i

LAPORAN AKHIR

PENELITIAN DASAR UNGGULAN PERGURUAN TINGGI

PENAMBAHAN KOMONOMER DIVINYL BENZENA UNTUK

MENINGKATKAN DERAJAT PENCANGKOKAN ANHIDRIDA

MALEAT PADA KARET ALAM SIKLIS

Tahun ke-2 dari rencana 2 tahun

Ketua Peneliti:

Dr. M. SAID SIREGAR, S. Si., M. Si.

NIDN: 0027117002

Anggota Peneliti 1:

MASYURA M. D., S.P., M.Si.

NIDN: 0108067301

Anggota Peneliti 2:

Dr. Ir. Desi Ardilla, M. Si.

NIDN: 0120096702

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUMATERA UTARA NOPEMBER, 2018

ii

i

iii

RINGKASAN

Telah dilakukan penelitian tentang pencangkokan anhidrida maleat (AM) pada

karet alam siklis (KAS) dengan penambahan komonomer divinyl benzena untuk

meningkatkan derajat pencangkokan (grafting) AM pada KAS pada fase leleh di dalam

pencampur internal (internal mixer). Berdasarkan data spektrum FT-IR dapat dilihat bahwa

telah terjadi pencangkokan gugus Anhidroda Maleat pada Karet Alam Siklis dengan

munculnya serapan pada bilangan gelombang sekitar 1700 cm-1

. Semakin banyak

komonmer Divinyl benzena yang ditambahkan maka semakin tinggi derajat grafting AM

pada KAS. Berdasarkan spektrum DSC diperoleh informasi bahwa pencangkokan

anhidrida maleat mempengaruhi suhu transisi gelas produk pencangkokan, semakin tinggi

derajat pencangkokan maka semakin tinggi suhu transisi gelasnya. Sedangkan berdasarkan

data spektrum TGA dipeloreh data yang menunjukkan produk pencangkokan tidak

mengalami perubahan sifat thermal yang signifikan dengan meningkatnya derajat grafting

AM pada KAS.

Kata kunci: pencangkokan, karet alam siklis, anhidrida maleat, divinyl benzena

ii

iv

PRAKATA

Puji syukur kepada Tuhan yang maha Esa atas segala limpahan rahmad beserta

karunia-Nya sehingga laporan akhir penelitian ini dapat ditulis dengan baik. Laporan akhir

penelitian ini merupakan laporan yang memuat hasil penelitian yang kami lakukan pada

tahun 2018.

Sesuai proposal maka pada tahun kedua (2018) kami melakukan pencangkokan

Anhidrida maleat pada Karet Alam Siklis menggunakan komonomer divinyl benzena

dengan dan tanpa kehadiran peroksida. Kami ingin mempelajari peranan komonomer

divinyl benzene untuk meningkatkan derajat pencangkokan anhidrida maleat pada karet

alam siklis. Dipelajari juga bagaimana derajat pencangkokan ini dengan kehadiran

peroksida.

Pencangkokan dengan berbagai macam komposisi sesuai rancangan penelitian telah

dilakukan dan produk pencangkokan telah diperoleh. Kami telah melakukan karakerisasi

dengan FT-IR untuk melihat derajat graftingnya. Untuk memahami sifat thermal produk

pencangkokan dapat dilihat dari data TGA dan DSC.

Demikian kami sampaikan terkait hasil penelitian secara umum dalam laporan akhir

ini untuk dapat dimaklumi.

Peneliti:

1. Dr. Muhammad Said Siregar, S.Si.,M.Si. (Ketua)

2. Dr. Ir. Desi Ardilla, M.Si. (Anggota)

3. Masyura M.D., S.P, M.Si. (Anggota)

iii

v

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN PENGESAHAN............................................................................... i

RINGKASAN…………………………………………………………………… ii

PRAKATA................................................................................................. iii

DAFTAR ISI…….…………………………………………………………......... iv

DAFTAR TABEL ........................................................................................

DAFTAR GAMBAR.....................................................................................

DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................

BAB 1 PENDAHULUAN…………………………………………………….... 1

1.1. Latar belakang………………………………………………........ 1

1.2. Permasalahan……………………………………………….......... 2

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA………………………………………………... 4

2.1. Karet Alam………………………………………………….......... 4

2.2. Modifikasi kimia karet alam……………………………................ 4

2.3. Siklisasi karet alam…………..………….…………………........... 5

2.4. Pencangkokan……………………………………………….......... 6

2.5. Pencangkokan monomer Anhidrid Maleat..………………............ 6

2.6. Road map penelitian........................................................................ 8

BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN............................................ 9

BAB 4 METODE PENELITIAN……………………………………………..... 10

3.1. Alat dan Bahan……………………………………………........... 10

3.2. Prosedur Kerja……………………………………………............ 10

3.2.1. Reaksi dalam Pencampur Internal...................................... 10

3.2.2. Pemurnian produk pencangkokan..………………............. 10

3.2.3. Diagran Tulang Ikan............................................................ 10

BAB 5 HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI............................................ 12

BAB 6 RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA............................................... 13

BAB 7 KESIMPULAN DAN SARAN................................................................ 14

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………......................... 14

LAMPIRAN……………………………………………………………………... 17

iv

vi

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

Karet alam siklis (Cyclized Natural Rubber/CNR) merupakan produk reaksi

siklisasi karet alam yang dapat terjadi dengan melibatkan senyawa asam atau katalis

Friedel-Craft. Struktur kimia karet alam siklis (KAS) memiliki ikatan cincin enam karbon

dan sisa ikatan rangkap dua karbon-karbon (Mirzataheri, 2000 dan Riyajan, 2006).

Eddiyanto dkk. (2013) telah melaporkan modifikasi proses pembuatan KAS melalui reaksi

pemutusan rantai (chain scission) dan siklisasi.

KAS merupakan polimer alam non-polar yang berat molekulnya tetap tinggi dan

larut dalam pelarut karet dari kelompok pelarut organik/hidrokarbon yang bersifat

nonpolar. Karet alam siklis kurang baik sifat adhesinya terhadap senyawa polar dan atau

permukaan polar (polar surfaces) dan keberadaan sisa ikatan rangkap dua karbon-karbon

dalam strukturnya juga menyebabkan karet alam siklis menjadi kurang stabil.

Pencangkokan merupakan teknik yang secara luas dikenal dalam modifikasi

material polimer alam maupun sintesis. Dengan teknik pencangkokan dapat dihasilkan

produk dengan sifat-sifat yang diinginkan dengan mempertimbangkan sifat-sifat monomer

pemodifikasi (modifier monomer) yang akan digunakan. Untuk meningkatkan sifat adesi

karet alam siklis terhadap permukaan polar, telah dilakukan beberapa pencangkokan

(grafting) menggunakan monomer Anhidrida Maleat (Eddiyanto dkk., 2012; Siregar,

M.S. dkk., 2014 dan 2015), Metil Metakrilat (Siregar, M.S. dkk., 2013).

Pencangkokan dengan proses reaktif (reactive processing) dalam fase leleh

menggunakan peralatan ekstruder (extruder) dan/atau pencampur internal (internal mixer)

telah dilakukan pada pencangkokan Anhidrid Maleat terhadap KAS. Derajat pencangkokan

yang diperoleh masih relatif kecil (Siregar, M.S. dkk., 2014 dan 2015).

Untuk meningkatkan derajat pencangkokan monomer terhadap rantai polimer

beberapa peneliti menggunakan monomer penghubung (comonomer/coagent) yaitu stirena

(Herve Cartier dkk., 1997, 1998; Demin Jia dkk., 2000; J. Saelao dkk. 2004 dan Siregar,

M.S. dkk., 2014), divynil benzen (K. Doudin et al, 2009; Al-Malaika dan Eddiyanto,

2010), trimethylolpropane triacrylate/Tris (Al-Malaika dan W. Kong, 2005; Al-Malaika

dan Eddiyanto, 2010).

