মোফান

সংবাদ

নন-আইসোসায়ানেট পলিইউরেথেনের উপর গবেষণার অগ্রগতি

১৯৩৭ সালে প্রবর্তনের পর থেকে, পলিইউরেথেন (পিইউ) উপকরণগুলি পরিবহন, নির্মাণ, পেট্রোকেমিক্যাল, বস্ত্র, যান্ত্রিক ও বৈদ্যুতিক প্রকৌশল, মহাকাশ, স্বাস্থ্যসেবা এবং কৃষিসহ বিভিন্ন খাতে ব্যাপক প্রয়োগ লাভ করেছে। এই উপকরণগুলি ফোম প্লাস্টিক, ফাইবার, ইলাস্টোমার, জলরোধী উপাদান, সিন্থেটিক চামড়া, আবরণ, আঠা, রাস্তা পাকা করার উপকরণ এবং চিকিৎসা সামগ্রীর মতো রূপে ব্যবহৃত হয়। প্রচলিত পিইউ প্রধানত দুই বা ততোধিক আইসোসায়ানেট, ম্যাক্রোমলিকিউলার পলিওল এবং ক্ষুদ্র আণবিক চেইন এক্সটেন্ডার থেকে সংশ্লেষিত হয়। তবে, আইসোসায়ানেটের সহজাত বিষাক্ততা মানব স্বাস্থ্য এবং পরিবেশের জন্য উল্লেখযোগ্য ঝুঁকি তৈরি করে; উপরন্তু, এগুলি সাধারণত ফসজিন—একটি অত্যন্ত বিষাক্ত পূর্বসূরী—এবং সংশ্লিষ্ট অ্যামাইন কাঁচামাল থেকে তৈরি হয়।

সমসাময়িক রাসায়নিক শিল্পের সবুজ ও টেকসই উন্নয়ন অনুশীলনের পরিপ্রেক্ষিতে, গবেষকরা আইসোসায়ানেটকে পরিবেশবান্ধব সম্পদ দিয়ে প্রতিস্থাপন করার পাশাপাশি নন-আইসোসায়ানেট পলিইউরেথেন (NIPU)-এর জন্য নতুন সংশ্লেষণ পথ অন্বেষণে ক্রমবর্ধমানভাবে মনোনিবেশ করছেন। এই গবেষণাপত্রটি NIPU তৈরির পথগুলো তুলে ধরেছে এবং আরও গবেষণার জন্য একটি নির্দেশিকা প্রদানের লক্ষ্যে বিভিন্ন ধরণের NIPU-এর অগ্রগতি পর্যালোচনা ও তাদের ভবিষ্যৎ সম্ভাবনা নিয়ে আলোচনা করেছে।

 

১. নন-আইসোসায়ানেট পলিইউরেথেনের সংশ্লেষণ

মনোসাইক্লিক কার্বোনেটের সাথে অ্যালিফ্যাটিক ডায়ামিন ব্যবহার করে কম আণবিক ওজনের কার্বামেট যৌগের প্রথম সংশ্লেষণ ১৯৫০-এর দশকে বিদেশে ঘটেছিল—যা নন-আইসোসায়ানেট পলিইউরেথেন সংশ্লেষণের দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ মুহূর্ত চিহ্নিত করে। বর্তমানে NIPU উৎপাদনের দুটি প্রধান পদ্ধতি রয়েছে: প্রথমটিতে বাইনারি সাইক্লিক কার্বোনেট এবং বাইনারি অ্যামিনের মধ্যে ধাপে ধাপে সংযোজন বিক্রিয়া জড়িত; দ্বিতীয়টিতে ডাইইউরেথেন মধ্যবর্তী যৌগের সাথে ডাইওলের পলিকনডেনসেশন বিক্রিয়া জড়িত, যা কার্বামেটের মধ্যে কাঠামোগত বিনিময় সহজতর করে। ডায়ামারবোক্সাইলেট মধ্যবর্তী যৌগ সাইক্লিক কার্বোনেট বা ডাইমিথাইল কার্বোনেট (DMC) উভয় পথেই পাওয়া যেতে পারে; মৌলিকভাবে সমস্ত পদ্ধতি কার্বনিক অ্যাসিড গ্রুপের মাধ্যমে বিক্রিয়া করে কার্বামেট কার্যকারিতা তৈরি করে।

নিম্নলিখিত বিভাগগুলিতে আইসোসায়ানেট ব্যবহার না করে পলিইউরেথেন সংশ্লেষণের তিনটি স্বতন্ত্র পদ্ধতি বিশদভাবে আলোচনা করা হয়েছে।

