KARAKTERISTIK MATERIAL KOMPOSIT KERATIN HASIL EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS POLIETILENA KERAPATAN RENDAH TESIS

(1)

KARAKTERISTIK MATERIAL KOMPOSIT KERATIN HASIL

EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS

POLIETILENA KERAPATAN RENDAH

TESIS

Oleh

SUTRI NOVIKA

117026022/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

KARAKTERISTIK MATERIAL KOMPOSIT KERATIN

HASIL EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS

POLIETILENA KERAPATAN RENDAH

TESIS

Oleh

SUTRI NOVIKA

117026022/FIS

(3)

KARAKTERISTIK MATERIAL KOMPOSIT KERATIN HASIL

EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS

POLIETILENA KERAPATAN RENDAH

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Oleh

SUTRI NOVIKA

117026022/FIS

(4)

PENGESAHAN TESIS

Judul Penelitian : KARAKTERISTIK MATERIAL KOMPOSIT KERATIN HASIL EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS

POLIETILENA KERAPATAN RENDAH Nama Mahasiswa : SUTRI NOVIKA

Nomor Induk Mahasiswa : 117026022 Program Studi : Magister Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing

Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Dekan,

(5)

PERNYATAAN ORISINALITAS

KARAKTERISTIK MATERIAL KOMPOSIT KERATIN HASIL

EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS

POLIETILENA KERAPATAN RENDAH

TESIS

Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasilya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasaan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, 25 Juli 2013

Sutri Novika

(6)

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Sutri Novika

NIM : 117026022

Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul:

KARAKTERISTIK MATERIAL KOMPOSIT KERATIN HASIL EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS

POLIETILENA KERAPATAN RENDAH

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas royalti Non-eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara Berhak Menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasi tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantukan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, 25 Juli 2013

(7)

Telah diuji pada Tanggal : 25 Juli 2013

PANITIA PENGUJIAN TESIS

Ketua : Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D Anggota : 1. Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc

2. Prof. Drs. Mohammad Syukur, MS

3. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S

(8)

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama Lengkap Berikut Gelar : Sutri Novika, S.Si

Tempat Dan Tanggal Lahir : Medan, 11 Nopember 1988

Alamat Rumah : Jalan Halat No.118 , Medan-20215

Telepon/Fax/Hp : 085276366878

E-Mail : [email protected]

DATA PENDIDIKAN

SD : SD. NEGERI No.060927 Tamat : 2000

SMP : SMP NEGERI 2 MEDAN Tamat : 2003

SMA : SMA NEGERI 13 MEDAN Tamat : 2006

(9)

KATA PENGANTAR

Bismillahirahmanirrahim,

Syukur Alhamdulilah penulis Panjatkan atas kehadirat Allah SWT dan

karena dengan limpahan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga Tesis ini dapat

diselesaikan.

Dengan Selesainya Tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada :

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H,

MSc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk

mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister Studi Ilmu Fisika di

Universitas Sumatera Utara.

Dekan Fakultas Matematika Ilmu Pengetahuan Alam, Dr. Sutarman, M.Sc,

yang telah memberi kesempatan kepada penulis menjadi mahasiswa program

Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera

Utara.

Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc,

Sekretaris Program studi Ilmu Fisika Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta

seluruh staf edukatif dan administratif pada Program Studi Magister Ilmu Fisika

pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya penulis

ucapkan kepada Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MSc, PhD selaku pembimbing

utama dengan penuh perhatian, telah membimbing dan memberikan arahannya,

dan juga kepada Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc yang telah meluangkan

waktu, sumbangan pengalaman dan arahannya dalam penelitian dan bimbingan

(10)

Kepada ayahanda Suwandi, ibunda Mardiah dan kepada abang dan adik tercinta

(Rahmad Yudha, Reza, dan Geniosa), serta seluruh keluarga tercinta yang telah

memberi dukungan, doa yang penuh dengan keikhlasan sehingga penulis dapat

menyelesaikan penelitian. Terima kasih atas segala pengorbanannya baik berupa

moril maupun materil, baik budi ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada

Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa.

Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dengan baik, namun demikian

penulis menyadari masih ada beberapa kelemahan dari penelitian ini. Untuk itu

pada kesempatan ini penulis menyambut baik kritik dan saran dari pembaca demi

kesempurnaan penelitan ini.

Terakhir penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah

membantu baik langsung maupun tidak langsung dan selama penyusunan

penelitian ini maupun dalam presentasi penelitian ini.

Semoga Tesis ini bermanfaat baik bagi penulis maupun pembaca, amin.

