TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Polivinil Klorida
2.1.5. Degradasi PVC
Masalah yang perlu diatasi pada pemakaian bahan PVC adalah kecenderungannya mengalami degradasi pada proses pengolahan oleh pengaruh panas dan pada pemakaiannnya oleh pengaruh cuaca dan sinar matahari serta media penggunaan. Disamping itu, kondisi lingkungan seperti adanya oksigen dan bahan-bahan kimia oksidator turut pula mempengaruhi kecepatan degradasi. Pada proses degradasi akan membebaskan atom Cl dari molekul PVC disamping dehidroklorinasi yang mengakibatkan perubahan warna dan perubahan sifat fisiknya (Wirjosentono, et.al, 1995).
Mekanisme umum degradasi PVC oleh pengaruh panas telah dirumuskan oleh Stromberg yang terdiri dari tahap inisiasi, propagasi dan terminasi (Grassie, 1985).
Tahap Inisiasi
Tahap ini dimulai dengan proses dehidroklorinasi oleh pengaruh panas membentuk rantai poliena terkonjugasi. Ini kemudian dapat membentuk makroradikal kloroalkil (sebagai hasil pemutusan rantai pada pengolahan) atau reaksi dengan oksigen.
CHCl CH2 CHCl CH2 Cl - CHCl CH2 CH CH2 +Cl
Tahap Pr opagasi
Makroradikal yang terbentuk akibat pelepasan atom H atau Cl pada tahap inisisasi akan segera bereaksi dengan oksigen membentuk radikal peroksida. Selanjutnya, ini akan bereaksi dengan molekul PVC membentuk hidroperoksida (ROOH) dan radikal baru, yang selanjutnya dapat bereaksi dengan oksigen kembali secara berulang
CHCl CH2 CH CH2 + Cl CHCl
CH CH CH2 + HCl H-
Tahap Ter minasi
Proses terminasi dapat terjadi dengan cara penggabungan bimolekuler radikal peroksida yang selanjutnya akan membentuk senyawa keton dan alkohol sekunder yang stabil.
CHCl CH2 CHCl CH2 CHCl CH CH CH + HCl
2
Dari mekanisme diatas dapat terlihat bahwa degradasi PVC melibatkan pelepasan HCl, pembentukan gugus karbonil (aldehid, keton, atau asam), serta pemutusan rantai dan crosslink. Gejala ini dapat digunakan untuk mengamati jalannya degradasi PVC, melalui teknik gravimetri, spektroskopi infra-merah dan perubahan mekanik (Wirjosentono, et.al, 1995).
Secara umum, proses degradasi atau kerusakan/penurunan mutu polimer dapat pula diartikan sebagai reaksi kimia yang melibatkan mekanisme rantai oksidasi. Degradasi polimer juga merupakan reaksi rantai radikal yang menghasilkan suatu hidroperoksida sebagai hasil utama. Sedangkan pada tahap awal, proses degradasi ini diinisiasi oleh pembentukan radikal makro didalam polimer, karena pengaruh gesekan mekanik, panas atau radiasi elektromagnetik (Wirjosentono, et.al, 1995).
2.2. Bahan Pendisper si
Penambahan bahan pendispersi berfungsi sebagai pelunak dan pembasah pada matriks polimer. Pelunak atau pemlastis merupakan bahan yang ditambahkan kedalam bahan
polimer sehingga molekul pemlastis akan berada diantara rantai polimer yang mempengaruhi mobilitas rantai dan menaikkan plastisitas bahan (Wirjosentono, 1993).
Pemlastis dalam konsep sederhana adalah merupakan pelarut organik dengan titik didih tinggi atau padatan dengan titik leleh rendah yang ditambahkan kedalam resin yang keras atau kaku, sehingga akumulasi gaya antar molekul pada rantai panjang akan menurun, akibatnya kelenturan, pelunakan dan pemanjangan resin akan bertambah (Fras, 1998).
Dengan berkurangnya gaya antar molekul, menyebabkan gerakan rantai lebih mudah bergerak, akibatnya bahan yang tadi keras atau kaku akan menjadi lembut pada suhu kamar (Cowd, 1991). Pemlastis yang banyak digunakan untuk PVC, biasanya mengandung ester-ester dari asam organik seperti DOP (Dioctyl Phtalate), DOA (Dioctyl Adipate), DIOP (Di Iso Octyl Phtalate), TOP (Tri Octyl Phthalate) dan lain- lain (Gibbon, et.al, 1998).
