POLIMERISASI UREA-FORMALDEHID

POLIMERISASI UREA-FORMALDEHID
Retno Sulistyo Dhamar Lestrari, S.T.,M.Eng, Ulil Anshori, Intan Juniari Nuru
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. Jalan Jenderal Sudirman
Km.3 Cilegon 42435, Banten, Indonesia
ABSTRAK
Polimer merupakan senyawa makromolekul yang terbentuk dari susunan ulang molekul kecil. Reaksi
penggabungan dari monomer menjadi polimer disebut reaksi polimerisasi. Urea-formaldehid dibuat dengan
reaksi polimerisasi kondensasi. Tujuan dari percobaan polimer adalah agar dapat memahami salah satu teknik
polimerisasi, khususnya polimerisasi kondensasi Urea-formaldehid, dan mengerti reaksinya serta mengetahui
pengaruh-pengaruh kondisi operasi terhadap hassil reaksi polimerisasi. Aplikasi industry dari urea-formaldehid
adalah sebagai coating, mikro enkapsulasi dan perekat. Percobaan dilakukan dengan reaksi kondensasi,
kelangsungan reaksi diamati dengan mengambil cuplikan setiap 10 menit selama satu jam, kemudian
menentukan kadar, densitas, viskositas dan pH formaldehid. Hasil percobaan menunjukkan orde reaksi pada
percobaan polimerisasi adalah orde 2, hasil terbaik terjadi pada saat F/U = 1.75
Keyword : Reaksi kondensasi, polimerisasi, formaldehid, orde reaksi
1. Pendahulun
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan manusia akan polimer dari tahunketahun menga lami peningkatan yang signifikan.
Hal ini ditandai dengan seemakin banyaknya
peralatan dirumah-rumah yang memakai bahan

polimer, polimer sangat bermanfaat bagi
kehidupan manusia di dunia, mulai dari sebagai
wadah makanan, minuman, cashing alat
elektronik, serta dalam bidang medis digunakan
untuk membuat sintesis organ manusia.
Polimerisasi merupakan proses bereaksinya
molekul monomer bersama dalam reaksi kimia
untuk membentuk tiga dimensi jaringan atau
rantai polimer. Polimerisasi digolongkan kedalam
beberapa system seperti : system adisi-kondensasi
dan system pertumbuhan rantai bertahap. Salah
satu contoh polimerisasi kondensasi yaitu proses
pembuatan Urea-formaldehid. Urea-formaldehid
resin adalah hasil kondensasi urea dengan
formaldehid. Resin ini termasuk dalam kelas resin
thermosetting yang mempunyai sifat tahan asam,
basa, tidak dapat melarut dan meleleh.
Aplikasi industry yang menggunakan polimer
formaldehid, yaitu adhesive untuk plywood,
tekstil resin finishing, laminating coating,

molding dan sebagainya.

2. Tinjauan Pustaka
2.1 Polimer
Polimer berasal dari Bahasa yunani yaitu
poly, yang berarti banyak, dan mer yang berarti
bagian atau satuan. Ciri utama polimer yakni
mempunyai rantai yang sangat panjang dan
memiliki massa molekul yang besar.[1]
Polimer merupakan rangkaian molekul
panjang yang tersusun dari pengulangan kesatuan
molekul yang kecil dan sederhana. Molekul kecil
dan sederhana penyusun polimer disebut dengan
monomer.[2]
Berdasarkan keteraturan rantainya, polimer
dapat dibedakan menjadi polimer kristalin, semi
kristalin dan amorf. Polimer kristalin adalah
polimer dengan susunan rantai yang teratur satu
terhadap yang lainnya. Polimer amorf memiliki
susunan rantai acak.[3]

Gambar 1. Taktisitas Polimer

2.2 Proses Polimerisasi
Proses pembentukan rantai molekuk
raksasa polimer dari unit-unit molekul terkecil
melibatkan reaksi yang kompleks. Proses
polimerisasi secara umum dapat dikelompokkan
menjadi dua jenis reaksi, yaitu polimerisasi adisi
dan polimerisasi.[8]
2.2.1

