Laporan Praktikum Urea Formaldehid

Laporan Praktikum Urea Formaldehid BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Urea adalah senyawa turunan dari asam karboksilat yang mengikat gugus amida.Urea disintesis di industri dari amonia dan karbon dioksida untuk digunakan sebagai bahan dalam sintesa polimer, obat – obatan, sumber nitrogen non-protein bagi ternak ruminansia dan untuk pupuk nitrogen . Formalin adalah gas yang mudah terbakar, tidak berwarna, gas beracun dengan bau yang menusuk dan menyesakkan. Formalin biasa digunakan sebagai desinfektan dan pengawet untuk spesimen hayati . Resin urea formaldehid adalah hasil polimerisasi kondensasi urea dengan formaldehid. Resin ini termasuk dalam kelas resin thermosetting yang mempunyai sifat tahan terhadap asam ,basa , idak dapat melarut dan tidak dapat meleleh. Karena sifat-sifat tersebut, aplikasi resin urea-formaldehid yang sangat luas sehingga industri ureaformaldehid berkembang pesat. Contoh industri yang menggunakan industri formaldehid adalah laminating, coating, tekstil resin finishing. I.2. Tujuan Percobaan Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari pengaruh perubahan kondisi reaksi antara urea dan formalin pada kecepatan reaksi dan hasil reaksi pada tahap intermediate .

BAB II TEORI PENUNJANG

Urea merupakan amida yang bersifat basa karena karbonil tunggalnya tidak cukup untuk mengkompensasi dua gugus amino. Urea adalah senyawa kovalen yang memiliki tiga atom iner (dalam). Berat molekulnya 60,06 gram/mol, titik leleh 133 oC(406 K) dan densitas 1 gr/ml . Meskipun dalam udara bebas formaldehida berada dalam wujud gas, tapi bisa larut dalam air (biasanya dijual dalam kadar larutan 37% menggunakan merk dagang

formalin atau formol). Dalam air, formaldehida mengalami polimerisasi, sedikit sekali yang ada dalam bentuk monomer H2CO. Umumnya, larutan ini mengandung beberapa persen metanol untuk membatasi polimerisasinya. Formalin adalah larutan formaldehida dalam air, dengan kadar antara 10%-40%. Meskipun formaldehida menampilkan sifat kimiawi seperti pada umumnya aldehida, senyawa ini lebih reaktif daripada aldehida lainnya. Formaldehida merupakan elektrofil, bisa dipakai dalam reaksi substitusi aromatik elektrofilik dan sanyawa aromatik serta bisa mengalami reaksi adisi elektrofilik dan alkena. Karena keadaannya katalis basa, formaldehida bisa mengalami reaksi Cannizaro menghasilkan asam format dan metanol.Formaldehida bisa membentuk trimer siklik, 1,3,5-trioksan atau polimer linier polioksimetilen. Formasi zat ini menjadikan tingkah laku gas formaldehida berbeda dari hukum gas ideal, terutama dalam tekanan tinggi atau udara dingin. Formaldehida bisa dioksidasi oleh oksigen atmosfer menjadi asam format, karena itu larutan formaldehida harus ditutup serta diisolasi supaya tidak kemasukan udara. Urea dengan formaldehid akan bereaksi membentuk kopolimer yang disebut urea formaldehid. Polimer adalah suatu senyawa yang terbentuk dari dua molekul atau lebih dengan rantai yang panjang . Molekul dan berat molekulnya besar . Unit – unit molekulnya dikenal sebagai monomer – monomer yang berikatan secara berangkai – rangkai . Monomer ini bisa berulang berkali – kali . Berdasarkan jenis ikatannya , polimer dibedakan menjadi 2 yaitu: 1.Homopolimer yaitu polimer yang terbentuk dari monomer – monomer yang sejenis . 2.Kopolimer yaitu polimer yang terbentuk dari monomer – monomer tak sejenis. Berdasarkan mekanisme reaksinya , proses polimerisasi dibagi menjadi dua yaitu : 1.Polimerisasi adisi , yang terjadi jika monomer – monomer mengalami reaksi adisi tanpa terbentuk zat lain. Jadi yang terbentuk hanya polimer yang merupakan penggabungan monomer – monomernya . 2.Polimerisasi kondensasi , yaitu suatu reaksi dari dua buah molekul atau gugus fungsi dari molekul ( biasanya senyawa organik ) yang membentuk molekul yang lebih besar dan melepaskan molekul yang lebih kecil yaitu air. Berdasarkan sifatnya, polimer dapat dibagi menjadi dua yaitu : 1.Polimer thermosetting yaitu polimer yang tidak lunak apabila dipanaskan, sehingga sulit dibentuk ulang.

2.Polimer thermoplastic yaitu polimer yang lunak bila dipanaskan sehingga mudah untuk dibentuk ulang Urea-formaldehid resin adalah hasil kondensasi urea dengan formaldehid. Resin jenis ini termasuk dalam kelas resin thermosetting yang mempunyai sifat tahan terhadap asam, basa, tidak dapat melarut dan tidak dapat meleleh. Polimer termoset dibuat dengan menggabungkan komponen-komponen yang bersifat saling menguatkan sehingga dihasilakn polimer dengan derajat cross link yang sangat tinggi. Karena sifatsifat di atas, aplikasi resin urea-formaldehid yang sangat luas sehingga industri ureaformaldehid berkembang pesat. Contoh industri yang menggunakan industri formaldehid adalah addhesive untuk plywood, tekstil resin finishing, laminating, coating, molding, casting, laquers, dan sebagainya. Pembuatan resin urea-formaldehid secara garis besar dibagi menjadi 3. Yang pertama adalah reaksi metiolasi, yaitu penggabungan urea dan formaldehid membentuk monomer-monomer yang berupa monometilol dan dimetil urea. Reaksi kedua adalah penggabungan monomer yang terbentuk menjadi polimer yang lurus dan menghasilkan uap air. Tahp ini disebut tahap kondensasi. Proses ketiga adalah proses curing, dimana polimer membentuk jaringan tiga dimensi dengan bantuan pemanasan dalam oven. Reaksi urea-formaldehid pada pH antara 8 sampai 10 adalah reaksi metilolasi, yaitu adisi formaldehid pada gugus amino dan amida dari urea, dan menghasilkan metilol urea. Pada tahap metilolasi , urea dan formaldehid bereaksi menjadi metilol dan dimetil urea. Rasio dari senyawa mono dan dimetilol yang terbentuk bergantung pada rasio formaldehid dan urea yang diumpankan. Reaksi berlangsung pada kondisi basa dengan amoniak (NH4OH) sebagai katalis dan Na2CO3 sebagai buffer. Buffer ini berfungsi menjaga kondisi pH reaksi agar tidak berubah tiba-tiba secara drastis. Analisa awal dilakukan dengan menggunakan blanko berupa larutan formaldehid, NH4OH dan Na2CO3. Sampel ke-0 diambil setelah urea ditambahkan pada larutan dan diaduk sempurna. Setelah itu dilakukan pemanasan sampai 70 0C untuk mempercepat reaksi. Reaksi metilolasi diteruskan dengan reaksi kondensasi dari monomer-monomer mono dan dimetilol urea membentuk rantai polimer yang lurus. Derivat-derivat metilol merupakan monomer, penyebab terjadinya reaksi polimerisasi kondensasi. Polimer yang dihasilkan mula-mula mempunyai rantai lurus dan masih larut dalam air. Semakin lanjut kondensasi berlangsung, polimer mulai membentuk rantai 3 dimensi dan semakin berkurang kelarutannya dalam air. Reaksi kondensasi ini dilakukan dalam sebuah labu berleher yang dilengkapi kondensor ohm meter, termometer, agitator dan pipa untuk sampling point. Labu berleher ini ditempatkan dalam waterbath. Kondensor berfungsi mengembunkan air yang menguap selama proses polimerisasi. Hal ini dimaksudkan mempercepat tercapainya kesetimbangan reaksi.

