Preparasi Dan Karakterisasi Plastik Konduktif Dengan Pemanfaatkan Limbah Kulit Singkong Dan Penambahan CuSO4
PREPARASI DAN KARAKTERISASIPLASTIK KONDUKTIF
DENGAN PEMANFAATAN LIMBAH KULIT SINGKONG
DAN PENAMBAHAN CuSO 4
SKRIPSI
MULIYATI
NIM :100801045
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PREPARASIDAN KARAKTERISASIPLASTIK KONDUKTIF
DENGAN PEMANFAATAN LIMBAH KULIT SINGKONG
DAN PENAMBAHAN CuSO 4
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi dan memenuhi syarat mencapai gelar
sarjana sains
MULIYATI
NIM :100801045
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Preparasi Dan Karakterisasi Plastik Konduktif
Dengan Pemanfaatkan Limbah Kulit Singkong
Dan Penambahan CuSO 4
Kategori
: Skripsi
Nama
: Muliyati
Nomor Induk Mahasiswa
: 100801045
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan,
Oktober 2015
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc.
NIP. 197211152000121001
NIP. 196506171993031003
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Drs. Marhaposan Situmorang, Ph.D.
NIP. 195510301980131003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PREPARASI DAN KARAKTERISASI PLASTIK KONDUKTIF
DENGANPEMANFAATKAN LIMBAH KULIT SINGKONG
DANPENAMBAHAN CuSO 4
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 18 Agustus 2015
MULIYATI
NIM. 100801045
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas segala nikmat dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul
“Preparasi dan Karakterisasi Plastik Konduktif dengan Pemanfaatan Limbah Kulit
Singkong dan Penambahan CuSO 4 . Dan tidak lupa, shalawat serta salam penulis
sampaikan kepada Rasulullah SAW sebagai teladan dan motivator sepanjang
masa sehingga penulis tetap dan sabar dalam meyelesaikan skripsi ini. Semoga
kita mendapatkan syafa’at beliau di hari akhir kelak. Aamiin ya Rabbal ‘alamiin.
Terimakasih penulis sampaikan kepada: Prof. Subhilar, Ph.d selaku Pj
Rektor USU, Dr. Sutarman selaku dekan FMIPA USU beserta jajarannya, Dr.
Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU, Drs.
Syahrul Humaidi, M.S. selaku pembimbing 1 dan Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si
selaku pembimbing 2 yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing
dalam penyelesaian skripsi ini, Kedua orangtua yang senantiasa memberikan
dukungan baik moril maupun materil, Empat bersaudara (Maruli, Juariyah,
Bambang Susanto, Nurlia Lestari) yang senantiasa memberikan doa dan
semangat, Terimakasih kepada para Murobbiah selaku guru spiritual, Rekan-rekan
terbaik kuliah (Aini Fitri, Aini, Amal, Elsa, Maizal, Nia, Nisa, Rei, Sanah, Widia),
Sahabat-sahabat da’i (Titin, Fika K, Ayu, Isma, Saidah, Ami, Fika, Irma, Ica, Zati,
Ida, Siska, Yayang, Elsa, Sanah, Ardi, Adam, Asrul, Abdullah, Syahrial, Andi,
Fadhil, Riki, Syaiful), Keluarga di UKMI AL-Falak FMIPA USU (Abang, kakak
dan Adik-adik),Keluarga FSLDK Se-Indonesia. Semoga Allah yang Maha Kuasa
membalas semua kebaikan yang pernah ada.
Universitas Sumatera Utara
PREPARASI DAN KARAKTERISASI PLASTIK KONDUKTIF DENGAN
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT SINGKONG DAN PENAMBAHAN
CuSO 4
Abstrak
Penelitian ini menyelidiki karakteristik plastik konduktif dengan bahan dasar pati
kulit umbi kayu dan bahan pengisi CuSO 4 . Variasi campuran adalah 95%:5%;
90%:10%; 85%:15%; 80%:20% dan 75%:25%. Gliserol digunakan untuk
mengubah material sesuai yang diinginkan (pemlastis) yang disebut plasticizer.
Metode yang digunakan dalam pembuatan material ini adalah melt intercalation.
