LATEKS POLYSTYRENA GRAFT MALEAT ANHIDRIDA DAN
LATEKS POLYESTER TAK JENUH YUKALAC 157 BQTN-EX
DENGAN LATEKS PEKAT KARET ALAM SEBAGAI
PEREKAT MATERIAL JALAN
(SOIL STABILIZER)
DISERTASI
Oleh
SUKATIK 098103002
PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
LATEKS POLYSTYRENA GRAFT MALEAT ANHIDRIDA DAN
LATEKS POLYESTER TAK JENUH YUKALAC 157 BQTN-EX
DENGAN LATEKS PEKAT KARET ALAM SEBAGAI
PEREKAT MATERIAL JALAN
(SOIL STABILIZER)
DISERTASI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dalam Program Studi Kimia, Konsentarsi Ilmu Kimia pada
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh
SUKATIK098103002
PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul Disertasi : LATEKS POLYSTYRENA GRAFT MALEAT ANHIDRIDA DAN LATEKS POLYESTER TAK JENUH YUKALAC 157 BQTN-EX DENGAN LATEKS PEKAT KARET ALAM SEBAGAI
PEREKAT MATERIAL JALAN (SOIL STABILIZER)
N a ma : Sukatik Nomor Pokok : 098103002 Program studi : S3 Ilmu Kimia
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Promotor
Prof. Dr. Thamrin, M.Sc Eddyanto, Ph.D
Co-Promotor Co-Promotor
Ketua Program Studi S3 Ilmu Kimia Dekan,
PROMOTOR
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
Guru Besar Kimia Bidang Kimia Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
CO-POMOTOR
Prof. Dr. Thamrin, M.Sc.
Guru Besar Kimia Bidang Kimia Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
CO-PROMOTOR
Eddyanto, Ph.D
Staf Pengajar Bidang Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Lulus siding tertutup tanggal: 11 Juli 2012
TIM PENGUJI
Ketua : Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Guru Besar Kimia Bidang Kimia Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Anggota: Prof. Dr. Thamrin, M.Sc.
Guru Besar Kimia Bidang Kimia Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Eddyanto, Ph.D
Staf Pengajar Bidang Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan
Prof. Dr. Seri Bima Sembiring, M.Sc. Guru Besar Kimia Bidang Kimia Anorganik Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Prof. Dr. Yunazar Manjang
Guru Besar Kimia Bidang Kimia Organik
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas Padang
Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc. Staf Pengajar Bidang Kimia
PERNYATAAN ORISINALITAS
LATEKS POLYSTYRENA GRAFT MALEAT ANHIDRIDA DAN LATEKS POLYESTER TAK JENUH YUKALAC 157 BQTN-EX
DENGAN LATEKS PEKAT KARET ALAM SEBAGAI PEREKAT MATERIAL JALAN
(SOIL STABILIZER)
DISERTASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi ini adalah hasil karya penulis sendiri, kecuali semua kutipan maupun ringkasan yang dirujuk, telah dijelaskan sumbernyadengan benar
Medan, 22 November 2012
Sukatik 098103002
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademik Universitas Sumatera Utara, saya bertanda tangan
dibawah ini :
Nama : Sukatik
NIM : 098103002
Program Studi : Doktor Ilmu Kimia
Jenis Karya : Disertasi
demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas
Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-eksklusif ( Non-exclusive Royalty Free Right) atas
disertasi saya yang berjudul :
LATEKS POLYSTYRENA GRAFT MALEAT ANHIDRIDA DAN LATEKS POLYESTER TAK JENUH YUKALAC 157 BQTN-EX
DENGAN LATEKS PEKAT KARET ALAMSEBAGAI PEREKAT MATERIAL JALAN
(SOIL STABILIZER)
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-eksklusif ini,
Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media /formatkan, mengelola
dalam bentuk database, merawat dan mempublikasikan disertasi saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini saya perbuat dengan sebenarnya.
Medan, 12 Juni 2012
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami sampaikan ke khadirat Allah SWT atas segala limpahan
rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan
disertasi yang berjudul : Laleks Polystyrena Graft Maleat Anhidrida Dan Lateks
Polyester Tak Jenuh Yukalac 157 BQTN-EX dengan Lateks Pekat Karet Alam
Sebagai Perekat Material Jalan (Soil Stabilizer)
Dengan selesainya disertasi ini perkenankanlah kami mengucapkan terima kasih
dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada :
1. Direktur Politeknik Negeri Padang, Ir. Aidil Zamri, MT., yang telah memberikan
kesempatan, kepada Dinas Pendidikan Tinggi yang telah memberikan dana BPPs,
sehingga kami dapat melaksanakan dan menyelesaikan pendidikan Program Doktor
pada Program Studi Doktor Ilmu Kimia Sekolah Pascasarjana FMIPA Universitas
Sumatera Utara.
2. Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, D.T.M. & H.,
M.Sc. (CTM), Sp.A. (K), Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera
Utara, Prof. Dr. Ir. Rahim Matondang, MSiE, Dekan FMIPA USU, Dr. Sutarman,
M.Sc, Ketua Program Studi S2 dan S3 Ilmu Kimia FMIPA USU, Prof. Basuki
Wirjosentono, MS, Ph.D, Sekretaris Program S2 dan S3 Ilmu Kimia Dr.
Hamonangan Nainggolan, M.Sc. dan seluruh staf pengajar, karyawan/i program
Pascasarjana Universitas Sumatra Utara. Kepala Laboratorium Kimia Polimer dan
Laboratorium Penelitian FMIPA USU atas segala fasilitas dan bantuan yang
diberikan.
3. Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D selaku Promotor, Bapak Eddyanto,
Ph.D dan Bapak Prof. Dr. Thamrin, MSc. sebagai Co-Promotor atas segala bantuan,
arahan dan bimbingan selama perencanaan penelitian, pelaksanaan penelitian
sampai penyelesaian disertasi ini.
4. Dewan penguji dan penilai Disertasi Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D,
Eddyanto, Ph.D., Prof. Dr. Thamrin, MSc, Prof, Dr. Harlem Marpaung MSc, Dr.
menguji dan menilai disertasi ini, serta saran-saran yang diberikan demi perbaikan
disertasi ini
5. Kepala Laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium Penelitian FMIPA USU
dan seluruh staffnya atas segala fasilitas dan bantuan yang diberikan.
6. Rekan-rekan kerja di Politektik Negeri Padang yang telah memberikan dukungan
dan membantu administrasi. Rekan-rekan seangkatan, rekan-rekan senior maupun
junior di Program Studi Ilmu Kimia Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatra
Utara. Rekan-rekan yang bersama-sama melakukan penelitian di lab. Polimer yang
telah banyak membantu dalam pelaksanaan penilitian dan penulisan disertasi ini.
7. Kepada seluruh keluarga tercinta, Ayahanda H.Wirjosentono, Ibunda Hj. Tunem
(Almarhumah), mbakyu-mbakyu dan mas-mas, suami dan anak-anak tersayang,
seluruh keluarga besar Wirjosentono, keluarga besar Ponco Dikromo terima kasih
atas segala doa, dukungan dan pengorbanan baik berupa moril maupun materil, budi
baik ini tidak dapat kami membalasnya, hanya diserahkan kepada Allah SWT,
semoga menerima amal baiknya dan melimpahkan rahmat-Nya kepada kita semua,
Amin.
Medan, 12 Juni 2012
Penulis,
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap berikut Gelar : Ir. Sukatik, M.Si. Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 12 Juni 1960
Alamat Rumah : Jl. Anggur I No. 62 Perum Belimbing Padang Telepon/Fax./HP : 0751-497551/ - /081363734063
Instansi Tempat Bekerja : Politeknik Negeri Padang
Alamat Kantor : Kampus Unand Limau Manis Padang Telepon/Faks : 0751-72590 / 0751-72576
Homepage
e-mail : pnp@polinpdg.ac.id
DATA PENDIDIKAN
SD : SD Negeri Sei Rotan Medan Tamat : 1973
SMP : SMP Negeri Tembung Medan Tamat : 1976
SMA : SMA Negeri 8 Medan Tamat : 1980
Strata-1 : Fak. Teknik Kimia USU Medan Tamat : 1988
PUBLIKASI DISERTASI
1. Sukatik W, B. Wirjosentono, Eddyanto, Thamrin, “Preparation and Characterization of Thermoplastic Elastomer Emulsion from Polystyrene and Natural Rubber Latex”, Poster Presentation at Innovation in Polymer Science and Technology (IPST2011), Bali, Indonesia (terlampir).
2. S. Wiryosentono, “ Thermoplastic Elastomer Emulsion from Polystyrene and Natural Rubber Latex”, Procedia Chemistry, Science Direct, ELSEVIER Juni 2012 (terlampir)
3. Sukatik W., B. Wirjosentono, Eddiyanto, Thamrin and Puji Purworini, 2012;
LATEKS POLYSTYRENA GRAFT MALEAT ANHIDRIDA DAN LATEKS POLYESTER TAK JENUH YUKALAC 157 BQTN-EX
DENGAN LATEKS KARET ALAM SEBAGAI PEREKAT MATERIAL JALAN
(SOIL STABILIZER)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang soil stabilizer hasil campuran lateks polistirena graft maleat anhidrida (PS-g-MA) maupun lateks polyester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX dengan lateks pekat karet alam (LPKA). PS-g-MA dan polyester memiliki gugus polar. Lateks PS-g-MA maupun polyester dapat dicampur dengan LPKA dan homogen dengan bantuan emulsifier. Campuran lateks PS-g-MA dengan LPKA disebut soil stabilizer termoplast (SSTP) dan campuran lateks polyester dengan LPKA disebut soil stabilizer termoset (SSTS) digunakan sebagai penstabil tanah pasir dan dapat berinteraksi dengan partikel tanah pasir sebagai material jalan.
