Modifikasi Karet PPT

(1)

Te

kn

ol

og

i

Ka

re

t

:

Mo

di

fi

ka

si

Mo

le

ku

l

Ka

re

t

Ke

lo

mp

ok

7

7 DEWI SRIANA

DEWI SRIANA

(1407123456)

DHANI NUR MIFTAHUDDIN

(1407113410)

NANDRA SAPUTRA

(1407114799)

NAZSHA NAYYAZSHA NAZARIS

(1407112594)

VIVI NOVRIYANI

(2)

Mo

di

fi

ka

si

Mo

le

ku

l

K

ar

et

:

Pe

nd

ah

ul

ua

n

•

Pengertian Umum :

Adalah

suatu pr

oses modifikasi

molekul k

aret u

ntuk

menghasilkan produk karet yan

g lebih

unggul

•

T

uj

ua

n

:

Un

tuk

pen

gem

ban

ga

n

pr

odu

k

mel

alu

per

bai

ka

n

k

ele

mah

an

sif

at

ny

a

dan

men

ing

ka

tk

an

k

eun

ggu

lan

at

au

unt

uk

men

sin

tes

is

bah

an

baru yang sifatnya berbeda dari karet alam

•

Aplikasi

: LNR (

Liquid Natural Rubber

), MNR (

Maleated Natural Rubber

),

EPR (

(3)

Modifikasi Molekul Karet : 1.Grafting

•

Pengertian :

Grafting atau pencangkokan adalah suatu proses pemasukkan suatu substrat

atau bahan kedalam suatu induk. Jadi, grafting natural rubber adalah suatu jenis modifikasi

karet alam dengan cara memasukkan suatu substrat atau senyawa lain (seperti maleated

anhidrat dan metil metakrilat) ke dalam rantai karet alam membentuk suatu kopolimer

(Steven, 2001).

•

Tujuan

: Tujuan dari pencangkokan adalah diharapkan bahwa senyawa produk nanti akan

memiliki sifat yang lebih unggul dari karet alam biasa atau dengan kata lain membawa sifat

baik dari karet alam dan senyawa yang dicangkokkan ke dalamnya (Steven, 2001).

•

Prinsip Kerja

:

Grafting biasanya terjadi pada letak-letak yang bisa menerima reaksi-reaksi

transfer, seperti pada karbon-karbon yang bersebelahan dengan ikatan rangkap dua dalam

polidiena atau karbon-karbon yang bersebelahan dengan gugus karbonil. Radiasi adalah

metode yang paling banyak dipakai untuk memberikan letak-letak aktif untuk kopolimerisasi

grafting. Proses ini dikerjakan dengan radiasi ultraviolet atau cahaya tampak, dengan atau

tanpa fotosensitizer tambahan atau dengan radiasi ionisasi (Steven, 2001).

(4)

Gambar 1.1 Reaksi proses grafting (Steven, 2001)

1.Inisiasi

Inisiasi adalah proses pembentukan radikal bebas oleh inisiator supaya senyawa yang akan dicangkokkan dapat berikatan dengan rantai utama. Inisiator terbagi dua, yaitu :

1.1. Zat yang dapat membentuk radikal bebas : a. Peroksida

Diantara berbagai tipe inisiator, peroksida (RooR) dan hidroperoksida (RoH) merupakan jenis yang paling banyak dipakai, tidak stabil terhadap panas dan terurai menjadi radikal radikal pada suatu suhu dan laju yang bergantung pada strukturnya. Peroksida yang paling umum dipakai adalah benzoil peroksida, yang mengalami homolisis termal untuk membentuk radikal-radikal benzoil oksi dapat dilihat pada reaksi berikut ini :

Gambar 1.1.1 Benzoil peroksida menjadi benzyl oksi (Steven, 2001)

-Tahapan yang biasanya digunakan untuk mencangkokkan suatu senyawa ke dalam rantai karet alam adalah sebagai berikut :

b. Fotokimia Keuntungan:

1.Tingkat Inisiasi dapat dikontrol oleh intensitas cahaya dan sumber radikal

2.Tanpa pelarut

Kelemahan:

1.Terbatas pada aplikasi permukaan-jenis

1.2 Radiasi

Dapat juga digunakan radiasi, (biasanya sinar ultra-violet), untuk membuat radikal bebas sepanjang rantai utama (backbone).

Inisiasi(1) Inisiasi(2)

2. Propagasi

Propagasi adalah proses pertumbuhan polimer sebagai akibat dari penggabungan monomer-monomer ke dalam rantai radikal aktif. Grafting biasanya terjadi pada letak-letak yang bisa menerima reaksi-reaksi transfer, seperti pada karbon-karbon yang bersebelahan dengan ikatan rangkap dua dalam polidiena atau karbon-karbon yang bersebelahan dengan gugus karbonil.

