১. পলিয়েস্টার পলিওল ফর্মুলেশনের জন্য ডাইকার্বক্সিলিক অ্যাসিড কীভাবে নির্বাচন করবেন?

অ্যারোমেটিক অ্যাসিড: দৃঢ়তা এবং তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি

আইসোফথালিক অ্যাসিড (IPA) এবং টেরেফথালিক অ্যাসিড (PTA)

অ্যারোমেটিক ডাইকার্বক্সিলিক অ্যাসিড প্রধানত নিম্নলিখিত বিষয়গুলোর উন্নতি সাধনে ব্যবহৃত হয়:

টেরেফথালিক অ্যাসিড (পিটিএ)এর একটি অত্যন্ত নিয়মিত রৈখিক কাঠামো এবং শক্তিশালী স্ফটিকীকরণের প্রবণতা রয়েছে।

যখন পিটিএ ইথিলিন গ্লাইকোল (ইজি) বা ১,৪-বিউটেনডাইওল (বিডিও)-এর মতো স্বল্প-শৃঙ্খল ডাইওলের সাথে বিক্রিয়া করে, তখন উৎপন্ন পলিয়েস্টার কাঠামোটি তীব্র কেলাসীকরণ আচরণ প্রদর্শন করতে পারে, যার ফলে পলিয়েস্টার পলিওলটি কক্ষ তাপমাত্রায় মোমজাতীয় বা কঠিন হয়ে পড়ে।

এর ফলে হ্রাস পেতে পারে:

• ✖প্রক্রিয়াকরণের সাবলীলতা
• ✖স্টোরেজ স্থিতিশীলতা
• ✖অ্যাপ্লিকেশন সুবিধা

তাই, ব্যবহারিক ফর্মুলেশনে বিশুদ্ধ পিটিএ-ভিত্তিক পলিয়েস্টার পলিওল খুব কমই এককভাবে ব্যবহৃত হয়।

আইসোফথালিক অ্যাসিড (আইপিএ)এর আণবিক গঠন কম প্রতিসম, কারণ দুটি কার্বক্সিল গ্রুপ মেটা অবস্থানে অবস্থিত। এটি স্ফটিকীকরণের প্রবণতা কমায় এবং তরল স্থিতিশীলতা বাড়ায়।

আইপিএ-ভিত্তিক পলিয়েস্টার পলিওল সাধারণত নিম্নলিখিত সুবিধা প্রদান করে:

• ✔উচ্চতর Tg
• ✔আরও ভালো স্বচ্ছতা
• ✔উন্নত প্রবাহযোগ্যতা

অনেক শিল্পজাত ফর্মুলেশনে, দৃঢ়তা ও নমনীয়তার ভারসাম্য রক্ষার জন্য পিটিএ বা অ্যালিফ্যাটিক অ্যাসিডের সাথে আইপিএ ব্যবহার করা হয়।

অ্যালিফ্যাটিক অ্যাসিড: নমনীয়তা বৃদ্ধি

অ্যাডিপিক অ্যাসিড (AA)

পলিয়েস্টার পলিওল উৎপাদনে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত অ্যালিফ্যাটিক ডাইকার্বক্সিলিক অ্যাসিডগুলোর মধ্যে অ্যাডিপিক অ্যাসিড অন্যতম।

এর নমনীয় ছয়-কার্বন শৃঙ্খলটি প্রদান করে:

• •নিম্ন-তাপমাত্রার নমনীয়তা
• •ভালো স্থিতিস্থাপকতা
• •হ্রাসকৃত Tg

অ্যাডিপিক অ্যাসিড-ভিত্তিক পলিয়েস্টার পলিওলগুলির Tg মান সাধারণত আনুমানিক পরিসরে থাকে।-৬০°C থেকে -৪০°Cআণবিক গঠনের উপর নির্ভর করে।

এই কাঠামোটি নিম্নলিখিত ক্ষেত্রে অবদান রাখে:

• •উচ্চ প্রসার্য শক্তি
• •ভালো ঘর্ষণ প্রতিরোধ ক্ষমতা
• •চমৎকার যান্ত্রিক কর্মক্ষমতা

সেবাসিক অ্যাসিড (SA)

অ্যাডিপিক অ্যাসিডের তুলনায় সেবাসিক অ্যাসিডে কার্বন শৃঙ্খল দীর্ঘতর।

সুবিধাসমূহ:

• ✔উচ্চতর নমনীয়তা
• ✔নিম্ন তাপমাত্রায় উন্নত কর্মক্ষমতা
• ✔উন্নত হাইড্রোফোবিক বৈশিষ্ট্য

