बल्क और सॉल्यूशन पॉलीमराइज़ेशन

बल्क और सॉल्यूशन पॉलीमराइज़ेशन समरूप प्रक्रिया प्रारूप हैं: बल्क में अधिकतम शुद्धता के लिए अविलेय मोनोमर की प्रतिक्रिया होती है, जबकि सॉल्यूशन में श्यानता को नियंत्रित करने और प्रतिक्रिया की ऊष्मा को फैलाने के लिए एक विलायक मिलाया जाता है।

Definition

बल्क पॉलीमराइज़ेशन अविलेय मोनोमर में (वैकल्पिक रूप से एक घुलनशील आरंभकर्ता के साथ) किया जाता है, जबकि सॉल्यूशन पॉलीमराइज़ेशन मोनोमर और आरंभकर्ता के साथ एक निष्क्रिय विलायक में घुलने पर किया जाता है जो पूरी प्रतिक्रिया के दौरान एक ही चरण में रहता है।

Scope

यह विषय दो समरूप पॉलीमराइज़ेशन प्रक्रियाओं—बल्क (द्रव्यमान) और सॉल्यूशन—को शामिल करता है, जिसमें उनकी ऊष्मा-स्थानांतरण और श्यानता व्यवहार, बल्क प्रणालियों में स्वतः-त्वरण का जोखिम, तापमान और श्यानता को नियंत्रित करने में विलायक की भूमिका, विलायक श्रृंखला स्थानांतरण, और शुद्धता, निष्कासन चरणों और रिएक्टर डिज़ाइन के व्यावहारिक व्यापार-बंद शामिल हैं जो यह निर्धारित करते हैं कि प्रत्येक को कब चुना जाता है।

Core questions

• बल्क प्रणालियों में बिना तनुकारक के पॉलीमराइज़ेशन की तीव्र ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया को कैसे प्रबंधित किया जाता है?
• जोड़ा गया विलायक श्यानता, ऊष्मा स्थानांतरण और मोलर द्रव्यमान को कैसे बदलता है?
• विलायक श्रृंखला स्थानांतरण मोलर द्रव्यमान को कब महत्वपूर्ण रूप से सीमित करता है?
• कौन से उत्पाद रूप और शुद्धता बल्क बनाम सॉल्यूशन प्रसंस्करण का पक्ष लेते हैं?

Key theories

बल्क पॉलीमराइज़ेशन में स्वतः-त्वरण

एक अविलेय रेडिकल प्रणाली में रूपांतरण और श्यानता बढ़ने के साथ, प्रसार-सीमित समाप्ति धीमी हो जाती है जबकि प्रसार जारी रहता है, जिससे दर और तापमान में तेजी आती है (जेल या ट्रॉम्सडॉर्फ प्रभाव), जो बल्क प्रसंस्करण का एक केंद्रीय खतरा और नियंत्रण समस्या है।

Mechanisms

बल्क पॉलीमराइज़ेशन में केवल मोनोमर, आरंभकर्ता और बढ़ते हुए पॉलीमर ही मौजूद होते हैं, इसलिए रूपांतरण बढ़ने के साथ माध्यम नाटकीय रूप से गाढ़ा हो जाता है, जिससे ऊष्मा निष्कासन और मिश्रण बाधित होता है और स्वतः-त्वरण को बढ़ावा मिलता है। सॉल्यूशन पॉलीमराइज़ेशन में एक निष्क्रिय विलायक प्रणाली को पतला करता है, जिससे श्यानता कम होती है और ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया फैलती है, जो सुचारू तापमान नियंत्रण प्रदान करती है; इसके व्यापार-बंद कम रिएक्टर उत्पादकता, विलायक में संभावित श्रृंखला स्थानांतरण जो मोलर द्रव्यमान को सीमित करता है, और एक बाद का विलायक-निष्कासन चरण हैं।

Clinical relevance

बल्क पॉलीमराइज़ेशन का उपयोग पॉली(मिथाइल मेथैक्रिलेट) शीट जैसे कास्ट लेखों के लिए और कुछ संघनन पॉलिमर के लिए किया जाता है जहाँ शुद्धता मायने रखती है और उप-उत्पादों को वैक्यूम के तहत हटाया जाता है। सॉल्यूशन पॉलीमराइज़ेशन को तब पसंद किया जाता है जब पॉलीमर का सीधे सॉल्यूशन में उपयोग किया जाता है—जैसे कई कोटिंग्स, चिपकने वाले पदार्थ और दबाव-संवेदनशील उत्पादों में—या जब सटीक तापमान नियंत्रण आवश्यक होता है।

History

पॉली(मिथाइल मेथैक्रिलेट) की बल्क कास्टिंग का व्यावसायीकरण 1930 के दशक में हुआ था, और बल्क रेडिकल गतिकी के लिए केंद्रीय स्वतः-त्वरण घटना को 1940 के दशक में ट्रॉम्सडॉर्फ और नॉरिश और स्मिथ द्वारा चित्रित किया गया था, जिससे ऊष्मा-प्रबंधन बाधाएं स्थापित हुईं जो अभी भी प्रक्रिया डिजाइन का मार्गदर्शन करती हैं।

Key figures

• Ernst Trommsdorff
• Eberhard Norrish

Seminal works

• odian2004
• stevens1999

Frequently asked questions

यदि बल्क पॉलीमराइज़ेशन अधिक शुद्ध उत्पाद देता है तो विलायक क्यों मिलाया जाता है?

विलायक पॉलीमराइज़ेशन की बड़ी ऊष्मा को अवशोषित करता है और श्यानता को प्रबंधनीय रखता है, जिससे गर्म स्थानों और अनियंत्रित प्रतिक्रिया को रोका जा सकता है। इसकी लागत कम थ्रूपुट, एक विलायक-निष्कासन चरण, और विलायक में संभावित श्रृंखला स्थानांतरण है जो मोलर द्रव्यमान को सीमित करता है।

बल्क कास्टिंग द्वारा शास्त्रीय रूप से कौन सा उत्पाद बनाया जाता है?

पॉली(मिथाइल मेथैक्रिलेट) शीट (एक्रिलिक ग्लास) को कांच की प्लेटों के बीच बल्क में ढाला जाता है, जिसमें विलायक की अनुपस्थिति का लाभ उठाकर एक प्रकाशीय रूप से स्पष्ट, उच्च-शुद्धता वाला उत्पाद प्राप्त होता है।