## SIFAT DINAMIK MEKANIKAL VULKANISAT KARET ALAM- ORGANOCLAY

## Dynamic Mechanical Properties of NR-OrganoclayVulcanizates
1,2 2 2 3
M. Irfan FATHURROHMAN , Bambang SOEGIJONO , Emil BUDIANTO , dan Koji YONEDA
1 Pusat Penelitian Karet, Jl. Salak No. 1 Bogor 16151
2 Ilmu Material – Universitas Indonesia
3 Material Analysis Department - Nissan Arc, LTD Email : irfan@bptkbgr.com
Diterima tanggal 7 Januari 2013 / Disetujui tanggal 24 April 2013
Jurnal Penelitian Karet, 2013, 31 (1)  : 45 - 53 Indonesian  J.  Nat. Rubb. Res. 2013, 31 (1) : 45 - 53

## Abstract
Dynamic  and  swelling  properties  of natural  rubber  (NR)  vulcanizates  filled  with organoclays  with  different  d-spacings  were studied. Dynamic properties were determined by  using  Dynamic  Mechanical  Thermal Analyzer  (DMTA).    The  results  showed  that organoclay  with  higher  d-spacing  (15A) produced  intercalation/exfoliation  structure in  NR  matrix,  so  it  increased  dynamic mechanical and swelling properties.  Storage modulus  under  Tg  and  upper  Tg  increased with  increasing  d-spacing  of  organoclay. Also,  organoclay  decreased  tan d and  tg  of vulcanizates,  especially  organoclay  15A. Organoclay  15A  in  NR  vulcanizates  could decrease swelling value and the coefficient of diffusion,  sorptivity  and  permeability  it  also improved crosslink density of NR/organoclay 15A and elasticity vulcanizate.
Keywords: Natural   rubber, dynamic mecha- nical properties, , organoclay

## Abstrak
Sifat dinamik dan swelling vulkanisat karet  alam  (NR)  yang  mengandung  bahan pengisi organoclay dengan basal spasi yang berbeda  telah  dipelajari.  Vulkanisat  NR/ organoclay dibuat  dengan  menggunakan metode pelelehan kompon di dalam gilingan terbuka.  Sifat  dinamik  diukur  dengan menggunakan Dynamic Mechanical Thermal A n a l y z e r ( D M T A ) .   H a s i l   p e n e l i t i a n m e n u n j u k k a n   b a h w a   p e n a m b a h a n organoclay dengan  basal  spasi  lebih  besar (15A)  menghasilkan  struktur  interkalasi/ eksfoliasi  di  dalam  matrik  karet  alam sehingga  sifat  dinamik  mekanikal  dan swelling menjadi  lebih  baik. Storage
modulus di  bawah  Tg  dan  di  atas  Tg meningkat dengan peningkatan basal spasi organoclay .  Adanya organoclay juga menyebabkan  penurunan  tan d dan  Tg vulkanisat,  terutama organoclay 15A. Organoclay 15A  di  dalam  vulkanisat  karet alam dapat menurunkan nilai swelling dan k o e f i s i e n   d i f u s i ,   s o r p t i v i t a s   s e r t a permeabilitas.  Derajat  ikatan  silang  dari NR/ organoclay 15A  sedikit  lebih  besar  dan memperbaiki sifat elastis vulkanisat.
Kata kunci: Karet  alam,  sifat  dinamik mekanikal, organoclay

