## PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP KARAKTERISTIK PEMATANGAN DAN KEKERASAN VULKANISAT KARET ALAM BERPENGISI SILIKA
Harry Laksana Tampubolon, Darwis Syarifuddin Hutapea, Indra Surya Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara,
Jl. Almamater Kampus USU  Medan 20155, Indonessia.
Email: harry.laksana@student.usu.ac.id

## Abstrak
Dengan  menggunakan  system  vulkanisasi  sulfur  terakselarasi  semi  effisien,  penelitian  mengenai  pengaruh penambahan  alkanolamida    tehadap  karateristik  pematangan  dan  kekerasan  Vulkanisat  karet  alam berpengisi  silika  telah  dilakukan.  Alkanolamida  dihasilkan  dari  turunan  minyak  sawit  yang  direaksikan dengan dietanolamin. Alkanolamida dimasukkan kedalam kompon-kompon karet alam yang berpengisi silika dengan ketentuan 1,0; 3,0; 5,0; 7,0; 9,0; bsk. Diperoleh bahwa alkanol amida mempersingkat waktu scorch dan  wakto  pematangan  dari  karet.  Alkanolamida  juga  menyebabkan  peningkatan  perbedaan  tork,  modulus tensile,  kekuatan  tarik  dan  kerapatan  sambung  silang    dengan  penambahan  hingga  5,0  bsk  alkanolamida, kemudian menrun bersamaan dengan penambahan alkanolamida selanjutnya .
Kata kunci : Alkanolamida, Waktu Pematangan, waktu scorch, Sambung silang, Vulkanisat Karet Alam .

## Abstract
By  using  a  semi-efficient  sulfur  accelerated  vulcanization  system,  a  research  about  the  effect  of    the alcanolamide  on  cure  characteristics  and  hardnes  propertiess  of  natural  rubber  filled  silika  and alkanolamide  been  done.  Alcanolamide  produced  from  palm  oil  derivatives  reacted  with  dietanolamine. Alcanolamide  aaded   into    rubber    with  levels  1.0,  3.0; 5.0;  7.0; 9.0; phr.  It  was  found that    alcanolamide gave shorter  Scorch time and cure time. Alkanolamide also exhibited higher torque different, tensile moduli, tensile  strength,  and  crosslink  density  up  to    5.0  phr  and  ten  decrease  with  future  increaseing  addition  of alcanolamide.
Keywords: alcanolamide, cure time, Scorch time, crosslink density, vulcanizate natural rubber

## Pendahuluan
Vulkanisasi  adalah  reaksi  sambung  silang ( crosslinking )  molekul-  molekul  karet  oleh  sulfur (belerang),  sehingga  dihasilkan  suatu  vulkanisat  karet yang  elastis  dan  kuat  [1].    Keelastisan  dan  kekuatan karet  alam  dapat  ditingkatkan  lagi  dengan  cara menambahkan  pengisi  penguat  ( reinforcing  filler ) kedalam  karet  tersebut.  Pengisi  dan  penguat  yang banyak  digunakan  dalam  industri  karet  adalah  silika dan carbon black. Kedua pengisi penguat ini memiliki sifat kimia permukaan yang berbeda satu dengan yang lainnya.  Setiap  jenis  pengisi  memberikan  sifat-sifat tertentu kepada karet akibat dari permukaan kimianya yang  sangat  spesifik.  Dibandingkan  dengan  karbon black, pengisi penguat dari silika memiliki permukaan yang  sangat  mudah  menyerap  air.  Kehadiran  gugus- gugus silanol, menyebabkan permukaan silika menjadi berkutup  (polar)  dan  bersifat  asam  sehingga mempengaruhi  reaksi  vulkanisasi/  pematangan  [2]. Gugus silanol ini relatif tidak kompatibel ( incompatible )  dengan  karet  alam,  sehingga  interaksi antara karet dengan pengisi menjadi lemah. Disebabkan  oleh  sifat  kimia  permukaan  yang  lebih berkutub  dan  berhidrat,  maka  silika  merupakan pengisi  alternatif  yang  kurang  memuaskan.  Suatu alternatif  untuk  meningkatkan  reaktivitas  dari  pengisi penguat  silika  terhadap  karet  alam  yaitu  dengan
menggunakan  alkanolamida  turunan  minyak  sawit sebagai bahan penyerasi. Molekul-molekul alkanolamida  tersebut  memiliki  sifat  polar  dan  non polar,  dimana  rantai  hidrokarbon  yang  panjang bersifat  polar  sedangkan  gugus  amidanya  bersifat sangat  polar.  Penelitian  ini  meneliti  Pengaruh penambahan  Alkanolamida  terhadap  karekteristik pematangan  dan  kerapatan  sambung  silang  pada penguatan karet alam dengan silika dengan menggunakan  sistem  vulkanisasi  sulfur  terakserasi semi-effisien.

