TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Aspal
2.3 Perekat .1 Isosianat
2.3.1.1 Jenis Perekat Isosianat
Isosianat merupakan bagian yang utama dalam pembentukan poliuretan, ia mempunyai reaktivitas yang sangat tinggi, khusnya dengan reaktan nukleofilik. Reaktivitas dari poliuretan ditentukan oleh sifat posistif dari atom C dalamn ikatan rangkap yang terdiri dari pada N, C, dan O.
Dalam pembentukan poliuretan adalah sangat perlu memilih isosianat yang sesuai untuk bereaksi dengan poliol karena akan dapat menentukan hasil akhir, seperti terbentuknya rangkaian biuret, urea, uretana, dan alfanat. Banyak peneliti telah memakai
berbagai isosianat untuk mendapatkan hasil akhir poliuretan yang diinginkan. Isosianat yang umum digunakan dan telah dipasarkan contohnya :
a). Difenilmetana diisosianat (MDI)
MDI adalah turunan dari aniline, reaksi dasarnya yaitu
CH OCN CH NCO NH CH H 2 2 2 2N 2 COCl2 4,4 - diaminodippenylmethane O Diphenylmethane 4,4 - diisosianat NH2
Dalam tahap pertama, aniline bersama dengan formaldehid pada konsentrasi yang ada. Asam klorida sebagai katalis, produknya campuran dari amine, yang disusun terutama dari 4,4 – diamino difenilmetana dengan jumlah 2,4 – isomer dan macam-macam poliamina lebih kurang 6 kelompok amino setiap molekul. Poliamina mempunyai struktur sebagai berikut;
CH 2 CH 2 CH2 CH 2 H 2N
Komposisi yang tepat dari campuran terutama tergantung perbandingan aniline formaldehid yang digunakan, ia akan bertambah jumlahnya karena aniline yang diberikan pada susunan dari diamino difenilmetana. Kadang-kadang campuran amin adalah fraksi bersih yang diberikan 4,4, - diamino difenilmetana yang mana selanjutnya melalui tahap phosgenasi dari difenilmetana 4,4 diisosianat.
Difenilmetana diisosianat berwujud padat, dengan titik leleh 37 – 38 oC disamping itu polimer difenilmetana diisosianat juga ada berwujud cair, kedua- duanya
produk yang mempunyai tekanan uap rendah disbanding dengan toluene diidosianat telah digunakan dalam pembuatan elastomer dalam skala pabrik dan polimer difenilmetana yang paling luas dalam pemakaiannya terutama untuk produk rigid foam.
b). Toluen Diisosianat (TDI)
Toluene adalah bahan pertama dari produksi toluene diisosianat (TDI). Prosesnya boleh bervariasi supaya memberikan hasil dari turunan ispmer yang dikehendaki. Pada proses phosgenasi biasanya mempertimbangkan untuk mengikutsertakan pada pembentukan dari karbonil klorida didalam keadaan dingin dan produk ini dalam keadaan panas.
R – NH2 + COCl2 R – NHCOCl + HCl R – NHCOCl R – NCO + HCl
Isomer toluene diisosianat adalah campuran cair dalam batas suhu 5 – 15 0 C dan karena itu biasanya dijumpai sebagai cairan tolilen 2,4 – diisosianat, dan jika dijumpai dalam padatan biasanya dengan titik leleh 22 oC.
Toluen diisosianat dapat menimbulkan iritasi pada pernapasan dan sangat diperhatikan dalam pengguanaannya. Produknya bermacam-macam lebih dari 80 : 20 campuran isomer yang sangat luas penggunaanya, terutama dalam produksi dari fleksibel foam. 4 – isosianat adalah kelompok paling banyak digunakan yang lebih reaktif disbanding 2 atau 6 – isosianat.
c). Nafialena 1,5 – diisosianat (NDI)
NH2 NH2 NO2 NO2 HNO3 NCO NCO COCI 2 [H] 80 – 100 0C H3SO4 Naphthalene
1,5 - diamine 1,5 - dinitronaphthalene Napthalene
Napthalene 1,5 - diidosianat
Naftalena 1,5 – diisosianat adalah berwujud padat dengan titik leleh 128 0 C dan mempunyai tekanan uap rendah dari pada toluen diisosianat dan bersifat kurang toksit dalam penggunaannya, tetapi ia mempunyai sifat yang sensitive. Naftalenen 1,5 – diisosianat digunakan tertama dalam produk elastomer.
d). HDI (Hexametilen diisosianat)
Hexametilen diisosianat (HDI) dihasilkan melalui phosgenasi hexametilendiamin COCl2
H2N – (CH2)6 – NH2 OCN – (CH2)6 – NCO
Hexametilen diisosianat merupakan cairan yang tekanan penguapannya hampir sama dengan TDI juga bersifat mengganggu pernafasan dan dapat menimbulkan efek yang berbahaya terhadap kulit dan mata. HDI merupakan salah satu diisosianat yang pertama sekali digunakan dalam pembuatan PU dalam hal ini dalam pembuatan fiber (Hepburn, C., 1991).