## PENDAHULUAN
Karet  alam  (NR)  merupakan  bahan alam  yang  banyak  digunakan  untuk  ban kendaraan  bermotor,  ban  dalam,  serta barang jadi teknik lainnya seperti bantalan mesin, seal ,  bantalan  jembatan,  bantalan gempa dan lain sebagainya. Barang jadi yang terbuat dari karet alam merupakan produk komposit  yang  terdiri  atas  dua  fasa  atau lebih.  Penambahan  bahan  yang  bersifat menguatkan  ke  dalam  matriks  karet  alam akan  menghasilkan  komposit  dengan  sifat mekanik,  dinamik,  ketahanan  panas,  dan sifat  pengembangan  ( swelling )  yang  lebih baik. Bahan penguat yang sering digunakan untuk pembuatan barang jadi karet adalah karbon  hitam  ( carbon  black ).  Akan  tetapi, karbon hitam dibuat dari minyak bumi dan d a p a t   m e n y e b a b k a n   p o l u s i   s e r t a menghasilkan produk karet berwarna hitam. Oleh karena itu, sejak dua dekade terakhir, para peneliti sedang mengembangkan bahan penguat  lain  yang  dapat  menggantikan karbon  hitam.  Salah  satu  bahan  penguat yang dapat digunakan adalah organoclay .
Sejak  para  peneliti  dari  grup  Toyota b e r h a s i l   m e m b u a t   n a n o k o m p o s i t p o l i a m i d / o r g a n o c l a y ,   p a r a   p e n e l i t i memfokuskan untuk melakukan penelitian dengan  menggunakan  polimer  yang berbeda,  salah  satunya  karet  alam.  Sifat- sifat  yang  diamati  oleh  para  peneliti sebagian besar adalah sifat mekanik seperti yang  dilakukan  oleh  Arroyo et  al. (2003), y a n g   m e m b u a t   n a n o k o m p o s i t   N R / organoclay sebanyak  10  phr  dengan  sifat mekanik yang setara dengan 40 phr karbon hitam.  Penambahan organoclay dengan intercalant  agent octadecylamine memiliki sifat mekanik yang lebih baik dibandingkan dengan  menggunakan intercalant  agent metyltallow  bis-2-hydroxyethyl  ammonium . P e n i n g k a t a n   s i f a t   m e k a n i k   d a r i nanokomposit  NR/ organoclay disebabkan adanya  eksfoliasi  silikat  di  dalam  matrik karet  sehingga  terjadi  peningkatan  luas permukaan  kontak  antara  bahan  pengisi dan  karet  alam  (Madhusoodanan et  al ., 2006).
Adanya organoclay di  dalam  matriks karet alam juga berpengaruh terhadap sifat dinamik  nanokompositnya.  Peningkatan eksfoliasi  silikat  di  dalam  matriks  karet dapat  menurunkan  suhu  transisi  gelas, tan d , dan meningkatkan storage modulus (Schon et  al .,  2002).  Peningkatan  jumlah organoclay di dalam matrik karet alam dapat meningkatkan storage  modulus (Ramorino et  al .,  2007). Organoclay sebanyak  3  phr dapat meningkatkan storage modulus pada saat  di  bawah  suhu  transisi  gelas  (Tg).  Di atas  Tg,  nanokomposit  memiliki  modulus yang sama dengan karet alam tanpa bahan pengisi organoclay (Li et al ., 2008).
Sifat  lain  yang  dipengaruhi  oleh adanya  eksfoliasi  silikat  di  dalam  matriks karet adalah sifat pengembangan ( swelling ). Li et al . (2008) membuat nanokomposit karet alam/ organoclay dengan  jumlah  yang sedikit,  yaitu  di  bawah  5  phr.  Dengan penambahan organoclay yang  relatif  kecil dapat  meningkatkan  sifat  mekanik, menurunkan  derajat  pengembangan n a n o k o m p o s i t   a t a u   m e n i n g k a t k a n ketahanan terhadap minyak, meningkatkan sifat  ketahanan  terhadap  panas,  dan menurunkan  sifat  permeabilitas  oksigen. S i f a t   p e n g e m b a n g a n   n a n o k o m p o s i t pencampuran karet alam dan karet stirena butadiena  (SBR)  dengan organoclay
menghasilkan  nanokomposit  dengan  sifat mekanik yang lebih baik, dan meningkatkan sifat  pengembangan,  dan  stabilitas termalnya (Shan et al ., 2011).
Penelitian  mengenai  pembuatan  dan k a r a k t e r i s t i k   s i f a t   n a n o k o m p o s i t NR/ organoclay masih  terus  berlanjut dengan  mengamati  pengaruh organoclay terhadap  sifat-sifat  nanokompositnya. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengamati pengaruh organoclay dengan  basal  spasi yang  berbeda  terhadap  sifat  dinamik  dan pengembangan ( swelling ) di dalam toluen.

