DasarTeori Resin Urea Formaldehid untuk Laporan praktikum Operasi I (OTK I)
Konversi kimia pada Resin umumnya merupakan reaksi polimerisasi, dimana molekul – molekul sederhana bereaksi membentuk polimer. Reaksi utama pada pembentukan polimer adalah reaksi kondensasi dan adisi. Reaksi kondensasi ialah reaksi terjadinya pelepasan molekul- molekul kecil, contohnya H2O dan metanol. Sedangkan reaksi adisi yakni pembuatan ikatan rangkap pada reaktan tanpa disertai pembentukan produk samping.
Resin yakni sintesa senyawa organik dengan berat molekul yang besar yang dibentuk melaui reaksi kimia antar dua molekul yang sama atau berbeda dengan menggunakan katalis pada kondisi tertentu. Resin dapat dibagi menjadi dua bab yakni :
a. Resin Alami
Merupakan adonan dari asam karboksilat yang didapat secara alami di alam, misalnya : damar, karet alam
b. Resin Sintesis
Merupakan senyawa polimer yang memiliki berat molekul yang tinggi yang dihasilkan dari reaksi dua senyawa atau lebih. Resin sintesis lebih banyak dipakai dari pada resin alami, alasannya resin sintetik lebih murah harganya dan gampang untuk dimurnikan. Resin sintetik lebih stabil dan seragam ketimbang resin alami, alasannya adalah dibentuk dibawah keadaan pengontrolan sehingga kemungkinan untuk terbentuknya impuritis itu sedikit.
Urea-formaldehid resin yakni 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 mampu meleleh. Polimer termoset dibentuk dengan memadukan komponen-unsur yang bersifat saling menguatkan sehingga dihasilakn polimer dengan derajat cross link yang sangat tinggi.
Karena sifat-sifat di atas, aplikasi resin urea-formaldehid yang sungguh luas sehingga industri urea-formaldehid meningkat pesat. Contoh industri yang memakai industri formaldehid yakni 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 yakni reaksi metiolasi, adalah penggabungan urea dan formaldehid membentuk monomer-monomer yang berbentukmonometilol dan dimetil urea. Reaksi kedua yakni penggabungan monomer yang terbentuk menjadi polimer yang lurus dan menciptakan uap air. Tahap ini disebut tahap kondensasi. Proses ketiga adalah proses curing, dimana polimer membentuk jaringan tiga dimensi dengan sumbangan pemanasan dalam panggangan. Reaksi urea-formaldehid pada pH antara 8 sampai 10 ialah reaksi metilolasi, yakni 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
Bahan baku yang dipakai dalam membuat resin urea-formaldehid yaitu urea dan formaldehid (formalin). Urea dibuat secara besar-besaran melalui sintesis amoniak dan karbondioksida. Kedua reaktan ini dicampurkan pada tekanan tinggi menciptakan ammonium karbamat. Amonium karbamat berikutnya dipekatkan pada evaporator vakum menciptakan urea.
Formaldehid atau metanal yaitu anggota senyawa aldehida yang pertama. Pada keadaan 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.
Reaksi urea dan formaldehida pada pH di atas 7 ialah reaksi metiolasi, ialah 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 berjalan, 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 sungguh kompleks sehingga terbentuk thermosetting resin.
Hasil dan laju reaksi, sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor : perbandingan jumlah mol reaktan, katalis (pH metode reaksi), temperatur, dan waktu reaksi. Kondisi reaksi ini sangat memilih jenis produk yang dihasilkan, sehingga pada kondisi yang berlainan akan dihasilkan prouduk yang memiliki sifat fisik, kimia dan mekanik yang berbeda pula. Karena itu keadaan operasi ditentukan oleh produk simpulan yang diinginkan.