Poliuretan (Polyurethanes) merupakan polimer buatan yang multiguna dari sekian banyak polimer yang ada. Poliuretan dapat berupa serat yang mudah lengket. Suatu contoh Poliuretan yang amat sangat berpengaruh adalah spandex. Poliuretan dihasilkan dari reaksi diisocyanates dengan di-alcohols. Terkadang di-alcohol digantikan dengan suatu diamin, sehingga polimer yang didapat nantinya disebut poliurea yang memiliki suatu ikatan urea. Akan tetapi, pada umumnya sering disebut Poliuretan juga (karena poliurea tidak begitu terkenal). Poliuretan dapat berikatan dengan baik dengan hidrogen sehingga dapat membentuk suatu kristal. Oleh karena itu, poliuretan sering digunakan untuk co-polymer blok buatan dengan sifat elastis yang lembut khas polimer. Co-Polymer blok ini memiliki sifat termo-plastik elastomers.
Polimer uretan biasanya digunakan sebagai larutan perekat yang diproduksi melalui reaksi senyawa-senyawa hidroksi dengan isosianat. Sifat-sifat fisika dari poliuretan yang dihasilkan bergantung pada struktur dan fungsional dari senyawa hidroksil dan isosianat yang membentuknya.
Elastomer poliuretan digunakan sebagai perekat kontak yang dihasilkan melalui reaksi antara poliester diol dengan 4,4’-difenil-imetan-diisosianat yang menghasilkan suatu polimmer linier yang cabangnya dapat diabaikan. Poliester ini akan menyumbangkan sifat kristalinitas pada produk akhir poliuretan. Polimer ini dihasilkan melalui suatu proses polimerisasi dengan temperatur reaksi 100-140oC (umumnya 120oC) dan waktu reaksinya sekita 0,5-24 jam (umumnya adalah sekitar 1-2 jam). Massa molarnya dapat dihitung dengan mengukur viskositas spesifiknya.
Untuk menghasilkan sifat-sifat larutan yang baik, maka perbandingan molar isosianat dengan hidroksil, biasanya berkisar antara 0,97:1,0 dan 0,99:1,0 yang dapat menghasilkan suatu polimer dengan gugus hidroksil terminal.
Walaupun ada sejumlah reaksi yang merumuskan pembentukan poliuretan, tetapi hanya satu bentuk umum yang paling penting: yaitu reaksi antara suatu isosianat dengan suatu alkohol. Untuk menghasilkan polimer ini, maka paling tidak harus mengandung dua gugus fungsional :
n OCNRNCO + n HOR’OH → n OCN(RNHCOOR’)OH
(Wake,W.C.,1987)
Ketahanan terhadap air dan bahan kimia, ozon sampai radiasi dan cuaca, cukup baik. Berfungsi baik pada suhu -200oC sampai 177oC bila formulasi baik. Pemakaian untuk non-struktural, beban sedang. Dapat dipergunakan untuk merekatkan logam, karet, kayu, kertas, gelas, keramik, dan plastik, kecuali polisulfida dan fluorokarbon. Bbagus untuk polivinil klorida. Baik untuk menggatur sifat perekat basis karet (Hartomo,A.J., 1996).
Poliuretan merupakan hasil dari reaksi campuran yang meliputi epoxies, unsaturated polyesters, dan phenolics. Suatu ikatan uretan dihasilkan dengan bereaksinya suatu isocyanate, -N=C=O dengan suatu hidroksil (alcohol), -OH. Poliuretan diperoleh dari reaksi polyaddition dari suatu polyisocyanate dengan suatu polialkohol (polyol) dengan suatu katalisator dan zat tambahan lain. Dalam hal ini, suatu poliisosianat adalah suatu molekul dengan dua atau lebih isosianat fungsional dan suatu poliol (suatu molekul dengan dua atau lebih gugus fungsional hidroksil).
Produk reaksinya adalah suatu polymer berisi ikatan uretan, -RNHCOOR’-. Isosianat-isosianat akan bereaksi dengan molekul apapun yang memiliki suatu hidrogen yang aktif. Isosianat bereaksi dengan air untuk membentuk suatu ikatan urea dan gas-gas asam-arang; serta bereaksi dengan poli(ether)amines untuk membentuk poliurea. Secara komersial, Poliuretan diproduksi dengan bereaksi suatu cairan isosianat dengan suatu campuran cairan dari poliols, katalisator, dan aditif lain. Dua komponen ini adalah dikenal sebagai sebagai sistem poliuretan. Isosianat biasanya dikenal sebagai A-Side atau iso. Campuran dari poliols dan lain aditif biasanya dikenal sebagai B-Side atau sebagai poli. Campuran ini juga disebut sebagai campuran damar. Resin/damar meliputi/digunakan untuk rantai extenders, cross linkers, surfactants, retardants, pigmen, dan pengisi.
