पॉलीएक्रिलोनाइट्राइल

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Polyacrylonitrile
Poly(acrylonitrile).png
Names
IUPAC name
poly(1-acrylonitrile)
Other names
Polyvinyl cyanide[1]
Creslan 61
Properties
(C3H3N)n
Molar mass 53.0626 ± 0.0028 g/mol
C 67.91%, H 5.7%, N 26.4%
Appearance White solid
Density 1.184 g/cm3
Melting point 300 °C (572 °F; 573 K)
Boiling point Degrades
Insoluble
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).

Polyacrylonitrile (PAN), जिसे पॉलीविनाइल साइनाइड और Creslan 61 के रूप में भी जाना जाता है, एक सिंथेटिक, अर्धक्रिस्टलीय कार्बनिक बहुलक राल है, जिसमें रैखिक सूत्र (C3H3एन)n. हालांकि यह थर्माप्लास्टिक है, यह सामान्य परिस्थितियों में पिघलता नहीं है। यह पिघलने से पहले खराब हो जाता है। अगर हीटिंग की दर 50 डिग्री प्रति मिनट या इससे अधिक है, तो यह 300 °C से ऊपर पिघल जाता है।[2] लगभग सभी पैन राल मुख्य मोनोमर के रूप में एक्रिलोनिट्राइल के साथ मोनोमर्स के मिश्रण से बने copolymer होते हैं। यह एक बहुमुखी बहुलक है जिसका उपयोग अल्ट्रा फिल्ट्रेशन मेम्ब्रेन, विपरीत परासरण के लिए खोखले फाइबर, वस्त्रों के लिए फाइबर और ऑक्सीकृत पैन फाइबर सहित विभिन्न प्रकार के उत्पादों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। पैन फाइबर बहुत उच्च गुणवत्ता वाले कार्बन फाइबर के रासायनिक अग्रदूत हैं। PAN पहले 230 °C पर हवा में ऑक्सीकृत पैन फाइबर बनाने के लिए हवा में ऑक्सीकृत होता है और फिर अक्रिय वातावरण में 1000 °C से ऊपर कार्बोनाइज्ड होता है ताकि विभिन्न प्रकार के हाई-टेक और सामान्य दैनिक अनुप्रयोगों जैसे नागरिक और सैन्य विमान दोनों में पाए जाने वाले कार्बन फाइबर बनाए जा सकें। प्राथमिक और द्वितीयक संरचनाएं, मिसाइल, ठोस प्रणोदक रॉकेट मोटर, दबाव पोत, मछली पकड़ने की छड़ें, टेनिस रैकेट और साइकिल फ्रेम। यह कई महत्वपूर्ण कॉपोलिमर में एक घटक दोहराएँ इकाई है, जैसे कि [[स्टाइरीन-acrylonitrile ]] (SAN) और एक्रिलोनिट्राइल ब्यूटडीन स्टायरीन (ABS) प्लास्टिक।

