संसाधन (रसायन विज्ञान)

इलाज एक रासायनिक प्रक्रिया है जो बहुलक रसायन विज्ञान और प्रक्रिया अभियंता में नियोजित होती है जो बहुलक श्रृंखलाओं के पार लिंक िंग द्वारा बहुलक सामग्री को सख्त या सख्त बनाती है। यहां तक ​​​​कि अगर यह [[थर्मोसेटिंग पॉलीमर ]] के उत्पादन से दृढ़ता से जुड़ा हुआ है, तो इलाज शब्द का उपयोग उन सभी प्रक्रियाओं के लिए किया जा सकता है जहां एक तरल समाधान से एक ठोस उत्पाद प्राप्त किया जाता है, जैसे कि पीवीसी plastisol के साथ।

इलाज प्रक्रिया

चित्रा 1: ठीक एपॉक्सी गोंद की संरचना। ट्राईमाइन हार्डनर को लाल रंग में, राल को काले रंग में दिखाया गया है। राल के एपॉक्साइड समूहों ने हार्डनर के साथ प्रतिक्रिया की है। सामग्री अत्यधिक crosslink ्ड है और इसमें कई ओएच समूह होते हैं, जो चिपकने वाले गुण प्रदान करते हैं।

इलाज प्रक्रिया के दौरान, एकल मोनोमर्स और ओलिगोमर्स, एक इलाज एजेंट के साथ या बिना मिश्रित, एक त्रि-आयामी बहुलक नेटवर्क बनाने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं।

प्रतिक्रिया के पहले भाग में विभिन्न आर्किटेक्चर के साथ ब्रांचिंग (बहुलक रसायन) बनते हैं, और उनका आणविक भार प्रतिक्रिया की सीमा के साथ समय के साथ बढ़ता है जब तक कि नेटवर्क का आकार सिस्टम के आकार के बराबर नहीं हो जाता। सिस्टम ने अपनी घुलनशीलता खो दी है और इसकी चिपचिपाहट अनंत हो जाती है। शेष अणु मैक्रोस्कोपिक नेटवर्क के साथ तब तक सह-अस्तित्व में रहना शुरू करते हैं जब तक कि वे अन्य क्रॉसलिंक्स बनाने वाले नेटवर्क के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते। क्रॉसलिंक घनत्व तब तक बढ़ता है जब तक सिस्टम रासायनिक प्रतिक्रिया के अंत तक नहीं पहुंच जाता।

इलाज गर्मी, विकिरण, इलेक्ट्रॉन बीम या रासायनिक योजक द्वारा प्रेरित किया जा सकता है। आईयूपीएसी से उद्धृत करने के लिए: इलाज के लिए रासायनिक इलाज एजेंट के साथ मिश्रण की आवश्यकता हो सकती है या नहीं भी हो सकती है। इस प्रकार, दो व्यापक वर्ग हैं (i) एडिटिव्स द्वारा प्रेरित क्यूरिंग (जिन्हें क्यूरिंग एजेंट, हार्डनर भी कहा जाता है) और (ii) बिना एडिटिव्स के क्यूरिंग। एक मध्यवर्ती मामले में राल और एडिटिव्स का मिश्रण शामिल होता है जिसके लिए इलाज को प्रेरित करने के लिए बाहरी उत्तेजना (प्रकाश, गर्मी, विकिरण) की आवश्यकता होती है।

इलाज की पद्धति राल और अनुप्रयोग पर निर्भर करती है। इलाज से प्रेरित संकोचन पर विशेष ध्यान दिया जाता है। आमतौर पर संकोचन के छोटे मान (2-3%) वांछनीय होते हैं।

एडिटिव्स द्वारा प्रेरित इलाज

चित्र 2: वल्केनाइज्ड प्राकृतिक रबर की रासायनिक संरचना का सामान्य प्रतिनिधित्व दो बहुलक श्रृंखलाओं के क्रॉसलिंकिंग को दर्शाता है (blue and green ) गंधक (एन = 0, 1, 2, 3 …) के साथ।

