Karakterisasi Komposit Terbiodegradasikan Dari Polipropilena, Polipropilena Tergrafting Maleat Anhidrida Dan Tepung Biji Durian

Lampiran 3Spektrum FTIR PP:PP-g-MA: Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g sebelum ditanam dalam tanah

Lampiran 4 Spektrum FTIR PP:PP-g-MA: Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g setelah ditanam dalam tanah

Lampiran 5 Spektrum FTIR PP:PP-g-MA-Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g setelah ditanam dalam tanah (a) dan PP Murni (b)

Lampiran 6Persyaratan Kemasan Biodegradabel menurut SNI 7188.7:2011

No Aspek Lingkungan Persyaratan Metode Uji/Verifikasi

1

2

3

Bahan baku dan aditif a. Thermoplastik

mengandung prodegradant

b. Campuran yang mengandung pati (starch) dant ermoplastik degradibilitas Degradibilitas a. Thermoplastik mengandung prodegradant b. Campuran yang

mengandung pati (starch) dan termoplastik

Kandungan logam berat

- Prodegradant harus memenuhi RoHS

(Restriction of Hazardous Substances)

- Tidak mengandung zat warna ayo

- Tensile enlongation (elongation ato break)kurang dari 5% dicapai setelah mengalami perlakuan penyinarans inar UV maksimal selama 250 jam

- Pertumbuhan mikroba pada permukaan produk > 60% selama 1 minggu

Kandungan logam berat dalam produk

Cd< 0,5 ppm Pb< 50 ppm Hg< 0,5 ppm Cr+6< 50 ppm

- Verifikasi pernyataan tertulis permohonan tentang

pemenuhan persyaratan prodegradant yang dilengkapi dengan pernyataan dari pemasok

- Verifikasi pernyataan penulis tentang jenis dan sifat bahan dilengkapi dengan pernyataan pemasok atau pengukuran GC-MS atau metode pengujian lainnya yang divalidasi oleh laboratorium pengujian yang telah menerapkan ISO/IEC 17025:2008

- Tensile enlongation (elongation ato break) kurang dari 5% dicapai setelah mengalami perlakuan penyinaran sinar UV maksimal selama 250 jam

- ASTM G21-09 atau metode pengujian lainnya yang dilakukan oleh laboratorium yang telah menerapkan ISO/IEC 17025:2008

- Verifikasi pernyataan pemohon tentang pemenuhan persyaratan disertai laporan hasil pengujian menurut metode uji : IEC-6221 Ed 1.0 2008 atau metode pengujian lainnya yang

divalidasi atau diverifikasi, yang dilakukan oleh laboratorium pengujian yang telah menerapkan ISO/IEC 17025:2008

Al Malaika,S and K.Artus. 1997. Chemical Modification Of Polymer Blends by Reactive Processing: In situ Reaction of Interlinking Agents In PS/EPDM Blend Polymer. J Appl.Polym.Sci. 1993-1951

Al Malaika, S, Scott.G. 1983. Degradation and Stabilization Of Polyolefin. Chapter 7. London: N.S.Allen(Ed) Ap Sci Pulp.Ltd.

Amin, S. 2011. Penggolongan Plastik.

Ban, W. 2005. Improving the Physical and Chemical Functionally of Starch-Derived Films with Biopolymers. Jurnal of Applied Polymer Science,10,118-129.

Clemons. 2003. Biodegradable Composite.

Cowd, M.A. 1991. Kimia Polimer. Bandung: Penerbit ITB. Direktorat Gizi Departemen Kesehatan RI. 1996.

Evrianni, S. 2009. Reaksi grafting Maleat Anhidrida Pada Polipropilena dengan Insiator Benzoil Peroksida. Skripsi, Medan: USU.

Flieger, MM. Kantorova A. Prell T. 2003. Biodegradable Plastic Renewable Sources, J.Folia Microbiol 48 (1) : 22-44.

Gatcher, M. 1990. Plastic Additives Handbook. Third Edition.Hanser Publisher : Munich Gracia-Martinez, JM, O Laguna, EP Collar. 1997. Role of Reaction in batch Process

Modification of Attatic Polypropilena by Maleic Anhydride in Melt. Madrid Spain : John Wiley & Son, Inc.

Hartomo, A.J. 1995. Politeknik Pemrosesan Polimer Praktis. Andi Off Set. Yogyakarta. Jones, RM. 2005. Mechanics of Composite Materials. Washington DC: Scripta Book

Company

Mc. Hugh, T.H and Krochta, J.M. 1994. Sorbitol us Glycerol-Plasticized Whey Protein Edible Films: Integrated Oxygen Permeability and Tensile Property Evaluation, J Agric. Food Chem : 42:841_5.

Nasution. R. S., 2009. Pengaruh Konsentrasi Maleat Anhidrida Terhadap Derajat Grafting Maleat Anhidrida pada Polipropilena Terdegradasi Inisiator Benzoil Peroksida. Skripsi Universitas Sumatera Utara.

Nolan-ITU. 2002. Biodegradables Plastics Developments and Environmental Impacts.Prepared in association with ExcelPlas Australia. Ref:3111-(01) : 29 Parker,P.1984. McGraw-Hill Dictionary of Chemical Terms.New York: McGraw-Hill Book

Rachmi, T. 2012. Penentuan Derajat Grafting Dan Fraksi Gel Dari Polipropilena Terdegradasi Yang Difungsionalkan Dengan Maleat Anhidrida. Skripsi, Medan : USU.

Rukmana. 1996. Klasifikasi BotaniTanaman Durian.

Rusdi Rafli. 2008. Karakteristik Matriks Termoplastik Polietilena Terplastisasi Poligliserol Asetat. Tesis Program Pascasarjana USU. Medan.

Satrohamidjoojo. 2005. Struktur Amilosa dan Amilopektin.

Seal, K.J and Grifin, G.J.L.1994. Test Methods and Standards for Biodegradable Plastic. In: Chemistry and Technology of Biodegradable Polymer, Blackie Academic and Proffesional , Chapman and Hall.

Severini, F. 1999. Free Radical Grafting of Maleic Anhydride In Vapour Phase on Polypropilena Film. Elsevier Science : Milan

Siregar, Afriando. 2009. Pengaruh Konsentrasi Benzoil Peroksida Pada Degradasi Thermal Polypropilena. Skripsi, Medan: USU.

SNI 7188.7 : 2011

Stevent, MP. 2001. Kimia Polimer. Cetakan Pertama. Jakarta : Pradya Paramitha. Sudarma, Harta, J. 2012. Pembibitan Tanaman Buah. Klaten : Bola Bintang Publishing. Syafriana. 2008. Komposit dari Serat Karbon.

Syamsir. E. 2008. Plastik Dari Senyawa Limonen.

Syarief, R, Santausa, S, dan Isyana. 1989. Teknologi Pengemasan Pangan. Bogor: IPB. Thitithammawong, A., Nakason.C.,Sahakaro,K.Noordermeer,J. 2007. Effect of Different

Types of Peroxides on Rheological,mechanical and Morphological Properties of Thermoplastic Vulcanizates Based on Natural Rubber/Polypropylene Blends.Polymer testing 26 :537-546

Wahyono. 2009. Karakteristik Edible Film Berbahan Dasar Kulit dan Pati Biji Durian Untuk Pengemasan Buah Strawberry. Skripsi, Surakarta : UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH.

Warman. 2012. Differential Thermal Analysis. Medan : PTKI.

Widyasari,R. 2010. Kajian Penambahan Onggok Termoplastis Terhadap Karakteristik Komposit Polietilen. Tesis Institut Pertanian Bogor

Winarno, F.G.1992. Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta Winarno, F.G.1998. Kimia Pangan. PT. Gramedia, Jakarta

Wirjosentono, B. 1998. Struktur dan sifat mekanis polimer. Medan : Intan Dirja Lela Press, Medan

METODE PENELITIAN

3.1. Bahan

Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

Nama Bahan Asal/merek

Biji durian Beberapa tempat di kota Medan jenis biasa Polipropilena Isotaktik Sigma Aldrich

Maleat Anhidrida 97% p.a Merck Dikumil peroksida 98% Aldrich Methanol 99% p.a Merck Xilen 99,8% p.a Merck Aseton 99,8% p.a Merck

3.2. Alat

Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

Nama Alat Merek

Pendingin Liebig

Hot plate stirer Favorit HS 0707V2 Magnetic Stirer

Labu Alas 250 ml Pyrex

Termometer Pyrex

Blender Miyako

Ayakan Tantalum 3N8 Purity

Beaker glass Pyrex

Neraca Analitis Mettler Toledo

Gelas Ukur Pyrex

Spatula

Alat pencetak tekan Type HPTS 0001.08 Internal mixer Heles CR-52

Kertas saring Whatman no.42

Pompa Vakum Welch Duo Seal

Seperangkat alat SEM JEOL type JSM-6510LA Universal Testing Machine Type SC-2DE, CAP 2000 kgf Seperangkat alat DTA Thermal Analizer DT-30

shimadzu Fourier Transform Infrared Spectroscopy shimadzu (FTIR)

3.3. Prosedur Penelitian

3.3.1. Pembuatan Tepung Biji Durian

Biji durian yang telah dipisahkan dengan daging buahnya dicuci sampai bersih, dijemur untuk menghilangkan airnya kemudian dikupas kulit arinya, diiris tipis-tipis lalu dikeringkan, diblender sampai halus dan dijemur untuk mengurangi kadar air yang terkandung dalam tepung.

3.3.2. Pembuatan Grafting Polipropilena dengan Maleat Anhidrida

Ditimbang polipropilena dengan maleat anhidrat dan juga dikumil peroksida dengan menggunakan alat internal mixer dengan perbandingan polipropilena, dikumil peroksida, maleat anhidrat 95% : 3% : 2% ( berat/berat) pada suhu 1650C dan akan dihasilkan polipropilena yang telah tergrafting dengan maleat anhidrida (PP-g-MA).

3.3.3. Proses Pemurnian PP-g-MA

Ditimbang PP-g-MA sebanyak 30 gram kemudian dimasukkan kedalam labu alas. Ditambahkan 200 ml xilena dan direflux sampai larut. Selanjutnya diendapkan dengan 150 ml aseton. Disaring dengan kertas saring yang terhubung dengan pompa vakum. Endapan dicuci dengan methanol berulang-ulang. Endapannya dikeringkan dalam oven pada suhu 1200C selama 6 jam.

3.3.4. Proses Pengepresan dengan memvariasikan berat Tepung Biji Durian

Timbang tepung biji durian dan PP-g-MA masing-masing sesuai dengan variasi sebagai berikut: 0,2 gram; 0,3 gram; 0,4 gram; 0,5 gram; dan 0,6 gram dan pada proses ini juga dilakukan variasi berat PP-g-MA dengan berat variasi PP-g-MA adalah: 7 gram.

Dicampur sampel 1 kedalam beaker glass, diblender kering sampai rata kemudian dituang kedalam cetakan, dan di press pada alat hidroulik press pada suhu 1600C selama 30 menit. Hasilnya didinginkan pada suhu kamar dan dikeluarkan dari dalam cetakan. Selanjutnya dilakukan prosedur yang sama untuk sampel yang lain.