Penggunaan komonomer stirena untuk meningkatkan derajat pencangkokan

Anhidrida Maleat pada KAS telah dilaporkan. Komonomer stirena sangat berperan untuk

1

vii

meningkatkan derajat pencangkokan Anhidrida Maleat pada KAS. Dengan penambahan

komonomer stirena sebanyak dua kali jumlah monomer dapat meningkatkan derajat

pencangkokan 185% (Siregar, M.S. 2014).

Pada penelitian ini akan dilakukan penambahan komonomer divinyl benzena untuk

meningkatkan derajat pencangkokan Anhidrida Maleat pada KAS pada fase leleh (molten

state) dalam pencampur internal. Pada akhir penelitian ini ditargetkan akan diperoleh

produk pencangkokan anhidrida maleat pada KAS dengan kepolaran yang meningkat

sehingga sifat adhesinya terhadap senyawa dan atau permukaan polar meningkat untuk

pemanfaatan sebagai pengikat (binder) pada industri cat.

1.2. Permasalahan

1. Bagaimana peranan komonomer divinyl benzena pada reaksi pencangkokan

Anhidrid Maleat pada karet alam siklis.

2. Bagaimana karakteristik fisiko-kimia produk pencangkokan Anhidrida Maleat pada

KAS.

2

viii

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Karet Alam

Karet alam (Natural Rubber/NR), merupakan produk metabolit sekunder yang

dihasilkan oleh lebih dari 2000 jenis spesies tumbuhan. Pada umumnya karet alam

komersial yang dikenal diperoleh dengan penyadapan tumbuhan Hevea Brasiliensis dan

sisanya berasal dari tumbuhan semak dan tumbuhan kecil: milkweed (Asclepias spp.),

dandelion (Taraxacum spp.) dan Guayule. Senyawa isoprena, polimer rantai panjang linier

dengan unit berulang (monomer) isoprena, C5H8 yang terdiri atas 95% (w/w) cis-1,4-

poliisoprena, dengan berat molekul rata-rata 1.000.000 merupakan produk degradasi

utama karet alam, yang diidentifikasi pada tahun 1860 seperti yang dipublikasikan oleh

J.C.F. Williams pada tahun 1862 di Journal Of Chem. Soc. 15 Part 10 (Stevents, M. P.,

2001).

(a) (b)

Gambar 2.1 Rumus kimia cis-1,4-poliisoprena (a) dan trans-1,4-poliisoprena (b)

Pemanfaatan karet alam secara langsung sangat terbatas oleh karena sifatnya yang

tidak tahan terhadap panas, oksigen, ozon, radiasi, sinar matahari dan kelarutannya dalam

pelarut-pelarut hidrokarbon. Keterbatasan ini diakibatkan oleh terdapatnya ikatan rangkap

dua karbon-karbon pada struktur kimia cis-1,4-poliisoprena. Karet alam saat ini telah

diolah menghasilkan beberapa material yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari

seperti ban, balon, sarung tangan karet, benang karet, tabung/pipa/selang, belt

conveyor/transmission, seal, kondom, perekat (adhesive), pengikat (binder) dan lain-lain

(William Klingensmit dan Brendan Rodgers, 2004).

2.2. Modifikasi kimia karet alam

Pemakaian karet alam secara langsung dalam kehidupan manusia sangat terbatas

oleh karena sifat-sifat karet yang tidak stabil. Untuk meningkatkan pemakaian produk karet

CH2

C

H3C

C

H2C

H

CH2

C

H3C

C

H2C

H

3

ix

alam dalam bidang yang lebih luas maka perlu dilakukan modifikasi kimia terhadap

struktur kimia poliisoprena. Modifikasi kimia karet alam yang paling utama adalah terkait

dengan ikatan rangkap dua karbon-karbon dan introduksi gugus pemodifikasi (modifier)

pada rantai karbon polimer cis-1,4-poliisoprena yang bertujuan untuk mendapatkan sifat-

sifat dan stabilitas karet alam tertentu sehingga dapat diaplikasikan dalam bidang yang

lebih luas.

2.3. Siklisasi Karet Alam

Siklisasi karet alam merupakan reaksi pembentukan cincin enam karbon

intramolekuler cis-1,4-poliisoprena menghasilkan karet alam siklis (Cyclized Natural

Rubber/CNR), yang dapat terjadi dengan melibatkan senyawa asam atau katalis Friedel-

Craft. Perubahan karet alam menjadi resin/resinifikasi merupakan reaksi dimana terjadi

pengurangan jumlah ikatan rangkap poliisoprena yang diikuti dengan pembentukan

struktur siklis dan tidak terjadi perubahan rumus empiris karet, C5H8. Sementara itu berat

molekul tetap tinggi dan tetap larut dalam pelarut karet yang menunjukkan tidak terjadi

ikat silang (cross link). Karet kehilangan sifat elastisitasnya dan berubah menjadi material

yang keras dan rapuh. Pengurangan jumlah ikatan rangkat yang terjadi dalam reaksi

siklisasi bervariasi sekitar 40-90% (Mirzataheri, 2000 ; Riyajan, 2006).

Telah diusulkan mekanisme reaksi molekul-molekul poliisoprena dalam

pembentukan cincin enam karbon sebagai mekanisme ion karbonium. Reaksi ini dapat

terjadi sepanjang rantai poliisopren pada karet untuk menghasilkan struktur polisiklik

(Mirzataheri, 2000).

Sifat produk karet alam siklis bervariasi tergantung pada derajat siklisasi produk

yang dihasilkan. Dengan kata lain jumlah ikatan rangkap yang masih terdapat pada produk

mempengaruhi sifat karet alam siklis yang dihasilkan. Disamping itu bobot molekul juga

berpengaruh terhadap sifat karet alam siklis tersebut.

Rata-rata ukuran struktur siklis yang terbentuk selama proses siklisasi ditemukan

bahwa tidak tergantung pada konsentrasi karet dan katalisnya tetapi ditentukan oleh

temperatur reaksi siklisasi. Ikatan rangkap yang masih terdapat pada produk karet alam

siklis lebih kecil dari 20%.

4

x

n p q

Karet Alam Karet Alam Siklis/ CNR

20% 80%

Gambar 2.2 Reaksi siklisasi karet alam menghasilkan karet alam siklis

2.4. Pencangkokan

Pencangkokan (grafting) merupakan teknik yang secara luas dilakukan untuk

memodifikasi bahan polimer dengan tujuan mendapatkan sifat-sifat tertentu polimer yang

diinginkan. Pada reaksi pencangkokan terbentuk ikatan kovalen antar monomer dengan

rantai polimer. Teknik pencangkokan telah dilakukan dengan menggunakan inisiator panas

(Zhen Yao dkk., 1998), bahan kimia, radiasi, fotokimia, induksi plasma dan enzimatik (A.

Bhattacharya dan B. N. Misra, 2004).

2.5. Pencangkokan monomer Anhidrid Maleat

Anhidrid Maleat (AM) merupakan salah satu monomer polifungsional yang banyak

digunakan memodifikasi material polimer untuk menghasilkan material teknik, bioteknik

(bioengineering) dan nanoteknik (nanoengineering) berkinerja tinggi (high performance),

baik polimer alam maupun sintesis. Penggunaan Anhidrid Maleat telah berhasil

memperbaiki sifat-sifat kopolimer cangkok (graft copolymerization) polimer thermoplastik

seperti poliolefin, polistiren, poliamida dan juga biopolimer dapat terdegradasi

(biodegradable polymers), polisakarida dan karet alam dan sintesis (Zakir M. O. Rzayev,

2011).

