थर्मोसेटिंग पॉलिमर
दाएं: पॉलिमर श्रृंखला जो कठोर 3डी थर्मोसेट पॉलिमर देने के लिए पार लिंक की गई हैं
पदार्थ विज्ञान में, थर्मोसेटिंग पॉलिमर, जिसे अधिकांशतः थर्मोसेट कहा जाता है, एक पॉलिमर है जो प्रतिवर्ती प्रक्रिया (थर्मोडायनामिक्स) सख्त (संसाधित (रसायन विज्ञान)), नरम ठोस या चिपचिपा तरल प्रीपोलीमर (राल) द्वारा प्राप्त किया जाता है।[1] संसाधित गर्मी या उपयुक्त विकिरण से प्रेरित होता है और उच्च दबाव, या उत्प्रेरक के साथ मिलाकर इसे बढ़ावा दिया जा सकता है। गर्मी आवश्यक रूप से बाहरी रूप से प्रयुक्त नहीं होती है, किंतु अधिकांशतः संसाधित घटक (उत्प्रेरक, ठोसनर) के साथ राल की प्रतिक्रिया से उत्पन्न होती है। इलाज के परिणाम रासायनिक प्रतिक्रियाओं में होते हैं जो विक्षनरी: अघुलनशील और अघुलनशील पॉलिमर संघ का उत्पादन करने के लिए पॉलिमर श्रृंखलाओं के बीच व्यापक क्रॉस-लिंकिंग बनाते हैं।
थर्मोसेट बनाने के लिए प्रारंभिक पदार्थ सामान्यतः संसाधित से पहले निंदनीय या तरल होती है, और अधिकांशतः इसे अंतिम आकार में ढालने (प्रक्रिया) के लिए रूपांकित किया जाता है। इसे चिपकने के रूप में भी उपयोग किया जा सकता है। एक बार कठोर हो जाने के बाद, थर्माप्लास्टिक पॉलिमर के विपरीत, थर्मोसेट को फिर से आकार देने के लिए पिघलाया नहीं जा सकता है, जो सामान्यतः छर्रों के रूप में उत्पादित और वितरित किया जाता है, और पिघलने, दबाने या अंतः क्षेपण ढलाई द्वारा अंतिम उत्पाद के रूप में आकार दिया जाता है।
रासायनिक प्रक्रिया
संसाधित (रसायन विज्ञान) एक थर्मोसेटिंग राल इसे पॉलिमर की अलग-अलग श्रृंखलाओं के बीच सहसंयोजक बंधों के निर्माण के माध्यम से क्रॉसलिंक या श्रृंखला विस्तार द्वारा प्लास्टिक, या इलास्टोमेर (रबड़ ) में बदल देता है। क्रॉसलिंक घनत्व मोनोमर या प्रीपोलीमर मिश्रण और तिर्यकबंधन के तंत्र के आधार पर भिन्न होता है:
सिरों पर या रीढ़ की हड्डी पर असंतृप्त साइटों के साथ ऐक्रेलिक रेजिन, पॉलिएस्टर और विनाइल एस्टर राल सामान्यतः असंतृप्त मोनोमर मंदक के साथ कोपोलिमराइजेशन द्वारा जुड़े होते हैं, जिसमें आयनीकरण विकिरण से उत्पन्न मुक्त रेडिकल्स द्वारा या रेडिकल सर्जक के फोटोलिटिक या थर्मल अपघटन द्वारा संसाधित प्रारंभ किया जाता है - तिर्यकबंधन की तीव्रता प्रीपोलीमर में रीढ़ की असंतृप्ति की डिग्री से प्रभावित होती है;[2]
एपॉक्सी कार्यात्मक रेजिन को आयनिक या धनायनित उत्प्रेरक और गर्मी के साथ होमो-पोलीमराइज़ किया जा सकता है, या मल्टीफंक्शनल तिर्यकबंधन घटकों के साथ न्यूक्लियोफिलिक जोड़ प्रतिक्रियाओं के माध्यम से कोपोलिमेराइज़ किया जा सकता है, जिन्हें इलाज घटक या ठोसनर के रूप में भी जाना जाता है। जैसे-जैसे प्रतिक्रिया बढ़ती है, बड़े और बड़े अणु बनते हैं और अत्यधिक शाखित क्रॉसलिंक्ड संरचनाएं विकसित होती हैं, संसाधित की दर भौतिक रूप और एपॉक्सी रेजिन और संसाधित घटकों की कार्यक्षमता से प्रभावित होती है।[3] - ऊंचा तापमान पोस्टइलाज बैकबोन हाइड्रॉक्सिल कार्यक्षमता के द्वितीयक तिर्यकबंधन को प्रेरित करता है जो ईथर बॉन्ड बनाने के लिए संघनित होता है;
