## PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TURUNAN MINYAK KELAPA SAWIT TERHADAP SIFAT-SIFAT UJI TARIK VULKANISAT KARET ALAM BERPENGISI SILIKA
Darwis Syarifuddin Hutapea, Harry Laksana Tampubolon, Indra Surya Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara,
Jl. Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
Email: darwis.htpea@gmail.com

## Abstrak
Dengan  menggunakan  system  vulkanisasi  sulfur  terakselarasi  semi  effisien,  penelitian mengenai  penggunaan  alkanolamida  sebagai  bahan  penyerasi  pada  campuran  karet  alam berpengisi silika telah dilakukan. Alkanolamida dibuat dengan direaksikannya rbdps dengan dietanolamin..Penambahan  alkanolamida  kedalam  kompon-kompon  karet  alam  berpengisi silika  menghasilkan  kompon-kompon  karet  alam  berpengisi  dimana  terjadi    peningkatan kekuatan tarik, modulus dan ikat silang hingga penambahan 5,0 bsk. Penambahan yang lebih banyak dari 5 bsk menyebabkan kekuatan tarik, modulus dan ikat silang menurun.
Kata  kunci : Alkanolamida, Kekuatan Tarik, Ikat Silang, Vulkanisat Karet Alam.

## Abstract
By  using  semi-efficient  sulfur  accelerated  vulcanization  sistem,  an  investigation  about function of the alkanolamide as additive material on silica filled natural  rubber was carried out.  Alkanolamide  was  made  by reacted  between  refined  bleaching  deodorized  palm  stearin with diethanolamine. Alkanolamide was added  to the natural rubber compound silica filled, which  is  resulted  vulcanizate  natural    rubber  filled  compound  and  occurring  increasing  of tensile  strength,  modulusand  crosslinkdensity    up  to  5  phr.  If  was  added    more  5  phr,  so reduction of the tensile strength modulus and crosslink density.
Keywords  : Alkanolamide,Tensile Strength, Crosslink Density, Natural Rubber Vulcanizate

## Pendahuluan
Umumnya  sifat-sifat  dari  karet  diperkuat silika  adalah  kurang  baik  jika  dibandingkan dengan karet diperkuat hitam karbon, walaupun kedua pengisi tersebut mempunyai ukuran yang sama, [4]. Hal ini disebabkan oleh gugus silanol dari  silika  yang  tidak  serasi  dengan  karet hidrokarbon  seperti  karet  alam,  sehingga interaksi  diantara  mereka  menjadi  lemah. Sebaliknya,  partikel-partikel  silika  cenderung untuk  berinteraksi  sesamanya,  dan  membentuk partikel  dengan  ukuran  yang  lebih  besar. Selama  interaksi  silika  –  karet  alam  adalah lebih  lemah  dari  interaksi  silika  –  silika,  maka yang  akan  terjadi  adalah  pembentukan  silika yang besar, penyebaran (dispersi) partikel silika didalam  phasa  karet  yang  tidak  merata,  dan  ini berakibat  kepada  efek  penguatan  dari  silika menjadi rendah. Berdasarkan hal tersebut diatas peneliti tertarik  untuk  meningkatkan reaktivitas dari pengisi penguat silika terhadap karet alam, yaitu  dengan  penggunaan  alkanolamida  yang akan  bertindak  sebagai  bahan  additif  yang membantu  untuk  meningkatkan  interaksi  silika dengan  karet  alam.  Bahan  tersebut  adalah senyawa  amida  tersier,  yang  diperoleh  melalui
proses sintesa amidasi, yaitu dengan mereaksikan  asam-asam  lemak  yang  berasal dari minyak kelapa sawit dengan dietanolamina NH(CH 2 CH 2 OH) 2 dengan menggunakan katalis CH 3 ONa.  Molekul-molekul  amida  asam  lemak tersebut  memiliki  sifat  gabungan  yang  unik, karena  rantai  hidrokarbonnya  yang  panjang bersifat  non  polar  sedangkan  gugus  aminanya bersifat  sangat  polar.  Dengan  metode  ini diharapkan  silika  dapat  dipakai  sebagai  pengisi penguat  alternatif  dengan  efisiensi  penguatan yang lebih baik lagi. Untuk  meningkatkan efek penguatan  dari  silika  terhadap  karet  alam dengan  cara  mengurangi  kepolarannya,  yaitu dengan  menambahkan  alkanolamida  kedalam kompon karet alam berpengisi silika. Disebabkan  oleh  sifat  kimia  permukaan  dari pengisi  silika  yang  polar,  maka  ini  merupakan kelemahan  bagi  silika  jika  digunakan  sebagai pengisi  penguat  alternatif    bagi  karet  alam. Maka kepolaran pengisi tersebut harus dikurangi  yaitu  dengan  menambahkan  bahan alkanolamida  kedalam  kompon  karet  alam berpengisisilika.