Introduksi molekul anhidrid maleat pada molekul nonpolar senyawa poliolefin dan

karet mengatasi kelemahan akan rendahnya energi permukaan polimer ini, meningkatkan

hidrofilitas permukaannya sehingga bermanfaat pada aplikasi di bidang pelapisan (coating)

dan tinta cetak (printing ink) dan adhesinya terhadap polimer bersifat polar (poliamida),

logam dan serat kaca (glass fiber) (Zakir M. O. Rzayev, 2011).

Pada masa dekade terakhir ini, pencangkokan anhidrid maleat pada berbagai jenis

polimer thermoplastik terutama poliolefin dan pembuatan material teknik berkemampuan

tinggi (high performance engineering materials) dan nanokomposit dengan menggunakan

5

xi

sistim pereaksi reaktif (reactive extruder systems) dan in situ kompatibelisasi campuran

polimer telah sangat berkembang, bahkan beberapa berhasil secara komersial.

Sejarah pencangkokan anhidrid maleat pada polyolefin khususnya polipropilen (pp)

telah dimulai pada tahun 1969, dan berkembang sampai saat ini baik dalam fase larutan,

cairan (molten process) dan padatan (solid phase grafting process). Ide dan Hasegawa

telah melakukan pencangkokan anhidrid maleat pada polipropilen dalam fase cair

menggunakan benzoil peroksida sebagai inisiator dan plastograph Brabender menghasilkan

kopolimer cangkok yang kemudian digunakan dalam campuran poliamida dan polipropilen

(pp) sebagai pencampuran reaktif (Zakir M. O. Rzayev, 2011).

Untuk mempelajari mekanisme pencangkokan, fungsionalisasi pp dengan anhidrid

maleat telah diakukan penelitian dalam fase larutan (J. L. White, A. Sasaki, 2003) dan fase

leleh (N. G. Gaylord, R. Mehta, 1988) menggunakan berbagai jenis sistem ekstruder.

Dengan pertimbangan biaya yang lebih rendah dan peralatan maka dipilih metode dengan

fase leleh melalui proses reaktif.

Pencangkokan anhidrid maleat pada low density polietilena (LDPE) dengan

kehadiran dikumil peroksida dalam fase cair menghasilkan produk yang kemudian

digunakan sebagai kompatibeliser pada campuran polietilen dengan poliamida 66. Juga

dilaporkan bahwa reaksi berlangsung dalam pencampur internal dan ekstruder ganda

(twin-extruder) dan disampaikan kinetika reaksi pencangkokannya (J. Cha, J. L. White,

2001).

Pencangkokan anhidrid maleat pada polimer menggunakan sistim ekstruder screw

ganda (twin-screw extruder) sangat menguntungkan untuk memproduksi material baru

secara komersial. Twin-screw extruders berfungsi sebagai reactor aliran kontinu berperan

penting dalam produksi material termoplastik berkinerja tinggi (J. Cha, J. L. White, 2001).

Penelitian pencangkokan AM pada pp menggunakan proses reaktif di dalam Haake

torque rheometer diperoleh kesimpulan bahwa meningkatnya konsentrasi monomer

anhidrid maleat, inisiator, kecepatan rotor dan waktu reaksi mengakibatkan naiknya drajat

grafting AM pada pp ( Bettini dan Agnelli, 1999).

Pencangkokan AM pada karet alam dapat meningkatkan kompatibilitas antara karet

alam dengan elastomer polar dan plastic seperti poliamida. Belakangan ini pencangkokan

AM pada karet alam banyak dilakukan dalam fase leleh menggunakan pencampur seperti

roll mill dan pencampur internal/internal mixer ( J. Saelao, P. Phinyocheep, 2005).

6

xii

Penggunaan karet alam terfungsionalisasi AM sebagai kompatibeliser dalam

campuran poliamida/karet alam dan karet alam terfungsionalisasi maleat memperlihatkan

meningkatkanya kompatibilitas dan sifat mekanik campuran yang diakibatkan oleh

terjadinya interaksi intermolekuler antara gugus ujung poliamida atau gugus hidroksil dari

makromolekul cassava starch (Nakason dkk., 2001).

Peranan komonomer stirena dan divinyl benzena pada pencangkokan AM pada

karet alam sangat nyata meningkatkan derajat grafting yang diperoleh pada perbandingan

mol AM dan stirena/divinyl benzena 1:1. Stirena/divinyl benzena sebagai monomer

electron donor, dapat berinteraksi dengan AM melalui kompleks bermuatan membentuk

kopolimer stirena/divinyl benzena-AM yang selanjutnya dapat beraksi menghasilkan

kopolimer cangkok AM-g-PP (Eddiyanto, 2007).

Penambahan stirena/divinyl benzena sebagai monomer kedua dalam sistim

pencampuran fase leleh dapat membantu meningkatkan derajat grafting AM pada PP.

Monomer stirena dapat menjembatani jarak antara makroradikal PP dan monomer AM,

dimana stirena terlebih dahulu bereaksi dengan makroradikal PP membentuk makroradikal

stirena/divinyl benzena yang lebih stabil untuk selanjutnya bereaksi dengan AM

membentuk kopolimer AM-g-PP (Eddiyanto, 2007; Siregar, M. S., 2014).

Gambar 2.3 Roadmap penelitian

1. Pencangkokan MMA

pada KAS (2013); 2. Pencangkokan AM pada

KAS dengan dan tanpa

Inisiator Peroksida (2011-2015);

3. Pencangkokan AM pada

KAS dengan dan tanpa

Inisiator Peroksida,

menggunakan

komonomer Stirena

(2014).

Roadmap Penelitian Pencangkokan Anhidrida Maleat

pada Karet Alam Siklis (Cyclized Natural Rubber/CNR)

Penelitian pendahulu

2011-2015

Penelitian yang

Direncanakan pd

Usulan Tahun 2016

Rencana

Penelitian:

2020-2022

1.Pencangkokan AM pada

KAS dengan dan tanpa

Inisiator Peroksida,

menggunakan komonomer

DVB;

2.Penentuan Derajat

Pencangkokan;

3.Uji sifat fisiko-kimia,

karakterisasi FT-IR, SEM,

TGA, DSC.

Modifikasi kimia KAS dgn

berbagai jenis modifier dan

komonomer untuk

meningkatkan kepolaran

KAS untuk pemanfaatannya

sebagai binder cat alami

terbarukan (Renewable

Natural Paint Binder).

7

xiii

BAB 3

TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

3.1. Tujuan Penelitian

1. Menghasilkan produk pencangkokan Anhidrida Maleat pada KAS yang memiliki

sifat adhesi yang baik terhadap senyawa dan atau permukaan polar.

2. Memahami karakteristik fisiko-kimia produk pencangkokan Anhidrida Maleat pada

KAS.

3.2. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat:

1. Memberikan informasi tentang teknik, kondisi dan peranan komonomer divinyl

benzena pada reaksi pencangkokan Anhidrid Maleat pada rantai KAS.

2. Menjadi salah satu cara meningkatkan nilai tambah produk-produk karet dan

turunannya.

8

xiv

BAB 4

METODE PENELITIAN

Penelitian ini bersifat eksperimen laboratorium untuk menghasilkan material baru,

kemudian dikarakterisasi dengan melakukan uji sifat fisik dan kimia, uji FT-IR, thermal

(Thermography Analysis/TGA dan Differential Scanning Chalorimetry/DSC).

3.1 Alat dan Bahan

Alat: Neraca Analitis, Alat-alat Gelas, Oven, Alat Pemanas, Stopwatch, Viskometer Ford 4

Cup, Lovibond Orbecco-Hellig, Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermometer,

Internal mixer, Spektrofotometer FTIR, Differential Scanning Calorimetry (DSC),

Thermographymetry Analysis (TGA), Agrimsa pelletizer.

Bahan: Kalium Hidroksida, Xylena, Aseton, Metanol, Etanol, Propanol, Anhidrid Maleat,

Benzoil Peroksida, Trichloroacetic acid (TCA), CNR (Cyclized Natural Rubber), Indikator

Phenolftalein, Divinyl benzena, poliamida.