Komponen utama yang penting dari suatu Poliuretan adalah isosianat yang molekulnya berisi dua isosianat (diisocyanates). Molekul ini juga dikenal sebagai monomers atau monomer unit. Isosianate dapat berbau harum, seperti diphenylmethane
diisocyanate (MDI) atau toluene diisocyanate (TDI); atau alifatik, seperti hexamethylene diisocyanate (HDI) atau isophorone diisocyanate (IPDI). Suatu contoh dari suatu isosianat yang polimerik adalah diphenylmethane diisocyanate , yang merupakan suatu campuran dari molekul dengan dua, tiga, dan empat atau lebih isosianat yang dapat dimodifikasi lebih lanjut oleh suatu poliol untuk membentuk suatu prepolimer (bereaksi secara parsial).
Suatu quasi-prepolimer dibentuk saat perbandingan stoikiometri tentang isosianat ke dalam gugus hidroksit lebih besar dari 2:1. Suatu prepolimer dibentuk ketika perbandingan stoikiometri-nya memadai atau sama dengan 2:1. Ciri terpenting dari isosianat adalah memiliki peran penting dalam kerangka dasar serta kemampuan dan sifat merekatnya.
Komponen kedua yang juga tidak kalah penting dari suatu poliuretan polimer adalah poliol (Molekul yang berisi dua kelompok hidroksit atau diols, memiliki 3 kelompok hidroksit atau triols). Dalam prakteknya, poliols dibedakan dari rantai yang pendek (low-molecular) seperti ethylene glycol, 1,4-butanediol (BDO), diethylene glycol
(DEG), gliserin, dan trimethylol sejenis metan (TMP). Polyols dibentuk oleh pembebasan dan penambahan radikal tentang propylene oksida (PO), ethylene oksida (EO) ke suatu hidroksil atau amina atau oleh polyesterification dari suatu di-acid, seperti asam adipin; dengan glikol, seperti etilen glikol atau dipropilen glikol (DPG). Poliols yang diperluas dengan PO atau EO nantinya disebut poleter poliols (Poliol yang dibentuk oleh poliesterifikasi). Pemilihan dari poliol sangat mempengaruhi status fisiknya, dan sifat fisis dari Poliuretan polimer (seperti bobot molekular).
Poliuretan yang utama diproduksi dari reaksi antara suatu diisosianat (jenis alifatik dan berbau harum) dan suatu poliol, secara khas suatu polipropilen glikol atau poliester poliol, dengan katalisator dan bahan-bahan yang mampu mengendalikan struktur sel (surfactants). Poliuretan dapat dibuat bervariasi dari kepadatan dan kekerasan dengan bermacam-macam jenis monomer yang digunakan dan ditambahkan kedalam unsur lain untuk memodifikasi karakteristik mereka, khususnya kepadatan.
Pilihan dari diisosianat juga mempengaruhi stabilitas dari poliuretan atas pengaruh terhadap cahaya. Poliuretan yang dihasilkan lebih lembut, elastis, dan lebih fleksibel ketika difunctional polietilen glikol segmen yang linier, biasanya disebut polieter poliols, digunakan untuk menciptakan uretan. Strategi ini digunakan untuk membuat karet lunak dan serat spandex yang elastomeric, seperti halnya karet busa.
Produk yang lebih keras dihasilkan jika polifunctional poliols digunakan dengan suatu struktur tiga-dimensi yang cross-linked-nya didapat dalam wujud suatu low-densas
juga dapat dibuat dengan penggunaan dari trimerisasi katalisator khusus yang menciptakan struktur siklis di dalam acuan/matriks busa, sehingga memberi kekerasan lebih yang berhubungan dengan panas struktur yang yang stabil.
Saat ini, aplikasi poliuretan paling banyak (sekitar 70%) adalah sebagai bahan busa, kemudian diikuti dengan elastomer, baru kemudian sebagai lem dan pelapis. Pembuatan busa dari poliuretan dimungkinkan dengan menggunakan agen pengembang (blowing agent), yang akan menghasilkan gas pada saat terjadi reaksi sehingga poliuretan dapat membentuk busa. Jika poliuretan yang digunakan bersifat lunak, maka yang dihasilkan adalah busa lunak seperti pada kasur busa, alas kursi dan jok mobil. Ada juga jenis busa kaku (rigid foam), seperti pada insulasi dinding, insulasi lemari es, atau insulasi kedap suara. Busa poliuretan bersifat ulet dan tidak mudah putus. Dalam aplikasi sebagai insulasi dinding, poliuretan juga dapat dibuat menjadi tahan api dengan penambahan senyawa halogen. Sifat poliuretan yang dapat terdegradasi oleh sinar ultraviolet dari matahari dapat diatasi dengan menambahkan aditif UV stabilizer (Nazarudin, 2007).
Aplikasi yang tak kalah penting adalah sebagai elastomer untuk menggantikan karet alam. Di sini, sifat poliuretan yang elastis, kuat, tahan gores, dan tahan terhadap minyak sangat berguna. Bahan elastomer digunakan untuk melapisi bahan yang terkena tekanan mekanik terus-menerus, seperti roda gigi, pelapis rol, dan sol sepatu. Misalnya sebagai pelapis rol pada mesin pembuat kertas, di mana poliuretan akan mengalami tekanan hingga 5.3 MPa dan diputar dengan kecepatan sampai 600 rpm (Kibbie, 2000).