पॉलीयुरेथेन तब बनता है जब आइसोसायनेट रेजिन और प्रीपोलिमर को कम या उच्च-आणविक भार वाले पॉलीओल्स के साथ जोड़ा जाता है, जिसमें न्यूक्लियोफिलिक जोड़ पोलीमराइजेशन को नियंत्रित करने के लिए सख्त स्टोचियोमेट्रिक अनुपात आवश्यक होते हैं - तिर्यकबंधन की डिग्री और परिणामी भौतिक प्रकार (इलास्टोमेर या प्लास्टिक) को आणविक भार से समायोजित किया जाता है। और आइसोसाइनेट रेजिन, प्रीपोलिमर्स की कार्यक्षमता, और चुने गए डायोल, ट्रायोल और पॉलीओल्स के सटीक संयोजन, प्रतिक्रिया की दर उत्प्रेरक और अवरोधकों द्वारा दृढ़ता से प्रभावित होने के साथ; जब आइसोसायनेट रेजिन को लंबी-श्रृंखला वाले अमाइन कार्यात्मक पॉलीथर या पॉलिएस्टर रेजिन और लघु-श्रृंखला डायमाइन विस्तारक के साथ जोड़ा जाता है, तो पॉलीयूरिया वस्तुतः तुरंत बनता है - अमाइन-आइसोसायनेट न्यूक्लियोफिलिक जोड़ प्रतिक्रिया में उत्प्रेरक की आवश्यकता नहीं होती है। पॉल्यूरिया तब भी बनता है जब आइसोसाइनेट रेजिन नमी के संपर्क में आते हैं;[4]
फिनोल फॉर्मल्डेहाइड राल, एमिनो , और खुला रेजिन सभी को पॉलीकोंडेशन द्वारा ठीक किया जाता है, जिसमें पानी और गर्मी की रिहाई सम्मिलित होती है, संसाधित की प्रारंभिक और पोलीमराइजेशन एक्सोथर्म नियंत्रण तापमान, उत्प्रेरक चयन या भारिंग और प्रसंस्करण विधि या दबाव से प्रभावित होता है - प्री-पोलीमराइजेशन की डिग्री और रेजिन में अवशिष्ट हाइड्रॉक्सीमिथाइल पदार्थ का स्तर क्रॉसलिंक घनत्व निर्धारित करता है।[5]
पॉलीबेन्ज़ोक्साज़ीन्स किसी भी रसायन को जारी किए बिना एक एक्सोथर्मल रिंग-ओपनिंग पोलीमराइज़ेशन द्वारा ठीक किया जाता है, जो पोलीमराइज़ेशन पर लगभग शून्य संकोचन में अनुवाद करता है।[6] थर्मोसेटिंग राल मोनोमर्स और प्री-पॉलिमर पर आधारित थर्मोसेटिंग पॉलिमर मिश्रण को विभिन्न विधियो से तैयार और प्रयुक्त और संसाधित किया जा सकता है जिससे विशिष्ट संसाधितित गुणों को बनाया जा सके जो थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर या अकार्बनिक सामग्रियों से प्राप्त नहीं किया जा सकता है।[7][8]
गुण
थर्मोसेटिंग प्लास्टिक सामान्यतः बॉन्ड के त्रि-आयामी संघ ( तिर्यकबंधन) के कारण थर्मोप्लास्टिक पदार्थ से अधिक प्रबल होते हैं, और अपघटन तापमान तक उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों के लिए भी उत्तम अनुकूल होते हैं क्योंकि वे अपने आकार को पॉलिमर श्रृंखलाओं के बीच प्रबल सहसंयोजक बंधन के रूप में बनाए रखते हैं। जो आसानी से विघटित नहीं होता है। थर्मोसेट पॉलिमर का क्रॉसलिंक घनत्व और सुगंधित पदार्थ जितनी अधिक होती है, उतनी ही अधिक ऊष्मा अवक्रमण और रासायनिक आक्रमण का प्रतिरोध होता है। क्रॉसलिंक घनत्व के साथ यांत्रिक शक्ति और कठोरता में भी सुधार होता है, चूंकि भंगुरता की कीमत पर।[9] वे सामान्य रूप से पिघलने से पहले विघटित हो जाते हैं।