3.2 Prosedur Kerja

Prosedur kerja penelitian dalam bentuk diagram alir ditampilkan pada Lampiran 3.2

3.2.1 Reaksi dalam Pencampur Internal Brabender Plasticorder

Kopolimerisasi Anhidrid Maleat terhadap karet alam siklik dilakukan di dalam

pencampur internal Brabender Plasticorder PLE 331 (Duisberg, Germany), baik dengan

inisiasi panas maupun inisiasi radikal bebas menggunakan benzoil peroksida. Pada

pencangkokan dengan inisiasi panas, AM dicampurkan dengan karet alam siklis dalam

wadah (chamber) tanpa ada benzoil peroksida, sedangkan dalam hal inisiasi radikal bebas

digunakan benzoil peroksida sebagai inisiator reaksi.

Pencampur internal digunakan untuk melelehkan sebanyak 30 gram karet alam

siklis pada suhu 150 oC dengan kecepatan putar rotor 80 rpm selama 4 menit. Kemudian

ditambahkan anhidrid maleat, benzoil peroksida dan komonomer divinyl benzena dengan

konsentrasi tertentu (Lampiran Tabel 3.1) kedalam chamber sehingga tercampur, dan

dibiarkan selama 8 menit. Selanjutnya produk pencampuran diambil dan dijadikan dalam

bentuk granul.

9

xv

3.2.2. Pemurnian produk pencangkokan

Sebanyak 1 gram produk kopolimerisasi dilarutkan dalam 50 mL toluena.

Campuran dipanaskan pada suhu 60oC sampai semua produk larut sempurna. Padatan tak

terlarut yang masih terdapat dipisahkan dengan penyaringan. Kemudian larutan produk ini

ditambahkan secara perlahan ke dalam aseton sehingga terbentuk endapan. Selanjutnya

dipisahkan endapan dengan filtratnya. Endapan yang diperoleh dibilas dengan aseton

sebanyak 3 kali kemudian dikeringkan dalam oven 120oC selama 24 jam.

3.2.4. Karakterisasi produk pencangkokan

Produk pencangkokan dikarakterisasi sifat-sifat fisiko-kimia dengan penentuan Softening

point (Capillary Method), Bilangan Asam (Acid Value), Warna (Gadner Scale 1963, in

60% TL, Viskositas (Ford 4CCup) In Toluene, Massa Jenis (Specific Gravity).

Karakterisasi dengan Fourier Transformed Infra Red (FT-IR), Differential Scanning

Calorimetry (DSC) dan Thermographymetry Analysis (TGA).

3.2.5. Diagram Tulang Ikan (Fishbone diagram)

Gambar 4.1 Diagram tulang ikan (Fishbone diagram)

FT-IR, SEM, TGA, DSC

Variasi [AM], [peroksida], [DVB]

Karet Alam

Siklis (KAS)

Meningkatnya Derajat

Pencangkokan AM

pada KAS

Karakterisasi fisiko-kimia

Penentuan derajat pencangkokan

2017

2017

2018

2018

10

xvi

BAB 5

HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI

Telah dihasilkan produk pencangkokan Karet Alam Siklis dengan Anhidrida

Maleat yang diproses pada pencampur internal (Internal Mixer) dengan berbagai macam

komposisi sesuai dengan rancangan penelitian (Lampiran 1). Akan ditentukan derajat

pencangkokan (grafting) untuk masing-masing produk pencangkokan dengan menghitung

derajat karbonil dari spektrum FT-IR masing-masing produk. Sifat-sifat fisika kimia

produk pencangkokan akan dipelajari. Berdasarkan data spektrum FT-IR dapat dilihat

bahwa telah terjadi pencangkokan gugus Anhidroda Maleat pada Karet Alam Siklis dengan

munculnya serapan pada bilangan gelombang sekitar 1700 cm-1

. Semakin banyak

komonmer Divinyl benzena yang ditambahkan maka semakin tinggi derajat grafting AM

pada KAS. Berdasarkan spektrum DSC diperoleh informasi bahwa pencangkokan

anhidrida maleat mempengaruhi suhu transisi gelas produk pencangkokan, semakin tinggi

derajat pencangkokan maka semakin tinggi suhu transisi gelasnya. Sedangkan berdasarkan

data spektrum TGA dipeloreh data yang menunjukkan produk pencangkokan tidak

mengalami perubahan sifat thermal yang signifikan dengan meningkatnya derajat grafting

AM pada KAS.

Luaran yang dicapai dari penelitian ini adalah publikasi internasional pada jurnal

Oriental Journal of Chemistry ISSN: 0970-020X, online ISSN 2231-5039.

11

xvii

BAB 6

RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA

Pada tahun kedua ini (2018) yang merupakan tahun terakhir rencana penelitian ini

dapat dipahami sifat-sifat fisika dan kimia produk pencangkokan. Karakterisasi dengan

Fourier Transformed Infra Red (FT-IR), Thermografimetry Analysis (TGA) dan

Differential Scanning Chalorimetry (DSC) dilakukan untuk memahami sifat-sifat produk

pencangkokan.

Rencana tahapan berikutnya adalah mempelajari penggunaan komonomer lain yang

diharapkan dapat meningkatkan derajat grafting Anhidrida Maleat pada Karet Alam Siklis.

Kemudian produk pencangkokan akan digunakan sebagai pengikat/binder pada campuran

cat.

12

xviii

BAB 7

KESIMPULAN DAN SARAN

7.1 Kesimpulan

Telah dihasilkan produk pencangkokan Karet Alam Siklis (KAS) dengan Anhidrida

Maleat (AM) pada pencampur internal (internal mixer) dengan penambahan komonomer

Divinyl Benzena dengan dan tanpa kehadiran peroksida, Benzoil peroksida.

Berdasarkan data spektrum FT-IR dapat dilihat bahwa telah terjadi pencangkokan

gugus Anhidroda Maleat pada Karet Alam Siklis dengan munculnya serapan pada bilangan

gelombang sekitar 1700 cm-1

. Semakin banyak komonmer Divinyl benzena yang

ditambahkan maka semakin tinggi derajat grafting AM pada KAS. Kehadiran benzoil

peroksida mempengaruhi derajat grafting. Berdasarkan spektrum DSC diperoleh informasi

bahwa pencangkokan anhidrida maleat mempengaruhi suhu transisi gelas produk

pencangkokan, semakin tinggi derajat pencangkokan maka semakin tinggi suhu transisi

gelasnya. Sedangkan berdasarkan data spektrum TGA dipeloreh data yang menunjukkan

produk pencangkokan tidak mengalami perubahan sifat thermal yang signifikan dengan

meningkatnya derajat grafting AM pada KAS.

DAFTAR PUSTAKA

Al-Malaika, S., W. Kong, 2005, Reactive processing of polymers: effect of in situ

compatibilisation on characteristics of blends of polyethylene terephthalate and

ethylene-propylene rubber, Polymer 46: 209–228.

Al-Malaika, S., E. Eddiyanto, 2010, Reactive processing of polymers: Effect of

bifunctional and tri-functional comonomers on melt grafting of glycidyl

methacrylate onto polypropylene, Polymer Degradation and Stability,95: 353-

362.

Bettini,V J. A. M., Agnelli, 1999, Grafting of maleic anhydride onto polypropylene by

reactive processing. I. Effect of maleic anhydride and peroxide concentrations on

the reaction, J. Appl. Polym. Sci. 74:247-255.

Bhattacharya, A. dan B.N. Misra, 2004, Grafting: a versatile means to modify polymers

techniques, factors and applications, Prog. Polym. Sci. 29: 767–814.

13

xix

Demin Jia, Yuanfang Luo, Yanmei Li, Hui Lu, Weiwen Fu, W. L. Cheung, 2000,

Synthesis And Characterization Of Solid-Phase Graft Copolymer of

Polypropylene with Styrene and Maleic Anhydride, Journal of Applied Polymer

Science, Vol. 78: 2482–2487.