Agitator berfungsi membuat larutan tetap homogen selama proses pembentukan produk urea formaldehid.

Pada prinsipnya, pembuatan produk-produk urea-formaldehid dilakukan melalui beberapa tahapan: 1.Tahap intermediate Merupakan suatu tahap untuk mendapatkan resin yang masih berupa larutan dan larut dalam air atau pelarut lainnya . 2.Tahap persiapan Pada tahap ini resin merupakan produk dari tahap intermediate yang dicampurkan dengan bahan lain . Penambahan bahan akan menentukan produk akhir dari polimer . 3.Tahap curing Pada proses curing, kondensasi tetap berlangsung, polimer membentuk rangkaian 3 dimensi yang sangat kompleks dan menjadi thermosetting resin. Hasil reaksi dan kecepatannya, sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor: 1.Perbandingan umpan Umumnya , Perbandingan mol umpan (formalin/urea) yang digunakan pada percobaan ini adalah 1,25 dimana perbandingan umpan berada pada batas standar yang ditentukan, perbandingan umpan harus berada dalam range antara 1,25 – 2,0 hal tersebut dimaksudkan agar larutan resin yang terbentuk tidak kental dan tidak encer. Sehingga mempermudah analisis baik analisis densitas, viskositas, kadar resin dan formalin bebas. Besarnya perbandingan mol umpan formalin dengan urea sangat mempengaruhi pada produk (polimer) yang dihasilkan, bila perbandingan umpan kurang dari 1,25 maka resin yang dihasilkan memiliki kadar formalin yang rendah dan menghasilkan polimer yang kekerasan dan kepadatannya rendah ,sedangkan bila perbandingan umpan lebih dari 2 maka resin yang dihasilkan memiliki kadar formalin yang tinggi dan menghasilkan polimer yang kekerasan dan kepadatannya tinggi. 2.Pengaruh pH Kondisi reaksi sangat berpengaruh terhadap reaksi atau hasil reaksi selama proses kondensasi polimerisasi terjadi . Dalam suasana asam akan terbentuk senyawa Goldsmith dan senyawa lain yang tidak terkontrol sehingga molekul polimer yang

dihasilkan rendah . Senyawa Goldsmith tidak diinginkan karena mempunyai rantai polimer lebih pendek tetapi stabil terhadap panas. Dalam suasana basa kuat , formaldehid akan bereaksi secara disproporsionasi dimana sebagian akan teroksidasi menjadi asam karboksilat dan sebagian tereduksi menjadi alkohol. Reaksi yang terjadi adalah : 2H-CO-H +OH- ===> H-CO-O + CH3OH formaldehid basa kuat asam karboksilat alcohol 3.Katalis Menurut JJ. Berjelius, katalis merupakan senyawa yang ditambahkan untuk mempercepat reaksi tanpa ikut bereaksi. Sedangkan menurut W.Ostwald, katalis merupakan senyawa yang ditambahkan untuk mempercepat reaksi tanpa tergabung dalam produk. Artinya katalis dapat mempercepat reaksi, ikut aktif dalam reaksi, tetapi tidak ikut tergabung didalam produk. Untuk proses ini digunakan katalis NH3 yang dapat menurunkan energi aktivasi dengan menyerap panas pada saat curing, fungsinya adalah untuk mengatur penguapan agar tidak gosong. Energi aktivasi adalah energi minimum yang dibutuhkan agar molekul – molekul yang di dalam larutan bertumbukan, sehingga reaksi menjadi cepat. 4.Temperatur reaksi Temperatur reaksi tidak boleh melebihi titik lelehnya karena dimetilol urea yang terjadi akan kehilangan air dan formaldehid . Menurut Kadowaki dan Hasimoto , temperatur optimum reaksi adalah 85oC . Sedangkan titik lelehnya menurut De Chesne adalah 150 oC . Dan menurut Einhorn adalah 126 oC . Kenaikan temperatur akan mempercepat laju reaksi , hal ini dapat ditunjukkan dengan persamaan Arrhenius yaitu : K = A e-Ea/RT 5.Buffer Buffer (larutan penyangga) digunakan untuk menyangga kondisi operasi pada pH yang diinginkan. Dalam hal ini pH yang diinginkan antar 8 sampai 10. Buffer yang digunakan pada percobaan ini adalah Na2CO3.H2O 6.Kemurnian zat umpan

Zat umpan yang digunakan harus murni karena adanya zat pengotor dikhawatirkan akan mempengaruhi terbentuknya polimer atau terjadinya reaksi samping . 7.Laju Reaksi Laju reaksi atau kecepatan reaksi ialah laju atau kecepatan berkurangnya pereaksi atau terbentuknya produk reaksi. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi ialah : konsentrasi,temperatur,katalis,dan luas permukaan. Persamaan yang menyatakan laju sebagai fungsi konsentrasi setiap saat yang mempengaruhi laju reaksi disebut hukum laju atau persamaan laju reaksi. Konsentrasi merupakan salah satu faktor yang memepengaruhi laju reaksi,dimana sebagai contoh pada reaksi A + B C . Dimana pada waktu reaksi berlangsung, zat C terbentuk dan semakin lama jumlahnya semakin banyak sebaliknya zat A dan zat B berkurang, dan semakin lama semakin sedikit. Orde reaksi adalah jumlah pangkat konsentrasi dalam hukum laju bentuk diferensial.

Resin Urea-Formaldehid Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Resin urea-formaldehid adalah salah satu contoh polimer yang merupakan hasil kondensasi urea dengan formaldehid. Polimer jenis ini banyak digunakan di industri untuk berbagai tujuan seperti bahan adesif (61%), papan fiber berdensitas medium (27%), hardwood plywood (5%) dan laminasi(7%) pada produk mebelir (furniture), panel dan lain-lain. Urea-formaldehid (dikenal juga sebagai urea-metanal) adalah suatu resin atau plastik thermosetting yang terbuat dari urea dan formaldehid yang dipanaskan dalam suasana basa lembut seperti amoniak atau piridin. Resin ini memiliki sifat tensile-strength dan hardness permukaan yang tinggi, dan absorpsi air yang rendah. Reaksi urea-formaldehid merupakan reaksi kondensasi antara urea dengan formaldehid. Pada umumnya reaksi menggunakan katalis hidroksida alkali dan kondisi reaksi dijaga tetap pada pH 8-9 agar tidak terjadi reaksi Cannizaro, yaitu reaksi diproporsionasi formaldehid menjadi alkohol dan asam karboksilat. Untuk menjaga agar pH tetap maka dilakukan penambahan ammonia sebagai buffer ke dalam campuran.