তবে, এর উচ্চ মূল্যের কারণে, SA প্রধানত উচ্চ-কর্মক্ষমতাসম্পন্ন পলিউরেথেন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয়, যেখানে উন্নত শীতল প্রতিরোধের প্রয়োজন হয়।

কার্যকরী অ্যাসিড উপাদানসমূহ: ডাইমার অ্যাসিড এবং থ্যালিক অ্যানহাইড্রাইড

ডাইমার অ্যাসিড

ডাইমার অ্যাসিড যোগ করে:

• •দীর্ঘ নমনীয় আণবিক শৃঙ্খল
• •হাইড্রোফোবিক বৈশিষ্ট্য
• •উন্নত নমনীয়তা
• •উন্নত হাইড্রোলাইসিস প্রতিরোধ ক্ষমতা

তবে, ডাইমার অ্যাসিডের পরিমাণ বাড়ালে Tg এবং কাঠিন্য কমে যেতে পারে। নমনীয়তা এবং আর্দ্রতা প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রয়োজন এমন পলিউরেথেন সিস্টেমের জন্য এটি সাধারণত বিবেচনা করা হয়।

থ্যালিক অ্যানহাইড্রাইড (PA)

থ্যালিক অ্যানহাইড্রাইড একটি সাশ্রয়ী ও ভালো বিক্রিয়া দক্ষতা সম্পন্ন অ্যারোমেটিক উপাদান।

এটি উন্নত করা যেতে পারে:

• ✔কঠোরতা
• ✔দৃঢ়তা
• ✔খরচ প্রতিযোগিতা

তবে, স্থানিক প্রভাবের কারণে এর প্রান্তীয় গ্রুপের বিক্রিয়াশীলতা আইপিএ-র তুলনায় কম।

সাধারণ অ্যাসিড ডিজাইন কৌশল

পলিয়েস্টার পলিওল ফর্মুলেশনের একটি সাধারণ কৌশল হলো:

• •অ্যারোমেটিক অ্যাসিড: দৃঢ়তা এবং শক্তি প্রদান করে
• •অ্যালিফ্যাটিক অ্যাসিড: নমনীয়তা এবং দৃঢ়তা প্রদান করে

সঠিক অনুপাতটি সর্বদা উদ্দিষ্ট প্রয়োগ অনুযায়ী সমন্বয় করা উচিত।

২. পলিয়েস্টার পলিওল ডিজাইনের জন্য ডায়োল কীভাবে নির্বাচন করবেন?

ইথিলিন গ্লাইকল (EG)

পলিয়েস্টার রসায়নে ব্যবহৃত সবচেয়ে সরল ডাইঅল হলো ইথিলিন গ্লাইকল।

এর সংক্ষিপ্ত আণবিক গঠনের কারণে, EG নিম্নলিখিত সুবিধাগুলো প্রদান করে:

• •উচ্চ শৃঙ্খল নিয়মিততা
• •শক্তিশালী স্ফটিকীকরণের প্রবণতা

পিটিএ-এর সাথে মিলিত হলে, ইজি পিইটি-সদৃশ স্ফটিক কাঠামো গঠন করতে পারে, যার ফলে পলিয়েস্টার পলিওলগুলি কক্ষ তাপমাত্রায় কঠিন হয়ে যেতে পারে। তাই, বিশুদ্ধ ইজি-ভিত্তিক পলিয়েস্টার পলিওল সচরাচর দেখা যায় না।

ব্যবহারিক ফর্মুলেশনে, EG প্রায়শই নিম্নলিখিতগুলির সাথে মিলিত করা হয়:

স্ফটিকতা এবং প্রক্রিয়াকরণ কর্মক্ষমতা সামঞ্জস্য করতে।

EG-এর একটি গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা হলো:

• ✔কম খরচে
• ✔ব্যাপক প্রাপ্যতা

পুনর্ব্যবহৃত PET উপাদান থেকে পলিয়েস্টার পলিওল উৎপাদনের ক্ষেত্রে, EG একটি গুরুত্বপূর্ণ কাঁচামাল হিসেবে রয়ে গেছে।

ডাইইথিলিন গ্লাইকল (ডিইজি)

ডিইজি পলিয়েস্টার চেইনে ইথার বন্ধন যুক্ত করে।

নমনীয় ইথার সংযোগটি প্রদান করে:

• •নিম্ন Tg
• •হ্রাসকৃত সান্দ্রতা
• •উন্নত প্রবাহ কর্মক্ষমতা

যখন প্রক্রিয়াকরণের নমনীয়তা গুরুত্বপূর্ণ হয়, তখন ডিইজি-ভিত্তিক পলিয়েস্টার পলিওল ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

