Laporan Praktikum Urea FormaldehidBAB IPENDAHULUAN
I.1. Latar BelakangUrea 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
urea-formaldehid berkembang pesat. Contoh industri yang menggunakan
industri formaldehid adalah laminating, coating, tekstil resin
finishing.
I.2. Tujuan PercobaanTujuan dari percobaan ini adalah untuk
mempelajari pengaruh perubahan kondisi reaksi antara urea dan
formalin pada kecepatan reaksi dan hasil reaksi pada tahap
intermediate .
BAB IITEORI 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 sifat-sifat di atas, aplikasi resin
urea-formaldehid yang sangat luas sehingga industri
urea-formaldehid 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 prosespolimerisasi.
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 intermediateMerupakan
suatu tahap untuk mendapatkan resin yang masih berupa larutan dan
larut dalam air atau pelarut lainnya .
2.Tahap persiapanPada tahap ini resin merupakan produk dari
tahap intermediate yang dicampurkan dengan bahan lain . Penambahan
bahan akan menentukan produk akhir dari polimer .
3.Tahap curingPada 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 + CH3OHformaldehid 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 reaksiTemperatur 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-FormaldehidDari Wikipedia bahasa Indonesia,
ensiklopedia bebas Resin urea-formaldehidadalah salah satu
contohpolimeryang merupakan hasilkondensasiurea dengan formaldehid.
Polimer jenis ini banyak digunakan di industri untuk berbagai
tujuan seperti bahanadesif(61%), papanfiberberdensitasmedium
(27%),hardwood plywood(5%) danlaminasi(7%) pada
produkmebelir(furniture), panel dan lain-lain.Urea-formaldehid
(dikenal juga sebagaiurea-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. Tahapmetilolasi, yaitu adisi
formaldehid pada gugus amino dan amida dari urea, dan menghasilkan
metilol urea2. Tahap selanjutnyapropagasi, yaitu reaksi kondensasi
dari monomer-monomer mono dan dimetilol urea membentuk rantai
polimer yang lurus3. Tahap terakhir adalah prosescuringyaitu 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 kondensasiini dilakukan dalam sebuah labu berleher
yang dilengkapikondensorohmmeter,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 MonomerPolimerMolekul 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 monomeryaitu bahan awal dari polimer.
MonomerZat yang dapat dikonversi menjadi suatu polimer. Untuk
contoh, etilena adalah monomeryang dapat dipolimerisasi menjadi
polietilena (lihat reaksi berikut). Asam amino termasukmonomerjuga,
yang dapat dipolimerisasi menjadi polipeptida dengan pelepasan
air.
Sumber polimer dibagi duayaitu 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 darimolekul monomer tidak termasuk dalam
polimer akhir.Polimer memiliki 2 Reaksi terhadap Kalor yaitu
Polimer Termoplastik Bila dipanaskan melunak dan dapat
dibentukdengan 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
PhenolMerupakan 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 airyang baik dandapat 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 Amino2 jenis resin
amino, yakni:formaldehida urea danformaldehida melamin.Formaldehida
melamin banyak di pasarkan dalam bentuk serbuk, untuk kemudian di
cetak, sedangkan bila bentukcair (larutan), untuk digunakan sebagai
perekat.Untuk meningkatkan sifat mekanik dan listrik, maka pada
melamin ditambahkan bahan pengisi,sehingga dapat juga digunakan
untuk membuatsendok-garpu, bagian busi,tombol-tombol
danalatcukur.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 mencegahberkerut 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 danmempunyai sifat-sifat listrik yang baik.d.Resin
Epoksida.Resin jenis ini banyak dipakai untuk keperluan:
pengecoran,pelapisan, protektor alat-alatlistrik, campuran cat dan
sebagaiadhesif (perekat/lem).Karena alasan resin ini tahan terhadap
aus dan beban kejut, maka sering juga digunakan untukmembuat
cetakan tekan (metalurgi serbuk), panel sirkuit listrik, tangki dan
jig.e.Resin SilikonPolimer dengan silikon sebagai bahan
dasarMempunyai sifat yang sangat berbeda denganbahan 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 ResinResin 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, resinini
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 IIISI
2.1 Resin Urea FormaldehidResin urea-formaldehid adalah salah
satu contoh polimer yang merupakan hasil kondensasi urea dengan
formaldehid.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.Sifat fisik
Memiliki sifat tidak dapat melelehAbsorpsi air yang rendahDapat
dicetak tekan atau transferMemiliki permukaan yang kerasDapat
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 kimiathermosettingTidak larut dalam pelarut apapunKenaikan
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 formaldehyd2.1.1 Pembuatan Resin
urea-formaldehida) Sintesis amonia dari karbondioksidaAmonia dan
karbondioksida (reaktan)dicampurkan pada tekanan tinggi
menghasilkan ammonium karbamat. Amonium karbamat selanjutnya
dipekatkan pada evaporator vakum menghasilkanurea. 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 100oC 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 vakumb) Kondensasi urea dengan formaldehydReaksi
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
Tahappropagasi (kondensasi),yaitureaksi kondensasi dari
monomer-monomer mono dan dimetilol urea membentuk rantai polimer
yang lurus.Kondensasi lanjutaniniakan menghasilkan jembatan metilen
antara dua molekul urea.3.Tahap CurringTahapcuring,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
2.1.2Faktor-faktor yang Mempengaruhi Reaksi Urea-Formaldehid1.