Reaksi ini secara umum berlangsung dalam 3 tahap yakni inisiasi, propagasi (kondensasi), dan proses curing. 1. Tahap metilolasi, yaitu adisi formaldehid pada gugus amino dan amida dari urea, dan menghasilkan metilol urea 2. Tahap selanjutnya propagasi, yaitu reaksi kondensasi dari monomer-monomer mono dan dimetilol urea membentuk rantai polimer yang lurus 3. Tahap terakhir adalah proses curing yaitu ketika kondensasi tetap berlangsung, polimer membentuk rangkaian 3 dimensi yang sangat kompleks dan menjadi resin thermosetting. Resin thermosetting mempunyai sifat tahan terhadap asam, basa, serta tidak dapat melarut dan meleleh. Temperatur curing dilakukan pada sekitar temperatur 120 Celcius dan pH < 5

Katalis[sunting | sunting sumber] Penggunaan katalis pada suatu reaksi akan meningkatkan laju reaksi tersebut. Begitu juga yang terjadi pada reaksi urea-formaldehid ini. Laju reaksinya akan meningkat jika digunakan katalis. Katalis yang diguanakan pada percobaan ini adalah NH4OH karena reaksi ini berlangsung pada kondisi basa.

Temperatur[sunting | sunting sumber] Kenaikan temperatur selalu mengakibatkan peningkatan laju suatu reaksi. Namun, kenaikan temperatur ini dapat mempengaruhi jumlah produk yang terbentuk, bergantung pada jenis reaksi tersebut (eksoterm atau endoterm). Oleh karena itu, diperlukan suatu optimasi untuk mencapai hasil yang diinginkan. Kenaikan temparatur juga dapat menurunkan berat molekul (Mr) resin urea-formaldehid. Hal tersebut dikarenakan adanya pembentukan pusat-pusat aktif yang baru, sehingga memperkecil ukuran molekul resin.

Waktu Reaksi[sunting | sunting sumber] Jumlah dan sifat produk yang dihasilkan dari suatu reaksi juga dipengaruhi oleh waktu reaksi. Makin lama waktu reaksi, jumlah produk yang dihasilkan makin banyak akibatnya, resin yang dihasilkan akan berkadar tinggi dan memiliki Mr tinggi.

Reaksi Pembuatan[sunting | sunting sumber] Kondensasi[sunting | sunting sumber] Reaksi kondensasi ini dilakukan dalam sebuah labu berleher yang dilengkapi kondensor ohmmeter, termometer, agitator. Kondensor berfungsi mengembunkan air yang

menguap selama proses polimerisasi. Hal ini dimaksudkan untuk mempercepat tercapainya kesetimbangan reaksi. Agitator berfungsi membuat larutan tetap homogen selama proses berlangsung. Kerugian penggunaan urea-formaldehid sebagai resin dibandingkan polimer lain adalah resistensinya terhadap kadar air (moisture) apalagi jika dikombinasikan dengan panas. Kondisi ini dapat menyebabkan reaksi balik dan melepaskan monomer – monomer yang belum sempurnya bereaksi membentuk polimer. Monomer ini biasanya beracun misalnya formaldehid yang dapat menyebabkan kanker. Oleh sebab itu, ada baiknya bila kita akan menggunakan peralatan makan yang terbuat dari bahan polimer, sebaiknya peralatan tersebut direndam dahulu dengan air panas dengan tujuan agar monomer – monomer yang belum sempurna bereaksi terlepas pada air rendaman.

Polimer dan Monomer Polimer Molekul besar (makromolekul) yang terbangun oleh susunan unit ulangan kimia yang kecil, sederhanadan terikat oleh ikatan kovalen. Unit ulangan ini biasanya setara atau hampir setara dengan monomer yaitu bahan awal dari polimer.

Monomer Zat yang dapat dikonversi menjadi suatu polimer. Untuk contoh, etilena adalah monomer yang dapat dipolimerisasi menjadi polietilena (lihat reaksi berikut). Asam amino termasuk monomer juga, yang dapat dipolimerisasi menjadi polipeptida dengan pelepasan air.

Sumber polimer dibagi dua yaitu alami contohnya Pati, Selulosa, Protein, Lipid, Asam Nukleat, dsbdan Sintetik contohnya Polietilena, Polivinil Klorida, dsb. Cara Pembuatan dibagi menjadi dua proses yaitu Polimer Adisi dan Polimer Kondensasi. Polimerisasi Adisi, Monomer mengadisi monomer lainsehingga produk polimer mengandung semua atom yang ada pada monomer awal. Polimerisasi Kondensasi, Sebagian dari molekul monomer tidak termasuk dalam polimer akhir. Polimer memiliki 2 Reaksi terhadap Kalor yaitu Polimer Termoplastik Bila dipanaskan melunak dan dapat dibentuk dengan bantuan tekanan dan Polimer Termoset Dapat dilebur dalam pembuatannya tapi menjadi kerasselamanya tidak melunak dan tidak dapat dicetak ulang. Contoh polimer termoset ialah : a.Resin Phenol

Merupakan resin sintetik yang dibuat dengan mereaksikan phenol denganformaldehida, wujud nya keras, kuat, awet dan dapat dicetak pada berbegai kondisi.Bahan ini mempunyai daya tahan panas dan air yang baik dan dapat diberi macam-macam warna,sering digunakan sebagai bahan pelapis dan laminating, pengikat batu gerinda, pengikat logam ataugelas, dapat dicetak menjadi kotak, isolator listrik, tutup botol dan tangkai pisau. b. Resin Amino 2 jenis resin amino, yakni: formaldehida urea dan formaldehida melamin. Formaldehida melamin banyak di pasarkan dalam bentuk serbuk, untuk kemudian di cetak, sedangkan bila bentuk cair (larutan), untuk digunakan sebagai perekat.Untuk meningkatkan sifat mekanik dan listrik, maka pada melamin ditambahkan bahan pengisi,sehingga dapat juga digunakan untuk membuat sendok-garpu, bagian busi, tombol-tombol dan alat cukur. Formaldehida urea. Resin urea, dapat dicetak tekan, memiliki permukaan yang keras dan mempunyainilai dielektrik yang tinggi dan dapat diberi berbagai warna. Produk yang dihasilkan dari resin urea adalah: peralatan listrik, kancing, dll. Kedua jenis resin ini banyak juga digunakan untuk mencegah berkerut dan kusut nya kain katun dan untuk mencegah menyusutnya kayu. c.

Resin Furan. Resin ini berasal dari hasil pengolahan limbah pertanian, seperti: tongkol jagung dan bijikapas. Warna produk nya agak tua, tahan air dan mempunyai sifat-sifat listrik yang baik.

d.

Resin Epoksida. Resin jenis ini banyak dipakai untuk keperluan: pengecoran, pelapisan, protektor alat-alat listrik, campuran cat dan sebagai adhesif (perekat/lem).Karena alasan resin ini tahan terhadap aus dan beban kejut, maka sering juga digunakan untuk membuat cetakan tekan (metalurgi serbuk), panel sirkuit listrik, tangki dan jig.

e.

Resin SilikonPolimer dengan silikon sebagai bahan dasar Mempunyai sifat yang sangat berbeda dengan bahan dasar plastik (atom karbon) lain nya. Sifat-sifat spesifik nya adalah: stabilitas (tahan terhadapsuhu tinggi), kedap air, oleh karena itu sering digunakan untuk membuat: minyak gemuk (fat), resin, perekat dan karet sintetis.Contoh polimer termoplastik ialah Selulosa yang

dibuat dari serat kapas dan kayu, namun sangat kuat dan ulet serta dapat diberi ber- bagai warna.

