HASIL DAN PEMBAHASAN
ALKANOLAMIDA PADA PENGISI TEPUNG KULIT SINGKONG TERHADAP SIFAT-SIFAT MEKANIK PRODUK LATEKS KARET
4.4.1 PENGARUH SUHU VULKANISASI DAN PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA PADA PENGISI TEPUNG KULIT SINGKONG
TERHADAP SIFAT-SIFAT MEKANIK PRODUK LATEKS KARET ALAM
Adapun pengaruh suhu vulkanisasi dan penambahan alkanolamida pada pengisi tepung kulit singkong terhadap sifat-sifat mekanik produk lateks karet alam diantaranya adalah sebagai berikut :
4.4.1 PENGARUH SUHU VULKANISASI DAN PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA PADA PENGISI TEPUNG KULIT SINGKONG TERHADAP DENSITAS SAMBUNG SILANG (CROSSLINK DENSITY) PRODUK LATEKS KARET ALAM
Pengaruh suhu vulkanisasi dan penambahan alkanolamida pada pengisi tepung kulit singkong terhadap densitas sambung silang (crosslink density) produk lateks karet alam dapat ditunjukkan pada Gambar 4.6 dibawah ini.
Gambar 4.6 Pengaruh Suhu Vulkanisasi dan Penambahan Alkanolamida Pada Pengisi Tepung Kulit Singkong Terhadap Densitas Sambung Silang
(Crosslink Density) Produk Lateks Karet Alam
Gambar 4.6 menunjukkan hubungan suhu vulkanisasi dan penambahan alkanolamida pada densitas sambung silang (crosslink density) produk lateks karet alam. Sampel kontrol merupakan sampel lateks karet alam murni (tanpa penambahan pengisi tepung kulit singkong dan alkanolamida). Densitas sambung silang (crosslink
density) merupakan nilai yang menunjukkan banyaknya ikatan sambung silang
(crosslinking) yang terjadi dalam produk lateks karet alam. Sambung silang
0 2 4 6 8 10 Kontrol 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 D en si tas S am b u n g S il an g (2M c -1 x 10 -5 g m ol /g k ar et ) Kadar Alkanolamida (%) Suhu Vulkanisasi 100 C Suhu Vulkanisasi 120 C
52
(crosslinking) membuat produk lateks karet alam menjadi lebih elastis, keras dan
kuat [27].
Gambar 4.6 menunjukkan bahwa nilai densitas sambung silang pada suhu vulkanisasi 120 °C lebih besar dibandingkan pada suhu vulkanisasi 100 °C untuk semua variasi penambahan alkanolamida. Hal ini disebabkan karena pada suhu vulkanisasi yang lebih tinggi, partikel-partikel seperti bahan kuratif dan pengisi akan lebih mudah berdifusi dalam produk lateks karet alam dan meningkatkan terjadinya ikatan sambung silang [25].
Penambahan bahan penyerasi alkanolamida juga meningkatkan nilai densitas sambung silang hingga 1,0% kadar alkanolamida. Hal ini disebabkan karena alkanolamida merupakan senyawa yang dapat bertindak sebagai agen vulkanisasi
(co-curing agent). Surya et al [23] meneliti bahwa penambahan alkanolamida dalam
produk karet alam berpengisi silika dapat meningkatkan nilai densitas sambung silang. Alkanolamida mengandung senyawa amina yang dapat meningkatkan pH (derajat keasamaan) senyawa karet alam sehingga akan meningkatkan kecepatan reaksi pematangan (curing rate).
Namun penambahan bahan penyerasi alkanolamida lebih lanjut (diatas 1,5% kadar alkanolamida) akan menurunkan nilai densitas sambung silang produk lateks karet alam. Hal ini disebabkan karena senyawa alkanolamida dapat bertindak seperti lapisan yang dapat menyerap partikel bahan kuratif dan pengisi sehingga kemampuan pembentukan ikatan sambung silang akan menurun. Penurunan ikatan sambung silang produk lateks karet alam akan meningkatkan keelastisan (elasticity) dari produk vulkanisat karet [23].
