## STUDI PENGARUH PENGGUNAAN DARI MINYAK PLASTICIZER JELANTAH EPOKSI TERHADAP KINETIKA VULKANISASI KARET
Effect of Plasticizer of Epoxidized Used Cooking Oil on Rubber Vulcanization Kinetics
Pani SATWIKANITYA , Andri SAPUTRA , Muh Wahyu SYA'BANI , Wisnu
1* 1 1 PAMBUDI , dan Mertza Fitra AGUSTIAN 1 1
1 Program Studi Teknologi Pengolahan Karet dan Plastik, Politeknik ATK Yogyakarta. Jalan Ateka, Bangunharjo, Sewon, Bantul, 55187 Yogyakarta *email: pani.satwikanitya@atk.ac.id
Diterima: 18 Januari 2023 / Disetujui: 22 Februari 2023
Jurnal Penelitian Karet, 2023, 41 (1)  : 33 - 46 Indonesian  J.  Nat. Rubb. Res. 202 , (1) : 33 - 46 3 41 Doi : https://doi.org/10.22302/ppk.jpk.v41i1.855

## Abstract
Unmanaged  used  cooking  oil  has  a negative  impact  to  the  environment.  Used cooking oil containing unsaturated fatty acids can  be  used  as  a  raw  material  for  making epoxy  oil  and  has  the  potential  as  a  rubber compound  plasticizer.  This  study  aims  to study  the  kinetics  of  rubber  vulcanization using
Synthesis epoxidized used cooking oil
of  epoxy  oi l   wa s
usi ng  a perf or m ed bat c h- scal e  ref lu x  m eth od  at   60° C an d t im e variations of 4, 6, and 8 hours. The  epoxy  oil  formed  is  used  as  a plasticizier in rubber compounds. The kinetics of rubber vulcanization was studied using 1 st order,  2   order,  and  Deng-Isayev  reaction nd model.  The  results  showed  that  the  Deng- Isayev model could provide the best approach to  the  rubber  vulcanization  kinetics  using epoxidized  used  cooking  oil  plasticizers, compared to the other two models. Activation energy  of  rubber  using  epoxidized  used cooking oil plasticizers was higher (158-200 kJ/mol)  than  rubber  containing  commercial plasticizers (63–87  kJ/mol) such  as epoxidized  soybean  oil  (ESO) paraffinic and oil (PO). However, the rubber compound using epoxidized used cooking oil plasticizers which was epoxidized for 6 hours (MJE 6) produced the highest torque and k values (M = 18,39 H kg.cm dan k = 1,51 x 10  s ) compared to other -5 -1 formulations.  The  vulcanizing  agent  can  be better  distributed  in  the  rubber  compound,
more  cross-links  are  formed  and  the vulcanization rate is faster because its higher oxirane  number  leads  more  reactive compound.
Keywords : epoxy; kinetics; plasticizer  rubber ; vulcanization  used cooking oil ;

## Abstrak
Limbah  minyak  jelantah  yang  tidak dikelola  dengan  baik  berdampak  negatif terhadap lingkungan. Minyak jelantah yang mengandung  asam  lemak  tak  jenuh  dapat dijadikan  bahan  baku  pembuatan  minyak epoksi  dan  berpotensi  sebagai plasticizer kompon  karet.  Penelitian  ini  bertujuan untuk  mempelajari  kinetika  vulkanisasi karet  menggunakan minyak plasticizer jelantah  epoksi.  Sintesis  minyak  epoksi dilakukan  dengan  metode  refluks  skala batch pada suhu 60°C dan variasi waktu 4, 6, dan 8 jam. Minyak epoksi yang terbentuk digunakan sebagai pada kompon plasticizier karet.  Kinetika  vulkanisasi  karet  dipelajari menggunakan  pendekatan  model  reaksi orde  1,  orde  2,  dan  Deng-Isayev.  Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  model Deng-Isayev dapat memberikan pendekatan yang  paling  baik  terhadap  kinetika vulkanisasi  karet  menggunakan  minyak jelantah  epoksi,  dibandingkan  dengan kedua model yang lain. Energi aktivasi karet dengan minyak  jelantah  epoksi plasticizer
(158-200  kJ/mol)  lebih  tinggi  dibanding menggunakan
komersial  (63–87 plasticizer
kJ/mol),  seperti epoxidized  soybean  oil (ESO)  dan
(PO).  Namun, paraffinic  oil kompon dengan minyak jelantah plasticizer yang  diepoksidasi  selama  6  jam  (MJE  6) menghasilkan nilai torsi dan   tertinggi ( = k M H 18,39  kg.cm  dan =  1,51  x  10   s ) k -5 -1
dibandingkan  formulasi  lainnya.  Bahan pemvulkanisasi dapat terdistribusi di dalam kompon  karet  dengan  lebih  baik,  ikatan silang  yang  terbentuk  cukup  banyak  dan kecepatan  vulkanisasi  tinggi  karena memiliki bilangan oksiran yang lebih besar, sehingga kompon lebih reaktif.
Kata  kunci  :  epoksi;  kinetika;  minyak j e l a n t a h ; ; p l a s t i c i z e r vulkanisasi karet