Sementara untuk keperluan-keperluan medis seperti pembuat kantung darah, tabung transfusi, kantung urin, pembungkus obat dan lain-lain, biasanya digunakan pemlastis DEHP (Di Ethylhexyl Phtalate). DEHP ternyata mempunyai efek terhadap kesehatan seperti terjadinya abnormalitas hati dan juga menyebabkan penyakit kanker (Lakhsmi, 1998)
Proses pemlastis, prinsipnya adalah terjadinya dispersi molekul pemlastis kedalam fase polimer. Bilamana pemlastis mempunyai gaya interaksi dengan polimer, proses dispersi akan berlangsung dalam skala molekul dan terbentuk larutan polimer- pemlastis, sehingga keadaan seperti ini disebut kompatibel. Interaksi antara pemlastis – polimer ini sangat dipengaruhi oleh sifat afinitas kedua komponen. Kalau afinitas polimer – pemlastis kecil, akan terjadi plastisasi antar molekul. Sedangkan jika afinitas polimer – pemlastis tinggi, maka molekul pemlastis akan terdifusi kedalam bundel, disini molekul pemlastis akan berada diantara rantai polimer dan mempengaruhi mobilitas rantai (Wirjosentono, et.al, 1995).
Sifat fisik dan mekanik yang terplastisasi merupakan fungsi distribusi dari sifat dan komposisi masing-masing komponen dalam sistem, karenanya ramalan karakteristik polimer yang terplastisasi mudah dilakukan dengan variasi komposisi pemlastis (Wirjosentono, et.al, 1995). Secara umum, variasi jumlah pemlastis akan efektif (mempunyai efek plastisasi) sampai bahan kompatibel. Hasil analisis mekanik
yang dilakukan Gibbon menunjukkan bahwa membran-membran yang lebih kuat dan lebih liat (kenyal) dihasilkan ketika sedikit pemlastis yang digunakan dalam membran. Hasil uji mekanik ini menunjukkan bahwa pemlastis yang mempunyai berat molekul yang lebih rendah akan memperbaiki kekuatan dan keliatan membran (Gibbon, 1997).
Ketika sejumlah kecil ditambahkan pada suatu polimer, pemlastis ini akan menyebabkan molekul polimer bergerak kedalam konfigurasi energi yang lebih rendah. Dalam konfigurasi ini molekul-molekul menjadi kurang bergerak, dengan demikian akan meningkatkan kekuatan dan keliatan yang baik dari polimer. Sebaliknya jika pemlastis yang ditambahkan terlalu banyak, molekul-molekul polimer banyak bergerak, akibatnya terjadi penurunan kekuatan dan keliatan polimer (Gibbon, 1997).
Pemlastis yang ideal untuk PVC, memenuhi sifat-sifat berikut (Frankel, 1975): 1. Harus kompatibel
2. Suhu pembekuan dibawah -400C 3. Regangan tensile diatas 2800 psi 4. Modulus dibawah 1200 psi
5. Kehilangan perpindahan dibawah 3% 6. Kehilangan penguapan 1%
PVC yang mengandung gugus-gugus polar, memerlukan pemlastis polar untuk mencapai kompatibilitas yang baik (Frankel, 1975).
Dalam pengolahan membentuk bahan jadi atau setengah jadi kedalam bahan polimer murni biasanya ditambahkan suatu zat cair atau padat untuk meningkatkan sifat plastisitasnya. Proses ini dikenal dengan plastisasi, sedangkan zat yang ditambahkan disebut pemlastis. Plastisasi akan mempengaruhi sifat fisik dan sifat mekanis bahan polimer seperti kekuatan tarik, kelenturan, kemuluran, sifat listrik, suhu alir dan suhu transisi gelas (Tg) (Efendi, 2000). Beberapa teori yang menjelaskan peristiwa plastisasi dan akan diuraikan berikut ini.
2.2.1 Teor i pelumasan
gaya-gaya ikatan dengan polimer. Molekul pemlastis hanya terdispersi diantara fase polimer sehingga menentukan gaya-gaya intermolekuler pada rantai polimer dan oleh karenanya hanya menyebabkan plastisasi partial.
Jika pemlastis memiliki gaya interaksi dengan polimer, proses dispersi akan berlangsung dalam skala molekul dan terbentuk larutan polimer-pemlastis. Dalam hal ini, polimer dan pemlastis disebut bersifat kompatibel.
Senyawa-senyawa pemlastis yang bertindak sebagai pelumas bukan merupakan pemlastis yang efektif karena hanya menurunkan viskositas lelehan sehingga hanya mempermudah proses pengolahan bahan polimer namun tidak berpengaruh terhadap sifat-sifat mekanis bahan polimer. Pemlastis seperti ini hanya digunakan dalam jumlah yang sedikit dan disebut sebagai bahan pembantu pengolahan atau processing aids (Meier; 1990).