## Teori
Vulkanisasi adalah suatu proses dimana molekul karet  yang  linier  mengalami  reaksi  sambung  silang sulfur (sulfur-crosslinking) sehingga  menjadi  molekul polimer  yang  membentuk  rangkaian  tiga  dimensi. Reaksi ini merubah karet yang bersifat plastis (lembut) dan lemah  menjadi karet yang elastis, keras dan kuat. Vulkanisasi  juga  dikenal  dengan  proses  pematangan ( curing/cure ),  dan  molekul  karet  yang  sudah tersambung  silang (crosslinked  rubber) dirujuk sebagai vulkanisat karet (rubber vulcanizate) . Vulkanisat  karet  tidak  lagi  bersifat  lengket (tacky) , tidak  melarut  tetapi  hanya  mengembang  didalam pelarut organik tertentu [3].

## Metodologi Penelitian
Pembuatan  dietanolamida  dilakukaan  dengan meraksikan  RBDPS  ( Refined  Bleched  Deodorized Palm  Stearin )  dengan  dietanolamin  pada  tekanan atmosfir.  Sebanyak    91,6  gram  RBDPS  dan  42,16 gram  dietanolamin  dimasukkan  ke  dalam  labu  yang berukuran  1  liter.  Penggunaan  penambahan    katalis Natrium  Metoksida  yang  terlebih  dahulu  telah dilarutkan  dalam  metanol  (10  gram:40  ml)  bertujuan untuk  mempercepat  proses  reaksi  amidasi.  Campuran bahan  tersebut  kemudian  diaduk  selama  5  jam  pada suhu  70-80 o C.  Hasil  dari  reaksi  tersebut  kemudian diektraksi dengan menggunalkan larutan dietileter dan larutan NaCl jenuh di dalam corong pisa. Karena sifat dari  dietanolamida  yang  tidak  larut  dalam  larutan garam,  tetapi  dapat  larut  dalam  larutan  yang  bersifat non-polar  maka  secara  otomatis  alkanolamida  akan larut  dalam  dietileter.  Pemisahan  hasil  ektraksi dilakukan berdasarkan sifat dari  kedua larutan antara dietileter  dan  larutan  NaCl  jenuh  yang  tidak  saling bercampur  menyebabkan  terbentuknya  dua  lapisan. Lapisan  atas  merupakan  campuran  dietileter  yang melarutkan  alkanolamida,  maka  lapisan  tersebut disahkan    kemudian  dirotary  evaporator  untuk memperoleh  alkanolamida.    Reaksi  pembentukan dietanolamida ditunjukkan pada gambar 1.
CH   - CH   - OH 2 2 CH   - CH   - OH 2 2 3RC - N O + HO - OH OH Dietanolamida Gliserol O O – C - R 1 O O – C - R 3 O CH   - CH   - OH 2 2
CH   - CH   - OH
2 2 Trigliserida dietanolamin 3 H N + R  – C – O - 2 Gambar 1. Reaksi antara trigliserida dengan dietanolamida membentuk dietanolamidan dan gliserol
Digunakan  Karet  Alam  grade  SMR  L.  Bahan komponding  yang  lain  adalah  Sulfur,  Zink  Oxide, Asam
Stearat,
N-isopropyl-N’ phenyl-p- phenylenediamine  (IPPD),  Benzothiazolil  disulfide (MBTS).
Senyawa  karet  alam  disediakan  menurut  resep sistem  vulkanisasi  semi-effisien.  Tipikal  resepnya dapat  dilihat  pada  tabel  1.  Pencampuran  karet  alam dan bahan-bahan lainnya dilakukan pada two-roll mill. Pencampuran  karet  alam  dengan  bahan  bahan  lain dilakukan  secara  bertahap  hingga  keadaan  homogen pada  suhu  ±  65-75 o C.  Kemudian  hasil  pencampuran berupa  lembaran  tersebut  dimasukkan  ke  dalam freezer pada suhu ±  21-25 o C selama ± 24 jam.
Pengujian  waktu  pematangan  optim  dilakukan dengan  menggunakan Monosanto  Oscillating-Disk Rheometer dengan  suhu  150 o C.  Vulkanisasi  yang dilakukan  mengunakan  KAO  Tech  hot  press  pada suhu 150 o C dengan waktu pematangan t 90 yang telah diperoleh  dari  data  pengujian  waktu  vulkanisasi/ pematangan optimum. Pengukuran Kekerasan Vulkanisat  dilakukan  berdasarkan  ASTM  D  2240 dengan menggunakan Durometer Shore A.

