"AP.likasi/sotop
don Radiasi, 1996
SIFAT KELISTRIKAN FILM KARET DARI KOPOLIMER LATEKS KARET ALAM STIREN BASIL IRAD{ASI Made Sumarti, June Mellawati, daD Marga Utama .Pusat Aplikasi lsotop dan Radiasi, BATAN
ABSTRAK SIFAT KELISTRIKAN
FILM KARET DARI KOPOLIMER
LATEKS KARET ALAM STIR EN BASIL
IRADIASL Proses kopolimerisasi radiasi stiren ke dalam lateks alam dan lateks alam iradiasi, dengan kadar stiren: SO, 75, dan 100 psk pada dosis iradiasi 0, 10, dan 20 kGy telah diteliti. Derajat konversi, kandungan polimer, serta sifat kelistrikan yang meliputi hambatan jenis, konstante dielektrikum pada potensiall00, 300, 500, dan 900 volt dievaluasi. Temyata film karet dari kopolimer karet alam iradiasi-stiren yang berkadar stiren SO psk dan dosis iradiasi 10 kGy mempunyai derajat konversi sebesar 82%,dan hambatanjenis maksimum sebesar 1,51 x 1017Ohm.cm, serta konstante dielektrikum 3,95. Kandungan logam di dalam lateks juga sangat berpengaruh pada hambatan jenis film karet yang dihasilkan.
ABSTRACT ELECTRICAL
PROPERTIES
OF IRRADIATED
NATURAL
RUBBER-STYRENE
ation copolymerization of styrene onto natural rubber latex and irradiated natural rubber latex 50, 75, and 100 phr, and irradiation doses of 0, 10. and 20 kGy have been carried out. The loading, resistivity, and dielectricum constant at 100, 300. 500. and 900 volts were evaluated. rubber-styrene copolymer with 50 phr of styrene concentration and irradiated at 10 kGy have resistivity of 1,51 x 1017 Ohm.cm, and dielectric urn constant of3,95. The resistivity of natural metal content of the natural rubber latex.
PENDAHULUAN
Di Indonesia, polimer lebih dikenal sebagai baban untuk kebutuhan umum. misalnya kantong plastik daD sarong tangan karet, sedang untuk kebutuhan khusus, misalnya untuk sarong tangan listrik daD polimer konduktor belum banyak ditangani (1). Pada pembuatan produk karet untuk keperluan kelistrikan misalnya pelapis kabel daD sarong tangan listrik, kompon karet atau lateks hams tidak mengandung logam, atau kalau ada kadamya seminimum mungkin (2, 3). Lateks karet aIam iradiasi yang diproduksi oleh PAIR. BATAN dalam skala pilot sejak tabun 1984, sudah digunakan oleh industri mmah tangga yang bergerak di bidang perkaretan untuk pembuatan barang karet keperluan umum misalnya sarong tangan industri, balon, daD perekat sedang untuk kebutuhan khusus belurn dikembangkan (4). Proses kopolimerisasi radiasi stiren ke dalam lateks karet aIam telah dikerjakan sejak tahun 1986 (5), daD pada proses kopolimerisasinya tidak menggunakan bahan yang mengandung logam. Stiren adaIah monomer hidrofobik yang polimernya bersifat regas daD sangat baik untuk isolator (6). Apabila dikopolimerisasikan dengan karet alam, maka diharapkan sifat film karet dari kopolimer lateks alam-stiren tersebut di samping bersifat elastis juga mempunyai sifat isolator yang baik.
COPOLYMER.
Radi-
using styrene concentrations of degree of conversion. polymerThe results show that natural a maximum conversion of 82% rubber film is influenced by the
Untuk membuktikan hipotesis tersebut, dalam makalah ini akan dibahas basil penelitian tentang sifat kelistrikan film karet dari kopolimer lateks karet aIamstiren iradiasi. Beberapa faktor perlakuan pada proses kopolimerisasi radiasi yang diamati ialah jenis lateks, yaitu lateks alam daD lateks alam iradiasi, kadar stiren, yaitu 50, 75, daD 100 psk (per seratus bagian berat karet), dan dosis iradiasi, yaitu 0, 10, dan 20 kayo Parameter penting yang diamati adalah hambatan jenis listrik dan konstante dielektrikum. Tujuan penelitian ini ialah di samping sebagai bahan informasi bagi para produsen karet alam, juga mengevaluasi sifat kelistrikan film karet dari kopolimer lateks karet alam-stiren.
