Laporan Kemajuan Pkm-P

LAPORAN KEMAJUAN

PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

JUDUL PROGRAM

PEMANFAATAN LIMBAH PAKAN TERNAK DALAM SINTESIS

POLYURETHANE SEBAGAI PEREKAT MULTIGUNA

BIDANG KEGIATAN:

PKM PENELITIAN

Diusulkan oleh:

Annas Fahmi Ramadan K3312009 (Angkatan 2012)

Dina Fitriana K3312021 (Angkatan 2012)

Juventie Primastuti K3312042 (Angkatan 2012)

Rizki Irsyadi K3313062 (Angkatan 2013)

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015

i

PENGESAHAN LAPORAN KEMAJUAN PKM-PENELITIAN

1. Judul Kegiatan : Pemanfaatan Limbah Pakan Ternak

dalam Sintesis Polyurethane sebagai

Perekat Multiguna

2. Bidang Kegiatan : PKM-P

3. Ketua Pelaksana Kegiatan

a. Nama Lengkap : Annas Fahmi Ramadan

b. NIM : K3312009

c. Jurusan : Pendidikan Kimia

d. Universitas/Institut/Politeknik : Universitas Sebelas Maret Surakarta

e. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Jl. Surayengrono No. 17, Karangpetir,

Tambak, Banyumas (083863063091)

f. Alamat email : [email protected]

4. Anggota Pelaksana Kegiatan/Penulis : 3 orang

5. Dosen Pendamping

a. Nama Lengkap dan Gelar : Dr. Mohammad Masykuri, M.Si

b. NIDN : 0024116803

c. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Jl. Melati IV/38 Ngringo, Jaten,

Karanganyar (08121500634)

6. Biaya Kegiatan Total

a. Dikti : Rp 10.395.000,-

b. Sumber lain : -

7. Jangka Waktu Pelaksanaan : 5 bulan

Surakarta, 27 Mei 2015

RINGKASAN

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi limbah pakan ternak

(LPT) berbasis jagung yang digunakan sebagai komponen dalam pembuatan

perekat Polyurethane multiguna. Untuk mendapat perekat poliuretan yang paling

baik maka dilakukan variasi komposisi antara LPT, PEG, dan MDI sehingga

mendapat komposisi yang paling optimum. Jenis PEG (Polietilen Glikol) yang

dipakai adalah PEG 1000 dan sumber poliolnya adalah dari limbah pakan ternak

yaitu jagung. Sumber isosianatnya adalah MDI (4,4-Diphenilmethane

diisosianat). Perlakuan awal sebelum proses pencampuran yaitu LPT digiling

(milling) sampai menjadi butiran halus kemudian disteam pada suhu 100-150o C

selama 2 jam, dan dilakukan pengeringan serta pulverisasi sampai berukuran 200

mesh. Proses polimerasi pembentukan polyurethane yaitu dengan memvariasiakan

komposisi antara Limbah Pakan Ternak (LPT), Polietilen glikol (PEG 1000) dan

4,4-metilendifenil diisosianat (MDI). Variasi didasarkan atas presentase berat masing-masing pereaksi, yaitu LPT/PEG 1000/MDI dengan komposisi masing-

masing seberat 2 gram dengan perbandingan 1/1/1, 1/1/2, 1/1/3, 2/1/1, 2/1/2,

2/1/3, 3/1/1, 3/1/2, 3/1/3. Proses pencampuran tersebut dilangsungkan dalam suhu

kamar selama 1-2 jam tergantung komposisi yang digunakan dengan kondisi

tertutup. Hasil dari reaksi tersebut adalah Larutan Polyurethane Adhesive.

Kemudian dilakukan Karakterisasi perekat polyurethane yang dihasilkan meliputi

analisis gugus fungsi dengan FTIR, analisis komposisi kimia dengan SEM, dan

uji sifat mekanik yang meliputi kuat tarik, kuat lentur, serta uji coba perekatan.