Pengujian mekanik meliputi kuat tarik (Tensile Stranght) dan pemanjangan saat
putus (Elongation). Pengujian termal menggunakan DTA (Differentia Thermal
Analisis) serta pengujian konduktivitas material. Hasil karakterisasi menunjukkan
bahwa komposisi pati : CuSO 4 yang optimum yaitu 75%:25% memiliki nilai
konduktivitas 7,3 x 10-2S/m, nilai uji termal 410oC. Nilai kuat tarik optimum
terjadi pada komposisi 80%:20% dengan nilai 4,606 MPa.
Kata kunci: plastik konduktif, kulit umbi kayu, melt intercalation, DTA
Universitas Sumatera Utara
PREPARATION AND CHARACTERIZATION CONDUCTIVE PLASTIC
WITH THE USE OF WASTE LEATHER SINGKONG AND ADDITION
CuSO 4
Abstract
This study investigated the characteristics of conductive plastics with a basis of
starch tuber skin of wood and fillers CuSO 4 . Variations mix is 95 % : 5 % ; 90 %
: 10 % ; 85 % : 15 % ; 80 % : 20 % and 75 % : 25 % . Glycerol is used to change
the desired material (plasticizer). The method used in the manufacture of this
material is melt intercalation . Mechanical testing includes tensile strength
(Tensile Stranght) and elongation at break (elongation) . Thermal testing using the
DTA (Differentia Thermal Analysis) as well as testing the conductivity of the
material . The results showed that the composition of starch : CuSO 4 optimum is
75 % : 25 % have a conductivity value of 7.3 x 10-2S / m , the value of the thermal
test 410oC . Optimum tensile strength values occur in a composition of 80 % : 20
% to the value of 4,606 MPa .
Keywords : conductive plastic , wood tuber skin , melt intercalation , DTA
Universitas Sumatera Utara
Daftar Isi
Halaman
Persetujuan
i
Pernyataan
ii
Penghargaan
iii
Abstrak
iv
Abstract
v
Daftar Isi
vi
Daftar Tabel
viii
Daftar Gambar
ix
Daftar Lampiran
x
Bab 1 Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Rumusan Masalah
2
1.3. Batasan Masalah
3
1.4. Tujuan Penelitian
3
1.5. Manfaat Penelitian
4
Bab 2 Tinjauan Pustaka
2.1. Polimer
5
2.1.1. Umum
5
2.1.2. Sintesis Polimer
5
2.2. Polimer Alami
7
2.3. Plastik
7
2.4. Preparasi Film Plastik
8
2.4.1. Eksfolasi/adsorbsi
8
2.4.2. Polimerisasi In Situ Interkalasi
8
2.4.3. Interkalasi Larutan/Interkalasi Polimer dari Larutan
9
2.4.4. Melt Intercalation
9
2.5. Pati (Starch)
9
Universitas Sumatera Utara
2.5.1. Amilosa dan Amilopektin
10
2.5.2. Sumber Pati
11
2.5.3. Sifat-Sifat Pati
13
2.6. CuSO 4
13
2.7. Pembuatan Film Plastik (Pati- CuSO 4 )
14
2.8. Karakterisasi Plastik
15
2.8.1. Karakterisasi Sifat Fisis
15
2.8.2. Karakterisasi Sifat Mekanik
16
2.8.3. Karakterisasi Sifat Termal
16
2.8.4. Karakterisasi Sifat Listrik
17
Bab 3 Metodologi Penelitian
3.1. Tempat Penelitian
19
3.2. Peralatan dan Bahan
19
3.2.1. Peralatan
19
3.2.2. Bahan
20
3.3. Variabel Penelitian
20
3.3. Tahapan Penelitian
21
3.4. Prosedur Penelitian
22
Bab 4 Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil Studi Kelayakan Pati Kulit Singkong dalam
23
Pembuatan Film Plastik
4.1.1. Hasil Persiapan Bahan
23
4.1.2. Material Film Plastik
24
4.2. Karakterisasi Sifat Fisis
24
4.3. Karakterisasi Sifat Mekanik
26
4.4. Karakterisasi Sifat Termal
28
4.5. Karakterisasi Sifat Listrik
29
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
31
5.2. Saran
31
Daftar Pustaka
32
Lampiran
34
Universitas Sumatera Utara
Daftar Tabel
Nomor
Judul
Tabel
