bahan perisai radiasi dapat disintesis dengan mencampurkan bahan dasar karet alam dengan logam ~, 2S .A~ 1111 63

Upload: phamthuan

Post on 27-Mar-2018

232 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: SINTESIS DAN KARAKTERISASI BAHAN KOMPOSIT BERBASIS KARET ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-7686-1999-II-063.pdf · Oari kedua jenis komposit diatas pada harga perseratus

p~ ~ N~ I:I~ Nu.-t..- J... ~ X Kt Z. '~SN 1410-'76r;,6

SINTESIS DAN KARAKTERISASI BAHAN KOMPOSIT BERBASISKARET ALAM TIMBAL OKSIDA SEBAGAI BAHAN PERISAI SINAR-X

ISudirman, IJ. Ginting, 2Sri Mulyono A.T. lTeguh Y. S.P.P

s~

J Puslitbang Iptek Bahan -BATAN; Kawasan Puspiptek, Serpong-Tangerang

2PS.lMN- BATAN; Kawasan Puspiptek, Serpong 15314, Tangerang

ABSTRAK

SINTESIS DAN KARAKTERISASI BAHAN KOMPOSIT BERBASIS KARET ALAM TIMBAL OKSIDA SEBAGAI BAHAN PERISAI SINAR-X.Karet alam dapat dimodifikasi sebagai bahan perisai radiasi dengan menambahkan logam atau oksida log am yang mempunyai koefisien serapanlinier yang besar terhadap radiasi seperti timbal (Pb), sehingga terbentuk komposit. Komposit dari karet alam dan timbal oksida berupa PbO danPb3O4 disintesis dan dikarakterisasi, kemudian dibandingkan serapan radiasi sinar-x kedua bahan komposit tersebut. Dari hasil karakterisasi yangmeliputi sifat mekanik (kekerasan, tegangan putus, perpanjangan putus dan perpanjangan tetap), fraksi gel dan uji daya serap menunjukkankomposit karet alam timbal oksida Pb3O41ebih baik sebagai bahan perisai radiasi dibandingkan dengan komposit karet alam timbal oksida PbO.

ABSTRACTTHE SYNTHESIS AND CARACTERISATION OF COMPOSITE MATERIALS WERE REALISED IN THE MIXTURE OF NATURAL

RUBBER lEAD OXIDE AS RADIATION SHIELDING MATERIALS. Natural rubber could be modified as a radiation shielding materials by addinga metal or a metalic oxide having high linear absorption coefficient to the radiation such as lead (Pb), so the composite could be formed. Thecomposite of natural rubber and lead oxide as PbO and Pb304 synthesized and characterized and than the radiation absorption between the two ofcomposite materials compared. The result of the caracterisation consist of mechanical properties (the hardness, the constraint, the modulus), thegel fraction and the radiation absorbtion showed that the composite of natural rubber and Pb304 was more applicable as a radiation shieldingmaterials than the composite of natural rubber and PbO

PENDAHULUAN

indonesia dikenal sebagai salah satu penghasil karet alamyang besar dengan produksi sekitar 1,4 juta ton pertahun. Saat ini sebagaian besar karet alam mentah dijualdengan nilai relatif murah sementara dari produksi karettersebut hanya 10% yang digunakan untuk produk didalam negeri untuk keperluan industri ban, kondom,sarung tangan, karet busa, conveyer belt dan slang karet.

[1,2]Sampai sekarang ini, Indonesia masih

mengimpor bahan perisai radiasi sinar-x untuk pekerjaagar dapat menahan paparan radiasi sehingga pekerjayang berada di lingkungan radiasi nuklir, tetap aman.Bahan perisai radiasi yang dimaksud sebenamya dapatdisintesis dari bahan dasar karet alam denganmemodifikasinya sehingga menjadi bahan komposit.Oleh sebab itu perlu dipelajari teknologi pembuatankomposit, terutama yang menggunakan bahan dasar karet

alam.[3]

atau oksida logarn yang mempunyai koefesien serapanlinier yang besar terhadap radiasi yang dimaksud, dapatdalam bentuk pancaran gamma, beta, alpa padaumumnya dan sinar-x pada khususnya. Sintesis bahankomposit yang dimaksud dapat dilakukan denganmenambahkan Pb (dalam bentuk oksida logarn) ke dalamkaret alam dan digunakan sebagai bahan perisai sinar-x.[4,5] PbO dan Pb3O4 yang ditambahkan ke dalam karetalam sehingga terbentuk komposit, diharapkan terjadiikatan diantara keduanya sehingga PbO maupun Pb3O4tidak hanya sebagai pengisi (filler).

Dalam penelitian ini, akan dilakukan sintesisbahan komposit antara karet alam dengan oksida Pbberupa PbO dan Pb3O4. Kedua bahan perisai hasilsintesis yang diperoleh dilakukan karakterisasi yangmeliputi : sifat mekanik, fraksi gel dan uji daya serap.Diharapkan kedua bahan perisai hasil sintesis dapatdigunakan secara luas.