BAHAN DAN METODE Bahan. Lateks karet alam produksi PT Perkehunan XI, Pasir Waringin, Serang, Jawa Barnt dan monomer stiren teknis buatan dalam negeri. Alat. Iradiator gamma MCO,IRPASENA beraktivitas 80 kCi, Tettex AG Type 2914 untuk mengukur hambatao jenis isolator, daD Spektrometer Pendar Sinar-X buatan Octet untuk menguji kandungan logam dalam film karet. Metode. Diagram alir penelitian disajikan di alau Gambar 1 dengan rincian sebagai berikut: Lateks aJam lateks alam iradiasi ditambah emulsi monomer stiren seF..'7
Aplilcali [,otop don Radia'i.
/996
banyak 50, 75, dan 100 psk, kemudian campuran tersebut diiradiasi dengan sinar gamma Cobalt-60 pada dosis 0, 10, dan 20 kGy. Kopolimer lateks karet alam yang dibasilkan dibuat film karet dengan menuangkannya di atas plat kaea setebal kurang lebih 1 mm. Setelah film karet dicuei dan dikeringkan, diletakkan di alas papan uji pada alai pengukur hambatanjenis listrik Tettex AG tipe 2914, laIn alai tersebut dinyalakan listriknya. Tegangannya diatur, yaitu 100, 300, 500, dan 900 volt, kemudian diamati hambatannya dalam Mega Ohm, atau kapasitasnya daIam Pika Farat Untuk menghibmg hambatan jenis digunakan nunus:
RA. Ohm.em
c;= d
di mana : R = hambatan (Ohm) A = luas penampang (em2) ..d = tebal (em)
Untuk menghitung koefisien dielektrikum digunakan roMUS: C.d.4.0,8988 A
Er di mana: C = kapasitas (PF) d = tebal (em) A = luas area (em2)
Oi samping itu, diukur pula kandungan logam dalam film karet tersebut, dengan menggunakan alai SpektrometerPendar Sinar-X yang caranya sebagai berikut: Film karet dengan ukuran tertentu diletakkan di atas papan uji dari alai Spektrometer Pendar Sinar-X, kemudian alat dijalankan, mak3 pada monitor akan terlihat jumlah kandungan logamnya beropa grafik kuantitatif. BASIL DAN PEMBAHASAN Peogarub Jenil Lateks. Oalam penelitian ini lateks yang dikopolimerisasi radiasi dengan stiren ada 2 macam, yaitu lateks aIam dan lateks alam iradiasi. Hambatan jenis kedua film karet tersebut tertera pada Tabel 1. Tabel ini menunjukkan bahwa karet aIam tanpa iradiasi (KA) mempunyai hambatan jenis rendah sehingga tidak terokur oleh alaI. Akan tetapi, setelah diiradiasi, film karetnya (KAI) mempunyai hambatan jenis cukup tinggi, yaitu 1,15 x 1012Ohm.em, pada beda potensial 500 Volt. Seperti yang telah dilaporkan oleh JOHANNES (8), arus listrik akan terjadi bila ada lintasan elektron. Jadi dengan meningkatnya hambatan jenis, hat ini meneirikan bahwa poliisopren film karet yang sudah berikatan silang satu sama lain akan menghambat jalannya elektron. Hambatan jenis meningkat menjadi 13800 X 1012Ohm em, apabila lateks alam iradiasi tersebut dikopolimerisasi radiasi dengan stiren menjadi film karet KAI-St (karet alam iradiasi-
68