১.১ বাইনারি চক্রীয় কার্বনেট রুট

চিত্র ১-এ প্রদর্শিত পদ্ধতি অনুসারে, বাইনারি চাক্রিক কার্বোনেটের সাথে বাইনারি অ্যামিনের ধাপে ধাপে সংযোজনের মাধ্যমে NIPU সংশ্লেষণ করা যায়।

ছবি১

এর প্রধান শৃঙ্খল কাঠামোর পুনরাবৃত্ত এককগুলিতে একাধিক হাইড্রোক্সিল গ্রুপ উপস্থিত থাকার কারণে এই পদ্ধতিতে সাধারণত পলিবিটা-হাইড্রোক্সিল পলিইউরেথেন (PHU) উৎপন্ন হয়। লাইটশ ও তার সহযোগীরা, পলিইথার পিইউ তৈরির প্রচলিত পদ্ধতির সাথে তুলনা করে, বাইনারি অ্যামাইন এবং বাইনারি সাইক্লিক কার্বোনেট থেকে উদ্ভূত ক্ষুদ্র অণুর পাশাপাশি সাইক্লিক কার্বোনেট-টার্মিনেটেড পলিইথার ব্যবহার করে এক সারি পলিইথার পিএইচইউ তৈরি করেন। তাদের গবেষণায় দেখা গেছে যে পিএইচইউ-এর মধ্যে থাকা হাইড্রোক্সিল গ্রুপগুলি সফট/হার্ড সেগমেন্টে অবস্থিত নাইট্রোজেন/অক্সিজেন পরমাণুর সাথে সহজেই হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করে; সফট সেগমেন্টের মধ্যেকার ভিন্নতা হাইড্রোজেন বন্ধনের আচরণ এবং মাইক্রোফেজ পৃথকীকরণের মাত্রাকেও প্রভাবিত করে, যা পরবর্তীকালে সামগ্রিক কার্যক্ষমতার বৈশিষ্ট্যকে প্রভাবিত করে।

সাধারণত ১০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রার নিচে পরিচালিত এই পদ্ধতিতে বিক্রিয়া চলাকালীন কোনো উপজাত তৈরি হয় না, ফলে এটি আর্দ্রতার প্রতি তুলনামূলকভাবে কম সংবেদনশীল এবং উদ্বায়িতার উদ্বেগ ছাড়াই স্থিতিশীল পণ্য উৎপাদন করে। তবে, এর জন্য ডাইমিথাইল সালফোক্সাইড (DMSO), এন,এন-ডাইমিথাইলফর্মামাইড (DMF) ইত্যাদির মতো তীব্র পোলার বৈশিষ্ট্যযুক্ত জৈব দ্রাবকের প্রয়োজন হয়। উপরন্তু, এক দিন থেকে পাঁচ দিন পর্যন্ত দীর্ঘ বিক্রিয়া সময় প্রায়শই কম আণবিক ওজন তৈরি করে, যা প্রায় ৩০ কেজি/মোল-এর থ্রেশহোল্ডের নিচে থাকে। এর ফলে বৃহৎ পরিসরে উৎপাদন চ্যালেঞ্জিং হয়ে ওঠে, যার প্রধান কারণ হলো এর সাথে জড়িত উচ্চ খরচ এবং ফলস্বরূপ প্রাপ্ত পিএইচইউ-এর অপর্যাপ্ত শক্তি, যদিও ড্যাম্পিং উপাদান, শেপ মেমরি কনস্ট্রাক্ট, আঠালো ফর্মুলেশন, কোটিং সলিউশন, ফোম ইত্যাদির মতো ক্ষেত্রে এর সম্ভাবনাময় প্রয়োগ রয়েছে।

১.২ মনোসাইক্লিক কার্বোনেট রুট

মনোসাইক্লিক কার্বনেট সরাসরি ডায়ামিনের সাথে বিক্রিয়া করে হাইড্রোক্সিল প্রান্ত-গ্রুপযুক্ত ডাইকার্বামেট তৈরি করে, যা পরবর্তীতে ডাইওলের সাথে বিশেষায়িত ট্রান্সএস্টারিফিকেশন/পলিকনডেনসেশন মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে অবশেষে একটি NIPU তৈরি করে, যা গঠনগতভাবে চিত্র ২-এ দৃশ্যমানভাবে প্রদর্শিত ঐতিহ্যবাহী প্রতিরূপের অনুরূপ।