## BAHAN DAN METODE
Pada  penelitian  ini  digunakan  karet alam jenis SIR 3WF yang didapat dari kebun Jalupang, PTPN 8 dan bahan kimia kompon karet  seperti  ZnO,  asam  stearat, N- cyclohexylbenzhothiazole-2-sulfenamide (CBS), dan belerang dengan grade komersial. Penelitian  ini  menggunakan  dua  tipe organoclay dengan basal spasi yang berbeda diperoleh  dari Southern  Clay  Products.  Inc. Rocwood  additives .  Jarak  basal  spasi  yang digunakan  adalah  2,42  nm  dan  3,15  nm cloisite®  15A  dan  20A.  Kedua  jenis organoclay ini menggunakan bahan organik modifikasi  yang  sama,  yaitu dimethyl d e h y d r o g e n a t e d   t a l l o w   q u a t e r n a r y ammonium .

## Pencampuran dan Vulkanisasi
Proses  pencampuran  dilakukan dengan  menggunakan  gilingan  terbuka (open mill) dengan perbandingan kecepatan rol  1:1,4.  Suhu  gilingan  dijaga  pada  suhu o 60  ±  5 C.  Karet  alam  dimastikasi  terlebih dahulu  selama  2  menit,  kemudian ditambahkan  ZnO  dan  asam  stearat. Organoclay dicampur  kedalam  kompon selama  10  menit.  Terakhir  ditambahkan bahan pencepat N-cyclohexylbenzhothiazole- 2-sulfenamide (CBS), dan belerang. Kompon karet  disimpan  pada  suhu  ruang  selama minimal  16  jam.  Formulasi  kompon disajikan pada Tabel 1.
Waktu vulkanisasi ditentukan dengan menggunakan Moving  Die  Rheometer (MDR o 2000)  pada  suhu  150 C  sesuai  ISO  6502. K o m p o n   k e m u d i a n   d i c e t a k   d e n g a n

## Fathurrohman, Soegijono, Budianto, dan Yoneda
ketebalan  2  mm  menggunakan  cetakan 2 bertekanan  dengan  tekanan  9,8  kg/cm ,
o pada suhu 150 C dengan waktu pematangan yang  didapat  dari  hasil  pengukuran rheometer.

## Pengukuran Sifat Dinamik Mekanikal
S i f a t   d i n a m i k   m e k a n i k a l   d a r i vulkanisat karet alam dan karet alam yang mengandung organoclay ditentukan dengan menggunakan Dynamic Mechanical Thermal A n a l y z e r ( D M T A   V   R h e o m e t r i c Scientific.Inc).  Bentuk  dari  contoh  uji berupa  lembaran  dengan  panjang  8  mm lebar 5 mm dan tebal 2 mm. Rentang suhu o pengujian  dilakukan  dari  -100 C  sampai
o o -1
+100 C dengan laju pemanasan 5 C menit  ; frekuensi 10 Hz dan regangan 0,02%. Proses pendinginan  menggunakan  nitrogen  cair. Hasil pengujian berupa loss tangent (tan d ) yang merupakan perbandingan antara loss modulus (E”) terhadap storage  modulus (E') dan  suhu  transisi  gelas  (Tg)  yang  didapat dari puncak loss modulus .
Uji Swelling Dalam Toluen
Pengujian swelling dilakukan  sesuai dengan  metode  uji  ISO  1817.  Contoh  uji dengan  lebar  10  mm,  panjang  20  mm  dan ketebalan  2  mm  dipotong  dari  vulkanisat karet  alam  dan  karet  alam  dengan  bahan pengisi organoclay . Contoh direndam dalam toluen  pada  suhu  ruang.  Pada  interval
waktu tertentu, contoh uji diambil kemudian toluen  yang  terdapat  pada  permukaan contoh diseka dengan menggunakan kertas tisu selanjutnya ditimbang.
Laju  difusi  dihitung  dengan  meng- gunakan penyelesaian hukum Fick's kedua sebagai berikut:

## Tabel 1. Formula kompon karet dalam bsk (berat seratus karet)
Table 1. Rubber compound formulae in phr (part hundred rubber)
Bahan Material NR NR/20A NR/15A SIR 3WF Zink oksida Asam stearat Belerang CBSa Organoclay 15 A Organoclay 20 A 100 5 2 1,5 2,5 - - 100 5 2 1,5 2,5 - 6 100 5 2 1,5 2,5 6 - Dimana: h =  ketebalan 1/2
q = slope bagian linier dari kurva    t vs t =   absorpsi pada saat kesetimbangan ............ (1) ... (2)
t  dihitung  dengan  persamaan  sebagai berikut (Obasi et al ., 2009)
P e n y e r a p a n   p e l a r u t   k e   d a l a m vulkanisat  karet  juga  bergantung  dari kemampuan pelarut untuk menyerap masuk ke dalam vulkanisat karet atau biasa disebut sorptivity .  Koefisien  sorptivitas  dihitung dengan  persamaan  berikut  (Obasi et al ., 2009) :
Dimana:
= massa  pelarut  yang  terserap  pada saat kesetimbangan = massa contoh awal ................. (3) ¥ Q 0 M M S ¥ = M M ¥
Sifat dinamik mekanikal vulkanisat karet alam-organoclay
2 4 ÷ ÷ ø ö ç ç è æ = ¥ Q h D q p 100 awal Massa toluen molekul Berat / terserap yang toluen Massa x Q t = Q
Permeabilitas  bergantung  dari  difusi dan sorptivity , koefisien permeation dihitung dengan  menggunakan  persamaan  berikut (Obasi et al ., 2009) :
P = D x S .............. (4)