KatalisPenggunaan 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.TemperaturKenaikan 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 urea-formaldehid. Hal tersebut dikarenakan adanya
pembentukan pusat-pusat aktif yang baru, sehingga memperkecil
ukuran molekul resin.3.Waktu ReaksiJumlah 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-formaldehida. Cetak
TekanPrinsip 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 205C. 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-tekanb.Cetak TransferPada 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 bagian-bagian 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-transferc. Cara Injeksi Bahan
TermosettBahan termosett dalam batas-batas tertentu dapat dibentuk
dengan caracetak-jet. 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 sekrupPenjelasan 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 cetakTidak terjadi pematangan dari
bahan karena bahan didinginkan dengan air. Proses ini sama dengan
cetak-transfer dengan catatan bahwa operasi di sini berjalan secara
otomatik.2.1.4Kegunaan resin urea-formaldehid1.Bahan ini digunakan
untuk barang-barang kecil yang digunakan sehari-hariseperti
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
denganalkyd baking enemelsuntuk memperbaiki kekerasan.7.Resin urea
dipergunakan untuk memberikan ketahanancreasedanshrinkkepada produk
melalui reaksi-reaksi ikat silang.8.Aplikasi utama lainnya dari
polimer urea-formaldehid adalah dalam menginsulasi busa. Hal ini
biasanya difabrikasion-sitedengan peralatan pembusaan yangportable.
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 urea-formaldehid
untuk menginsulasi rumah karena aspek-aspek kesehatan yang timbul
dari lepasnya uap formaldehida.
2.1.5 Dampak resin urea formaldehid2.1.5.1 Dampak terhadap
tubuhResin 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
kegerahanDi 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 lingkunganResin 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 limbah polimer resin urea-formaldehid
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 kecil2.1.8.b Insenerator skala
besarGas 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 FormaldehidFenol formaldehid merupakan resin
sintetis yang pertama kali digunakan secara komersial baikdalam
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 TermosettingSifat 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 dalam kestabilan dimensi.
Kurang penyusutannya dan kurang keretakannya.2.Unggul dalam sifat
isolasi listrik.3.Relatif tahan panas dan dapat padam
sendiri.4.Unggul dalam ketahanan asam
Kerugiannya adalah sebagai berikut :
1.Kurang tahan terhadap alkali2.Aslinya agak berwarna, jadi tak
bebas dalam pewarnaan3.Ketahanan busur listriknya tidak baik
2.2.1.Jenis resin fenol formaldehidBerdasarkan perbandingan mol
reaktan dan jenis katalisyang 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, asamklorida, dan asam oksalat dengankonsentrasi 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 danpenambahan crosslinking
agent (Frisch, 1967).Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan
bertambahnya pH dan perbandingan reaktan, waktu kering semakin
lama.Pada novolak, reaksipolikondensasi 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 dibandingpembentukan gugus
methylol (Hesse, 1991).Aplikasi jenis novolak sebagai vernis kayu
menghasilkan warna yang lebih cerah (tingkat gloss tinggi)
dibanding dengan jenis resol.Resolbersifat thermoset,merupakan
hasil reaksiantaraphenol denganformaldehid ekses oleh adanya
katalisbasa.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.Jeniskatalis basa
yang sering digunakan adalah natrium hidroksida dan ammonium
hidroksida pada pH =8-11. Produk phenol formaldehid yang dihasilkan
dengan katalis natrium hidroksida akanmempunyai sifat larut dalam
air dan apabila katalis yang digunakan ammonium hidroksida
akanmemberikan sifattidaklarut dalam air yang dikarenakan terbentuk
bis dan trishydroksylbenzylamin (Martin, 1956).