Grafting polystirena dengan maleat anhidrida (MA) dilakukan dalam internal mixer menggunakan benzoil peroksida (BPO) sebagai inisiator pada suhu 240 0
Hasil penelitian menunjukkan bahwa grafting PS dengan MA dapat membentuk PS-g-MA, pada spektrum FTIR sampel PS-g-MA sebelum dan setelah dimurnikan muncul puncak pada bilangan gelombang =1874,81 cm
C. , dengan perbandingan PS, MA dan BPO adalah 100 : 2 : 3. Hasil yang diperoleh dikarakterisasi dengan FTIR. Lateks PS-g-MA dibuat dengan cara melarutkan dalam toluena dan dicampur dengan air menggunakan emulsifier ALS 10% dengan kecepatan pengadukan 200 – 400 rpm. Lateks polyester dibuat dengan cara melarutkan polyester dalam dichlorometana (DCM) dan dicampur dengan air pada komposisi yang bervariasi dengan bantuan emulsifier SLS 20%. Karakterisasi lateks meliputi uji kestabilan (densitas), dan uji ukuran pertikel. Pencampuran lateks pekat karet alam (LPKA) dengan lateks PS-g-MA disebut dengan soil stabilizer termoplas (SSTP) maupun dengan lateks polyester disebut soil stabilizer termoset (SSTS) dilakukan pada komposisi bervariasi dengan kecepatan putaran 200 – 400 rpm. Karakterisasi soil stabilizer meliputi uji morfologi dengan SEM, dan uji termal dengan DTA. Pencampuran SSTP maupun SSTS dengan agregat tanah pasir dilakukan pada komposisi bervariasi dengan kecepatan pengadukan 10 – 50 rpm, selanjutnya dicetak sesuai ASTM D 1559 – 76 dan ASTM D - 790. Karakterisasi komposit hasil campuran soil stabilizer dengan tanah pasir meliputi uji sifat mekanis, uji fisika, uji morfologi permukaan dan uji termal.
-1
komposit campuran SSTP dengan tanah pasir, demikian juga dengan polyester, SSTS dan komposit campuran SSTS dengan tanah pasir.
POLYSTYRENE GRAFT MALEIC ANHYDRIDE LATEXES AND YUKALAC 157 BQTN-EX UNSATURATED POLYESTER LATEXES WITH NATURAL
RUBBER LATEXES AS A ROAD MATERIAL ADHESIVE
(SOIL STABILIZER)
ASBTRACT
The research about polystyrene graft maleic anhydride (PS-g-MA) latexes and polyester latexes with natural rubber latexes (NRL) as a road material adhesive (soil stabilizer) has been carried out. The g-MA and polyester have the polar groups. The PS-g-MA latexes or polyester latexes can homogeny if mixed with NRL by addition of the emulsifier. The mixture of liquid natural rubber latexes with PS-g-MA latexes called thermoplastic soil stabilizer (SSTP), and with polyester latexes called thermoset soil stabilizer (SSTS). The booth of soil stabilizer used to stabilize the sandy soil and can interact with the sandy soil particles as the road materials.
The grafting process of polystyrene (PS) with maleic anhydride (MA) carried out in the internal mixer, using benzoic peroxide (BPO) as the initiator, at temperature 2400
The results show that the grafting polystyrene with maleic anhydride was success. The FTIR spectra show there was peak at wave number 1874,81 cm
C . the ratio of PS, MA and BPO were 100 : 2 : 3 and characterized the function groups by FTIR. The PS-g-MA latexes made by dissolve in toluene and mixed with water using emulsifier ALS 10%. The polyester latexes ware made by dissolve in the dichloromethane, and then added water using emulsifier SLS 20%. The characterizations of latexes include stability test and the particle size test. The mixing between natural rubber latexes (NRL) and the PS-g-MA latexes called thermoplastic soil stabilizer (SSTP) or polyester latexes called thermoset soil stabilizer (SSTS) at room temperature and characterized by the morphology test and the thermal test. The sample of mixing SSTP or SSTS with the sandy soil aggregate done at the various ratio, the speed of mixing was 10 – 50 rpm. Then the mixture formed according to ASTM D – 1559 – 76 and ASTM D – 790. The characterization of soil stabilized include mechanical properties test, adsorbs of water test, the morphology test by SEM and thermal test by DTA.
-1
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR i
DAFTAR RIWAYAT HIDUP iii
PUBLIKASI DISERTASI iv
ABSTRAK v
ABSTRACT vii
DAFTAR ISI ix
DAFTAR TABEL xii
DAFTAR GAMBAR xiii
DAFTAR LAMPIRAN xv
DAFTAR SINGKATAN xvi
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Permasalahan 3
1.3. Tujuan Penelitian 3
1.4. Manfaat Penelitian 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Termoplastik elastomer 5
2.2. Soil Stabilizer 6
2.3. Polistirena 10
2.4. Grafting Polystyrene dengan Maleat Anhidrida 12 2.4.1. Interaksi antara PS-g-Ma dengan Partikel Tanah Pasir 15
2.5. Lateks Pekat Karet Alam 17
2.5.1. Pengolahan Lateks Pekat 18
2.6. Resin Poliester 19
2.6.1. Interaksi antara Poliester Tak Jenuh dengan Partikel Tanah
Pasir 23
2.7. Maleat Anhidrida 24
2.8. Benzoil Peroksida 25
2.9. Emulsi 26
2.9.1. Sifat-sifat Emulsi 27
2.9.2. Ketidakstabilan Emulsi (Breaking Emulsion) 30
2.10. Surfaktan (Emulsifier) 32
2.11. Amonium Lauril Sufat 33
2.12. Sodium Lauryl Sulfat (SLS) 33
2.13. Sifat Mekanis Bahan Polimer 34
2.14. Scanning Elecrton Microscopy (SEM) 36
2.15. Spektoskopi Infra Merah 37
BAB 3 METODE PENELITIAN 39
3.1. Tempat dan Waktu 39
3.2. Alat-alat yang Digunakan 39
3.3. Bahan-bahan yang Digunakan 40
3.4. Prosedur Kerja 41
3.4.1. Grafting Polistirena dengan Anhidrida Maleat 41
3.4.1.1. Uji Spektorskopi FTIR PS-g-MA 42
3.4.1.2. Penentunan Titik Leleh PS-g-MA 42
3.4.2. pembuatan Lateks PS-g-MA 43
3.4.3. Pembuatan Lateks Poliester 44
3.4.4. Pembuatan Soil Stabilizer 44
3.4.4.1. Soil Stabilizer Termoplasik 44
3.4.4.2. Soil Stabilizer Termoset 45
3.4.5. Aplikasi Soil Stabilizer sebagai Soil Binder 46 3.4.6. Uji Keteguhan Lentur Kering (MoR) dan Modulus
Elastisitas Lentur (MoE) 47
3.4.7. Uji Daya Serap Air 48
3.5. Skema Proses Penelitian 49
3.5.1. Skema Modifikasi Polistirena (PS) dengan Maleat
Anhidrida (MA) 49
3.5.2. Skema Pembuatan Lateks PS-g-MA 50
3.5.3. Skema Pembuatan Lateks Poliester 51
3.5.4. Skema Pembuatan Soil Stabilizer Termoplastik 52 3.5.5. Skema Pencampuran gregat Tanah Pasir dengan
Soil Stabilizer 53
BAB 4 HASIL DAN PEMABAHASAN 54
4.1. Grafting Polistirena (PS) dengan Maleat Anhidrida (MA) 54 4.2. Pembuatan Lateks PS-g-MA dan Lateks Poliester 57
4.3. Pembuatan Soil Stabilizer 60
4.3.1. Analisis Densitas dan Viskositas Soil Stabilizer 62 4.4. Aplikasi Soil Stabilizer Sebagai Perekat (Soil Binder)
Tanah Pasir 62
4.4.1. Kuat Lentur dan Modulus Elastisitas Lentur 63
4.4.2. Analisis Kuat Tekan 65
4.4.3. Analisis Daya Serap Air 67
4.4.4. Analisis Morfologi Permukaan 68
4.4.5. Analisis Termal 71
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 82
5.1. Kesimpulan 82
5.2. Saran 82
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1. Suhu Transisi Gelas Polystyrena dan Polystyrena Tersubstitusi 11
Tabel 2.2. Spesifikasi Mutu Lateks Pekat 18
Tabel 2.3. Spesifikasi lateks Pekat Karet Alam dari PTPN III Medan 19
Tabel 2.4. Beberapa Sifat Poliester 20
Tabel 3.1. Alat-alat yang Digunakan dan Spesifikasinya 39 Tabel 3.2. Bahan-bahan yang Digunakan dan Spesifikasinya 40 Tabel 3.3. Komposisi Larutan PS-g-MA, Aquades dan Laurtan
ALS 10% 43
Tabel 3.4. Komposisi Lautan Poliester 50%, Aquqdes dan Larutan
SLS 20% 44
Tabel 3.5. Kompososi Emulsi PS-g-MA/LPKA/ALS 10% 45 Tabel 3.6. Komposisi Lateks Poliester, Lateks Pekat Karet Alam dan
SLS 20% 45
Tabel 3.7. Komposisi Agregat Pasir dan Soil Stabilizer 46 Tabel 4.1. Bilangan Gelombang PS-g-MA Setelah Dimurnikan 55 Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Densitas Lateks PS-g-MA dengan ALS 10%
pada Berbagai Waktu Penyimpanan 57
Tabel 4.3. Data Hasil Pengukuran Densitas Lateks Poliester dengan
SLS 20% pada Berbagai Waktu Penyimpanan 58
Tabel 4.4. Hasil Pengamatan Visual Terhadap Soil Stabilizer Termoplast
(SSTP) 60
Tabel 4.5. Hasil Pengamatan Visual Terhadap Soil Stabilizer Termoset
(SSTS) 61
Tabel 4.6. Data Hasil Pengukuran Densitas dan Viskositas Soil Stabilizer 62 Tabel 4.7. Titik Leleh LPKA, PS-g-MA, SSTP dan Campuran Tanah
Pasir/SSTP 75
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1. a. Jalan Tanpa Treatment dengan Soil Sealant, Berdebu.