3.3.5. Karakterisasi

3.3.5.1 Pengukuran KekuatanTarik dan Kemuluran

Dihidupkan alat Torsee’s Electronic System. Dibiarkan selama 1 jam. Sampel dijepit dengan menggunakan griff. Diatur tegangan, regangan, dan satuannya. Dihidupkan recorder (ON). Dipasang tinta pencatat. Diatur sumbu x (regangan) dan sumbu y (tegangan) serta diatur satuannya. Dipasang sampel. Ditekan tombol start. Dinolkan nilai Load dan stroke. Dilihat angka di Load (tegangan) dan stroke (regangan), bila sampel sudah putus. Dicatat nilai Load dan stroke sampel.

Perhitungan Uji Kuat Tarik :

Kekuatan tarik = = Keterangan : Load = tegangan A0 = Luas spesimen

3.3.5.2. Analisa Differential Thermal Analysis (DTA)

Sebelum alat digunakan, alat harus ON ½ jam sebelum dipakai (Main Switch ON) kemudian alirkan alat pendingin. Lalu set Detektor DTG dan Thermo Couple PR, amplifair DTA ON. Set program 100C/menit, limit temperature s/d 7000C, set DTA range ±250µV. Timbang

30mg bahan pembanding (Al2O3) dalam mangkok platina, dan timbang 30mg bahan sampel pada mangkok platina yang lain. Bahan pembanding dan bahan sampel ditempatkan diatas Thermo Couple PR (Bahan pembanding disebelah kiri dan sampel sebelah kanan). Set recorder, kertas recorder. Swicht “ST By” ON dan Swicht “START” ON. Amati hasil yang diperoleh dari Rekorder.

3.3.5.3. Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy)

Proses pengamatan mikroskopik menggunakan SEM diawali dengan merekatkan sampel dengan stab yang terbuat dari logam spesimen older. Kemudian setelah sampel dibersihkan dengan alat peniup, sampel diisi dengan emas dan palladium dengan mesin diospater yang bertekanan 1492 x 10-2 atm. Sampel selanjutnya dimasukkan kedalam ruangan yang khusus dan kemudian disinari dengan pancaran elektron terpental yang dapat dideteksi dengan detektor scienter yang kemudian diperkuat dengan suatu rangkaian listrik yang menyebabkan timbulnya gambar CRT (Chatode Ray Tube). Pemotretan dilakukan setelah memilih bagian tertentu dari objek (sampel) dan pembesaran yang diinginkan sehingga diperoleh foto yang baik dan jelas.

3.3.5.4. Uji Biodegradabilitas Komposit

Uji biodegradabilitas dilakukan dengan penanaman pada lingkungan tanah dimulai dengan menanamkan setiap spesimen dalam wadah yang masing-masing berisi 3 jenis tanah yaitu tanah pasir, tanah sampah, tanah kebun. Hal ini dilakukan dengan tujuan untuk melihat pada jenis tanah yang mana tingkat biodegradasinya yang lebih baik. Laju biodegradasi penanaman dalam tanah diamati selama 1 bulan dengan pengamatan setiap 10 hari, dengan dihitung persentase perubahan berat spesimen dilakukan dengan penimbangan spesimen dan dengan hasil SEM. Dan dihitung berat awal sebelum penanaman dan berat setelah penanaman, dicatat selisihnya sebagai % perubahan berat.

3.4. Bagan Penelitian

3.4.1. Proses Penyiapan Tepung Biji Durian

Dicuci bersih Dijemur

Diiris-iris tipis-tipis Dikeringkan

Dihaluskan

Dijemur sampai kering

3.4.2. Proses Grafting Maleat Anhidrida (MA) kedalam PP

Dimasukkan kedalam internal mixer pada suhu 1650C dan diputar sampai melebur

Ditambahkan DKP Sebanyak 1g dan

diputar kembali selama 5 menit Dikeluarkan dan didinginkan pada

suhu kamar

Biji Durian

Tepung Biji Durian

PP sebanyak 47,5 g + MA sebanyak 1,5 g

Leburan PP + MA

3.4.3. Pemurnian PP-g-MA

Direfluks dengan 200 ml xilena sampai larut

Ditambahkan 150 ml aseton

Disaring dengan kertas saring yang terhubungdengan pompa vakum

Dicuci kembali dengan metanol berulang-ulang

Dikeringkan dalam oven pada suhu 1200C selama 6 jam PP-g-MA sebanyak 30 g

Larutan PP-g-MA

Endapan basah Filtrat

3.4.4. Proses Pengepresan dengan memvariasikan berat Pati Biji Durian

Dicampurkan dalam gelas beaker dan diaduk dengan blender kering

Dipress pada alat hidraulik press pada suhu 160oC selama 30 menit

Didinginkan pada suhu kamar Dikeluarkan dari dalam cetakan

Dikarakterisasi dengan beberapa uji

Uji SEM

PP PP-g-MA Tepung Biji Durian

Spesimen Komposit Polimer

Uji KekuatanTarik dan Kemuluran Uji

Biodegradabel Uji SEM

3.4.5. Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran Bahan Komposit

Diukur panjang, lebar, dan tebalnya

Sampel diletakkan secara mendatar pada penyangga Diatur kecepatan mesin uji 10 mm/menit

Dihidupkan tombol pembebanan

Dicatat defleksi dan beban sampai beban maksimum

3.4.6. Uji SEM

Direkatkan dengan stub dari logam Sampel dibersihkan dengan alat peniup Sampel dilapisi dengan emas atau palladium dalam ruangan bertekanan 1492 x 10-2 Dimasukkan kedalam ruangan khusus dan disinari dengan pancaran electron sehingga mengeluarkan electron sekunder

Electron yang terpental dideteksi dengan detector Pemotretan dilakukan setelah gambar

CRT muncul

Sampel

Hasil Sampel Uji Hasil

3.4.7 Uji Biodegradabilitas Bahan Komposit

Dipotong dengan ukuran 2x2 cm

s

Ditimbang, difoto permukaannya sebelum penguburan dalam tanah

Dikubur dalam tiga jenis tanah (tanah berpasir, tanah perkebunan, tanah sampah)

Diamati perubahan berat, serta perubahan permukaan dengan difoto setiap selama 1 bulan

Lembaran Komposit Terbiodegradasikan

Spesimen

Hasil penimbangan berat, serta permukaan sebelum penguburan dalam tanah

Hasil perubahan berat, serta perubahan permukaan setelah penguburan dalam tanah

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Karakterisasi Berdasarkan Analisa Sifat Mekanik Dengan Uji Tarik dan Kemuluran

Analisa kekuatan tarik dan kemuluran dari komposit terbiodegradasikan dari tepung biji durian dengan menggunakan polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrida dengan berbagai variasi komposisi dan massa yaitu:

1. PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,2)g 2. PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,3)g 3. PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,4)g 4. PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,5)g 5. PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,6)g

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran Komposit Terbiodegradasikan

No Perbandingan (komposisi dan massa) Kuat Tarik ( t) (N/m2)

Kemuluran (%) 1 2 3 4 5 6 Polipropilena murni

PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,2) PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,3) PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,4) PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,5) PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,6)

58,618 3,855 3,846 8,878 12,556 7,377 10,296 3,820 3,200 7,800 8,600 7,160

10,296 % 3,820 % 3,200 % 7,800 % 8,600 % 7,160 % 58,618 N/m2

3,855 N/m2 8,878 N/m

2

3,846 N/m2

12,556 N/m2

7,377 N/m2

Gambar 4.1 Grafik Kekuatan Tarik ( t)(N/m2

) dari Komposit Terbiodegradsikan

Ga mba r 4.2 Graf ik Ke mul uran (%) dari Ko mpo sit Ter biod egradasikan

Berdasarkan hasil perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran komposit terbiodegradasikan, variasi perbandingan antara PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,5)g memiliki sifat

0 2 4 6 8 10 12

1 2 3 4 5 6

Perbandingan (Komposit dan Massa)

K e m u lu ra n ( % ) 0,000 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000

1 2 3 4 5 6

Perbandingan (Komposisi dan Massa)

Ku at T ar ik δ t N /m 2

mekanis paling maksimum yaitu 12,556 N/m2, kemudian diikuti dengan PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,4)g yaitu 8,878 N/m2, lalu PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,6)g yaitu 7,377 N/m2 dan PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,2)g yaitu 3,855 N/m2 lalu PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,3)g yaitu 3,846 N/m2.

Sedangkan nilai kemuluran paling maksimum pada perbandingan PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,5)g yaitu 8,600% kemudian diikuti dengan PP:PP-g-MA: tepung biji durian

(7:0,5:0,4)g yaitu 7,800%, lalu PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,6)g yaitu 7,160% dan PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,2)g yaitu 3,820% lalu PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,3)g yaitu 3,200%. Dari hasil perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran diatas dapat disimpulkan bahwa kekuatan tarik tidak tergantung dengan kenaikan bahan pengisi biji durian yang ditambahkan. Dispersi pengisi yang baik dan interaksi matriks pengisi mungkin menjadi dua faktor utama yang bertanggung jawab untuk penurunan kekuatan tarik, kekuatan tarik berbanding lurus dengan kemuluran.

4.2. Analisa Differential Thermal Analysis (DTA)

Gambar 4.3 Grafik Analisa DTA Tepung Biji Durian

Gambar 4.3 adalah hasil grafik analisa DTA tepung biji durian yang menunjukkan adanya 3 peak temperatur kritis yaitu pada temperatur kritis pertama, tepung biji durian mengalami perubahan sifat thermal pada suhu 800C, pada temperatur kritis kedua juga terjadi perubahan thermal yaitu pada suhu 2750C, pada temperatur kritis ketiga, biji durian telah terbakar pada suhu 3800C.

Gambar 4.4 Grafik Analisa DTA PP

Gambar 4.4 adalah hasil grafik analisa DTA PP yang menunjukkan adanya 3 peak temperatur kritis yaitu pada temperatur kritis pertama, PP mengalami perubahan sifat thermal pada suhu 1700C, pada temperatur kritis kedua juga terjadi perubahan thermal yaitu pada suhu 3400C, pada temperatur kritis ketiga, pp telah terbakar pada suhu 3800C.

Gambar 4.5 Grafik Analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,2)g

Gambar 4.5 adalah grafik analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7: 0,5 : 0,2)g yang menunjukkan hanya ada 2 peak temperatur kritis yaitu pada temperatur kritis pertama,

PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,2)g mengalami perubahan sifat thermal pada suhu 1600C, pada temperatur kritis ketiga PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,2)g terbakar pada suhu 3750C. sedangkan PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,2)g pada temperatur kritis kedua tidak ada muncul temperatur kritisnya karena jika PP dan tepung biji durian dicampur yang ditambahkan dengan PP-g-MA maka ketiga bahan ini terjadi interaksi, ini dibuktikan dengan munculnya 2 peak pada PP : PP-g-MA : tepung biji durian ((7:0,5:0,2)g ini sehingga pada suhu 3750C, PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,2)g langsung terbakar.