इतिहास

Polyacrylonitrile (PAN) को पहली बार 1930 में जर्मन रासायनिक समूह आईजी फारबेन के लुडविगशाफेन कार्यों में हंस फिकेंटशर और क्लॉस हक द्वारा संश्लेषित किया गया था।[3] हालांकि, चूंकि पैन गैर-गर्मी संलयन है, और उस समय उपयोग किए जा रहे किसी भी औद्योगिक विलायक में भंग नहीं हुआ था, सामग्री में आगे के शोध को रोक दिया गया था।[4] 1931 में, आईजी फारबेन के बिटरफेल्ड संयंत्र में बहुलक फाइबर रसायन विज्ञान के प्रमुख हर्बर्ट रीन ने लुडविगशाफेन कार्यों का दौरा करते हुए पैन का एक नमूना प्राप्त किया।[5] उन्होंने पाया कि पाइरिडिनियम बेंज़िलक्लोराइड, एक आयनिक तरल, पैन को भंग कर देगा।[6] उन्होंने 1938 में उत्पादन प्रक्रिया के लिए चतुर्धातुक अमोनियम सोडियम थायोसाइनेट और एल्युमीनियम पर्क्लोरेट के जलीय घोल का उपयोग करते हुए पैन पर आधारित पहला फाइबर तैयार किया और डीएमएफ सहित अन्य सॉल्वैंट्स पर विचार किया। हालांकि, बुनियादी ढांचे पर युद्धकालीन तनाव, गिरावट के बिना बहुलक को पिघलाने में असमर्थता, और समाधान प्रसंस्करण की अनुमति देने के लिए सॉल्वैंट्स अभी तक ज्ञात नहीं होने के कारण वाणिज्यिक परिचय में देरी हुई थी।[7][8] पैन फाइबर का पहला बड़े पैमाने पर उत्पादन 1946 में अमेरिकी रासायनिक समूह ड्यूपॉन्ट द्वारा किया गया था। ऑपरेशन पेपरक्लिप में जर्मन बौद्धिक संपदा की चोरी हो गई थी। ओर्लोन के रूप में ब्रांडेड उत्पाद लगभग समान जर्मन दावे के ठीक सात दिन बाद दायर पेटेंट पर आधारित था।[9] पूर्वी जर्मनी (GDR) में, औद्योगिक पॉलीएक्रिलोनिट्राइल फाइबर उत्पादन 1956 में ORWO|VEB Film- und Chemiefaserwerk Agfa Wolfen में शुरू किया गया था, जो वोल्क्रिलॉन कलेक्टिव (:de:Max Duch, Herbert Lehnert et al.) के प्रारंभिक कार्य के कारण हुआ था। . इससे पहले, कच्चे माल के उत्पादन के लिए बुना वर्क्स स्कोकोपाऊ (पॉलीएक्रिलोनिट्राइल) और लीना काम करती है (डाइमिथाइलफोर्माइड) में पूर्व शर्त बनाई गई थी।[10] उसी वर्ष, सामूहिक को अपनी उपलब्धियों के लिए विज्ञान और प्रौद्योगिकी के लिए जीडीआर के राष्ट्रीय पुरस्कार द्वितीय श्रेणी से सम्मानित किया गया।[11]


भौतिक गुण

कांच संक्रमण तापमान लगभग 95 डिग्री सेल्सियस और संलयन तापमान 322 डिग्री सेल्सियस पर है। पैन ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में घुलनशील है, जैसे कि डाइमिथाइलफॉर्मैमाइड, डाइमिथाइलएसिटामाइड, एथिलीन कार्बोनेट और प्रोपलीन कार्बोनेट कार्बोनेट, और सोडियम थायोसाइनेट, जिंक क्लोराइड या नाइट्रिक एसिड के जलीय घोल में।[12] घुलनशीलता पैरामीटर: 26.09 एमपीए1/2 (25 डिग्री सेल्सियस) 25.6 से 31.5 जे हैं1/2 सेमी−3/2. परावैद्युत स्थिरांक: 5.5 (1 kHz, 25 °C), 4.2 (1 MHz, 25 °C)। शाखित और रैखिक बहुलक के रूप में व्यवहार कर सकते हैं।

संश्लेषण

पैन के संश्लेषण के लिए अधिकांश व्यावसायिक विधियाँ एक्रिलोनिट्राइल के रेडिकल पोलीमराइजेशन पर आधारित हैं।[13] ज्यादातर मामलों में, अंतिम आवेदन के आधार पर AN के साथ-साथ अन्य विनाइल कोमोनोमर्स की थोड़ी मात्रा (1-10%) का भी उपयोग किया जाता है। पैन को संश्लेषित करने के लिए एनीओनिक पोलीमराइज़ेशन का भी उपयोग किया जा सकता है। कपड़ा अनुप्रयोगों के लिए, 40,000 से 70,000 की सीमा में आणविक भार का उपयोग किया जाता है। कार्बन फाइबर के उत्पादन के लिए उच्च आणविक भार वांछित है।

600 टेक्स (6k) पैन टो युक्त कार्बन फाइबर के उत्पादन में, फिलामेंट्स का रैखिक घनत्व 0.12 टेक्स है और फिलामेंट का व्यास 11.6 m है जो एक कार्बन फाइबर का उत्पादन करता है जिसमें 417 kgf/mm2 की फिलामेंट ताकत और 38.6 बाइंडर सामग्री होती है %। यह डेटा पैन प्रीकर्सर और कार्बन फाइबर्स से बने प्रायोगिक बैचों के सूचकांक में तालिका से प्रदर्शित किया गया है।[14]