Pengertian Resin Resin adalah suatu campuran yang kompleks dari ekskret tumbu-tumbuhan dan insekta, biasanya berbentuk padat dan amorf dan merupakan hasil terakhir dari metabolisme dan dibentuk dari ruang-ruang skizogen dan skizolisigen. Secara fisis, resin ini biasanya keras, transparan plastis dan pada pemanasan menjadi lembek. Secara kimiawi, resin adalah campuran yang kompleks dari asam-asam resinat, alkoholresinat, resinotannol, ester-ester dan resene-resene. Bebas dari zat lemas dan mengandung sedikit oksigen karena mengandung zat karbon dalam kadar tinggi, maka kalau dibakar menghasilkan angus. Ada juga yang menganggap bahwa resin terdiri dari zat-zat terpenoid, yang dengan jalan addisi dengan air menjadi dammar dan fitosterin.sifatny tidak larut dalam air, sebagian larut dalam alcohol, larut dalam eter, aseton, petroleum eter, kloroform, dan lain-lain. Apabila resin-resin dipisahkan dan dimurnikan, biasanya dibentuk dalam zat padat yang getas dan amorf, yang kalau dipanaskan akan menjadi lembek dan akan habis terbakar. Resin ini juga tidak larut dalam air, tetapi larut dalam alcohol dan pelarut organic lainnya. Isi dari resin pada umumnya adalah asam-asam resinat dan alkohol-alkohol resinat

BAB II ISI 2.1 Resin Urea Formaldehid Resin urea-formaldehid adalah salah satu contoh polimer yang merupakan hasil kondensasi urea dengan formaldehid. Urea-formaldehid (dikenal juga sebagai ureametanal) adalah suatu resin atau plastik thermosetting yang terbuat dari urea dan formaldehid yang dipanaskan dalam suasana basa lembut seperti amoniak atau piridin. Sifat fisik

•

Memiliki sifat tidak dapat meleleh

•

Absorpsi air yang rendah

•

Dapat dicetak tekan atau transfer

•

Memiliki permukaan yang keras

•

Dapat diberi berbagai jenis warna

Sifat mekanik

•

Massa jenis 1,47-1,52 (g/cm3)

•

Kekuatan tarik 4,2-9,1 (kgf/mm2)

•

Perpanjangan 0,4-1,0%

•

Ketahanan panas 750C

Sifat kimia •

thermosetting

•

Tidak larut dalam pelarut apapun

•

Kenaikan temperatur dapat menurunkan berat molekul (Mr) resin urea-formaldehid. Hal tersebut dikarenakan adanya pembentukan pusat-pusat aktif yang baru, sehingga memperkecil ukuran molekul resin.

•

Resin urea formaldehid lebih buruk daripada resin fenol, resin melamin, dsb, yaitu dalam hal ketahanan air, kestabilan dimensi, dan ketahanan terhadap penuaan, sehingga sifat-sifat tersebut diperbaiki dengan penambahan bahan lain atau diproses menjadi kopolimer dengan fenol, melamin, dsb.

Struktur resin urea formaldehyd

2.1.1 Pembuatan Resin urea-formaldehid a) Sintesis amonia dari karbondioksida Amonia dan karbondioksida (reaktan) dicampurkan pada tekanan tinggi menghasilkan ammonium karbamat. Amonium karbamat selanjutnya dipekatkan pada evaporator vakum menghasilkan urea. Urea yang dihasilkan dari hasil reaksi akan dipisahkan menggunakan evaporator. Evaporatot bekerja dengan prinsip destilasi, yatu berdasarkan perbedaan titik didih. Komponen yang akan dipisahkan adalah urea dari dari air yang melarutkannya. Air akan terpisahkan menuju labu lan karena titik didihnya yang lebih rendah dari urea, yaitu 100 oC sedangkan urea 132,7oC. Prinsip kerja : Evaporator berfungsi untuk mengurangi bahkan menghilangkan kadar air dari suatu zat cair, sehingga didapat zat cair yang lebih pekat, berkonsentrasi tinggi, dan lebih murni. Dalam hal ini zat yang menjadi lebih murni dan pekat adalah urea.

Evaporator vakum b) Kondensasi urea dengan formaldehyd Reaksi urea-formaldehid merupakan reaksi kondensasi antara urea dengan formaldehid. Pada umumnya reaksi menggunakan katalis hidroksida alkali dan kondisi reaksi dijaga tetap pada pH 8-9 agar tidak terjadi reaksi Cannizaro, yaitu reaksi diproporsionasi formaldehid menjadi alkohol dan asam karboksilat. Untuk menjaga agar pH tetap maka dilakukan penambahan ammonia sebagai buffer ke dalam campuran. Reaksi ini secara umum berlangsung dalam 3 tahap yakni metlolasi, propagasi (kondensasi), dan proses curing. 1. Tahap Metilolasi, yaitu adisi formaldehid pada gugus amino dan amida dari urea, dan menghasilkan metilol urea. Urea dan formaldehid direaksikan dengan ditambahkannya katalis basa. Basa yang digunakan dapat berupa barium hidroksida ataupun kalium hidroksida.Dari reaksi tsbt diperoleh monomer atau yang disebut mono-metilol dan dimetilol. Monometilol adalah hasil reaksi penggabungan antara 1 molekul urea dengan 1 molekul formaldehid, sedangkan dimetilol adalah hasil reaksi penggabungan 2 molekul formaldehid dan 1 molekul urea.Baik mono-metilol urea maupun dimetilol urea larut dalam air sehingga reaksi pembentukannya dilakukan dalam fasa pelarut air.

2. Tahap Propagansi

Tahap propagasi (kondensasi), yaitureaksi kondensasi dari monomer-monomer mono dan dimetilol urea membentuk rantai polimer yang lurus. Kondensasi lanjutan ini akan menghasilkan jembatan metilen antara dua molekul urea. 3. Tahap Curring Tahap curing, yaitu proses terakhir yang dipengaruhi oleh katalis, panas dan tekanan tinggi. Pada proses ini,ketika kondensasi tetap berlangsung, polimer membentuk rangkaian 3 dimensi yang sangat kompleks dan menjadi resin thermosetting. Temperatur curing dilakukan pada sekitar temperatur 120 Celcius dan pH < 5

2.1.2 Faktor-faktor Formaldehid

yang

Mempengaruhi

Reaksi

Urea-

1. Katalis Penggunaan katalis pada suatu reaksi akan meningkatkan laju reaksi tersebut. Begitu juga yang terjadi pada reaksi urea-formaldehid ini. Laju reaksinya akan meningkat jika digunakan katalis. Katalis yang diguanakan pada percobaan ini adalah NH4OH karena reaksi ini berlangsung pada kondisi basa. 2. Temperatur Kenaikan temperatur selalu mengakibatkan peningkatan laju suatu reaksi. Namun, kenaikan temperatur ini dapat mempengaruhi jumlah produk yang terbentuk, bergantung pada jenis reaksi tersebut (eksoterm atau endoterm). Oleh karena itu, diperlukan suatu optimasi untuk mencapai hasil yang diinginkan. Kenaikan temperatur juga dapat menurunkan berat molekul (Mr) resin ureaformaldehid. Hal tersebut dikarenakan adanya pembentukan pusat-pusat aktif yang baru, sehingga memperkecil ukuran molekul resin. 3. Waktu Reaksi Jumlah dan sifat produk yang dihasilkan dari suatu reaksi juga dipengaruhi oleh waktu reaksi. Makin lama waktu reaksi, jumlah produk yang dihasilkan makin banyak akibatnya, resin yang dihasilkan akan berkadar tinggi dan memiliki Mr tinggi. Pembuatan resin urea – formaldehid skala laboratorium dapat dilakukan dengan langkah kerja sebagai berikut:

Reaksi kondensasi ini dilakukan dalam sebuah labu berleher yang dilengkapi kondensor ohm meter, termometer, agitator. Kondensor berfungsi mengembunkan air yang menguap selama proses polimerisasi. Hal ini dimaksudkan untuk mempercepat tercapainya kesetimbangan reaksi. Agitator berfungsi membuat larutan tetap homogen selama proses berlangsung.