Dalam uji coba perekatan pada substrat kayu dengan p x l x t masing-masing 10 x

3 x 5 cm dihasilkan perekat yang sangat kuat dengan kelebihan tidak berbau

menyengat serta sangat keras.

iii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL .......................................................................................i

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................ii

RINGKASAN .....................................................................................................iii

DAFTAR ISI....................................................................... ................................iv

BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................................1

1.1 Latar Belakang Masalah .......................................................................1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................2

1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................2

1.4 Luaran yang diharapkan ......................................................................2

1.5 Manfaat Penelitian ...............................................................................2

BAB 2 TARGET LUARAN ...............................................................................3

2.1 Luaran yang diharapkan... ...................................................................3

2.2 Target luaran yang diharapkan .............................................................3

BAB 3 METODE PENELITIAN........................................................................3

3.1 Desain Penelitian... ..............................................................................3

3.2 Prosedur Penelitian ..............................................................................4

BAB 4 HASIL YANG DICAPAI .......................................................................5

4.1 Sifat Fisika dan Kimia LPT .................................................................5

4.2 Hasil Data Pengamatan ........................................................................5

4.3 Hasil SEM............. ...............................................................................6

4.4 Uji Gugus Fungsi .................................................................................6

4.5 Uji Mekanik........................................................................... ..............6

BAB 5 POTENSI HASIL ...................................................................................7

BAB 6 RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA ..............................................7

DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................7

LAMPIRAN........................................................................................................ 8

- Penggunaan Dana................... .................................................................8

- Bukti-bukti Pendukung Kegiatan ............................................................9

- Bukti Pembayaran.................................................................................... 10

iv

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Dewasa ini, perkembangan teknologi semakin pesat. Banyak

diantaranya menggunakan polimer sebagai bahan baku pembuatan teknologi

tersebut, misalnya plastik, serat, karet, perekat, yang banyak digunakan dalam

pembuatan gadget terkini. Dengan bertambahnya perkembangan desain dan

tekhnik di bidang polimer, maka perkembangan akan perekat, plastik, serat dan

karet juga semakin berkembang. Perkembangan bahan polimer secara

polimerisasi juga sangat maju dan berkembang pesat, begitu juga polimerisasi

polimer untuk menghasilkan perekat (Hartomo, 1992).

Penelitian mengenai poliuretan yang digunakan sebagai bahan perekat

telah banyak dikembangkan. Hal ini seiring dengan kebutuhan akan polimer

yang semakin meningkat. Usaha untuk mengembangkan polimer yang dapat

digunakan sebagai bahan perekat dititikberatkan pada sintesis polimer baru

yang lebih efektif serta dapat diproduksi sendiri dari bahan-bahan yang relatif

murah serta mudah didapat. Bahan perekat yang umum digunakan saat ini

adalah poliepoksi dan polimetakrilat (Sutiani, 2004)

Poliuretan berbasis HTPB (Hidroksil Terminate Polibutadiena) banyak

digunakan untuk bahan perekat propelan komposisi padat. Wibowo (2000)

mengatakan permasalahan yang muncul dengan pemakaian poliuretan berbasis

HTPB adalah bahwa HTPB merupakan bahan yang mahal, sulit pengadaannya

dan berasal dari bahan industri petrokimia yang tidak terbaharukan serta masih

diimpor. Dalam konteks tersebut perlu dilakukan usaha untuk memperoleh

suatu bahan alternatif lain yang dapat digunakan sebagai perekat. Salah satu

bahan yang memungkinkan untuk penggantian HTPB adalah senyawa polimer

yang berasal dari monogliserid minyak atau bentuk epoksidanya.

Bentuk epoksida yang berasal dari bahan yang mudah didapat serta

ekonomis yaitu epoksida yang berasal dari sukrosa, sukrosa ini bisa didapat dai

tanaman, contohnya jagung. Jagung memiliki banyak otensi tetapi limbah

jagung yang berasal dari pakan ternak kurang termanfaatkan secara optimal.

