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

  KARAKTERISTIK MATERIAL KOMPOSIT KERATIN HASIL EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS POLIETILENA KERAPATAN RENDAH TESIS Oleh SUTRI NOVIKA 117026022/FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

   KARAKTERISTIK MATERIAL KOMPOSIT KERATIN HASIL EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS POLIETILENA KERAPATAN RENDAH TESIS Oleh SUTRI NOVIKA 117026022/FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

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

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

  Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

  Oleh SUTRI NOVIKA 117026022/FIS PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2013 PENGESAHAN TESIS Judul Penelitian : KARAKTERISTIK MATERIAL KOMPOSIT

  KERATIN HASIL EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS POLIETILENA KERAPATAN RENDAH Nama Mahasiswa : SUTRI NOVIKA Nomor Induk Mahasiswa : 117026022 Program Studi : Magister Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

  Menyetujui Komisi Pembimbing

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

  Ketua Program Studi, Dekan, Dr. Nasruddin, MN.M.Eng.Sc Dr. Sutarman, M.Sc

  NIP 195507061981021002 NIP 196310161991031001

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

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

  Medan, 25 Juli 2013 Sutri Novika

  NIM. 117026022

  

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

  Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Sutri Novika NIM : 117026022 Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis

  Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive

  Royalty Free Right ) atas tesis saya yang berjudul:

  KARAKTERISTIK MATERIAL KOMPOSIT KERATIN HASIL EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS POLIETILENA KERAPATAN RENDAH Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas royalti Non- eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara Berhak Menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasi tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantukan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

  Medan, 25 Juli 2013 Sutri Novika

  Telah diuji pada Tanggal : 25 Juli 2013

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

  2. Prof. Drs. Mohammad Syukur, MS

  3. Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S

  4. Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc

  

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

  Nama Lengkap Berikut Gelar : Sutri Novika, S.Si Tempat Dan Tanggal Lahir : Medan, 11 Nopember 1988 Alamat Rumah : Jalan Halat No.118 , Medan-20215 Telepon/Fax/Hp : 085276366878 E-Mail : ri.vika@yahoo.com

  SD : SD. NEGERI No.060927 Tamat : 2000 SMP : SMP NEGERI 2 MEDAN Tamat : 2003 SMA : SMA NEGERI 13 MEDAN Tamat : 2006 Strata-1 : FMIPA Universitas Sumatera Utara Tamat : 2011

KATA PENGANTAR

  Bismillahirahmanirrahim, Syukur Alhamdulilah penulis Panjatkan atas kehadirat Allah SWT dan karena dengan limpahan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga Tesis ini dapat diselesaikan.

  Dengan Selesainya Tesis ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H,

  MSc (CTM), Sp. A(K) atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister Studi Ilmu Fisika di Universitas Sumatera Utara.

  Dekan Fakultas Matematika Ilmu Pengetahuan Alam, Dr. Sutarman, M.Sc, yang telah memberi kesempatan kepada penulis menjadi mahasiswa program Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

  Ketua Program Studi Magister Fisika, Dr. Nasruddin MN, M.Eng. Sc, Sekretaris Program studi Ilmu Fisika Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta seluruh staf edukatif dan administratif pada Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

  Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MSc, PhD selaku pembimbing utama dengan penuh perhatian, telah membimbing dan memberikan arahannya, dan juga kepada Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc yang telah meluangkan waktu, sumbangan pengalaman dan arahannya dalam penelitian dan bimbingan hingga selesainya penelitian ini. Kepada ayahanda Suwandi, ibunda Mardiah dan kepada abang dan adik tercinta (Rahmad Yudha, Reza, dan Geniosa), serta seluruh keluarga tercinta yang telah memberi dukungan, doa yang penuh dengan keikhlasan sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian. Terima kasih atas segala pengorbanannya baik berupa moril maupun materil, baik budi ini tidak dapat dibalas hanya diserahkan kepada Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa.

  Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dengan baik, namun demikian penulis menyadari masih ada beberapa kelemahan dari penelitian ini. Untuk itu pada kesempatan ini penulis menyambut baik kritik dan saran dari pembaca demi kesempurnaan penelitan ini.

  Terakhir penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu baik langsung maupun tidak langsung dan selama penyusunan penelitian ini maupun dalam presentasi penelitian ini.

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

  Sutri Novika

  

EKSTRAKSI LIMBAH BULU AYAM DAN MATRIKS

POLIETILENA KERAPATAN RENDAH

  ABSTRAK Komposit berbasis polietilena dibuat dengan menggunakan keratin diekstraksi dari bulu ayam. Penambahan keratin merubah sifat mekanik dari polietilen. Nilai kekuatan tarik optimum pada penambahan keratin sebesar 20% yaitu 10,116 MPa, dan kemuluran 36,9 %. Dan kuat lentur optimum pada penambahan keratin sebesar 40% yaitu 6,256 MPa. Dari hasil DTA komposit yang dihasilkan

  o

  menunjukkan penaikan temperatur leleh sebesar 250 C dan temperatur

  o o

  terdekomposisi sebesar 440 C

  C. Berdasarkan data FTIR, komposit yang

• – 450 dihasilkan tidak terjadi perubahan gugus fungsi sehingga dapat dikatakan bahwa interaksi yang terjadi hanya interaksi fisika. Morfologi SEM menunjukkan bahwa keratin lebih luar menyebar dalam matriks polietilen dengan penambahan keratin 40% sebagai pengisi. Kata kunci: polietilena, keratin, PE-g-MA, temperatur terdekomposisi

  

CHARACTERISATION OF LOW DENSITY POLYETHYLENE-BASED

COMPOSITES USING KERATIN EXTRACTED FROM CHICKEN

FEATHERS

ABSTRACT

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

  Keywords: low density polyetylene, keratin, PE-g-MA, decomposition temperatur.