अनुप्रयोग

Polyacrylonitrile के होमोपोलिमर का उपयोग गर्म गैस निस्पंदन सिस्टम, बाहरी शामियाना, नौकाओं के लिए पाल और फाइबर-प्रबलित कंक्रीट में फाइबर के रूप में किया गया है। पॉलीएक्रिलोनाइट्राइल युक्त सहबहुलक का उपयोग अक्सर मोज़े और स्वेटर जैसे बुने हुए कपड़े बनाने के लिए तंतुओं के रूप में किया जाता है, साथ ही टेंट और इसी तरह की वस्तुओं जैसे बाहरी उत्पादों को भी बनाया जाता है। अगर कपड़ों के एक टुकड़े के लेबल पर ऐक्रेलिक फाइबर लिखा होता है ऐक्रेलिक, तो यह पॉलीएक्रिलोनिट्राइल के कुछ कॉपोलिमर से बना है। इसे 1942 में ड्यूपॉन्ट में स्पून फाइबर में बनाया गया था और ऑरलॉन के नाम से विपणन किया गया था। Acrylonitrile आमतौर पर स्टाइलिन के साथ एक कॉमोनोमर के रूप में कार्यरत है, उदा। एक्रिलोनिट्राइल, स्टाइरीन और एक्रिलाट प्लास्टिक। ऐक्रेलिक के साथ कपड़ों की वस्तुओं की लेबलिंग (एक्रिलिक फाइबर देखें) का अर्थ है कि बहुलक में मोनोमर के रूप में कम से कम 85% एक्रिलोनिट्राइल होता है। एक विशिष्ट कॉमोनोमर विनाइल एसीटेट है, जो आसानी से रेशों को प्राप्त करने के लिए समाधान-काता जा सकता है जो रंगों द्वारा प्रवेश की अनुमति देने के लिए पर्याप्त नरम होता है। इन ऐक्रेलिक के उपयोग के फायदे यह हैं कि वे प्राकृतिक फाइबर की तुलना में कम लागत वाले हैं, वे बेहतर धूप प्रतिरोध प्रदान करते हैं और पतंगों द्वारा हमले के लिए बेहतर प्रतिरोध रखते हैं। हलोजन युक्त कॉमोनोमर्स के साथ संशोधित ऐक्रेलिक को मॉडैक्रेलिक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, जिसमें परिभाषा के अनुसार 35-85% के बीच पैन प्रतिशत से अधिक होता है। हलोजन समूहों को शामिल करने से फाइबर की ज्वाला प्रतिरोध बढ़ जाता है, जो सोने के कपड़े, तंबू और कंबल में उपयोग के लिए मॉडैक्रेलिक को उपयुक्त बनाता है। हालांकि, इन उत्पादों का नुकसान यह है कि ये महंगे होते हैं और सूखने के बाद सिकुड़ सकते हैं।

पैन कई धातु आयनों को अवशोषित करता है और अवशोषण सामग्री के अनुप्रयोग में सहायता करता है। धातु आयनों के साथ पॉलिमर की जटिल-गठन क्षमताओं के कारण एमिडॉक्सिम समूहों वाले पॉलिमर का उपयोग धातुओं के उपचार के लिए किया जा सकता है।[15] पैन में कम घनत्व, थर्मल स्थिरता, उच्च शक्ति और लोच के मापांक शामिल गुण होते हैं। इन अद्वितीय गुणों ने पैन को उच्च तकनीक में एक आवश्यक बहुलक बना दिया है।

इसकी उच्च तन्यता ताकत और तन्यता मापांक फाइबर आकार, कोटिंग्स, उत्पादन प्रक्रियाओं और पैन के फाइबर रसायन द्वारा स्थापित किए जाते हैं। इसके यांत्रिक गुण सैन्य और वाणिज्यिक विमानों के लिए समग्र संरचनाओं में महत्वपूर्ण हैं।[16]


कार्बन फाइबर

Polyacrylonitrile का उपयोग 90% कार्बन फाइबर उत्पादन के अग्रदूत के रूप में किया जाता है।[17] बोइंग और एयरबस के वाइड-बॉडी एयरफ्रेम का लगभग 20-25% कार्बन फाइबर हैं। हालांकि, आवेदन पैन के उच्च मूल्य लगभग $15/पौंड द्वारा सीमित हैं।[18]