Gambar 4.6 Grafik Analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,3)g

Gambar 4.6 adalah grafik analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5: 0,3)g yang menunjukkan hanya ada 2 peak temperatur kritis yaitu pada temperatur kritis pertama, PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,3)g mengalami perubahan sifat thermal pada suhu 1600C, pada temperatur kritis ketiga PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,3)g terbakar pada suhu 3700C. sedangkan PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,3)g pada temperatur kritis kedua tidak ada muncul temperatur kritisnya karena jika PP dan tepung biji durian dicampur yang ditambahkan dengan PP-g-MA maka ketiga bahan ini terjadi interaksi, ini dibuktikan dengan munculnya 2 peak pada PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,3)g ini sehingga pada suhu 3700C, PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,3)g langsung terbakar.

Gambar 4.7 Grafik Analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,4)g

Gambar 4.7 adalah grafik analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,4)g yang menunjukkan hanya ada 2 peak temperatur kritis yaitu pada temperatur kritis pertama, PP:PP-g-MA:tepung biji durian (7:0,5:0,4)g mengalami perubahan sifat thermal pada suhu 1600C, pada temperatur kritis ketiga PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,4)g terbakar pada suhu 3750C. sedangkan PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,4)g, pada temperatur kritis kedua tidak ada muncul temperatur kritisnya karena jika PP dan tepung biji durian dicampur yang ditambahkan dengan PP-g-MA maka ketiga bahan ini terjadi interaksi, ini dibuktikan dengan munculnya 2 peak pada PP : PP-g-MA : tepung biji durian ((7:0,5:0,4)g ini sehingga pada suhu 3750C, PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,4)g langsung terbakar.

Gambar 4.8 adalah grafik analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5: 0,5)g yang menunjukkan hanya ada 2 peak temperatur kritis yaitu pada temperatur kritis pertama, PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,5)g mengalami perubahan sifat thermal pada suhu 1600C, pada temperatur kritis ketiga PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,5)g terbakar pada suhu 3700C. sedangkan PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,5)g pada temperatur kritis kedua tidak ada muncul temperatur kritisnya karena jika PP dan tepung biji durian dicampur yang ditambahkan dengan PP-g-MA maka ketiga bahan ini terjadi interaksi, ini dibuktikan dengan munculnya 2 peak pada PP : PP-g-MA : tepung biji durian ((7:0,5:0,5)g ini sehingga pada suhu 3700C, PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,5)g langsung terbakar.

Gambar 4.9 Grafik Analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,6)g

Gambar 4.9 adalah grafik analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5: 0,6)g yang menunjukkan hanya ada 2 peak temperatur kritis yaitu pada temperatur kritis pertama, PP:PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,6)g mengalami perubahan sifat thermal pada suhu 1600C, pada temperatur kritis ketiga PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,6)g terbakar pada suhu 3750C. sedangkan PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,6)g pada temperatur kritis kedua tidak ada muncul temperatur kritisnya karena jika PP dan tepung biji durian dicampur yang ditambahkan dengan PP-g-MA maka ketiga bahan ini terjadi interaksi, ini dibuktikan dengan munculnya 2 peak pada PP : PP-g-MA : tepung biji durian ((7:0,5:0,6)g ini sehingga pada suhu 3750C, PP : PP-g-MA: tepung biji durian (7:0,5:0,6)g langsung terbakar. Data hasil DTA spesimen komposit terbiodegradasikan dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Data Hasil DTA Spesimen Komposit Terbiodegradasikan

NO Sampel Temperatur Kritis (oC)

I II III (Terbakar)

1 Tepung Biji Durian 80 275 380

2 PP 170 340 380

3 PP:PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,2) 160 - 375 4 PP:PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,3) 160 - 370 5 PP:PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,4) 160 - 375 6 PP:PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,5) 160 - 370 6 PP:PP-g-MA : tepung biji durian (7:0,5:0,6) 160 - 375

Temperatur : 0 s/d 5500C Thermocouple/mv : PR/15 mv DTA Range : ± 500 μv Heating Speed : 100C/menit Chart Speed : 2,5 mm/menit

Pada tabel 4.2 menunjukkan bahwa PP & tepung biji durian saling mempengaruhi sifat thermalnya. Ini dibuktikan adanya interaksi pada temperatur kritis kedua, jika PP telah dicampur dengan PP-g-MA dan tepung biji durian sehingga pada temperatur kritis ketiga, PP: PP-g-MA: tepung biji durian sudah terbakar. PP dan tepung biji durian tidak terjadi reaksi secara kimia melainkan terjadi secara thermal.

4.3. Analisa Sifat Morfologi dengan Uji SEM (Scanning Electron Microscopy)

Gambar 4.10 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:PP-g- MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g sebelum dikubur dalam tanah sampah dengan pembesaran 2000 x

Gambar 4.10 adalah hasil foto SEM permukaan komposit terbiodegradasikan PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g sebelum dikubur dalam tanah sampah dengan pembesaran 2000 kali menunjukkan bahwa permukaannya tidak rata dan adanya butiran-butiran kecil yang mengindikasikan bahwa butiran-butiran tersebut adalah tepung biji durian yang tidak dapat berinteraksi dengan baik dengan polipropilena.

Gambar 4.11 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g setelah dikubur dalam tanah sampah dengan pembesaran 2000 x

Gambar 4.11 adalah hasil foto SEM permukaan komposit terbiodegradasikan PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g setelah dikubur dalam tanah sampah selama 30 hari menunjukkan bahwa permukaan yang sedikit rata dan sedikit adanya butiran kecil, hal ini disebabkan komposit sudah dikubur pada tanah sampah dan dapat berinteraksi dengan baik.

4.4. Analisa Kemampuannya Terurai di Alam dengan uji Biodegradasi

Penanaman spesimen komposit terbiodegradasikan pada berbagai jenis tanah (tanah sampah, tanah kebun, dan tanah berpasir) bertujuan untuk melihat tingkat biodegradasinya di alam. Hal ini karena salah satu tempat akhir kemasan plastik adalah kembali ke tanah. Oleh sebab itu, sangat perlu dilakukan pengujian sifat degradasi spesimen komposit terbiodegradasikan secara in vivo (pengomposan). Data penurunan berat hasil pengomposan spesimen uji dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Data Hasil Penurunan Massa (%) Spesimen Komposit Terbiodegradasikan Setelah Penguburan Dalam Tanah

Penanaman spesimen dilakukan di beberapa jenis tanah selama 30 hari dengan pengamatan setiap 10 hari. Dilakukan pengamatan setiap 10 hari karena spesimen mulai berinteraksi pada hari ke 10. Berdasarkan tabel diatas memperlihatkan laju pengurangan massa yang tidak begitu besar. Besarnya penurunan massa spesimen matriks polimer komposit sejalan dengan lamanya waktu penanaman. Harga penurunan massa komposit terbiodegradasikan yang terbesar adalah pada tanah sampah lalu tanah kebun kemudian tanah pasir. Hal ini mungkin disebabakan karena jumlah nutrisi dalam tanah sampah lebih banyak dibandingkan tanah lainnya sehingga jumlah dan jenis mikrobanya juga lebih banyak. Oleh karena itu, terjadi kinerja yang sinergis antara kegiatan beberapa mikroba (Basuki Wirjosentono, 1998).

Tahap utama degradasi adalah pemutusan rantai utama memebentuk fragmen-fragmen dengan berat molekul rendah (oligomer) yang dapat diasimilasi oleh mikroba. Berdasarkan uraian tersebut, dapat dilihat degradasi secara penanaman lebih cepat karena semua faktor yang memicu terjadinya degradasi terdapat dilingkungan luar.

No Jenis Sampel Tanah Sampah (hari) Tanah Kebun(hari) Tanah Pasir (hari)

10 20 30 10 20 30 10 20 30

1 PP : PP-g-MA

: tepung (7:0,5:0,2)

0,55 0,51 0,47 0,50 0,48 0,46 0,47 0,47 0,47

2 PP : PP-g-MA

: tepung (7:0,5:0,3)

0,70 0,70 0,70 0,71 0,66 0,65 0,62 0,62 0,62

3 PP : PP-g-MA

: tepung (7:0,5:0,4)

0,60 0,57 0,55 0,65 0,60 0,61 0,65 0,65 0,65

4 PP : PP-g-MA

: tepung (7:0,5:0,5)

0,75 0,71 0,69 0,70 0,65 0,65 0,61 0,60 0,60

5 PP : PP-g-MA

: tepung (7:0,5:0,6)

4.5. Analisa Gugus Fungsi dengan FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)

Analisa dengan menggunakan spektrum infra merah ini dilakukan untuk mengetahui perubahan gugus fungsi yang mengidentifikasikan adanya interaksi kimia antara komponen satu dengan komponen lainnya. Analisa dengan spektrum infra merah ini dilakukan dengan cara mengamati frekuensi-frekuensi yang khas dari gugus fungsi spektra FTIR masing-masing sampel. Hasil spektra FTIR yang dihasilkan dapat dilihat pada Lampiran.

4.5.1. Komposit Terbiodegradasikan PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g

Tabel 4.4. Bilangan Gelombang PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g sebelum ditanam dalam tanah

Sampel Bilangan Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi PP : PP-g-MA : tepung

biji durian (7:0,5:0,5)g

3500 – 3200 1840 – 1810

3193,32 2914,0 2722,16 1711,40 1459,0 1376,0 1219,33 1102,30 1044,33 840,10

O – H C = O C – H Aromatik

– CH Alifatis C – H – O

C = O CH2 CH3 C – O C – O C – O C – H Aromatik

Tabel 4.5. Bilangan Gelombang PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g setelah ditanam dalam tanah

Sampel Bilangan Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi PP : PP-g-MA : tepung

biji durian (7:0,5:0,5)g

3194,46 2914,0 2838,0 2722,33 1713,52 1456,0 1376,0 1219,45 1102,41 1044,43 840,22

C – H Aromatik – CH Alifatis – CH Alifatis

C – H – O C = O

CH2 CH3 C – O C – O C – O C – H Aromatik

Pada tabel 4.4 menunjukkan FTIR dari campuran PP:PP-g-MA (7:0,5:0,5) dengan serapan puncak 3500-3200 cm-1 yang menunjukkan O-H yang diduga berasal dari tepung. Pada bilangan 1840-1810 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus fungsi C=O Anhidrid yang diduga berasal dari maleat anhidrida. Pada bilangan 2722,16 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus fungsi C-H-O yang berarti menunjukkan adanya aldehid.