[[image:DryOilSteps.svg|thumb|right|चित्रा 3: सुखाने वाले तेल के इलाज से जुड़े सरलीकृत रासायनिक प्रतिक्रियाएं। पहले चरण में, डीएन एक हाइड्रोपरॉक्साइड देने के लिए ऑटोऑक्सीडेशन से गुजरता है। दूसरे चरण में, हाइड्रोपरॉक्साइड एक क्रॉसलिंक उत्पन्न करने के लिए एक अन्य असंतृप्त साइड चेन के साथ जोड़ती है।epoxy आमतौर पर एडिटिव्स के उपयोग से ठीक हो जाते हैं, जिन्हें अक्सर हार्डनर कहा जाता है। पॉलीमाइन का अक्सर उपयोग किया जाता है। अमीन समूह एपॉक्साइड के छल्ले को रिंग-ओपन करते हैं।

रबड़ में, एक क्रॉसलिंकर के अतिरिक्त इलाज भी प्रेरित होता है। परिणामी प्रक्रिया को सल्फर वल्कनीकरण कहा जाता है। बहुलक श्रृंखलाओं के वर्गों के बीच पॉलीसल्फ़ाइड क्रॉस-लिंक (पुल) बनाने के लिए सल्फर टूट जाता है। क्रॉसलिंकिंग की डिग्री कठोरता और स्थायित्व, साथ ही सामग्री के अन्य गुणों को निर्धारित करती है। पेंट और वार्निश में आमतौर पर तेल सुखाने वाले एजेंट होते हैं, आमतौर पर धातु के साबुन जो असंतृप्त सुखाने वाले तेलों के क्रॉस-लिंकिंग को उत्प्रेरित करते हैं जो बड़े पैमाने पर उन्हें शामिल करते हैं। जब पेंट को सुखाने के रूप में वर्णित किया जाता है तो यह वास्तव में क्रॉसलिंकिंग द्वारा सख्त होता है। रबर के वल्केनाइजेशन में सल्फर द्वारा निभाई गई भूमिका के अनुरूप, ऑक्सीजन परमाणु क्रॉसलिंक्स के रूप में काम करते हैं।

एडिटिव्स के बिना इलाज

ठोस के मामले में, इलाज में सिलिकेट क्रॉसलिंक्स का गठन होता है। प्रक्रिया एडिटिव्स से प्रेरित नहीं है।

कई मामलों में, राल को थर्मली-सक्रिय उत्प्रेरक के साथ एक समाधान या मिश्रण के रूप में प्रदान किया जाता है, जो क्रॉसलिंकिंग को प्रेरित करता है लेकिन केवल गर्म होने पर। उदाहरण के लिए, कुछ एक्रिलाट-आधारित रेजिन डिबेंज़ॉयल पेरोक्साइड के साथ तैयार किए जाते हैं। मिश्रण को गर्म करने पर, पेरोक्साइड एक मुक्त कण में परिवर्तित हो जाता है, जो क्रॉसलिंकिंग की शुरुआत करते हुए एक एक्रिलाट में जुड़ जाता है।

कुछ कार्बनिक रेजिन गर्मी से ठीक हो जाते हैं। जैसे ही गर्मी लागू की जाती है, क्रॉसलिंकिंग की शुरुआत से पहले राल की चिपचिपाहट कम हो जाती है, जिससे घटक oligomers इंटरकनेक्ट के रूप में बढ़ जाता है। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कि ओलिगोमेर श्रृंखलाओं का त्रिआयामी नेटवर्क नहीं बन जाता - इस चरण को जमाना कहा जाता है। राल की प्रक्रियात्मकता के संदर्भ में यह एक महत्वपूर्ण चरण है: जेलेशन से पहले सिस्टम अपेक्षाकृत मोबाइल है, इसके बाद गतिशीलता बहुत सीमित है, राल की सूक्ष्म संरचना और समग्र सामग्री तय हो गई है और आगे इलाज के लिए गंभीर प्रसार सीमाएं हैं। बनाया था। इस प्रकार, राल में ग्लास संक्रमण को प्राप्त करने के लिए, आमतौर पर जेलेशन के बाद प्रक्रिया तापमान में वृद्धि करना आवश्यक होता है।

जब उत्प्रेरक पराबैंगनी विकिरण द्वारा सक्रिय होते हैं, तो प्रक्रिया को यूवी इलाज कहा जाता है।