Radiasi langsung monomer dan polimer sekaligus lebih banyak digunakan. Karena kopolimerisasi mungkin terjadi. Monomer dan polimer harus dipilih dengan hati-hati. Pada umumnya, kombinasi terbaik adalah antara polimer yang sangat sensitif terhadap radiasi, yakni polimer yang membentuk konsentrasi radikal yang tinggi dan monomer yang tidak sangat sensitif. Homopolimerisasi bisa dikurangi

dengan memberikan radiasi yang sekejap sedangkan monomer

dibiarkan berdifusi melewati polimer. Grafting radiasi terhadap emulsi-emulsi polimer juga merupakan cara efektif untuk meminimumkan homopolimerisasi, karena medium reaksi tetap fluid bahkan pada tingkat konversi yang tinggi.

2.Propagasi 3.Terminasi

3. Terminasi

Terminasi adalah suatu proses penghentian propagasi, karena jika tidak dihentikan, maka akan terjadi degradasi pada produk.

(5)

1.Inisiasi

Inisiasi adalah proses pembentukan radikal bebas oleh inisiator supaya senyawa yang akan dicangkokkan dapat berikatan dengan rantai utama. Inisiator terbagi dua, yaitu :

1.1. Zat yang dapat membentuk radikal bebas : a. Peroksida

Diantara berbagai tipe inisiator, peroksida (RooR) dan hidroperoksida (RoH) merupakan jenis yang paling banyak dipakai, tidak stabil terhadap panas dan terurai menjadi radikal radikal pada suatu suhu dan laju yang bergantung pada strukturnya. Peroksida yang paling umum dipakai adalah benzoil peroksida, yang mengalami homolisis termal untuk membentuk radikal-radikal benzoil oksi dapat dilihat pada reaksi berikut ini :

Gambar 1.1.1 Benzoil peroksida menjadi benzyl oksi (Steven, 2001)

-Tahapan yang biasanya digunakan untuk mencangkokkan suatu senyawa ke dalam rantai karet alam adalah sebagai berikut :

(6)

Tahapan yang biasanya digunakan untuk mencangkokkan suatu senyawa ke dalam rantai karet alam adalah sebagai berikut :

Inisiasi(1) Inisiasi(2) 2.Propagasi 3.Terminasi

b. Fotokimia Keuntungan:

1.Tingkat Inisiasi dapat dikontrol oleh intensitas cahaya dan sumber radikal

2.Tanpa pelarut

Kelemahan:

1.Terbatas pada aplikasi permukaan-jenis

1.2 Radiasi

Dapat juga digunakan radiasi, (biasanya sinar ultra-violet), untuk membuat radikal bebas sepanjang rantai utama (backbone).

(7)

2. Propagasi

Propagasi adalah proses pertumbuhan polimer sebagai akibat dari penggabungan monomer-monomer ke dalam rantai radikal aktif. Grafting biasanya terjadi pada letak-letak yang bisa menerima reaksi-reaksi transfer, seperti pada karbon-karbon yang bersebelahan dengan ikatan rangkap dua dalam polidiena atau karbon-karbon yang bersebelahan dengan gugus karbonil.

Radiasi langsung monomer dan polimer sekaligus lebih banyak digunakan. Karena kopolimerisasi mungkin terjadi. Monomer dan polimer harus dipilih dengan hati-hati. Pada umumnya, kombinasi terbaik adalah antara polimer yang sangat sensitif terhadap radiasi, yakni polimer yang membentuk konsentrasi radikal yang tinggi dan monomer yang tidak sangat sensitif. Homopolimerisasi bisa dikurangi

dengan memberikan radiasi yang sekejap sedangkan monomer

dibiarkan berdifusi melewati polimer. Grafting radiasi terhadap emulsi-emulsi polimer juga merupakan cara efektif untuk meminimumkan homopolimerisasi, karena medium reaksi tetap fluid bahkan pada tingkat konversi yang tinggi.

(8)

3. Terminasi

Terminasi adalah suatu proses penghentian propagasi, karena jika tidak dihentikan, maka akan terjadi degradasi pada produk.

(9)

Grafting : Maleated Natural Rubber (MNR)

•

Pengertian :

Adalah karet alam yang telah dimodifikasi dengan proses grafting maleat anhidrida (MAH) ke

struktur karet alam (NR) (Zhong dkk, 1998).

