TERMOSETTING

PEREKAT

diajukan guna melengkapi tugas Polimer dan Komposit

Oleh

Dimas Bahtera E (091910101023)

JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS JEMBER2010

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Resin urea-formaldehid merupakan produk yang sangat

penting saat ini di bidang plastik, pelapisan dan perekat. Hasil

reaksi antara urea dan formaldehida adalah resin yang termasuk

ke dalam golongan thermosetting, artinya mempunyai sifat tahan

terhadap asam, basa, tidak dapat melarut dan tidak dapat

meleleh. Di bidang plastik, resin urea formaldehid merupakan

bahan pendukung resin fenolformaldehid yang penting karena

dapat memberikan warna-warna terang. Selain itu, laju

pengerasan pada temperatur kamar yang cepat membuat resin

ini cocok digunakan sebagai perekat. Reaksi antara urea dan

formaldehid yang menghasilkan resin urea-formadehid merupakan

salah satu contoh reaksi polimerisasi yang dapat dipelajari

dengan mudah dan sederhana di laboratorium.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana proses polimerisasi dari urea formaldehid tersebut?

2. Bagaimana proses produksinya?

3. Bagaimana sifatnya?

1.3 Tujuan dan Manfaat

1. Kita akan mengetahui reaksi polimerisasi dari urea formaldehid.

2. Kita dapat mengetahui proses produksinya produk.

3. Kita dapat mengetahui sifat-sifatnya.

BAB 2 PEMBAHASAAN

2.1 Jenis Polimer

Resin urea-formaldehid adalah salah satu contoh polimer yang merupakan

hasil kondensasi urea dengan formaldehid. Polimer jenis ini banyak digunakan di

industri untuk bahan perekat. 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

Bahan baku yang digunakan dalam membuat resin urea-

formaldehid adalah urea dan formaldehid (formalin). Urea

diproduksi secara besar-besaran melalui sintesis amoniak dan

karbondioksida. Kedua reaktan ini dicampurkan pada tekanan

tinggi menghasilkan ammonium karbamat. Amonium karbamat

selanjutnya dipekatkan pada evaporator vakum menghasilkan

urea. Formaldehid atau metanal adalah anggota senyawa

aldehida yang pertama. Pada kondisi ruangan, formaldehi murni

berada dalam fasa gas. Karena itu formaldehid disimpan dalam

bentuk larutan yang mengandung 37% hingga 50% berat HCHO.

Formaldehid diproduksi secara besar-besaran melalui reaksi

oksidasi gas alam (metana) atau hidrokarbon alifatik ringan.

2.2 Reaksi Polimerisasi

Reaksi antara urea dan formaldehid dengan katalis basa dapat

menghasilkan mono-metilol urea sebagai monomer reaktan reaksi pembentukan

polimer urea-formaldehid. Basa yang digunakan dapat berupa barium hidroksida

ataupun kalium hidroksida.

Dimetilol urea juga dapat dibuat dengan cara yang sama tetapi

menggunakan dua buah molekul formaldehid. Baik mono-metilol urea maupun

dimetilol urea larut dalam air sehingga reaksi pembentukannya dilaksanakan

dalam fasa pelarut air. Tahap reaksi pembentukan mono-metilol urea dan

dimetilol-urea biasa dikenal dengan sebutan tahap pembuatan intermediate.

Kondensasi lanjut akan menghasilkan jembatan metilen antara dua molekul urea.

Jenis kondensasi ini dapat berlanjut terus menghasilkan rantai lurus.

Reaksi penggabungan dua buah mono-metilol urea menghasilkan suatu

molekul air. Apabila air tersebut dikeluarkan dari sistem reaksi, maka

kesetimbangan reaksi akan bergeser kearah pembentukan polimer. Reaksi urea

dan formaldehida pada pH di atas 7 adalah reaksi metiolasi, yaitu reaksi adisi

formaldehida pada gugus amino dan amido dari urea, menghasilkan metilol urea.

Turunan-turunan metilol merupakan monomer reaktan reaksi polimerisasi

kondensasi. Mula-mula polimer yang dihasilkan masih berupa polimer rantai lurus

dan larut dalam air. Semakin lanjut reaksi berlangsung, reaksi polimerisasi

membentuk polimer tiga dimensi dan kelarutannya dalam air semakin berkurang.

Pada proses curing, reaksi kondensasi tetap berlangsung terus dan polimer

membentuk rangkaian tiga dimensi yang sangat kompleks sehingga terbentuk

thermosetting resin. Hasil dan laju reaksi, sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor :

perbandingan jumlah mol reaktan, katalis (pH sistem reaksi), temperatur, dan

waktu reaksi. Kondisi reaksi ini sangat menentukan jenis produk yang dihasilkan,

sehingga pada kondisi yang berbeda akan dihasilkan prouduk yangmempunyai

sifat fisik, kimia dan mekanik yang berbeda pula. Karena itu kondisi operasi

ditentukan oleh produk akhir yang dikehendaki.

2.3 Faktor yang mempengaruhi reaksi

2.3.1 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.

2.3.2 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 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.

2.3.3 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.

Gambar alat

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.