b. Jalan setelah ditreatment dengan Soil Sealant, Bebas Debu 7 Gambar 2.2. a. Pengerjaan Pelapisan Permukaan Jalan dengan Soil Stabilizer
b. Pernyemprotan Material Jalan dengan Soil Stabilizer 8 Gambar 2.3. Jalan dengan Lapisan Soil Sealant, Dapat Dilintasi Kursi Roda
dengan Baik 8
Gambar 2.4. Kegunaan Lain dari Soil Stabilizer, (a) untuk Stabilisasi Landasan Pacu Pesawat (Senai Airport) , (b) Sebagai Kontrol Erosi Tanah Sekitar Bahu
Jalan Raya 9
Gambar 2.5. hasil Test Lapangan, (a) Lahan yang Telah Distabilkan dengan STW, (b) Tanpa Distabilkan dengan STW (J. Liu., et al, 2011) 10
Gambar 2.6. Struktur Kimia Polistirena 10
Gambar 2.7. Mekanisme Reaksi Dekomposisi BPO, Penarikan Atom Hidrogen Polistirena, Terminasi dan Grafting Maleat Anhidrida pada Matriks
Polistirena (Eddiyanto, 2007) 14
Gambar 2.8. Reaksi Gugus Anhidrida dalam PS-g-MA dengan SiO2
Partikel Tanah Pasir (Caulfield., D. F., 2005) 17 pada
Gambar 2.9. Struktur Kimia Poliisoprena 18
Gambar 2.10. Struktur Kimia Poliester Tak Jenuh Hasil Sintesis Propilena Glikol, Maleat Anhidrat, dan Asam Fumarat
(David, A., Katz, 1998) 21
Gambar 2.11. Peristiwa Curring pada Resin Poliester (1) Sebelum Curring,
(2) Sesudah Curring 22
Gambar 2.12. Mekanisme Ikat Silang Resin Poliester tak jenuh
(Sachin Waigaonkar, 2011) 23
Gambar 2.13. Mekanisme Interaksi Poliester dengan Tanah Pasir 24
Gambar 2.14. Pembentukan Maleat Anhidrida 24
Gambar 2.15. Rumus dan Struktur Kimia Benzoil Peroksida 25 Gambar 2.16. Reaksi Hidrolisis Benzoil Peroksida 26 Gambar 2.17. Struktur Molekul Amonium Lauril Sulfat 33 Gambar 2.18 Struktur Kimia Sodium Lauril Sulfat 34 Gambar 2.19. Kurva Tegangan – Regangan Bahan Polimer 36 Gambar 3.1. Uji Keteguhan Lentur Kering dan Modulus Elastisitas Lentur 47
Gambar 4.1. Spektrum FT-IR PS-g-MA 54
Gambar 4.2. Spektrum FT-IR PS standart 56
Gambar 4.3. Hasil Foto Mikrograf Mikroskop Optik (a) Lateks PS-g-MA
dan (b) Lateks Poliester 59
Gambar 4.8. Hasil Foto SEM Pasir 68 Gambar 4.9. Foto SEM SSTP (a) dan SSTS (b) perbesaran 2000x 69 Gambar 4.10. Foto SEM Sampel dengan penambahan (a) 30% SSTP
dan (b) 25% SSTS pada Perbesaran 2000x 70
Gambar 4.11. Termogram DTA dari PS-g-MA 72
Gambar 4.12. Termogram DTA film LPKA 73
Gambar 4.13. Termogram DTA film SSTP 73
Gambar 4.14. Termogram DTA Sampel Campuran Tanah Pasir/SSTP 74
Gambar 4.15. Termogram DTA film Poliester 75
Gambar 4.16. Termogram DTA film SSTS 75
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Hasil Perhitungan Sifat Mekanis 90
1.1. Hasil Pengujian Kuat Lentur 90
1.1.1. Kuat Lentur Campuran Tanah Pasir dengan SSTP 90 1.1.2. Kuat Lentur Campuran Tanah Pasir dengan SSTS 90
1.2. Hasil Uji Kuat Tekan 91
1.2.1. Kuat Tekan Campuran Tanah Pasir dengan SSTP 91 1.2.2. Kuat Tekan Campuran Tanah Pasir dengan SSTS 91
Lampiran 2. Daya Serap Air 92
2.1. Daya Serap Air Campuran Tanah Pasir dengan SSTP 92 2.2. Daya Serap Air Campuran Tanah Pasir dengan SSTS 92 Lampiran 3. Road Map Karet Alam tahun 1980-2005 93
3.1. Tabel Perkembangan Permintaan Karet Alam berdasarkan
Negara/Regional Konsumen, Tahun 1980-2005 93 3.2. Tabel Perkembangan Produksi Karet Alam berdasarkan
Produsen Utama Dunia, Tahun 1980-2005 93
Lampiran 4. Gambar Bahan, Lateks Polimer, Soil Stabilizer Sampel Uji,
dan Peralatan Uji/Karakterisasi 94
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan Kepanjangan (arti)
ALS Ammonium Lauryl Sulfat BPO Benzoil peroksida
CBR California Bearing Ratio = uji penetrasi untuk evaluasi kekuatan mekanis material subgrade jalan
DTA Differential Thermal Analisys EDMA Ethylenedimethakrylamide FTIR Fourier Transform Infra Red GA Guanidina Akrilat
LPKA Lateks Pekat Karet Alam MA Maleat Anhidrida
MBAM Methylenebisakrilamida MEKP Methyl Etyl Keton Peroksida MoE Modulus of Elastisitas MoR Modulus of Rupture PAM Poly Akrilamida PS Polistyrena
PS-g-MA Polistyrena graft Maleat Anhidrida PVA Poly Vinyl Asetat
SEM Scanning Elektron Microscope SLS Sodium Lauryl Sulfat
SSTP Soil Stabilizer Termoplastik ( hasil campuran Lateks PS-g-MA dengan LPKA)
SSTS Soil Stabilizer Termoset ( hasil campuran Lateks Poliester dengan LPKA)
LATEKS POLYSTYRENA GRAFT MALEAT ANHIDRIDA DAN LATEKS POLYESTER TAK JENUH YUKALAC 157 BQTN-EX
DENGAN LATEKS KARET ALAM SEBAGAI PEREKAT MATERIAL JALAN
(SOIL STABILIZER)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang soil stabilizer hasil campuran lateks polistirena graft maleat anhidrida (PS-g-MA) maupun lateks polyester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX dengan lateks pekat karet alam (LPKA). PS-g-MA dan polyester memiliki gugus polar. Lateks PS-g-MA maupun polyester dapat dicampur dengan LPKA dan homogen dengan bantuan emulsifier. Campuran lateks PS-g-MA dengan LPKA disebut soil stabilizer termoplast (SSTP) dan campuran lateks polyester dengan LPKA disebut soil stabilizer termoset (SSTS) digunakan sebagai penstabil tanah pasir dan dapat berinteraksi dengan partikel tanah pasir sebagai material jalan.
Grafting polystirena dengan maleat anhidrida (MA) dilakukan dalam internal mixer menggunakan benzoil peroksida (BPO) sebagai inisiator pada suhu 240 0
Hasil penelitian menunjukkan bahwa grafting PS dengan MA dapat membentuk PS-g-MA, pada spektrum FTIR sampel PS-g-MA sebelum dan setelah dimurnikan muncul puncak pada bilangan gelombang =1874,81 cm
C. , dengan perbandingan PS, MA dan BPO adalah 100 : 2 : 3. Hasil yang diperoleh dikarakterisasi dengan FTIR. Lateks PS-g-MA dibuat dengan cara melarutkan dalam toluena dan dicampur dengan air menggunakan emulsifier ALS 10% dengan kecepatan pengadukan 200 – 400 rpm. Lateks polyester dibuat dengan cara melarutkan polyester dalam dichlorometana (DCM) dan dicampur dengan air pada komposisi yang bervariasi dengan bantuan emulsifier SLS 20%. Karakterisasi lateks meliputi uji kestabilan (densitas), dan uji ukuran pertikel. Pencampuran lateks pekat karet alam (LPKA) dengan lateks PS-g-MA disebut dengan soil stabilizer termoplas (SSTP) maupun dengan lateks polyester disebut soil stabilizer termoset (SSTS) dilakukan pada komposisi bervariasi dengan kecepatan putaran 200 – 400 rpm. Karakterisasi soil stabilizer meliputi uji morfologi dengan SEM, dan uji termal dengan DTA. Pencampuran SSTP maupun SSTS dengan agregat tanah pasir dilakukan pada komposisi bervariasi dengan kecepatan pengadukan 10 – 50 rpm, selanjutnya dicetak sesuai ASTM D 1559 – 76 dan ASTM D - 790. Karakterisasi komposit hasil campuran soil stabilizer dengan tanah pasir meliputi uji sifat mekanis, uji fisika, uji morfologi permukaan dan uji termal.