## Uji Derajat Ikatan Silang
Derajat  ikatan  silang  dari  vulkanisat n a n o k o m p o s i t   d i t e n t u k a n   d e n g a n menggunakan  metode  keseimbangan swelling .  Contoh  uji  dengan  lebar  10  mm, panjang  20  mm  dan  ketebalan  2  mm dipotong  dari  vulkanisat  nanokomposit. Contoh  direndam  dalam  toluen  pada  suhu ruang di ruang gelap selama 48 jam. Setelah itu,  toluen  yang  terdapat  pada  permukaan contoh diseka dengan menggunakan kertas tisu  dan  kemudian  di  timbang.  Contoh  uji kemudian  dipanaskan  di  dalam  oven  pada o s u h u   6 0 C   s e l a m a   2 4   j a m   u n t u k menghilangkan  toluene  yang  terserap. Contoh vulkanisat yang kering di timbang.
Derajat  ikatan  silang  (n)  dihitung dengan  menggunakan  persamaan  Flory- Rehner sebagai berikut (Arroyo et al ., 2003):
.. (5) ...... (6)
Dimana : V   :  volume molar toluen (106,2),
0 c :  parameter  interaksi  Flory-Huggins (0,393)
V   : fraksi volume karet di dalam pelarut rf ( c o n t o h   u j i   v u l k a n i s a t   k a r e t mengandung  bahan  pengisi  yang mengalami pengembangan).
V dihitung  dengan  menggunakan rf persamaan Ellis dan Welding sebagai berikut (Bhattacharya et al ., 2008):
Dimana :
D  = berat contoh yang telah dikeringkan f = fraksi berat bahan pengisi
W  = berat contoh awal
r = densitas polimer r r = densitas pelarut s Ao = banyaknya pelarut yang terserap.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Dinamik Mekanik Vulkanisat NR dan NR/ Organoclay
Contoh uji vulkanisat NR dan NR yang mengandung organoclay sebanyak  6  phr diuji  dengan  menggunakan  DMTA.  Hasil storage  modulus dari  vulkanisat  NR  dan NR/ organoclay pada  berbagai  suhu disajikan  pada  Gambar  1.  Pada  gambar tersebut terlihat bahwa adanya organoclay di dalam vulkanisat karet dapat meningkatkan storage  modulus di  bawah  suhu  transisi gelas (Tg) dan di atas suhu transisi gelas (Tg). Peningkatan storage modulus (E') vulkanisat NR/ organoclay disebabkan  pengaruh penguatan dari organoclay di dalam matriks karet  alam.  Pengaruh  penguatan  akan s e m a k i n   m e n i n g k a t   b i l a   t e r j a d i interkalasi/eksfoliasi  silikat  yang  cukup besar di dalam matriks karet alam sehingga mengakibatkan adanya interaksi ( interfacial action ) yang kuat antara karet dengan bahan pengisi (Das et al. , 2011).
Adanya  perbedaan  basal  spasi  dari kedua organoclay menghasilkan  dispersi yang berbeda, sehingga storage modulus dari NR/ organoclay cloisite ® 15A lebih besar bila dibandingkan  dengan  NR/ organoclay cloisite  ®  20A  (Gambar  2).  Dispersi  dari organoclay cloisite  ®  20  A  masih  terdapat aglomerasi  di  dalam  matriks  karet  alam (Gambar 2). Aglomerasi terjadi karena tidak semua lapisan silikat mengalami delaminasi (pemisahan  lapisan)  atau  dengan  kata  lain hanya  sebagian  silikat  yang  mengalami interkalasi/eksfoliasi.
Penambahan organoclay ke  dalam karet alam sedikit menurunkan tan d seperti yang disajikan pada Gambar 3. Puncak tan d terlihat pada rentang suhu -50 - 20C, yang merupakan daerah transisi. NR/ organoclay cloisite ® 15A memiliki tan d yang lebih kecil dibandingkan  dengan  NR/ organoclay cloisite ® 20A. Penurunan puncak tan   atau peningkatan sifat elastisitas disebabkan oleh adanya  peningkatan  derajat  interkalasi/ eksfoliasi  lapisan  silikat  di  dalam  matriks karet alam (Schon et al. , 2002).
Fathurrohman, Soegijono, Budianto, dan Yoneda
úû ù êë é - = + + - - 2 3 / 1 0 ) 2 ) 1 (ln( Vrf Vrf n V Vrf Vrf Vrf c 1 0 1 ) ( 1 ) ( - + - - - - = s A r W D r W D rf V r r f r f
Gambar  1. Storage modulus (E') vulkanisat NR dan NR/ organoclay pada berbagai suhu Figure 1.Storage  modulus  (E')  of  NR  and  NR/organoclay  vulcanizates  at  various temperatures
Gambar 2. Foto vulkanisat NR (a), NR/15A (b), dan  NR/20A (c)
Figure    2. Images of NR (a), NR/15A (b), and  NR/20A (c) vulcanizates
(a) (b) © Suhu (Temperature) °C E’ (Pa) -100 -90 -50 -70 -30 -80 -40 -60 -20 -10 0 10 50 30 90 70 20 60 40 100 80 NR/20A NR/15A NR I.E+05 I.E+06 I.E+07 I.E+08 I.E+09 I.E+10