Dari hasil analisa gugus fungsi dengan FTIR, diketahui bahwa spektrum yang dihasilkan tidak memiliki perubahan gugus fungsi yang mencolok. Hal ini dapat dibandingkan dengan tabel 4.5 setelah ditanam dalam tanah hanya terjadi pergeseran gelombang dan terlihat bahwa tidak ada terbentuknya gugus fungsi yang baru. Hanya pada tabel 4.5 diperoleh panjang gelombang 2838,0 cm-1 menunjukkan –CH Alifatis yang diduga dari polipropilena dan panjang gelombang 1713,52 menunjukkan C=O yang diperkirakan dari ester yang dihasilkan meskipun hanya kecil. Telah terjadi reaksi esterifikasi antara Maleat Anhidrida dengan gugus OH dari bahan baku tepung yaitu tepung biji durian meskipun reaksi itu hanya kecil.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa analisa dengan FTIR juga dapat memberikan informasi bahwa adanya interaksi kimia antara PP, PP-g-MA dan Tepung Biji

Durian berdasarkan adanya perubahan bilangan gelombang pada masing-masing material penyusun campuran, perubahan gelombang memang tidak terlalu mencolok.

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, didapatkan kesimpulan bahwa komposit terbiodegradasikan dengan perbandingan PP:PP-g-MA:tepung biji durian (7:0,5:0,5)g memiliki sifat fisik dan sifat kimia yang paling baik dibandingkan dengan komposit terbiodegradasikan dengan variasi komposisi dan massa yang lain. Hal ini dibuktikan dengan: 1. Dari analisa sifat mekaniknya diperoleh nilai tegangan kekuatan tarik yang tinggi yaitu

12,556 N/m2.

2. Dari analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel menunjukkan laju persentase biodegradasi dari komposit biodegradabel ini adalah paling tinggi yakni 5% penurunan massa dalam tanah sampah.

3. Dari analisa morfologinya diperoleh hasil uji SEM yang menunjukkan bentuk campuran yang sedikit rata sehingga komposit dapat berinteraksi dengan baik.

4. Dari analisa DTA, jika ditinjau dari sifat thermal PP dan pati biji durian saling mempengaruhi atau saling memperbaiki sifat thermalnya, ini dibuktikan adanya interaksi antara PP dan pati biji durian..

5. Dari analisa hasil FTIR menunjukkan interaksi kimia yang baik setelah ditanam dalam tanah sampah dimana ditemukan gugus C-H-O pada bilangan gelombang 2722,33 cm-1, ikatan C=O pada bilangan gelombang 1713,52 cm-1 dan ikatan C-O pada bilangan gelombang 1219,45; 1102,41 dan 1044,43 cm-1.

5.2 Saran

1. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dan hasil yang diperoleh, maka disarankan agar peneliti selanjutnya pengujian biodegradasi dengan metode yang lain agar diperoleh tingkat biodegradasikan yang tinggi.

2. Untuk peneliti selanjutnya agar menggunakan zat pengisi yang lain untuk meningkatkan mutu dan kualitas komposit yang dihasilkan.

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Polimer

Kata polimer pertama kali digunakan oleh kimiawan Swedia Berzelius pada tahun 1833. Sepanjang abad 19 para kimiawan bekerja dengan makromolekul tanpa memiliki suatu pengertian yang jelas mengenai strukturnya. Sebenarnya, beberapa polimer alam yang termodifikasi telah dikomersialkan. Sebagai contoh, selulosa nitrat yang dikenal lewat misnomer nitro selulosa, dipasarkan di bawah nama-nama “Celluloid” dan “guncotton” (Stevens, 2001).

Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana. Nama ini diturunkan dari bahasa yunani poly, yang berarti “banyak” dan mer, yang berarti “bagian”. Makromolekul merupakan istilah yang sinonim dengan polimer.

Secara tradisional polimer-polimer telah diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama, polimer adisi dan polimer kondensasi. Penggolongan ini pertama kali diusulkan oleh Carothers, yang didasarkan pada apakah unit ulang dari suatu polimer mengandung atom-atom yang sama seperti monomer dalam unit ulangnya.

Polimer adisi memiliki atom yang sama seperti monomer dalam unit ulangnya dan melibatkan reaksi rantai. Penyebab reaksi rantai dapat berupa radikal bebas (partikel reaktif yang mengandung elektron tak berpasangan) atau ion. Polimer adisi terjadi khusus pada senyawa yang mempunyai ikatan rangkap.

Sedangkan polimer kondensasi mengandung atom-atom yang lebih sedikit karena terbentuknya produk sampingan selama berlangsungnya proses polimerisasi(Steven, 2001). Polimer kondensasi juga dapat mempunyai kesamaan dengan reaksi kondensasi yang terjadi pada zat bermassa molekul rendah. Pada polimer ini terjadi reaksi antara dua molekul bergugus fungsi banyak (molekul yang mengandung dua gugus fungsi atau lebih yang dapat bereaksi) dan memberikan satu molekul besar bergugus fungsi banyak pula, dan diikuti oleh penyingkiran molekul kecil seperti air (Cowd, 1991).

Dewasa ini, polimer merupakan salah satu bahan teknik yang penting untuk keperluan kosntruksi atau suku cadang, disamping bahan konvensional lainnya seperti logam dan keramik. Sebagai „polimer komoditas‟, yaitu bahan polimer yang digunakan pada pembuatan barang keperluan konsumen, misalnya untuk peralatan rumah tangga, mainan, alat kantor, dan sebagainya, volume kebutuhannya semakin meningkat. Sampai tahun 1980-an industri tersebut telah memperkenalkan berbagai bahan polimer teknik, yang pada berbagai penggunaannya, bahan polimer tersebut telah menggantikan peranan bahan-bahan lain. Sebagai salah satu contoh, dalam dunia industri pipa distribusi air dan gas, bahan baja, besi, tembaga dan keramik telah digantikan oleh polipropilena dan polivinil klorida yang kebih murah dan mudah diperoleh (Wirjosentono, 1998).

2.2. Komposit

Kemasan adalah satu benda yang digunakan untuk wadah atau tempat yang akan dikemas dan dapat memberikan perlindungan sesuai dengan tujuannya.Beberapa tujuan dari penggunaan kemasan adalah mencegahatau mengurangi kerusakan, melindungi bahan yang ada di dalamnya dari pencemaran serta gangguan fisik seperti gesekan, benturan dan getaran. Dari segi promosi kemasan berfungsi sebagai perangsang atau daya tarik pembeli (Rachmi, 2012).

Intensitas penggunaan plastik sebagai kemasan pangan semakin meningkat. Hal ini disebabkan oleh banyaknya keunggulan plastik dibandingkan dengan bahan kemasan yang lain. Plastik merupakan bahan kemasan yang sangat digemari dan banyak digunakan selain karena sifatnya yang ringan, kuat dan mudah dibentuk, anti karat, dan tahan terhadap bahan kimia. Plastik juga mempunyai sifat sebagai isolator listrik yang tinggi. Plastik dapat berwarna ataupun transparan dan biaya proses yang lebih murah, karenanya plastik banyak digunakan (Widyasari, 2010).

Komposit adalah penggabungan dua atau lebih material yang berbeda sebagai suatu kombinasi yang menyatu. Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai pengisi dan bahan pengikat serat yang disebut matrik. Di dalam komposit unsur utamanya serat, sedangkan bahan pengikatnya polimer yang mudah dibentuk. Penggunaan serat sendiri yang utama adalah menentukan karakteristik bahan komposit, serta kekakuan, kekuatan serta sifat mekanik lainnya. Sebagai bahan pengisi, serat digunakan untuk menahan gaya yang bekerja pada bahan komposit, matrik berfungsi melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi. Oleh karena

itu, untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan bahan matrik dipilih bahan-bahan yang liat, lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia (Rachmi, 2012)

Teknologi komposit saat ini telah banyak menggunakan karbon murni sebagai serat. Serat karbon memiliki kekuatan yang jauh lebih baik dibandingkan serat kaca tetapi biaya produksinya juga lebih mahal. Komposit dari serat karbon juga memiliki sifat ringan dan juga kuat. Komposit juga banyak digunakan untuk struktur pesawat terbang, alat-alat olahraga, dan terus meningkat digunakan sebagai pengganti tulang rusak (Syafriana, 2008).

2.2.1.Biokomposit

Biokomposit adalah suatu material yang terdiri dari satu asa atau lebih bahan yang berasal dari alam. Bahan ini bertindak sebagai penguat seperti contohnya sumber yang berasal dari serat tanaman seperti kapas, rami atau sejenisnya atau dapat pulsa dari serat kayu ataupun kertas daur ulang atau dari bahan tanaman yang menjadi limbah. Regenerasi serat selulosa juga termasuk dalam bahan biokomposit, karena pada dasarnya regenerasi selulosa adalah merupakan bahan yang dapat diperbaharui oleh alam sebagai matriks dalam biokomposit tersebut dapat berupa bahan polimer yang secara idealnya dapat diperbaharui pula seperti misalnya dari minyak sayur. Namun pada saat ini, matriks yang lebih umum digunakan adalah matriks sintetis yang bersumber dari minyak bumi. Matriks sintetis yang sering digunakan adalah berupa bahan termoplastik yang dapat didaur ulang seperti polietilen, polipropilena, polistirena, dan polivinil klorida. Dapat pula digunakan bahan dari termoset seperti polyester tak jenuh, fenol formaldehida, isosianat dan epoksida (Rachmi, 2012).

Polimer-polimer yang mampu terdegradasi harus memenuhi beberapa kriteria, yaitu mengandung salah satu dari jenis ikatan asetal amida, atau ester, memiliki berat molekul dan kristalinitas rendah, serta memiliki hidrofilitas yang tinggi. Persyaratan ini tidak sesuai dengan spesifikasi teknis plastik yang diinginkan dan dibutuhkan pasar sehingga perlu adanya pengoptimalan pengaruh berat molekul, kristalinitas dan hidrofilitas terhadap biodegradibiltas dan sifat mekanik (Steven M.P., 2007).

Menurut Krochta, J.M, (1997), biodegradabel artinya harus sepenuhnya terdegradasi oleh mikroba yang ada dalam tanah dan hanya menghasilkan senyawa berupa karbondioksida, air, gas methan.

Menurut Seal (1994), biodegradabel adalah suatu material polimer yang dapat berubah kedalam senyawa dengan berat molekul rendah dimana paling sedikit satu tahap pada proses degradasinya melalui metabolisme organisme secara alami.

Biodegradabeldidefenisikan sebagai kemampuan mendekomposisi bahan menjadi karbondioksida, metana, air, komponen anorganik atau biomassa melalui mekanisme enzimatis mikroorganisme, yang bisa diuji dengan pengujian standar dalam periode waktu tertentu. Biodegradabel merupakan salah satu mekanisme degradasi material, selaincompostable, hydrobiodegradable, photobiodegradable, biodegradable (Nolan ITU, 2002).

Persyaratan yang dimuat dalam kriteria dan nilai ambang batas merupakan persyaratan khusus terkait dengan kategori produk sedangkan persyaratan yang dimuat dalam persyaratan umum merupakan persyaratan umum yang berlaku untuk berbagai kategori produk manufaktur. Berikut adalah beberapa kriteria yang harus dipenuhi dalam produksi plastik ekolabel:

1. Bahan baku plastik yang digunakan harus mengandung prodegradant (zat pendegradasi

2. Campuran bahan baku harus menggunakan pati atau bahan yang bersumber dari alam serta bahan termoplastik (Flieger, 2003).