Eddyanto, 2007, Functionalisation Of Polymers: Reactive Processing, Structure and

Peformance Characteristics, Thesis, Aston University.

Eddiyanto, M. Said Siregar dan Ichlas Rawo Syaputra, 2012, Grafting Maleat Anhidrat

Pada Karet Alam Siklis (Cyclic Natural Rubber/CNR) Dengan Inisiator Dicumyl

Peroksida, AGRIUM, Volume 17 Nomor 2 Hal. 128-133.

Eddyanto, Yuslina Wati Ardina dan M. Said Siregar, 2013, Modifikasi Proses Pembuatan

Karet Alam Siklis (Cyclic Natural Rubber) Melalui Reaksi Pemutusan Rantai

(Chain Scission) Dan Siklisasi, AGRIUM, Volume 18 No 1 Hal. 55-61.

Herve Cartier dan Herve ´ Cartier, Guo-Hua Hu, 1998, Styrene-Assisted Melt Free Radical

Grafting of Glycidyl Methacrylate onto Polypropylene, Journal of Polymer

Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 36: 1053–1063.

Herve ´ Cartier, Guo-Hua Hu, 1998, Styrene-Assisted Free Radical Grafting Of Glycidyl

Methacrylate onto Polyethylene in the Melt, Journal of Polymer Science: Part A:

Polymer Chemistry, Vol. 36: 2763–2774.

J. Cha, J. L. White, 2001, Maleic anhydride modification of polyolefin in an internal mixer

and a twin-screw extruder: Experiment and kinetic model, Polym. Eng. Sci. 41:

1227-1237.

J. L. White, A. Sasaki, Free Radical Graft Polymerization, 2003, Polym.-Plast. Technol.

Eng. 42: 711-735.

J. Saelao dan P. Phinyocheep, 2004, Influence of Styrene on Grafting Efficiency of Maleic

Anhydride onto Natural Rubber, J. Appl. Polym. Sci., 95: 28–38.

K. Doudin, A. Ahmad, S. Al-Malaika, 2009, Reactive processing of polymers: Structural

characterisation of products by 1H and 13C NMR spectroscopy for glycidyl

methacrylate grafting onto EPR in the absence and presence of a reactive

comonomer, Polymer Degradation and Stability, 94: 1599–1614.

Mirzataheri, M., 2000, The Cyclization of Natural Rubber, Iran J. Chem. & Chem.

Eng.,Vol.19.

14

xx

N. G. Gaylord, R. Mehta, 1988, Peroxide-catalyzed grafting of maleic anhydride onto

molten polyethylene in the presence of polar organic compounds, J. Polym. Sci.

Part A: Polym. Chem. 26: 1189-1198.

Nakason,C. A., A. Kaesman, S. Homsin, S. Kiatkamjornwong, 2001, Rheological and

Curing Behavior of Reactive Blending. I. Maleated Natural Rubber–Cassava

Starch, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 81: 2803–2813.

Riyajan, S., 2006, Cationic Cyclization of Deproteinized Natural Rubber Latex using

Sulfuric Acid, Elastomer and Plastic, 104-109.

Siregar, M. S., Thamrin, Basuki W.S. dan Eddiyanto, 2012, Modifikasi Kimia Karet

Alam Siklis (Cyclic Natural Rubber/CNR) Dengan Teknik Grafting:

Menggunakan Monomer Metil Metakrilat dan Inisiator Benzoil Peroksida,

AGRIUM, Volume 17 Nomor 3 Hal. 172-175.

Siregar, M. S., Thamrin, Basuki W.S., Eddiyanto dan J.A. Mendez, 2014, Grafting Of

Maleic Anhydride Onto Cyclized Natural Rubber By Reactive Processing: The

Effect of Maleic Anhydride Concentrations, Chemistry and Material Research,

Vol.6 No.11, 2014 Hal. 15-20.

Siregar, M. S., 2014, Modifikasi dan Karakterisasi Karet Alam Siklis (Resiprena 35)

dengan Anhidrida Maleat Sebagai Substituen Bahan Pengikat Cat Sintetis,

Thesis, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Siregar, M.S., Thamrin, Basuki W.S., Eddiyanto dan J.A. Mendez ,2015, Grafting Of

Maleic Anhydride Onto Cyclized Natural Rubber By Reactive Processing: The

Effect of Peroxide, Chemistry and Material Research, Vol.7 No.8, 2014 Hal. 49-

54.

Stevens, M. P., 2001, Kimia Polimer, Terjemahan Lis Sopyan, Pradnya Paramita, Jakarta.

William Klingensmit dan Brendan Rodgers, 2004, Rubber Compounding: Chemistry and

Applications, Taylor dan Francis.

Zakir M. O. Rzayev, 2011, Graft Copolymers of Maleic Anhydride and Its Isostructural

Analogues: High Performance Engineering Materials, International Review of

Chemical Engineering, volume 3 No 2.

Zhen Yao, Bo-Geng Li, Kun Cao dan Zu-Ren Pan, 1998, Semicontinuous Thermal Bulk

Copolymerization of Styrene and Maleic Anhydride: Experiments and Reactor

Model, J. Appl Polym Sci 67: 1905–1912.

15

xxi

LAMPIRAN

Lampiran 1. Rancangan penelitian pencangkokan Anhidrid Maleat pada KAS

No CNR

(g)

Anhidrid Maleat Benzoil

Peroksida

Divinyl

benzena Kec. rotor

(rpm)

T

(oC)

T

(min) (phr) (g) (phr) (g)

(mol

ratio/MA)

1 30 - - - - - - - -

2 30 - - - - - 80 150 8

3 30 2 0.6 - - - 80 150 8

4 30 4 1.2 - - - 80 150 8

5 30 8 2.4 - - - 80 150 8

6 30 16 4.8 - - - 80 150 8

7 30 2 0.6 1 0.3 - 80 150 8

8 30 4 1.2 1 0.3 - 80 150 8

9 30 8 2.4 1 0.3 - 80 150 8

10 30 16 4.8 1 0.3 - 80 150 8

11 30 16 4.8 1 0.3 0.5 80 150 8

12 30 16 4.8 1 0.3 1.0 80 150 8

13 30 16 4.8 1 0.3 2.0 80 150 8

16

xxii

Lampiran 2. Draft Publikasi Ilmiah Internasional pada Oriental Journal of Chemistry

GRAFTING OF MALEIC ANHYDRIDE ONTO

CYCLIZED NATURAL RUBBER IN THE MELT PHASE:

THE EFFECT OF DIVINYL BENZENE

M. Said Siregar1, Desi Ardilla

1, Masyura MD

1, Eddiyanto

2,

Asmara Sari Nasution3, Novesar Jamarun

4*

1Deapartment of Agriculture Product Technology, University of Muhammadiyah

Sumatera Utara, Medan, Indonesia

2Departement of Chemistry, State University of Medan, Indonesia

3Department of Agrotechnology, Al Azhar University, Medan, Indonesia

4Department of Chemistry, Andalas University, Padang, Indonesia

*E-mail : e-mail id of Corresponding Author please mention here

Mobile No.: of Corresponding Author Please mention here

Address for Postal Correspondance: Please mention here

ABSTRACT

Grafting of Maleic Anhydride onto Cyclized Natural Rubber has been performed in

an Internal Mixer 150oC and 80 rpm in the presence of divinyl benzene comonomer. The

grafted product were analyzed by Fourier Transform Infra Red to determine the presence

of Maleic Anhydride onto Cyclized Natural Rubber and Thermalgravimetric and

Differential Scanning Calorimetry to investigate its thermal properties. Fourier Transform

Infra Red spectra confirmed that the grafted product of Maleic anhydride onto Cyclized

Natural Rubber formed with absorption at 1720 cm-1

, 1854 cm-1

and 700 cm-1

. The higher

concentration of Maleic Anhydride reacted the higher of grafting degree of Maleic

Anhydride with the high intensity of absorption at 1732 cm-1

and 1854 cm-1

. Divinyl

benzene comonomer increased the grafting degree 126%. Futhermore, the glass transition

temperature values increase with increasing the grafting degree of Maleic Anhydride.

