BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Karet merupakan komoditi ekspor yang mampu memberikan kontribusi di dalam upaya peningkatan devisa Indonesia. Ekspor karet Indonesia selama 20 tahun terakhir terus menunjukkan peningkatan yang berarti. Sejumlah lokasi di Indonesia memiliki kondisi lahan yang cocok untuk pertanaman karet. Perkebunan karet sebagian besar berada di wilayah Sumatera dan Kalimantan. Luas area perkebunan karet pada tahun 2005 tercatat mencapai lebih dari 3.2 juta ha yang tersebar di seluruh wilayah Indonesia. Karet alam adalah salah satu bahan penting yang digunakan secara luas dalam aplikasi teknik. Penggunaannya terutama disebabkan oleh sifat kelembutan alaminya dan kemudahannya untuk diproses. Agar lebih bermanfaat dan untuk menyesuaikannya dengan sifat bahan yang akan digabungkan ke dalamnya, karet sering diolah seperti dengan grafting, Grafting pada permukaan pada bahan polimer adalah merupakan suatu variasi teknologi yang telah diketahui sangat mempengaruhi kenaikan sifat permukaan dari suatu bahan polimer. Metode ini sedang sangat berkembang dan memiliki fungsi yang sangat besar pada berbagai bidang misalnnya pada serat dan kaca yang akan mempengaruhi dari stabilitasnya secara termal (Saihi, 2001). Cara lain yang sering dilakukan adalah dengan penambahaan bahan pengisi dengan maksud untuk menyiasati sifat-sifat alami yang tidak dikehendaki sehingga didapat suatu produk seperti yang diinginkan Jenis dan jumlah bahan pengisi ditentukan terutama oleh karakteristik produk yang diinginkan dan kelenturannya. Bahan pengisi adalah campuran dari berbagai material termasuk di antaranya arang hitam (carbon black), bahan mineral seperti kalsium karbonat, bentonit dan Montmorillonit (MMT). Jenis lempung ini adalah salah satu bahan pengisi bukan arang yang sering dipakai sebagai bahan pengisi pada industri karet. MMT adalah
mineral murah dan telah menjadi bagian penting dalam industri karet dimana penggunaannya sebagai bahan pengisi bernilai ekonomis untuk memodifikasi penciptaan dan performa karet alami maupun karet sintetis. Ada banyak jenis tanah liat, tapi MMT mempunyai catatan panjang sebagai bahan anorganik paling penting yang ditambahkan sebagai pengisi ke dalam latex (getah pohon karet) alami (Frounchi dkk., 2006; Dong dkk., 2006). Struktur MMT adalah Mx(Al 4X - xmgx) Si 8 O 20 (OH) 4. MMT terdiri dari tiga unit lapisan, yaitu dua unit lapisan tetrahedral (mengandung ion silika) mengapit satu lapisan oktahedral (mengandung ion besi dan magnesium). Struktur utama MMT selalu bermuatan negatif walaupun pada lapisan oktahedral ada kelebihan muatan positif yang akan dikompensasi oleh kekurangan muatan positif pada lapisan tetrahedral (Alexandre dan Dubois, 2000). Hal ini terjadi karena terjadinya substitusi isomorfik ion-ion, yaitu pada lapisan tetrahedral terjadi substitusi ion Si 4+ oleh Al 3+, sedangkan pada lapisan octahedral terjadi substitusi ion Al 3+ oleh Mg 2+ dan Fe 2+. MMT yang juga sering dimasukkan dalam kelas phyllosilicate 2:1 telah menarik perhatian sebagai bahan pengeras nanokomposit bagi polimer karena sifat anisotropisnya dan kemampuannya untuk mengembang. Selain dua faktor tersebut, bahan-bahan phyllosilicate 2:1 memiliki aspect ratio yang tinggi (500-2000) dan bentuk fisik yang seperti pelat. Karena struktur lapisannya yang unik, dan kemampuannya terpecah-pecah menjadi lempengan-lempengan dengan ukuran yang sangat kecil, MMT telah digunakan sebagai bahan-bahan pengeras ukuran mikro yang memiliki sifat-sifat fisik dan kimia yang unik. Sejauh ini MMT menjadi bahan yang mendapat perhatian paling besar berdasarkan kemampuannya untuk menyebar antar lapisan secara luas dan juga kemampuannya untuk mengembang. Dalam kondisi alami, bahan antar lapisan yang + biasanya adalah ion-ion Na atau K +. Ion-ion ini dapat digantikan dengan bahanbahan berbeda untuk jenis-jenis yang berbeda pula. Penggantian bahan antar lapisan ini akan memberikan pengaruh pada kemampuan penyebaran partikel-partikel tanah