-1
komposit campuran SSTP dengan tanah pasir, demikian juga dengan polyester, SSTS dan komposit campuran SSTS dengan tanah pasir.
POLYSTYRENE GRAFT MALEIC ANHYDRIDE LATEXES AND YUKALAC 157 BQTN-EX UNSATURATED POLYESTER LATEXES WITH NATURAL
RUBBER LATEXES AS A ROAD MATERIAL ADHESIVE
(SOIL STABILIZER)
ASBTRACT
The research about polystyrene graft maleic anhydride (PS-g-MA) latexes and polyester latexes with natural rubber latexes (NRL) as a road material adhesive (soil stabilizer) has been carried out. The g-MA and polyester have the polar groups. The PS-g-MA latexes or polyester latexes can homogeny if mixed with NRL by addition of the emulsifier. The mixture of liquid natural rubber latexes with PS-g-MA latexes called thermoplastic soil stabilizer (SSTP), and with polyester latexes called thermoset soil stabilizer (SSTS). The booth of soil stabilizer used to stabilize the sandy soil and can interact with the sandy soil particles as the road materials.
The grafting process of polystyrene (PS) with maleic anhydride (MA) carried out in the internal mixer, using benzoic peroxide (BPO) as the initiator, at temperature 2400
The results show that the grafting polystyrene with maleic anhydride was success. The FTIR spectra show there was peak at wave number 1874,81 cm
C . the ratio of PS, MA and BPO were 100 : 2 : 3 and characterized the function groups by FTIR. The PS-g-MA latexes made by dissolve in toluene and mixed with water using emulsifier ALS 10%. The polyester latexes ware made by dissolve in the dichloromethane, and then added water using emulsifier SLS 20%. The characterizations of latexes include stability test and the particle size test. The mixing between natural rubber latexes (NRL) and the PS-g-MA latexes called thermoplastic soil stabilizer (SSTP) or polyester latexes called thermoset soil stabilizer (SSTS) at room temperature and characterized by the morphology test and the thermal test. The sample of mixing SSTP or SSTS with the sandy soil aggregate done at the various ratio, the speed of mixing was 10 – 50 rpm. Then the mixture formed according to ASTM D – 1559 – 76 and ASTM D – 790. The characterization of soil stabilized include mechanical properties test, adsorbs of water test, the morphology test by SEM and thermal test by DTA.
-1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Soil stabilizer merupakan bahan yang dapat digunakan untuk memperkuat struktur
tanah, mengendalikan debu dan erosi tanah karena dapat berinteraksi dengan
partikel-partikel tanah dan mengisi pori-pori antar partikel-partikel tanah, cepat mengering menjadi lapisan
yang keras sehingga tanah menjadi padat dan stabil menyebabkan daya dukung meningkat.
Bahan ini dapat digunakan pada areal parkir, proyek pembangunan waduk, jalan di lahan
perkebunan dan daerah pemukiman, pada lereng bukit dan bahu jalan untuk mengendalikan
erosi tanah (Management Practices Manual, Temporary Erision Management EC-8 SOIL
BINDER, 2011). Soil stabilizer dapat berasal dari bahan alam seperti abu terbang, kapur
dan tanah liat, ada juga yang berasal dari bahan polimer. Penggunaan soil stabilizer
polimer untuk perkerasan jalan sudah dilakukan oleh negara-negara maju seperti Jepang,
Amerika Serikat, dan Eropa (Feldman, 1995). Malaysia dan Singapura juga telah
menggunakan soil stabilizer polimer untuk stabilisasi jalan raya dan lapangan terbang (Wu
Dong, 2008). Christopher 2010 melaporkan bahwa Kanada telah berhasil menggunakan soil
stabilizer polimer, dan baru-baru ini telah dilakukan percobaan penggunaan soil stabilizer
polimer di Alberta, Saskatchewan dan Prince Edward Island untuk stabilisasi tanah pada
konstruksi jalan raya.
Penelitian di bidang soil stabilizer polimer ini sudah lama dilakukan. Lateks polimer
sudah digunakan untuk melapisi permukaan jalan setapak dengan ketebalan bahan lebih
dari 2 inci dapat memberi hasil yang baik dan dapat bertahan selama beberapa tahun
(Roger Bergnann et al, 2000). Emulsi polymer dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan tanah pada kondisi basah (Santoni et al 2003). Demikian juga emulsi Polyvinyl Asetat (PVA) dapat digunakan untuk meningkatkan nilai California Bearing Ratio (CBR)
untuk melapisi jalan dan dapat memperbaiki terjadinya alur akibat beban lalu lintas
(Valencia et al., 2007). A.Marco da Silva et al, 2010, menggunakan poliakrilamida (PAM) dalam penelitiannya untuk mengontrol erosi tanah dan untuk mengurangi dampak
proses degradasi tanah. Sameer Vyas et al, (2011) menggunakan berbagai jenis polimer untuk stabilisasi tanah dispersif. Para peneliti ini telah menggunakan berbagai jenis polimer
baik polimer alam maupun polimer sintetis, namun pada aplikasi sebagai soil stabilizer
relatif masih menggunakan satu jenis polimer. Maka dalam hal ini perlu dikembangkan
campuran beberapa polimer baik polimer alam dan polimer sintetis sebagai soil stabilizer.
Polistyrena (PS) merupakan bahan termoplastik yang murah, dapat difungsionalisasi
dengan berbagai monomer turunan akrilat maupun turunan maleat (Al Malaika, 1977), agar
memiliki gugus polar, sehingga penggunaan dan aplikasi teknologinya semakin luas.
Demikian juga polyester tak jenuh Yukalac 157 BQTN-EX sebagai polimer termoset,
merupakan perekat yang baik, sering digunakan sebagai bahan perekat pada pembuatan
papan partikel karena dapat berinteraksi dengan baik dan kompatibel dalam campuran
bahan yang mengandung gugus polar dengan adanya gugus karbonil ester pada rantainya
(Pasaribu R, 2006; Ratri Pantoro, 2007). Kedua polimer ini dapat dijadikan emulsi,
sehingga berpotensi sebagai bahan soil stabilizer.
Salah satu bahan alam yang berpotensi sebagai bahan soil stabilizer adalah latek
pekat karet alam (LPKA). Indonesia merupakan negara penghasil karet alam terbesar
kedua setelah Thailand. Pada tahun 2000 mencapai 1,56 juta ton, sementara pada thun 2005
telah mencapai 2,3 juta ton (Kompas 2006). namun konsumsi karet domestik masih relatif
rendah, pada tahun 2005 negara berkembang termasuk Indonesia hanya 2,9 juta ton,
sementara AS 1,3 juta ton, China 2,08 juta ton (International Rubber Study Group = IRSG),
sedangkan produksi karet dunia telah melebihi permintaan negara konsumen yang
mengakibatkan harga karet alam cenderung berfluktuasi.
Dalam penelitian ini, akan dilakukan pencampuran lateks polystyrena hasil grafting
dengan maleat anhidrida maupun polyester tak jenuh Yukalac @ 157 BQTN-EX dengan
LPKA dan dijadikan sebagai soil stabilizer. Interaksi antara gugus polar pada PS-g-MA
maupun polyester diharapkan dapat membentuk ikatan yang kuat dengan agregat tanah
dapat menghasilkan campuran tanah yang memiliki daya dukung yang baik dengan
karakteristik seperti yang diharapkan sebagai material jalan, top soil penahan erosi, dinding
waduk maupun lapangan parkir.
1.2.Permasalahan
Permasalahan dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimanakah preparasi grafting PS dengan MA dan karakteristik PS-g-MA.
2. Bagaimanakah preparasi lateks PS-g-MA dan pencampurannya dengan LPKA
menggunakan emulsifier Amonium lauril sulfat (ALS) selanjutnya disebut soil
stabilizer termoplastik (SSTP), maupun preparasi lateks polyester tak jenuh Yukalac
157 BQTN-EX dan pencampurannya dengan LPKA menggunakan emulsifier
Sodium Lauril Sulfat (SLS) selanjutnya disebut soil stabilizer termoset (SSTS)
3. Bagaimanakah interaksi antara agregat tanah pasir dengan SSTP maupun dengan
SSTS.
4. Bagaimanakah sifat fisika dan sifat mekanis dari komposit agregat pasir dengan
SSTP maupun dengan SSTS.
1.3.Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah :
1. Menghasilkan material fungsional PS (g-MA) dan mengetahui karakteristik
PS-g-MA.
2. Menghasilkan SSTP dan SSTS serta mengetahui karakteristik SSTP dan SSTS.
3. Mengetahui interaksi antara agregat tanah pasir dengan SSTP maupun dengan SSTS
4. Mengetahui karakteristik komposit agregat pasir dengan SSTP maupun SSTS.
1.4.Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi terhadap penyediaan
bahan aspal alternatif berupa campuran emulsi polimer sintetis (PS-g-MA maupun
polyester tak jenuh) dengan polimer alam (LPKA). Selain itu juga berguna sebagai kajian
dan pengembangan teknologi material bangunan yang merupakan bahan alternatif untuk
membantu mengatasi kebutuhan aspal konvensoinal yang terus meningkat. Selain dari itu
dapat pula untuk meningkatkan konsumsi karet domestik di Indonesia yang relatif masih
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Termoplastik Elastomer.
