पॉलीमर संश्लेषण विधियाँ
पॉलीमर संश्लेषण विधियाँ प्रक्रिया के प्रारूप हैं—जैसे बल्क, विलयन, सस्पेंशन और इमल्शन—और संरचनात्मक रणनीतियाँ जैसे कोपॉलीमराइज़ेशन और क्रॉसलिंकिंग, जिनके माध्यम से एक चयनित पॉलीमराइज़ेशन तंत्र को व्यावहारिक पैमाने पर ऊष्मा, श्यानता और उत्पाद के रूप पर नियंत्रण के साथ निष्पादित किया जाता है।
Definition
पॉलीमर संश्लेषण विधियाँ प्रायोगिक और औद्योगिक तकनीकें हैं—मुख्य रूप से अभिक्रिया माध्यम के भौतिक चरण और मोनोमर संरचना द्वारा वर्गीकृत—जिनका उपयोग मोनोमर्स को वांछित मोलर द्रव्यमान, वास्तुकला और भौतिक रूप के पॉलीमर्स में बदलने के लिए किया जाता है।
Scope
यह क्षेत्र बताता है कि पॉलीमराइज़ेशन को भौतिक रूप से कैसे संचालित किया जाता है और संरचनात्मक रूप से कैसे डिज़ाइन किया जाता है: सजातीय बल्क और विलयन प्रक्रियाएँ, विषम सस्पेंशन और इमल्शन सिस्टम, कोपॉलीमर संरचना के आँकड़े और नियंत्रण, और क्रॉसलिंक्ड नेटवर्क और जैल का निर्माण। यह ऊष्मा और श्यानता प्रबंधन, कण और मोलर-द्रव्यमान नियंत्रण, और प्रक्रिया चयन तथा उत्पाद आकृति विज्ञान के बीच संबंधों को संबोधित करता है।
Sub-topics
Core questions
- बल्क, विलयन, सस्पेंशन या इमल्शन प्रक्रिया का चयन ऊष्मा निष्कासन, श्यानता और उत्पाद के रूप को कैसे प्रभावित करता है?
- रूपांतरण आगे बढ़ने पर कोपॉलीमर की संरचना और अनुक्रम को क्या नियंत्रित करता है?
- क्रॉसलिंकिंग सिस्टम में नेटवर्क घनत्व और जेल बिंदु को कैसे नियंत्रित किया जाता है?
- पॉलीमराइज़ेशन तंत्र और लक्षित अनुप्रयोग से प्रक्रिया का चयन कैसे होता है?
Key theories
- कोपॉलीमर संरचना समीकरण
- प्रतिक्रियाशीलता अनुपात प्रत्येक रेडिकल की अपने स्वयं के बनाम दूसरे मोनोमर को जोड़ने की प्राथमिकता को निर्धारित करते हैं, और परिणामी समीकरण तात्कालिक कोपॉलीमर संरचना, रूपांतरण के साथ संरचना बहाव, और क्या एक प्रणाली वैकल्पिक, यादृच्छिक या ब्लॉकी अनुक्रमों की ओर प्रवृत्त होती है, की भविष्यवाणी करता है।
- इमल्शन पॉलीमराइज़ेशन काइनेटिक्स
- सर्फेक्टेंट-स्थिर मोनोमर-फुले हुए कणों में रेडिकल्स का विभाजन इमल्शन पॉलीमराइज़ेशन को एक साथ उच्च दर और उच्च मोलर द्रव्यमान प्राप्त करने देता है, एक ऐसा संयोजन जो सजातीय रेडिकल सिस्टम में असंभव है और कण न्यूक्लिएशन और वृद्धि के स्मिथ-ईवार्ट उपचार द्वारा वर्णित है।
Mechanisms