## Sifat dinamik mekanikal vulkanisat karet alam-organoclay
Gambar 3. Tan d vulkanisat NR dan NR/ organoclay pada berbagai suhu Figure    3. Tan d of NR and NR/organoclay vulcanizates at various temperatures
Penentuan  suhu  transisi  gelas  (Tg) d e n g a n   m e n g g u n a k a n   D M T A   d a p a t dilakukan  dengan  tiga  cara,  yaitu menggunakan  simpangan  dari  perubahan storage modulus (E'), puncak maksimum loss modulus (E”)  dan  puncak  maksimum  tan (Herzog et  al, 2005).  Pada  penelitian  ini, penentuan  Tg  ditentukan  dengan  puncak maksimum loss  modulus (E”).  Gambar  4 memperlihatkan  bahwa  penambahan organoclay sedikit menggeser suhu transisi o gelas menjadi lebih rendah, yaitu dari -39 C o menjadi  -40 C.  Suhu  transisi  gelas vulkanisat NR/ organoclay cloisite ® 15A dan NR/ organoclay cloisite  ®  20A  dengan menggunakan loss  modulus bernilai  sama. Hal ini dikarenakan pada saat lapisan silikat terinterkalasi/ tereksfoliasi di dalam matriks karet,  sejumlah  garam  ammonium  yang terdapat  pada  permukaan  silikat  berperan sebagai plasticizer (Schon et al. , 2002).
Sifat Swelling Vulkanisat  NR  dan NR/ Organoclay
Kurva swelling vulkanisat  karet  alam dan karet alam/ organoclay di dalam toluen pada  suhu  ruang  diperlihatkan  pada G a m b a r   5 .   P a d a   g a m b a r   t e r s e b u t
memperlihatkan  bahwa  adanya organoclay di  dalam  vulkanisat  karet  alam  dapat menurunkan  penyerapan  pelarut  ke  dalam matrik  karet  alam.  Vulkanisat  karet  alam yang mengandung organoclay dengan basal spasi  lebih  besar  (15A)  lebih  menurunkan penyerapan  pelarut.  Penurunan  laju penyerapan  pelarut  diakibatkan  karena a d a n y a   l a p i s a n c l a y y a n g   b e r s i f a t impermeable sehingga  dapat  meningkatkan panjang  rata-rata  garis  difusi  di  dalam matriks  karet  alam  (Yahaya et al .,  2010). Penurunan  laju  penyerapan  pelarut  ini membuktikan  bahwa organoclay 15A terdispersi lebih baik di dalam matriks karet alam.
Nilai  koefisien  difusi,  sorptivitas  dan permeabiliatas disajikan pada Tabel 2. Pada tabel  tersebut  terlihat  bahwa  adanya organoclay di  dalam  vulkanisat  karet  alam dapat  menurunkan  koefisien  difusi, sorptivitas dan permeabilitas. Penurunan ini mungkin  disebabkan  karena  matrik interkalasi  masuk  ke  dalam,  sehingga menghambat  interaksi  antara  pelarut dengan matriks karet alam dan juga adanya interaksi  yang  kuat  antara  bahan  pengisi dengan matriks karet alam terutama untuk vulkanisat  NR  dengan  bahan  pengisi organoclay 15A.
Suhu (Temperature) °C -100 -90 -50 -70 -30 -80 -40 -60 -20 -10 0 10 50 30 20 40 tan d 0.01 0.21 0.41 0.61 0.81 1.01 1.21 1.41 1.61 1.81 2.01 2.21 2.41 NR/20A NR/15A NR
Fathurrohman, Soegijono, Budianto, dan Yoneda
Gambar 4. Loss modulus (E”) vulkanisat NR dan NR/ organoclay pada berbagai suhu Figure   4.  Loss modulus (E”) of NR and NR/organoclay vulcanizates at various temperatures
Gambar 5.  Swelling vulkanisat NR dan NR/ organoclay Figure    5.  Swelling of NR and NR/organoclay vulcanizates
-100 -90 -50 -70 -30 -80 -40 -60 -20 -10 0 10 I.E+07 I.E+08 I.E+09 E’ (Pa) Suhu (Temperature) °C NR/20A NR/15A NR
Sifat dinamik mekanikal vulkanisat karet alam-organoclay
0 0 2 3 4 0.5 1.5 2.5 3.5 50 100 150 200 250 300 350 400 450 2 t  (detik/ second ) Q(% mol) NR/20A NR/15A NR
Tabel 2. Koefisien difusi, sorptivitas dan permeabilitas vulkanisat NR dan NR/ organoclay Table 2. Coefficient of diffusion, sorptivity and permeability of NR and  NR/organoclay vulcanizates
Derajat  Ikatan  Silang  dan  Parameter Thermodinamika  Vulkanisat  NR  dan NR/ Organoclay
Tabel 3 memperlihatkan derajat ikatan silang  dan  parameter  termodinamika vulkanisat  NR  dan  NR/ organoclay .  Derajat ikatan silang vulkanisat yang mengandung organoclay dengan  basal  spasi  lebih  besar yaitu  15A  lebih  besar  bila  dibandingkan dengan vulkanisat NR. Hal ini membuktikan b a h w a o r g a n o c l a y 1 5 A   m e n g a l a m i interkalasi/eksfoliasi di dalam matriks karet alam, tetapi derajat ikatan silang organoclay 20A sama dengan derajat ikatan silang NR. Hal  ini  dimungkinkan  karena  adanya aglomerasi dari organoclay di dalam matriks karet  menyebabkan  bahan  pengisi  yang ditambahkan  menjadi  tidak  berpengaruh signifikan terhadap derajat ikatan silang.
Pendekatan  termodinamika  diguna- kan  untuk  mempelajari  interaksi  antara karet  dengan  bahan  pengisi  di  dalam vulkanisat  karet  alam.  Karet  yang  telah mengalami ikatan silang tidak bisa terlarut di  dalam  toluen  tapi  dapat  mengalami swelling . Swelling ini bergantung dari rapat ikatan  silang  karet  dan  pelarut  yang digunakan. Karet yang memiliki rapat ikatan silang  tinggi  akan  menghasilkan swelling
Contoh Sample Koefisien difusi, Diffusion coefficient D x 10 7 (cm 2 dt -1 ) Koefisien  sorptivitas Sorptivity coefficient S Koefisien  permeatibitas Permeability coefficient P x 10 6 (cm 2 dt -1 ) NR 10,70 3,20 3,42 20A6 7,50 2,87 2,15 15A6 6,95 2,78 1,93
yang rendah, sebaliknya jika karet memiliki rapat ikatan silang rendah maka swelling di dalam pelarut menjadi tinggi. Ekspansi dari karet  di  dalam  pelarut  akan  berpengaruh signifikan  terhadap  entropi  (S)  dan  elastik energi Gibbs bebas (G). Elastik energi Gibbs bebas dari vulkanisat NR/ organoclay dapat d i t e n t u k a n   d e n g a n   m e n g g u n a k a n persamaan  Flory-Huggins  dan  sesuai dengan  teori  elastisitas  karet,  DS  dapat ditentukan  dari  G  =  -TS,  dengan  asumsi tidak  ada  perubahan  energi  dalam  dari jaringan  karet  pada  saat  mengalami peregangan (Lopez-Manchado et al ., 2003).
Pada  Tabel  3  terlihat  bahwa  terjadi kenaikan G pada vulkanisat NR/ organoclay 15A. G berhubungan dengan sifat elastisitas bahan  (Lopez-Manchado et al .,  2003) sehingga NR/ organoclay 15A memiliki sifat elastisitas  lebih  baik  dibanding  vulkanisat NR dan NR/ organoclay 20A. Molekul karet dapat  masuk  ke  dalam  galeri organoclay menghasilkan  struktur  eksfoliasi.  Hal  ini terjadi  terutama  pada organoclay 15A. Struktur  eksfoliasi organoclay di  dalam matriks  NR  menghasilkan  vulkanisat dengan elastisitas yang lebih baik.
.... ... (7)
Tabel  3. Derajat  ikatan  silang  dan  karakteristik  termodinamika  vulkanisat  NR  dan NR/ organoclay Tabel 3. Crosslink  density  and  thermodynamic  characteristics  of  NR  and  NR/organoclay vulcanizates
Contoh Sample Derajat ikatan silang Crosslink density (n) Energi Gibbs bebas Gibbs Free Energy D G (J/mol) Entropi Entrophy D S (J/mol) NR 1,71 x 10 -4 -22,08 7,41 x 10 -2 20 1,71 x 10 -4 -22,05 7,40 x 10 -2 15 1,75 x 10 -4 -22,70 7,62 x 10 -2