## PENDAHULUAN
Minyak  goreng  merupakan  salah satu  kebutuhan  pokok  karena  makanan yang  digoreng  lebih  disukai  masyarakat Indonesia.  Berdasarkan  data  Badan  Pusat Statistik  periode  2018-2021,  konsumsi minyak  goreng  mengalami  peningkatan setiap tahun , (Badan Pusat Statistik, 2022) seperti  terlihat  pada  Tabel  1.  Sisa  minyak dalam  proses  penggorengan  atau  minyak jelantah biasanya langsung dibuang. Hal ini menyebabkan  akumulasi  limbah  minyak jelantah yang dihasilkan dari setiap rumah tangga.  Jika  tidak  dikelola  dengan  baik dapat  mengakibatkan  dampak  yang membahayakan lingkungan.
Satwikanitya, Saputra, Sya’bani, Pambudi, dan Agustian
Pemanfaatan  minyak  jelantah banyak  digunakan  sebagai  bahan  dasar dalam  pembuatan  sabun  (Damayanti  & Supriyatin,  2021).  Minyak  jelantah  juga dapat  ditingkatkan  nilai  ekonomisnya sebagai  bahan  baku  lilin  aromaterapi (Inayati & Dhanti, 2021) dan sebagai bahan bakar (Syam , 2018). Selain itu, minyak et al. jelantah  berpotensi  digunakan  sebagai bahan baku pembuatan minyak epoksi.
Minyak jelantah memiliki komposisi asam  lemak  tak  jenuh  sebesar  43,20%. Asam  lemak  tak  jenuh  tersebut  berupa palmitoleat,  erucat,  oktadekanoat,  asam linolelaidik, linoleat, dan linolenat (Hutasoit &  Hartutik,  2022).  Asam  lemak  tak  jenuh yang  cukup  tinggi  pada  minyak  jelantah dapat  digunakan  sebagai untuk plasticizer kompon  karet.  Penambahan plasticizer dapat  menurunkan  viskositas  karet sehingga  karet  menjadi  lebih  plastis  serta membuat  pencampuran bahan aditif ( filler, vulcanizi ng  agent,  accelerator ,  dan
sebagainya) ke dalam kompon karet menjadi lebih mudah.
Plasticizer yang  banyak  digunakan dalam kompon karet berasal dari kelompok produk (minyak  bumi)  yaitu petroleum  oil jenis  minyak  mineral  seperti  parafinik, n a f t e n i k ,   d a n   a r o m a t i k .   D e n g a n memperhatikan  jumlah  cadangan  minyak bumi yang semakin menurun dan juga isu l i n g k u n g a n ,   i r i t a s i ,   k o r o s i f ,   d a n karsinogenik  yang  ditimbulkan  oleh plasticizer dari  minyak  bumi  tersebut ( H e rm i ni w a ti ,   20 0 4) ,   m a k a e t  al .
dikembangkan alternatif  dari plasticizer bahan  yang  ramah  lingkungan  yang bersumber  dari  minyak  nabati  (Jia , et  al.
2018). tersebut diperoleh melalui Plasticizer p r o s e s   e p o k s i d a s i   m i n y a k   n a b a t i menggunakan metode refluks.
Pemanfaatan  minyak  jelantah sebagai  bahan  baku  pembuatan  minyak epoksi  dilakukan  menggunakan  heksana sebagai  pelarut,  hidrogen  peroksida,  asam
Sumber: Badan Pusat Statistik, 2022

## Tabel 1.  Rata-rata konsumsi minyak goreng perkapita sebulan
Table 1. Monthly average consumption of frying oil per capita
asetat  glasial  dan  asam  sulfat  sebagai katalisnya  (Listiana ,  2017).  Berbeda et  al. dengan  penelitian  terdahulu,  katalis  yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah asam  asetat  glasial  dan  resin  amberlit  IR- 120.
Informasi  parameter  kinetika reaksi vulkanisasi karet dengan minyak plasticizer nabati sangat terbatas. Beberapa penelitian telah mempelajari kinetika vulkanisasi karet menggunakan  pendekatan  model  reaksi orde 1 (Yuniari , 2016), model Kamal- et al. Sorour ,  model (Indrajati  &  Sholeh,  2014) Bera model
(Balaban  et  al,  2021), Claxton–Liska  dan  Deng-Isayev  (Khang  & Ariff,  2012).  Penggunaan plasticizer memengaruhi proses vulkanisasi (Zanchet et al. et al. , 2016; Syamin , 2017; Jayewardhana et al. et al. , 2009; Raju , 2007; Dasgupta et al., 2007). Pada penelitian ini akan dipelajari kinetika  reaksi  vulkanisasi  karet  dengan plasti cizer minyak  jelantah  epoksi berdasarkan parameter kinetika (laju) reaksi vulkanisasi  karet,  meliputi  konstanta  laju reaksi,  orde  reaksi,  dan  energi  aktivasi de n g a n   be b er a pa   j en i s pl a s t i c i z e r menggunakan  pendekatan  model  reaksi orde  1,  orde  2,  dan  Deng-Isayev  berdasar data (MDR). output moving die rheometer

## BAHAN DAN METODE
Bahan, Alat, dan Tempat Penelitian
Bahan  yang  digunakan  untuk mensintesis minyak jelantah epoksi antara lain  minyak  jelantah  yang  diperoleh  dari masyarakat  di  lingkungan  Politeknik  ATK Yogyakarta, n-Heksana 98,5% No. CAS 110- 54-3  (Merck),  resin  amberlit  IR-120,  asam asetat  glasial  99,8%  No.  CAS  64-19-7 (Merck),  hidrogen  peroksida  30%  No.  CAS 7722-84-1  (Merck),  dan  akuades.  Bahan yang digunakan untuk pembuatan kompon karet  antara  lain Standard  Indonesian
Rubber
Styrene-Butadiene
20  (SIR  20),
Rubber Butadiene  Rubber (SBR)  Indopol, (BR),  silika  dioksida, ,  sulfur, carbon  black 2,2,4- -1,2- (TMQ), trimethyl dihydroquinoline n cyclohexyl benzothiazole sulfonamide - -2- (CBS),  1,3- (DPG),  asam diphenylguanidine stearat,  ZnO  ( ), , zinc  oxide paraffinic  oil minyak kedelai epoksi, dan minyak jelantah epoksi.
Peralatan yang digunakan yaitu alat refluks  meliputi  labu  leher  tiga  yang dilengkapi  kolom  kondensor,  termometer, pengaduk  magnetik  sekaligus  pemanas, neraca  analitik,  corong  pemisah  atau  alat sentrifugasi, gelas beker, erlenmeyer, bulpet, pipet  ukur,  sendok  sungu,  mesin two-roll mill moving die rheometer , dan (MDR).
Penelitian ini dilakukan di Workshop Karet  dan  Laboratorium  Kimia  Politeknik ATK  Yogyakarta  Kampus  1  selama enam bulan dari Maret hingga September 2022.