Kerugian penggunaan urea-formaldehid sebagai resin dibandingkan polimer lain adalah resistensinya terhadap kadar air (moisture) apalagi jika dikombinasikan dengan panas. Kondisi ini dapat menyebabkan reaksi balik dan melepaskan monomer – monomer yang belum sempurnya bereaksi membentuk polimer. Monomer ini biasanya beracun misalnya formaldehid yang dapat menyebabkan kanker. Oleh sebab itu, ada baiknya bila kita akan menggunakan peralatan makan yang terbuat dari bahan polimer, sebaiknya peralatan tersebut direndam dahulu dengan air panas dengan tujuan agar monomer – monomer yang belum sempurna bereaksi terlepas pada air rendaman.

2.1.3 Pencetakan Resi n urea-formaldehid a. Cetak Tekan Prinsip cetak tekan dibambarkan pada gambar di bawah ini. Sejumlah bahan dimasukan dalam cetakan logam yang telah dipanaskan terlebih dahulu. Pada waktu cetakan ditutup, bahan yang telah lunak tertekan sehingga mengalir mengisi rongga cetakan. Bahan yang digunakan dapat berbentuk serbuk atau tablet prabentuk. Tekanan yang lazim digunakan berkisar antara 0,7 sampai 55 Mpa, tergantung pada bahan yang digunakan dan bentuk produk. Suhunya berkisara antara 120 hingga 205˚C. Panas sangat penting bagi resin termosetting, karena pertama-tama diperlukan untuk plastisasi, kemudian untuk polimerisasi atau untuk pengerasan. Serbuk perlu dipanaskan secara merata, suatu hal yang cukup sulit karena daya hantar panas bahan tidak baik. Beberapa jenis bahan diolah dengan penekanan, akan tetapi siklus pemanasan dan pendinginan cetakan yang cepat akan menimbulkan kesulitan. Produk mungkin cacat sewaktu dikeluarkan bila pendonginan cetakan tidak sempurna. Ada bermacam jenis mesin pres hidrolik, mulai dari yang dikendalikan dengan tangan sampai kepada jenis otomatik. Fungsi dari pres adalah memberikan tekanan dan panas yang cukup sekaligus sehingga terjadi plastisasi yang sempurna dari bahan. Panas yang diperlukan dapat dialirkan melalui pelat peemanas, atau langsung ke cetakan dan berasal dari uap, cairan yang dipanaskan, listrik atau berfrekuensi tinggi.

Gambar. Proses cetak-tekan b. Cetak Transfer Pada proses cetak transfer, serbuk termosetting atau benda prabentuk diletakkan pada tempat tersendiri atau alam ruang tekanan di atas rongga cetakan, seperti tampak pada gambar di bawah ini. Di sini bahan mengalami plastisasi akibat panas dan tekanan dan diinjeksikan ke dalam rongga cetakan, sebagai cairan panas, di sini bahan tersebut kemudian mengalami pengerasan. Waktu reaksi pengerasan untuk cetak-transfer lebih singkat dibandingkan proses cetak-tekan. Waktu pengisian pun lebih singkat karena digunakan bahan pembentuk yang lebih besar yang dapat dipanaskan lebih cepat. Proses ini sangat cocok untuk membuat bagianbagian yang memerlukan sisipan logam yang keecil, karena bahan plastik yang panas memasuki rongga cetakan secara bertahap tanpa tekanan yang tinggi. Bentuk yang rumit dan bentuk dengan variasi penampang yang besar dapat juga duhasilkan dengan cara cetak transfer. Keterbatasan dari proses ini ialah: kehilangan bahan dalam saluran pengalir, spru dan harga cetakan yang lebih mahal dibandingkan dengan cetakan pada proses cetak-tekan.

Gambar. Proses cetak-transfer

c.

Cara Injeksi Bahan Termosett

Bahan termosett dalam batas-batas tertentu dapat dibentuk dengan cara cetakjet. Setelah dimodifikasi mesin cetak-injeksi untuk bahan termoplastik, dapat diubah untuk keprluan cetak jet. Nosel, yang merupakan bahan terpenting dari mesin harus dapat dipanaskan dan didinginkan selama siklus injeksi. Mula-mula resin dipanaskan dalam silinder yang menglilingi penekanan, sampai lunak namun belum terpolimerisasi. Pada waktu penekan menekan resin melalui nosel ke dalam cetakan, terjadi panas tambahan. Pada saat cetakan penuh, nosel didinginkan dengan cepat dengan mengalirkan air untuk mencegah polimerisasi bahan yang tersisa. Mesin ulir umpan balik kini mulai digantikan dengan mesin cetak-jet seperti tampak pada gambar di bawah ini. Bahan masuk, (di bawah pengaruh gravitasi), sementara didorong oleh ulir yang berputar, bahan sekaligus dipanaskan. Pada waktu ulir berputar, bahan terplastisasi di muka ulir, dan masih terhalang oleh plunyer sampai terkumpul sejumlah bahan tertentu. Plunyer kemudian turun, dan ulir memaksa bahan memasuki ruang transfer. Bahan kemudian ditekan memasuki rongga cetakan.

Gambar. Siklus cetak-injeksi sekrup Penjelasan gambar : A Sekrup berputar kembali dan bahan masuk ke dalam tabung (di bawah pengaruh gaya gravitasi). B. Ulir (tidak berputar) menekan bahan memasuki ruang transfer vertikal. C. Plunyer hidrolik menekan bahan yang telah terplastisir ke dalam cetak

Tidak terjadi pematangan dari bahan karena bahan didinginkan dengan air. Proses ini sama dengan cetak-transfer dengan catatan bahwa operasi di sini berjalan secara otomatik.

2.1.4 Kegunaan resin urea-formaldehid 1. Bahan ini digunakan untuk barang-barang kecil yang digunakan seharihari seperti pelindung cahaya, soket, alat-alat listrik, kancing, tutup wadah, kotak, baki, dan mangkuk. 2. Salah satu jenis resin yang digunakan sebagai bahan perekat dan pelapis kayu atau kertas. 3. Resin ini digunakan untuk mencegah berkerut dan kusutnya kain katundan untuk mencegah menyusutnya kayu. 4.

Digunakan untuk laminating.

5. Karena resin ini sangat terang warnanya dan sehingga lebih cocok untuk pemakaian dekoratif. Contohnya : Counter berwarna cerah dan taplak-taplak dibuat dengan kertas yang diimpregnasi resin urea, serta kayu lapis interior dekoratif biasanya menempel dengan resin urea karena resin fenol yang berwarna gelap bisa mendai lapisan pernisnya. Akan tetapi, kayu lapis eksterior merekat dengan damar fenol karena mempunyai ketahanan cuaca yang lebih baik. 6. Dalam bidang koting, resin urea-formaldehid kadangkala dipadukan dengan alkyd baking enemels untuk memperbaiki kekerasan. 7. Resin urea dipergunakan untuk memberikan ketahanan crease danshrink kepada produk melalui reaksi-reaksi ikat silang. 8. Aplikasi utama lainnya dari polimer urea-formaldehid adalah dalam menginsulasi busa. Hal ini biasanya difabrikasi on-site dengan peralatan pembusaan yang portable. Bahan-bahannya mencakup resin, surfaktan untuk menstabilkan busa, katalis (biasanya asam fosfat), dan udara bertekanan. Surfaktan dan katalis biasanya dicampur terlebih dahulu. Ketiga komponen tersebut (resin, surfaktan plus katalis, dan udara) kemudian dipompakan secara terpisah ke dalam wadahnya untuk diisikan. Busa terbentuk dalam beberapa menit dan mengeras secara sempurna dalam sehari. Telah banyak kontroversi di sekitar pemakaian busa ureaformaldehid untuk menginsulasi rumah karena aspek-aspek kesehatan yang timbul dari lepasnya uap formaldehida.