Padahal tanpa disadari limbah pakan ternak yang selama ini dianggap sudah

tidak bernilai ekonomi lagi ternyata mengandung zat yang berguna. Limbah

pakan ternak berbasis jagung mempunyai kandungan sukrosa yang dapat

dimanfaatkan lebih lanjut. Oleh karena itu, rancangan penelitian ini disusun

sebagai tindak lanjut pengembangan hasil perekat dari limbah pakan ternak

yang menitik beratkan pada uji karakteristik perekat sebagai solusi pengganti

HTPB yang merupakan bahan mahal.

1

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Apakah limbah pakan ternak berbasis jagung dapat digunakan dalam

sintesis perekat polyurethane multiguna?

2. Bagaimana cara mengolah limbah pakan ternak menjadi perekat antar

fraksi?

3. Berapa komposisi optimum limbah pakan ternak (LPT) : MDI , LPT :

PEG , LPT : MDI : PEG?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui potensi Limbah Pakan Ternak sebagai bahan dasar

pembuatan Polyurethane Multiguna

2. Mengetahui proses pembuatan Polyurethane Multiguna sebagai perekat

antar fraksi.

3. Untuk mengkaji komposisi optimum sehingga perekat yang dihasilkan

berkualitas baik.

1.4 Luaran yang diharapkan

Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah:

1. Perekat Polyurethane Multiguna yang dapat merekatkan dengan kuat

bahan antar fraksi.

2. Artikel.

3. Paten.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah :

1. Produksi bahan perekat alternatif yang unggul dalam penggabungan antar

fraksi/multiguna (kayu-plastik, kayu-logam, logam-logam, dll).

2. Solusi alternative terhadap pemanfaatan limbah pertanian sekaligus

meningkatkan nilai tambah.

3. Untuk mengembangkan ilmu pengetahuan di bidang kimia dan pertanian,

terutama mengenai pembuatan perekat dari limbah.

4. Untuk memanfaatkan limbah pakan ternak sebagai alternatif perekat antar

fraksi berkualitas.

5. Menjadi peluang bisnis untuk dikembangkan menjadi produk perekat

polyurethane multiguna dari limbah pakan ternak.

2

BAB 2

TARGET LUARAN

2.1 Luaran yang diharapkan

Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah:

1. Perekat Polyurethane Multiguna yang dapat merekatkan dengan kuat

bahan antar fraksi.

2. Artikel.

3. Paten.

2.2 Target Luaran yang diharapkan

Target luaran dari penelitian ini adalah diperolehnya infomasi

ilmiah tentang perekat poliuretan berbasis jagung dari limbah pakan

ternak. Informasi ini diharapkan dapat menjadi rujukan untuk dilakukan

penelitian lebih lanjut yang hasilnya nanti dapat berpotensi sebagai paten.

Disamping itu diharapkan perekat poliuretan mempunyai kelebihan tidak

berbau menyengat. Selanjutnya, laporan mengenai penelitian ini akan

dipublikasikan pada Seminar Kimia atau Seminar Nasional atau Jurnal

Ilmiah Internasional.

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Desain Penelitian

3

Limbah Pakan Ternak

(Jagung)

Ekstrak Jagung Perekat Poliuretan

PEG 1000 Gas Nitrogen MDI

Uji Karakterisasi

Uji SEM Uji FTIR Uji Sifat Mekanik

Uji Kuat Tarik

Uji Kuat Lentur

Uji Coba Perekatan Aplikasi Perekatan Pada substrat (balok Kayu)

3.2 Prosedur Penelitian

a. Pembuatan Ekstrak Jagung Dari Limbah Pakan Ternak Berbasis

Jagung

Limbah Pakan ternak berbasis jagung dibersihkan dari kotoran yang

menempel, kemudian dicuci hingga bersih. Setelah bersih jagung di

keringkan dibawah sinar matahari sampai benar-benar kering. Kemudian

di steam pada suhu 100-150 oC selama 2 jam. Selanjutnya jagung digiling

dan dilakukan proses pulverisasi hingga berukuran 200 mesh.