ठोस, प्लास्टिक थर्मोसेट भार के तहत स्थायी या प्लास्टिक विरूपण से गुजर सकते हैं। इलास्टोमर्स, जो नरम और स्प्रिंगदार या रबड़ जैसे होते हैं और भार होने पर विकृत हो सकते हैं और अपने मूल आकार में वापस आ सकते हैं।
पारंपरिक थर्मोसेट प्लास्टिक या इलास्टोमर्स को ठीक होने के बाद पिघलाया और फिर से आकार नहीं दिया जा सकता है। यह सामान्यतः भराव पदार्थ को छोड़कर, उसी उद्देश्य के लिए रीसाइक्लिंग को रोकता है।[10] थर्मोसेट एपॉक्सी रेजिन से जुड़े नए विकास जो नियंत्रित और समाहित हीटिंग फॉर्म क्रॉसलिंक्ड संघ पर बार-बार पुन: आकार देने की अनुमति देते हैं, जैसे सिलिका ग्लास को रिवर्सिबल कोवेलेंट बॉन्ड विनिमय प्रतिक्रियाएं द्वारा ग्लास ट्रांजिशन तापमान से ऊपर गर्म करने पर।[11] ऐसे थर्मोसेट पॉलीयुरेथेन भी हैं जिनमें क्षणिक गुण पाए जाते हैं और जिन्हें इस प्रकार पुन: संसाधित या पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है।[12]
फाइबर-प्रबलित पदार्थ
फाइबर के साथ मिश्रित होने पर, थर्मोसेटिंग रेजिन फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक, फाइबर-प्रबलित पॉलिमर समाप्त बनाते हैं, जिनका उपयोग कारखाने से तैयार संरचनात्मक समग्र ओईएम या प्रतिस्थापन भागों के निर्माण में किया जाता है।[13] और साइट-एप्लाइड, संसाधित और समाप्त सम्मिश्रण पुनर्निर्माण के रूप में[14][15] और सुरक्षा पदार्थ है। जब समुच्चय और अन्य ठोस भरावों के लिए बांधने की मशीन के रूप में उपयोग किया जाता है, तो वे कण-प्रबलित पॉलिमर समाप्त बनाते हैं, जिनका उपयोग फैक्ट्री-प्रयुक्त सुरक्षात्मक कोटिंग या घटक निर्माण के लिए किया जाता है, और साइट-प्रयुक्त और ठीक निर्माण, या संरक्षण उद्देश्यों के लिए किया जाता है।
पदार्थ
- पॉलिएस्टर राल फाइबरग्लास प्रणाली: शीट ढलाई यौगिक और बल्क ढलाई यौगिक; तंतु वक्र; वेट ले-अप लेमिनेशन; पुनर्निर्माण यौगिकों और सुरक्षात्मक कोटिंग्स।
- पोलीयूरीथेन : रोधक फोम, गद्दे, कोटिंग्स, चिपकने वाले, कार के पुर्जे, प्रिंट रोलर्स, जूते के तलवे, फर्श, सिंथेटिक फाइबर आदि। पॉलीयुरेथेन पॉलिमर दो द्वि- या उच्च कार्यात्मक मोनोमर्स / ओलिगोमर्स के संयोजन से बनते हैं।
- घर्षण प्रतिरोधी जलरोधक कोटिंग्स के लिए उपयोग किए जाने वाले पॉल्यूरिया / पॉलीयूरेथेन संकर है।
- वल्केनाइजेशन है।
- एक प्रकार का प्लास्टिक, एक फिनोल-फॉर्मेल्डीहाइड राल जिसका उपयोग विद्युत रोधक और प्लास्टिकवेयर में किया जाता है।
- थर्मोसेट, हल्की किंतु प्रबल पदार्थ, बेकेलाइट के समान जो पहले ट्रैबेंट ऑटोमोबाइल के निर्माण में उपयोग की जाती थी, वर्तमान में घरेलू वस्तुओं के लिए उपयोग की जाती है
- यूरिया फोरमलदहयद फोम प्लाईवुड, पार्टिकलबोर्ड और मध्यम-घनत्व फाइबरबोर्ड में उपयोग किया जाता है।
- वर्कटॉप सतहों पर मेलामाइन राल का उपयोग किया जाता है।[16]
- डायलिल-फथलेट (डीएपी) उच्च तापमान और मिल-स्पेक विद्युत योजक और अन्य घटकों में उपयोग किया जाता है। जैसे प्लास्टिक के बर्तन है।