निगरानी के तरीके

इलाज निगरानी, ​​उदाहरण के लिए, समग्र सामग्री की निर्माण प्रक्रिया के नियंत्रण के लिए एक आवश्यक घटक है। प्रक्रिया के अंत में सामग्री, शुरू में तरल, ठोस होगी: चिपचिपापन सबसे महत्वपूर्ण गुण है जो प्रक्रिया के दौरान बदलता है।

इलाज की निगरानी विभिन्न भौतिक या रासायनिक गुणों की निगरानी पर निर्भर करती है।

रियोलॉजिकल विश्लेषण

चित्रा 4: एक इलाज प्रतिक्रिया के दौरान भंडारण मॉड्यूलस जी 'और हानि मॉड्यूलस जी के समय में विकास।

चिपचिपापन में परिवर्तन की निगरानी करने का एक आसान तरीका, और इस प्रकार, एक इलाज प्रक्रिया में प्रतिक्रिया की सीमा लोचदार मॉड्यूलस की भिन्नता को मापना है।

इलाज के दौरान एक प्रणाली के लोचदार मापांक को मापने के लिए, एक रियोमीटर का उपयोग किया जा सकता है।गतिशील यांत्रिक विश्लेषण के साथ, डायनेमिक मैकेनिकल एनालिसिस # पॉलिमर के डायनेमिक मॉडुलस | स्टोरेज मॉडुलस (G ') और डायनेमिक मैकेनिकल एनालिसिस # पॉलिमर के डायनेमिक मोडुली। लॉस मॉडुलस (G' ') को मापा जा सकता है। समय में G' और G की भिन्नता इलाज की प्रतिक्रिया की सीमा को इंगित कर सकती है।

जैसा कि चित्रा 4 में दिखाया गया है, एक प्रेरण समय के बाद, जी 'और जी ढलान में अचानक परिवर्तन के साथ बढ़ने लगते हैं। एक निश्चित बिंदु पर वे एक दूसरे को पार करते हैं; बाद में, G' और G की दरें कम हो जाती हैं, और मोडुली एक पठार की ओर बढ़ जाती है। जब वे पठार पर पहुँचते हैं तो प्रतिक्रिया समाप्त हो जाती है।

जब सिस्टम तरल होता है, तो भंडारण मापांक बहुत कम होता है: सिस्टम तरल की तरह व्यवहार करता है। फिर प्रतिक्रिया जारी रहती है और सिस्टम ठोस की तरह अधिक प्रतिक्रिया करना शुरू कर देता है: भंडारण मापांक बढ़ जाता है।

इलाज की डिग्री, $\alpha$, निम्नानुसार परिभाषित किया जा सकता है:

$\alpha ={\frac {G'(t)-G'_{min}}{G'_{max}-G'_{min}}}$

इलाज की डिग्री शून्य से शुरू होती है (प्रतिक्रिया की शुरुआत में) और एक (प्रतिक्रिया के अंत) तक बढ़ती है। वक्र का ढलान समय के साथ बदलता है और प्रतिक्रिया के लगभग आधे हिस्से में उसका अधिकतम होता है।

थर्मल विश्लेषण

यदि क्रॉसलिंकिंग के दौरान होने वाली प्रतिक्रियाएं एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया होती हैं, तो क्रॉसलिंकिंग दर प्रक्रिया के दौरान जारी गर्मी से संबंधित हो सकती है। निर्मित रासायनिक आबंधों की संख्या जितनी अधिक होती है, अभिक्रिया में उतनी ही अधिक ऊष्मा मुक्त होती है। प्रतिक्रिया के अंत में, कोई और गर्मी जारी नहीं की जाएगी। गर्मी प्रवाह खास तरह की स्कैनिंग उष्मामिति को मापने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। यह मानते हुए कि क्रॉसलिंकिंग के दौरान बनने वाला प्रत्येक रासायनिक बंधन समान मात्रा में ऊर्जा, इलाज की डिग्री जारी करता है, $\alpha$, इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है:

$\alpha ={\frac {Q}{Q_{T}}}={\frac {\int _{0}^{s}{\dot {Q}}\,dt}{\int _{0}^{s_{f}}{\dot {Q}}\,dt}}$