Keywords: grafting, cyclized natural rubber, maleic anhydride, divinyl benzene

INTRODUCTION

Natural rubber can be chemically modified through cyclization reaction to produce

cyclized natural rubber (CNR). Cyclized natural rubber is produced by treatment natural

rubber with hard acids1 (such as sulfuric acid, p-toluensulphonic acid) or friedel-crafts

catalyst2 (such as FeCl3, SnCl4, TiCl4). In such a reaction, the rubber loses its elasticity and

turns into a hard and brittle material3. The average size of the cyclical structure formed

during the cyclization process was found was not depends on the concentration of the

rubber and the catalyst but was depends on the reaction temperature. The double bonds still

present in the cyclized natural rubber products are less than 20%4.

CNR has poor adhesion properties to polar molecules / surfaces. To improve the

adhesion of CNR to the polar surface and to improve its stability it is necessary to modify

the chemical structure so that the CNR product can further be utilized in the wider field.

xxiii

Chemical modification by grafting of monomers has been widely performed to

produce products in accordance with the desired specifications. The technique of grafting

is a relatively simple and easy and widely applied technique. Various substances have been

used as graft monomers in various types of polymer chains using grafting techniques, such

as synthesis PP-g-MA5, NR-g-GMA

5 and NR-g-MA

6-8, MA grafted paraffin

9, LLDPE-g-

AA10

, PB-g-MA11

; NR-g-MMA12

.

Maleic anhydride (MA) is one of the most widely used monomers to modify

polymeric materials to produce high performance, high quality natural and biotechnical

(nanoengineering) materials, both natural and synthetic polymers. The use of Maleic

Anhydride has improved the properties of thermoplastic polymer graft copolymerization

such as polyolefins, polystyrene, polyamide and also biodegradable polymers,

polysaccharides and natural rubber and synthesis rubber13

.

Grafting of polar maleic maleate increase the polarity of cyclized natural rubber.

The presence of maleic groups is expected to improve the interface adhesion properties and

their compatibility with polar and metal polymeric materials and their mixtures. Grafting

of AM onto non-polar polymer chain has overcome the weakness of the interface adhesion

to the polar surface. This not only increases the hydrophilicity of the polymer surface for

the purposes of printing and coating applications but also the adhesion and compatibility of

these polymers with polar polymers such as polyamides, metals, and glass fibers. The

maleic functionalized polymer is also used as a compatiblizer in polymer blends14-15

.

Reactive processing in the melting phase using an extruder and / or internal mixer

has been developed by many researchers on grafting MA onto polypropylene5, 16-20

polyethylene21-24

polystyrene25

and natural rubber7 in which some succeed in commercially

product.

In general the grafting degree of MA onto the polymer chain is low, since MA has

a low reactivity due to the lack of dual bond electron density. To increase the grafting

degree of MA on the polymer chain some researchers used a comonomer/coagent. The

addition of the comonomer is intended as a donor electron to activate the MA monomer in

the polymerization reaction of the graft. Divinyl benzene is a comonomer that has been

used to increase the graftng degree of AM onto polypropylene polymers26

and natural

rubber27

.

The studies on the graftng of MA in the melting phase by using divinyl benzene

comonomers in the presence and absence of benzoyl peroxide have not been reported. In

this study grafting of Maleic Anhydride onto cyclized natural rubber in molten state in

internal mixer with presence of divinyl benzene comonomer.

EXPERIMENITAL

Materials and Methode

The chemicals used were commercial grade CNR (Cyclized Natural Rubber)

produced by PTPN 3 Indonesia; ethanol, methanol, toluene, divinyl benzene supplied by

Merck, Germany; maleic anhydride (MA) is supplemented by Riedel-deHaen, Seelze,

Germany.

The equipment used consists of Glassware, Agrimsa pelletizer Sant Adria` de

Besos, Spain, Brabender Internal Mixer PLE 331 Duisburg Germany, Differential

xxiv

Scanning Calorimetry (DSC) Model: Q INSTRUMENTS Q2000, Thermo Scientific™

Nicolet™ iS™10 FT-IR spectrometer, Mettler Toledo Analytical Balance, Memmert

Oven, PMC Heating Tools and Thermographymetry Analysis (TGA).

Procedures

Preparation of Plasticorder Brabender Internal Mixer

Grafting of AM onto cyclized natural rubber were carried out in an internal mixers

of Brabender Plasticorder PLE 331 Duisberg Germany, with and without of divinyl

benzene comonomers. It was first setting the operational temperature and the internal rotor

speed in accordance with the exerimental design of the study to be carried out. The internal

mixing device can be used for grafting process onces the chamber temperature is in

accordance with the experimental design.

Grafting Maleic Anhydride in the absence and presence of divinyl benzene

comonomer

The 30 grams of CNR loaded into the chamber slowly and left for about 4 minutes

until completly melt. Then added a number of 16 phr (per hundred rubber) maleic

anhydride into the chamber so that it is mixed and undergoes a grafting reaction for 8

minutes. The process is stopped by pressing the STOP button. Furthermore, in a hot

condition the grafting product is removed quickly from the chamber. After it is cool, it is

made into granules form.

Grafting Maleic Anhydride in the presence of divinyl benzene comonomer

The 30 grams of CNR loaded into the chamber slowly and left for about 4 minutes

until completly melt. Then added a number of 16 phr maleic anhydride and a certain

amount of divinyl benzene (mole ratio of St/MA) into the chamber so that it is mixed and

undergoes a grafting reaction for 8 minutes, the process is stopped. Furthermore, in a hot

condition the grafting product is removed quickly from the chamber. After it is cool, it is

made into granules. The St / AM mole ratio used is 1: 2; 1: 1 and 2: 1.

Pencangkokan AM dengan kehadiran Komonomer Divinyl benzene

Sebanyak 30 gram karet alam siklis dimasukkan ke dalam chamber secara

perlahan-lahan dan dibiarkan selama lebih kurang 4 menit sampai semua meleleh

sempurna. Kemudian ditambahkan sejumlah 16 phr Anhidrida maleat dan sejumlah

tertentu divinyl benzene (rasio mol St/AM) kedalam chamber sehingga tercampur dan

mengalami reaksi pencangkokan. Setelah berlangsung selama 8 menit, proses dihentikan

dengan menekan tombol STOP. Selanjutnya dalam keadaan panas dengan cepat produk

pencangkokan dikeluarkan dari dalam chamber. Setelah dingin dijadikan dalam bentuk

granul. Rasio mol St/AM yang digunakan adalah masing-masing 1:2; 1:1 dan 2:1.

RESULTS AND DISCUSSION

Analisa FTIR KAS-c-AM

Untuk mengetahui pengaruh penambahan komonomer divinyl benzene (St)

terhadap derajat pencangkokan AM pada KAS dilakukan percobaan dengan konsentrasi

AM 16 phr dan penambahan komonomer divinyl benzene dengan variasi rasio mol.

Banyaknya divinyl benzene yang digunakan dinyatakan dengan rasio mol (mol ratio).

xxv

Rasio mol divinyl benzene terhadap AM yang digunakan dalam penelitian ini masing-

masing adalah 1:2, 1:1 dan 2:1. Gabungan (overlay) spektrum-spektrum FT-IR produk

hasil pencangkokan dengan penambahan divinyl benzene ditampilkan seperti Gambar 1.