Selama ini, biodegradable plastik yang dikembangkan adalah berbasis tepung, baik tepung alami maupun telah dimodofikasi, proses pembuatan biodegradable plastik berbasis tepung ini pun sudah banyak dikembangkan, diantaranya:

1. Mencampur tepung dengan plastik konvensional (PE atau PP) dalam jumlah kecil (10-20%)

2. Mencampur tepung dengan turunan hasil samping minyak bumi seperti PCL, dalam komposisi yang sama (50%)

3. Menggunakan proses ekstruksi kutuk mencampur tepung dengan bahan-bahan seperti protein kedelai, gliserol, alginat, lignin, dan sebagainya seperti plasticizer (Flieger Te la, 2003).

Polipropilena merupakan polimer hidrokarbon yang termasuk ke dalam polimer termoplastik yang dapat diolah pada suhu tinggi. Polipropilena atau polipropena (PP) adalah sebuah polimer termoplastik yang dibuat oleh industri kimia dan digunakan dalam berbagai aplikasi, diantaranya pengemasan, tekstil (contohnya tali, pakaian dalam termal, dan karpet), alat tulis, berbagai tipe wadah terpakaikan ulang serta bagian plastik, perlengkapan laboratorium, pengeras suara, komponen otomotif, dan uang kertas polimer.Struktur molekul propilena dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut:

H CH3

C = C

H H

Gambar 2.1. Struktur Propilena

Polipropilena merupakan suatu polimer ideal yang sering digunakan sebagai lembar kemasan. Polipropilena memiliki sifat kelembaban yang baik kecuali terjadi inhibisi dengan oksigen. Untuk pemanfaatan penggunaan dari polipropilena tersebut, dapat dilakukan modifikasi terhadap polipropilena (Severini, 1999). Polipropilena merupakan suatu komoditas yang menarik dari polimer termoplastik. Ketertarikan terhadap polipropilena ini ditimbulkan karena aplikasinya dibidang komposit, bioteknologi, teknologi serbuk, bidang elektronik, dan pendukung katalisasi untuk bioreaktor dan pada pengeringan air (Paik,2007).

Pada polipropilena, rantai polimer yang terbentuk dapat tersusun membentuk daerah kristalin (molekul tersususn teratur) dan bagian lain membentuk daerah amorf (molekul tersusun secara tidak teratur) (Cowd, M.A, 1991).

Propilena merupakan polimer termoplastik yang transparan berwarna putih. Polipropilena memiliki titik lebur 0C. Poliropilena memiliki densitas 0,90 - 0,92 dan titik leleh 165 – 1700C, memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hidorgen tersier. Penggunaan bahan pengisi dan penguat memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia yang baik sebagai bahan polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan walaupun pada temperatur tinggi. Kerapuhan polipropilen dibawah 00C dapat dihilangkan dengan penggunaan bahan pengisi (Gachter, 1990).

Propilena memiliki tegangan (tensile) yang rendah, kekuatan benturan (impact strengtht) yang tinggi dan ketahanan yang tinggi terhadap berbagai pelarut organik.

Polipropilena juga dapat bersifat sebagai isolator yang baik, mudah diproses dan sangat tahan terhadap air karena sedikit sekali menyerap air dan sifat kekakuan yang tinggi.

Polipropilena merupakan suatu polimer yang bersifat non polar. Polipropilena ini dapatdiubah sifat non polarnya menjadi polar dengan cara menggrafting gugus fungsi polar kedalam rantainya dengan adanya suatu inisiator. Grafting maleat anhidrida kedalam polipropilena bertujuan untuk meningkatkan kompatibilitas dan kereaktifan polipropilena. Reaksi grafting polipropilena telah banyak dilakukan tetapi dengan metode lelehan lebih baik bila dibandingkan dengan metode pencampuran dalam larutan (Gracia-Martinez, 1997).

Untuk meningkatkan kesesuaian sifat polimer (compability) seperti hidrofilitas agar dapat berikatan dengan tepung dari biji durian, polipropilena harus dimodifikasi terlebih dahulu untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Salah satu modifikasi yang efektif untuk memasukkan sifat-sifat yang diinginkan adalah dengan teknik grafting (tempel/cangkok) yang difungsionalisasikan dengan maleat anhidrida.

2.3.1. Grafting Polipropilena

Grafting kopolimer adalah suatu polimer yang terdiri dari molekul-molekul dengan satu atau lebih jenis dari monomer yang terhubung pada sisi rantai utama. Grafting kopolimer dapat juga disiapkan oleh proses kopolimerisasi cabang dengan monomer yang akan membentuk rantai utama. Grafting maleat anhidrida kedalam polipropilena bertujuan untuk meningkatkan kompatilibitas dan kereaktifan dari polipropilena.

Secara laporan fungsionalisasi yang diterima, proses dilakukan dengan cara grafting maleat anhidrida (MA) kepada polipropilena yang dalam kondisi cair dengan keberadaan suatu peroksida organik. Reaksi tersebut dapat dijabarkan suatu mekanisme reaksi radikal. Inisiator peroksida membentuk suatu radikal yaitu yang akanmenyerang satu atom hidrogen yang berasal dari karbon tersier polipropilena yang akan membentuk polipropilena makro radikal.

Fungsionalisasi terhadap polipropilena oleh monomer-monomer polar merupakan suatu cara yang efektif untuk meningkatkan kepolaran dari polipropilena tersebut dengan cara grafting maleat anhidrida pada polipropilena. Dan kenyataannya berbagai jenis dari polimer-polimer yang tergrafting telah digunakan secara luas untuk memperbaiki adhesi permukaan antara komponen pada campuran polimer. Modifikasi dari polipropilena juga digunakan secara luas untuk meningkatkan penggunaan dari bahan-bahan mekanik dari komposit yang

berbahan dasarpolipropilena dan juga meningkatkan kekuatan dari komposit tersebut (Rachmi, 2012).

Mekanisme penempelan gugus fungsi pada polipropilena diawali dengan hilangnya satu atom H dari atamom C tersier dengan adanya inisiator dikumil peroksida menghasilkan radikal polipropilena selanjutnya akan berinteraksi dengan gugus maleat anhidrida.Tahapan reaksinya adalah sebagai berikut:

Dekomposisi peroksida

Inisiasi

Terminasi

2.4.Maleat Anhidrida

Maleat anhidrida larut dalam aseton dan air, meleleh pada temperatur 57-600C, mendidih pada 2020C, tidak berwarna atau berwarna putih padat dalam keadaan murni dengan bau yang sangat tajam. Maleat anhidrida adalah senyawa vinil tidak jenuh yang merupakan bahan mentah dalam sintesa resin polyester, pelapisan permukaan karet deterjen, bahan aditif dan minyak pelumas, plastisizer, dan kopolimer. Maleat anhidrida mempunyai sifat kimia khas yaitu adanya ikatan etilenik dengan gugus karbonil didalamnya. Ikatan ini berperan dalam reaksi adisi.maleat anhidrida juga dikenal sebagai 2,5-furandione (Parker,P. 1984).

O O O

Gambar 2.3 Struktur Maleat Anhidrida 2.5. Dikumil Peroksida

Sekarang sudah banyak tersedia inisiator-inisiator radikal bebas; mereka biasa dikelompokkan ke dalam 4 tipe utama: peroksida dan hidroperoksida, senyawa azo, inisiator redoks, dan beberapa senyawa yang membentuk radikal-radikal dibawah pengaruh cahaya.

Radiasi berenergi tinggi bisa juga menimbulkan polimerisasi radikal bebas meskipun radiasi seperti ini jarang digunakan.

2.5.1. Penggunaan Dikumil Peroksida (DKP) Sebagai Inisiator

Diantara berbagai tipe inisiator, peroksida (ROOR) dan hidroperoksida (ROOH) merupakan jenis yang paling banyak digunakan. Mereka tidak stabil dengan panas dan terurai menjadi radikal-radikal pada suatu suhu dan laju yang tergantung pada strukturnya. Yang ideal suatu inisiator peroksida mestilah relatif stabil pada suhu pemrosesan polimer untuk menjamin laju reaksi yang layak (Steven, 2011).

Dikumil peroksida adalah sumber radikal sumber yang kuat, dan digunakan sebagai inisiator polimerisasi, katalis, dan zat penvulkanisasi. Sifat fisik dikumil peroksida:

1. Ttitk lebur 39-410C 2. pH 5.7

3. Kelarutan larut dalam alkohol, keton, ester dan aromatik hidrokarbon 4. Berupa bubuk putih kristal

5. Titik didih 1300C

Teknik crosslinking (ikat silang) karet dengan peroksida telah dikenal sejak lama. Keuntungan umum menggunakan peroksida sebagaizat ikat silang adalah ketahanannya baik pada suhu tinggi dalam waktu yang lama, keelastisannya yang baik, dan tidak ada penghilangan warna pada produk akhir (Thitithammawong dik, 2007).

Gambar 2.4. Struktur Dikumil Peroksida

DKP terdekomposisi dengan cepat, menyebabkan kebakaran dan ledakan, pada pemanasan dan dibawah pengaruh cahaya. DKP juga bereaksi keras dengan senyawa yang bertentangan (asam, basa, zat pereduksi, dan logam berat). Sebaiknya DKP disimpan dalam kondisi temperatur kamar (<27oC atau maksimum 39oC) dan untuk menjagadari zat pereduksi dan senyawa yang tidak kompatibel.

2.6. Durian

Klasifikasi botani tanaman durian adalah sebagai berikut:

Kingdom : Plantae (Tumbuhan)

Divisi : Spermatophyta (Tumbuhan berbiji)

Sub Divisi : Angiospermae (Berbiji tertutup)

Kelas : Dicotyledonae (Berkeping Dua)

Ordo : Malvaceae

Famili : Bombacaceae

Genus : Durio

Spesies : Durio zibethinus Murr

(Rukmana, 1996)

Tanaman durian adalah nama tumbuhan tropis dari Asia Tenggara, sekaligus nama buahnya yang bisa dimakan. Nama ini diambil dari ciri khas kulit buahnya yang keras dan berlekuk-lekuk tajam sehingga menyerupai duri. Durian termasuk dalam keluarga Bombaceae, genus Durio yang kerabat dekat dengan kapuk randu.

Terdapat banyak nama lokal bagi durian. Nama terbanyak ditemukan di kalimantan, yang mengacu pada berbagai varietas dan spesies yang berbeda. Durian di Jawa dikenal sebagai duren dan kadu, Di Sumatera dikenal sebagai duriandan duren.

2.6.1. Morfologi

Durian merupakan pohon tahunan, pengguguran daun tidak tergantung musim tetapi ada saat tertentu untuk menumbuhkan daun-daun baru yang terjadi setelah masa berbuah selesai. Durian dapat tumbuh tinggi yang dapat mencapai ketinggian 25-50 m tergantung spesiesnya, pohon durian sering memiliki banir (akar papan). Kulit batang berwarna cokelat kemerahan, mengelupas tak beraturan. Tajuknya rindang dan renggang.