2.1.5 Dampak resin urea formaldehid 2.1.5.1 Dampak terhadap tubuh ·

Resin urea formaldehid ini memiliki resistensi yang rendah terhadap air dan kondisi yang panas. Kondisi ini dapat menyebabkan reaksi balik dan melepaskan monomer – monomer yang belum sempurnya bereaksi membentuk polimer. Monomer ini biasanya dilepaskan dalam bentuk formaldehid atau formalin.

·

Jika terpapar formaldehida dalam jumlah banyak, misalnya terminum, bisa menyebabkan kematian. Dalam tubuh manusia, formaldehida dikonversi jadi asam format yang meningkatkan keasaman darah, tarikan nafas menjadi pendek dan sering, hipotermia, juga koma, atau sampai kepada kematiannya.

·

Apabila bahan yang menggunakan resin urea formaldehid terpapar panas, maka resin urea ini akan melepaskan molekul formaldehid. Formaldehid dalam suhu ruangan ditemukan dalam bentuk gas. Apabila kadar di udara lebih dari 0.1 mg/kg, formaldehida yang terhisap bisa menyebabkan iritasi kepala dan membran mukosa, yang menyebabkan keluar air mata, pusing, tengorokan serasa terbakar, serta kegerahan.

·

Iritasi kepala dan membran mukosa, yang menyebabkan keluar air mata, pusing, teggorokan serasa terbakar, serta kegerahan

·

Di dalam tubuh, formaldehida bisa menimbulkan terikatnya DNA oleh protein, sehingga mengganggu ekspresi genetik yang normal. Binatang percobaan yang menghisap formaldehida terus-terusan terserang kanker dalam hidung dan tenggorokannya, sama juga dengan yang dialami oleh para pegawai pemotongan papan artikel. Tapi, ada studi yang menunjukkan apabila formaldehida dalam kadar yang lebih sedikit, seperti yang digunakan dalam bangunan, tidak menimbulkan pengaruh karsinogenik terhadap makhluk hidup yang terpapar zat tersebut.

2.1.5.2 Dampak terhadap lingkungan Resin ini termasuk kedalam golongan polimer thermosetting sehingga tahan terhadap panas. Penanggulangan bahan ini tidak dapat dilakukan secara sederhana. Karena bahan ini jika rusak tidak dapat dibentuk kembali, maka hal yang dapat dilakukan adalah : -

Membuatnya menjadi barang baru (recycle)

-

Dibakar dengan suhu pemanasan yang sangat tinggi, yaitu menggunakan insenerator ( suhu 800-1000oC)

2.1.6 Penanggulangan formaldehid

limbah

polimer

resin

urea-

Alat yang digunakan untuk melakukan pembakaran polimer ini adalah insenerator. Insenerator dapat membakar dan mengubah limbah hingga yang tersisa hanya abu dan gasnya saja. Insenerator akan membakar polimer ini dengan suhu sangat tinggi, yaitu 800-1000oC. .

2.1.8.a Insenerator skala kecil 2.1.8.b Insenerator skala besar

Gas hasil pembakaran polimer tersebut masih mengandung zat berbahaya, maka untuk meminimalisirnya dilakukan proses pengolahan lanjutan, yaitu dengna kondensasi. Kondensasi merupakan satu metoda untuk mengubah gas menjadi zat cair. Hasil dari kondensasi ini (cairan) akan mengandung za berbahaya lebih sedikit dari limbah dalam bentuk gasnya. Setelah cair, limbah tersebut dapat diolah atau difiltrasi untuk menjadi air pemakaian luar (bukan untuk konsumsi makhluk hidup) atau dapat langsung dibuang ke lingkungan

2.2.

Resin Fenol Formaldehid

Fenol formaldehid merupakan resin sintetis yang pertama kali digunakan secara komersial baik dalam industri plastik maupun cat (surface coating). Sifat bahan keras, kuat dan awet dapat dicetak dengan berbagai kondisi.

Definisi Resin Phenol Formaldehide

Phenol formaldehid termasuk kelompok resin sintetis yang dihasilkan dari reaksi polimerisasi antara phenol dengan formaldehid. Phenol formaldehid dapat diaplikasikan sebagai vernis karena dapat membentuk lapisan film yang kering.

Resin Fenol Formaldehid termasuk polimer thermoset. Polimer Thermoset memiliki perilaku sebagaimana logam yang getas, gelas, atau keramik sebagai akibat dari struktur rantai molekulnya yang kaku dengan ikatan kovalen membentuk jejaring 3 dimensi. Pada saat polimerisasi jejaring terbentuk lengkap dan terbentuk kaitan silang tiga dimensi secara permanen.

Proses pembentukan tidak bersifat irreversible. Tidak seperti halnya polimer thermoplastik, thermoset tidak memiliki Tg (temperatur transisi gelas yang jelas. Kekuatan dan kekerasan dari thermoset pun tidak banyak dipengaruhi oleh kenaikan temperatur dan laju deformasi.

Sifat-Sifat Polimer Termosetting Sifat produk akhir berbeda terutama karena rumusan bahan mentahnya, jenis dan banyaknya katalis, pengisi, dan pemilihan medium dalam hal resin fenol. Keuntungannya adalah sebagai berikut :

1.

Mudah dibentuk, dan menguntungkan penyusutannya dan kurang keretakannya.

dalam

2.

Unggul dalam sifat isolasi listrik.

3.

Relatif tahan panas dan dapat padam sendiri.

4.

Unggul dalam ketahanan asam

kestabilan

dimensi.

Kurang

Kerugiannya adalah sebagai berikut :

1.

Kurang tahan terhadap alkali

2.

Aslinya agak berwarna, jadi tak bebas dalam pewarnaan

3.