stiren). Hal ini menunjukkan bahwa sifat isolator polistiren yang berada di dalam kopolimer karet alam-stiren tersebut dapat meningkatkan hambatan jenis. Peogaru~ Dolis Radiasi. Tabel 1 meoyajikan hambatan jenis ka:retalam iradiasi (KAI) dan karet alam stiren pada dosis iradiasi berbeda-beda. Tabel ini menunjukkan bahwa dengan naiknya dosis iradiasi pada karet alam-stiren (KA-St), hambatan jenis meningkat, misalnya pada dosis iradiasi 20 kGy, hambatan jenisnya meningkat dari 493 x 1012(dosis 10 kGy) menjadi 609 x 1012Ohm.em untuk beda potensial 100 Volt, dan sebagainya. Hal ini disebabkan karena dengan naiknya dosis iradiasi, kan.. dungan polistiren dalam kopolimer yang teljadi meningkat, sehingga hambatan jenisnya meningkat pula. Akan tetapi, pada karet alam iradiasi hambatan jenis tidak meningkat, kemungkinan karena tidak ada polistirennya. Peogarub Kadar Stiren dalam Proses. Ada kecenderungan bahwa pada proses kopolimerisasi radiasi stiren ke dalam lateks alam dengan dosis yang sarna misalnya dosis 10 kGy, derajat konversi menurun, dengan meningkatnya kadar stiren, sehingga kandungan polistiren dalam kopolimer menurun pula. Hal ini akan mengakibatkan hambatan jenis film karet yang dihasilkan menurun pu,la(Tabel 3). Turunnya derajat konversi tersebut disebabkan karenaG ,. stiren rendah, yaitu bernilai antara 0,01 daft 0,026, sedang GYoIae karet alam eukup tinggi bila dibandingkan
dengan stiren
yaitu
= 1 (9,
10). Oi sam-
ping itu, dengan 50 psk, stiren yang masuk ke dalam lateks alam sudah jenuh, akibatnya larutan menjadi lebih eoeer bila kadar stiren dinaikkan. Meningkatnya kadar stiren dalam proses akan menyebabkan reaksi terminasi lebih efektif, sehingga derajat konversi dan kopolimer menurun. Peogarub Kaoduogao Logam dalam Lateks. Oleh karena lateks alam meropakan basil aIam yang turnbuh dari tanah yang banyak mengandung unsur logam, maka lateks alam akan mengandung logam pula. Seperti telah diketahui, logam adaIah konduktor yang baik, sehingga jumlah kandungan logam di dalam lateks sebe10m diproses akan mempe~garuhi hambatan jenis film karet yang dihasilkan. Hal ini dapat dibuktikan pada Tabel 4. Peogarub Tebal Film. Secara teori hambatan jenis listrik tidak dipengarohi oleh tebal film, namun karena kadar air di dalam film biasanya dipengarohi oleh tebal film, maka tebal film kemungkinan dapat mempengarohi hambatan jenisnya. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel ini menunjukkan bahwa ada kecenderungan dengan naiknya kadar air, hambatan jenis menurun. Hal ini kemungkinan disebabkan karena kelembapan udara daft masih adanya bahan bukan karel, yaitu karbohidrat, protein, daft lemak meropakan konduktor, sehingga dapat menurunkan nilai hambatan jenis. Kualitas Kopolimer Karet Alam IradiasiStiren. Sifat fisik dan mekanik, serta sifat kelistrikan film karet dari lateks alam iradiasi yang dikopolimerisasi radiasi dengan stiren atau dengan kode KAI-St, disajikan pada Tabel 6. Tabel ini menunjukkan bahwa film karet dari kopolimer lateks alam iradiasi stiren kemungkinan dapat digunakan untuk sarong tangan listrik.
AplikaSl 1sotop dan Radiasi. 1996
4. UTAMA, M., Teknologi polimerisasi radiasi siap Pakai untuk industri yang berwawasan lingkungan, Info Karet Jakarta, Juli (1995).