## Hasil dan Pembahasan
Hasil  dari  pembuatan  alkanolamida  dibuktikan melalui  bilangan  gelombang  yang  terbentuk  dari gugus karbonil amida yang diperlihatkan pada gambar 2,  dimana  munculnya  pita  serapan  pada  bilangan gelombang C-N (1558  cm -1 ). Pada  bilangan gelombang  daerah  3356  cm -1 menunjukkan  adanya vibrasi  gugus  OH.  Pada  bilangan  gelombang  1069 cm -1 yang  merupakan  vibrasi  stretching  C-O.  Pada bilangan  gelombang  717  merupakan  -(CH 2 ) n yang merupakan rantai hidrokarbon alkil rantai panjan [4].
Tabel 1. Sistem vulkanisasi sulfur terakselerasi semi-effisien.
No Nama Bahan Kompon A (bsk)* Kompon B (bsk)* Kompon C (bsk)* Kompon D (bsk)* Kompon E (bsk)* Kompon F (bsk)* 1 Karet alam 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 2 ZnO 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 3 Asam stearat 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 4 MBTS 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 5 IPPD 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 6 Sulfur 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 7 Silika 30 30 30 30 30 30 8 Alkanolamida 0 1,0 3,0 5,0 7,0 9,0 *) bagian per-seratus karet

## Gambar 2. FT-Infra Red dari Alkanolamida
Pengaruh  alkanolamida  terhadap  Karakteristik Pematangan  Kompon  Karet  Alam  Berpengisi  Silika ditunjukkan  pada  tabel  2.  Diperlihatkan  bahwa  waktu scorch  dan  waktu  pematangan  semangkin  singkat dengan bertambahnya penambahan alkanolamida pada kompon  karet  berpengisi  silika.  Hal  ini  kemungkinan disebabkan  karena  alkanolamida  bertindak  sebagai
bahan  yang  membantu  atau  berkontribusi  positif terhadap  proses  pematangan  ( co-curing  agent ), dimana  gugus  amina  dari  alkanolamida  yang  basa dapat  meningkatkan  derajat  keasaman  (pH)  dari kompon karet alam sehingga menyebabkan percepatan pematangan kompon karet tersebut. Setiap bahan yang lebih  bersifat  basa  akan  mempercepat  proses pematangan  kompon  karet,  karena  bahan-bahan  yang bersifat asam dapat melambatkan (retardasi) pengaruh dari bahan pencepat ( accelerator ) [5].
Penambahan  alkanolamida  dengan  kadar  hingga 5,0  bagian  per-seratus  karet  (bsk).  ke  dalam  kompon Karet  Alam  berpengisi  silika  menghasilkan  kompon karet alam berpengisi silika  dan alkanolamida dengan nilai  perbedaan  Tork  (Tork  maksimum  –  Tork minimum)  yang  semangkin  meningkat.  Hal  ini  dapat disebabkan,  alkanolamida  dapat  bertindak  sebagai bahan  yang  membantu  proses  atau  reaksi  sambung silang  (curative  agent),  yaitu  dapat  membentuk sambung silang tambahan, baik sambung silang secara kimia  maupun  sambung  silang  fisikal  antara  silika dengan  karet  alam.    Penambahan  sambung-silang  ini menyebabkan  peningkatan  kerapatan  sambung  silang vulkanisat  karet  [6-7].  Sedangkan  total    kerapatan sambung  silang  secara  relatif  dapat  diukur  dari  nilai perbedaan  tork  (Tork  maksimum  –  Tork  minimum). Pengaruh  alkanolamida  tersebut  ditunjukkan  pada Tabel  2.  Penambahan  alkanolamida  dengan  kadar lebih  tinggi  dari  5,0  bsk.  menyebabkan  nilai perbedaan  Tork  (Tork  maksimum  –  Tork  minimum) dari vulkanisat karet alam berpengisi tersebut menjadi menurun.