53
4.4.2 PENGARUH SUHU VULKANISASI DAN PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA PADA PENGISI TEPUNG KULIT SINGKONG TERHADAP KEKUATAN TARIK (TENSILE STRENGTH) PRODUK LATEKS KARET ALAM
Pengaruh suhu vulkanisasi dan penambahan alkanolamida pada pengisi tepung kulit singkong terhadap kekuatan tarik (tensile strength) produk lateks karet alam dapat ditunjukkan pada Gambar 4.7 dibawah ini.
Gambar 4.7 Pengaruh Suhu Vulkanisasi dan Penambahan Alkanolamida Pada Pengisi Tepung Kulit Singkong Terhadap Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
Produk Lateks Karet Alam
Gambar 4.7 menunjukkan hubungan suhu vulkanisasi dan penambahan alkanolamida pada kekuatan tarik (tensile strength) produk lateks karet alam. Sampel kontrol merupakan sampel lateks karet alam murni (tanpa penambahan pengisi tepung kulit singkong dan alkanolamida). Kekuatan tarik merupakan besarnya beban maksimum (F maks) yang digunakan untuk memutuskan sampel per luas penampang awalnya (Ao).
Ismail et al [53] meneliti bahwa nilai kekuatan tarik bergantung pada nilai densitas sambung silang. Kekuatan tarik akan mencapai nilai maksimum pada nilai densitas sambung silang yang paling besar. Hal ini disebabkan karena ikatan sambung silang akan menahan sebagian besar gaya yang diberikan pada produk lateks karet alam. Semakin banyak ikatan sambung silang yang terjadi, maka semakin banyak gaya yang diperlukan untuk memutuskan produk lateks karet alam.
Hal ini dibuktikan dengan nilai kekuatan tarik optimum terdapat pada sampel dengan penambahan 1% kadar alkanolamida. Nilai kekuatan tarik juga menurun
0 5 10 15 20 25 Kontrol 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 K ek u at an T ar ik ( M P a ) Kadar Alkanolamida (%) Suhu Vulkanisasi 100 C Suhu Vulkanisasi 120 C
54
seiring dengan bertambahnya bahan penyerasi alkanolamida yang ditunjukkan dengan menurunnya nilai densitas sambung silang.
4.4.3 PENGARUH SUHU VULKANISASI DAN PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA PADA PENGISI TEPUNG KULIT SINGKONG TERHADAP PEMANJANGAN SAAT PUTUS (ELONGATION AT BREAK) PRODUK LATEKS KARET ALAM
Pengaruh suhu vulkanisasi dan penambahan alkanolamida pada pengisi tepung kulit singkong terhadap pemanjangan saat putus (elongation at break) produk lateks karet alam dapat ditunjukkan pada Gambar 4.8 dibawah ini.
Gambar 4.8 Pengaruh Suhu Vulkanisasi dan Penambahan Alkanolamida Pada Pengisi Tepung Kulit Singkong Terhadap Pemanjangan Saat Putus
(Elongation at Break) Produk Lateks Karet Alam
Gambar 4.8 menunjukkan hubungan suhu vulkanisasi dan penambahan alkanolamida pada pemanjangan saat putus (elongation at break) produk lateks karet alam. Sampel kontrol merupakan sampel lateks karet alam murni (tanpa penambahan pengisi tepung kulit singkong dan alkanolamida). Pemanjangan saat putus merupakan besarnya pertambahan panjang sampel yang diuji hingga sampel tepat putus.
Penambahan pengisi tepung kulit singkong dalam produk lateks karet alam akan membuat nilai pemanjangan saat putus semakin menurun. Hal ini disebabkan karena kulit singkong masih mengandung lignin yang dapat memberikan kekakuan
(stiffening effect) pada produk lateks karet alam [54]. Ignatz-Hoover et al [55]
0 200 400 600 800 1000 1200 Kontrol 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 P em an jan gan S aat P u tu s (%) Kadar Alkanolamida (%) Suhu Vulkanisasi 100 C Suhu Vulkanisasi 120 C
55
mengatakan bahwa semakin besar nilai densitas sambung silang maka produk vulkanisat yang dihasilkan cenderung akan bersifat lebih rapuh sehingga sifat-sifat elastisnya akan menurun. Hal ini ditunjukkan oleh nilai pemanjangan saat putus yang paling rendah pada saat penambahan hingga 1,5% kadar alkanolamida.