KESIMPULAN Lateks karet alam bila divulkanisasi radiasi bambatao jenis film karetnya akan meningkat. Hambatan jells film karet ini akan lebih meningkat lagi apabila lateks alam iradiasi tersebut dikopolimerisasi radiasi dengan stiren pactakadar 50 psk daDdosis iradiasi 10 kGy. Peningkatan nilai hambatan jenis film karet lateks alam iradiasi ke kopolimer lateks iradiasi stiren ialah daTi 1,15 X 1012Ohm.em menjadi 1,51 x 1017Ohm.em, dengan nilai konstante dielektrikum sekitar 3,95 pada beda potensial500 volt.
5. SUNDARDI, F., dan SOFIARTI, W., "Kopolimerisasi tempel monomer stiren pacta lateks karet alam I. pengaruh kIoroform daDkarbon tetraklorida", Proses Radiasi (Risalah Seminar Jakarta, 1985), PAIRBATAN, Jakarta (1986) 231. 6. ANONIM, Buku manual test cell for solid insulants, Tettex AG Instrument.
DAFTAR PUSTAKA
7. RON JENKINS, R.W. GOULD, DALE GEDCKE, Quantitative X-ray Spectrometry, Marcel Dekker Inc. New York and Basel (1981).
1. TJIA, M.O., "Perkembangan polimer konduktif daD aplikasinya", Kongres I1muPengetahuan Indonesia VI, Serpong, 11-15 September (1995).
8. JOHANNES, H., Listrik daD Magnent, PN Balai Pusta,ka, Jakarta (1972).
2. G.de BOER, Pengetahuan Praktis tentang Karel, Ruygrek & Co, Djakarta (1952).
9. SWALLOW, AJ., Radiation Chemistry of Organic Compounds, Pergamon Press, London (1960).
3. ANONIM, Petunjuk pembuatan barang karet daTikaret alam, BPP, Bogor (1985).
10. O'DONNELL, 1.H., and SANGSTER, D.F., Principle of Radiation Chemistry, Erward Arnold Ltd., London (1970).
-------Tabel 2. Hambatan jenis film karet dari karet alam iradiasi (KAl).
Tabel 1. Hambatan jenis film karet daTi kopolimer karet alam-stiren pactabeda potensial berbeda-beda. ---.-.----.-----
Jenis Dosis kopolimer iradiasi (kGy) KA KAI KA-St KAl-St TT
=
KA-ST
0 35 10 20 10
tidak terukur, = kopolimer
pacta beda potensial :
kopolimer
100 V
300 V
500 V
900 V
TT 3,93 493,00 609,00 TT
TT 1.85 7130 350,00 TT
TT 1,15 32,90 152,00 13800
TT 0,60 13,70 54,00 82900
KA = karet alam, KAI karet
alam
iradiasi, (kGy) 10 20 30 35
KAl
KAI
Hambatan jenis (XIO'2 Ohm.em), pacta beda potensial
Dosis
Jenis
Hambatan jenis (X 1012Ohm.em),
~
100 V 5,08 3,05 4.17 3,93
300 V
500 V
900 V
1,61 2,72 2,5 1.85
0,74 2,18 1.56 1,15
2,54 0,82 0,87 0,60
karet alam iradiasi
= karet alam iradiasi
stiren
Tabcl 3. Pengaruh kadar stiren dalam proses kopolimerisasi radiasi stiren ke dalam lateks alam dengan dosis 10 kGy terhadap hambatan listrik film karetnya. --,,-,--,-~
Kadar Stiren, (psk)
"~---'
Derajat Hambatan jenis (X1O14ohm.em) Konversi. Kopolimer. pactabeda potensial (%) (%) 500 V 700 V 900 V "------------.-------.-------
50 75 100
82 45 32
37.5 34,8 32,0
72,8 1,3 1.2
97,0 1,9 1,6
141,0 2.4 2,0
---------.-----------
/"
Aplikasi /salop don Radiasi. J 996
Tabel 4. Hambatan jenis film karet dalam kopolimer karet alam-stiren yang berbeda-beda kandun gan logamnya pada beda potensial 900 volt. Jenis kopoIimer.