Beberapa aspek yang menghipnotis nya adalah :
a. Perbandingan umpan
Umumnya , Perbandingan mol umpan (formalin/urea) yang dipakai pada percobaan ini ialah 1,25 dimana perbandingan umpan berada pada batas standar yang diputuskan, perbandingan umpan mesti berada dalam range antara 1,25 – 2,0 hal tersebut dimaksudkan supaya larutan resin yang terbentuk tidak kental dan tidak encer. Sehingga membuat lebih mudah analisis baik analisis densitas, viskositas, kadar resin dan formalin bebas. Besarnya perbandingan mol umpan formalin dengan urea sungguh mempengaruhi pada produk (polimer) yang dihasilkan, kalau perbandingan umpan kurang dari 1,25 maka resin yang dihasilkan mempunyai kadar formalin yang rendah dan menghasilkan polimer yang kekerasan dan kepadatannya rendah ,sedangkan bila perbandingan umpan lebih dari 2 maka resin yang dihasilkan mempunyai kadar formalin yang tinggi dan menghasilkan polimer yang kekerasan dan kepadatannya tinggi.
b. Pengaruh pH
Kondisi reaksi sangat kuat kepada reaksi atau hasil reaksi selama proses kondensasi polimerisasi terjadi . Dalam situasi asam akan terbentuk senyawa Goldsmith dan senyawa lain yang tidak terkontrol sehingga molekul polimer yang dihasilkan rendah . Senyawa Goldsmith tidak dikehendaki sebab memiliki rantai polimer lebih pendek tetapi stabil kepada panas. Dalam situasi basa berpengaruh , formaldehid akan bereaksi secara disproporsionasi dimana sebagian akan teroksidasi menjadi asam karboksilat dan sebagian tereduksi menjadi alkohol.
c. Katalis
Menurut JJ. Berjelius, katalis merupakan senyawa yang disertakan untuk mempercepat reaksi tanpa ikut bereaksi. Sedangkan menurut W.Ostwald, katalis merupakan senyawa yang ditambahkan untuk mempercepat reaksi tanpa tergabung dalam produk. Artinya katalis mampu mempercepat reaksi, ikut aktif dalam reaksi, tetapi tidak ikut tergabung didalam produk. Untuk proses ini digunakan katalis NH3 yang mampu menurunkan energi aktivasi dengan menyerap panas pada dikala curing, fungsinya yakni untuk mengontrol penguapan semoga tidak gosong. Energi aktivasi yaitu energi minimum yang dibutuhkan supaya molekul – molekul yang di dalam larutan bertumbukan, sehingga reaksi menjadi cepat.
d. Temperatur reaksi
Temperatur reaksi dihentikan melampaui titik lelehnya alasannya adalah dimetilol urea yang terjadi akan kehilangan air dan formaldehid . Menurut Kadowaki dan Hasimoto temperatur optimum reaksi ialah 85oC . Sedangkan titik lelehnya menurut De Chesne yaitu 150 oC . Dan menurut Einhorn adalah 126 oC . Kenaikan temperatur akan mempercepat laju reaksi , hal ini dapat ditunjukkan dengan persamaan Arrhenius yakni : K = A e-Ea/RT
e. Buffer
Buffer (larutan penyangga) digunakan untuk menyangga kondisi operasi pada pH yang diharapkan. Dalam hal ini pH yang diinginkan antar 8 sampai 10. Buffer yang dipakai pada percobaan ini adalah Na2CO3.H2O
f. Kemurnian zat umpan
Zat umpan yang digunakan harus murni alasannya adanya zat pengotor dikhawatirkan akan mensugesti terbentuknya polimer atau terjadinya reaksi samping .
g. Laju Reaksi
Laju reaksi atau kecepatan reaksi yakni laju atau kecepatan berkurangnya pereaksi atau terbentuknya produk reaksi. Faktor-aspek yang mempengaruhi laju reaksi yaitu konsentrasi, temperatur, katalis dan luas permukaan. Persamaan yang menyatakan laju selaku fungsi fokus setiap saat yang menghipnotis laju reaksi disebut aturan 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 kian usang jumlahnya semakin banyak sebaliknya zat A dan zat B berkurang, dan makin usang kian sedikit. Orde reaksi ialah jumlah pangkat konsentrasi dalam hukum laju bentuk diferensial.