2.4 Proses Produksi

Produksi komersial urea formaldehida resin perekat dilakukan dalam dua

langkah utama. Pertama langkah terdiri dari pembentukan oleh methylolureas

reaksi urea dan formaldehida di bawah kondisi dasar dengan pH ~ 8-9. Langkah

ini dilakukan di bawah dasar kondisi untuk memungkinkan reaksi methylolation

untuk melanjutkan tanpa adanya reaksi yang melibatkan kondensasi dari

methylolureas. Pada langkah kedua, reaksi campuran dibawa ke sisi asam,

dengan pH sekitar 5, dan kondensasi reaksi dilakukan hingga kekentalan yang

diinginkan tercapai.

Kemudian, reaksi campuran didinginkan dan dinetralkan. Air dihilangkan

oleh distilasi vakum untuk memberikan resin dengan dikehendaki konten padat

(biasanya sekitar 60-65%). Urea sering ditambahkan dalam dua, atau kadang-

kadang lebih, langkah-langkah. Awal Selain urea dibuat selama methylolation

langkah, dalam yang formaldehida-ke-urea (F / U) rasio biasanya besar (~ 1,6-2).

Biasanya, penambahan kedua urea dibuat selama langkah kondensasi. Kedua dan

selanjutnya setiap penambahan urea rendah akhir F / U rasio yang tingkat yang

dikehendaki. Prosedur ini untuk sintesis urea-formaldehida perekat resin

menawarkan berbagai kondisi yang membuat mungkin sintesis resin dengan sifat

penting seperti taktik, gel waktu, dan spreadability untuk uncured damar.

Formaldehida emisi dan ketahanan damar disembuhkan dapat dikontrol dan

disesuaikan secara khusus untuk akhir akhir penggunaan resin. -Mengobati asam

katalis yang ditambahkan pada urea-formaldehida resin sebelum digunakan

sebagai perekat. Amonium klorida dan amonium sulfat adalah yang paling banyak

digunakan katalis untuk resin yang digunakan oleh industri hasil hutan. Berbagai

asam lainnya dapat digunakan sebagai katalis, termasuk asam format,

asam borat, asam fosfat, asam oksalat, dan asam garam dari

heksametilenatetramina. Menyembuhkan resin biasanya dilakukan pada suhu ~

120 ° C dan pH <5. Reaksi yang terjadi selama menyembuhkan akhir dari resin

dianggap serupa dengan yang terjadi selama kondensasi asam dari methylolureas.

Sudut pandang tradisional adalah bahwa reaksi-reaksi ini mengarah pada

pembentukan polimer crosslinked jaringan untuk mengeras, sembuh damar.

Namun, ada bukti bahwa fase koloid juga terjadi selama resin cure.5-7 ini

menggambarkan bukti kurangnya pemahaman penuh dari fisik dan kimia proses

menuju penyembuhan resin urea-formaldehida sistem dan kebutuhan untuk terus

penelitian.

2.5 Sifat

Penggunaan resin urea-formaldehida sebagai perekat utama oleh industri

hasil hutan ini disebabkan oleh sejumlah keuntungan, termasuk biaya rendah,

mudah digunakan di bawah luas menyembuhkan berbagai macam kondisi,

menyembuhkan rendah suhu, air kelarutan, perlawanan terhadap mikroorganisme

dan abrasi, kekerasan, sifat termal yang sangat baik, dan kurangnya warna,

terutama dari resin sembuh. Kekurangan utama yang terkait dengan

ureaformaldehyde perekat dibandingkan dengan termoseting lain perekat kayu,

seperti fenol-formaldehida dan polimer diisocyanates, adalah kurangnya

ketahanan terhadap lembab kondisi, terutama dalam kombinasi dengan panas. Ini

menyebabkan kondisi kebalikan dari ikatan-Reaksi pembentukan dan pelepasan

formaldehida. Untuk alasan ini, ureaformaldehyde resin biasanya digunakan untuk

pembuatan produk yang ditujukan untuk interior use only. Namun, bahkan ketika

digunakan untuk keperluan interior, lambat pelepasan formaldehida (yang

dicurigai karsinogen) dari produk terikat dengan ureaformaldehyde

perekat adalah perhatian utama yang telah datang di bawah pengawasan dekat

dengan negara dan lembaga regulator Federal.

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.

BAB 3 PENUTUP

Kesimpulan

Resin urea-formaldehida adalah perekat komersial besar, terutama dalam

industri hasil hutan. Menawarkan sejumlah keuntungan bila dibandingkan dengan

perekat lain sistem. Namun, walaupun kenyataan bahwa langkah besar telah

dilakukan untuk menaikkan kerugian yang besar dengan menurunkan tingkat

emisi formaldehida produk terikat dengan urea-formaldehyde resin perekat,

industri masih menghadapi kemungkinan peraturan lebih ketat formaldehida di

tempat tinggal. Selain itu, pembatasan ketat formaldehida tingkat di tempat kerja

juga mungkin. Baru upaya penelitian diperlukan untuk mengatasi masalah ini jika

urea-formaldehida resin perekat untuk mempertahankan posisi penting sebagai

perekat serbaguna sistem.