## Pembuatan  Minyak  Epoksi  dan  Karet Vulkanisat
M i n y a k   g o r e n g   1 0 0   g r a m dimasukkan  ke  dalam  labu  leher  tiga  dan ditambahkan  n-heksana  20  gram,  asam asetat  glasial  (15,5  ml), resin  amberlit dan IR-120  sebanyak  3,15  gram.  Campuran dipanaskan hingga mencapai suhu 50°C dan ditambahkan  hidrogen  peroksida  56  ml. Selama  penambahan  hidrogen  peroksida, suhu campuran dipertahankan pada 50°C. Kemudian  campuran  direfluks  selama waktu tertentu (4, 6, dan 8 jam) pada suhu 60°C.  Minyak  epoksi  dipisahkan  dari impuritasnya  dengan  menggunakan  alat sentrifugasi.
Bahan  kompon  karet  ditimbang sesuai dengan rancangan formulasi kompon yang  tertera  pada  Tabel  .  Jumlah  dari 2 setiap  bahan  dalam  formulasi  dinyatakan dalam ( ).
phr per hundred rubber
Studi Pengaruh Penggunaan Plasticizer  ari Minyak Jelantah Epoksi  erhadap Kinetika Vulkanisasi Karet d
t

## Tabel 2.  Formulasi kompon karet

## Table 2. Rubber compound formula
Karet SIR 20, SBR INDOPOL, dan BR d i m a s t i k a s i   s e l a m a   1 0 - 1 5   m e n i t menggunakan mesin giling terbuka ( two-roll open  mill )  hingga  karet  lunak.  Kemudian karet  yang  telah  lunak  ditambahkan  silika dioksida  dan sedikit  demi carbon  black sedikit  dan  diselingi  dengan  penambahan plasticizer .  Lembaran  karet  yang  ada  pada dinding  roll  disobek  dan  digulung  di beberapa  sisi  agar  dispersi  dan  distribusi bahan  aditif  lebih  optimal  pada  lembaran karet.  Kemudian  ditambahkan  ZnO,  asam stearat, dan TMQ sedikit demi sedikit sambil digiling  hingga  tercampur  homogen. Selanjutnya, lembaran karet yang ada pada dinding roll disobek dan digulung kembali di beberapa  sisi  agar  dispersi  dan  distribusi bahan  aditif  lebih  optimal  pada  lembaran karet. Setelah itu ditambahkan  CBS, DPG, dan sulfur sedikit demi sedikit sambil lembar karet  terus  digiling,  disobek,  dan  digulung kembali  pada  mesin hingga two-roll  mill diperoleh  kompon  karet  yang  homogen. Selama  proses suhu  dijaga komponding tidak  lebih  dari  80°C  untuk  menghindari terjadinya
.  Lalu,
scorching  (masak  dini) kompon karet didiamkan/didinginkan pada suhu ruang.
Penamaan kompon  karet dilakukan berdasarkan  jenis yang plasti ci zer digunakan,  yaitu  minyak  jelantah  epoksi (MJE), (ESO)   dan epoxidized  soybean  oil , paraffinic  oil (PO).  Notasi  juga  disesuaikan dengan  variasi  waktu  epoksidasi  pada sintesis  minyak  epoksi,  misalnya  MJE  4 merupakan  kompon  dengan plasticizer minyak jelantah yang diepoksidasi selama 4 jam.

## Uji Rheologi
Kompon karet dilakukan uji rheologi untuk  mempelajari  kinetika  vulkanisasi karet  masing-masing  formulasi.  Data eksperimen  berupa  hubungan  antara  torsi dengan  waktu  diperoleh  berdasarkan  data output Moving  Die  Rheometer
M-2000AN
(MDR) pada Gotech  Testing  Machines  Inc. suhu 150°C, 160°C, dan 170°C. Pencatatan data  torsi  sebagai  fungsi  waktu  dilakukan secara otomatis setiap 0,6 detik. Pengujian dilakukan sesuai  ASTM-D5289. Moving  die rheometer (MDR)  menggunakan  ruang tertutup  dalam  pengukuran  respon viskoelastik  kompon  selama  proses vulkanisasi,  sehingga  meminimalisir

## Satwikanitya, Saputra, Sya’bani, Pambudi, dan Agustian
terjadinya oksidatif dan mendekati scorching kondisi saat proses pencetakan (Leroy et al., 2013   Data  eksperimen  pada  masing- ). masing suhu meliputi torsi pada waktu t ( ), M t torsi  minimum  ( ),  torsi  maksimum  ( ), M
M L H
waktu ( )  dan  waktu  vulkanisasi scorch t s2 optimum  ( ).  Data  tersebut  digunakan t c90 untuk  menghitung  parameter  kinetika vulkanisasi,  seperti  konstanta  laju  reaksi dan energi aktivasi.