ছবি২

সাধারণভাবে ব্যবহৃত মনোসাইক্লিক ভ্যারিয়েন্টগুলোর মধ্যে ইথিলিন ও প্রোপিলিন কার্বোনেটেড সাবস্ট্রেট অন্তর্ভুক্ত। বেইজিং ইউনিভার্সিটি অফ কেমিক্যাল টেকনোলজিতে ঝাও জিংবোর দল এই চক্রাকার সত্তাগুলোর বিরুদ্ধে বিভিন্ন ডায়ামিনের বিক্রিয়া ঘটিয়ে প্রাথমিকভাবে বিভিন্ন কাঠামোগত ডাইকার্বামেট ইন্টারমিডিয়ারি তৈরি করে। এরপর পলিটেট্রাহাইড্রোফুরানেডিওল/পলিইথার-ডায়োল ব্যবহার করে কনডেনসেশন পর্যায়ে অগ্রসর হওয়ার মাধ্যমে সফলভাবে নিজ নিজ প্রোডাক্ট লাইন তৈরি হয়, যা চিত্তাকর্ষক তাপীয়/যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে। এগুলোর গলনাঙ্ক প্রায় ১২৫~১৬১°C পরিসরে, টেনসাইল স্ট্রেংথ প্রায় ২৪ MPa-তে এবং প্রসারণ হার প্রায় ১৪৭৬% পর্যন্ত পৌঁছায়। ওয়াং ও তাঁর সহযোগীরা একইভাবে ডিএমসি-র সাথে যথাক্রমে হেক্সামেথিলিনডায়ামিন এবং সাইক্লোকার্বোনেটেড প্রিকার্সরের সংমিশ্রণ ব্যবহার করে হাইড্রোক্সি-টার্মিনেটেড ডেরিভেটিভ সংশ্লেষণ করেন, যেগুলোকে পরবর্তীতে অক্সালিক, সেবাসিক, অ্যাডিপিক, অ্যাসিড, টেরেফথালিকের মতো জৈব-ভিত্তিক ডাইবেসিক অ্যাসিডের অধীনে আনা হয়। এর ফলে প্রাপ্ত চূড়ান্ত আউটপুটের টেনসাইল স্ট্রেংথ ১৩কে~২৮কে গ্রাম/মোল, প্রসারণ ৯~১৭ মেগাপ্যাসকেল এবং ৩৫%~২৩৫% পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়।

সাধারণ পরিস্থিতিতে প্রায় ৮০° থেকে ১২০° সেলসিয়াস তাপমাত্রা বজায় রেখে অনুঘটক ছাড়াই সাইক্লোকার্বনিক এস্টার কার্যকরভাবে বিক্রিয়া করে। পরবর্তী ট্রান্সএস্টারিফিকেশন প্রক্রিয়ায় সাধারণত অর্গানোটিন-ভিত্তিক অনুঘটক সিস্টেম ব্যবহার করা হয়, যা ২০০° সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রা না রেখে সর্বোত্তম প্রক্রিয়াকরণ নিশ্চিত করে। শুধুমাত্র ঘনীভবন প্রক্রিয়ার বাইরে গিয়ে, স্ব-পলিমারাইজেশন/ডিগ্লাইকোলাইসিস প্রক্রিয়ায় সক্ষম ডাইওলিক উপাদানকে লক্ষ্য করে কাঙ্ক্ষিত ফলাফল অর্জনের এই পদ্ধতিটি সহজাতভাবেই পরিবেশ-বান্ধব, যা প্রধানত মিথানল/ক্ষুদ্র-অণু-ডাইওলিক অবশেষ উৎপন্ন করে এবং ভবিষ্যতের জন্য একটি কার্যকর শিল্প বিকল্প উপস্থাপন করে।

১.৩ ডাইমিথাইল কার্বোনেট রুট

ডিএমসি একটি পরিবেশ-বান্ধব ও অ-বিষাক্ত বিকল্প, যার মধ্যে মিথাইল/মিথক্সি/কার্বনিল কনফিগারেশন সহ অসংখ্য সক্রিয় কার্যকরী অংশ রয়েছে। এই অংশগুলো বিক্রিয়াশীলতার প্রোফাইলকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে এবং প্রাথমিক সংযোগ স্থাপনে সক্ষম করে, যেখানে ডিএমসি সরাসরি ডায়ামিনের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে ক্ষুদ্রতর মিথাইল-কার্বামেট প্রান্তযুক্ত অন্তর্বর্তী যৌগ গঠন করে। এরপরে গলন-ঘনীভবন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে অতিরিক্ত ক্ষুদ্র-শৃঙ্খল-বর্ধক-ডায়োলিক/বৃহত্তর-পলিওল উপাদানসমূহ এতে যুক্ত হয়, যা অবশেষে কাঙ্ক্ষিত পলিমার কাঠামোর উদ্ভব ঘটায়, যা চিত্র ৩-এর মাধ্যমে দৃশ্যমান করা হয়েছে।