## Teori
Vulkanisasi  adalah  reaksi  sambung silang (crosslinking) molekul-molekul  karet oleh  sulfur  (belerang),  sehingga  dihasilkan suatu  vulkanisat  karet  yang  elastis  dan  kuat,
[6].  Reaksi  ini  merubah  karet  yang  bersifat plastis  (lembut)  dan  lemah  menjadi  karet yang elastis, keras dan kuat. Vulkanisat karet tidak  lagi  bersifat  lengket (tacky) ,  tidak melarut  tetapi  hanya  mengembang  didalam pelarut  organik  tertentu,  [1].  Penambahan pengisi-pengisi penguat untuk tujuan penguatan  karet  ( rubber  reinforcement) dilakukan pada saat pencampuran. Penguatan (reinforcement) disebabkan oleh daya interaksi antara karet dengan pengisi penguat. Daya  ini  berupa  daya Van  der  Waals yang lemah  sampai  kepada  ikatan-ikatan  kimia yang kuat. Semakin kuat daya interaksi antara karet  dengan  pengisi  penguat  maka  semakin tinggi  pula  derajad  penguatan (degree  of reinforcement) yang  dihasilkan  oleh  pengisi penguat  tersebut.  Peningkatan  daya  interaksi antara karet dengan pengisi penguat dipengaruhi oleh faktor-faktor tertentu seperti jenis  dan  ukuran  partikel  pengisi  penguat, sifat-sifat  kimia  dan  fisika  dari  karet  dan pengisi penguat, dan sifat geometri (porositas dan struktur) dari pengisi penguat.

## Metodologi Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia  Organik  Departemen  Kimia  F-MIPA
USU  dan Laboratorium PT  Industri Karet Deli,
Medan. Bahan  yang  digunakan  untuk  membuat alkanolamida yaitu Dietanolamin, RBDPS (Rifinery Bleaching Deodorant Product Stearin) , natrium metoksida, metanol, dietil  eter,  natrium  sulfat  anhydrous,  natrium klorida jenuh. Sementara itu untuk melakukan uji  tarik  bahan  yang  digunakan  yaitu alkanolamida, karet alam, ZnO,asam stearat,MBTS (Benzothiazolildisulfide) ,IPPD (N-Isopropil-N'-phenil-phenilena amnia) ,sulfur,dan silika.
Rbdps  ditimbang  sebanyak  91,6  gram kemudian dimasukkan kedalam 1 L labu leher tiga  lalu  ditambahkan  dietanolamin  sebanyak 42,16  gram,  dirangkai  alat  refluks,dihidupkan hotplate  dibiarkan  rbdps  dan  dietanolamin bercampur  setelah  bercampur  ditambahkan campuran methanol dan natrium metoksida(40 ml  :  10  gram)  lalu  dipanaskan  pada  suhu  70- 80 o C selama 5 jam. Setelah  selesai dibiarkan beberapa menit sampai suhu kamar, selanjutnya  diekstrasi  dengan  dietil  eter sebanyak  200  gram,  dicuci  dengan  NaCl  50 ml  sebanyak  3  kali.  Hasilnya  akan  didapai  2 lapisan. Lapisan atas adalah alkanolamida dan lapisan  bawah  natrium  metoksida.  Lapisan bawah  dibuang  dan  lapisan  atas  diambil ditambahkan natrium sulfat anhydrous dibiarkan  selama  1  hari.  Kemudian  disaring dengan  kertas  saring,  filtratnya  diuapkan dengan  alat  vaporator  sehingga  didapat alkanolamida  dalam  bentuk  semi  padat  (gel).
Tabel 1. Sistem vulkanisasi sulfur terakselerasi semi-effisien
N o 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 3 5 7 9
* bagian per seratus karet alam (bsk)
Pencampuran  karet  alam  dan  bahan-bahan lain dilakukan pada two-roll mill . Karet alam, alkanolamida,silika  dan  bahan-bahan  lainnya dicampur sampai mencapai keadaan homogen pada  suhu  yang  dijaga  konstan  pada ± 65  - 75 0 C  selama  ±  25  menit  untuk  satu  siklus pencampuran.  Sampel  senyawa  karet  yang berupa  lembaran  disimpan  dengan  kondisi  ± 21-25 o C  selama  ±  24  jam.  Didalam  suatu freezer tertutup sebelum dilakukan pengujian terhadap  sifat-sifat  uji  tarik.  Penyediaan  dan pengujian sampel. Sampel-sampel  berbentuk dumbel  dipotong  dari  lembaran  vulkanisat karet  pada  ketebalan  2  mm  dengan  pisau pemotong  yang  juga  berbentuk  dumblle. Panjang  dan  lebar  sampel  31  –  35  mm  dan 6,2  –  6,4  mm.  Sampel  ini  diuji  sifat  uji tariknya.Prosedur sifat-sifat uji tarik dilakukan  dengan  melakukan  standarisasi ASTM D 412-92 Test method A yaitu dengan menggunakan Tensometer  Monsanto (Model T10)  yang  beroperasi  dengan  kecepatan  50 cm/min. sifat-sifat uji tarik dilakukan dengan melakukan pembacaan kekuatan tarik ( Tensile Strength ) dan pesentasi pemanjangan pada saat putus ( % elongation at break ) yang terekam  dalam  display  dari Tensometer  T10 pada akhir pada setiap pengujian.