कहाँ $Q$ एक निश्चित समय तक जारी की गई गर्मी है $s$, ${\dot {Q}}$ ताप की तात्कालिक दर है और $Q_{T}$में जारी ऊष्मा की कुल मात्रा है $s_{f}$, जब प्रतिक्रिया समाप्त हो जाती है।

इसके अलावा इस मामले में इलाज की डिग्री शून्य (कोई बंधन नहीं बनाया गया) से एक (कोई और प्रतिक्रिया नहीं होती) से एक ढलान के साथ जाती है जो समय में बदलती है और प्रतिक्रिया के आधे हिस्से में इसकी अधिकतम होती है।

डाइलेक्ट्रोमेट्रिक विश्लेषण

पारम्परिक डाइइलेक्ट्रोमेट्री आमतौर पर डाइइलेक्ट्रिक सेंसर (समाई जांच ) के समानांतर प्लेट कॉन्फ़िगरेशन में की जाती है और इसमें तरल से लेकर रबर तक ठोस अवस्था तक, पूरे चक्र में राल के इलाज की निगरानी करने की क्षमता होती है। यह एक रेशेदार प्रदर्शन के भीतर भी जटिल राल मिश्रणों के इलाज में चरण पृथक्करण की निगरानी करने में सक्षम है। वही विशेषताएँ ढांकता हुआ तकनीक के हालिया विकास से संबंधित हैं, अर्थात् माइक्रोडायइलेक्ट्रोमेट्री।

ढांकता हुआ सेंसर के कई संस्करण व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। इलाज निगरानी अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए सबसे उपयुक्त प्रारूप फ्लैट इंटरडिजिटल कैपेसिटिव संरचनाएं हैं जो उनकी सतह पर एक सेंसिंग ग्रिड रखती हैं। उनके डिजाइन (विशेष रूप से टिकाऊ सबस्ट्रेट्स पर) के आधार पर उनके पास कुछ पुन: प्रयोज्यता है, जबकि लचीले सब्सट्रेट सेंसर का उपयोग राल सिस्टम के थोक में एम्बेडेड सेंसर के रूप में भी किया जा सकता है।

स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण

विभिन्न मापदंडों में परिवर्तन को मापकर इलाज प्रक्रिया की निगरानी की जा सकती है:

• स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग कर विशिष्ट प्रतिक्रियाशील राल प्रजातियों की एकाग्रता जैसे फूरियर रूपांतरण अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी और रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी;
• राल (ऑप्टिकल संपत्ति) का अपवर्तक सूचकांक या प्रतिदीप्ति;
• फाइबर ब्रैग झंझरी |फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग (एफबीजी) सेंसर के उपयोग के साथ आंतरिक राल तनाव (सामग्री विज्ञान) (यांत्रिक संपत्ति)।

अल्ट्रासोनिक विश्लेषण

अल्ट्रासाउंड इलाज की निगरानी के तरीके अल्ट्रासाउंड के प्रसार की विशेषताओं में परिवर्तन और एक घटक के वास्तविक समय के यांत्रिक गुणों के बीच संबंधों पर आधारित होते हैं:

• उड़ान का अल्ट्रासोनिक समय, थ्रू-ट्रांसमिशन और पल्स-इको मोड दोनों में;
• प्रभाव उत्तेजना और लेज़र -प्रेरित सतह ध्वनिक तरंग वेग माप का उपयोग करके प्राकृतिक आवृत्ति।

यह भी देखें

• वल्केनाइजेशन
• क्रॉस-लिंक

संदर्भ

• Osswald, Tim A.; Menges, Georg (2003). Materials science of polymers for engineers. Hanser Verlag. pp. 334–335. ISBN 978-1-56990-348-3.
• Glöckner, Patrick (2009). Radiation Curing. Vincentz Network. pp. 11–16. ISBN 978-3-86630-907-4.
• I.Partridge and G.Maistros, ‘Dielectric Cure Monitoring for Process Control’, Chapter 17, Vol. 5, Encyclopaedia of Composite Materials (2001), Elsevier Science, London, page 413
• P.Ciriscioli and G.Springer, ‘Smart Autoclave cure in Composites’, (1991), Technomic Publishing, Lancaster, PA.