Dari Gambar1 dapat dilihat bahwa telah berhasil diperoleh produk pencangkokan

AM pada KAS. Hal ini dapat dikonfirmasi dengan munculnya pita serapan pada bilangan

gelombang 1720-1780 cm-1

dan 1854 cm-1

, yang merupakan serapan khas gugus karbonil

(C=O) dan cincin suksinik dari molekul AM [5, 7, 26]. Semakin banyak divinyl benzene

yang ditambahkan maka semakin tinggi intensitas serapan pada bilangan gelombang 1720-

1780 cm-1

dan 1854 cm-1

.

Selanjutnya pada Gambar 1. juga terlihat serapan baru pada bilangan gelombang

700 cm-1

yang merupakan serapan khas fenil dari stirena [26-28]. Serapan pada daerah

bilangan gelombang 700 cm-1

juga menunjukkan intensitas yang meningkat dengan

meningkatnya jumlah divinyl benzene yang dilibatkan dalam reaksi. Meningkatnya

intensitas pada daerah 1720-1780 cm-1

sebanding dengan peningkatan intensitas serapan

pada bilangan gelombang pada 700 cm-1

.

Gambar 2 memperlihatkan hubungan antara indeks karbonil dengan rasio mol

St/AM yang terdapat dalam reaksi. Semakin tinggi rasio mol St/AM, semakin banyak

jumlah St yang ditambahkan dalam reaksi maka semakin tinggi indeks karbonilnya.

Dengan penambahan komonomer divinyl benzene maka semakin tinggi derajat

pencangkokan AM pada KAS. Semakin tinggi rasio mol St/AM maka semakin tinggi

derajat pencangkokan AM pada KAS.

Pada Gambar 2. juga dapat dilihat bahwa peningkatan indeks karbonil, yang

menujukkan intensitas serapan pada bilangan gelombang pada 1720 cm-1

sebanding

dengan peningkatan indeks fenil. Dari observasi ini dapat dikatakan bahwa jumlah molekul

AM yang tercangkok pada KAS sebanding dengan jumlah molekul komonomer divinyl

benzene yang terlibat dalam reaksi pencangkokan.

Gambar 1. Spektra FT-IR gabungan KAS tercangkok AM dengan penambahan

divinyl benzene yaitu: blanko (1), rasio mol St/AM=1:2 (2), 1:1 (3) dan 2:1 (4).

5001000150020002500300035004000

1780

1854 706

xxvi

Gambar 2. Indeks serapan fenil divinyl benzene (1) dan karbonil (2) pada berbagai

rasio mol St/AM.

Divinyl benzene dilaporkan penggunaannya sebagai elektron donor untuk

mengaktivasi AM pada reaksi polimerisasi cangkok pada polietilena dan polipropilena

[26]. Divinyl benzene memiliki kemampuan yang lebih tinggi untuk berpolimerisasi

dibanding AM secara langsung pada rantai polipropilena. Komonomer divinyl benzene

dapat berperan sebagai medium untuk menjembatani antara makroradikal karet alam dan

AM [27].

Dalam penelitian ini ditemukan bahwa dengan penambahan divinyl benzene

sebanyak dua kali jumlah molekul AM maka akan meningkatkan derajat pencangkokan

sebesar 126%. Hal ini berhubungan dengan jumlah makroradikal KAS-St yang terbentuk.

Semakin banyak komonomer divinyl benzene yang ditambahkan maka semakin banyak

makroradikal KAS-St yang terbentuk. Selanjutnya maka semakin banyak kemungkinan

terbentuk produk cangkok AM yang berikatan dengan makroradikal KAS-St untuk

membentuk produk akhir KAS-St-AM.

Analisis Thermografimetri (TGA)

Thermogram TGA gabungan (overlay) produk reaksi pencangkokan AM pada KAS

untuk semua variasi rasio mol St/AM diperlihatkan seperti pada Gambar 3. Dari

thermogram TGA pada Gambar 3. dapat dilihat bahwa terjadi kecenderungan yang sama

untuk semua sampel. Baik sampel KAS tanpa penambahan AM/blanko maupun sampel

KAS yang sudah mengalami reaksi pencangkokan dengan penambahan komonomer

divinyl benzene memperlihatkan perubahan pada kisaran suhu dan kuantitas yang sama.

Ditemukan dua fase suhu pengurangan massa sampel yaitu: suhu 100-an sampai 200-an

dan suhu 300-an sampai 500-an.

Pada suhu 113oC sampai 289

oC terjadi pengurangan massa sampel 2,3% sampai

3,4%. Kemudian pada suhu 301oC sampai 532

oC terjadi pengurangan massa sampel 95%

sampai 96%. Selanjutnya pada suhu 661oC ditemukan sampel sisa (signal value) 2,6%

sampai 3,1%.

xxvii

Pengurangan massa sampel pada suhu 113oC sampai 289

oC ini diduga karena

terjadi penguapan senyawa-senyawa yang mudah menguap (mosture) yang terdapat

bersama sampel. Terdapatnya mosture dalam sampel dimungkinkan karena sampel

disimpan dalam wadah yang dapat kontak dengan udara pada saat penyimpanan, setelah

dikeringkan dalam oven dan sebelum dilakukan karakterisasi thermal TGA.

Kemudian pada suhu 310oC sampai 532

oC terjadi pengurangan massa yang drastis

pada semua sampel yaitu 95% sampai 96%. Hal ini diduga bahwa semua sampel

mengalami dekomposisi. Dan pada suhu 661oC ditemukan sisa sampel sebagai abu (signal

value) untuk semua sampel, masing-masing 2,6% sampai 3,1%.

Secara umum dapat dinyatakan bahwa sifat thermal KAS tercangkok AM tidak

berubah secara nyata dibandingkan dengan KAS blanko. Sampel blanko dan yang sudah

mengalami reaksi pencangkokan di dalam Pencampur Internal memiliki sifat thermal yang

sama, tidak terjadi perubahan sifat thermal dengan adanya reaksi pencangkokan di dalam

Pencampur Internal. Demikian juga sampel KAS tercangkok AM dengan penambahan

komonomer divinyl benzene tidak menunjukkan sifat thermal yang berbeda pada

produknya. Rasio mol St/AM yang berbeda tidak memberikan pengaruh nyata terhadap

sifat thermal KAS tercangkok AM, seperti juga dapat dilihat dalam Gambar 3.

Gambar 3. Thermogram TGA gabungan KAS tercangkok AM dengan penambahan

divinyl benzene yaitu: blanko (1), rasio mol St/AM=1:2 (2), 1:1 (3) dan 2:1 (4).

xxviii

Gambar 4. Thermogram DSC KAS tercangkok AM dengan penambahan divinyl

benzene yaitu: blanko (1), rasio mol St/AM=1:2 (2), 1:1 (3) dan 2:1 (4)

Analisis Differential Scanning Calorimetry (DSC)

Hasil karakterisasi dalam bentuk thermogram DSC gabungan (overlay) sampel

KAS tercangkok AM diperlihatkan pada Gambar 4. Dari Gambar 4. dapat dilihat bahwa

KAS tercangkok AM dengan penambahan komonomer divinyl benzene rasio mol 1:2. 1:1

dan 2:1 memiliki suhu transisi gelas (Tg) masing-masing 80,33oC, 81,03

oC dan 87,25

oC.

Suhu transisi gelas (Tg) memiliki kecendrungan yang meningkat dengan terjadinya

pencangkokan AM pada KAS. Suhu transisi gelas produk pencangkokan AM dengan

penambahan komonomer divinyl benzene meningkat dibandingkan dengan KAS blanko.

Demikian juga semakin banyak komonomer yang ditambahkan semakin tinggi suhu

transisi gelas produknya.

Meningkatnya konsentrasi AM terlihat meningkatkan suhu transisi gelas (Tg)

produk reaksi pencangkokannya. Hal ini juga menunjukkan bahwa telah terjadi

pencangkokan gugus maleat pada KAS. Semakin banyak gugus maleat yang tercangkok

maka produk KAS menjadi lebih bulky atau lebih rigid, polar dan meningkatnya massa

molekul. Struktur yang bulky dan meningkatnya sifat polar serta bertambahnya massa

molekul suatu zat akan meningkatkan suhu transisi gelas zat itu[29].