Polimerisasi Adisi
Polimerisasi adisi umumnya terjadi pada
monomer berkaitan rangkap dan melibatkan
molekul tidak stabil sebagai inisiator. Adapun
tahapan reaksi polimerisasi adisi adalah sebagai
berikut.
a. Inisiasi
Pembentukan pusat aktif hasil peruraian suatu

inisiator. Peruraian suatu inisiator dapat dilakukan
menggunakan panas, sinar uv, dan sinar gamma
(radiasi).
b. Propagasi (perambatan)
Tahapan dimana pusat aktif bereaksi dengan
monomer secara adisi kontinyu (berlanjut).
c. Terminasi (pengakhiran)
Tahapan dimana pusat aktif dinonaktifkan pada
tahap akhir. Penonaktifan ini dapat dilakukan
dengan
menggandengkan
radikal
dan
disporposionasi yang melibatkan transfer suatu
atom dari satu ujung rantai ke ujung rantai lainnya.
[9]

2.2.2 Polimerisasi Kondensasi
Polimerisasi kondensasi adalah reaksi antara dua
pusat aktif membentuk senyawa baru yang lebih

besar dan hasil samping. Ciri-ciri polimerisasi
kondensasi, yaitu :
a. Berlangsung sevara bertahap melalui reaksi
antara pasangan gugus fungsi ujung.
b. Berat molekul polimer bertambah secara
bertahap.
c. Kereaktifan suatu gugus fungsi dalam
bentuk polimernya sama dengan dalam
bentuk monomer.
d. Dapat
membentuk
struktur
cincin,
bergantung pada keluwesan gugus yang
terlibat dan ukuran cincin yang terbentuk.
e. Dapat membentuk polimer bercabang atau
sambung hilang apabila gugus fungsi kedua
monomer lebih dari dua.

f. Dalam tahap tertentu terbentuk struktur

jaringan, maka terjadi perubahan sifat
polimer
yang
mendadak,
misalnya
campuran reaksi berubah dari cairan
menjadi gel.
g. Derajat polimerisasi dikendalikan dengan
variasi
waktu
dan
suhu.
Derajat
polimerisasi (DP) suatu polimer adalah
rasio atau perbadingan berat molekul
polimer
dengan
berat
molekul
monomernya. DP menggambarkan ukuran

molekul dari suatu polimer berdasarkan
jumlah dari monomer penyusunnya.[10]
h. Penghentian polimerisasi kondensasi dapat
dilakukan dengan penambahan penghentian
ujung seperti asam etanoat, penambahan
salah satu monomer berlebih dan
penambahan pada suhu tertentu.
2.3 Reaksi Urea-formaldehid
Urea-formaldehid adalah hasil kondensasi urea
dengan formaldehid. Resin jenis ini termasuk
dalam kelas resin thermoset yang mempunyai sifat
tahan terhadap asam, basa, tidak dapat melarut dan
tidak dapat meleh.

Gambar 2. Struktur Molekul Urea-formaldehid

Mekanisme reaksi urea-formaldehid terdiri dari
tiga tahap, yaitu tahap reaksi metilolasi, tahap
reaksi kondensasi dan tahap reaksi curing.
2.4 Variabel Reaksi Urea-formaldehid

Variabel yang menentukan proses polimerisasi
urea-formaldehid, adalah :
a. Perbandingan mol formaldehid dengan
urea.
Dalam tahap metilolasi, kenaikan
perbandingan molekul ini akan menaikan
jumlah senyawa metilol, untuk menaikan
jumlah massa atau ukuran polimer yang
dihasilkan, dapat diatur dengan mengambil
produk samping atau mengatur kondisi
prosesnya, kelebihan dari salah satu
molekul reaktan, akan menyebabkan
rendahnya massa molekul yang dihasilkan.
b. Harga pH larutan