Termoplastik elastomer (TPE) adalah suatu campuran atau senyawa polimer yang
merupakan gabungan dari sifat-sifat proses termoplastik dengan tampilan fungsi elastomer
konvensional, pada temperature lelehnya menunjukkan karakter termoplastik yang
memungkinkan untuk dibentuk kembali menjadi barang jadi, dalam skala suhu selama
proses pembuatan memiliki perilaku elastomer tanpa ikat silang. Pembuatannya dapat
dilakukan pada fase leleh maupun fase emulsi. Selama empat dekade terakhir ini
perkembangan TPE telah mendapat banyak perhatian dibidang pengetahuan dan teknologi
polimer. Sekarang TPE telah menjadi salah satu barang penting dan termasuk polimer
kelas tinggi dalam perdagangan. Faktor utama yang menjadi penyebab perkembangan
pertumbuhan TPE adalah persenyawaannya yang sederhana, pembuatannya cepat, hasil
samping mudah digunakan lagi (reuse) dan mudah didaur ulang (recycle).
TPE dapat meliputi polyolefin, polistiren-kopolimer dan poliuretan. Sedang TPE
berbasis campuran karet – plastik dapat dibagi menjadi dua kelas utama yaitu : TPO
(termoplastik olefin) dan TPV (termoplastik vulkanisasi). TPO dapat dibuat secara mudah
dan biaya yang relative murah karena dispersi phase karet tidak terjadi secara ikat silang,
sebaliknya TPV memerlukan proses lebih komplek karena dispersi fase karet harus terjadi
secara ikat silang selama proses pencampuran sebagian besar melalui vulkanisasi dinamik
atau proses ikat silang in-situ. TPE dapat dibuat dengan cara pencampuran pada fase
emulsi maupun fase leleh dari polimer pembentuknya. Pembuatan TPE ada
bermacam-macam tergantung jenis polimer pembentuk, kompatibilizer, filler dan aditif lainnya.
Proses pembuatan TPE ada beberapa cara, campuran antara natural rubber dan
polystyrene (NR/PS) berhasil dilakukan dengan penambahan NR-g-PS sebagai
kompatibilizer berlebih, akan menurunkan sifat mekanis. Penambahan jumlah NR-g-PS
yang sama film dari campuran NR/PS pada mol ratio 80/20 memiliki kuat tarik yang baik
dibanding mol ratio yang lain (A.Y. Coran, dkk; 1981 dan C. Nakason dkk, 2006, 2008).
Epoksi karet alam (ENR) dicampur dengan epoksi resin dengan adanya curing agent dapat
memperbaiki sifat mekanis pada penambahan ENR tidak lebih dari 5 phr, tetapi interaksi
permukaan karet – epoksi resin dapat diperbaiki dengan adanya gugus epoksi berlebih,
rigiditas gugus epoksi dan kristalinitas rendah mempengaruhi sifat mekanis (A.Y. Coran,
dkk; 1981). ENR dan PS dapat dicampur tanpa adanya kompatibilizer, ENR dibuat secara
in-situ dan PS disintesis dalam fase emulsi. Seterusnya dicampur dalam fase lateks untuk
membuat lembaran/film TPE dengan metoda casting. Sifat termal dan sifat mekanisnya
diselidiki (S. Akhtar dkk, 1987). TPE juga dapat dibuat dari campuran antara limbah
polietilena (WPE), karet reclaim (RR) dan abu terbang (FA) hasil pembakaran batu bara,
diperoleh TPE dengan kuat tarik, kuat impak dan sifat keras komposit lebih baik dengan
adanya Si-69.
2.2. Soil Stabilizer
Soil stabilizer adalah bahan yang dapat digunakan untuk stabilisasi tanah, sehingga
tanah memiliki daya dukung lebih baik. Soil stabilizer dapat berupa emulsi polimer yang
dapat larut dalam air sehingga dapat diaplikasikan dengan mudah menggunakan peralatan
yang sederhana. Bahan ini selain mudah penanganannya juga dapat mengering cepat dialam
terbuka karena kontak dengan udara luar serta membentuk lapisan yang kenyal dan keras.
Bahan ini dapat digunakan sebagai stabilizer, soil binder maupun sebagai pelapis
permukaan tanah untuk perkerasan jalan, erosi tanah pada bahu jalan raya di daerah
perbukitan dan untuk mengendalikan debu. Jika digunakan pada jalan dengan lalu lintas
padat dan berat, perlu dilakukan penyemprotan ke permukaan jalan secara berkala untuk
membantu mempertahankan kualitas permukaan dan menghilangkan debu (gambar 2.1).
Penggunaan pada jalan dengan jumlah lalu lintas sedang dan ringan perlu juga dilakukan
perbaikan lapisan setiap dua atau tiga tahun sekali, karena bahan ini akan rusak karena
Gambar 2.1. a. Jalan tanpa treatment dengan soil stabilizer, berdebu.
b. Jalan setelah ditreatment dengan soil stabilizer , bebas debu.
Kinerja lateks polimer biasa kurang maksimal pada agregat yang mengandung tanah
liat, oleh karena itu tidak ada penambahan bentonit. Sebenarnya bahan ini sangat mudah
pemakaiannya karena bahan ini dapat dicampur dengan air dan digunakan untuk melapisi
permukaan areal dengan cakupan minimal dua manfaat. Pengerjaannya mudah karena cepat
mengering menjadi lapisan yang keras dan kenyal, yang akan menangkap partikel tanah
dan agregat bebas, yang akan memberi manfaat stabilisasi permukaan tanah.
Biasanya 60% dari produk yang disarankan dilarut dengan air dan disemprotkan ke
agregat dan dicampur menggunakan rototiler, setelah itu dipadatkan (gambar. Selanjutnya
40% sisanya dilarutkan dengan air dan disemprotkan diatas permukaan jalan untuk
memberikan konsentrasi yang tinggi di permukaan. Jadi bahan ini dapat berfungsi sebagai
pengikat (binder) agregat dan sebagai pelapis permukaan jalan. Jalan ini dapat bertahan
sampai 5 tahun, bahkan kursi roda pun masih dapat berjalan dengan baik diatasnya (Roger
B.,2000).
Gambar 2.2. a. Pengerjaan pelapisan permukaan jalan dengan soil stabilizer.
b. penyemprotan material jalan dengan soil stabilizer
Gambar 2.3. Jalan dengan Lapisan Soil Stabilizer, dapat dilintasi kursi roda dengan baik.
Beberapa perusahaan telah berhasil memproduksi dan memasarkan soil sealant
dengan nama Soil Sement, bahkan produknya telah disertifikasikan. Engeneers EDGE
Solutions by Design telah memproduksi soil sement untuk mengendalikan bahan-bahan
khusus (particulate matter) ukuran 10 – 2,5 mikron, sertifikasi pertama pada tahun 2002.
Soil sement efektif karena karbon indeksnya tinggi mengikat partikel tanah jalan dan
meningkatkan kohesi diantara semua partikel. Seperti halnya permukaan yang dengan soil
sement, polimer di jalan lebih keras dan tampak seperti beton. Sertifikasi ulang dilakukan
pada 16 Agustus 2005 oleh California Air Resource Board (CARB) dan Program CalCert
Environmental Technology Certification membuatnya efektif dalam mengurangi emisi
partikulate matter (PM) dari jalan raya tanpa aspal. Soil sement juga dapat digunakan untuk
mengendalikan emisi yang mengandung naturally occurring asbestos (NOA). Penggunaan
soil stabilizer polimer dapat untuk mencegah erosi tanah pada bahu jalan raya (gambar
2.4.a) bahkan telah digunakan untuk stabilisasi landasan pacu lapangan terbang (gambar
2.4.b) (Wu Dong, 2008).
Gambar 2.4. Penggunaan soil stabilizer sebagai (a) kontrol erosi tanah sekitar bahu jalan
raya. (b). untuk stabilisasi landasan pacu pesawat (Senai Airport).
Soil stabilizer polimer juga telah dilakukan uji untuk stabilisasi pada permukaan
tanah liat yang disebut dengan STW. Pengaruh penambahan STW pada permukaan tanah
liat dapat meningkatkan kuat tekan, kuat geser, stabilitas terhadap air dan ketahanan erosi
secara signifikan. Hasil uji lapangan menunjukkan permukaan tanah liat yang telah diolah
dengan STW tanaman lebih subur karena soil stabilizer polimer dapat menahan humus jika
terjadi curah hujan, sementara permukaan tanah liat tanpa penambahan STW terlihat lebih
tandus akibat terjadi erosi pada humus di permukaan tanah (J. Liu et al; 2011). Hasil uji
lapangan dapat terlihat seperti gambar berikut:
Gambar 2.5. Soil stabilizer sebagai penahan humus tanah pada lereng bukit (a) Lahan
yang telah distabilkan dengan STW, (b) Tanpa distabilkan dengan STW
2.3. Polystyrena
Homopolimer polystyrena dibuat dengan cara polimerisasi bulk atau suspensi dari
monomer stirena. Produknya berupa kristal homopolimer polostirena memiliki densitas
1,05 gr/cm3. Adapun skema polimerisasi polistyrena adalah sebagai berikut :
Gambar 2.6. Struktur Kimia Polystyrena.
Kelompok polimer stirena termasuk polistirena, kopolimer dari stirena dengan
monomer vinil yang lain, polimer turunan dari stirena, dan campuran antara polistirena dan
stirena yang mengadung kopolimer dengan elastomer. Polistirena adalah polimer linear,
produk komersil menjadi ataktik dan oleh karena itu bersifat amorf. Polistirena isotaktik
dapat diproduksi, tetapi memberikan kelebihan yang kecil dalam sifat-sifatnya kecuali
antara suhu transisi gelas (±800C) dan titik lebur (2400C), dimana lebih mirip plastik
kristalin. Seperti kebanyakan polimer, polistirena relatif inert secara kimia. Ia sedikit tahan
terhadap akali, asam halida, dan agen pengoksidasi dan perduksi. Ia dapat dinitrasi dengan
senyawa dengan bobot molekul rendah yang mana hampir setengahnya adalah stirena. Bau
khas monomer merupakan identifikasi dari polimer tersebut (Steven, 2001).