Ketahanan busur listriknya tidak baik

2.2.1. Jenis resin fenol formaldehid Berdasarkan perbandingan mol reaktan dan jenis katalis yang digunakan, resin phenol formaldehid dibagi menjadi 2 jenis yaitu novolak dan resol. ·

Novolak yang bersifat termoplast. Jenis novolak dibuat pada suasana asam dengan penambahan HCl, suhu 900C, dan waktu reaksi 5 jam. Novolak merupakan hasil reaksi antara phenol ekses dengan formaldehid oleh adanya katalis asam. Jenis katalis asam yang sering digunakan adalah asam sulfat, asam klorida, dan asam oksalat dengan konsentrasi rendah. Hasil reaksi akan membentuk produk yang termoplast dengan berat molekul500 - 900. Kondisi optimum jenis novolak diperoleh pada pH 2,5 dan perbandingan reaktan 1 : 0,8. Agar novolak menjadi bersifat

termoset maka membutuhkan pemanasan dan penambahan crosslinking agent (Frisch, 1967). Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan bertambahnya pH dan perbandingan reaktan, waktu kering semakin lama. Pada novolak, reaksi polikondensasi dapat berlangsung sempurna sampai membentuk rantai dengan struktur methylenelink dan phenol terminate tanpa adanya gugus fungsional dan tidak dapat cure dengan sendirinya.Pada suasana asam, raeksi kondensasi (pembentukan jembatan methylene) berjalan cepat dibanding pembentukan gugus methylol (Hesse, 1991). Aplikasi jenis novolak sebagai vernis kayu menghasilkan warna yang lebih cerah (tingkat gloss tinggi) dibanding dengan jenis resol. ·

Resol bersifat thermoset, merupakan hasil reaksi antara phenol dengan formaldehid ekses oleh adanya katalis basa. jenis resol dibuat pada suasana basa dengan penambahan NaOH, suhu 800C dan waktu reaksi 3 jam. Untuk jenis resol dicapai pada pH 10 dan perbandingan mol reaktan 1 : 2. Jenis katalis basa yang sering digunakan adalah natrium hidroksida dan ammonium hidroksida pada pH =8-11. Produk phenol formaldehid yang dihasilkan dengan katalis natrium hidroksida akan mempunyai sifat larut dalam air dan apabila katalis yang digunakan ammonium hidroksida akanmemberikan sifat tidak larut dalam air yang dikarenakan terbentuk bis dan trishydroksylbenzylamin (Martin, 1956).

Adapun cara pembuatan Novolak adalah sebagai berikut (Rokhati, 2008) : Disiapkan fenol Ditambahkan formaldehid Diperoleh monomethylol phenol Ditambahkan fenol Diperoleh dihidroksi diphenil methane Selesai

2.3. Pembuatan Resin Fenol Formaldehida Phenol formaldehid dihasilkan dari reaksi polimerisasi antara phenol dan formaldehid. Reaksi terjadi antara phenol pada posisi ortho maupun para dengan ormaldehid untuk membentuk rantai yangcrosslinking dan pada akhirnya akan membentuk jaringan tiga dimensi (Hesse, 1991).

2.4. Kegunaan resin Fenol Formaldehida

Salah satu aplikasi dari resin phenol formaldehid adalah untuk vernis. Vernis adalah bahanpelapisakhir yang tidak berwarna (clear un pigmented coating ). Istilah vernis digunakan untuk kelompok cairan jernih yang memiliki viskositas 2 ± 3 poise, yang bila diaplikasikan akan membentuk lapisanfilm tipis yang kering dan bersifat gloss (glossy film). Proses pengeringan pada vernis dapat melalui penguapan (evaporasi) dari solvent, oksidasi dengan udara, dan polimerisasi sejumlah unsur yangterkandung dalam vernis. Hasil akhir dari vernis adalah lapisan film transparan yang memperlihatkantekstur bahan yang dilapisi.Perkembangan phenol formaldehid untuk aplikasi vernis dan lacquer telah mampu menyaingi produk melamin formaldehid karena harganya yang lebih murah. Selain itu, hasil aplikasinya dapat memunculkan jenis vernis dan lacquer yang berwarna sedangkan melamin formaldehid tidak berwarna sehingga bila diinginkan hasil aplikasi yang berwarna tidak perlu penambahan zat warna.Produk phenol formaldehid ada yang memberikan warna jernih kekuning-kuningan tetapi ada jugayang kecoklatan sampai kemerah-merahan. Selain itu digunakan untuk bahan pelapis dan laminating pengikat batu gurinda dan pengikat logam, dapat dicetak menjadi kotak, tutup botol, tangkai pisau, kotak radio dan TV Aplikasi Penggunaan Resin Phenol Forlmaldehide

Bentuk yang rumit dapat dicetak. Digunakan untuk komponen dalam bidang listrik dan komunikasi. Tabel di bawah ini menunjukan jenis, karakteristik dan penggunaan.

Tabel 12.1 Karakteristik Dan Penggunaan Polimer Termosetting

Jenis

Dasar

Karakteristik

Penggunaan

Umum

Bubuk kayu atau bubuk tanaman

Murah, isolasi listrik yang baik.

Alat listrik secara umum soket dst.

Isolasi listrik

Bubuk kayu atau bubuk tanaman

Sifat listrik dan tahan air serta sifat mekanisnya cukup baik

Komponen yang isolasi listriknya diperlukan, untuk alat komunikasi, otomotif dan mesin lainnya.

Isolasi frekuensi tinggi

Anorganik

Sifat listrik yang sangat baik terutama untuk frekuensi tinggi

Komponen untuk alat komunikasi tanpa kabel, jaringan listrik frekuansi tinggi.

Mesinmesin listrik

Bubuk kertas dan bahan berserat lainnya.

Sifat listrik dan mekaniknya baik, terutama kekuatan impaknya.

Komponen mesinmesin listrik (kotak, tutup dan komponen lainnya untuk operasi mekanik)

Tahan panas

Asbes dan bahan anorganik lainnya.

Tahan panas, baik untuk penggunaan komponen tahan bakar dan tahan busur listrik.

Komponen untuk kapal laut, kereta api, dan peralatan listrik berat.

Selain hal di atas, resin fenol juga kadang-kadang digunakan sebagai resin tukar ion ketika gugus-gugus fungsional yang lain hadir, juga dipakai sebagai lak dan pernis, senyawa cetakan, bahan laminating (teristimewa untuk panel dinding dekorasi dan taplak meja, dan bahan perekat (khususnya untuk kayu lapir dan particle board).

2. Penggunaan Resin Phenol Forlmaldehid Sebagai Vernis

Novolak yang bersifat termoplast dan resol yang bersifat termoset. Jenis novolak dibuat pada suasana asam dengan penambahan HCl, suhu 90 oC, dan waktu reaksi 5 jam, sedangkan jenis resol dibuat pada suasana basa dengan penambahan NaOH, suhu 80 oC dan waktu reaksi 3 jam. Hasil resin phenol formaldehid diaplikasikan sebagai vernis pada kayu jati. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan bertambahnya pH dan perbandingan reaktan, waktu kering semakin lama. Kondisi optimum jenis novolak diperoleh pada pH 2,5 dan perbandingan reaktan 1 : 0,8, sedangkan untuk jenis resol dicapai pada pH 10 dan perbandingan mol reaktan 1 : 2.

Aplikasi jenis novolak sebagai vernis kayu menghasilkan warna yang lebih cerah (tingkat gloss tinggi) dibanding dengan jenis resol.

Tabel 12.2 Hubungan pH dan perbandingan reaktan terhadap waktu kering (Jenis novola k) pH

Waktu kering (jam) P:F = 1:0,5

P:F = 1:0,75

P:F = 1:0,8

P:F = 1:0,85

P:F = 1:0,9

1

1.5

2.5

2.25

4

5.5

Dari data tabel 12.2 2,5 2 4 5.25 12 48 dapat dilihat 3 4,25 5 16 24 72 bahwa 4 24 24 24 48 72 dengan semakin tinggi pH reaksi, waktu kering vernis semakin lama. Dengan naiknya pH maka kecepatan reaksi kondensasi semakin lambat, semakin naik pH maka rantai yang dibentuk semakin bercabang sehingga BM polimer bertambah besar. Perbandingan reaktan (rasio mol phenol : formaldehid) akan berpengaruh pada properties produk dan struktur polimer yang dihasilkan. 2

1.5

3

4

12

24

Tabel 12.2 juga menunjukkan bahwa semakin tinggi perbandingan reaktan (P:F), waktu kering vernis semakin lama. Semakin tinggi perbandingan P:F maka struktur rantai yang dibentuk semakin kompleks (mulai dari short chain polimers hingga high cross-linked polymers). Semakin besar BM senyawa resin yang dihasilkan, mengakibatkan waktu kering semakin lama. Karena rasio Formaldehid kurang dari satu mol per mol phenol maka walaupun mempunyai fungsionalitas yang cukup namun tidak mampu untuk membentuk produk yang termoset tetapi membentuk produk yang termoplast dengan berat molekul 500-900. Agar novolak menjadi bersifat termoset maka dibutuhkan pemanasan dan penambahan crosslinking agent (Frisch, 1967).