Halaman
2.1
Sumber-sumber Pati
11
2.2
Karakterisasi Tembaga Dioksida
14
3.1
Persentase Komposisi Pati-CuSO 4
20
4.1
Data Hasil Pengukuran Densitas Material Film Plastik
CuSO 4
4.2
24
Data Hasil Pengukuran Kuat Tarik Film Plastik PatiCuSO 4
26
4.3
Data Hasil Analisis DTA
4.4
Data Hasil Pengukuran Konduktivitas Film Plastik PatiCuSO 4
30
Universitas Sumatera Utara
Daftar Gambar
Nomor
Judul
Gambar
2.1
Halaman
Perbedaan Celah Pita Konduktor, Semikonduktor dan
Isolator
6
2.2
Struktur Amilosa
10
2.3
Struktur Amilopektin
11
2.4
Kulit Singkong yang Diekstraksi Menjadi Pati
12
2.5
Posisi Sampel dan Pembanding
17
2.6
Skematis Alat Penguji Konduktivitas
18
3.1
Diagram Alir Pembuatan Plastik Konduktif Pati-CuSO 4
21
4.1
Grafik Hubungan antara Densitas Terhadap Variasi
25
Komposisi
4.2
Grafik Hubungan antara Kuat Tarik Variasi Komposisi
26
4.3
Grafik Hubungan antara Pemanjangan Saat Putus
27
Terhadap Variasi Komposisi
4.4
Grafik Hubungan antara MoE Terhadap Variasi
27
Komposisi
4.5
Variasi Komposisi 75%:25%
28
4.6
Grafik Hubungan antara Temperatur Eksoterm
29
Terhadap Variasi Komposisi
4.7
Grafik Hubungan antara Konduktivitas Listrik Terhadap
30
Variasi Komposisi
Universitas Sumatera Utara
Daftar Lampiran
Label
Judul
Halaman
A
Contoh Perhitungan
34
B
Data Hasil Pengukuran
37
C
Dokumentasi Penelitian
41
Universitas Sumatera Utara
DENGAN PEMANFAATAN LIMBAH KULIT SINGKONG
DAN PENAMBAHAN CuSO 4
SKRIPSI
MULIYATI
NIM :100801045
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PREPARASIDAN KARAKTERISASIPLASTIK KONDUKTIF
DENGAN PEMANFAATAN LIMBAH KULIT SINGKONG
DAN PENAMBAHAN CuSO 4
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi dan memenuhi syarat mencapai gelar
sarjana sains
MULIYATI
NIM :100801045
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: Preparasi Dan Karakterisasi Plastik Konduktif
Dengan Pemanfaatkan Limbah Kulit Singkong
Dan Penambahan CuSO 4
Kategori
: Skripsi
Nama
: Muliyati
Nomor Induk Mahasiswa
: 100801045
Program Studi
: Sarjana (S1) Fisika
Departemen
: Fisika
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan,
Oktober 2015
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2,
Pembimbing 1,
Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc.
NIP. 197211152000121001
NIP. 196506171993031003
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
Drs. Marhaposan Situmorang, Ph.D.
NIP. 195510301980131003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PREPARASI DAN KARAKTERISASI PLASTIK KONDUKTIF
DENGANPEMANFAATKAN LIMBAH KULIT SINGKONG
DANPENAMBAHAN CuSO 4
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 18 Agustus 2015
MULIYATI
NIM. 100801045
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas segala nikmat dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul
“Preparasi dan Karakterisasi Plastik Konduktif dengan Pemanfaatan Limbah Kulit
Singkong dan Penambahan CuSO 4 . Dan tidak lupa, shalawat serta salam penulis
sampaikan kepada Rasulullah SAW sebagai teladan dan motivator sepanjang
masa sehingga penulis tetap dan sabar dalam meyelesaikan skripsi ini. Semoga
kita mendapatkan syafa’at beliau di hari akhir kelak. Aamiin ya Rabbal ‘alamiin.
Terimakasih penulis sampaikan kepada: Prof. Subhilar, Ph.d selaku Pj
Rektor USU, Dr. Sutarman selaku dekan FMIPA USU beserta jajarannya, Dr.
Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU, Drs.
Syahrul Humaidi, M.S. selaku pembimbing 1 dan Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si
selaku pembimbing 2 yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing
dalam penyelesaian skripsi ini, Kedua orangtua yang senantiasa memberikan
dukungan baik moril maupun materil, Empat bersaudara (Maruli, Juariyah,
Bambang Susanto, Nurlia Lestari) yang senantiasa memberikan doa dan
semangat, Terimakasih kepada para Murobbiah selaku guru spiritual, Rekan-rekan
terbaik kuliah (Aini Fitri, Aini, Amal, Elsa, Maizal, Nia, Nisa, Rei, Sanah, Widia),
Sahabat-sahabat da’i (Titin, Fika K, Ayu, Isma, Saidah, Ami, Fika, Irma, Ica, Zati,
Ida, Siska, Yayang, Elsa, Sanah, Ardi, Adam, Asrul, Abdullah, Syahrial, Andi,
Fadhil, Riki, Syaiful), Keluarga di UKMI AL-Falak FMIPA USU (Abang, kakak
dan Adik-adik),Keluarga FSLDK Se-Indonesia. Semoga Allah yang Maha Kuasa
membalas semua kebaikan yang pernah ada.
Universitas Sumatera Utara
PREPARASI DAN KARAKTERISASI PLASTIK KONDUKTIF DENGAN
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT SINGKONG DAN PENAMBAHAN
CuSO 4
Abstrak
Penelitian ini menyelidiki karakteristik plastik konduktif dengan bahan dasar pati
kulit umbi kayu dan bahan pengisi CuSO 4 . Variasi campuran adalah 95%:5%;
90%:10%; 85%:15%; 80%:20% dan 75%:25%. Gliserol digunakan untuk
mengubah material sesuai yang diinginkan (pemlastis) yang disebut plasticizer.
Metode yang digunakan dalam pembuatan material ini adalah melt intercalation.
Pengujian mekanik meliputi kuat tarik (Tensile Stranght) dan pemanjangan saat
putus (Elongation). Pengujian termal menggunakan DTA (Differentia Thermal
Analisis) serta pengujian konduktivitas material. Hasil karakterisasi menunjukkan
bahwa komposisi pati : CuSO 4 yang optimum yaitu 75%:25% memiliki nilai
konduktivitas 7,3 x 10-2S/m, nilai uji termal 410oC. Nilai kuat tarik optimum
terjadi pada komposisi 80%:20% dengan nilai 4,606 MPa.
Kata kunci: plastik konduktif, kulit umbi kayu, melt intercalation, DTA
Universitas Sumatera Utara
PREPARATION AND CHARACTERIZATION CONDUCTIVE PLASTIC
WITH THE USE OF WASTE LEATHER SINGKONG AND ADDITION
CuSO 4
Abstract
This study investigated the characteristics of conductive plastics with a basis of
starch tuber skin of wood and fillers CuSO 4 . Variations mix is 95 % : 5 % ; 90 %
: 10 % ; 85 % : 15 % ; 80 % : 20 % and 75 % : 25 % . Glycerol is used to change
the desired material (plasticizer). The method used in the manufacture of this
material is melt intercalation . Mechanical testing includes tensile strength
(Tensile Stranght) and elongation at break (elongation) . Thermal testing using the
DTA (Differentia Thermal Analysis) as well as testing the conductivity of the
material . The results showed that the composition of starch : CuSO 4 optimum is
75 % : 25 % have a conductivity value of 7.3 x 10-2S / m , the value of the thermal
test 410oC . Optimum tensile strength values occur in a composition of 80 % : 20
% to the value of 4,606 MPa .