তবে, ইথার বন্ধনীর দীর্ঘমেয়াদী তাপীয় জারণের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ ক্ষমতা কম থাকতে পারে। তাই, ডিইজি সিস্টেমগুলোকে প্রায়শই এনপিজি-র মতো অধিক স্থিতিশীল ডাইওলের সাথে যুক্ত করা হয়।

নিওপেন্টাইল গ্লাইকোল (NPG)

এনপিজি-তে দুটি মিথাইল গ্রুপসহ একটি কোয়াটারনারি কার্বন কাঠামো রয়েছে।

এই অনন্য কাঠামোটি আণবিক চলাচলকে সীমাবদ্ধ করে এবং প্রদান করে:

• •উচ্চতর Tg
• •চমৎকার তাপীয় স্থিতিশীলতা
• •উন্নত আবহাওয়া প্রতিরোধ ক্ষমতা
• •উন্নত হাইড্রোলাইসিস প্রতিরোধ ক্ষমতা

এর চমৎকার স্থায়িত্বের কারণে, এনপিজি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়:

• •পিইউ আবরণ
• •বহিরাঙ্গন অ্যাপ্লিকেশন
• •আবহাওয়া-প্রতিরোধী পলিউরেথেন সিস্টেম

১,৪-বিউটানেডিওল (বিডিও)

১,৪-বিউটানেডিওল হলো পলিইউরেথেন ইলাস্টোমার এবং টিপিইউ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ডাইওলগুলির মধ্যে একটি।

এর চার-কার্বন রৈখিক কাঠামো প্রদান করে:

• •ভালো চেইন নিয়মিততা
• •শক্তিশালী আন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়া
• •চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য

PTA-এর মতো অ্যারোমেটিক অ্যাসিডের সাথে মিলিত হলে, BDO, PBT কাঠামোর অনুরূপ অত্যন্ত সুশৃঙ্খল স্ফটিক খণ্ড গঠন করতে পারে।

এর ফলে যা হয়:

• ✔উচ্চতর প্রসার্য শক্তি
• ✔উন্নত ঘর্ষণ প্রতিরোধ ক্ষমতা
• ✔উন্নত ভৌত ক্রসলিংকিং

তবে, উচ্চ BDO উপাদান স্ফটিকীকরণের প্রবণতা বাড়াতে পারে, যার ফলে পলিয়েস্টার পলিওলগুলি কক্ষ তাপমাত্রায় মোমযুক্ত বা কঠিন হয়ে পড়ে।

প্রসেসিং পারফরম্যান্স উন্নত করার জন্য BDO-কে প্রায়শই নিম্নলিখিতগুলির সাথে একত্রিত করা হয়:

যান্ত্রিক শক্তি বজায় রেখে অতিরিক্ত স্ফটিকীকরণ কমাতে।

ট্রাইমিথাইলোলপ্রোপেন (টিএমপি): নিয়ন্ত্রিত শাখা প্রবর্তন

ট্রাইমিথাইললপ্রোপেন (টিএমপি) হলো তিনটি হাইড্রোক্সিল গ্রুপযুক্ত একটি বহুমুখী অ্যালকোহল। প্রচলিত ডাইওলের বিপরীতে, টিএমপি পলিয়েস্টার পলিওলগুলিতে শাখান্বিত কাঠামো তৈরি করে।

অল্প পরিমাণে টিএমপি নিম্নলিখিত বিষয়গুলো বাড়াতে পারে:

• •আণবিক শাখা
• •ক্রসলিঙ্ক ঘনত্ব
• •চূড়ান্ত পলিইউরেথেন কঠোরতা

ডিজাইন করার সময় টিএমপি সাধারণত ব্যবহৃত হয়:

• •উচ্চ-কর্মক্ষমতাসম্পন্ন পলিউরেথেন আবরণ
• •অনমনীয় পিইউ সিস্টেম
• •শাখাযুক্ত পলিইউরেথেন প্রিপলিমার

বেশিরভাগ ফর্মুলেশনে টিএমপি (TMP)-এর পরিমাণ সতর্কতার সাথে নিয়ন্ত্রণ করা হয়, কারণ অতিরিক্ত শাখা-প্রশাখা সান্দ্রতা উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়িয়ে দিতে পারে এবং প্রক্রিয়াজাতকরণ ক্ষমতা কমিয়ে দিতে পারে।

৩. পলিয়েস্টার পলিওল ফর্মুলেশনে অ্যালকোহল ও অ্যাসিডের অনুপাত কীভাবে সমন্বয় করা যায়?

