TINJAUAN PUSTAKA
2.9 Pengujian dan Karakterisasi
2.9.1 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strenght)
Kekuatan tarik dari karet lebih sering diukur dibandingkan sifat-sifat yang lain kecuali kekerasan dan karet sering digunakan pada berbagai aplikasinya, contohnya sarung tangan dan kondom tergantung pada sifat kekuatan tariknya.
Alasannya adalah bahwa kekuatan tarik merupakan ukuran kualitas senyawa tersebut dan ikut berperan dalam pengaturan penggunaan bahan pengisi berbiaya rendah.Senyawa-senyawa yang dipakai untuk industri umumnya memiliki kualitas yang tinggi, sehingga kekuatan tarik mengambil bagian penting pada spesifikasi senyawa-senyawa yang dipakai untuk industri. Kekuatan tarik karet juga memiliki ketertarikan sains tersendiri dan tipe ikat silang serta derajat ikat silang mempunyai pengaruh yang signifikan pada kekuatan tarik karet alam. Umumnya, kekuatan tarik akan mencapai maksimum seiring dengan meningkatnya derajat ikat silang. Nilai maksimum kekuatan tarik terjadi pada densitas ikat silang yang lebih tinggi [34].Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer yang terpenting dan sering digunakan untuk karakteristik suatu bahan polimer.Kekuatan tarik suatu bahan didefenisikan sebagai besarnya beban maksimum (F maks) yang digunakan untuk memutuskan spesimennya bahan dibagi dengan luas penampang awal (Ao) dapat ditunjukkan pada persamaan 2.1[35].
σ =Fm k
2.9.2 Uji Persentase Pembengkakaan (Swelling Persentage)
Pelarutan suatu polimer tidak sama dengan pelarutan senyawa yang mempunyai berat molekul rendah karena adanya dimensi-dimensi yang sangat berbeda antara pelarut dan molekul polimer. Pelarutan polimer terjadi dalam dua tahap. Mula-mula molekul pelarut berdifusi melewati matriks polimer untuk membentuk suatu massa menggembung dan tersolvasi yang disebut gel. Dalam tahap kedua, gel tersebut pecah (bercerai-berai) dan molekul-molekulnya terdispersi ke dalam larutan sejati. Pelarutan sering kali merupakan proses yang lambat. Sementara beberapa jenis polimer bisa larut dengan cepat dalam pelarut-pelarut tertentu, polimer yang lainnya bisa jadi membutuhkan periode pemanasan yang lama dekat titik lebur dari polimer tersebut.Polimer-polimer jaringan tidak dapat larut, tetapi biasanya membengkak (menggelembung / mengembang / swelling) dengan hadirnya pelarut [36].
Swelling merupakan sifat non-mekanis, tetapi secara luas digunakan untuk mengkarakterisasi material elastomer.Swelling merupakan suatu perubahan bentuk yang tidak biasa karena perubahan volume merupakan suatu faktor yang tidak dapat diabaikan begitu saja, seperti halnya perubahan mekanik.Swelling merupakan pembesaran tiga dimensi dimana jaringan mengabsorpsi pelarut hingga mencapai derajat keseimbangan swelling.Pada titik ini, energi bebas berkurang diakibatkan pencampuran pelarut dengan rantai jaringan diseimbangkan oleh energi bebas yang meningkat seiring dengan meregangnya rantai. Pada prakteknya, polimer ditempatkan pada suatu wadah yang mengandung pelarut dimana polimer akan mengabsorpsi sampai peregangan rantai melebar, mencegah absorpsi yang lebih jauh lagi [37].
