पॉलीमर नेटवर्क का निर्माण और क्रॉसलिंकिंग
क्रॉसलिंकिंग पॉलीमर श्रृंखलाओं को एक सतत नेटवर्क में जोड़ती है, जिससे एक घुलनशील, गलनीय सामग्री एक अघुलनशील इलास्टोमर, थर्मोसेट या जेल में बदल जाती है, जिसके गुण क्रॉसलिंक के घनत्व द्वारा नियंत्रित होते हैं।
Definition
क्रॉसलिंकिंग अलग-अलग पॉलीमर श्रृंखलाओं के बीच सहसंयोजक (या मजबूत भौतिक) बंधों का निर्माण है, और नेटवर्क निर्माण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा ऐसे क्रॉसलिंक श्रृंखलाओं को एक एकल मैक्रोस्कोपिक अणु में जोड़ते हैं जो अब घुलता या पिघलता नहीं है बल्कि लोचदार रूप से फूलता और विकृत होता है।
Scope
यह विषय नेटवर्क निर्माण के रसायन विज्ञान और सांख्यिकी को शामिल करता है: बहुक्रियात्मक मोनोमर्स के साथ स्टेप-ग्रोथ के दौरान क्रॉसलिंकिंग, पूर्व-निर्मित श्रृंखलाओं का वल्कनीकरण और रासायनिक क्रॉसलिंकिंग, जेल बिंदु और जेलन पर मोलर द्रव्यमान का विचलन, सोल और जेल अंशों के बीच अंतर, क्रॉसलिंक्ड नेटवर्क का फूलना, और क्रॉसलिंक घनत्व तथा इलास्टोमर्स और थर्मोसेट के मापांक के बीच संबंध।
Core questions
- प्रतिक्रिया की किस सीमा पर एक शाखाकरण प्रणाली जेल बिंदु तक पहुँचती है?
- क्रॉसलिंक घनत्व मापांक, फूलने और सोल/जेल विभाजन को कैसे निर्धारित करता है?
- वल्कनीकरण और थर्मोसेट क्यूर पॉलीमराइजेशन के दौरान नेटवर्क निर्माण से कैसे भिन्न होते हैं?
- क्रॉसलिंक्ड नेटवर्क क्यों फूलते हैं लेकिन घुलते नहीं हैं?
Key theories
- फ्लोरी-स्टॉकमेयर जेलन सिद्धांत
- बहुक्रियात्मक इकाइयों के बीच बंधन निर्माण का सांख्यिकीय उपचार एक महत्वपूर्ण रूपांतरण—जेल बिंदु—की भविष्यवाणी करता है जिस पर भार-औसत मोलर द्रव्यमान विचलन करता है और एक अनंत नेटवर्क पहली बार प्रकट होता है, और यह उस बिंदु से परे घुलनशील सोल और अघुलनशील जेल के बीच वितरण देता है।
- रबर की लोच और क्रॉसलिंक घनत्व
- एक क्रॉसलिंक्ड नेटवर्क का संतुलन लोचदार मापांक प्रति इकाई आयतन नेटवर्क श्रृंखलाओं की संख्या के समानुपाती होता है, इसलिए मापांक या संतुलन फूलने को मापने से क्रॉसलिंक घनत्व और क्रॉसलिंक के बीच औसत मोलर द्रव्यमान की जानकारी मिलती है।
Mechanisms
नेटवर्क या तो पॉलीमराइजेशन के दौरान बनते हैं, जब दो से अधिक कार्यक्षमता वाले मोनोमर्स शाखा बिंदु बनाते हैं जो अंततः एक अनंत संरचना में जुड़ते हैं, या पॉलीमराइजेशन के बाद, जब पूर्व-निर्मित श्रृंखलाएं जुड़ती हैं—वल्कनीकृत रबर में सल्फर पुलों द्वारा, इपॉक्सी में क्यूरिंग एजेंटों द्वारा, या विकिरण द्वारा। जैसे-जैसे क्रॉसलिंकिंग आगे बढ़ती है, मोलर द्रव्यमान बढ़ता है और शाखाएं बढ़ती हैं जब तक कि, जेल बिंदु पर, एक एकल नेटवर्क नमूने में फैल नहीं जाता; उस बिंदु से परे सामग्री में एक अघुलनशील जेल अंश होता है जो सिकुड़ते हुए घुलनशील सोल अंश के साथ सह-अस्तित्व में होता है, और नेटवर्क अच्छे सॉल्वैंट्स में अपने क्रॉसलिंक घनत्व द्वारा निर्धारित सीमा तक फूलता है।
Clinical relevance
क्रॉसलिंकिंग आधुनिक सामग्रियों के लिए आवश्यक इलास्टोमर्स, थर्मोसेट और जेल बनाती है: टायरों और सील के लिए वल्कनीकृत रबर, चिपकने वाले और कंपोजिट के लिए इपॉक्सी और फेनोलिक रेजिन, और कॉन्टैक्ट लेंस, सुपरएब्जॉर्बेंट और ऊतक मचान के लिए क्रॉसलिंक्ड हाइड्रोजेल। क्योंकि एक थर्मोसेट को फिर से पिघलाया नहीं जा सकता है, नेटवर्क निर्माण यह भी परिभाषित करता है कि क्या कोई सामग्री पिघलने से पुनर्चक्रण योग्य है।
History
चार्ल्स गुडइयर द्वारा 1839 में रबर के वल्कनीकरण की खोज पहली व्यावहारिक क्रॉसलिंकिंग प्रक्रिया थी, और जेलन का सांख्यिकीय सिद्धांत फ्लोरी और स्वतंत्र रूप से स्टॉकमेयर द्वारा लगभग 1941-1944 में विकसित किया गया था, जिसने जेल बिंदु की भविष्यवाणी की और आणविक शाखाकरण को सोल-जेल संक्रमण से जोड़ा।
Key figures
- Paul Flory
- Walter Stockmayer
- Charles Goodyear
Related topics
Seminal works
- flory1953
- odian2004
Frequently asked questions
- जेल बिंदु क्या है?
- यह प्रतिक्रिया की वह महत्वपूर्ण सीमा है जिस पर क्रॉसलिंकिंग पहली बार पूरे नमूने में फैले एक एकल नेटवर्क का उत्पादन करती है। उस बिंदु पर भार-औसत मोलर द्रव्यमान विचलन करता है और सामग्री एक चिपचिपे तरल से एक अघुलनशील, लोचदार जेल में बदल जाती है।
- एक क्रॉसलिंक्ड पॉलीमर क्यों फूलता है लेकिन घुलता नहीं है?
- सहसंयोजक नेटवर्क सभी श्रृंखलाओं को एक विशाल अणु के रूप में एक साथ रखता है, इसलिए विलायक प्रवेश कर सकता है और नेटवर्क का विस्तार कर सकता है लेकिन व्यक्तिगत श्रृंखलाओं को अलग नहीं कर सकता है। क्रॉसलिंक घनत्व बढ़ने पर फूलने की डिग्री कम हो जाती है।