Daun berbentuk jorong hingga lanset 10-15 cm x 3, 4-5 cm, terletak berseling, bertangkai, berpangkal lancip atau tumpul dan berujung lancip melandai, sisi atas berwarna hijau terang, sisi bawah tertutup sisik-sisik berwarna perak atau keemasan.

Bunga (juga buahnya) muncul langsung dari batang (cauliflorous) atau cabang-cabang yang tua di bagian pangkal (proximal), berkelompok dalam karangan berisi 3-10

kuntum berbentuk tukal atau malai rata. Pada siang hari bunga menutup. Bunga ini menyebarkan aroma wangi yang berasal dari kelenjar nektar di bagian pangkalnya.

Buah durian bertipe kapsul berbentuk bulat, bulat telur sehingga lonjong dengan panjang 25 cm dan diameter hingga 20 cm. Kulit buahnya tebal, permukaannya bersudut tajam berwarna hijau kekuning-kuningan, kecokelatan hingga keabu-abuan. Buah berkembang setelah pembuahan memerlukan 4-6 bulan untuk pemasakan. Pada masa pemasakan terjadi persaingan antarbuah pada satu kelompok sehingga hanya satu atau beberapa buah yang akanmencapai kemasakan dan sisanya gugur. Pada umumnya berat buah durian mencapai 1,5 hingga 5 kilogram.

Setiap buah memiliki lima ruang (awam menyebutnya “kamar”), yang menunjukkan banyaknya daun buah yang dimiliki. Biji terbungkus oleh arilus (salut biji), yang biasa disebut sebagai „daging buah” durian) berwarna putih hingga kuning terang dengan ketebalan yang bervariasi namun pada kultivar unggul ketebalan arilus ini dapat mencapai 3m. Biji dengan salut biji dalam perdagangan disebut pongge. Biji durian memiliki kandungan pati cukup tinggi dan berpotensi sebagai pengganti makanan, bahan pengisi atau bahan pengikat.

2.6.2. Keanekaragaman

Durian sangat beranekaragam,di Indonesia tercatat ada 20 spesies anggota durian (Durio zibethinus). Terdapat lebih dari 55 varietas/jenis durian budidaya dan ada 38 kultivar unggul diperbanyak secara vegetatif.

Beberapa diantaranya:

a. „Gapu‟ dari Pancu, Kediri, Jawa Timur b. „Hepe‟, bijinya kempis dengan daging tebal c. „Ligit‟, dari kutai

d. „Selat‟, dari Jaluko, Muaro Jambi

Selain dari kultivar unggul, ada juga beberapa ras lokal yang keunggulannya belum terjamin, beberapa di antaranya adalah:

a. Durian parung b. Durian Lampuna c. Durian Jepara d. Durian Palembang e. Durian Padang

2.6.3. Kandungan Biji Durian

Potensi dan kandungan nutrisi biji durian selain sebagai makanan buah segar dan olahan lainnya, terdapat manfaat dari bagian lainnya, yaitu: tanamannya sebagai pencegah erosi dilahan-lahan yang miring, batangnya untuk bahan bangunan/perkakas rumah tangga, kayu durian setaraf dengan kayu sengon sebab kayunya cenderung lurus.

Biji durian memiliki kandungan karbohidratyang cukup tinggi sekitar 42,1% sehingga berpotensi sebagai alternatif pengganti bahan makanan,sebagai bahan pengisi atau bahan pengikat. Komposisi kimia biji durian per 100 gram dapat dilihat pada Tabel 2.2

Tabel 2.2 Data Komposisi kimia biji durian per 100 gram: Komposisi biji Biji durian

Energi 134,0 kal Karbohidrat 28,0 g

Lemak 3,0 g

Protein 2,4 g

Kadar air 65 g

Zat Besi (Fe) 1,3 mg Potassium 436 mg

Kalsium 7,4mg

Fosfor 44,0 mg

Vitamin C 53,0 mg

Sumber: Direktorat Gizi Departemen Kesehatan RI (1996) 2.7. Karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa polihidroksi yang biasa terdapat di alam, baik sebagai molekul-molekul yang relatif kecil (gula) maupun sebagai kesatuan yang besar sampai makromolekul-molekul (polisakarida). Nama karbohidrat semula berasal dari rumus umum Cx(H2O)y, denganhidrat dari karbon, tetapi bentuk definisi sederhana ini tidak mencakup kelas karbohidrat yang luas (Sjostrom, 1995).

Karbohidrat banyak terdapat dalam bahan nabati, baik berupa gula sederhana, heksosa, pentosa, maupun karbohidrat dalam berat molekul tinggi seperti pati, pektin, selulosa, dan lignin. Polisakarida seperti pati banyak terdapat dalam serealia dan umbi-umbian; selulosa dan pektin banyak terdapat dalam buah-buahan. Sumber karbohidrat utama dalam bahan makanan kita adalah serealia dan umbi-umbian. Misalnya kandungan pati dalam beras 78,3%, jagung 72,4%, singkong 34,6%, dan talas 40% (Winarno, 1992).

Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam dan mereka dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-atomnya, panjang/pendeknya rantai serta jenis ikatan akan membedakan karbohidrat yang satu dengan yang lainnya.Dari kompleksitasstrukturnyadikenal kelompok karbohidrat sederhana(seperti monosakarida dan disakarida) dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks atau polisakarida(seperti pati, glikogen, selulosa dan hemiselulosa).

2.7.1. Pati

Pati merupakan karbohidrat, kandungan utama pada tanaman tingkat tinggi yang diproduksi melalui fotosintesis dalam tanaman hijau. Pati diperoleh dalam seluruh organ tanaman tingkat tinggi yang disimpan dalam biji, umbi, akar, dan jaringan batang tanaman sebagai cadangan energi untuk masa pertumbuhan dan pertunasan. Selain sebagai bahan makanan pati juga digunakan dalam non food, diantaranya perekat, detergen, dalam industri tekstil dan polimer. Pati merupakan polisakarida yang dapat diperbaharui (renewable), mudah rusak (degradable) dan harga murah. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya tergantung pada panjang rantai atom C nya, apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya, untuk menganalisa adanya pati menggunakan iodin, karena pati yang berikatan dengan iodin akan menghasilkan warna biru (Winarno, 1998).

Pati digunakan dalam industri makanan baik sebagai komponen bahan makanan atau dihidrolisis lebih lanjut dengan menggunakan glukosa. Pati juga digunakan untuk menghasilkan kanji untuk kertas dan tekstil dan untuk diragikan menjadi alkohol (Cowd, 1991). Pati merupakan granula berwarna putih dengan diameter 2 – 100 μm, merupakan polimer karbohidrat dari unit anhidroglukosa. Pati terdiri dari 2 fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak larut disebut amilopektin.

Gambar 2.5Struktur Amilosa Sifat-sifat dari amilosa:

1. Ikatannya linear (lurus)

2. Larut dalam air dingin dalam batas tertentu

3. Ikatan antar molekul α.D. glukosa dihubungkan pada ikatan 1,4.

Gambar 2.6 Struktur Amilopektin (Satrohamidjojo, 2005) Sifat-sifat dari amilopektin:

1. Ikatannya bercabang

2. Tidak larut dalam air dingin

3. Mempunyai berat molekul 60000 – 100000 (603– 104)

4. Ikatan antar molekul α.D. glukosa dihubungkan oleh ikatan 1,4 dan ikatan 1,6 pada percabangan

2.8. Karakterisasi dan pengujian bahan polimer

Teknik karakterisasi bahan polimer mencakup teknik spektroskop, analisis termal, pengujian sifat fisik, dan sifat mekanis. Mengkarakterisasi polimer jauh lebih rumit daripada

mengkarakterisasi senyawa-senyawa dengan berat molekul rendah. Karakterisasi yang dilakukan untuk menganalisa campuran polimer yang dilakukan dalam penelitian ini adalah menggunakan analisa sifat mekanik meliputi kekuatan tarik dan kemuluran, sifat termal (DTA), SEM (Scanning Electron Microscopy), uji FTIR, uji biodegradable.

2.8.1. Analisa Sifat Mekanik dengan Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran

Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan tarik ( t) menggunakan alat pengukuran tensometer atau dinamometer, bila terhadap bahan diberikan tegangan. Secara praktis kekuatan tarik diartikan sebagai besarnya beban maksimum (Fmaks) yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan. Karena selama dibawah pengaruh tegangan, spesimen mengalami perubahan bentuk (deformasi) maka definisi kekuatan tarik dinyatakan dengan luas penampang semula (A0)

t = Fmaks /A0 ... (2.2)

selama deformasi, dapat diasumsikan bahwa volume spesimen tidak berubah, sehingga perbandingan luas penampang semula dengan penampang setiap saat , A0 / A = l / l0, dengan l dan l0 masing-masing adalah panjang spesimen setiap saat dan semula. Bila didefinisikan besaran kemuluran ( ) sebagai nisbah pertambahan panjang terhadap panjang spesimen semula ( = Δl / l0) maka diperoleh hubungan:

A = A0 / (l + ) ... (2.3)

Hasil pengamatan sifat kekuatan tarik ini dinyatakan dalam bentuk kurva tegangan, yakni nisbah beban dengan luas penampang, terhadap perpanjangan bahan (regangan), yang disebut dengan kurva tegangan-regangan. Bentuk kurva tegangan-regangan ini merupakan karakteristik yang menunjukkan indikasi sifat mekanis bahan yang lunak, keras, kuat, lemah, rapuh, atau liat (Basuki wirjosentono, 1995). Film hasil spesimen dengan ketebalan 0,2 mm dipotong membentuk spesimen untuk pengujian kemuluran (uji tarik).

64 mm 33mm

19 mm 6 mm

25.5 mm

115 mm

Gambar 2.7 Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM D – 638 – 72 – Type IV

Kedua ujung spesimen dijepit pada alat kemuluran kemudian dicatat perubahan panjang (mm) berdasarkan besar kecepatan 50 mm/menit.

2.8.2. Analisa Differential Thermal Analysis (DTA)

Termal analisis merupakan teknik untuk mengkarakterisasi sifat material yang dipelajari berdasarkan respon material tersebut terhadap temperatur.Untuk menentukan sifat termofisiknya metode yang biasa digunakan salah satunya adalah differential thermal analysis (DTA).

Differential thermal analysis (DTA) adalah analisis termal yang menggunakan referensi sebagai acuan perbandingan hasilnya, material referensi ini biasanya material inert. Sampel dan material referensi dipanaskan secara bersamaan dalam satu tempat. Perbedaan temperatur sampel dengan temperatur material referensi direkam selama siklus pemanasan dan pendinginan.