3

Reaksi metilolasi berlangsung baik pada
suasana basa dengan pH antara 8.5 – 9,
sedangkan kondisi berlangsung baik pada

keadaan asam. Untuk mengatur pH
digunakan katalis asam atau basa.
c. Temperature
Temperatur reaksi boleh melebihi titik
lelehnya, karena dimetilol urea yang terjadi
akan kehilangan air dan formaldehid.
d. Katalis
Untuk proses ini digunakan katalis
ammonia yang menururnkan energy
aktivasi dengan menyerap panas pada saat
curing, fungsinya adalah untuk mengatur
penguapan agar tidak gosong.
e. Waktu reaksi
Semakin lama reaksi berjalan, maka resin
urea-formaldehid yang dihasilkan akan
semakin banyak.
Metodelogi Penelitian

3.1 Diagram Alir
Berikut ini diagram alir percobaan polimerisasi

urea formaldehid.
a. Proses pembentukan urea-formaldehid
Formalin
Na2CO3
Katalis

Analisa

b. Analisa viskositas
Viscometer

Menghitung waktu
sampel mengalir kebatas
bawah

Mencatat waktu dan
menghitung viscositas
Gambar 4. Diagram Alir Analisa
Viskositas

c. Analisa kadar formaldehid
1 cc sampel
5 cc alkohol
3 tetes pp

Labu leher
tiga

Erlemeyer

Analisa

Hasil
Sampel 0

Sampel 0
Analisa

Hasil
Sampel 0

Sampel 0

Memanaskan T=800C
Analisa

Hasil
Sampel 1

Sampel 1

Memanaskan t=10 menit
Analisa

Sampel 2

Hasil
Sampel 2

Analisa
Mencatat volume
titran
Menambahkan 25
ml Na2SO4 Analisa
Menitrasi dengan
larutan H2SO4
Mencatat volume
titran

Melakukan duplo

Memanaskan t=10 menit,
sampai sampel 6
Sampel 6

Analisa
Menitrasi dengan
larutan H2SO4

Hasil
Sampel 6

Gambar 3. Diagram Alir Pembentukan Ureaformaldehid

Gambar 5. Diagram Alir Analisa Kadar
Formaldehid

d. Analisa densitas
Piknometer

Menghitung massa
piknometer kosong

Memasukkan sampel
kedalam piknometer

Menghitung massa
piknometer kosong +
sampel

Mencatat hasil
Gambar 6. Diagram Alir Analisa Densitas

3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat yang digunakan pada percobaan polimerisasi
urea-formaldehid, yaitu :
a. Alat titrasi
b. Labu leher 3
c. Piknometer
d. Pengduk stirrer
e. Viskometer ostwold
f. Water bath

c.
d.
e.
f.

Formalin
Indikator pp
Na2SO4
Urea

3.3 Prosedur Percobaan
Pada percobaan polimerisasi urea-formaldehid
terdapat empat prosedur yaitu :
3.3.1 Proses Pembentukan Urea-formaldehid
Menyiapkan alat dan bahan untuk praktikum
teknik polimerisasi, masukkan larutan formalin
kedalam labu leher tiga, menambahkan larutan
Na2CO3 sebagai buffering agent sebanyak 5% dari
jumlah katalis dan memasukkan ammonia sebagai
katalis sebanyak 5% dari jumlah total campuran,
menganalisa
larutan
tersebut
sehingga
mendapatkan hasil sampel ke 0, menambahkan
urea dengan jumlah tertentu ke dalam sampel 0,
dapat dikatakan sampel 0 menjadi 1. Menganalisa
sampel
1
sehingga
mendapatkan
hasil,
memanaskan sampel 1 secara perlahan hingga
temperature tertentu sehingga dapat dikatakan
sampel 1 menjadi sampel 2. Menganalisa sampel 2
sehingga
mendapatkan
hasil,
melanjutkan
pemanasan dan mengambil sampel setiap 10 menit
sampai satu jam.
3.3.2