AI
K
Ca
Se
Fe
Cu
Zn
Pb
Rb
Sr
Hambatan jems, (Ohm.em)
KA-St. KA-StM KA-StK
IT 10 11
510 230 890
290 250 260
34 19 19
21 116 127
13 47 49
IT 17 13
TT 2 IT
2 4 7
IT 1 2
1,37X1O13 IT IT
Kandungan logam (ppm)
IT=tidak terdeteksi, KA-St MIK = karet alam stiren berwarna merah/kuning
Tabel 5. Hambatan jenis listrik dalam kopolimer karet alarn iradiasi stiren (KAI-St) dengan tebal film daD beda potensial yang berbeda-beda. Tebal film (rnm)
0,56 1,83
Kadar air (%)
0,8 1,0
Hambatan jenis (X 1017Ohm.em), pada beda potensial : 500 V
700 V
900 V
1,51 0,77
0,96 0,62
1,03 0,68
Tabel 6. Sifat fisik dan mekanik, serta sifat kelistrikan kopolimer film karet alarn iradiasistiren (KAI-St), dan persyaratan sifat sarong tangan listrik menurut BS 697. Sifat fisik Tebal (rnm) Perpanjangan putus (%) Tegangan putus (MPa) Hambatan jenis (Ohm.em) Konstante dielektrikum pada 500 V Kebocoran arus pada 1100 Volt (mA) *
70
Film karet KAl-St 0,56 800 23 1,51 X 1017 3,95 0,3#
BS 697 0,65
- 1,25
600* 14*
8**.
= nilai minimum, ** = nilai maksimum, # = menurut perhitungan sesuai hukum Ohm.
Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1996
I
emuIsistiren
I
/
J lataks alarn atau lateks alarn iradiasi
6OCO
~
kopolimer latek alarn-stiren.
7
I
film karet
I
sira!
keli~
I
~I~oon~
~~
I
Gambar 1. Diagram alir percobaan
DISKUSI
SUGIARTO
2. Untuk LA yang berbeda apakah kelistrikan ini berbe-
da? Bagaimana pengaruh dosis terhadap hambatan jenis KAI pacta tegangan yang berbeda mengingat bahwa kecenderungan data yang diperoleh berbeda-beda? MADE SUMARTI Memang, pacta karet alam iradiasi dengan kenaikan dosis radiasi harnbatan jenis cenderung meningkat, dan masih perlu data pendukung.
.
3. Apa pengaruh radiasi pacta sifat kelistrikan kopolimer LA stiren?
MADE SUMARTI I. Polimer yang mudah rnenghantarkan arus listrik biasanya ikatan rangkap terkonyugasi. Confab : --C==C--C==C--C==C-- PANI (polianilin) Sedangkankan polistiren struktur sebagai berikut:
HER WIN ARNI
I. Mengapa stiren mempunyai harnbatanjenis makin tinggi voltasenya, makin naik? 2. Coba terangkan hubungan antara hambatan jenis dengan konstante dielektrikan? MADE SUMARTI I. Karni melakukan analisis dalarn film karet alarn stiren, sedangkan untuk pengukuran stiren tidak karni lakukan. Sebagai bahan informasi, beda potensial makin tinggi tidak selalu menaikan harnbatan jenisnya. 2. Semakin tinggi konstanta dielektrikum maka hambatan jenis makin keci!. NAZLY HILMY I. Komposisi mana daTikopolimer lateks alarn stiren yang diperkikan menimbulkan sifat kelistrikan?
&-CH,-
6H-C~-6-
Tidak acta ikatan rangkap terkonyugasi, sehingga sifat daya hantar listrik rendah. Polistiren rnernang acta ikatan terkonyugasi pacta rantai benzen, tetapi sifatnya lokal, hat ini tidak rnenghantarkan arus listrik (literafur). 2. Berbeda sifat kelistrikannya bila kandungan logam pacta lateks alam tersebut berbeda, sedang untuk poliisopren tidak berbeda sifat kelistrikannya. 3. Karena pengaruh radiasi, maka tetjadi ikatan silang yang menghalangi lintasan elektron. Akibatnya harnbatao listrik pactafilm karet kopolimer lateks alam stiren