ग्लासी कार्बन

ग्लासी कार्बन, इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में एक सामान्य इलेक्ट्रोड सामग्री है, जिसे कई दिनों की अवधि में 1000 से 3000 °C के दबाव में पॉलीएक्रिलोनाइट्राइल के ताप-उपचार ब्लॉकों द्वारा बनाया जाता है। प्रक्रिया गैर-कार्बन परमाणुओं को हटाती है और उत्कृष्ट चालकता के साथ संयुग्मित डबल बॉन्ड संरचना बनाती है।[19]


ऑक्सीकृत पॉलीएक्रिलोनिट्राइल फाइबर (ओपीएफ)

ऑक्सीकृत पैन फाइबर का उपयोग स्वाभाविक रूप से ज्वाला प्रतिरोधी (एफआर) कपड़े बनाने के लिए किया जाता है आम तौर पर जब इसका उपयोग सुरक्षात्मक परिधानों के लिए FR कपड़ों में किया जाता है तो इसे OPF (ऑक्सीडाइज्ड पॉलीएक्रिलोनिट्राइल फाइबर) कहा जाता है और यह एक उच्च-प्रदर्शन, लागत प्रभावी लौ और गर्मी प्रतिरोध समाधान है। OPF को व्यावसायिक रूप से उत्पादित सबसे अधिक FR कपड़ों में से एक माना जा सकता है क्योंकि इसका LOI (लिमिटिंग ऑक्सीजन इंडेक्स) 45-55% की सीमा में है जो अन्य सामान्य FR कपड़ों की तुलना में उपलब्ध उच्चतम LOI श्रेणियों में से एक है, जिनमें कम LOI होता है। मूल्य (जैसे नोमेक्स @ 28-30%, केवलर @ 28-30%, मॉडैक्रेलिक @ 32-34%, पीबीआई @ 41%, और एफआर-विस्कोस @ 28%); और ओपीएफ अन्य सामान्य कपड़ों (जैसे नोमेक्स, एफआर पॉलिएस्टर, और कपास) की तुलना में जलने पर सबसे कम जहरीली गैस उत्पादन भी प्रदर्शित करता है।

समर्थन बहुलक

Polyacrylonitrile परमाणु कचरे की सफाई के लिए आयन एक्सचेंज सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए adsorbents के लिए झरझरा सहायक बहुलक के रूप में उपयोग पाता है। इस मामले में पैन को एक ध्रुवीय विलायक जैसे डीएमएसओ में वांछित adsorbent और एक पृष्ठसक्रियकारक के साथ भंग कर दिया जाता है और फिर पानी में गिरा दिया जाता है जहां यह दुर्घटनाग्रस्त हो जाता है और स्तंभ उपयोग के लिए उपयुक्त मोती बनाता है।[20]


त्वचा की ्स

Polyacrylonitrile कार्बन और नाइट्रोजन यौगिकों के रेडिओलिसिस के माध्यम से गठित विभिन्न कार्बनिक यौगिकों के एक लाल-नारंगी मिश्रण, थोलिन के अग्रदूत के रूप में प्रयोगों में प्रयोग किया जाता है। प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले थोलिन्स में पॉलीएक्रिलोनाइट्राइल और कुछ अमीनो समूहों वाले संबंधित विषमबहुलक होने की उम्मीद है। <रेफरी नाम = ग्रह और अंतरिक्ष विज्ञान पीपी। 279-288>Nna-Mvondo, Delphine; de la Fuente, José L.; Ruiz-Bermejo, Marta; Khare, Bishun; McKay, Christopher P. (September 2013). "एक साथ टीजी-एमएस, डीटीए, डीएससी विश्लेषण द्वारा टाइटन के थोलिन्स का थर्मल लक्षण वर्णन". Planetary and Space Science. 85: 279–288. Bibcode:2013P&SS...85..279N. doi:10.1016/j.pss.2013.06.025.</ref>