Polistirena sangat mudah untuk diproses. Kestabilan dan alirannya dibawah kodisi
cetakan suntik membuat ia menjadi polimer yang ideal dalam teknik ini. Sifat-sifat
optiknya seperti warna, kejernihan dan lain sebagainya sangatlah baik, dan tingginya indeks
refraksinya (1,60) membuat polistirena sangat berguna untuk komponen optik yang
berbahan plastik. Polistirena merupakan isolator listrik yang baik dan memiliki dielektrik
yang rendah. Kekuatan tariknya mencapai sekitar 8000 psi. Tetapi polistyrena dapat
diserang dengan mudah oleh berbagai jenis pelarut, termasuk bahan pembersih.
Kestabilannya terhadap cuaca luar sangat rendah; polystyrena akan berubah warna menjadi
kuning. Dua kekurangan utama sifat mekanik dari polistirena adalah kerapuhannya dan
kerelatifannya mengalami pembelokan panas pada suhu rendah dari 82 - 88o
Tabel 2.1. Suhu Transisi Gelas Polystyrena dan Polystyrena Tersubstitusi
C, karenanya
polistirena tidak dapat disterilkan (Billmeyer, 1984).
Encyclopedia of
Polystyrene dengan Maleat Anhidrida.
Sifat polistyrene dapat dikembangkan dengan modifikasi kimia melalui polaritas atau
fungsionalitas dari rantai polimer. Grafting atau pencangkokan radikal bebas dari monomer
vinil dari poliolefin adalah salah satu pendekatan yang sudah lama dilakukan dengan biaya
yang murah sehingga diterapkan dalam berbagai proses industri yang ada. Proses
pencangkokan radikal bebas telah dikembangkan selama bertahun-tahun dalam kimia
polimer dengan modifikasi reaktif menggunakan pelarut atau tanpa pelarut, misalnya dalam
pelelehan polimer. Sistem pencangkokan terdiri dari minimal tiga komponen reaktan yakni,
polimer, monomer reaktif (mengandung ikatan tidak jenuh seperti gugus vinyl) dan
inisiator radikal bebas seperti peroksida ( Al Malaika, 1997).
Penelitian dibidang grafting polyolefin dengan gugus polar turunan maleat dan
turunan akrilat sudah banyak dilakukan oleh beberapa peneliti (Al Malaika dkk., 1997; G.
Moud, 1999). Maleat Anhidrida sudah digunakan sebagai koupling agen pada pencampuran
polietilena dan karet alam SIR 20 dengan pengisi pulp tandan kosong sawit, dan dapat
meningkatkan kompatbilitas campuran (Daulay L. R.,2005). Senyawa anhidrida maleat
memegang peranan penting dalam modifikasi kimia pada lelehan polimer-polimer
komersial diantaranya PP (H. Huang dkk1998) Galluci dkk., 1982) dan PS (Al Malaika
dkk., 1999), serta sudah digunakan untuk meningkatkan kompatibilitas campuran (A.
Tudesco dkk., 2002).
Kemungkinan reaksi lainnya adalah terjadi pemutusan rantai polimer atau karena
adanya BPO yang menyebabkan rantai polimer menjadi lebih pendek dan membentuk
radikal, sehingga dengan adanya senyawa maleat anhidrida yang memiliki ikatan rangkap
akan terbentuk reaksi kimia atau grafting senyawa maleat anhidrida ke matriks PS. Skema
reaksi dekomposisi BPO, penarikan atom hydrogen dan pemutusan rantai PS serta grafting
gugus maleat pada matrik PS dapat digambar seperti berikut :
1. Dekomposisi Benzoil Peroksida
Benzoiloksil Radikal BPO
Suhu
2. Penarikan Atom Hidrogen
3. Pemutusan β
4. Terminasi
Polistyrena PS radikal
+ +
+
Polistyrena terpotong rad. (PS1 )
PS1 terikat silang
PS radikal
PS1 radikal PS1
dismutasi
5. Grafting PS dengan MA
Gambar 2.7. Mekanisme Reaksi dekomposisi BPO, penarikan atom Hidrogen Polistyrena,
terminasi dan Grafting Maleat Anhidrida pada matriks Polistyrena (Eddiyanto,
2007)
Untuk reaksi-reaksi radikal bebas, diharapkan bahwa monomer bisa dicangkokkan
tanpa mempengaruhi bentuk rantai polimer, namun ini jarang terjadi. Penggunaan
kopolimer yang telah dimodifikasi gugus fungsinya akan memperkuat antarmuka antara
komponen polimer yang saling bercampur karena berkurangnya interaksi yang kuat. Ini
menjadi pilihan industri dalam menghasilkan produk yang berguna dari campuran yang
sangat tidak kompatibel. Umumnya, kompatibilitas dan adhesi dapat ditingkatkan dengan
menambahkan komponen ketiga, dengan sebuah blok yang cocok atau kopolimer cangkok
yang dapat bertindak sebagai agen pengemulsi antarmuka (compatibilizer) antara fase
Polistyrena
+
2 Polistyrenaradikal Polistyrena terikat silang
BPO
2400C
PS-g-MA
Polistyrena radikal
immicible, atau dengan campuran polimer yang mempunyai dua gugus fungsi yang sesuai,
yang mampu meningkatkan interaksi tertentu atau reaksi kimia.
2.4.1. Interaksi antara PS-g-Ma dengan Partikel Tanah Pasir
Interaksi antara polimer dengan tanah pasir dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu
interaksi fisik dan interaksi kimia. Pada interaksi fisik yang terjadi hanya ikatan sekunder,
yang terbentuk antara molekul polimer dengan molekul bahan filler Interaksi ini termasuk
ikatan hidrogen, ikatan van der waals, gaya-gaya dispers dan gaya-gaya dipol. Dalam
interaksi ini sturuktur molekul polimer dan sturuktur molekul tanah pasir tetap
dipertahankan. Sedangkan pada interaksi kimia, akan terbentuk suatu ikatan antara gugus
fungsi polimer dan gugus fungsi bahan aditif sehingga membentuk kopolimer.
Terbentuknya ikatan ini dapat diketahui dari analisis spektrum FTIR, yaitu adanya
pembentukan gugus fungsi baru atau hilangnya gugus fungsi pada polimer dan bahan aditif.
Bila ditinjau dari sudut kekuatan ikatan maka interaksi kimia jauh lebih kuat daripada
interaksi fisik (Singh,R.P, 1992).
Polistyrena dengan partikel tanah pasir merupakan dua bahan yang sukar bercampur,
karena derajat kepolaran yang berbeda dan daya adesinya yang lemah. Untuk mendapatkan
campuran yang homogen, pengolahannya tidak dapat dilakukan dengan cara konvensional,
yang hanya menghasilkan interaksi fisik antar komponen polimer. Brown memberikan
beberapa metode untuk meningkatkan kompabilitas komposit, yaitu kokristalisasi,
penambahan bahan perekat , pengikatan silang dan pembentukan kopolimer. Keempat
proses ini dilakukan dalam mesin pengolah yang sekaligus berfungsi sebagai reaktor
modifikasi. Cara ini disebut Teknik Pengolahan Reaktif.
Buruknya interaksi antara segmen-segmen molekul yang dicampur menyebabkan
tingginya tegangan antarmuka antara polistyrena dan partikel tanah pasir sehingga
mengakibatkan partikel tanah pasir sulit terdispersi pada matrik Keadaan ini menyebabkan
kerapuhan campuran dan ini disebut kegagalan mekanik. Metode untuk menanggulangi hal
diatas disebut kompabilitasi
(Caulfield,D.F 2005, Hans,
Elias,G 1977, Paul Fowler, 2006 Khairijah, H.B, 2005).
Salah satu cara untuk mendapatkan kompabilitas dan kekuatan komposit yang baik
adalah dengan menambahkan bahan perekat. Dalam hal ini bahan perekat yang digunakan
adalah campuran lateks polystyrena graft maleat (PS-g-MA) maupun lateks polyester
dengan lateks pekat karet alam (LPKA) yang disebut dengan soil stabilizer. Bahan perekat
PS-g-MA dibuat dengan cara grafting (mencangkokkan) suatu gugus reaktif anhidrida
maleat ke rantai utama molekul polistyrena dalam internal mixer pada suhu titik lelehnya
(240o C) dengan adanya suatu inisiator benzoil peroksida. Dengan terikatnya gugus anhidrida malet pada molekul polistirena (terbentuknya MA), maka polaritas
PS-g-MA semakin meningkat sehingga akan menambah reaktifitasnya sebagai bahan perekat
antara partikel tanah pasir dengan matrik polistirena. Selanjutnya diprediksi akan terjadi
ikatan ester antara gugus anhidrida maleat dengan gugus silikat dari tanah pasir dan ini
akan meningkatkan sifat-sifat mekanik komposit. Reaksi antara bahan perekat PS-g-MA
dengan tanah pasir ditunjukkan pada skema seperti berikut :
Gambar. 2.8. Reaksi gugus anhidrida dalam PS-g-MA dengan SiO2
pada partikel tanah
pasir (Caulfield, D.F 2005).