(11)

KARAKTERISTIK MATERIAL KOMPOSIT KERATIN HASIL

EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS

POLIETILENA KERAPATAN RENDAH

ABSTRAK

Komposit berbasis polietilena dibuat dengan menggunakan keratin diekstraksi dari bulu ayam. Penambahan keratin merubah sifat mekanik dari polietilen. Nilai kekuatan tarik optimum pada penambahan keratin sebesar 20% yaitu 10,116 MPa, dan kemuluran 36,9 %. Dan kuat lentur optimum pada penambahan keratin sebesar 40% yaitu 6,256 MPa. Dari hasil DTA komposit yang dihasilkan menunjukkan penaikan temperatur leleh sebesar 250oC dan temperatur terdekomposisi sebesar 440oC – 450oC. Berdasarkan data FTIR, komposit yang dihasilkan tidak terjadi perubahan gugus fungsi sehingga dapat dikatakan bahwa interaksi yang terjadi hanya interaksi fisika. Morfologi SEM menunjukkan bahwa keratin lebih luar menyebar dalam matriks polietilen dengan penambahan keratin 40% sebagai pengisi.

(12)

CHARACTERISATION OF LOW DENSITY POLYETHYLENE-BASED COMPOSITES USING KERATIN EXTRACTED FROM CHICKEN

FEATHERS

ABSTRACT

Low density polyethylene-based composites were made using keratin extracted from chicken feathers. The addition of keratin alter the mechanic properties of the polyethylene. The composite that added 20% keratin had tensile strength 10,116 MPa and elongation 36,9 %. And composite added 40% keratin had flexural strength 6,256 MPa. Data of DTA showed a rise in melting point temperature and decomposition temperature. Based on data of FTIR, the composite that prodused did not happen a change of function group, so we can know that interaction in composite that produced just physical interaction. Scanning electron microscopy (SEM) morphology showed that the keratin more widely dispersed in the polyetilena matrix with the addition of keratin 40% as a filler.

(13)

DAFTAR ISI

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Komposit... 5

2.4.1. Prinsip Pengendapan... 14

2.5.Uji Biuret ... 16

2.6. Pengujian Mekanik... 16

2.6.1. Uji Tarik ( Tensile Strength ) ... 16

2.6.2. Uji Kuat Lentur... 17

2.7. FT-IR... 18

2.8. Maleic Anhydride Sebagai Aditif... 21

(14)

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1. Tempat Penelitian ... 23

3.2. Alat Dan Bahan ... 23

3.2.1 Alat ... 23

3.2.2 Bahan ... 24

3.3.Prosedur Penelitian ... 24

3.3.1. Pembuatan Keratin dari limbah bulu ayam ... 24

3.3.1.1. Persiapan bulu ayam ... 24

3.3.1.2. Ekstraksi bulu ayam ... 24

3.3.2. Pembuatan Coupling Agent (PE-g-MA) ... 25

3.3.3. Pembuatan Komposit Keratin dengan LDPE ... 25

3.4.Teknik Analisa Data ... 26

3.5.Diagram Alir (Flow Chart) Penelitian ... 27

3.5.1. Pembuatan Keratin ... 27

3.5.2. Pembuatan Coupling Agent (PE-g-MA) ... 28

3.5.3. Pembuatan Komposit Keratin dan LDPE ... 29

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Sifat Mekanik Biokomposit LDPE Terisi Keratin ... 30

4.1.1. Kekuatan Tarik dan Kemuluran ... 30

4.1.2. Kuat Lentur ... 31

4.2. Analisa Sifat Termal dengan Menggunakan DTA... 33

4.3. Analisa FTIR ... 35

4.4. Analisa Uji Biodegradabilitas... 37

4.5. Analisa Uji Scanning Electron Microscopy (SEM)... 38

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 42

5.2 Saran ... 43

(15)

DAFTAR TABEL

Absorpsi Inframerah Beberapa Gugus Fungsional...

Komposisi Bahan...

Data Hasil Kekuatan Tarik dan Kemuluran ...

Nilai kuat lentur...

Hasil Analisis Pengujian DTA...

Hasil Analisis Gugus Fungsi Bahan Berdasarakan Data FTIR..

(16)

DAFTAR GAMBAR

Etilena suatu monomer dan unit berulang polietilena...

SEM bulu ayam (a) bulu bagian dalam (b) serat (c) bulu

bagian luar (d) bulu bagian dalam (e) serat...

Skema Struktur Bangun Keratin...

Struktur kimia Maleic anhydride...

Diagram alir pembuatan keratin...

Diagram alir pembuatan coupling agent (PE-g-MA)...

Diagram alir pembuatan komposit keratin dan LDPE...

Grafik Nilai Kuat Tarik Biokomposit Keratin dengan LDPE....

Grafik Nilai Kuat Lentur Biokomposit Keratin dengan LDPE..

Grafik Nilai Kuat Tarik dan Kuat lentur Resin LDPE Terisi

Keratin...

Foto SEM Permukaan LDPE Dengan Pembesaran 500 Kali...

Foto SEM Pemukaan LDPE-Keratin 20% dengan Pembesaran

500 kali...

Foto SEM Pemukaan LDPE-Keratin 40% Dengan

Pembesaran 500 Kali...

Foto SEM Pemukaan LDPE dengan Pembesaran 200 Kali...

Foto SEM Pemukaan LDPE-Keratin 20 % dengan

Pembesaran 200 Kali...

SEM Pemukaan LDPE-Keratin 40 % dengan Pembesaran 200