संदर्भ

  1. ↑ J Gordon Cook (1984). Handbook of Textile Fibres: Man-Made Fibres. Woodhead Publishing. p. 393. ISBN 9781855734852.
  2. ↑ Gupta, A. K.; Paliwal, D. K.; Bajaj, P. (1998). "एक्रिलोनिट्राइल पॉलिमर का पिघलने वाला व्यवहार". Journal of Applied Polymer Science. 70 (13): 2703–2709. doi:10.1002/(sici)1097-4628(19981226)70:13<2703::aid-app15>3.3.co;2-u.
  3. ↑ H. Finkentscher, C. Heuck, DE Patent 654989, Verfahren zur Herstellung von Polymerisationprodukten, Anmeldetag 18.2.1930 [1]
  4. ↑ Walter Wetzel, Entdeckungsgeschichte der Polyfluorethylene - Zufall oder Ergebnis gezielter Forschung? N.T. M. 13 (2005) 79–91
  5. ↑ "KUNSTFASERN / INDUSTRIE : Das Salz der Mode - DER SPIEGEL 20/1955". www.spiegel.de.
  6. ↑ H. Rein, DE-Patent 631756, Verfahren zur Lösung von polymerem Acrylsäurenitril, Anmeldetag 8 August 1934 [2]
  7. ↑ Rein, Herbert (1948). "Polyacrylonitrile फाइबर सिंथेटिक फाइबर का एक नया समूह". Angewandte Chemie. 60 (6): 159–161. Bibcode:1948AngCh..60..159R. doi:10.1002/ange.19480600607.
  8. ↑ Bunsell, A.R. (18 January 2018). कपड़ा और तकनीकी फाइबर के गुणों की पुस्तिका (2nd ed.). Woodhead Publishing. ISBN 9780081012727.
  9. ↑ C. H. Ray US Patent 2 404 713, Method for Preparing Polymeric Solutions, Filing date: 17.06.1942 [3]
  10. ↑ Herbert Bode Geschichte der Chemiefaser-industrie der Deutschen Demokratischen Republik. In: Mitteilungen, Gesellschaft Deutscher Chemiker / Fachgruppe Geschichte der Chemie (Frankfurt/Main), Bd. 14 (1998), S. 162. Retrieves 13 December 2021.
  11. ↑ Lothar Rudolph: Eigenschaften, Verspinnung und Einsatzmöglichkeiten von Wolcrylon. Mitteilung aus dem Zellwolle-Technikum der VEB Filmfabrik Agfa Wolfen. Wolfen 1954.
  12. ↑ Internet, D4W Comunicação - Soluções em. "IGTPAN". www.igtpan.com. Retrieved 2018-05-10.
  13. ↑ Guyot, Alain (1986). "16 - Precipitation Polymerization". व्यापक पॉलिमर विज्ञान और पूरक. Vol. 4. Pergamon. p. 261-273. doi:10.1016/B978-0-08-096701-1.00131-2. ISBN 978-0-08-096701-1.
  14. ↑ Serkov, A; Radishevskii, M (2008). "पॉलीएक्रिलोनाइट्राइल पर आधारित कार्बन फाइबर के उत्पादन की स्थिति और संभावनाएँ". Fibre Chemistry. 40 (1): 24–31. doi:10.1007/s10692-008-9012-y. S2CID 137117495.
  15. ↑ Delong, Liu (2011). "एकल-इलेक्ट्रॉन ट्रांसफर-लिविंग रेडिकल पोलीमराइजेशन द्वारा पॉलीएक्रिलोनिट्राइल का संश्लेषण उत्प्रेरक के रूप में Fe (0) का उपयोग करके और संशोधन के बाद इसकी अवशोषण गुण". Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 49 (13): 2916–2923. Bibcode:2011JPoSA..49.2916L. doi:10.1002/pola.24727.
  16. ↑ "Polyacrylonitrile (PAN) कार्बन फाइबर औद्योगिक क्षमता आकलन" (PDF). United States of America Department of Defense. Archived from the original (PDF) on 4 March 2016. Retrieved 4 December 2013.
  17. ↑ "Top 9 Things You Didn't Know about Carbon Fiber | Department of Energy". Energy.gov. 2013-03-29. Retrieved 2013-12-08.
  18. ↑ John McElroy. "विनिर्माण प्रगति कार्बन फाइबर को बड़े पैमाने पर उत्पादन के करीब लाती है". Autoblog. Retrieved 2013-12-08.
  19. ↑ इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री की पुस्तिका. Elsevier. 2021-07-02.
  20. ↑ Alistair Holdsworth. "सीजियम-चयनात्मक अमोनियम फॉस्फोमोलीबडेट-पॉलीएक्रिलोनाइट्राइल (एएमपी-पैन) कंपोजिट के आयन एक्सचेंज गुणों पर गामा किरणन का प्रभाव खर्च किए गए ईंधन पुनर्चक्रण स्थितियों के तहत". MDPI. Retrieved 2021-02-03.


बाहरी संबंध

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