•

Manfaat :

MNR dapat digunakan pada pembuatan Thermoplastic Elastomer (TPE) atau Thermoplastic

Vulcanizate (TPV) yang akhir-akhir ini sedang berkembang (Zhong dkk, 1998).

Dalam pengembangannya, kompatibilitas campuran polimer untuk membuat TPV dan TPE yakni karet

alam dengan polipropilen (PP) sangat penting karena kompatibilisasi berguna untuk :

1.Mengurangi energi antarmuka dan memperbaiki adhesi antara fase dengan mengumpulkan pada batas layar,

sehingga memperkecil fase dispersi ukuran partikel.

2.Memperoleh

dispersi yang baik selama campuran. Ukuran optimum adalah dari 0,5μm

-

1 μm.

3.Menstabilkan dispersi yang baik terhadap

agglomeration

(penumpukan) selama berlangsungnya proses.

4.Mencapai morfologi yang baik sehingga akan memberikan tegangan halus yang ditransfer dari satu fase ke fase

yang lain dan digunakan untuk menahan gangguan (kerusakan) tegangan yang lebih besar (Zhong dkk, 1998).

(10)

Maleated Natural Rubber (MNR) : Reaksi

Pembuatan

Dalam pengembangan dunia polimer untuk meningkatkan sifat karet alam yakni menghasilkan kompatibilitas pada pencampuran dapat dilakukan dengan penambahan maleat anhidrida. Dengan adanya MAH yang dicangkokkan ke dalam gugus poli pada struktur Natural Rubber (NR) membentuk Maleat Natural Rubber (MNR) (Nakason dkk, 2006).

MNR memiliki kekuatan tarik (MPa) dan kemuluran (mm) yang meningkat dari spesimen campuran NR dengan bahan lain seperti polipropilena (PP) karena sifat kepolarannya. MNR dapat dibuat secara langsung dengan menggunakan berbagai teknik mencakup termal, larutan dan tekanan (tekanan reaktif). Mekanisme yang mungkin terjadi pada reaksi grafting MAH pada struktur NR dapat dilihat pada gambar dibawah (Nakason dkk, 2006):

+ C = C CH3 CH2 H CH O O O C = C CH3 CH2 H CH H WW _{WW W}_W O O O Heat Shearing Action

Natural Rubber (NR) Maleic Anhydride (MAH) Maleated Natural Rubber (MNR)

WW W

W _{WW W}_{W W W W}_W

(11)

Maleated Natural Rubber (MNR) : Aplikasi

MNR memiliki sifat kompatibilitas yang baik terhadap polimer lain

seperti polipropilen (PP). Oleh karena itu, MNR digunakan sebagai senyawa

penghubung (coupling agent) sehingga meningkatkan sifat antar muka dan

adhesi bahan pengisi dengan matriks polimer.

(12)

Modifikasi Molekul Karet : 2.Epoksidasi

Pengertian

: adalah modifikasi molekul karet dengan menambahkan senyawa

kimia fungsional baru dengan cara reaksi substitusi adisi pada ikatan rangkap

olefin (Hankiu, 2007).

Tujuan

: Melalui modifikasi ini, sifat karet alam akan meningkat. Jadi dapat

menampilkan sifat yang sama dengan elastomer khusus seperti penurunan

permeabilitas udara, yang sebanding dengan karet butil dan kenaikan dalam

perlawanan minyak (Hankiu, 2007).

(13)

Epoksidasi : Epoxydized Natural Rubber (ENR)

ENR adalah sebuah senyawa dengan nama cis-1,4-polyisoprene

dengan kumpulan epoksi yang tersebar secara acak disepanjang

backbone

polimer. Ikatan epoksi dari ENR berperan penting dalam

aplikasinya sebagai perekat berbasis karet (

rubber

).

Hal ini dikarenakan kemampuannya dalam ketahanan kristal,

temperatur transisi gelas yang tinggi (

Tg

) dan parameter solubilitasnya.

Disamping itu, ENR juga telah diuji dalam hal ketahanan minyak,

karakteristik perekat yang lebih baik, pemanasan dengan derajat yang

tinggi dan kemampuannya untuk tidak dapat teroksidasi secara mudah

(Hankiu, 2007).

(14)

Epoxydized Natural Rubber (ENR) :

In Situ Epoxidation

Ada berbagai metode yang berperan dalam proses epoksidasi lateks

NR. Salah satunya adalah melalui reaksi in situ dengan menggunakan asam

performic, gabungan dari asam formiat dan hidrogen peroksida. Metode ini

merupakan metode komersial yang paling terkenal untuk memproduksi

ENR.