liat di dalam air dan larutan elektrolit cair. Karakteristik semacam ini memungkinkan pencampuran tanah liat ke dalam lateks cair (Choi dkk., 2004). Bentonit adalah istilah yang digunakan untuk sejenis lempung yang mengandung mineral MMT. Pada tahun 1960 Billson mendefinisikan bentonit sebagai mineral lempung yang terdiri dari 85% MMT dan mempunyai rumus kimia (Al 2 O 3 4 SiO 2 x H 2 O). Nama MMT ini berasal dari jenis lempung plastis yang ditemukan di MMT, Perancis pada tahun 1847 (Labaik, 2006). Pengembangan teknologi dapat dilakukan dengan rekayasa material, salah satunya pada pembuatan komposit. Pembuatan komposit dilakukan dengan memadukan dua material yang berbeda sehingga dapat meningkatkan sifat mekanik dari material tersebut. Rekayasa material dapat dilakukan dalam ukuran berskala nanometer. Banyak penelitian mengungkapkan bahwa pembuatan komposit dengan filler berdimensi nanometer dapat meningkatkan properties dari material (Labaik, 2006). Penelitian-penelitian fundamental terkait polimer tanah liat nanokomposit telah dilakukan oleh beberapa peneliti. Secara umum, tiap penelitian menghasilkan suatu metode baru dalam hal pencampuran polimer dengan material pengisinya (filler), seperti yang dilakukan oleh group Kojima (Usuki dkk., 1993) dengan metode in situ polimerisasi, atau metode pencampuran dengan menambah pelarut dan pelelehan oleh group Giannely (Krishnamoorti dan Giannely, 1997). Saat ini banyak penelitian yang memanfaatkan filler lempung yang dilakukan seperti poly ε- caprolactone (Lepoittevin dkk., 2002), polystyrene (Chen dkk., 2001), epoxy (Gu dan Liang, 2003), polyimide (Agag dkk., 2001) dan polyurethane (Choi dkk., 2004). Pada penelitian ini akan diawali dengan menggrafting karet alam dengan GMA untuk memperbaiki sifat antarmuka antara karet dengan bentonit karena adanya perbedaan kepolaran yang dilanjutkan dengan mengkarakterisasi nanokomposit KA/Bentonit meliputi uji tarik, struktur, dan morfologi.
1.2. Permasalahan Berdasarkan uraian pada latar belakang di atas dirumuskan permasalahan sebagai berikut : 1. Bagaimanakah metode yang digunakan untuk merubah Bentonit menjadi nanopartikel Bentonit 2. Karakterisasi Nanopartikel Bentonit 3. Mekanisme karet alam yang digrafting dengan Glysidil Metacrilate 4. Pembuatan Nanokomposit Karet alam/bentonit dengan Glysidil Metacrilate 1.3. Pembatasan masalah Pada penelitian ini pembatasan masalah dibatasi pada: 1. Bahan dasar yang digunakan adalah Bentonit. 2. Natural rubber yang telah digrafting dengan Glysidil Metacrilate dan dikarakterisasi. 3. Pembuatan nanopartikel karet alam/bentonit dengan Glysidil Metacrilate 1.4. Tujuan Penelitian 1. Untuk mengetahui bagaimana metode yang digunakan untuk merubah bentonit menjadi nanopartikel bentonit 2. Untuk mengetahui bagaimana metode yang digunakan untuk mengisolasi Bentonit 3. Memberi nilai tambah secara ekonomi terhadap karet alam 4. Mencari kondisi optimum dalam pembuatan nanokomposit karet alam/bentonit yang interkalatif 1.5. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan nilai tambah secara ekonomi terhadap karet alam. Mengetahui kondisi optimum dalam pembuatan nanokomposit
karet alam/bentonit yang interkalatif dan mengetahui cara grafting karet alam/bentonit. 1.6. Metodologi Penelitian Tahapan penelitian meliputi : 1. Isolasi bentonit 2. Karakterisasi sifat kimia yaitu analisa kandungan bentonit dan menggunakan Spektroskopi Infra Merah (FT-IR) dan analisa ukuran nanopartikel Bentonit menggunakan Partikel Size Analyzer (PSA) Adapun parameter yang digunakan pada penelitian ini : 1. Parameter tetap meliputi : 1.1. Bentonit berasal dari kabupaten Benar Meriah 1.2. Pemberian gelombang ultrasonik selama 15 menit 1.3. Temperatur pada saat pemberian gelombang ultrasonik pada suhu kamar 2. Parameter terikat meliputi : 2.1. Karakterisasi penentuan kandungan Bentonit dengan menggunakan X-Ray Difraction (XRD) 2.2. Karakterisasi penentuan ukuran nano Bentonit dengan menggunakan Partikel Size Analyzer (PSA). Tahap selanjutnya adalah Pembuatan nanokomposit Karet alam/bentonit, karet alam digrafting dengan penambahan GMA, kemudian ditambahkan Nanopartikel bentonit + BPO + GMA, hasil Nanokomposit Karet alam/bentonit diuji mekanik, FTIR dan Uji morfologi 1.7. Waktu dan Lokasi Penelitian Waktu penelitan dari tahun 2012-2013. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Pengujian Mutu Pabrik Gunung Para PTPN III. Laboratorium Kimia Polimer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Uji tarik dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara, uji Morfologi dilakukan di Laboratorium Geologi Kuarter PPGL Bandung, Uji struktur dengan menggunakan FTIR dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gajah Mada.