Namun penambahan alkanolamida hingga 2,5% kadar alkanolamida meningkatkan nilai pemanjangan saat putus produk lateks karet alam. Penambahan alkanolamida akan membuat produk elastis karena alkanolamida dapat bersifat sebagai pemlastis (plasticizer) dalam produk lateks karet alam [23]. Moneypenny et al [56] mengatakan bahwa bahan pemlastis (plasticizer) dapat berfungsi untuk meningkatkan sifat-sifat mekanik seperti kekuatan (hardness) dan fleksibilitas
(flexibility) dari produk vulkanisat karet.
4.4.4 PENGARUH SUHU VULKANISASI DAN PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA PADA PENGISI TEPUNG KULIT SINGKONG TERHADAP MODULUS TARIK (TENSILE MODULUS) PRODUK LATEKS KARET ALAM
Pengaruh suhu vulkanisasi dan penambahan alkanolamida pada pengisi tepung kulit singkong terhadap modulus tarik (tensile modulus) produk lateks karet alam dapat ditunjukkan pada Gambar 4.9 dibawah ini.
Gambar 4.9 Pengaruh Suhu Vulkanisasi dan Penambahan Alkanolamida Pada Pengisi Tepung Kulit Singkong Terhadap Modulus Tarik (Tensile Modulus)
Produk Lateks Karet Alam
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Kontrol 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 M o d u lu s T a ri k ( M P a ) Kadar Alkanolamida (%) M100 (100 C) M100 (120 C) M300 (100 C) M300 (120 C)
56
Gambar 4.9 menunjukkan hubungan suhu vulkanisasi dan penambahan alkanolamida pada modulus tarik (tensile modulus) produk lateks karet alam. Sampel kontrol merupakan sampel lateks karet alam murni (tanpa penambahan pengisi tepung kulit singkong dan alkanolamida). Modulus tarik saat pemanjangan 100% (M100) merupakan jumlah gaya yang diberikan saat sampel memiliki pemanjangan sebesar 100%. Modulus tarik saat pemanjangan 300% (M300) merupakan jumlah gaya yang diberikan saat sampel memiliki pemanjangan sebesar 300%.
Modulus tarik (tensile modulus) menunjukkan nilai keelastisan (elasticity) dari produk vulkanisat. Nilai modulus tarik yang kecil menunjukkan sifat bahan yang elastis (elastic) sedangkan nilai modulus tarik yang besar menunjukkan sifat bahan yang kaku dan getas (stiff). Oleh karena itu, nilai modulus tarik memiliki hubungan berbanding terbalik dengan pemanjangan saat putus (elongation at break).
Gambar 4.9 di atas menunjukkan bahwa nilai modulus tarik berada dalam keadaan maksimum pada saat penambahan hingga 1,5% kadar alkanolamida. Namun penambahan lanjutan hingga 2,5% kadar alkanolamida menurunkan nilai modulus tarik produk vulkanisat. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa alkanolamida dapat bertindak sebagai bahan pemlastis (plasticizer) yang akan meningkatkan sifat elastisitas dari produk vulkanisat.
Karakteristik FTIR dari produk lateks karet alam dengan dan tanpa penambahan pengisi tepung kulit singkong dan penyerasi alkanolamida dapat dilihat pada Gambar 4.10 di bawah ini.
57
Keterangan analisa gugus fungsi [50] : - 3294,41 cm-1 : regang amina (N–H) - 2731,20 cm-1 : regang aldehid (C–H) - 2515,18 cm-1 : regang alkohol (O–H) - 2353,16 cm-1 : regang alkohol (O–H) - 1735,93 cm-1 : regang ester (C–O)
Gambar 4.10 Karakteristik FTIR Produk Lateks Karet Alam Dengan dan Tanpa Penambahan Pengisi Tepung Kulit Singkong dan Penyerasi Alkanolamida
Dari hasil analisa FTIR produk lateks karet alam menunjukkan bahwa terdapat perubahan pada gugus fungsi produk lateks karet alam dengan dan tanpa penambahan pengisi tepung kulit singkong dan penyerasi alkanolamida. Terdapat puncak serapan pada bilangan gelombang 2353,16 cm-1 pada produk lateks karet alam berpengisi tepung kulit singkong. Bilangan gelombang ini menunjukkan keberadaan gugus OH yang merupakan gugus fungsi utama selulosa kulit singkong. Hal ini menunjukkan bahwa pengisi kulit singkong telah terdispersi dalam produk lateks karet alam.