Bahan perisai radiasi dapat disintesis denganmencampurkan bahan dasar karet alam dengan logam

~, 2S .A~ 1111 63

Page 2: SINTESIS DAN KARAKTERISASI BAHAN KOMPOSIT BERBASIS KARET ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-7686-1999-II-063.pdf · Oari kedua jenis komposit diatas pada harga perseratus

~ .l ~ g..J, ~ ~ IG."a At., T.:...t...l OA~ ~ g..J, p~ ~-X~. J. ~~. ~ H..t,- A.T, T~ 5.P.P

HASIL PENGAMA T AN DJ\N PEMBAHASANTabel I memperlihatkan hasil pengukuran sifat

mekanik dari komposit karet illam timbal oksida PbO clanPb3O4. Oari kedua jenis komposit diatas pada hargaperseratus berat karet (psk) yang sarna, seperti padakomposisi 50 psk menunjukkan bahwa bertambahnyakandungan timbal oksida didalam campuran kompositakan menaikkan kekerasan clan perpanjangan tetapmengingat PbO clan Pb3O4 bersifat sebagai logam. Untuksifat mekanik lainya, yailtu tegangan putus clanperpanjangan putus, akan mengalami sebaliknya yaitu

terjadi penurunan dengan bertambahnya kandungantimbal oksida. Penurunan pada tegangan putus clanperpanjangan putus menunjukkan ikatan yang terjadiantara timbal oksida clan karet alam sebagai matrikshanya berupa ikatan fisik, aJ~inya timbal oksida hanyaberfungsi sebagai pengisi (filler). Hal yang sarna berlakupada kedua komposit untuk k~mdungan timbal oksida 100psk. Bila kedua komposit dit:landingkan maka baik pada50 psk maupun 100 psk kandungan timbal oks ida,menunjukkan komposit karet alam timbal oksida Pb3O4lebih baik sifat mekaniknya dibandingkan komposit karetalam timbal oksida rhO.

METODOLOGIMetodologi sintesis dan karakterisasi pada

penelitian ini, dapat terlihat pada tata kerja dan skema(Gambar I) sebagai berikut :

Karet alam dalam bentuk lembaran digilingdengan mesin penggiling, selanjumya ditarnbahkanbeberapa bahan pemroses karet (MgO, ZnO, Sulfur danasam stearat) dan oksida logam Pb (PbO) sedikit demisedikit gambit terns digiling pada temperatur 60 °cselama 6 men it. Hasil dari proses tersebut diatas,selanjumya dibuat lembaran dengan cara bahan dipresspada tekanan 100 kgjcm2 dan temperatur 150 °c selama

6 men it. Kemudian dilakukan karakterisasi, meliputi sifatmekanik berupa kekerasan, tegangan putus, perpanjanganputus dan perpanjangan tetap. Fraksi gel dilakukan untukmengetahui ikatan kimia yang terjadi didalam komposittersebut. Uji daya serap dilakukan untuk mengetahuiap1ikasi komposit dapat dipakai sebagai bahan pelindungradiasi (the materials of radiation shielding).

Dengan prosedur yang sarna seperti tersebutdiatas dilakukan untuk oksida logam Pb yang lain yaituPb3O4. Komposisi bahan komposit yang dibentuk

dilakukan variasi pada harga psk (per seratus berat karet)yaitu 50,100 dan 150 psk.

Tabel1. Hasil Uii Mekanik Antara PbO dan Pb304TimbalOksida

PbO dan

Pb3O4

Pb3O4IOODsk,

I Kekerasan/

//'"

"",/

'-Komposit Karet Alam Timbal

Oksida PbO dan Pb3O4 8,7

KaraKterisasi Ikatan silang yang lerjadi didalam karet alamdigambarkan dengan adanya jembatan sulfur yangterbentuk. Banyaknya ikatan silang tersebut secarakuantitatif ditunjukkan dengan harga fraksi gel. Indikasiadanya ikatan silang yang terjadi pada komposit karetalam timbal oksida Pb3O4 clan PbO ditunjukkan padaTabel 2 di bawah ini