## Fathurrohman, Soegijono, Budianto, dan Yoneda
) 2 ) 1 (ln( Vrf Vrf Vrf RT G c + + - = D

## KESIMPULAN DAN SARAN
Organoclay dengan  basal  spasi  lebih besar  (15A)  dimungkinkan  menghasilkan struktur  interkalasi/eksfoliasi  di  dalam matrik  karet  alam  sehingga  sifat  dinamik dan swelling menjadi  lebih  baik. Storage modulus di  bawah  Tg  dan  di  atas  Tg meningkat dengan peningkatan basal spasi organoclay .  Adanya organoclay juga menyebabkan  penurunan  tan d dan  Tg vulkanisat,  terutama organoclay dengan basal spasi lebih besar (15A). Organoclay di dalam  vulkanisat  karet  alam  dapat menurunkan sifat swelling dan menurunkan koefisien  difusi,  sorptivitas  serta  permea- bilitas  terutama  untuk organoclay 15A. Derajat  ikatan  silang  dari  NR/ organoclay 15A  sedikit  lebih  besar  dan  menghasilkan sifat  elastis  yang  lebih  baik  dibuktikan dengan  kenaikan G.  Pada  penelitian selanjutnya  disarankan  untuk  mengkaji pengaruh  penambahan organoclay yang dapat  menghasilkan  struktur  interkalasi atau ekspoliasi di dalam matriks karet alam.