Analisa Kadar Formaldehid
Mencapurkan 1 cc sampel, 5 cc alcohol dan
3-5 tetep indicator corselin didalam labu titrasi,
mengecek titik akhir over titration dan backtitration,
bias
dikatakan
larutan
netral.
Menambahkan 25 cc larutan sodium sulfite
kedalam larutan netral sehingga menjadi larutan
campuran, kemudian mentitrasi larutan campuran
dengan larutan H2SO4, lalu melakukan perhitungan.
3.3.3

Analisa pH
Mencelupkan kertas pH kedalam sampel.
Warna kertas pH akan berubah sesuai dengan
warna-warna berdasarkan ukuran pHnya.
3.3.4

3.2.2 Bahan
Bahan yang dibutuhkan pada percobaan
polimerisasi urea-formaldehid, yaitu :
a. Alcohol
b. Asam sulfat

Analisa Viskositas
Memasukkan sampel kedalam viscometer
ostwold yang sudah dikalibrasi, kemudian
melakukan pengukuran viscositas.
3.3.5

Analisa Densitas

Memasukkan sampel kedalam piknometer
yang sudah dikalibrasi, kemudian menghitung dari
selisih berat piknometer kosong dengan
piknometer berisi sampel.
Variabel Percobaan
Variabel percobaan polimerisasi ureaformaldehid, terdapat dua variabel, yaitu : variabel
bebas dan variabel tetap. Variabel bebas terdiri dari
jumlah katalis yang digunakan dan jumlah buffer
yang digunakan, sedangkan variabel tetap terdiri
dari massa urea, volume formalin, suhu operasi,
konsentrasi H2SO4, volume sampel saat uji kadar
formaldehid bebas yaitu 1 ml, volume etanol,
volume Na2SO4 dan volume indicator pp.

perbandingan mol formalin dengan mol urea,
yaitu : F/U = 1.5; F/U=1.75; dan F/U=2.

3.4

4

Hasil dan Pembahasan

Gambar 7. Urea-formaldehid Hasil Percobaan

Gambar 9. Grafik Orde Reaksi 2 pada Variasi F/U

Pada gambar 9, diperoleh grafik linierisasi
dari tiga variasi. Variasi F/U dengan orde reaksi 2
memiliki hasil linierisasi mendekati 1. Hal ini dapat
diketahui bahwa pada percobaan polimerisasi urea
formaldehid ini memiliki orde reaksi 2, sebagai
orde yang tepat untuk reaksi ini. Pada variasi F/U =
1.75 terlihat pada menit ke 60, konsentrasi Cf
hampir mendekati 0.45(gr/100ml), sedangkan pada
variasi F/U = 1.5 dan F/U = 2, konsentrasi Cf pada
menit ke 60, kurang dari 0.4(gr/100ml). Hal ini
menunjukkan bahwa F/U = 1.75 dengan orde reaksi
2 merupakan kondisi yang optimal.

Gambar 8. Urea-formaldehid Pembanding

Terlihat pada gambar 7, hasil polimerisasi
urea-formaldehid tidak terbentuk endapan seperti
pada gambar 8. Hal ini menandakan bahwa pada
gambar 7 hanya terbentuk rantai-rantai pendek
urea-formaldehid, sedangkan pada gambar 8
produk hasil polimerisasinya sudah berbentuk
rantai panjang urea formaldehid yang ditandai
dengan adanya endapan berwana merah jambu ke
putihan. Factor yang sangat mempengaruhi produk
urea formaldehid yaitu kondisi pH, apabila pada
saat bereaksi kondisinya asam, maka akan
terbentuk senyawa Goldsmith, sehingga molekul
polimer yang dihasilkan akan rendah dan memiliki
rantai pendek.
Pada
percobaan
polimerisasi
ureaformaldehid,
terdapat
beberapa
variasi

Gambar 10. Grafik Pengaruh Densitas terhadap Waktu pada Variasi
F/U

Dari analisa densitas yang dilakukan setiap
10 menit diperoleh grafik pada gambar 10, dari ke
tiga variasi, semuanya menunjukkan peningkatan
densitas seiring berjalannya waktu. Hal ini
menandakan bahwa, seiring berjalannya waktu,
maka akan terbentuk rantai-rantai polimer ureaformaldehid. Pembentukan rantai-rantai polimer

ini, menyebabkan berat molekul pada sampel
semakin berat, dengan semakin beratnya suatu
molekul, maka densitasnya juga akan mengalami
kenaikan. Dari ke tiga variasi F/U diperoleh
densitas tertinggi disetiap waktunya pada variasi
F/U = 1.75. Hal ini terjadi karena F/U = 1.75
merupakan perbandingan yang optimal untuk
reaksi pembentukan urea-formaldehid.