CONCLUSION

Pencangkokan Anhidrida Maleat pada Karet Alam Siklis berhasil dilakukan dalam

fase leleh di dalam Internal Mixer. Banyaknya Anhidrida Maleat yang tercangkok pada

Karet Alam Siklis meningkat dengan meningkatnya rasio mol Anhidrida Maleat/Divinyl

benzene. Penambahan divinyl benzene sebanyak dua kali jumlah molekul AM

meningkatkan derajat pencangkokan sebesar 126%.

xxix

ACKNOWLEDGEMENT

The authors are grateful to Ministry of Research, Technology, and Higher

Education of the Republic Indonesia for the finance support and to Mr. Suprianto, Manager

of PT. Industri Karet Nusantara (Nusantara Rubber Industry) Indonesia for providing

Resiprena 35 and access to their Laboratory.

REFERENCES [1]. Golub, A.M., & Heller, J., The Reaction Of Polyisoprene With Titanium

Tetrachloride, Canadian Journal Of Chemistry, (1963) Vol.41. 937

[2]. Mirzatheri, M., The Cyclization of Natural Rubber, Iran J. Chem. &Chem. Eng., 19

(2000) 91-96.

[3]. Riyajan, S., Sakdapipanich, J.T., Cationic Cyclization Of Deproteinized Natural

Rubber Latex Using Sulfuric Acid, Elastomers And Plastics, (2006) 104-109.

[4]. Saunders, K.J.,(1988), Organic Polymer Chemistry, Second Edition, Blackie

Academic & Professional, Glasgow.

[5]. Eddyanto, (2007), Functionalitation Of Polymers: Reactive Processing, Structure

and Peformance Characteristics, Thesis, Aston University.

[6]. Nakason, C., A. Kaesaman., Z.Samoh., S.Homsin., S.Kiatkomjornwong., (2002),

Rheological properties of maleated natural rubber and natural rubber blends,

Polymer Testing 21: 449-455.

[7]. Nakason, C., A. Kaesaman., P. Supasanthitikul., (2004), The grafting of maleic

anhydride onto natural rubber, Polymer Testing 23; 35-41.

[8]. Nakason, C., S. Saiwaree., S Tatun., A. Kaesaman., (2006), Rheological, thermal and

morphological properties of maleated natural rubber and its reactive blending with

poly(methyl methacrylate), Polymer Testing 25: 656-667.

[9]. Krump, H., P. Alexy., A.S. Luyt., (2005), Preparation of a maleated Fischer-

Tropsch paraffin wax and FTIR analysis of grafted maleic anhydride, Polymer

Testing 24: 129-135.

[10]. Yohan., Rifaid M.Nur., Lilik Hendrajaya., E.S. Sirajd., (2006), Sintesis Kopolimer

Tercangkok Asam Akrilat pada Film LLDPE, Jurnal Kimia Indonesia, Vol.1(1): 32-

38.

[11]. Ferrero, F., (2005), Solvent effect in grafting of liquid polybutadienes with maleic

anhydrate, Progress in Organic Coatings 53: 50-55.

[12]. George, Valsa., I. Jhon Britto., M.Sunny Sebastian., (2003), Studies on radiation

grafting of methyl methacrylate onto natural rubber for improving modulus latex

film, Radiation physics and chemistry 66: 367-37.

[13]. Zakir M. O. Rzayev, Graft Copolymers of Maleic Anhydride and Its Isostructural

Analogues: High Performance Engineering Materials, International Review of

Chemical Engineering, volume 3, No 2, March, 2011.

[14]. S. Cimmino, F. Coppola, L. D’Orazio, Greco R, G. Maglio, M. Malinconico, C.

Mancarella, E. Martuscelli, G. Ragosta, Ternary nylon-6/rubber/modified rubber

blends: Effect of the mixing procedure on morphology, mechanical and impact

properties, Polymer 27 (1986) 1874-1884.

xxx

[15]. Y. Kayano, H. Keskkula, D. R. Paul, Fracture behaviour of some rubber-toughened

nylon 6 blends, Polymer 39 (1998) 2835-2845.

[16]. S. N. Sathe, G. S. Srinivasa Rao, S. Devi, Grafting of maleic anhydride onto

polypropylene: Synthesis and characterization, J. Appl. Polym. Sci. 53 (1994) 239-

245.

[17]. S. H. P. Bettini, J. A. M. Agnelli, Grafting of maleic anhydride onto polypropylene

by reactive processing. I. Effect of maleic anhydride and peroxide concentrations on

the reaction, J. Appl. Polym. Sci. 74 (1999) 247-255.

[18]. Zakir M. O. Rzayev, Graft Copolymers of Maleic Anhydride and Its Isostructural

Analogues: High Performance Engineering Materials, International Review of

Chemical Engineering, volume 3, No 2, March, 2011.

[19]. Jaehyug Cha dan James L. White, Maleic Anhydride Modification of Polyolefin in

an Internal Mixer and a Twin-Screw Extruder: Experiment and Kinetic Model,

Polymer Engineering And Science, July 2001, Vol. 41, No. 7 pp. 1227-1237.

[20]. Yılser Guldogan, Sinan Egri, Zakir M. O. Rzaev, Erhan Piskin, Comparison of

Maleic Anhydride Grafting onto Powder and Granular Polypropylene in the Melt by

Reactive Extrusion, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 92, 3675–3684 (2004).

[21]. W. Heinen, M. van Duin, C. B. Wenzel, H. C. Rosenmoller, M. de Groot, L.

Lugtenburg, 13C NMR study of the grafting of 13C labelled maleic anhydride onto

PE, PP and EPM. Macromol. Symp. 129 (1998) 119-125.

[22]. L. Yong, F. Zhang, T. Endo, T. Hirotsu, Structural characterization of maleic

anhydride grafted polyethylene by 13C NMR spectroscopy, Polymer 43 (2002)

2591-2594.

[23]. B. M. Dorscht, C. Tzoganakis, Reactive extrusion of polypropylene with

supercritical carbon dioxide: Free radical grafting of maleic anhydride, J.Appl.

Polym. Sci. 87 (2003) 1116-22.

[24]. N. G. Gaylord, R. Mehta, D. R. Mohan, V. Kumar, Maleation of linear low-density

polyethylene by reactive processing, J. Appl. Polym. Sci. 44 (1992) 1941-1949.

[25]. G. Moad, The synthesis of polyolefin graft copolymers by reactive extrusion, Prog.

Polym. Sci. 24 (1999) 81-142.

[26]. Demin Jia, Yuan Fang Luo, Yan Mei Li, Hui Lu, Wei Wen Fu, W. L. Cheung,

Synthesis and Characterization of Solid-Phase Graft Copolymer of Polypropylene

with Styrene and Maleic Anhydride, Journal of Applied Polymer Science, (2000)

Vol. 78, 2482–2487.

[27]. J. Saelao, P. Phinyocheep, Influence of styrene on grafting efficiency of maleic

anhydride onto natural rubber, J. Appl. Polym. Sci. 95 (2005) 28-38.

[28]. Herve´ Cartier dan Guo-Hua Hu, Styrene-Assisted Melt Free Radical Grafting of

Glycidyl Methacrylate onto Polypropylene, Journal of Polymer Science: Part A:

Polymer Chemistry, Vol. 36, (1998) 1053–1063.

[29]. F.W. Fifield dan D. Kealey, 2000, Principles and Practice of Analytical Chemistry,

Edisi ke-5, Blackwell Science Ltd, Oxford, UK.

xxxi

Lampiran 3. Alat Pencangkokan Internal Mixer

xxxii

Lampiran 4. Produk pencangkokan

2