- एपॉक्सी[17] कई फाइबर प्रबलित प्लास्टिक जैसे ग्लास-प्रबलित प्लास्टिक और ग्रेफाइट-प्रबलित प्लास्टिक में मैट्रिक्स घटक के रूप में उपयोग किया जाता है; कास्टिंग; इलेक्ट्रॉनिक्स एनकैप्सुलेशन;[18] निर्माण; सुरक्षात्मक लेप; चिपकने वाले; सील करना और जोड़ना है।
- एपॉक्सी नोवोलैक रेजिन मुद्रित परिपथ बोर्डों, विद्युत एनकैप्सुलेशन, चिपकने वाले और धातु के लिए कोटिंग्स के लिए उपयोग किया जाता है।
- बेंज़ोज़ाइन्स, संरचनात्मक प्रीपेग, तरल ढलाई और समग्र निर्माण, संबंध और पुनर्निर्माण के लिए फिल्म चिपकने के लिए इपॉक्सी और फेनोलिक रेजिन के साथ अकेले या संकरित उपयोग किया जाता है।
- मुद्रित परिपथ बोर्डों और आधुनिक विमानों के शरीर के हिस्सों, एयरोस्पेस समग्र संरचनाओं में कोटिंग पदार्थ के रूप में और ग्लास प्रबलित पाइपों के लिए उपयोग किए जाने वाले पॉलीइमाइड्स और चित्रों
- एयरोस्पेस संरचनात्मक समग्र घटकों में डाइइलेक्ट्रिक गुणों और उच्च ग्लास तापमान आवश्यकताओं की आवश्यकता वाले इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों के लिए साइनेट एस्टर या पॉलीसाइन्यूरेट्स।
- मोल्ड या मोल्ड रनर (एकीकृत परिपथ या अर्धचालक में काला प्लास्टिक भाग) है।
- टिकाऊ बायोकॉम्पोजिट निर्माण के निर्माण में उपयोग किए जाने वाले फुरान रेजिन,[19] सीमेंट, चिपकने वाले, कोटिंग्स और कास्टिंग / फाउंड्री रेजिन है।
- सिलिकॉन राल थर्मोसेट पॉलिमर मैट्रिक्स समाप्त के लिए और सिरेमिक मैट्रिक्स सम्मिश्रण प्रीकर्सर के रूप में उपयोग किया जाता है।
- थिओलाइट, एक विद्युत इन्सुलेट थर्मोसेट फेनोलिक लैमिनेट पदार्थ है।
- विनाइल एस्टर रेजिन रेजिन का उपयोग गीले ले-अप लैमिनेटिंग, ढलाई और फास्ट सेटिंग औद्योगिक सुरक्षा और पुनर्निर्माण पदार्थ के लिए किया जाता है।
अनुप्रयोग
थर्मोसेट्स के लिए अनुप्रयोग/प्रक्रिया उपयोग और विधियां सम्मिलित हैं कलई करना , फर्श, जोड़ने और इंजेक्शन के लिए असैनिक अभियंत्रण निर्माण ग्राउट्स , मोर्टार (चिनाई), फाउंड्री रेत, चिपकने वाले, सीलेंट, कास्टिंग, पोटिंग (इलेक्ट्रॉनिक्स) , रोधक (विद्युत), एकीकृत परिपथ पैकेजिंग, 3 डी प्रिंटिग , सॉलिड फोम, फाइबरग्लास, वेट ले-अप लैमिनेटिंग, पलट्रसन , जेल कोट , तंतु वक्र , पूर्वप्रेग और ढलाई है।
ढलाई थर्मोसेट्स के विशिष्ट विधि हैं:
- प्रतिक्रियाशील दबाव से सांचे में डालना (दूध की बोतल के बक्से जैसी वस्तुओं के लिए उपयोग किया जाता है)
- एक्सट्रूज़न ढलाई (पाइप बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, कपड़े के धागे और विद्युत के तारों के लिए इन्सुलेशन)
- संपीड़न ढलाई (शीट ढलाई यौगिक और बल्क ढलाई कंपाउंड थर्मोसेटिंग प्लास्टिक को आकार देने के लिए उपयोग किया जाता है)
- स्पिन कास्टिंग (मछली पकड़ने के लालच और जिग (मछली पकड़ने), लघु आकृति (गेमिंग), मूर्तियों, प्रतीक के साथ-साथ उत्पादन और प्रतिस्थापन भागों के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है)
यह भी देखें
- फ्यूजन बंधुआ एपॉक्सी कोटिंग
- थर्मोसेट पॉलिमर मैट्रिक्स
- वल्केनाइजेशन
संदर्भ
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