DTA juga dapat didefinisikan sebagai teknik untuk merekap perbedaan temperatur antara sampel material dengan material referensi terhadap waktu atau temperatur dimana kedua spesimen diperlakukan dibawah temperatur yang identik didalam lingkungan pemanasan atau pendinginan pada laju yang dikontrol. DTA sangat berguna untuk material dengan dekomposisi yang cukup intensif seperti elastomer, material eksotermik.

Karakterisasi dengan menggunakan DTA banyak dilakukan oleh banyak peneliti karena perbedaan karakteristik material terhadap perilaku panas yang unik. Misalnya pada

penelitian yang dilakukan oleh Grega Klancnik dkk, differential thermal analysis (DTA) digunakan untuk mengetahui sifat thermodinamika dimana sifat tersebut akan dapat memberitahukan mengenai perilaku material pada proses pemanasan yang berbeda serta pada tekanan gas yang berbeda.

Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pengujian DTA adalah: 1. Berat sampel

2. Ukuran partikel 3. Laju pemanasan 4. Kondisi atmosfir

5. Kondisi material itu sendiri

2.8.3. Analisa Sifat Permukaan dengan pengujian Scanning Electron Microscopy (SEM)

SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara makroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 mm diarahkan pada spesimen. Interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar X, elektron sekunder dan absorpsi elektron.

Teknik SEM pada hakekatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 μm dari permukaan. Gambar permukaan yang diperoleh merupakan topografi dengan segala tonjolan, lekukan dan lubang pada permukaan. Gambar topografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap oleh detektor yang diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar yang khas menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya gambar di monitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau dapat pula direkam ke dalam suatu disket.

Sampel yang dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai permukaan dengan konduktivitas tinggi. Karena polimer mempunyai konduktivitas rendah maka bahan perlu dilapisi dengan bahan konduktor (bahan pengantar) yang tipis. bahan yang biasa digunakan

adalah perak, tetapi juga dianalisa dalam waktu yang lama, lebih baik digunakan emas dan paladium (Rusdi, 2008).

2.8.4. Analisa Spektrofotometer FTIR

Sistem analisa spektroskop infra merah (IR) telah memberikan keunggulan dalam mengkarakterisasi senyawa organik dan formulasi material polimer. Analisa infra merah (IR) akan menentukan gugus fungsi dari molekul yang memberikan regangan pada daerah serapan infra merah. Tahap awal identifikasi bahan polimer, maka harus diketahui pita serapan yang karakteristik untuk masing-masing polimer dengan membandingkan spektrum yang telah dikenal. Pita serapan yang khas ditunjukkan oleh monomer penyusun material dan struktur molekulnya (Hummel, 1985).

2.8.5. Analisa Kemampuannya Terurai di Alam dengan Uji Biodegradabel

Prosedur analitik untuk mengamati biodegradasi antara lain dengan : pengamatan visual, perubahan sifat mekanik dan massa molar, pengukuran pengurangan berat (penentuan polimer residu), konsumsi O2 dan perubahan CO2 penentuan biogas, pelabelan radio aktif, pembentukan daerah nyata (pada cawan agar), penurunan densitas optik, penurunan ukuran partikel, dan penentuan asam bebas.

Standarisasi uji biodegradasi terbagi berdasarkan lingkungan uji yakni: a. Pengujian kompos

b. Pengujian biodegradasi anaerobik

c. Pengujian biodegradasi di tanah (Müller, 2005)

Biodegradasi plastik dipengaruhi oleh karakteristik polimer, tipe organisme, dan perlakuan awal. Karakteristik polimer tersebut meliputi mobilitas, kristalinitas, taksititas, berat molekul, tipe gugus fungsi, bahan pemlastis, atau bahan tambahan yang ditambahkan dalam polimer (Rachmi, 2012). Analisis pengujian sifat biodegradabilitas pada plastik komposit dengan dua cara pendekatan yaitu secara kuantitatif dengan reaksi enzimatis (penambahan enzim alfa amilase dan selulase) dan secara kualitatif penanaman pada cawan agar yang diinokulasikan dengan kapang penicillium sp dan asperagillus niger (Widyasari, 2010).

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Saat ini, ada banyak jenis bahan yang digunakan untuk mengemas makanan diantaranya adalah berbagai jenis plastik, kertas, gelas, fibreboard, aluminium (Syamsir, 2008). Secara garis besar plastik dapat digolongkan menjadi dua golongan besar yakni plastik yang bersifat termoplastik dan termoset. Termoplastik dapat dibentuk kembali dengan mudah dan diproses menjadi bentuk lain sedangkan jenis termoset apabila telah mengeras maka tidak dapat dilunakkan kembali. Plastik yang paling umum digunakan sehari-hari adalah bentuk termoplastik, seiring dengan perkembangan teknologi kebutuhan plastik terus meningkat (Amin, S, 2011).

Namun, penggunaan plastik sebagai bahan pengemas menghadapi berbagai persoalan lingkungan, yaitu tidak dapat didaur ulang dan tidak dapat diuraikan secara alami oleh mikroba di dalam tanah sehingga terjadi penumpukan sampah plastik yang menyebabkan pencemaran dan kerusakan bagi lingkungan.

Dewasa ini, penggunaan material komposit sudah banyak dikembangkan dalam dunia industri manufaktur. Material komposit yang ramah lingkungan dan bisa didaur ulang kembali, merupakan tuntutan teknologi saat ini. Salah satu material komposit yang diharapkan di dunia industri yaitu material komposit dengan material pengisi (filler) baik yang berupa serat alami maupun serat buatan. Saat ini bahan komposit yang diperkuat dengan serat merupakan bahan teknik yang banyak digunakan karena kekuatan dan sifat spesifik yang jauh di atas bahan teknik pada umumnya, sehingga sifatnya dapat didesain mendekati kebutuhan (Jones, 1975).

Telah dilakukan berbagai penelitian yang bertujuan untuk menghasilkan suatu material komposit yang bersifat biodegradabel seperti yang dilakukan oleh (Clemons, 2003) yang membuat suatu material komposit dengan menggabungkan material plastik polipropilena dengan selulosa yang dicampurkan kemudian diproduksi dengan dua cara yaitu dicetak tekan dengan sistem penyuntikan bahan matriks polipropilena (PP) untuk menghasilkan suatu komposit biodegradabel. Selulosa dipilih sebagai bahan pengisi karena kestabilannya terhadap panas yang baik dan tingkat kemurniannya yang tinggi. Pada hasil

cetak tekan dan metode penyuntikan didapatkan penurunan sifat elastisitas dengan kenaikan persentase selulosa. Pada hasil metode penyuntikan matriks, didapatkan hasil yang lebih baik pada uji permukaan yang dilakukan, karena susun selulosa lebih teratur dibanding pada metode cetak tekan.

Biji durian merupakan sumber karbohidrat yang cukup tinggi (42,1%) sehingga berpotensi sebagai alternatif pengganti bahan makanan, bahan pengisi atau bahan pengikat.

Rahmi (2012) meneliti tentang pembuatan papan komposit biodegradable dari α

-selulosa ampas tebu Bz 132 (Saccharum officinarum) dan polipropilena dengan menggunakan polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan divinil benzena sebagai agen ikat silang, Dimana dapat disimpulkan memiliki sifat fisik dan sifat kimia yang baik. Dari analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel menunjukkan laju persentase biodegradasi dari komposit biodegradabel ini adalah paling tinggi yakni dalam tanah sampah, yang didukung data spektra FTIR setelah biodegradasi yang menunjukkan melemahnya ikatan kimia yang ada pada komposit biodegradabel ini.

Dari uraian tersebut diatas, untuk mengubah sifat non polar polipropilena menjadi bersifat polar dan meningkatkan nilai tambah biji durian sebagai bahan pengisi serta cara untuk mengatasi masalah akibat tumpukan sampah plastik yang tidak dapat terurai oleh tanah, maka dari itu penulis berkeinginan membuat komposit terbiodegradasikan dengan menggunakan polipropilena yang di-grafting dengan maleat anhidrida dan menggunakan tepung biji durian sebagai bahan pengisi (filler) untuk meningkatkan sifat fisik dan mekanis dari bahan komposit terbiodegradasikan.

1.2.Permasalahan

Bagaimanakah karakteristik dari komposit terbiodegradasikan dengan menggunakan polipropilena yang digrafting dengan maleat anhidrida, dan berapakah variasi berat optimumnya untuk menghasilkan bahan komposit terbiodegradasikan yang memiliki karakteristik meliputi: sifat mekanik, sifat termal, degradabilitas, morfologi bentuk yang baik,dan analisa gugus fungsi dengan FTIR.

1.3.Pembatasan Masalah

1. Bahan polimer yang digunakan adalah polipropilena isotaktik yang di-grafting dengan maleat anhidrida.

2. Dalam penelitian ini pada proses grafting digunakan perbandingan PP : MA : DKP yaitu : 95% : 3% : 2%.

3. Pembuatan komposit terbiodegradasikan dilakukan dengan metode kempa tekan (hot press).

1.4.Tujuan Penelitian

1. Untuk mengetahui karakteristik Komposit Terbiodegradasikan dari Tepung Biji Durian, Polipropilena dan Polipropilena tergrafting Maleat Anhidrida.

2. Menemukan cara untuk mengurangi limbah biji durian dan dapat meningkatkan nilai tambah biji durian serta sebagai bahan alternatif yang dapat digunakan untuk pembuatan komposit terbiodegradasikan.

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang diinginkan dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai karakterisasi komposit terbiodegradasikan dari polipropilena, polipropilena tergrafting maleat anhidrida dan tepung biji durian dan dapat mendorong munculnya pemikiran mengenai cara menyelamatkan lingkungan melalui pembuatan bahan komposit terbiodegradasikan yang dapat terurai di alam sehingga dapat mengurangi dampak polusi dari plastik konvensional.

1.6.Metodologi Penelitian

Penelitian ini berupa eksperimen laboratorium. Ada beberapa tahapan penelitian.

1. Dalam penelitian ini biji durian yang digunakan yaitu biji durian (Durio zibethinus Murr) jenis biasa yang diperoleh secara acak dari beberapa tempat di Medan.

2. Tahap pertama adalah penyiapan tepung biji durian, biji durian yang telah dipisahkan dengan daging buahnya dicuci sampai bersih, dijemur untuk menghilangkan airnya kemudian dikupas kulit arinya, diiris tipis-tipis lalu dikeringkan, diblender sampai halus dan dijemur untuk mengurangi kadar air yang terkandung dalam pati.

3. Tahap kedua adalah proses grafting menggunakan alat internal mixer dengan perbandingan poliropilena, dikumil peroksida, maleat anhidrida yaitu 95% : 3% : 2% ( berat/berat) pada suhu 1650C dan menghasilkan polipropilena yang telah di-grafting dengan maleat anhidrida (PP-g-MA). Selanjutnya PP-g-MA dimurnikan dengan cara direfluks dengan xilena, diendapkan dengan aseton, disaring dan endapannya dicuci dengan methanol berulang-ulang. Kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 1200C selama 6 jam.