## Hasil dan Pembahasan
Adapan  hasil  FT-IR  dari  alkanolamida disajikan pada gambar berikut,
Gambar 1. FT-IR alkanolamida
Hasil  dari  pembuatan  alkanolamida dibuktikan  melalui bilangan  gelombang  yang terbentuk  dari  gugus  karbonil  amida  yang didukung  oleh  munculnya  pita  serapan  pada bilangan  gelombang  C-N  (1558  cm -1 ).  Pada
bilangan  gelombang  daerah  3356  cm -1 menunjukkan  vibrasi  gugus  OH  yang diperkuat oleh puncak serapan pada bilangan gelombang  1069  cm -1 yang  merupakan vibrasi  stretching  C-O  dan  C-OH.  Pada bilangan  gelombang  717  merupakan  -(CH 2 ) n yang  merupakan  rantai  hidrokarbon  alkil rantai panjang, [5].
Gambar  berikut  menyatakan  kerapatan sambung silang,
Gambar  2.  Grafik  Kerapatan  sambung  silang vulkanisat  karet  alam      berpengisi  silika  dan alkanolamida.
Penambahan  alkanolamida  sampai  kadar 5  bsk  mengalami  peningkatan.  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, [2].  Penambahan yang lebih  dari  5  bsk  vulkanisat  mengalami penurunan  karena    kadar  bahan  tersebut bertindak  sebagai  pelarut  ( solvent )  yang membuat  sulfur  dan  bahan  kuratif  lainnya melarut  ( solute )  ke  dalam  bahan  tersebut, sehingga  menyebabkan  penurunan  kerapatan sambung silang bagi vulkanisat karet tersebut.
Gambar ini  menunjukkan  modulus tensil vulkanisat  karet    alam  berpengisi  silika  dan alkanolamida.
Gambar  3.  Modulus  tensil  vulkanisat  karet alam berpengisi  silika  dan alkanolamida.
Dari  kurva  diatas,  terlihat  bahwa penambahan alkanolamida  ke dalam kompon karet alam berpengisi silika sebanyak 1,0 bsk menghasilkan vulkanisat karet alam berpengisi silika
dan alkanolamida
(vulkanisat  1,0)  dengan  modulus  tensil (M100  dan  M300)  yang  lebih  tinggi. Penambahan alkanolamida ke dalam kompon karet  berpengisi  tersebut  dengan  kadar  yang lebih  tinggi  hingga  5,0  bsk.  menyebabkan M100  dan  M300  dari  vulkanisat  karet berpengisi  tersebut  menjadi  lebih  tinggi. Peningkatan nilai modulus tensil ini menyebabkan  vulkanisat  karet  berpengisi tersebut  menjadi  lebih  kaku,  effek  kekakuan ini  disebabkan  oleh    peningkatan  kerapatan sambung silang, melalui peningkatan interaksi baik pengisi silika maupun alkanolamida  dengan  molekul  karet  alam, sehingga kerapatan sambung silang meningkat,  yang  menyebabkan  rantai-rantai molekul  karet  alam  susah  untuk  bergerak. Sehingga dapat dikatakan penambahan alkanolamida  ke  dalam  kompon  karet  alam berpengisi silika sama saja dengan meningkatkan  kerapatan sambung silang dari vulkanisat karet berpengisi tersebut. Penambahan  alkanolamida  yang  lebih  dari 5,0 bsk. menyebabkan  nilai  M100 dan M300 dari  vulkanisat  karet  berpengisi  tersebut menjadi  menurun.  Hal  ini  disebabkan jumlah/kadar yang lebih banyak dari alkanolamida  tersebut  membuat  ianya  dapat bertindak sebagai bahan yang dapat melarutkan  bahan-bahan  kuratif,  sehingga menurunkan  kerapatan  sambung  silang  yang mungkin  dibentuk.  Penjelasan  ini  konsisten dengan effek alkanolamida terhadap kerapatan  sambung  silang  vulkanisat  karet alam berpengisi silika dan alkanolamida.
Untuk  melihat  seberapa  kuat  karet  alam maka  dilakukan  uji  kekuatan  tarik  yang disajikan pada gambar berikut,
Gambar  4.  Kekuatan  tarik    vulkanisat  karet alam berpengisi  silika dan alkanolamida.
Kekuatan  tarik  dari  vulkanisat  Karet Alam  berpengisi  silika  meningkat  dengan penambahan  alkanolamida  dari  1,0  bsk  hingga 5,0  bsk.  Peningkatan  kekuatan  ini  dapat disebabkan  oleh  karena  alkanolamida  dapat bertindak sebagai bahan yang dapat meningkatkan  kerapatan  sambung  silang  dari vulkanisat  karet  alam  berpengisi  silika. Peningkatan  penambahan  alkanolamida  lebih lanjut  menyebabkan  penurunan  kekuatan  tarik vulkanisat  Karet  Alam  berpengisi  silika tersebut, Penjelasan ini konsisten dengan effek alkanolamida  terhadap  kerapatan  sambung silang  vulkanisat  karet  alam  berpengisi  silika dan alkanolamida.
Gambar  ini  menunjukkan  pemanjangan saat putus dari vulkanisat,
Gambar  5.  Pemanjangan  saat  putus    vulkanisat karet alam  berpengisi silika dan alkanolamida.
Pengaruh  saat  putus  dari  vulkanisat Karet  Alam  berpengisi  silika  meningkat dengan  penambahan  alkanolamida.  Sehingga dapat    dikatakan  penambahan  alkanolamida ke dalam kompon karet alam berpengisi silika dapat meningkatan ekstensibilitas dari vulkanist  karet  berpengisi  tersebut.  Efek  dari bahan  tersebut  sama  seperti  bahan  pemlastik (minyak) yang dapat meningkatkan pemanjangan  saat  putus  dari  vulkanisat- vulkanisat karet. Bagaimana pun
alkanolamida adalah turunan daripada minyak  sawit,  sehingga  bahan  tersebut  dapat juga  bertindak  sebagai  bahan  pemlastis ( plastizicer ).