Pada jenis resol, reaksi berlangsung pada suasana basa. Pada suasana basa reaksi addisi berjalan dengan cepat sedangkan reaksi kondensasi (pembentukan jembatan methylen) berjalan lambat sehingga produk yang terbentuk bersifat termoset. Tabel 12.3 Hubungan pH dan perbandingan reaktan terhadap waktu kering (Jenis resol) pH

Waktu kering (jam) P:F = 1:1,25

P:F = 1:1,5

P:F = 1:2

P:F = 1:2,5

P:F = 1:3

9

0.5

0.75

1

1.25

1.5

10

1

1.25

1.25

1.75

1.75

11

1.5

1.67

1.67

2.25

2.25

12

2.25

2.42

2.42

3.25

3.25

13

2.5

2.87

2.87

4

4

Tabel 12.3 menunjukkan bahwa pengaruh pH dan perbandingan reaktan terhadap waktu kering vernis tidak berbeda dengan yang terjadi pada jenis novolak. Namun waktu kering vernis jenis resol lebih cepat dibanding dengan jenis novolak, karena resin jenis novolak mempunyai sifat termoplast, sedangkan resol mempunyai sifat termoset.

Nilai gloss merupakan pengamatan secara visual hasil refleksi dari permukaan suatu bahan. Semakin tinggi nilai gloss, maka permukaan bahan yang dilapisi akan semakin mengkilap. Oleh karena itu sering kali nilai gloss dapat digunakan untuk menggambarkan kualitas dari vernis. Tabel 3 dan 4 menggambarkan hasil pengukuran gloss dari resin phenol formaldehid yang digunakan sebagai vernis pada kayu jati.

Tabel 12.4 Hubungan pH dan perbandingan reaktan terhadap Nilai Gloss

(Jenis novolak ) pH

Nilai Gloss (%) P:F = 1:0,5

P:F = 1:0,75

P:F = 1:0,8

P:F = 1:0,85

P:F = 1:0,9

1

52,7

60,5

73,1

60

60

2

60,4

71

75

70,5

63

2,5

67,6

70,5

78,4

64,7

63

3

60,1

58,5

63,5

54,8

57,2

4

43,3

50,5

50

48,1

45

Tabel 12.5 Hubungan pH dan perbandingan reaktan terhadap Nilai Gloss

(Jenis resol) pH

Nilai Gloss (%) P:F = 1:1,25

P:F = 1:1,5

P:F = 1:2

P:F = 1:2,5

P:F = 1:3

9

7,5

8,5

21,5

15

6,8

10

8

12

26,6

18,8

7

11

6

5,6

12

7,3

4,6

12

3,9

3,4

9,5

4,7

2,5

13

3

3,2

8,6

2,7

2

Data hasil penelitian menunjukkan bahwa tingkat gloss tertinggi pada jenis novolak diperoleh pada pH 2,5 (tabel 12.4), sedangkan pada resol diperoleh pada pH 10 (tabel 12.5). Pada pH semakin tinggi, selain formaldehid bereaksi dengan phenol membentuk resin phenol formaldehid, formaldehid juga akan mengadakan reaksi canizzaromenghasilkan asam formiat dan methanol sehingga reaksi polimerisasi akan berjalan lambat dan tingkat gloss menjadi turun. Pengaruh perbandingan reaktan terhadap nilai gloss menunjukkan bahwa nilai gloss tertinggi untuk novolak diperoleh pada perbandingan mol phenol : formaldehid 1:0,8 (tabel 12.4), sedangkan untuk resol pada perbandingan 1:2 (tabel 4). Nilai gloss novolak lebih tinggi dibanding resol.

Tabel 12.6 Perbandingan P:F terhadap warna vernis

Resol

Novolak

P:F

Warna

P:F

Warna

1:1,25

Merah kecoklatan

1:0,5

Kuning kecoklatan

1:1,5

Merah kekuningan

1:0,75

Kuning kecoklatan

1:2

Merah kekuningan

1:0,8

Kuning kecoklatan

1:2,5

Merah kecoklatan

1:0,85

Kuning kecoklatan

1:3

Merah kecoklatan

1:0,9

Kuning kemerahan

Tabel 12.6 menunjukkan hasil warna kayu jati yang telah divernis dengan vernis jenis novolak dan resol dari berbagai perbandingan phenol dan formaldehid. Vernis

jenis resol yang memberikan warna yang lebih tua dibanding dengan vernis jenis novolak

2.5. Pengaruh Terhadap Badan Karena resin formaldehida dipakai dalam bahan konstruksi seperti kayu lapis/tripleks, karpet, dan busa semprot dan isolasi, serta karena resin ini melepaskan formaldehida pelan-pelan, formaldehidamerupakan salah satu polutan dalam ruangan yang sering ditemukan. Apabila kadar di udara lebihdari 0,1 mg/kg, formaldehida yang terhisap bisa menyebabkan iritasi kepala dan membran mukosa,yang menyebabkan keluarnya air mata, pusing, teggorokan serasa terbakar, serta kegerahan.Jika terpapar formaldehida dalam jumlah banyak, misalnya terminum, bisa menyebabkan kematian.Dalam tubuh manusia, formaldehida dikonversi menjadi asam format yang meningkatkan keasamandarah, tarikan nafas menjadi pendek dan sering, hipotermia, juga koma, atau sampai kepada kematiannya. Di dalam tubuh, formaldehida bisa menimbulkan terikatnya DNA oleh protein, sehingga menggangguekspresi genetik yang normal. Binatang percobaan yang menghisap formaldehida terus-terusan erserang kanker dalam hidung dan tenggorokannya, sama juga dengan yang dialami oleh para pegawai pemotongan papan artikel. Tapi, ada studi yang menunjukkan apabila formaldehida dalamkadar yang lebih sedikit, seperti yang digunakan dalam bangunan, tidak menimbulkan pengaruhkarsinogenik terhadap makhluk hidup yang terpapar zat tersebut.

2.6.

Pertolongan pertama bila terjadi keracunan akut

Pertolongan tergantung pada konsentrasi cairan dan gejala yang dialami korban. Sebelum ke rumahsakit, berikan arang aktif (norit) bila tersedia. Jangan melakukan rangsangan agar korban muntah,karena akan menimbulkan resiko trauma korosif pada saluran cerna atas. Di rumah sakit biasanya timmedis akan melakukan bilas lambung (gastric lavage), memberikan arang aktif (walaupun pemberianarang aktif akan mengganggu penglihatan pada saat endoskopi). Endoskopi adalah tindakan untuk mendiagnosis terjadinya trauma esofagus dan saluran cerna. Untuk meningkatkan eliminasi formalindari tubuh dapat dilakukan hemodialisis (cuci darah). Tindakan ini diperlukan bila korbanmenunjukkan tanda-tanda asidosis metabolik berat.