""'-.-/

~~~~;--I ~~:~

~

Uji DayaSerap

KekerasanTegangan PutusPerpanjangan PutusPerpanjangan Tetap

RadiasiSinar-X

Fraksi Gel (%)Tabel 2. Fraksi Gel Antara PbO Dan Pb3041

~enis Komposit

I KA-Pb~J KA-Pb3O4KA = Karet Alam

24.7

DataA n a s i s Pada harga psk yang sarna, penarnbahankandungan tirnbal oksida pada kornposit, untuk Pb3O4,

kurang (tidak signifikan) rnernpengaruhi ikatan silang

Gambar I Skerna rnetodologi sintesis dan karakterisasi yang terjadi didalarn kornposit dibandingkan dengan

kornposit karet alarn tirnbal oksida PbO dan Pb3O4 PbO. Oleh sebab itu fraksi gel kornposit dengan

kandungan tirnbal oksida Pb3O4 lebih besar

~, 2S A~ 1'i'i'i64

Page 3: SINTESIS DAN KARAKTERISASI BAHAN KOMPOSIT BERBASIS KARET ...digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/1410-7686-1999-II-063.pdf · Oari kedua jenis komposit diatas pada harga perseratus

~ J ~ E..t ~ ~ K...a At T~ o~ ~ E..t p~ ~-X~.J.~,~H~A.T.T~5.P.P

Dalam aplikasi sebagai bahan perisai radiasi,komposit karet alam timbal oksida Pb3O4 dan PbOdigunakan sebagai bahan perisai sinar-x. Oleh sebab itudilakukan uji daya serap terhadap sinar-x. Hasil yangdiperoleh ditunjukkan seperti pada Tabel 5 di bawah ini :

dibandingkan dengan PbO, hal ini dikarenakan luaspennukaan serbuk Pb3O4 lebih besar dibandingkan PbO.Untuk kornposit dengan kandungan logarn tirnbal oksidayang sarna, seperti PbO, fraksi gel untuk 100 psk akanlebih besar dibandingkan dengan kandungan 50 psk,karena karet alarn sebagai rnatrik juga sernakin banyak,sehingga ikatan silangnya yang terbentuk juga akansernakin banyak.

Sifat rnekanik kornposit karet alarn tirnbaloksida Pb3O4 pada berbagai harga psk ditunjukkanseperti pada Tabel 3, berikut:

Untuk kandungan tirnbal oksida yang sarnadengan kornposisi yang berbeda terlihat rnakin banyakkandungan tirnbal oksidanya rnaka daya serap terhadapsinar-x juga akan sernakin besar, hal ini dikarenakankandungan logarn Pb sebagai absorber sinar-x jugasernakin besar. Untuk kornposisi yang sarna, seperti 50psk, hila dibandingkan antara komposit karet alarn -Pb3O4 dengan komposit karet alarn -PbO maka dayaserap terhadap sinar-X, kornpsoit karet alarn -Pb3O4lebih baik dibandingkan komposit karet alarn -PbO,karena dari rurnus bangun dan stokiornetrinya Pb3O4mernpunyai Pb sebagai absorber sinar-x lebih banyakdibandingkan PbO.

Pb3O4100 pskSifat Mekanik

~

~~~ I50psk

Kekerasan 43 40

Tegangan Putus(N/mm2)

28,1

41

26,7 22,9

PerpanjanganPutus (%)

840 810 760

PerpanjanganTetap (%)

4,8 5,9 7,0

KESIMPULANKomposit karet alarn timbal oksida Pb3O4 dan

PbO dapat digunakan sebagai bahan perisai radiasi sinar-x. Dari hasil karakterisasi (sifat mekanik, strukturmolekul dan uji daya serap) kedua jenis komposittersebut diatas, komposit karet alarn timbal oksida Pb3O4lebih baik dibandingkan komposit karet alam timbaloksida PbO.

Tabel 3 diatas memperlihatkan bahwa kompositkaret alam timbal oksida Pb3O4 untuk tiga harga pskyang berbeda, yaitu 50 psk, 100 psk clan 150 psk,menunjukkan bahwa kekesaran tidak mengalamiperubahan yang signifikan (berarti) dengan kenaikankandungan timbal oksida Pb3O4. Sementara itu teganganputus clan perpanjang putus mengalami penurunan yangcukup signifikan dengan perubahan kekerasan yangkecil. Untuk perpanjangan tetap, juga mengalamikenaikan dengan meningkatnya kandungan timbal oksidaPb3O4 didalam komposit.

Ikatan silang berupa jembatan sulfur, yangterbentuk didalam komposit semakin banyak clan mantapdengan bertambahnya kandungan timbal oksida Pb3O4sehingga interaksi antara komposit dengan larutan tidakberpengaruh. Oleh sebab itu harga fraksi gel padakomposit sesuai dengan kenaikan kandungan timbaloksida Pb3O4 didalamnya, artinya untuk harga 150 pskmempunyai harga fraksi gel lebih besar dibandingkanuntuk 100 psk clan 50 psk seperti terlihat Tabel 4dibawah ini.

DAFTARPUSTAKA[I]. ANNONIME, Kondisi Perkaretan Indonesia Dan

Perkiraan Harga Karet Tahun 2000, Trubus XXII,No. 275, (1992) 32.

[2]. MARGA UT AMA, Et. AI., Pengembangan

Pemakaian Lateks Karet AIam MeIaIui TeknoIogiKopolimerisasi Radiasi, Kongres Ilmu Pengetahuan

Dan Teknologi VI, Serpong. September 1995.[3]. SRI MULYONO ATMOJO DAN TRI

HARJANTO, Pembuatan Komposit Karet AlamTimbal Oksida.

[4]. R.S. GUPTH, S.C. DUBEY AND K.C.DHINGRA, Small Scale Paints. Plastic And

Rubber Goods Industries, Siri, Delhi, 1992.

~, 2S A~ 11'1'1 65