## Kesimpulan
Penambahkan  alkanolamida  kedalam kompon  karet  alam  berpengisi  silika,  hingga 5  bsk  menyebabkan  kenaikan  kekuatan  tarik, modulus  tensile  dan  ikat  silang  dari vulkanisat  karet  alam  berpengisi  silika. Penambahan  yang  lebih  besar  dari  5  bsk menyebabkan  kekuatan  tarik  modulus  tensile dan  ikat  silang  dari  vulkanisat  berpengisi silika menjadi menurun. Kemungkinan hal ini disebabkan alkanolamida telah bersifat sebagai bahan pelarut  yang dapat  melarutkan bahan-bahan puratif.
Ucapan Terimakasih Pada kesempatan ini Peneliti
mengucapkan
terimakasih kepada Laboratorium Kimia  Organik  F-MIPA USU
dan  PT  Industri  Karet  Deli  yang  telah membantu didalam penyediaan tempat penelitian  didalam  membuat  alkanolamida dan  pengujian  terhadap  sifat-sifat  uji  tarik dari vulkanisat.

## Daftar Pustaka
[1]   M. Akiba & A.S.Hashim, Vulcanization and  crosslinking  in  elastomers, Prog. Polym. Sci., 1997, p. 475 – 521.
[2]   G.  Kraus,  Interactions  of  elastromers and  reinforcing  fillers,  Rubber Chem,Technol,  1965,  p.1070- 1114.
[3]  K.  E.  Polmanteer & Lentz, C.W, Reinforcement  studies-effect  of silica  structure  on  properties  and crosslink  density,  Rubber  Chem. Technol.48, 1975,p.795-809.
[4]   P.  E.  Pinter  &  Mc.  Gill,  C.R,Comparing rubber fillers in an energy concious  economy,  Rubber  World International. 1978, p.117. [5]  M.   R, Silverstein, Spectrometric Identification of Organic Compounds.  Fourth  edition.  John Wiley  &  Son,  New  York,1997,
p.166-170.
[6] Indra Surya, Pengaruh penambahan Bis (3- trietoksisililpropil)  tetrasulfida  pada pengukuhan  silika  terhadap  sifat- sifat  uji  tarik  karet  alam,  Jurnal Teknologi  Proses,  Vol.  1  No,  2002