b. Penentuan massa jenis PEG 1000 dan MDI

Dalam menentukan massa jenis PEG 1000 dan MDI, disiapkan cawan

porselen sebanyak dua buah, cuci sampai benar-benar bersih dan bebas

dari kotoran, jika perlu dicuci menggunakan asam pekat. Lalu cawan

porselen di panaskan hingga dibagian bawah cawan sedikit memerah,

tutp dan isolasi cawan porselen sampai dingin, lalu timbang cawan

porselen tersebut, lalu masukan PEG 1000 dan MDI secara terpisah

sebanyak 10 ml, hitung massa kedua zat tersebut kemudian tentukan v/b.

c. Pembuatan Perekat Poliuretan

Siapkan labu leher dua, cuci bersih kemudian keringkan sampai benar-

benar kering. Kemudian masukan magnetik stirer kedalam labu leher

dua. Masukan secara perlahan PEG 1000 yang kemudian diikuti dengan

penambahan ekstrak jagung, tutup labu tersebut dan salah satu ujungnya

di masukan selang untuk mengalirkan gas nitrogen. Aduk campuran

tersebut sampai benar-benar tercampur secara homogen, selama proses

pengadukan dialiri gas nitrogen untuk mencitakan suasana nitrogen

atmospirik. Setelah homogen tambahkan MDI kedalam labu tersebut dan

tutup rapat. Alirkan gas nitrogen dan aduk kembali sampai homogen.

Proses pencampuran juga harus selalu dialiri oleh gas nitrogen untuk

menciptakan suasana nitrogen atmospirik. Jika sudah homogen, hentikan

proses pengadukan, bongkar rangkaian alat lalu tuang larutan perekat

poliuretan kedalam gelas beker sebelum pengujian. Dalam proses

pencampuran digunakan beberapa varian komposisi dengan berat

masing-masing perbandingan adalah 2 gram. Komposisi pertama adalah

PEG 1000, lalu komposisi kedua adalah LPT berbasis jagung yang telah

diekstrak dan komposisi ketiga adalah MDI. Varian komposisi adalah

sebagai berikut: PEG 1000/LPT /MDI : 1/1/1, 1/1/2, 1/1/3, 2/1/1, 2/1/2,

2/1/3, 3/1/1, 3/1/2, dan 3/1/3.

4

BAB 4

HASIL YANG DICAPAI

4.1 Sifat Fisika dan Kimia Ekstraksi Limbah Pakan Ternak Berbasis Jagung

Jagung merupakan salah satu bahan dalam pembuatan perekat poliuretan. Sifat

fisika jagung yaitu bertekstur keras, bulat kecil, berwarna orange kecoklatan,

setelah di ekstraksi menjadi lembut berwarna putih kecoklatan. sifat fisika jagung

dapat dilihat pada gambar dibawah :

Sifat kimia jagung yaitu mengandung gugus hidroksil yang mampu

berikatan dengan PEG 1000 dan MDI sehingga perekat yang dihasilkan lebih kuat

dibandingakan perekat yang hanya menggunakan komposisi PEG dan MDI.

Sehingga jagung dijadikan sebagai sumber poliol dalam pembuatan perekat

poliuretan.

4.2 Hasil Data Pengamatan

Setelah melakukan proses pencampuran kemudian didapatkan hasil data

pengamatan yang disajikan dala bentuk tabel.

a. tabel hasil data pengamatan

No. Perbandingan Massa Hasil Pengamatan

PEG

1000

MDI LPT

1. 1

(2 g)

1

(2 g)

1

(2 g)

PEG 1000 + pelarut : larutan homogen tak berwarna, mudah diaduk

+ LPT : warna krem, mudah diaduk, sedikit mulai mengental

+ MDI : warna krem, lengket, sulit diaduk, berbuih

Produk : warna kuning susu, berbusa, cepat kering, sedikit keruh

2. 1

(2 g)

2

(4 g)

1

(2 g)



+ MDI : warna krem kekuningan, lengket, agak mudah diaduk, berbuih

Produk : warna kuning susu, berbusa, keras, sedikit keruh

3. 1

(2 g)

3

(6 g)

1

(2 g)



+ MDI : warna krem kekuningan, lengket, mudah diaduk, berbuih

Produk : warna kuning susu, agak keras, berbuih, saat ditekan tidak kembali

ke bentuk semula

4. 2

(4 g)

1

(2 g)