Keywords : conductive plastic , wood tuber skin , melt intercalation , DTA
Universitas Sumatera Utara
Daftar Isi
Halaman
Persetujuan
i
Pernyataan
ii
Penghargaan
iii
Abstrak
iv
Abstract
v
Daftar Isi
vi
Daftar Tabel
viii
Daftar Gambar
ix
Daftar Lampiran
x
Bab 1 Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Rumusan Masalah
2
1.3. Batasan Masalah
3
1.4. Tujuan Penelitian
3
1.5. Manfaat Penelitian
4
Bab 2 Tinjauan Pustaka
2.1. Polimer
5
2.1.1. Umum
5
2.1.2. Sintesis Polimer
5
2.2. Polimer Alami
7
2.3. Plastik
7
2.4. Preparasi Film Plastik
8
2.4.1. Eksfolasi/adsorbsi
8
2.4.2. Polimerisasi In Situ Interkalasi
8
2.4.3. Interkalasi Larutan/Interkalasi Polimer dari Larutan
9
2.4.4. Melt Intercalation
9
2.5. Pati (Starch)
9
Universitas Sumatera Utara
2.5.1. Amilosa dan Amilopektin
10
2.5.2. Sumber Pati
11
2.5.3. Sifat-Sifat Pati
13
2.6. CuSO 4
13
2.7. Pembuatan Film Plastik (Pati- CuSO 4 )
14
2.8. Karakterisasi Plastik
15
2.8.1. Karakterisasi Sifat Fisis
15
2.8.2. Karakterisasi Sifat Mekanik
16
2.8.3. Karakterisasi Sifat Termal
16
2.8.4. Karakterisasi Sifat Listrik
17
Bab 3 Metodologi Penelitian
3.1. Tempat Penelitian
19
3.2. Peralatan dan Bahan
19
3.2.1. Peralatan
19
3.2.2. Bahan
20
3.3. Variabel Penelitian
20
3.3. Tahapan Penelitian
21
3.4. Prosedur Penelitian
22
Bab 4 Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil Studi Kelayakan Pati Kulit Singkong dalam
23
Pembuatan Film Plastik
4.1.1. Hasil Persiapan Bahan
23
4.1.2. Material Film Plastik
24
4.2. Karakterisasi Sifat Fisis
24
4.3. Karakterisasi Sifat Mekanik
26
4.4. Karakterisasi Sifat Termal
28
4.5. Karakterisasi Sifat Listrik
29
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
31
5.2. Saran
31
Daftar Pustaka
32
Lampiran
34
Universitas Sumatera Utara
Daftar Tabel
Nomor
Judul
Tabel
Halaman
2.1
Sumber-sumber Pati
11
2.2
Karakterisasi Tembaga Dioksida
14
3.1
Persentase Komposisi Pati-CuSO 4
20
4.1
Data Hasil Pengukuran Densitas Material Film Plastik
CuSO 4
4.2
24
Data Hasil Pengukuran Kuat Tarik Film Plastik PatiCuSO 4
26
4.3
Data Hasil Analisis DTA
4.4
Data Hasil Pengukuran Konduktivitas Film Plastik PatiCuSO 4
30
Universitas Sumatera Utara
Daftar Gambar
Nomor
Judul
Gambar
2.1
Halaman
Perbedaan Celah Pita Konduktor, Semikonduktor dan
Isolator
6
2.2
Struktur Amilosa
10
2.3
Struktur Amilopektin
11
2.4
Kulit Singkong yang Diekstraksi Menjadi Pati
12
2.5
Posisi Sampel dan Pembanding
17
2.6
Skematis Alat Penguji Konduktivitas
18
3.1
Diagram Alir Pembuatan Plastik Konduktif Pati-CuSO 4
21
4.1
Grafik Hubungan antara Densitas Terhadap Variasi
25
Komposisi
4.2
Grafik Hubungan antara Kuat Tarik Variasi Komposisi
26
4.3
Grafik Hubungan antara Pemanjangan Saat Putus
27
Terhadap Variasi Komposisi
4.4
Grafik Hubungan antara MoE Terhadap Variasi
27
Komposisi
4.5
Variasi Komposisi 75%:25%
28
4.6
Grafik Hubungan antara Temperatur Eksoterm
29
Terhadap Variasi Komposisi
4.7
Grafik Hubungan antara Konduktivitas Listrik Terhadap
30
Variasi Komposisi
Universitas Sumatera Utara
Daftar Lampiran
Label
Judul
Halaman
A
Contoh Perhitungan
34
B
Data Hasil Pengukuran
37
C
Dokumentasi Penelitian
41
Universitas Sumatera Utara