অতিরিক্ত অ্যালকোহলের অনুপাত

পলিয়েস্টার পলিওল সংশ্লেষণে, হাইড্রোক্সিল-টার্মিনেটেড কাঠামো অর্জনের জন্য সাধারণত অ্যালকোহল উপাদান অতিরিক্ত পরিমাণে ব্যবহার করা হয়।

কম আণবিক ওজনের পলিয়েস্টার পলিওলগুলির ক্ষেত্রে, অ্যালকোহলের অতিরিক্ত অনুপাত নিম্নরূপে বাড়ানো যেতে পারে:১.৮–২.০ : ১

উচ্চতর হাইড্রক্সিল মান পলিইউরেথেন গঠনের জন্য আরও বেশি সক্রিয় হাইড্রক্সিল গ্রুপ সরবরাহ করে।

তবে, অতিরিক্ত অ্যালকোহলের পরিমাণ আণবিক ওজন কমিয়ে দিতে পারে এবং নিম্নলিখিত বিষয়গুলোকে নেতিবাচকভাবে প্রভাবিত করতে পারে:

অতএব, চূড়ান্ত পলিউরেথেন প্রয়োগ অনুযায়ী অ্যালকোহল ও অ্যাসিডের অনুপাতকে সর্বোত্তম করতে হবে।

অ্যালকোহল অনুপাত এবং অ্যাসিড মানের মধ্যে সম্পর্ক

পলিয়েস্টার পলিওল সংশ্লেষণের সময়, এস্টারিফিকেশন এবং কনডেনসেশন বিক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করার জন্য উৎপন্ন পানি ক্রমাগত অপসারণ করা হয়।

যদি অতিরিক্ত অ্যালকোহল অপর্যাপ্ত হয়:

• •অ্যাসিডের ঘনত্ব বেশি থাকে
• •প্রতিক্রিয়া ধীর হয়ে যায়
• •চূড়ান্ত অ্যাসিড মান কমানো কঠিন হয়ে পড়ে

কম অ্যাসিড মান গুরুত্বপূর্ণ, কারণ অবশিষ্ট অ্যাসিড পলিইউরেথেন বিক্রিয়াকে প্রভাবিত করতে পারে। যখন পলিয়েস্টার পলিওল আইসোসায়ানেটের সাথে বিক্রিয়া করে, তখন অবশিষ্ট আর্দ্রতা এবং অ্যাসিডিক উপাদানসমূহ নিম্নলিখিত বিষয়গুলিতে অবদান রাখতে পারে:

অনেক পলিইউরেথেন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, অ্যাসিড ভ্যালু নিম্নোক্তভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে হয়:১ মিলিগ্রাম KOH/গ্রামএটি একটি গুরুত্বপূর্ণ গুণগত লক্ষ্য।

৪. কীভাবে নির্বাচন করবেনঅনুঘটকপলিয়েস্টার পলিওল উৎপাদনের জন্য?

TBT এবং BTO-এর মধ্যে নির্বাচন নিম্নলিখিত বিষয়গুলির উপর নির্ভর করে:

৫. পলিয়েস্টার পলিওল উৎপাদন প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ

প্রধান পর্যায়গুলো হলো:

1. এস্টারিফিকেশন
2. পলিকনডেনসেশন
3. হাইড্রক্সিল মান এবং অ্যাসিড মান সমন্বয়

ধাপ ১: এস্টারিফিকেশন পর্যায়

এস্টারিফিকেশন পর্যায়ে, নিম্নলিখিত পদার্থগুলো রিয়্যাক্টরে যোগ করা হয়:

প্রতিক্রিয়াটি সাধারণত আনুমানিক এই সময়ে শুরু হয়:১৮০°সে

এস্টারিফিকেশন থেকে উৎপন্ন পানি নিম্নলিখিত উপায়ে অপসারণ করা হয়:

• •নাইট্রোজেন অপসারণ
• •কনডেন্সার সিস্টেম

প্রতিক্রিয়ার অগ্রগতি নিম্নলিখিত উপায়ে পর্যবেক্ষণ করা যেতে পারে:

• •জল সংগ্রহের পরিমাণ
• •অ্যাসিড মান পরীক্ষা

ধাপ ২: পলিসংযোজন পর্যায়

এস্টারিফিকেশনের পরে, সিস্টেমটি পলিকনডেনসেশন পর্যায়ে প্রবেশ করে।

সাধারণ অবস্থা:

• •তাপমাত্রা:২০০–২২০°সে
• •হ্রাসকৃত চাপ: ভ্যাকুয়াম অপারেশন

ভ্যাকুয়াম অবশিষ্ট জল এবং অতিরিক্ত অ্যালকোহল অপসারণ করতে সাহায্য করে, যা আণবিক বৃদ্ধিকে ত্বরান্বিত করে।

তবে, অতিরিক্ত তাপমাত্রা বা দীর্ঘ প্রতিক্রিয়া সময়ের ফলে পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া, রঙের বৃদ্ধি এবং পলিমারের অবক্ষয় ঘটতে পারে। তাই, প্রক্রিয়াকরণের শর্তাবলী সতর্কতার সাথে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে।

ধাপ ৩: শেষ বিন্দু নিয়ন্ত্রণ

PET পলিমারাইজেশনের বিপরীতে, পলিয়েস্টার পলিওল উৎপাদনে অত্যন্ত উচ্চ আণবিক ওজন বিকাশের প্রয়োজন হয় না। প্রধান গুণগত সূচকগুলো হলো:

একটি সাধারণ শিল্প লক্ষ্য:অ্যাসিড মান <1 মিলিগ্রাম KOH/গ্রামডিসচার্জের আগে।

অপর্যাপ্ত ভ্যাকুয়াম নিম্নলিখিত প্রধান কারণগুলোর মধ্যে একটি:

• ✖উচ্চ অবশিষ্ট আর্দ্রতা
• ✖উচ্চতর অ্যাসিড মান
• ✖দুর্বল পলিউরেথেন কর্মক্ষমতা

৬. পলিয়েস্টার পলিওল ডিজাইনের সারাংশ

ডিজাইন ফ্যাক্টর	মূল ভেরিয়েবল	নির্বাচন নীতি	সাধারণ পরিসর
মেরুদণ্ডের দৃঢ়তা	আইপিএ, পিটিএ, এএ, এসএ	অ্যারোমেটিক অ্যাসিড দৃঢ়তা বাড়ায়; অ্যালিফ্যাটিক অ্যাসিড নমনীয়তা বাড়ায়	আইপিএ/এএ ≈ ৭:৩
Tg সমন্বয়	ইজি, ডিইজি, এনপিজি, বিডিও	EG স্ফটিকতা বৃদ্ধি করে; DEG সান্দ্রতা হ্রাস করে; NPG স্থায়িত্ব বৃদ্ধি করে; BDO ​​শক্তি বৃদ্ধি করে।	আবেদনের উপর ভিত্তি করে
আণবিক ওজন নিয়ন্ত্রণ	অ্যালকোহল-থেকে-অ্যাসিড অনুপাত	অতিরিক্ত অ্যালকোহল হাইড্রোক্সিল-টার্মিনেটেড কাঠামো তৈরি করে।	অ্যালকোহল/অ্যাসিড = ১.৩
অনুঘটক নির্বাচন	টিবিটি বনাম বিটিও	দ্রুত বিক্রিয়ার জন্য TBT; উন্নততর আর্দ্রবিশ্লেষণ স্থিতিশীলতার জন্য BTO	বিটিও ০.২–০.৫‰
শাখা নিয়ন্ত্রণ	টিএমপি/গ্লিসারল	অল্প পরিমাণে সংযোজন ক্রসলিংক ঘনত্ব উন্নত করে	টিএমপি ≤৩ মোল%

৭. পলিয়েস্টার পলিওলের নকশা কীভাবে পলিউরেথেনের কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে?

আবেদন	প্রস্তাবিত পলিয়েস্টার পলিওল ডিজাইন
পিইউ আঠা	শক্তিশালী আনুগত্য এবং দৃঢ়তার জন্য নমনীয় AA-ভিত্তিক পলিয়েস্টার পলিওল
পিইউ আবরণ	কঠোরতা এবং আবহাওয়া প্রতিরোধের জন্য IPA/NPG সিস্টেম
টিপিইউ ইলাস্টোমার	যান্ত্রিক শক্তি এবং ঘর্ষণ প্রতিরোধের জন্য AA + BDO সিস্টেম
জলবাহিত পিইউ	অপ্টিমাইজড অনুঘটক সিস্টেম সহ হাইড্রোলাইসিস-প্রতিরোধী পলিয়েস্টার পলিওল
সিন্থেটিক চামড়া	নিয়ন্ত্রিত কোমলতা সহ নমনীয় পলিয়েস্টার পলিওল

প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তা → কর্মক্ষমতার লক্ষ্যমাত্রা → মনোমার নির্বাচন → আণবিক কাঠামোর নকশা → অনুঘটক নির্বাচন → প্রক্রিয়ার সর্বোত্তমকরণ