Gambar 11. Grafik Pengaruh Viskositas terhadap Waktu pada
Variasi F/U

Dari analisa viskositas pada ke tiga variasi,
diperoleh nilai viskositas tertinggi pada setiap
perubahan waktu yaitu pada variasi F/U = 1.5. Hal
ini sesuai dengan grafik densitas pada gambar 10.
Densitas berbanding terbalik dengan viscositas,
apabila densitas suatu zat tinggi, maka viscositas
zat tersebut bernilai rendah.

Gambar 12. Grafik Perubahan pH pada Setiap Waktu

Pada gambar 12 menujukkan perubahan pH
pada setiap waktu dengan variasi F/U. Pada grafik
ini diperoleh hasil pada F/U = 1.75, nilai pH pada
menit ke 0 hinggan menit ke 20 pH konstan pada
pH 10. Hal ini menandakan bahwa proses

polimerisasi urea formaldehid berlangsung optimal
dibandingkan dengan variassi F/U lainnya.
Polimerisasi urea-formaldehid akan optimal jika
kondisi pada saat reaksi memiliki pH yang basa,
akan tetapi seiring berjalannya waktu, proses
polimerisasi urea-formaldehid berjalan kea rah
asam, untuk mempertahankan keadaan basa, maka
digunakan senyawa buffer untuk mempertahankan
kondisi pH. Polimerisasi urea formaldehd
berlangsung optimal pada pH dengan rentang 9-10.
5. Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan percobaan polimerisasi kondensasi
urea formaldehid dengan variasi F/U, sebagai
berikut :
a. Dari ketiga variasi F/U, didapatkan F/U
yang optimal untuk reaksi polimerisasi urea
formaldehid adalah F/U = 1.75
b. Orde reaksi pada polimerisasi urea
formaldehid yaitu orde 2.
c. Laju reaksi pada percobaan polimerisasi
urea
formaldehid
yaitu
−dC f
=0.0055. c 2f
dt
5.2 Saran
Saran yang dapat diberikan pada percobaan
polimerisasi urea formaldehid, yaitu :
a. Menggunakan indicator PP yang baru, agar
hasil titrasi sesuai
b. Menggunakan pH meter pada saat
pengukuran pH, agar dapat diketahui secara
akurat.
Daftar Pustaka
[1] Stevens, M,P 2007. Kimia Polimer. Cetakan 2.
Terjemahan L. Sopyan. Pradnya pranita. Jakarta :
xxi + 669 hlm.
[2] Efan, Ahmad. Polimer. Jurusan Teknik Mesin,
FT. UMJ. Jember.
[3] Rudin, A. 1982. The Element of Polimer Sciens
and Engineering. London : Academic Press Inc.

[4] Othmer, K. 1984. Encyclopedia of Chemical
Technology. 3rd Edition. Intersciens Publication.
John Willey and Sons. New York.
[5] Flory,PJ. 1984. Principle of Chemical
Chemistry. Edition 7. Cornell, University Press.
London.
[6] Billmeyer. 1984. Textbook of Polimer Sciens
New York. John Willey and Sons.
[7] Suppriyadi. 1985. Polimerisasi Ureaformaldehid. ITB. Bandung

[8] De’Aldio, CF. 1952. Fundamental Principles of
Polymerization. John Willey and Jons. New York
Inc.
[9] Rochmadi. 2010. Technologi Polimer.
[10]
Dhedy.
2011.
Densifikasi
Randu
Menggunakan Proses Penekanan dan Pelapisan
Permukaan Poliester. UIN Syarif Hidayatullah.
Jakarta