## Pencocokan Model Kinetika
Kinetika  vulkanisasi  dipelajari dengan  pendekatan  model  reaksi  orde  1, orde  2,  dan  Deng-Isayev  berdasarkan  data output moving  die  rheometer (MDR).  Data MDR  diolah  untuk  mendapatkan α e k s p e r i m e n   ( )   men ggunakan α e persamaan  (1),  dengan  M,  M ,  dan  M   secara
t L H
berturut-turut merupakan torsi pada waktu t,  torsi  minimum,  dan  torsi  maksimum (Khang & Ariff, 2012):
Model  reaksi  orde  1  dan  orde  2 dinyatakan  dalam  persamaan  (2)  dan  (3), dengan  ,  , dan secara berturut-turut
k C C S
S0
merupakan  k onstanta  laju   reaksi, konsentrasi  sulfur  saat  t,  dan  konsentrasi sulfur awal:
Be rda sark an  data  to rsi  d ari rheometer,  persamaan  (2)  dan  (3)  dapat dianalogikan dengan persamaan (4) dan (5):
Pada pendekatan model reaksi orde 1 dan  orde  2,  konstanta  laju  reaksi  ( ) k diperoleh  dari  nilai kurva  hubungan slope antara  konsentrasi  sulfur  akhir  dengan waktu. Sedangkan pada pendekatan model Deng-Isayev, parameter vulkanisasi (  dan  )
k n ditent ukan  m en gguna ka n  optim asi multivariable tools  Solver dengan pada aplikasi Orde reaksi ( ) pada Microsoft Excel. n
model  Deng-Isayev  diasumsikan  tidak berubah  terhadap  suhu  (Khang  &  Ariff, 2012).  Alur  penentuan  model  kinetika disajikan pada Gambar 1.
Gambar  . Penentuan model kinetika

## 1
Figure  . Determining the kinetic model 1
Studi Pengaruh Penggunaan Plasticizer  ari Minyak Jelantah Epoksi  erhadap Kinetika Vulkanisasi Karet d t
Model  kinetika  yang  disusun  oleh Deng-Isayev  menyatakan  derajat curing (α) pada  proses  isotermal  sebagai  berikut, dengan k,  t n
s2 ,  dan    secara  berturut-turut adalah konstanta laju reaksi, waktu , scorch dan orde reaksi : (Khang & Ariff, 2012)
Derajat curing (α) atau konversi pada re a k si   or de   1   d a n  o rd e  2  da p at dideskripsikan menurut persamaan (7) dan (8) (Levenspiel, 1999):
K i n e t i k a   v u l k a n i s a s i   d a p a t digunakan  untuk  memprediksi  waktu vulkanisasi  optimum  menggunakan  model kinetika  berdasarkan  hasil  eksperimen. Pada penelitian ini, nilai   digunakan pada M t rentang   0-100%  vulkanisasi.  Data eksperimen  berupa  nilai  torsi  yang merupakan  fungsi  waktu  diolah  untuk memperoleh nilai   eksperimen ( ) dengan α α e p e rs a m a a n   ( 1) .   S e l a n j u t n y a ,   d a ta eksperimen  dideskripsikan  menggunakan pendekatan model reaksi orde 1, orde 2, dan Deng-Isayev. Pada model reaksi orde 1 dan orde  2,  nilai    diperoleh  dari kurva
k slope
hubungan  antara  konsentrasi  sulfur  akhir dengan waktu. Nilai   model reaksi  orde 1 α dan  orde  2  dihitung  menggunakan persamaan  (5)  dan  (9).  Model  Deng-Isayev mengoptimasi 2 paramater vulkanisasi pada persamaan (1), yaitu   dan   menggunakan
k n tools Solver Excel pada . Kemudian, Microsoft nilai dibandingkan  dengan    masing- α e α masing  model,  sehingga  dapat  ditentukan model kinetika yang paling mendekati data eksperimen.
Konstanta  laju  reaksi  ( )  pada k berbagai suhu kemudian digunakan untuk menghitung  energi  aktivasi  ( )  dan  faktor E a kecepatan  reaksi  ( )  menggunakan A persamaan Arrhenius dengan regresi linier:

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Mo vi n g  di e   r heo m et er (MD R) digunakan  untuk  memperoleh  data eksperimen berupa kurva hubungan antara torsi  terhadap  waktu  pada  suhu  150°C, 160°C,  dan  170°C.  Pencocokan  data eksperimen  dengan  model  kinetika dilakukan  menggunakan  bantuan  aplikasi M i c r o s o f t   Ex c e l .  A p l i k a s i t er s e bu t memungkinkan untuk mengolah data output rheometer,  menguji  pengaruh  nilai parameter  kinetika,  memvisualisasikan pengaruh  suhu  terhadap  parameter kinetika, dan menentukan nilai persamaan Arrhenius pada proses . curing