4. Tahap ketiga adalah pembuatan bahan komposit terbiodegradasikan dengan proses pengepresan dengan memvariasikan berat tepung biji durian.

5. Tahap keempat yaitu tahapan karakterisasi, untuk karakterisasi yang dilakukan adalah analisis kekuatan tarik (tensile test), analisis kemuluran, analisis termal dengan uji DTA (Differential Thermal Analysis), analisis sifat morfologi dengan uji Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Uji biodegradable.

Variabel yang digunakan dalam penelitian adalah: 1. Variabel tetap

Suhu internal mixer pada saat grafting ( 1650C ) Ukuran partikel tepung ( 120 m)

Berat PP-g-MA (0,5 g)

Berat Polipropilena murni (7 g) 2. Variabel bebas

Tepung Biji Durian dengan berat 0,2 g Tepung Biji Durian dengan berat 0,3 g Tepung Biji Durian dengan berat 0,4 g Tepung Biji Durian dengan berat 0,5 g Tepung Biji Durian dengan berat 0,6 g 3. Variabel terikat

Analisa Kekuatan Tarik dan Kemuluran (ASTM D638) Analisa bioderadabilitas komposit

Analisa DTA (Differential Thermal Analysis)

Analisa FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)

1.7.Lokasi Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer, Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Uji DTA dilaboratorium Mikroskop Electron PTKI Medan, Uji SEM dilaboratorium Politeknik Lhokseumawe Aceh, FTIR dilakukan di Bea Cukai Belawan Medan.

KARAKTERISASI KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING

MALEAT ANHIDRIDA DAN TEPUNG BIJI DURIAN

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang karakterisasi komposit terbiodegradasikan dari tepung biji durian dengan menggunakan Polipropilena, poliropilena tergrafting maleat anhidrida. Tahapan-tahapan dalam pembuatan ini yaitu, pertama adalah penyiapan tepung biji durian, kedua adalah proses grafting maleat anhidrida kedalam polipropilena dan ketiga adalah pembuatan komposit dengan perbandingan dari PP:PP-g-MA:tepung biji durian yaitu (7:0,5:0,2)g, (7:0,5:0,3)g, (7:0,5:0,4)g, (7:0,5:0,5)g, (7:0,5:0,6)g. Karakterisasi dilakukan berdasarkan pengujian kekuatan tarik dan kemuluran, analisa morfologi permukaan dengan SEM, analisa differential thermal analis (DTA), analisa kemampuannya terurai di alam dengan uji biodegradabel dan analisa gugus fungsi dengan uji FTIR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposit terbiodegradasikan yang memiliki sifat terbaik adalah perbandingan PP:PP-g-MA:tepung biji durian (7:0,5:0,5)g dengan nilai tegangan hasil uji tarik yaitu 12,556 N/m2 dan kemuluran 8,600%, hasil foto permukaan yang sedikit rata dan homogenitas yang baik, perubahan temperaturnya juga serta interaksi gugus yang kuat serta memiliki sifat biodegadabel yang baik.

Kata kunci: Tepung biji durian, PP-g-MA; Grafting; Komposit Terbiodegradasikan

CHARACTERIZATION COMPOSITE BIODEGRADABLE FROM POLYPROPYLENE, POLYPROPYLENE USING

POLYPROPYLENE GRAFTED MALEIC ANHYDRADE AND DURIAN

SEED FLOUR

ABSTRACT

Researched about characterization of composite biodegradable from durian seed flour, using polypropylene, polypropylene grafting maleic anhydride has been done. The stages of this preparation were, the first had prepared durian seed flour, the second had process of grafting maleic anhydride into polypropylene and third had made of composite with composition of PP:PP-g-MA:durian seed flour (7:0,5:0,2)g; (7:0,5:0,3)g; (7:0,5:0,4)g; (7:0,5:0,5)g; (7:0,5:0,6)g. Characterization carried out by tensile stress test and elongation testing, surface morphology analysis by SEM, Differential thermal analysis (DTA), analysis in nature with the ability to decompose biodegradable test and functional groups analysis by FTIR functional group. The result showed that the biodegradable composites has the best properties is ratio of PP:PP-g-M: durian seed flour (7:0,5:0,5)g with the test results of tensile stress is12,556 N/m2, and elongation is 8,600%, the images on a few flat surface and improved homogeneity, themperature change and a strong group interactions as well as having good biodegradable properties.

KARAKTERISASI KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI

POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING

MALEAT ANHIDRIDA DAN TEPUNG

BIJI DURIAN

SKRIPSI

RIZKA MEILIA FITRI

110822025

PROGRAM STUDI KIMIA EKSTENSI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

PERSETUJUAN

Judul : KARAKTERISASI KOMPOSIT

TERBIODEGRADASIKAN DARI POLIPROPILENA,POLIPROPILENA

TERGRAFTING MALEAT ANHIDRIDA DAN TEPUNG BIJI DURIAN

Kategori : SKRIPSI

Nama : RIZKA MEILIA FITRI

Nomor Induk Mahasiswa : 110822025

Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA EKSTENSI Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di Medan, Januari 2014 Komisi Pembimbing

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Drs. Amir Hamzah Siregar, MSi Dr. Darwin Yunus Nasution, MS NIP 196106141991031002 NIP 195508101981031001

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

Dr.Rumondang Bulan Nst, MS NIP 195408301985032001

PERNYATAAN

KARAKTERISASI KOMPOSIT TERBIODEGRADASIKAN DARI POLIPROPILENA, POLIPROPILENA TERGRAFTING

MALEAT ANHIDRIDA DAN TEPUNG BIJI DURIAN

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya,

Medan, Januari 2014

RIZKA MEILIA FITRI 110822025

vii

2.5 Dikumil Peroksida 15

2.5.1 Penggunan DKP sebagai inisiator 16

2.6 Durian 17

2.6.1 Morfologi 17

2.6.2 Keanekaragaman 19

2.6.3 Kandungan Biji Durian 19

2.7 Karbohidrat 20

2.7.1 Pati 21

2.8 Karakterisasi dan Pengujian Bahan Polimer 22

2.8.1 Analisa Sifat Mekanik dengan Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran 23

2.8.2 Analisa Differential Thermal Analysis (DTA) 24

2.8.3 Analisa sifat permukaan dengan pengujian SEM 25

2.8.4 Analisa Spektrofotometer FTIR 26

2.8.5 Analisa Kemampuan Terurai dialam dengan uji Biodegradabel 26

BAB 3 METODE PENELITIAN 28

3.1 Bahan 28

3.2 Alat 28

3.3 Prosedur Penelitian 29

3.3.1 Pembuatan Tepung Biji Durian 29

3.3.2 Pembuatan Grafting Polipropilena dengan Maleat Anhidrida 29

3.3.3 Proses Pemurnian PP-g-MA 30

3.3.4 Proses Pengepresan dengan memvariasikan berat tepung biji Durian 30

3.3.5 Karakterisasi 30

3.3.5.1 Pengukuran Kekuatan Tarik dan Kemuluran 30

3.3.5.2 Analisa Differential Thermal Analis (DTA) 31

3.3.5.3 Analisa SEM (Scanning Electron Microscopy) 31

3.4.1 Proses Penyiapan Tepung Biji Durian 33

3.4.2 Proses Grafting Maleat Anhidrida kedalam PP 33

3.4.3 Pemurnian PP-g-MA 34

3.4.4 Proses Pengepresan dengan memvariasikan berat tepung biji Durian 35

3.4.5 Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran 36

3.4.6 Uji SEM 36

3.4.7 Uji Biodegradabilitas bahan Komposit 37

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 38

4.1Karakterisai Berdasarkan Analisa Sifat Mekanik dengan Uji Tarik Dan Kemuluran 38

4.2 Analisa Differential Thermal Analysis (DTA) 40

4.3 Analisa Sifat Morfologi dengan Uji SEM 47

4.4 Analisa Kemampuannya terurai dialam dengan uji biodegradasi 48

4.5 Analisa Gugus Fungsi dengan FTIR 50

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 53

5.1 Kesimpulan 53

5.2 Saran 54

DAFTAR PUSTAKA 55

LAMPIRAN 58

ix

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

2.2 Data Komposisi kimia biji durian 20

4.1 Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran Komposit

Terbiodegrdasikan 38

4.2 Data Hasil DTA Spesimen Komposit Terbiodegradasikan 46 4.3 Data Hasil Penurunan massa % spesimen komposit Terbiodegaradasikan

Setelah ditanam dalam tanah 49

4.4 Tabel Bilangan Gelombang komposit PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian

(7:0,5:0,5)g sebelum ditanam dalam tanah 50

4.5 Tabel Bilangan Gelombang komposit PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian

(7:0,5:0,5)g setelah ditanam dalam tanah 51

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

2.1 Struktur Polipropilena 10

2.2 Tahapan Reaksi PP-g-MA 13

2.3 Struktur Maleat Anhidrida 15

2.4 Struktur Dikumil Peroksida 16

2.5 Struktur Amilosa 21

2.6 Struktur Amilopektin 22

2.7 Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan astm d-638-72 Type IV 24

4.1 Grafik Kekuatan Tarik ( t)(N/m2) dari Komposit Terbiodegradsikan 39

4.2 Grafik Kemuluran (%) dari Komposit Terbiodegradasikan 39

4.3 Grafik Analisa DTA Tepung Biji Durian 40

4.4 Grafik Analisa DTA PP 41

4.5 Grafik Analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,2)g 42 4.6 Grafik Analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,3)g 43 4.7 Grafik Analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,4)g 43 4.8 Grafik Analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,5)g 44 4.9 Grafik Analisa DTA PP : PP-g-MA : tepung biji durian (7 : 0,5 : 0,6)g 45 4.10 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:PP-g-MA

Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g sebelum ditanam dalam tanah sampah

Pembesaran 2000x 47

4.11 Foto SEM Komposit Terbiodegradasikan perbandingan PP:PP-g-MA Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g setelah dikubur dalam tanah sampah

dengan pembesaran 2000 x 48

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lampiran 1. Rumus Perhitungan kekuatan tarik dan kemuluran 59

Lampiran 2. Gambar Penelitian 60

Lampiran 3. Spektrum FTIR PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g

Sebelum ditanam dalam tanah 62

Lampiran 4. Spektrum FTIR PP:PP-g-MA:Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g

setelah ditanam dalam tanah 63

Lampiran 5. Spektrum FTIR PP:PP-g-MA-Tepung Biji Durian (7:0,5:0,5)g setelah ditanam dalam tanah (a) dan PP Murni (b) 64 Lampiran 6. Persyaratan Kemasan Biodegradabel menurut

DAFTAR SINGKATAN

PP = Polipropilena

MA = Maleat Anhidrida

PP-g-MA = Polipropilena tergrfating maleat Anhidrida DTA = Differrential Thermal Analysis

FTIR = Fourier Transform Infrared Spectroscopy SEM = Scanning Electron Microscopy

DKP = Dikumil Peroksida

SNI = Standar Nasional Indonesia

CRT = Chatode Ray Tube

g = gram

ASTM = American Standard for Test Materials