Uji swelling index dan kerapatan sambung silang (crosslink density) dilakukan sebagai berikut. Produk lateks karet alam dipotong sedemikian rupa hingga massanya mencapai 0,2 gram. Uji kerapatan sambung silang (crosslink density) dihitung dengan menggunakan persamaan Flory-Rehnerseperti persamaan 2.2 berikut[24]:
Dimana : (2MC-1
) = densitas sambung silang
V0danχ = volume molardan parameter interaksi dari pelarut (untuk toluene,V0 = 108,5 mol.cm-3 nd χ = 0,39) ΡNRL = densitas karet = 0,932 [38]
Vradalah fraksi volumekaret dalam gel yang membengkak, dihitung dari persamaan 2.3 [25]:
Wsol = massa pelarut yang terserap dalam karet
ρ ol = densitas pelarut (untuk toluena, ρsol = 0,87 g.cm-3)
2.9.3 Karakterisasi Fourier Transform Infra Red (FT-IR)
Pada tahun 1965, Cooley dan Turky mendemonstrasikan teknik spektroskopi FT-IR. Pada dasarnya teknik ini sama dengan spektroskopi infra merah biasa, kecuali dilengkapi dengan cara perhitungan Fourier Transform dan pengolahan data untuk mendapatkan resolusi dan kepekaan yang lebih tinggi. Teknik ini dilakukan dengan penambahan peralatan interferometer yang telah lama ditemukan oleh Michelson pada akhir abad 19. Penggunaan spektrofotometer FT-IR untuk analisa banyak diajukan untuk identifikasi suatu senyawa. Hal ini disebabkan spektrum FT-IR suatu senyawa (misalnya organik) bersifat khas, artinya senyawa yang berbeda akan mempunyai spektrum berbeda pula. Vibrasi ikatan kimia pada suatu molekul menyebabkan pita serapan hampir seluruh di daerah spektrum IR 4000-450 cm-1.
Formulasi bahan polimer dengan kandungan aditif bervariasi seperti pemlastis, pengisi, pemantap dan antioksidan memberikan kekhasan pada spektrum inframerahnya. Analisis infra merah memberikan informasi tentang kandungan aditif, panjang rantai, dan struktur rantai polimer. Di samping itu, analisis IR dapat digunakan untuk karakterisasi bahan polimer yang terdegradasi oksidatif dengan
15
Universitas Sumatera Utara
munculnya gugus karbonil dan pembentukan ikatan rangkap pada rantai polimer [39].
2.9.4 Karakterisasi Scanning Electron Microcope (SEM)
SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara mikroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada spesimen .Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, Sinar X, elektron sekunder dan absorbsi elektron.
Teknik SEM pada hakikatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan.Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari l pi n y ng teb lny ekit r 20 μm d ri permuk n. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan tofografi segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan.
Gambar topografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor dan diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas yang menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar dimonitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke dalam suatu disket. Sampel yang dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai permukaan dengan konduktifitas tinggi, karena polimer mempunyai konduktifitas rendah, maka bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor (bahan penghantar) yang tipis.Yang biasa digunakan adalah perak, tetapi jika dianalisa dalam waktu yang lama, lebih baik digunakan emas atau campuran emas dan palladium [40].
2.9.5 Uji Derajat Dispersi Silika Dalam Vulkanisat Karet Alam
Derajat dispersi silika dalam vulkanisat karet alam dinyatakan sebagai berikut:
L= ηr - mr (2.5)
Keterangan:
L = derajat dispersi ηr = [MLf/MLg] mr = [MHf/MHg]
MLg = Tork minimum vulkanisat karet alam
16
Universitas Sumatera Utara
MHg = Tork maksimum vulkanisat karet alam
MLf = Tork minimum vulkanisat karet alam terisi silika MHf =Tork maksimum vulkanisat karet alam terisi silika
Nilai tarik maksimum untuk karet alam tidak berpengisi adalah 0,04 dan nilai tork maksimum untuk karet alam tidak berpengisi adalah 4,81 [41].
2.9.6 Ketahanan Kikis
Ketahanan kikis merupakan nilai kesanggupan karet bertahan terhadap gesekan dengan benda lain. Nilai ketahanan kikis adalah volume karet yang dapat dikikis oleh pengikis sehingga semakin rendah nilai ketahanan kikisnya maka semakin baik sifat karet tersebut. Nilai rata-rata ketahanan kikis yang diperoleh dalam hasil penelitian ini lebih rendah daripada nilai ketahanan kikis dari spesifikasi yang ditetapkan sebagai acuan, hal ini menunjukkan bahwa ketahanan kikis yang dimiliki oleh vulkanisat karet pada penelitian ini adalah baik untuk ketiga vulkanisat[42].
17 Universitas Sumatera Utara