  DAFTAR ISI KATA i PENGANTAR…………………………………………………. ABSTRAK............................................................................................... iii ABSTRACT............................................................................................. iv DAFTAR ISI ............................................................................................... v

BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang................................................................ 1 1.2. Rumusan Masalah.......................................................... 3 1.3. Batasan Masalah............................................................ 3 1.4. Tujuan Penelitian............................................................ 4 1.5. Manfaat Penelitian.......................................................... 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

  2.1. Komposit........................................................................ 5

  2.1.1. Biokomposit......................................................... 6

  2.1.2. Biodegradasi Biokomposit................................... 7

  2.2. Polimer .......................................................................... 8

  2.2.1. Polimer Pelietilena................................................ 8

  2.3. Bulu Ayam .................................................................... 10

  2.3.1. Keratin Bulu Ayam.............................................. 11 2.4. Sentrifugasi................................................................... 13 2.4.1.

  Prinsip Pengendapan.......................................... 14 2.5.

Uji Biuret ...................................................................... 16

  2.6. Pengujian Mekanik......................................................... 16

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

  2.6.2. Uji Kuat Lentur.................................................... 17

  2.7. FT-IR............................................................................. 18

  2.8. Maleic Anhydride Sebagai Aditif.................................. 21

  2.9. Benzoyl Peroxide Sebagai Inisiator............................... 22

  BAB III. METODE PENELITIAN

  3.1. Tempat Penelitian ......................................................... 23

  3.2. Alat Dan Bahan ............................................................ 23

  3.2.1 Alat ...................................................................... 23

  3.2.2 Bahan .................................................................. 24 3.3. Prosedur Penelitian ...................................................... 24

  3.3.1. Pembuatan Keratin dari limbah bulu ayam ...... 24 3.3.1.1.

  Persiapan bulu ayam ........................... 24 3.3.1.2. Ekstraksi bulu ayam ............................ 24 3.3.2. Pembuatan Coupling Agent (PE-g-MA) ........... 25 3.3.3. Pembuatan Komposit Keratin dengan LDPE ... 25 3.4. Teknik Analisa Data ..................................................... 26 3.5. Diagram Alir (Flow Chart) Penelitian .......................... 27 3.5.1.

  Pembuatan Keratin ............................................ 27 3.5.2. Pembuatan Coupling Agent (PE-g-MA) ............. 28 3.5.3.

Pembuatan Komposit Keratin dan LDPE .......... 29

  4.1. Sifat Mekanik Biokomposit LDPE Terisi Keratin ....... 30

  BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

  4.1.2. Kuat Lentur ......................................................... 31

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

  4.3. Analisa FTIR ................................................................ 35

  4.4. Analisa Uji Biodegradabilitas........................................ 37

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

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan ................................................................... 42

  5.2 Saran ............................................................................. 43 DAFTAR KEPUSTAKAAN ..................................................................... 44

  4.1.1. Kekuatan Tarik dan Kemuluran .......................... 30

  DAFTAR TABEL

  Halaman

  35

  32

  30

  26

  19

  10

  Absorpsi Inframerah Beberapa Gugus Fungsional................... Komposisi Bahan....................................................................... Data Hasil Kekuatan Tarik dan Kemuluran ........ Nilai kuat lentur.................................................................. Hasil Analisis Pengujian DTA.......................................... Hasil Analisis Gugus Fungsi Bahan Berdasarakan Data FTIR..

  Nomor

  4.4 Judul Karakteristik Polietilena.............................................................

  4.3

  4.2

  4.1

  3.1

  2.2

  2.1

  36

  DAFTAR GAMBAR

  

Nomor Judul Halaman

  2.1 Skema Sederhana Pembentukan Biokomposit

  6 2.2 Etilena suatu monomer dan unit berulang polietilena...............

  9

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

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

  2.4 Skema Struktur Bangun Keratin...............................................

  13 2.5 Struktur kimia Maleic anhydride...............................................

  21 3.1 Diagram alir pembuatan keratin.................................................

  27 3.2 Diagram alir pembuatan coupling agent (PE-g-MA)................

  28 3.3 Diagram alir pembuatan komposit keratin dan LDPE..............

  29 4.1 Grafik Nilai Kuat Tarik Biokomposit Keratin dengan LDPE....

  31 4.3 Grafik Nilai Kuat Lentur Biokomposit Keratin dengan LDPE..

  32

  4.4 Grafik Nilai Kuat Tarik dan Kuat lentur Resin LDPE Terisi Keratin........................................................................................

  33 4.5 Foto SEM Permukaan LDPE Dengan Pembesaran 500 Kali.....

  39

  4.6 Foto SEM Pemukaan LDPE-Keratin 20% dengan Pembesaran 500 kali......................................................................................

  49

  4.7 Foto SEM Pemukaan LDPE-Keratin 40% Dengan Pembesaran 500 Kali..................................................................

  40 4.8 Foto SEM Pemukaan LDPE dengan Pembesaran 200 Kali......

  40

  4.9 Foto SEM Pemukaan LDPE-Keratin 20 % dengan Pembesaran 200 Kali.................................................................

  41

  4.10 SEM Pemukaan LDPE-Keratin 40 % dengan Pembesaran 200 Kali............................................................................................

  41