## Kurva Rheometer
Gambar  2  merupakan  kurva rheometer  berdasarkan  hasil  uji  rheologi kompon karet menggunakan berbagai jenis plasticizer pada  suhu  vulkanisasi  150°C, 160°C, dan 170°C. Kurva vulkanisasi terdiri atas tahap,  yaitu  induksi, ,  dan tiga curing reversi  (Leroy ,  2013).  Tahap  induksi et  al. saat  waktu ( )  merupakan  tahap scorch t s2 awal terjadinya ikatan silang yang ditandai dengan kenaikan torsi. Semakin tinggi suhu vulkanisasi, semakin  turun,  reaksi t s2 vulkanisasi  berlangsung  lebih  cepat.  Hal tersebut  sesuai  dengan  penelitian  yang sudah  pernah  dilakukan  (Yuniari , et  al. 2016).  Selanjutnya,  pada  tahap curing terjadi  proses  pembentukan  ikatan  silang hingga  diperoleh  torsi  maksimum  ( ). M H Semakin  tinggi  suhu  vulkanisasi, t c90 semakin  rendah.  Penurunan dengan t c90 m e n i n g k a t n y a   s u h u   m e r u p a k a n karakteristik reaksi endotermik pada proses vulkanisasi karet (Allahbakhsh , 2013). et al. Pada  suhu  tinggi,  pergerakan  molekul meningkat,  sehingga  reaksi  pembentukan ikatan silang berjalan lebih cepat (Indrajati & Sholeh, 2014). Tahap terakhir yaitu reversi dipengaruhi  oleh  jenis  karet,  bahan  aditif, dan suhu vulkanisasi (Yuniari , 2016). et al. Reversi  terjadi  karena  adanya  pemutusan ikatan polisulfida pada suhu tinggi menjadi ikatan monosulfida dan disulfida yang lebih stabil  (Leroy ,  2013).  Penyebab  lain et  al.
adalah perubahan isomer cis menjadi isomer
Satwikanitya, Saputra, Sya’bani, Pambudi, dan Agustian
trans pada karet alam di suhu tinggi (Ahmadi &  Shojaei,  2013).  Penggunaan  akselerator seperti (ZDEC) zinc  diethyl  dithiocarbamate juga  memengaruhi  terjadinya  reversi (Indrajati & Sholeh, 2014).
Gambar  . 2 , ,
, , dan Kurva rheometer a. MJE 4  b. MJE 6  c. MJE 8  d. ESO e. PO Figure  . 2 Rheometer curve a. MJE 4, b. MJE 6, c. MJE 8, d. ESO, and e. PO
Studi Pengaruh Penggunaan Plasticizer  ari Minyak Jelantah Epoksi  erhadap Kinetika Vulkanisasi Karet d t
H a s i l   u j i   r h e o l o g i   p a d a   s u h u v u l k a n i s a s i   150°C, 160°C, dan 170°C d i s a j i k a n   d a l a m   T a b e l   3 . B e r d a s a r k a n   u j i   r h e o l o g i d i p e r o l e h   d a t a   k a r a k t e r i s t i k vulkanisasi, yaitu torsi minimum ( ), torsi M L maksimum  ( ),  delta  torsi  ( ),  waktu M M H Δ scorch t ( ), dan waktu vulkanisasi optimum s2
( ) .   K e n a i k a n   s u h u   v u l k a n i s a s i t c 9 0 memengaruhi  nilai dan . M ,  M ,  M,  t , t L H s2 c90 Δ Semakin tinggi suhu vulkanisasi, t  dan t s2 c90
makin  turun.  Demikian  pula,  jenis
plasticizer yang  berbeda  dalam  formulasi kompon karet akan memberikan nilai M , M ,
L H
ΔM, t , t s2 c90 dan yang berbeda. Pada suhu yang sama,  penggunaan  minyak  jelantah  yang diepoksidasi dengan waktu lebih lama pada kompon karet menghasilkan   dan yang t t s2 c90
lebih rendah serta peningkatan dan M , M , L
H ΔM .  Berdasarkan  Tabel  3  diketahui  bahwa MJE 6 mempunyai karakteristik vulkanisasi hampir  sama  dengan  kompon  yang menggunakan komersial  (ESO plasticizer dan PO).
M M L H = torsi minimum; = torsi maksimum; = delta torsi; ΔM t t s2 c90 = waktu scorch; = waktu vulkanisasi optimum Tabel  . 3  Hasil uji rheologi
Table  . Rheological test results 3
Nilai  torsi  selama  terjadinya  proses vulkanisasi  dipengaruhi  oleh  formulasi kompon  karet  dan  suhu  vulkanisasi. Formulasi  kompon  karet  meliputi  variasi jenis dan komposisi karet serta bahan aditif yang digunakan akan memberikan nilai torsi yang  berbeda-beda  (Yuniari ,  2016). et  al. Kompon  dengan  formulasi  menggunakan p l a s t i c i z e r m i n y a k   j e l a n t a h   y a n g diepoksidasi selama 6 jam dan 8 jam (MJE 6 dan  MJE  8)  memiliki  nilai  torsi  yang  lebih besar  dibandingkan  kompon  dengan
p l a s t i c i z e r m i n y a k   j e l a n t a h   y a n g diepoksidasi  selama  4  jam  (MJE  4).  Nilai torsi MJE 6 dan MJE 8 pada berbagai suhu hampir sama dengan ESO dan PO, dimana MJE 6 identik dengan PO dan MJE 8 identik dengan ESO. Nilai torsi maksimum ( ) yang M H paling  tinggi  dicapai  oleh  kompon  dengan formulasi  menggunakan  minyak  jelantah yang  diepoksidasi  selama  6  jam  (MJE  6). Tingginya nilai torsi tersebut menunjukkan plasticizer yang  disintesis  memberikan kinerja  yang  sesuai,  sehingga  bahan
Satwikanitya, Saputra, Sya’bani, Pambudi, dan Agustian
pemvulkanisasi  (sulfur,  akselerator, activator)  dapat  terdistribusi  di  dalam kompon karet dengan lebih baik pada MJE 6.  Persebaran  bahan  pemvulkanisasi  yang m e r a t a   d a l a m   k o m p o n   k a r e t mengindikasikan  ikatan  silang  yang terbentuk  cukup  banyak  saat  vulkanisasi, sehingga  struktur  karet  menjadi  kuat  dan nilai torsi meningkat. Selain itu, plasticizer juga  dapat  berperan  sebagai vulcanizing agent yang mengikat rantai karet, sehingga meningkatkan
, crossli nking  density viskositas   dan  nilai  torsi  ketika  kompon , dikenai panas . (Hoffman, 1967)
K o m p o n   d e n g a n   f o r m u l a s i menggunakan minyak  jelantah plasticizer yang diepoksidasi selama 6 jam dan 8 jam (MJE 6 dan MJE 8) memiliki waktu scorch ( )  dan  waktu  vulkanisasi  optimum  ( ) t t s2 c90
yang  hampir  sama  dengan  kompon  yang menggunakan komersial, plasticizer
epoxidized soybean oil
paraffinic (ESO), dan oil (PO).  MJE  6  dan  MJE  8  pada  berbagai suhu memiliki nilai   dan yang hampir t t s2 c90 sama  dengan  ESO  dan  PO.  Sedangkan kompon  dengan  formulasi  menggunakan minyak jelantah yang diepoksidasi selama 4 jam  (MJE  4)  lebih  lama  mencapai  waktu scorch ( ) dan waktu vulkanisasi optimum t s2 ( )  dibanding  kompon  dengan t plasticizer c90 komersial. Kompon dengan yang plasticizer diepoksidasi lebih lama menghasilkan   dan t s2 t c90 lebih rendah. Hal tersebut menunjukkan bahwa  MJE  6  dan  MJE  8  memiliki karakteristik  vulkanisasi  yang  identik dengan komersial,  seperti  ESO plasticizer dan PO.