2.5. Lateks Pekat Karet Alam
Lateks pekat karet alam adalah bahan yang berasal dari hasil perkebunan karet yang
disadap diambil getahnya mempunyai kadar karet 25-29%. Lateks karet alam
merupakan
(poli
dua komponen. Komponen utama adalah bagian yang mendispersikan atau memancarkan
bahan-bahan yang terkandung secara merata yang disebut serum. Bahan-bahan bukan karet
yang terlarut dalam air, seperti protein, garam-garam mineral, enzim dan lainnya termasuk
ke dalam serum. Komponen kedua adalah bagian yang didispersikan, terdiri dari butir-butir
karet yang dikelilingi lapisan tipis protein. Bahan bukan karet yang jumlahnya relatif kecil
ternyata mempunyai peranan yang penting dalam mengendalikan kestabilan sifat lateks dan
karetnya. Bagian-bagian ini tidak larut sempurna, melainkan terpencar secara homogen
atau merata di dalam air. Partikel karet di dalam lateks diselimuti oleh lapisan protein dan
terletak saling menjauh karena masing-masing partikel memiliki muatan listrik. Gaya tolak
menolak muatan listrik ini menimbulkan gerak brown. Adapun rumus kimia poliisoprena
sebagai komponen utama lateks adalah sebagai berikut :
Gambar 2.9. Struktur kimia poliisoprena.
2.5.1. Pengolahan Lateks Pekat
Lateks pekat merupakan jenis karet yang berbentuk cairan pekat. Lateks pekat yang
dijual dipasaran ada yang dibuat melalui proses pendadihan atau creamed lateks dan
melalui proses pemusingan atau centrifuged lateks. Biasanya lateks pekat banyak
digunakan untuk pembuatan bahan-bahan karet yang tipis dan bermutu tinggi. Proses
pembuatan lateks pekat dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu: Pemusingan (centrifuging), pendadihan (creaming), dan penguapan (evaporating). Karet alam yang umum dijual mengandung pengawet agar karet tidak cepat rusak akibat terkontaminasi dengan
organisme dan memenuhi syarat mengandung kadar karet padat 60 % , biasa disebut lateks
Persyaratan mutu lateks pekat menurut ASTM D 1076-80 dan ISO 2004 disajikan seperti
tabel berikut.
Tabel 2.2. Spesifikasi Mutu Lateks Pekat
No Parameter ASTM D.1076 ISO 2004
Latek pekat karet alam yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari PTPN
III Medan dengan spesifik seperti tabel 2.3 berikut :
Tabel 2.3 Spesifikasi Lateks Pekat Karet Alam dari PTPN III Medan
No Keterangan Kadar
Poliester adalah polimer yang mengandung gugus fungsi ester pada rantai utamanya.
Berdasarkan pada struktur kimianya polyester dapat bersifat termoplastik atau termoset,
namun pada umumnya bersifat termoplastik. Poliester pada umumnya terbuat dari asam
karboksilat dan glycol yang mengalami reaksi polikondensasi. Jenis asam karboksilat yang
tidak jenuh (unsaturated). Sesuai dengan Explanatory Notes pos 3907. dinyatakan bahwa
poliester jenuh (saturated) dapat terbuat dari asam karboksilat jenis terephthalic acid, dan
hellip, polyester tidak jenuh (unsaturated) dapat terbuat dari asam karboksilat jenis asam
fumaric dan asam maleat , penggunaan asam tak jenuh dengan berbagai cara sebagai bagian
dari asam dibasa, yang menyebabkan terdapat ikatan tak jenuh dalam rantai utama
polyester yang dihasilkan, sehingga disebut polyester tak jenuh (Davis,1982).
Polyester merupakan resin yang paling banyak digunakan sebagai matrik pada fiber
glass untuk badan kapal, mobil, tandon air dan sebagainya. Umumnya resin polyester
mempunyai karakteristik tahan terhadap dingin relative baik, sifat listriknya terbaik
diantara resin termoset, tahan terhadap asam kuat kecuali asam pengoksida, tetapi lemah
terhadap alkali Surdia(1989), Smith W.F.(1999) dan Shackelford J. F.,(1996). Bahan ini
akan pecah dan retak-retak bila dimasukkan dalam air mendidih untuk waktu yang lama
(±300 jam). Bahan ini mudah mengembang dalam pelarut stiren. Kemampuan terhadap
cuaca sangat baik, juga tahan terhadap kelembaban dan sinar UV pada pemakaian outdoor.
Pada umumnya resin polyester tak jenuh ini disebut sebagai polyester. Bahan ini berupa
cairan dengan viscositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan
penggunaan katalis metal ethil keton peroksida (MEKP) yang berfungsi sebagai zat untuk
mempersingkat waktu pengerasan. Pada proses pengerasan tanpa menghasilkan gas
sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoseting yang lainnya. Sifat-sifat polyester
dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 2.4. Beberapa Sifat polyester
Sifat Polyester Besaran
Tensile Strength 40 MPa
Elongation 1,8 %
Flexure Strength 5,5 MPa Tensile Modulus of Elastisity 300 GPa Impact Strength 0,4 J/m
Density 1,1 kg/m3
Karena sifat-sifat ini, polyester sering digunakan secara luas sebagai plastik penguat
serat (fiber plastic reinforcement = FPR) dengan menggunakan serat gelas. Terdapat
pengaruh penambahan serat pada jenis resin yang berbeda pada kekuatan impak komposit
dari poliester. Hasil penelitian ini menghasilkan komposisi terbaik dengan perbandingan
resin dengan serat 60 : 40 dengan nilai kekuatan impak sekitar 23,866 J/m (J. Mohammad,
2007).
Polyester yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari toko bahan kimia Justus
Kimia Raya, Jl Putri Hijau Baru Medan, dengan kode produk Yukalac@ 157 BQTN-EX.
Spesifikasi polyester berasal dari hasil sintesa antara asam maleat (AM), asam fumarat
(AF) dan propilena glikol (PG). Bahan ini berupa fluida yang sangat kental, transparan dan
berbau sangat menyengat. Ilustrasi mekanisme reaksi polyester tak jenuh hasil representasi
sintesis popylena glikol, asam maleat dan asam fumarat dapat di lihat pada gambar seperti
di bawah ini.
Gambar 2.10. Struktur Polyester tak jenuh hasil sintesis propilena glikol, asam maleat dan
asam fumarat (David. A. Katz, 1998).
Polyester yang diperoleh di pasaran merupakan prepolimer, pada aplikasinya
diperlukan katalis untuk mempercepat proses curing. Mekanisme pengerasan polimer
termoset adalah proses terjadinya ikat silang. Agar pengerasan dapat terjadi maka poliester
Suhu
204-Alkyd poliester tak Jenuh
n HO CH – CH2 – O – C – CH = CH – C – O – CH – CH2 – O – C –
O
tidak jenuh harus ditambahkan katalis. Proses pada suhu tinggi biasanya sering digunakan
katalis Benzoil Peroksida, biasanya dalam bentuk pasta peroksida (<50%) yang terlarut
pada larutan cair seperti dimetil phthalate. Waktu yang dibutuhkan pada proses curing
dengan pressure moulding kurang dari lima menit. Sedang untuk proses pada temperatur
ruang katalis yang sering digunakan adalah Metil Etil Keton Peroksida (MEKP). Yang
merupakan campuran dari senyawa dalam komposisi 60 % peroksida cair yang
dicampurkan kedalam dimetil ptalat (Steven, 2001). Berikut adalah ilustrasi mekanisme
proses crossling polyester dan monomer styrene dengan bantuan katalis MEKP.
Gambar 2.11. Peristiwa curing pada resin Poliester tak jenuh (1) sebelum
curing, (2) sesudah curing.
Keterangan : a. Polyester tak jenuh dengan BM rendah
b. Molekul larutan reaktif (styrena)
c. Molekul inisiator (katalis)
Penambahan katalis kemudian menghasilkan reaksi yang melibatkan radikal bebas
dari katalis yang berikatan dengan hidrogen pada rantai polyester, sehingga menghasilkan
rantai reaktif dan dapat terhubung dengan rantai lain menyebabkan terjadi ikat silang
membentuk makro molekul. Mekanisme proses ikat silang polyester tak jenuh dengan
monomer styrene menggunakan bantuan katalis peroksida dan accelerator dapat terjadi
seperti diilustrasikan pada gambar berikut :
Gambar 2.12. Mekanisme Ikat Silang Resin Poliester tak jenuh (Sachin Waigaonkar,
2011).
2.6.1. Interaksi antara Poliester Tak Jenuh dengan Partikel Tanah Pasir.
Pada penelitian ini campuran lateks polyester dengan LPKA yang disebut SSTS akan
digunakan untuk stabilisasi agregat tanah pasir, melalui gugus polar yang dimiliki rantai
polyester maka diharapkan dapat terjadi interaksi kimia antara matriks polyester dengan
partikel agregat tanah pasir, dengan interaksi ini diharapkan dapat meningkatkan sifat
mekanis, sifat fisik dan ketahanan termal tanah pasir yang telah distabilkan dengan
pasir melalui gugus polar yang terdapat pada partikel pasir dan matriks polyester dapat
diprediksikan seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.13. Mekanisme interaksi polyester dengan tanah pasir
2.7. Maleat Anhidrida.
Maleat anhidrida (cis-butenadioat anhidrida, anhidrida toksilat,
dihidro-2,5-dioksofuran) adalah sebu4H2O3. Dalam keadaan
murni, maleat anhidrida tidak berwarna atau berwarna putih padat dengan bau yang tajam.