1

(2 g)



+ MDI : warna kuning kecokelatan, lengket, sulit diaduk, berbuih

Produk : warna kuning susu, agak keras, saat ditekan mudah kembali ke

bentuk semula

a. gambar jagung sebelum diekstraksi b. gambar jagung setelah diekstraksi

5

5. 2

(4 g)

2

(4 g)

1

(2 g)



+ MDI : warna kuning kecokelatan, lengket, sulit diaduk, berbuih

Produk : warna kuning susu, keras tetapi sedikit lembek

6. 2

(4 g)

3

(6 g)

1

(2 g)



+ MDI : warna krem kecokelatan, lengket, sulit diaduk, berbuih

Produk : warna krem, tekstur liat, berbuih, saat ditekan tidak kembali ke

bentuk semula

7. 3

(6 g)

1

(2 g)

1

(2 g)



+ MDI : warna krem kecokelatan, lengket, sulit diaduk, berbuih

Produk : warna cokelat cerah, tekstur seperti gel agak lembek, berbuih

8. 3

(6 g)

2

(4 g)

1

(2 g)



+ MDI : warna krem kecokelatan, sulit diaduk, berbuih

Produk : warna krem, tekstur seperti gel, berbuih, saat ditekan tidak kembali

ke bentuk semula

9. 3

(6 g)

3

(6 g)

1

(2 g)


+ LPT : warna krem, mudah diaduk, sedikit mulai mengental dan berminyak

+ MDI : warna cokelat keemasan, sulit diaduk, berbuih sangat banyak

Produk : warna krem, tekstur lembut seperti gel tetapi agak lembek, saat

ditekan tidak kembali ke bentuk semula

4.3 Hasil SEM ( Scanning Electron Microscop )

Hasil Analisis dengan Menggunakan SEM digunakan untuk mengetahui

morfologi permukaan dari komposit yang dihasilkan.

Hasil SEM LPT, PEG 1000, dan MDI masih menunggu hasil pengujian.

4.4 Identifikasi Gugus Fungsi LPT, PEG 1000 dan MDI

FTIR digunakan untuk mengetahui gugus fungsional utama yang terdapat di

dalam LPT, PEG 1000, dan MDI.

Hasil FTIR LPT, PEG 1000 dan MDI masih menunggu hasil pengujian.

4.5 Uji Mekanik

a. Uji Kuat Tarik

Uji Kuat Tarik masih menunggu hasil pengujian.

b. Uji Kuat Lentur

Uji Kuat Lentur masih menunggu hasil pengujian.

c. Uji Coba Perekatan

Uji Coba Perekatan dilakukan untuk mengetahui apakah lem/perekat

poliuretan berbasis LPT dapat rekat terhadap suatu substrat. Hasil uji coba

perekatan ini menunjukan daya rekat yang tinggi yang dilakukan dengan

substrat balok kayu ukuran p x l x t adalah (10 x 3 x 5) cm dalam potongan

vertikal maupun horizontal.

6

BAB 5

POTENSI HASIL

Dari hasil yang telah dikemukakan diatas, maka akan ada beberapa potensi

yang bermanfaat diantaranya yaitu :

Mampu menggantikan Perekat Poliuretan HTPB (Hidroksil Terminate

Polibutadiena) yang cenderung mahal

Menjadi peluang bisnis dalam bidang perekat

Mampu mengurangi limbah pakan ternak berbasis jagung

Karena kelebihan perekat poliuretan tidak berbau menyengat, maka dapat

bersaing dengan perekat jenis lain dan lebih unggul.

BAB 6

RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA

Rencana Tahapan berikutnya yaitu memecahkan bagaimana cara agar perekat

poliuretan yang telah dibuat dapat disimpan dalam kurun waktu tertentu.

DAFTAR PUSTAKA

Blomquist, R.F., Christiansen, A.W., and Myres, G.E. 1983. Adhesive Bonding of

Wood and Other Structural Materials. The University of Wisconsin-

Extension, Wisconsin

Hadiyawarman, Rijal, A., Nuryadin B.W., Abdullah, M., dan Khairurrijal. 2008.