ছবি৩

দীপা ও অন্যান্যরা সোডিয়াম মেথোক্সাইড অনুঘটকের সাহায্যে পূর্বোক্ত গতিশীলতাকে কাজে লাগিয়েছেন, যা বিভিন্ন অন্তর্বর্তী যৌগ গঠন করে এবং পরবর্তীতে নির্দিষ্ট সম্প্রসারণে নিযুক্ত হয়। এর চূড়ান্ত পরিণতিতে প্রায় (৩ ~২০)x১০^৩ গ্রাম/মোল আণবিক ওজন এবং (-৩০ ~১২০°C) গ্লাস ট্রানজিশন তাপমাত্রা অর্জনকারী সমতুল্য হার্ড-সেগমেন্ট কম্পোজিশন তৈরি হয়। প্যান ডংডং ডিএমসি হেক্সামেথিলিন-ডায়ামিনোপলিকার্বনেট-পলিঅ্যালকোহল সমন্বিত কৌশলগত সংমিশ্রণ নির্বাচন করে উল্লেখযোগ্য ফলাফল অর্জন করেছেন, যেখানে টেনসাইল-স্ট্রেংথ মেট্রিক্সে ১০-১৫ মেগাপ্যাসকেলের মধ্যে ওঠানামা করে এবং প্রসারণ অনুপাত প্রায় ১০০০%-১৪০০% পর্যন্ত পৌঁছায়। বিভিন্ন চেইন-এক্সটেন্ডিং প্রভাব সম্পর্কিত অনুসন্ধানী কার্যক্রম থেকে দেখা গেছে যে, পারমাণবিক সংখ্যার সমতা চেইন জুড়ে সুষমতা বজায় রেখে সুশৃঙ্খল ক্রিস্টালিনিটি বৃদ্ধিতে সহায়তা করে, যা বিউটানেডিওল/হেক্সানেডিওল নির্বাচনের ক্ষেত্রে অনুকূল প্রবণতা তৈরি করে। সারাজিনের দল হেক্সাহাইড্রোক্সিয়ামিনের পাশাপাশি লিগনিন/ডিএমসি সমন্বিত কম্পোজিট তৈরি করেছে, যা ২৩০℃ তাপমাত্রায় পোস্ট-প্রসেসিংয়ের পর সন্তোষজনক যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করেছে। ডায়াজোমনোমারের ব্যবহারের মাধ্যমে নন-আইসোসায়ানেট-পলিইউরিয়া তৈরির লক্ষ্যে পরিচালিত অতিরিক্ত গবেষণা থেকে পেইন্ট হিসেবে এর সম্ভাব্য প্রয়োগের সম্ভাবনা দেখা গেছে, যা ভিনাইল-কার্বনযুক্ত প্রতিরূপের তুলনায় তুলনামূলক সুবিধা প্রদান করে এবং এর ব্যয়-সাশ্রয়ীতা ও সহজলভ্যতার উপর আলোকপাত করে। বৃহৎ পরিসরে সংশ্লেষিত পদ্ধতির ক্ষেত্রে সতর্কতা অবলম্বনের জন্য সাধারণত উচ্চ-তাপমাত্রা/শূন্যস্থানের পরিবেশ প্রয়োজন হয়, যা দ্রাবকের প্রয়োজনীয়তা দূর করে এবং বর্জ্য প্রবাহ কমিয়ে আনে। এই বর্জ্য মূলত মিথানল/ক্ষুদ্র-অণু-ডাইওলিক বর্জ্যের মধ্যেই সীমাবদ্ধ থাকে, যা সামগ্রিকভাবে পরিবেশবান্ধব সংশ্লেষণের দৃষ্টান্ত স্থাপন করে।

 

নন-আইসোসায়ানেট পলিইউরেথেনের ২টি ভিন্ন নরম অংশ

২.১ পলিইথার পলিউরেথেন

পলিইথার পলিইউরেথেন (PEU) এর সফট সেগমেন্ট রিপিট ইউনিটে থাকা ইথার বন্ডের কম সংহতি শক্তি, সহজ ঘূর্ণন, চমৎকার নিম্ন তাপমাত্রার নমনীয়তা এবং হাইড্রোলাইসিস প্রতিরোধের কারণে এটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