## DAFTAR PUSTAKA
Arroyo,  M.,  M.A.  Lopez-Manchado,  and  B.
H e r r e r o .   2 0 0 3 .   O r g a n o - montmorillonite  as  substitute  of carbon  black  in  natural  rubber compounds. Polymer 44, 2447 – 2453.
Bhattacharya, M and A. K. Bhowmick. 2008. P o l y m e r - f i l l e r   i n t e r a c t i o n   i n nanocomposites:  new  interface  area function  to  investigate  swelling behavior  and  Young's  modulus.
Polymer 40, 4808 – 4818.
Das.  A,  D.Y.  Wang,  K.W.  Stockelhuber,  R. Jurk, J. Friztsche, M. Kluppel and G. Heinrich.  2011.  Rubber-clay  nano composites:  some  recent  results. Advanced  Polymer  Science 239, 85–166.
Herzog. B, D.J. Gardner, R.J. Anido and B. Goodell.  2005.  Glass-transition temperature  based  on  dynamic m e c h a n i c a l   t h e r m a l   a n a l y s i s techniques  as  an  indicator  of  the adhesive  performance  of  vinyl  ester resin. J.  Applied  Polymer  Science 97, 2221– 2229.
D
Li, P., L. Wang, G. Song, L. Yin, F. Qi and L. Sun.  2008.  Characterization  of  high- performance  exfoliated  natural rubber/organoclay  nanocomposites. J. Applied Polymer Science 109, 3831 – 3838.
Lopez-Manchado.  M.A,  B.  Herrero  and  M. Arroyo.  2003.  Preparation  and c h a r a c t e r i z a t i o n   o f   o r g a n o c l a y nanocomposites  based  on  natural rubber. Polymer  International 52,
1070–1077.
Madhusoodanan,  K.N  and  S.  Varghese. 2006.  Technological  and  processing properties  of  natural  rubber  layered silicate-nanocomposites  by  melt intercalation  process. Journal  of A p p i e d   P o l y m e r   S c i e n c e 1 0 2 ,
2537–2543.
Obasi, H.C., O. Ogbobe and I.O. Igwe. 2009. Diffusion  characteristics  of  toluene into natural rubber/linear low density polyethylene  blends. Int.  J.  Polymer Science, 1 – 6.
Ramorino, G., F. Bignotti, L. Conzatti and T. Ricco. 2007. Dynamic and viscoelastic behavior  of  natural  rubber/layered silicate  nanocomposites  obtainded  by melt  blending. Polymer  Engineering and Science, 1650 – 1657.
Schon,  F.,  R.  Thomann  and  W.  Grovski. 2002. Shear controlled morphology of rubber/organoclay  nanocomposites and  dynamic  mechanical  analysis. Macromol. Symp . 189, 105 – 110.
Shan, C., L. Wang, P. Li, G. Song and Z. Gao. 2011.  Preparation,  characterization, a n d   a p p l i c a t i o n   o f   N R / S B R / organoclay nanocomposites in the tire industry. J.  Applied  Polymer  Science 119, 1185 – 1194.
Yahaya. L.E, K.O. Adebowale, A.R.R. Menon, S.  Rugmini,  B.I.  Olu-Owulabi  and Chameswary.  2010.  Journal  Natural rubber/organoclay  nanocomposites: e f f e c t   f i l l e r   d o s a g e   o n   t h e physicomechanical  properties  of vulcanizates. African  Journal  of  Pure and Applied Chemistry 4(9), 198 – 205.

## Sifat dinamik mekanikal vulkanisat karet alam-organoclay