## Model Kinetika
Gambar  3  merupakan  kurva hubungan antara   dengan waktu ( ) untuk α
t
kompon  karet  dengan  berbagai  jenis plasticizer pada  suhu  vulkanisasi  150°C,
160°C,  dan  170°C.  Kurva  pada  Gambar  3 menunjukkan yang  hampir  sama trend untuk  ketiga  suhu  vulkanisasi  yang  telah ditentukan.  Berdasarkan  gambar  tersebut, model reaksi orde 1 dan orde 2 belum dapat m e n g g a m ba r k an   d a ta   ek s pe r i m e n . Sedangkan  model  Deng-Isayev  merupakan model  kinetika  yang  paling  mendekati p r o s e s   v u l k a n i s a s i   k o m p o n   k a r e t menggunakan minyak  jelantah plasticizer epoksi.  Model  reaksi  orde  1  dan  orde  2 m e n g a s u m s i k a n   k e c e p a t a n   r e a k s i vulkanisasi  sebanding  dengan  konsentrasi sulfur  yang  tidak  bereaksi,  sementara beberapa  reaksi  dapat  berjalan  simultan, sehingga  belum  mendeskripsikan  jalannya reaksi  dengan  baik.  Pada  model  Deng- Isayev,  kecepatan  reaksi  vulkanisasi sebanding dengan konsentrasi material yang tidak bereaksi dan yang bereaksi (Indrajati & Sholeh, 2014).
Derajat
atau  konversi  ( ) curing α
menggambarkan jumlah ikatan silang yang terbentuk.  Pada  suhu  yang  lebih  rendah, konversi  bergerak  lambat  sehingga dibutuhkan  waktu  lebih  lama  untuk mencapai  kondisi 100%  atau   =  1. curing α Laju  konversi  berhubungan  dengan  laju reaksi  vulkanisasi.  Semakin  tinggi  suhu vulkanisasi,  laju  konversi  semakin  cepat. Hal  ini  ditandai  dengan  kemiringan  kurva yang  lebih  terjal,  seperti  terlihat  pada Gambar 3.
Penggunaan berupa plasticizer minyak  jelantah  yang  diepoksidasi  dengan waktu yang lebih lama (MJE 6 dan MJE 8) menghasilkan  kurva  dengan  kemiringan yang  lebih  terjal  (Gambar  3  (b)  dan  (c)) dibandingkan  waktu  epoksidasi  yang  lebih singkat (MJE 4) (Gambar 3 (a) . Hal tersebut ) menunjukkan  bahwa  laju  konversinya semakin cepat.
Studi Pengaruh Penggunaan Plasticizer  ari Minyak Jelantah Epoksi  erhadap Kinetika Vulkanisasi Karet d
t

## Parameter Kinetika
Hasil  penelitian  menunjukkan bahwa konstanta laju reaksi ( ) berbanding k lurus dengan suhu, dimana semakin tinggi suhu  vulkanisasi,  maka  nilai    semakin k meningkat.  Besarnya  nilai  konstanta  laju reaksi ( ) menunjukkan tingginya kecepatan
k
reaksi.  Dengan  demikian,  dapat  diketahui bahwa  penggunaan minyak plasticizer jelantah  yang  diepoksidasi  dengan  waktu yang lebih lama pada kompon karet (MJE 6 dan  MJE  8)  memberikan  kecepatan  reaksi yang lebih tinggi dibandingkan penggunaan plasticizer minyak  jelantah  dengan  waktu epoksidasi yang lebih singkat (MJE 4). Hal
Gambar  . 3 Konversi a. MJE 4, b. MJE 6, c. MJE 8, d. ESO, dan e. PO
Figure  . 3 ,
, , , and Conversion a. MJE 4  b. MJE 6  c. MJE 8  d. ESO e. PO
Satwikanitya, Saputra, Sya’bani, Pambudi, dan Agustian
ini disebabkan pengaruh waktu epoksidasi menghasilkan  peningkatan  jumlah  oksiran dalam minyak epoksi, sehingga oksiran yang lebih  ti ggi  memberikan  nilai  konstanta n kecepatan  reaksi  (Tabel  4)  pembentukan ikatan  silang  yang  lebih  tinggi.  Minyak jelantah  yang  diepoksidasi  dengan  waktu yang  lebih  lama  mempunyai  bilangan oksiran yang lebih tinggi. Bilangan oksiran minyak jelantah yang diepoksidasi selama 4 jam, 6 jam, dan 8 jam berturut-turut sebesar 2,24; 2,36; dan 2,42. Adanya cincin oksiran menyebabkan  minyak  jelantah  epoksi memiliki  reaktivitas  tinggi  (Dinda , et  al. 2 0 0 8 ) ,   s e h i n g g a   m e m i c u   r e a k s i pembentukan ikatan silang. Spe ies reaktif s yang  terlibat  dalam  reaksi  memengaruhi kecepatan  reaksi  vulkanisasi  (Indrajati  & Sholeh, 2014).
Nilai    yang  menghasilkan  reaksi k vulkanisasi  paling  cepat  terjadi  pada kompon  dengan  formulasi  menggunakan p l a s t i c i z e r m i n y a k   j e l a n t a h   y a n g diepoksidasi selama 6 jam (MJE 6). Nilai k pada  MJE  6  mencapai  hampir  2  kali  lebih besar  dibandingkan  nilai    dari  kompon k yang  menggunakan komersial. plasticizer
Nilai    pada  MJE  8  hampir  sama  dengan k kompon  yang  menggunakan plasticizer komersial,  sedangkan  nilai    pada  MJE  4 k lebih kecil. Nilai konstanta laju reaksi ( ) dan k orde reaksi ( ) berdasarkan kinetika model n Deng-Isayev disajikan dalam Tabel  . 4
Reaksi  kimia  dapat  berlangsung secara  endotermis  maupun  eksotermis. Reaksi  endotermis  terjadi  apabila  energi yang  diperlukan  diambil  dari  lingkungan. Dalam  reaksi  vulkanisasi,  pembentukan ikatan silang antara karet dengan belerang memerlukan  perlakuan  panas.  Terjadinya reaksi  vulkanisasi  tidak  cukup  hanya dengan  mengambil energi dari lingkungan. Namun,  diperlukan  penambahan  energi berupa  panas.  Keseluruhan  energi  yang
digunakan  untuk  bereaksi  disebut  dengan energi aktivasi . (Cifriadi & Falaah, 2013)
Energi  aktivasi  berkaitan  dengan kemudahan  dalam  proses  pembentukan ikatan  silang.  Pada  penelitian  ini,  energi aktivasi  masing-masing  kompon  dengan plasticizer yang berbeda dan suhu vulkanisasi yang  telah  ditentukan  dihitung  menggunakan persamaan  (11).  Selanjutnya,  persamaan tersebut diinterpretasikan dalam persamaan linier  (persamaan  12),  sehingga  diperoleh kurva  hubungan  antara  konstanta  laju reaksi (ln  ) dengan suhu vulkanisasi (1/ ). k
T
Nilai  energi  aktivasi  dapat  dihitung  dari kemiringan  ( )  kurva  tersebut.  Kurva slope hubungan  antara  konstanta  laju  reaksi dengan  suhu  vulkanisasi  disajikan  dalam Gambar 4.
Tabel  5  menyajikan  nilai  energi aktivasi  masing-masing  formulasi  kompon karet. Tabel tersebut menunjukkan kompon dengan komersial memiliki energi plasticizer aktivasi  yang  lebih  kecil  dibandingkan kompon dengan minyak jelantah plasticizer epoksi.  Kompon  dengan plasticizer komersial  (ESO  dan  PO)  mencapai  waktu vulkanisasi  optimum  ( )  lebih  cepat, t c90 sehingga  energi  yang  dibutuhkan  untuk terjadinya  reaksi  vulkanisasi  lebih  kecil, sedangkan  energi  aktivasi  kompon  dengan plasticizer minyak  jelantah  epoksi  lebih besar.  Tabel  3 pada  suhu menunjukkan vulkanisasi  yang  lebih  tinggi  (160°C  dan 170°C),  waktu  vulkanisasi  optimum  ( ) t c90 kompon dengan minyak jelantah plasticizer epoksi  hampir  sama  jika  dibandingkan kompon  dengan komersial.  Hal plasticizer tersebut  menunjukkan  bahwa  perlakuan panas  atau  energi  yang  dibutuhkan  untuk terjadinya  reaksi  vulkanisasi  kompon dengan minyak  jelantah  epoksi plasticizer lebih besar.