Gambar 4.11 menunjukkan kemungkinan reaksi antara lateks karet alam, pengisi selulosa kulit singkong dan agen sambung silang (crosslinking agents) seperti sulfur (S) dan zink oksida (ZnO). Reaksi sambung silang antara sulfur dan lateks karet alam membentuk ikatan sambung silang dan membuat putusnya ikatan
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 % T r an smi tan si Panjang Gelombang (cm-1)
LATEKS KARET ALAM LATEKS-TKS LATEKS-TKS-ALKANOLAMIDA 3294,41 2353,16 1735,93 2731,20 2515,18
58
rangkap C=C. Selain pembentukan ikatan sambung silang tersebut, selulosa kulit singkong juga membentuk ikatan yang baru dengan zink oksida (ZnO) membentuk
Zn-cell complex. Oleh karena adanya ikatan sambung silang dan ikatan Zn-cell
complex tersebut, bahan kuratif dan selulosa kulit singkong dapat terdispersi dalam
lateks karet alam dan membentuk interaksi kimia (chemical bonding) yang kuat satu sama lain.
Selain itu, bahan pencepat reaksi seperti zinc diethyldithiocarbamate (ZDEC) tidak hanya mempercepat reaksi sambung silang dan mempercepat putusnya ikatan rangkap C=C dalam lateks karet alam. Bahan pencepat reaksi juga berperan penting dalam mengikutsertakan bahan pengisi selulosa kulit singkong dalam jaringan sambung silang (crosslink network) produk lateks karet alam [57].
Gambar 4.11 Kemungkinan Reaksi Antara Lateks Karet Alam Dengan Pengisi Selulosa Kulit Singkong dan Bahan Kuratif [57]
Penambahan alkanolamida dalam produk lateks karet alam menurunkan
puncak serapan pada bilangan gelombang 2353,16 cm-1 yang menunjukkan
keberadaan gugus O-H. Hal ini disebabkan karena gugus amida dalam senyawa alkanolamida yang bersifat sangat polar telah berikatan dengan gugus O-H pada kulit singkong sehingga menghasilkan eter. Disamping itu, penambahan alkanolamida
59
dalam produk lateks karet alam juga menurunkan puncak serapan pada bilangan gelombang 3294,41 cm-1 yang menunjukkan keberadaan gugus N-H. Hal ini disebabkan karena senyawa alkanolamida telah menurunkan ikatan peptida (N-H) dalam protein pada produk lateks karet alam.
Abhilash et al [58] memanfaatkan pengunaan surfaktan polietilen glikol (PEG) untuk menurunkan kadar protein dalam produk lateks karet alam. Surfaktan polietilen glikol dapat menurunkan ikatan peptida (N-H) dimana gugus N-H (amina) merupakan gugus yang penting dalam senyawa protein. Kandungan proetin dalam produk lateks karet alam dapat mengakibatkan alergi sehingga menurunkan tingkat konsumen di pasaran. Banyak metode-metode untuk menurunkan kandungan protein lateks karet alam namun penggunaan surfaktan merupakan cara yang paling baik karena tidak mempengaruhi sifat-sifat mekanik produk lateks karet alam [58].
Kemungkinan mekanisme reaksi antara lateks karet alam dengan pengisi tepung kulit singkong dan penyerasi alkanolamida ditunjukkan oleh Gambar 4.12 berikut ini.
Lateks Karet Alam Alkanolamida Kulit Singkong
Gambar 4.12 Kemungkinan Reaksi Antara Lateks Karet Alam Dengan Pengisi Tepung Kulit Singkong dan Penyerasi Alkanolamida
60
4.5 KARAKTERISTIK SEM (SCANNING ELECTRON MICROSCOPE)