Maleat anhidrida sering digunakan dalam penelitian polimer sebagai senyawa penghubung
(kopling agent) karena mempunyai gugus polar dan non polar. Maleat anhidrida dengan
berat molekul 98,06, larut dalam air, meleleh pada temperatur 57- 600C, mendidih pada 2020
Maleat anhidrida dapat dibuat dari asam maleat, seperti reaksi berikut ini :
C dan spesifik grafiti 1,5.g/cm3. Maleat anhidrida adalah senyawa vinil tidak jenuh
merupakan bahan mentah dalam sintesa resin poliester, pelapisan permukaan karet, deterjen,
bahan aditif dan minyak pelumas, plastisizer dan kopolimer. Maleat anhidrida mempunyai
sifat kimia khas yaitu adanya ikatan etilenik dengan gugus karbonil didalamnya, ikatan ini
berperan dalam reaksi adisi.
+
Maleat anhidrida secara tradisional dibuat da
Gambar 2.14. Pembentukan Maleat Anhidrida
menggunakan benzena. Oleh karena kenaikan harga benzena, kebanyakan pabrik
menggunaka
2 CH3CH2CH2CH3 + 7 O2→ 2 C2H2(CO)2O + 8 H2O
Terdapat banyak reaksi kimia yang terjadi dari senyawa maleat anhidrida, antara lain:
• Reaksi hidrolisis, menghasilkan cis-HO2CCH=CHCO2H, dengan
alkohol, menghasilkan setengah ester, cis-HO2CCH=CHCO2CH3
• Maleat anhidrida merupaka
.
• Maleat anhidrida (MA) adalah ligan yang baik untuk pembuatan kompleks logam bervalensi rendah, misalnya Pt(PPh3)2(MA) dan Fe(CO)4(MA).
2.8. Benzoil Peroksida
Senyawa ini merupakan tipe inisiator yang paling umum digunakan. Rumus dan
struktur kimia benzoil peroksida seperti gambar berikut :
Senyawa ini tidak stabil terhadap panas dan terurai menjadi radikal-radikal pada suhu
tertentu dan laju yang tergantung pada strukturnya, mengalami homolisis termal untuk
membentuk radikal-radikal benzoiloksi. Radikal benzoil yang mungkin menjalani berbagai
reaksi selain beraddisi ke monomer, termasuk rekombinasi, dekomposisi ke radikal fenil
dan karbon dioksida dan kombinasi radikal. Reaksi-reaksi sekunder karena adanya effek
molekul-molekul pelarut yang mengikat(efek sangkar) akibatnya konsentrasi inisiator
berkurang (Iis Sopyan, 2007). Reaksi hidrolisis BPO akibat panas dapat digambarkan
seperti berikut :
Gambar 2.16. Reaksi hidrolisis benzoil peroksida.
2.9. Emulsi
Emulsi adalah dispersi koloid dimana zat terdispersi dan medium pendispersi
merupakan cairan yang tidak saling bercampur. (Yazid, 2005). Emulsi terdiri dari tetesan
suatu larutan yang terdispersi dalam suatu cairan lain. Diameter tetesan biasanya berkisar
antara 0,1 sampai 1 µm, sehingga ukurannya lebih besar daripada partikel sol. Emulsi
umumnya tidak stabil kecuali jika adanya kehadiran unsur ketiga, yang dikenal sebagai
agen pengemulsi (emulsifying agent) atau agen penstabil (stabilizing agent). Sabun dan detergen merupakan agen pengemulsi yang paling efektif, khususunya untuk emulsi
minyak-air. (Laider, 1982)
Pada umumnya emulsi terdapat tiga bagian utama, bagian zat yang terdipersi,
biasanya terdiri dari butir-butir minyak, medium pendispersi yang dikenal juga sebagai fase
kontinyu, biasanya terdiri dari air dan emulsifier yang berfungsi sebagai penstabil koloid,
untuk menjaga agar butir-butir minyak tetap terdispersi dalam air. (Yazid, 2005)
Berdasarkan fase pendispersi dan fase terdispersinya emulsi dapat dibagi menjadi dua
bagian yaitu :
1. Minyak dalam air (o/w) merupakan emulsi dengan minyak sebagai fase terdispersi
dan air sebagai fase pendispersi.
2. Air dalam minyak (w/o) merupakan emulsi dengan air sebagai fase terdispersi dan
minyak sebagai fase pendispersi.
Kedua jenis emulsi tersebut dapat dibedakan dengan dua cara yaitu:
1. Dengan cara penambahan air atau minyak, jika air segera bercampur maka
emulsinya adalah minyak dalam air, jika tidak emulsinya adalah air dalam minyak.
2. Dengan penambahan elektrolit, jika menambah daya hantar, emulsinya adalah
minyak dalam air. Jika tidak emulsinya adalah air dalam minyak. (Sukardjo, 1997)
2.9.1. Sifat-sifat emulsi
1. Sifat fisika.
Sifat fisika koloid berbeda-beda tergantung jenis koloidnya. Pada koloid hidrofob
sifat-sifat seperti rapatan, tegangan permukaan dan viskositasnya hampir sama dengan
medium pendispersinya. Pada koloid hidrofil karena terjadi hidrasi, sifat-sifat fisikanya
sangat berbeda dengan mediumnya. Viskositasnya lebih besar dan tegangan permukaannya
lebih kecil.
2. Sifat kolifatif.
Suatu koloid dalam medium cair juga mempunyai sifat koligaif. Sifat ini hanya
bergantung pada jumlah partikel koloid bukan pada jenisnya. Sifat-sifat koligatif koloid
umumnya lebih rendah daripada lautan sejati dengan jumlah partikel yang sama (Yazid,
2005). Ini disebabkan karena butir-butir koloid terdiri atas beribu-ribu molekul, sedangkan
pengaruh terhadap sifat koligatif hanya ditentukan oleh jumlah molekul. (Sukardjo, 1997).
3. Sifat optis.
Walaupun secara definisi partikel koloid terlalu kecil untuk dapat dilihat oleh
dilewatkan melalui medium yang mengandung partikel yang tidak lebih besar daripada 10
-9
Efek Tyndall dapat digunakan untuk mengamati partikel-partikel koloid dengan
menggunakan mikroskop. Biasanya daya pisah (resolving power) miksroskop biasa tidak kuat untuk mengamati partikel koloid. Tetapi apabila berkas cahaya difokuskan dengan
susunan lensa tertentu sehingga mengenai larutan koloid dengan sudut tertentu, maka
partikel-partikel koloid ini akan menghamburkan cahaya dan akan tampak pada lensa
mikroskop. Mikroskop jenis ini diberi nama mikroskop ultra.
m, berkas cahaya tersebut tidak dapat dideteksi dan medium tersebut disebut optically clear. Ketika partikel koloid hadir, bagaimanapun, sebagian cahaya akan dihamburkan, dan sebagian lagi akan diteruskan dalam intensitas yang rendah. Penghamburan ini dikenal
dengan nama efek Tyndall. (Laider, 1982).
4. Sifat kinetik.
Sifat kinetik koloid ada 3 macam yang berbeda satu sama lainnya. Adapun ketiga
sifat kinetik tersebut adalah :
a. Gerak Brown.
Partikel koloid bila diamati dibawah mikroskop ultra akan nampak sebagai
bintik-bintik bercahaya yang selalu bergerak secara acak dengan jalan berliku-liku. Gerakan acak
partikel koloid dalam suatu medium pendispersinya disebut gerak Brown. Terjadinya
gerakan ini disebabkan oleh banyaknya tabrakan molekul-molekul medium pendispersi
tidak sama (tidak setimbang). (Yazid, 2005)
b. Pengendapan (sedimentasi).
Partikel-partikel koloid mempunyai kecendrungan untuk mengendap karena pengaruh
gravitasi bumi. Hal tersebut bergantung pada rapat massa partikel terhadap mediumnya.
Jika rapat massa partikel lebih besar dari medium suspensinya, maka partikel tersebut akan
mengendap. Sebaliknya bila rapat massanya lebih kecil akan mengapung.
Apabila partikel dianggap berbentuk bola, maka kecepatan pengendapan dirumuskan
Dimana: v = kecepatan pengendapan (cm s-1
η = viskositas medium (Poise)
Dari persamaan tersebut dapat diketahui, bahwa kecepatan pengendapan partikel
koloid menjadi semakin besar dengan bertambahnya jari-jari atau ukuran partikel r;
bertambahnya selisih rapatan partikel d dan rapatan medium dm; berkurangnya viskositas medium η; dan naiknya percepatan gravitasi g. Koagulasi endapan koloid juga dapat dipercepat oleh suhu tinggi dan pengadukan serta dengan penambahan elektrolit tertentu.
Dengan suhu tinggi berarti akan menurunkan viskositas dan menaikkan selisih rapatan (d –
dm
c. Difusi.
). Namun faktor-faktor ini pengaruhnya relatif kecil terhadap kecepatan pengendapan.
(Yazid, 2005).
Partikel zat terlarut akan berdifusi dari larutan yang konsentrasinya tinggi ke daerah
yang konsentrasinya lebih rendah. Difusi erat kaitannya dengan gerak Brown, sehingga
dapat dianggap molekul-molekul atau partikel-partikel koloid berdifusi karena adanya
gerak Brown.
Kecendrungan dari zat untuk berdifusi dinyatakan dengan koefisien difusi. Menurut
Graham, butir-butir koloid berdifusi sangat lambat karena ukuran partikelnya relatif besar.
Besarnya koefisien difusi dinyatakan sebagai:
Keterangan:
D = koefisien difusi, menyatakan jumlah mol koloid yang bedifusi melewati satu-satuan