## KESIMPULAN
Tabel  . 4 Parameter kinetika model Deng-Isayev Table  . 4 Deng-Isayev model kinetic parameters
Studi Pengaruh Penggunaan Plasticizer  ari Minyak Jelantah Epoksi  erhadap Kinetika Vulkanisasi Karet d
t
Gambar  . 4 Kurva konstanta laju reaksi masing-masing kompon pada suhu vulkanisasi yang ditentukan
Figure  . 4 Curve of reaction rate constant of each compound at specified curing temperature

## Satwikanitya, Saputra, Sya’bani, Pambudi, dan Agustian

## Tabel  . 5 Energi aktivasi kompon
Table  . Compound activation energy 5
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini, antara lain:
1. MJE  4  memiliki  nilai  torsi  terendah, sedangkan  MJE  6  memiliki  nilai  torsi t e r t i n g g i .   T i n g g i n y a   n i l a i   t o r s i m e n u n j u k k a n   b a h w a   b a h a n pemvulkanisasi  dapat  terdistribusi  di dalam kompon karet dengan lebih baik, sehingga mengindikasikan ikatan silang yang terbentuk cukup banyak.
2. Model  reaksi  orde  1  dan  orde  2  belum dapat menggambarkan data eksperimen terkait pengaruh penggunaan plasticizer dari  minyak  jelantah  epoksi  terhadap kinetika  vulkanisasi  karet,  sedangkan m o d e l   D e n g - I s a y e v   m e m b er i k a n pendekatan yang paling baik.
3. MJE 6 menghasilkan nilai   tertinggi k
( 1 , 5 1   x   1 0   s )   d i b a n d i n g k a n - 5
- 1
formulasi  karet  lainnya.  Kecepatan vulkanisasi yang lebih tinggi karena memiliki bilangan oksiran yang lebih b e s a r ,   s e h i n g g a   l e b i h   r e a k t i f . Namun,  nilai  energi  aktivasi  ( ) E a karet  dengan minyak plasticizer jelantah  epoksi  (158-200  kJ/mol) lebih tinggi dibanding menggunakan plasticizer komersial (63-87 kJ/mol).

