इमल्शन और सस्पेंशन पॉलीमराइजेशन

इमल्शन और सस्पेंशन पॉलीमराइजेशन विषम, जल-आधारित प्रक्रियाएँ हैं जिनमें मोनोमर को मिसेल या बूंदों के रूप में फैलाया जाता है; इमल्शन विशिष्ट रूप से कणों को अलग करके दर और मोलर द्रव्यमान दोनों को एक साथ उच्च होने देता है, जबकि सस्पेंशन पॉलीमर बीड्स उत्पन्न करता है।

Definition

इमल्शन पॉलीमराइजेशन एक विषम रेडिकल प्रक्रिया है जिसमें मोनोमर को सर्फेक्टेंट के साथ पानी में इमल्सीकृत किया जाता है और सर्फेक्टेंट-स्थिर कणों के अंदर पॉलीमराइज़ होता है; सस्पेंशन पॉलीमराइजेशन एक विषम प्रक्रिया है जिसमें सस्पेंडिंग एजेंट द्वारा स्थिर मोनोमर ड्रॉपलेट प्रत्येक छोटे थोक रिएक्टर की तरह पॉलीमराइज़ होकर पॉलीमर बीड्स देते हैं।

Scope

यह विषय दो प्रमुख जलीय विषम प्रक्रियाओं को शामिल करता है। इमल्शन पॉलीमराइजेशन के लिए इसमें सर्फेक्टेंट मिसेल, कण न्यूक्लिएशन, स्मिथ-ईवर्ट विवरण के तीन अंतराल और रेडिकल कंपार्टमेंटलाइज़ेशन शामिल हैं। सस्पेंशन पॉलीमराइजेशन के लिए इसमें सस्पेंडिंग एजेंटों द्वारा मोनोमर ड्रॉपलेट स्थिरीकरण, बीड निर्माण और प्रत्येक ड्रॉपलेट के भीतर अनिवार्य रूप से थोक-जैसी गतिजता शामिल है। दोनों में निरंतर चरण के रूप में पानी उत्कृष्ट ताप हस्तांतरण प्रदान करता है।

Core questions

• कणों में रेडिकल को अलग करने से इमल्शन पॉलीमराइजेशन एक साथ उच्च दर और उच्च मोलर द्रव्यमान कैसे प्राप्त कर पाता है?
• कण कहाँ न्यूक्लिएट होते हैं और स्मिथ-ईवर्ट चित्र उनके विकास का वर्णन कैसे करता है?
• सस्पेंडिंग एजेंट और हिलाना सस्पेंशन पॉलीमराइजेशन में बीड के आकार को कैसे निर्धारित करते हैं?
• दोनों प्रक्रियाओं में पानी निरंतर चरण के रूप में इतनी अच्छी तरह से क्यों काम करता है?

Key theories

इमल्शन पॉलीमराइजेशन का स्मिथ-ईवर्ट सिद्धांत

पॉलीमराइजेशन कई छोटे मोनोमर-सूजे हुए कणों में होता है, जिनमें से प्रत्येक में औसतन लगभग आधा रेडिकल होता है, इसलिए एक रेडिकल जो एक कण में प्रवेश करता है वह तब तक फैलता है जब तक कि दूसरा प्रवेश नहीं करता और उसे समाप्त नहीं करता; यह कंपार्टमेंटलाइज़ेशन दर को समाप्ति से अलग करता है और एक साथ उच्च दर और उच्च मोलर द्रव्यमान उत्पन्न करता है।

Mechanisms

इमल्शन पॉलीमराइजेशन में, अपने क्रांतिक मिसेल सांद्रता से ऊपर का सर्फेक्टेंट मिसेल बनाता है जहाँ पानी में घुलनशील आरंभक रेडिकल प्रवेश करते हैं और पॉलीमराइज़ करना शुरू करते हैं; मोनोमर ड्रॉपलेट जलाशयों से पानी के माध्यम से फैलकर बढ़ते कणों को पोषित करता है। क्योंकि प्रत्येक कण में अधिक से अधिक कुछ रेडिकल होते हैं और प्रवेश करने वाले रेडिकल केवल रुक-रुक कर एक-दूसरे को समाप्त करते हैं, प्रति कण प्रभावी रेडिकल जीवनकाल लंबा होता है, जिससे उच्च दर पर उच्च मोलर द्रव्यमान प्राप्त होता है। सस्पेंशन पॉलीमराइजेशन में, यांत्रिक आंदोलन तेल में घुलनशील मोनोमर को एक सुरक्षात्मक कोलाइड द्वारा स्थिर बूंदों में तोड़ता है; प्रत्येक बूंद थोक गतिजता द्वारा एक ठोस बीड में पॉलीमराइज़ होती है, जिसका आकार हिलाने और स्टेबलाइजर द्वारा निर्धारित होता है।

Clinical relevance

इमल्शन पॉलीमराइजेशन जल-आधारित पेंट, चिपकने वाले पदार्थ, कागज और कपड़ा कोटिंग्स, और स्टाइरीन-ब्यूटाडीन रबर जैसे सिंथेटिक रबर में उपयोग किए जाने वाले लेटेक्स का उत्पादन करता है, जो सीधे उपयोग योग्य, कम-वीओसी फैलाव में पॉलीमर प्रदान करता है। सस्पेंशन पॉलीमराइजेशन पॉली(विनाइल क्लोराइड) और पॉलीस्टाइरीन बीड्स, विस्तार योग्य पॉलीस्टाइरीन, और आयन-एक्सचेंज और क्रोमैटोग्राफी रेजिन के लिए उपयोग किए जाने वाले क्रॉसलिंक्ड बीड्स का उत्पादन करता है।

History

इमल्शन पॉलीमराइजेशन को द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान सिंथेटिक रबर बनाने के लिए बढ़ाया गया था, और इसकी क्रियाविधि को मिसेल न्यूक्लिएशन की हार्किन्स की गुणात्मक तस्वीर और फिर 1948 में प्रकाशित मात्रात्मक स्मिथ-ईवर्ट गतिज सिद्धांत द्वारा स्पष्ट किया गया था, जो मानक ढाँचा बना हुआ है।

Key figures

• Wendell Smith
• Roswell Ewart
• William Harkins

Seminal works

• odian2004
• young2011

Frequently asked questions

इमल्शन पॉलीमराइजेशन एक ही समय में उच्च दर और उच्च मोलर द्रव्यमान क्यों प्राप्त कर सकता है?

रेडिकल अलग-अलग कणों में अलग-थलग होते हैं, इसलिए एक बढ़ता हुआ रेडिकल दूसरे द्वारा जल्दी समाप्त नहीं होता है। इसलिए प्रत्येक श्रृंखला लंबे समय तक बढ़ती है (उच्च मोलर द्रव्यमान) जबकि कई कण समानांतर में पॉलीमराइज़ होते हैं (उच्च दर)—एक संयोजन जो एक ही सजातीय चरण में असंभव है।

इमल्शन और सस्पेंशन पॉलीमराइजेशन में क्या अंतर है?

इमल्शन सर्फेक्टेंट मिसेल और पानी में घुलनशील आरंभक का उपयोग करता है, जिससे उप-माइक्रोन लेटेक्स कण बनते हैं। सस्पेंशन एक सुरक्षात्मक कोलाइड और तेल में घुलनशील आरंभक का उपयोग करता है, जिससे बहुत बड़े बीड्स बनते हैं, जिनमें से प्रत्येक एक छोटे थोक रिएक्टर की तरह व्यवहार करता है।