## Tabel 2. Karakteristik Pematangan Kompon Karet Alam Berpengisi Silika dan Alkanolamida
Kompon Karet Alam- Silika   dan Alkanolamida Karakter Pematangan A 0.0 bsk B 1.0 bsk C 3.0 bsk D 5.0 bsk E 7.0 bsk F 9.0 bsk scorch time , m.m 4.16 4.08 3.70 2.57 2.33 1.85 t 90 , m.m 9.67 8.72 6.87 5.19 4.69 4.11 tork maksimum, dN.m 10.34 10.29 11.40 11.60 9.40 9.16 tork minimum, dN.m 1.23 0.78 0.85 0.51 0.24 0.24 tork (maks.– min.), dN.m 9.11 9.51 10.55 11.09 9.16 8.92
Gambar  3.    Grafik  Kerapatan  sambung  silang vulkanisat karet alam berpengisi silika dan alkanolamida Kerapatan  sambung  silang  vulkanisat  karet berpengisi tersebut meningkat dengan ditambahkannya  alkanolamida  ke  dalam  kompon karet alam berpengisi silika hingga kadar 5,0  bsk., penambahan  yang  lebih  banyak  menyebabkan kerapatan sambung silang menjadi turun .
Alkanolamida  juga  mempengaruhi  kekerasan vulkanisat karet alam berpengisi silikan ditunjukkan pada gambar 4.
Gambar  4.  Kekerasan  vulkanisat  karet  alam berpengisi silika dan alkanolamida
Kompon karet alam berpengisi silika hingga 5,0  bsk.  menghasilkan  vulkanisat  karet  alam berpengisi silika dan alkanolamida dengan kekerasan  ( hardness )  yang  lebih  tinggi,  dan
menurun  dengan  penambahan  alkanolamida  lebih dari 5,0 bsk. Hal ini disebabkan jumlah/kadar yang lebih  banyak  dari  alkanolamida  tersebut  membuat alkanolamida  bertindak  sebagai  bahan  yang  dapat melarutkan bahan-bahan kuratif, sehingga menurunkan  kerapatan  sambung  silang  yang mungkin dibentuk. Penjelasan ini konsisten dengan nilai  perbedaan  Tork  (Tork  maksimum  –  Tork minimum)  dari  kompon-kompon  karet  alam berpengisi tersebut yang diperlihatkan pada tabel 2.

## Kesimpulan
Alkanolamida  meningkatkan  laju  pematangan kompon  karet  alam  berpengisi  silika.  Peningkatan laju pematangan dari kompon karet alam berpengisi silika disebabkan oleh senyawa amida yang bersifat basa.  Dimana  senyawa  yang  bersifat  basa  dapat mempercepat  proses  pematangan  atau  vulkanisat karet.  Kekerasan  vulkanisat  karet  berpengisi tersebut meningkat dengan ditambahkannya alkanolamida  ke  dalam  kompon  karet  alam berpengisi silika hingga kadar 5,0 bsk., penambahan  yang  lebih  banyak  menyebabkan Kekerasan vulkanisat  menjadi turun.

## Ucapan Terimakasih
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada Kepala  Laboratorium  Kimia  Organik  F-Mipa  Usu dan  kepada  PT  Karet  Deli  yang  telah  memberikan fasilitas  sehingga penelitian dapat dilakukan.

## Daftar Pustaka
[1]  Indra Surya, Pengaruh   penambahan  Bis (3- trietoksisililpropil)tetrasulfida pada pengukuhan silika terhadap sifat-sifat uji tarik karet alam , Jurnal Teknologi Proses, Vol. 1 No. 1 Juli 2002.
[2]  H.  Ismail  dan  Hashim,  A. S, Pengenalan Penyebatian    dan    Pemrosesan  Getah , Penerbit  Universiti  Sains  Malaysia,
Pulau Pinang, Malaysia,  1998.
[3]  M. R. Silverstein, Spectrometric Identification of  Organic  Compounds ,  Fourth  edition. p.166-170,  John  Wiley  &  Son,  New York 1916.
[4]  H. L. Stephen, Rubber Technology, Van Nostrand Reinhold Company, New York, p. 19-50, 1973.
[6]  G.   Kraus,  Interactions   of   Elastomerad
Reinforcing Fillers, Rubber Chem Technol, p 1070 - 1114, 1965.
[7]  K.  E.  Polmanteer   and  Lentz,  C. W., Reinforcing  Studies  –  Effect  of  Silica Structure  on  Properties  and  Crosslink Density, Rubber  Chem  Technol,  p  795- 809, 1975.