Fabrikasi Material Nanokomposit Superkuat, Ringan dan Transparan

Menggunakan Metode Simple Mixing. Jurnal Nanosains & Nanoteknologi

Vol. 1 No.1, ISSN 1979-0880.

Rohaeti, E., Surdia N.M., Radiman, Chintya L., dan Ratnaningsih, E. 2003.

Pengaruh Jenis Poliol terhadap Pembentukan Poliuretan dari Monomer

PEG400 dan MDI, Proc. ITB Sains & Tek. Vol. 35 A, No. 2, Hlm. 97-109.

Ruhendi S. 1986. Perekat dan Perekatan. Jurusan Teknologi Hasil Hutan

Fak. Kehutanan IPB. Bogor.

Sutiani, A. dan Bidza, K.R. 2013. Pengaruh Variasi Komposisi Gliserol,

PEG1000, dan MDI Terhadap Sifat Mekanik Perekat Poliuretan.

Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung.

Sutiani, A., Dibyantini, R.E., & Sitorus, M. 2010-2011. Pembuatan Perekat

Poliuretan Menggunakan Berbagai Bahan Alami Sebagai Sumber

Poliol, Laporan Penelitian Hibah Bersaing, Dirjen Dikti, Depdiknas,

Jakarta.

7

LAMPIRAN

Penggunaan Dana

1. Peralatan Penunjang

Material Justifikasi

Pemakaian Kuantitas

Harga

Satuan (Rp) Jumlah (Rp)

Baskom 1 buah 32.000 32.000

Loyang 1 buah 25.000 25.000

Pengaduk 9 buah 15.000 135.000

Alat Pengering 1 buah 145.000 145.000

Amplas kayu 9 buah 10.000 90.000

Gergaji kayu 1 buah 75.000 75.000

Alumunium

foil

10 pack 10.000 100.000

Blender 1 buah 135.000 135.000

Uji SEM 1 kali 3 sampel 300.000 900.000

Uji FTIR 1 kali 3 sampel 100.000 300.000

Uji kuat tarik 1 kali 9 sampel 75.000 675.000

Uji kuat lentur 1 kali 9 sampel 75.000 675.000

SUB TOTAL (Rp) 3.287.000

2. Bahan Habis Pakai


Pemakaian Kuantitas

Harga


Akuades 9 kali 1 liter 6.000 54.000

Silika gel 1 kali 1 pack 148.000 148.000

PEG (PUA) 1 kali 1 liter 125.000 125.000

MDI (PUB) 1 kali 1 liter 255.000 255.000

PEG 400 1 kali 1 liter 425.000 425.000

PEG 1000 1 kali 1 kg 1.250.000 1.250.000

LPT 1 kali 5 Kg 7.000 35.000

Tissue 9 kali 1 gulung 5.000 45.000

Kayu 3 kali 3 meter 27.000 243.000

Plastik seal 9 kali 1 pack 7.500 67.500

Tube seal 9 kali 1 pack 18.500 166.500

SUB TOTAL (Rp) 2.814.000

8

3. Perjalanan


Pemakaian Kuantitas

Harga


Perjalanan ke Pasar 5 kali 4 orang 30.000 600.000

Pengiriman Sampel 2 kali 9 sampel 20.000 360.000

SUB TOTAL (Rp) 960.000

4. Lain-lain


Pemakaian Kuantitas

Harga


Pembuatan Proposal

(print, copy, jilid) 3 buah 50.000 150.000

Formulir 5 buah 15.000 75.000

SUB TOTAL (Rp) 225.000

Total (Keseluruhan) 7.286.000

Bukti-Bukti Pendukung Kegiatan

Perekat Poliuretan

LPT ( Jagung) PEG 1000 MDI Proses

Penggilingan

Hasil Poses

Pulverisasi

9

Perekat Poliuretan

Yang sudah mengeras

Bukti Pembayaran

Hasil Uji Coba

Perekatan Vertikal

Hasil Uji Coba

Perekatan Horizontal

10

Laporan Kemajuan Pkm-P

Documents

Transcript of Laporan Kemajuan Pkm-P