Laju reaksi epoksidasi semakin meningkat dengan pertambahan

konsentrasi lateks. Epoksidasi secara In Situ dibagi atas 2 tahap reaksi yaitu

proses reaksi asam formiat dengan hidrogen peroksida yang menghasilkan

asam performic. Lalu, asam performic tersebut mengalami reaksi kembali

dengan lateks NR berupa reaksi epoksidasi sehingga karet alam

terepoksidasi (ENR) bisa terbentuk (Hankiu, 2007).

(15)

Epoxydized Natural Rubber (ENR) :

Aplikasi dan Pemanfaatan

Menurut Cheng Hoon (2006), ENR memiliki kemampuan seperti karet dan elastomer dengan

karakteristik khusus yang dapat disesuaikan untuk berbagai penggunaan. Beberapa penggunaan komersial yang

sangat potensial dari ENR sehubungan dengan karakteristik khusus ditunjukkan pada Tabel 1.

Selain barang-barang komersial yang ditampilkan dan diusulkan untuk digunakan pada tabel, ENR

memiliki potensi untuk dieksploitasi lebih lanjut dalam penggunaannya sebagai bahan tingkat lanjut seperti

dalam campuran, aditif dan aplikasi sel bahan bakar.

-N O

Karakteristik Aplikasi

1 Wet grip, low rolling resistance Ban, sol sepatu olahraga, pelapis lantai anti slip

2 Resistensi minyak, kekuatan tinggi Selang, segel/lak, pencegah ledakan, pipa dan konektor

3 Temperatur transisi gelas, Tg Cat dan pelapis 4 Silica dan pigmen penyokong Kosmetik,

5 Adesif Perekat, pembungkus belt konveyor PVC

(16)

Modifikasi Molekul Karet : 3.Depolimerisasi

Pengertian

: Depolimerisasi adalah proses pemutusan atau

pendegradasian polimer dengan cara menghilangkan kesatuan

monomer secara bertahap dalam reaksi (Ramadhan, 2005).

Tujuan

: Depolimerisasi molekul karet dilakukan untuk memperoleh

karet dengan bobot molekul rendah yang ditandai dengan rendahnya

viskositas

Mooney

(Ramadhan, 2005).

(17)

Depolimerisasi :

Liquid Natural Rubber(LNR)

Pengertian

: Adalah karet alam cair yang dihasilkan dari modifikasi kimia yang

merupakan turunan lain yang penting dari karet alam yang dapat dengan mudah

dihasilkan melalui degradasi oksidatif dengan proses yang berbeda (Brosse, 2000).

Karet cair (

liquid natural rubber

) merupakan depolimerisasi secara kimia

dengan reaksi redoks dapat menghasilkan karet dengan bobot molekul rendah.

Semakin rendah bobot molekul yang dihasilkan akan menyebabkan karet menjadi

semakin rendah viskositasnya (Elly Nurasih, 2006).

Karet dengan rantai molekul pendek atau viskositas rendah relatif lebih mudah

terpenetrasi ke dalam pori-pori permukaan, sehingga daya rekatnya relatif lebih kuat

dan dapat digunakan untuk membuat produk, seperti lem, cat, pernis, dan tinta cetak.

Selain itu karena bentuknya cair maka karet cair dapat digunakan untuk membuat produk

yang bentuknya rumit (Elly Nurasih, 2006).

(18)

Depolimerisasi :

Liquid Natural Rubber(LNR)

Gambar 1.3 Reaksi pembentukan LNR (Lairattanakul, 1993)

Menurut Pudjosunaryo dan Siswantoro (1991), karet alam cair didefinisikan sebagai karet alam yang pada suhu kurang dari 100 °C dapat dituang atau dipompakan tanpa bantuan medium lain. Bentuknya yang cair menyebabkan karet ini sesuai untuk pembuatan barang jadi karet yang berbentuk rumit. Karet alam cair ada dua jenis, yaitu karet alam cair dengan berat molekul tinggi dan karet alam cair dengan berat molekul rendah.

(19)

Depolimerisasi :

Liquid Natural Rubber(LNR)

Pemotongan rantai molekul karet alam dengan depolimerisasi akan menghasilkan karet alam cair. Karet cair dapat dihasilkan dengan depolimerisasi panas maupun depolimerisasi kimia pada karet alam. Depolimerisasi panas dilakukan dengan memanaskan mastikasi karet alam pada suhu 220-240 °C. Sedangkan depolimerisasi kimia melibatkan reaksi oksidasi-reduksi salah satunya dengan menggunakan fenilhidrazin dan oksigen (Elly Nurasih, 2006).

(20)

END OF PRESENTATION