## DAFTAR PUSTAKA
Ahmadi,  M.,  &  Shojaei,  A.  (2013).  Cure kinetic  and  network  structure  of NR/SBR  composites  reinforced  by multiwalled  carbon  nanotube  and carbon  blacks. .
Thermochimica  Acta
238-248.
Allahbakhsh, A., Mazinani, S., Kalaee, M. R.,
& Sharif, F. (2013). Cure kinetics and chemorheology  of  EPDM/graphene o x i d e   n a n o c o m p o s i t e s . Thermochimica Acta , 43: 22-32. Badan Pusat Statistik. (2022). Pengeluaran u n t u k   K o n s u m s i   P e n d u d u k Indonesia .  Jakarta:  Badan  Pusat Statistik.
Balaban, D. D., Lubura, J. D., Kojic, P. S.,
Pavlicevic,  J.  M.,  Ikonic,  B.  B.,  & Bera,  O.  J.  (2021).  Developing  of matlab  application  for  determining the  reaction  kinetics  of  rubber vulcanization  process. International C o n f e r e n c e   o n   C h e m o   a n d Bioi nformat ics (pp.  101-104). Kragujevac, Serbia.
Cifriadi,  A.,  &  Falaah,  A.  F.  (2013).  Studi kinetika  vulkanisasi  belerang  pada kompon  karet  alam  tanpa  bahan pengisi. Jurnal  Penelitian  Karet, 3 1 ( 2 ) :   1 5 9 - 1 6 7 .   D o i : 10.22302/ppk.jpk.v31i2.143.
Damayanti,  F.,  &  Supriyatin,  T.  (2021). Pe m an f a at a n   li m ba h  m i ny a k jelantah sebagai upaya peningkatan kepedulian  masyarakat  terhadap lingkungan. Dinamisia:  Jurnal Pengabdian  Kepada  Masyarakat,
5 (1): 161-168.
D a s g u p t a ,   S . ,   A g r a w a l ,   S .   L . , Bandyopadhyay, S., Chakraborty, S., Mukhopadhyay, R., Malkani, R. K., & Ameta, S. C. (2007). Characterization of  eco-friendly  processing  aids  for rubber  compound. Polymer  Testing, 26 (4): 489-500.
Dinda, A., Patwardhan, A. V., Goud, V. V., & Pradhan, N. C. (2008). Epoxidation of cottonseed oil by aqueous hydrogen peroxide  catalyzed  by  liquid in o rg an i c   a c i d s . B i o r e s o ur c e Technology, 99 (9): 3737-3744.
Herminiwati, Nurhajati, D. W., & Lestari, S. B. (2004). Pemanfaatan minyak kulit biji  mete  seabgai  plasticizer  dalam pembuatan  sol  sepatu. Balai  Besar Kulit, Karet dan Plastik, 20 (1), 36-42.
Hoffman,  W.  (1967). Vulcanization  and Vulcanizing  Agents .  London:  Mc Laren & Sons Ltd.
Hutasoit,  R.  A.,  &  Hartutik,  H.  (2022).
Studi Pengaruh Penggunaan Plasticizer  ari Minyak Jelantah Epoksi  erhadap Kinetika Vulkanisasi Karet d
t
Analisis kandungan dan profil lemak limbah minyak goreng sebagai pakan suplemen  ternak. Jurnal  Nutrisi Ternak Tropis, 5 (1): 52-60.
Inayati,  N.  I.,  &  Dhanti,  K.  R.  (2021). Pemanfaatan  minyak  jelantah sebagai bahan dasar pembuatan lilin aromaterapi  sebagai  alternatif tambahan penghasilan pada anggota aisyiyah  Desa  Kebanggan  Kec S u m b a n g . B u d i m a s :   J u r n a l Pengabdian Masyarakat, 3 (1).
Indrajati, I. N., & Sholeh, M. (2014). Kinetika vulkanisasi  campuran  NR/EPDM dengan  pendekatan  model  Deng- Isayev  dan  Kamal-Sorour. Majalah Kulit,  Karet,  dan  Plastik,  30 (2):  95- 106.
Jayewardhana,  W.  G.,  Perera,  G.  M., Edirisinghe, D. G., & Karunanayake, L.  (2009).  Study  on  natural  oils  as alternative  processing  aids  and activators  in  carbon  black  filled natural  rubber. Journal  of  the National  Science  Foundation  of  Sri Lanka, 37 (3): 187-193.
Jia, P., Xia, H., Tang, K., & Zhou, Y. (2018). Plasticizers  derived  from  biomass resources: A short review. Polymers,
10 (1303): 1-27.
Khang,  T.  H.,  &  Ariff,  Z.  M.  (2012). Vulcanization  kinetic  study  of natural  rubber  compounds  having different  formulation  variables. Journal  of  Thermal  Analysis  and Calorimetry, 109 : 1545-1553.
Leroy, E., Souid, A., & Deterre, R. (2013). A continuous  kinetic  model  of  rubber vulcanization  predicting  induction and  reversion. :
Polymer  Testing,  32
575-582.
Levenspiel,  O.  (1999). Chemical  Reaction
Engineering  (3  ed.) .  New  York: John Wiley & Sons.
Listiana, Y., Tampubolon, H. R., & Sinaga , M.  S.  (2017).  Pengaruh  konsentrasi katalis  dan  waktu  reaksi  pada pembuatan  epoksi  minyak  goreng bekas. (3):
Jurnal Teknik Kimia USU, 6
28-33.
Raju, P., Nandanan, V., & Sunil, K. N. (2007). A study on the use of coconut oil as plasticiser  in  natural  rubber compounds. Journal  of  Rubber Research, 10 (1): 1-15.
Syam, M., Eka, A. E., Amaliah, N., & Hayat, A.  (2018).  Peluang  pemanfaatan limbah minyak goreng sebagai bahah baku biodiesel di Makassar. JURNAL TEPAT:  Applied  Technology  Journal for  Community  Engagement  and Services, 1( 2): 155-161.
Syamin,  Y.  M.,  Azemi,  S.,  &  Dzaraini,  K.
(2017).  Evaluation  of  cooking  oil  as processing  addtive  for  natural rubber. ASEAN  Journal  on  Science and  Technology  for  Development, 34 (1): 17-25.
Yuniari, A., Setyorini, I., & Mayasari, H. E. (2016). Kinetika vulkanisasi dan sifat mekanis  komposit  acrylonitrile butadiene  rubber  (NBR). Majalah Kulit, Karet dan Plastik, 32 (2): 117- 124.
Zanchet,  A.,  Garcia,  P.  S.,  Nunes,  R.  C., Crespo,  J.  S.,  &  Scuracchio,  C.  H. (2016).  Sustainable  natural  rubber compounds: naphthenic oil exchange for  another  alternative  from renewable  source. International Refereed Journal of Engineering and Science , 10-19.

## Satwikanitya, Saputra, Sya’bani, Pambudi, dan Agustian