Adapun cara pembuatan Novolak adalah sebagai berikut(Rokhati,
2008) :Disiapkan fenolDitambahkan formaldehidDiperoleh monomethylol
phenolDitambahkan fenolDiperoleh dihidroksi diphenil
methaneSelesai
2.3.Pembuatan Resin Fenol FormaldehidaPhenol formaldehid
dihasilkan dari reaksipolimerisasi antara phenol dan formaldehid.
Reaksi terjadi antaraphenol pada posisi ortho maupun para dengan
ormaldehid untuk membentuk rantai yangcrosslinking dan pada
akhirnya akan membentuk jaringan tiga dimensi (Hesse, 1991).
2.4. Kegunaan resinFenol FormaldehidaSalah satu aplikasi dari
resin phenol formaldehid adalah untuk vernis. Vernis adalah
bahanpelapisakhir yang tidak berwarna (clear unpigmented coating).
Istilah vernis digunakan untuk kelompokcairan 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 melaluipenguapan (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 produkmelamin formaldehid karena
harganya yang lebih murah. Selain itu, hasil aplikasinya
dapatmemunculkan jenis vernis dan lacquer yang berwarna sedangkan
melamin formaldehid tidakberwarna 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
TVAplikasi 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
DasarKarakteristikPenggunaan
UmumBubuk kayu atau bubuk tanamanMurah, isolasi listrik yang
baik.Alat listrik secara umum soket dst.
Isolasi listrikBubuk kayu atau bubuk tanamanSifat listrik dan
tahan air serta sifat mekanisnya cukup baikKomponen yang isolasi
listriknya diperlukan, untuk alat komunikasi, otomotif dan mesin
lainnya.
Isolasi frekuensi tinggiAnorganikSifat listrik yang sangat baik
terutama untuk frekuensi tinggiKomponen untuk alat komunikasi tanpa
kabel, jaringan listrik frekuansi tinggi.
Mesin-mesin listrikBubuk kertas dan bahan berserat lainnya.Sifat
listrik dan mekaniknya baik, terutama kekuatan impaknya.Komponen
mesin-mesin listrik (kotak, tutup dan komponen lainnya untuk
operasi mekanik)
Tahan panasAsbes 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 90oC,dan waktu reaksi 5 jam, sedangkan jenis resol dibuat
pada suasana basa dengan penambahan NaOH, suhu 80oC 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 novolak) pHWaktu kering (jam)
P:F = 1:0,5P:F = 1:0,75P:F = 1:0,8P:F = 1:0,85P:F = 1:0,9
11.52.52.2545.5
21.5341224
2,5245.251248
34,255162472
42424244872
Dari data tabel 12.2 dapat dilihat bahwa 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.
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 darishort chain polimershinggahigh 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 penambahancrosslinkingagent (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) pHWaktu
kering (jam)
P:F = 1:1,25P:F = 1:1,5P:F = 1:2P:F = 1:2,5P:F = 1:3
90.50.7511.251.5
1011.251.251.751.75
111.51.671.672.252.25
122.252.422.423.253.25
132.52.872.8744
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) pHNilai Gloss (%)
P:F = 1:0,5P:F = 1:0,75P:F = 1:0,8P:F = 1:0,85P:F = 1:0,9
152,760,573,16060
260,4717570,563
2,567,670,578,464,763
360,158,563,554,857,2
443,350,55048,145
Tabel 12.5 Hubungan pH dan perbandingan reaktan terhadap Nilai
Gloss
(Jenis resol) pHNilai Gloss (%)
P:F = 1:1,25P:F = 1:1,5P:F = 1:2P:F = 1:2,5P:F = 1:3
97,58,521,5156,8
1081226,618,87
1165,6127,34,6
123,93,49,54,72,5
1333,28,62,72
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
reaksicanizzaromenghasilkan 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
ResolNovolak
P:FWarnaP : FWarna
1:1,25Merah kecoklatan1:0,5Kuning kecoklatan
1:1,5Merah kekuningan1:0,75Kuning kecoklatan
1:2Merah kekuningan1:0,8Kuning kecoklatan
1:2,5Merah kecoklatan1:0,85Kuning kecoklatan
1:3Merah kecoklatan1:0,9Kuning 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 BadanKarena resin formaldehida dipakai
dalam bahan konstruksi seperti kayu lapis/tripleks, karpet, danbusa
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
kepadakematiannya.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 parapegawai 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.Pertolonganpertama bila terjadi keracunan
akutPertolongan 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 untukmendiagnosis 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.