बल्क पॉलीमराइज़ेशन में, अघुलित मोनोमर अभिक्रिया करता है, जिससे उच्च शुद्धता मिलती है लेकिन ऊष्मा-निष्कासन और श्यानता की गंभीर समस्याएँ होती हैं। विलयन पॉलीमराइज़ेशन में श्यानता को नियंत्रित करने और ऊष्मा को फैलाने के लिए विलायक मिलाया जाता है, जिसकी कीमत विलायक को हटाने और संभावित श्रृंखला स्थानांतरण के रूप में चुकानी पड़ती है। सस्पेंशन पॉलीमराइज़ेशन में मोनोमर की बूंदों को पानी में फैलाया जाता है, प्रत्येक एक छोटे बल्क रिएक्टर के रूप में कार्य करती है जो बीड्स उत्पन्न करती है। इमल्शन पॉलीमराइज़ेशन में मोनोमर को सर्फेक्टेंट मिसेल और कणों में फैलाया जाता है, जिससे रेडिकल्स अलग हो जाते हैं ताकि दर और मोलर द्रव्यमान एक साथ बढ़ें। कोपॉलीमराइज़ेशन और क्रॉसलिंकिंग संरचनात्मक नियंत्रण को अध्यारोपित करते हैं, जिसमें बहुक्रियात्मक मोनोमर्स जेल बिंदु तक पहुँचने के बाद नेटवर्क बनाते हैं।
Clinical relevance
प्रक्रिया का चयन उत्पाद के रूप और अर्थशास्त्र को निर्धारित करता है: इमल्शन पॉलीमराइज़ेशन लेटेक्स पेंट, चिपकने वाले पदार्थ और सिंथेटिक रबर बनाता है; सस्पेंशन पॉलीमराइज़ेशन विस्तार योग्य पॉलीस्टाइनिन बीड्स और आयन-एक्सचेंज रेजिन बनाता है; विलयन और बल्क प्रक्रियाएँ फाइबर, फिल्म और कास्ट लेखों के लिए उपयोगी हैं। कोपॉलीमराइज़ेशन गुणों को लगातार ट्यून करता है, और नियंत्रित क्रॉसलिंकिंग इलास्टोमर्स, थर्मोसेट्स और हाइड्रोजेल के व्यवहार को निर्धारित करता है।
History
द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान और बाद में सिंथेटिक रबर और लेटेक्स के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए विषम पॉलीमराइज़ेशन प्रक्रियाओं को तेजी से विकसित किया गया था, जिसमें 1948 में इमल्शन पॉलीमराइज़ेशन के स्मिथ-ईवार्ट सिद्धांत को प्रतिपादित किया गया था। प्रतिक्रियाशीलता अनुपात के माध्यम से कोपॉलीमराइज़ेशन का मात्रात्मक सिद्धांत 1940 के दशक में स्थापित किया गया था, जिससे रसायनज्ञों को कोपॉलीमर संरचना पर पूर्वानुमानित नियंत्रण मिला।
Key figures
- Wendell Smith
- Roswell Ewart
- Frank Mayo
- Cheves Walling
Related topics
Seminal works
- odian2004
- young2011
Frequently asked questions
- उद्योग में इमल्शन पॉलीमराइज़ेशन का व्यापक रूप से उपयोग क्यों किया जाता है?
- अलग-अलग कणों में बढ़ते रेडिकल्स को अलग करके, यह दर और मोलर द्रव्यमान दोनों को एक साथ उच्च होने देता है, पानी को एक सुरक्षित, सस्ते ऊष्मा-स्थानांतरण माध्यम के रूप में उपयोग करता है, और सीधे उपयोग योग्य लेटेक्स उत्पन्न करता है—जो पेंट, चिपकने वाले पदार्थ और कोटिंग्स के लिए आदर्श है।
- बल्क पॉलीमराइज़ेशन का मुख्य दोष क्या है?
- ऊष्मा को अवशोषित करने या श्यानता को कम करने के लिए कोई विलायक न होने के कारण, अत्यधिक ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया गर्म स्थानों, अनियंत्रित अभिक्रिया और माध्यम के गाढ़ा होने पर मिश्रण में कठिनाई का कारण बन सकती है, इसलिए बहुत शुद्ध उत्पाद देने के बावजूद इसे सावधानीपूर्वक तापीय नियंत्रण की आवश्यकता होती है।