কেবির ও তার সহযোগীরা ডিএমসি, পলিইথিলিন গ্লাইকোল এবং বিউটানেডিওলকে কাঁচামাল হিসেবে ব্যবহার করে পলিইথার পলিইউরেথেন সংশ্লেষণ করেছিলেন, কিন্তু এর আণবিক ওজন কম (৭৫০০ ~ ১৪৮০০ গ্রাম/মোল), Tg ০℃-এর চেয়ে কম এবং গলনাঙ্কও কম (৩৮ ~ ৪৮℃) ছিল, এবং এর শক্তি ও অন্যান্য সূচকগুলো ব্যবহারের চাহিদা মেটাতে পারছিল না। ঝাও জিংবোর গবেষণা দল ইথিলিন কার্বনেট, ১,৬-হেক্সানেডায়ামিন এবং পলিইথিলিন গ্লাইকোল ব্যবহার করে পিইইউ সংশ্লেষণ করে, যার আণবিক ওজন ৩১০০০ গ্রাম/মোল, প্রসার্য শক্তি ৫ ~ ২৪ মেগাপ্যাসকেল এবং ভাঙ্গন প্রসারণ ০.৯% ~ ১,৩৮৮%। সংশ্লেষিত অ্যারোমেটিক পলিইউরেথেন সিরিজের আণবিক ওজন ১৭৩০০ ~ ২১০০০ গ্রাম/মোল, Tg -১৯ ~ ১০℃, গলনাঙ্ক ১০২ ~ ১১০℃, প্রসার্য শক্তি ১২ ~ ৩৮ মেগাপ্যাসকেল এবং ২০০% স্থির প্রসারণে স্থিতিস্থাপক পুনরুদ্ধারের হার ৬৯% ~ ৮৯%।

ঝেং লিউচুন এবং লি চুনচেং-এর গবেষণা দল ডাইমিথাইল কার্বনেট এবং ১,৬-হেক্সামেথিলিনডায়ামিন ব্যবহার করে মধ্যবর্তী যৌগ ১,৬-হেক্সামেথিলিনডায়ামিন (BHC) প্রস্তুত করে এবং বিভিন্ন ক্ষুদ্র অণুর সরল শিকলযুক্ত ডাইওল ও পলিটেট্রাহাইড্রোফিউরানেডাইওল (Mn=২০০০)-এর সাথে এর পলিসংযোজন ঘটায়। নন-আইসোসায়ানেট পদ্ধতি ব্যবহার করে এক সারি পলিইথার পলিইউরেথেন (NIPEU) প্রস্তুত করা হয় এবং বিক্রিয়াকালীন মধ্যবর্তী যৌগগুলোর ক্রসলিংকিং সমস্যার সমাধান করা হয়। NIPEU এবং ১,৬-হেক্সামেথিলিন ডাইআইসোসায়ানেট দ্বারা প্রস্তুত প্রচলিত পলিইথার পলিইউরেথেন (HDIPU)-এর গঠন ও বৈশিষ্ট্যগুলোর তুলনা করা হয়, যা সারণি ১-এ দেখানো হয়েছে।

নমুনা কঠিন অংশের ভর ভগ্নাংশ/% আণবিক ওজন/(গ্রাম)·মোল^(-1)) আণবিক ওজন বন্টন সূচক প্রসার্য শক্তি/এমপিএ ভাঙ্গন বিন্দুতে প্রসারণ/%
NIPEU30 30 ৭৪০০০ ১.৯ ১২.৫ ১২৫০
NIPEU40 40 ৬৬০০০ ২.২ ৮.০ ৫৫০
এইচডিআইপিইউ৩০ 30 ৪৬০০০ ১.৯ ৩১.৩ ১৪৪০
এইচডিআইপিইউ৪০ 40 ৫৪০০০ ২.০ ২৫.৮ ১৩৬০

সারণি ১

সারণি ১-এর ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, NIPEU এবং HDIPU-এর মধ্যে গাঠনিক পার্থক্যের প্রধান কারণ হলো হার্ড সেগমেন্ট। NIPEU-এর পার্শ্ব-বিক্রিয়ার ফলে উৎপন্ন ইউরিয়া গ্রুপ এলোমেলোভাবে হার্ড সেগমেন্টের আণবিক শৃঙ্খলে প্রোথিত হয়, যা হার্ড সেগমেন্টকে ভেঙে সুশৃঙ্খল হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করে। এর ফলে হার্ড সেগমেন্টের আণবিক শৃঙ্খলগুলোর মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন দুর্বল হয়ে পড়ে এবং হার্ড সেগমেন্টের কেলাসত্ব কমে যায়, যার ফলস্বরূপ NIPEU-এর দশা পৃথকীকরণ কম হয়। এর ফলে, এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য HDIPU-এর তুলনায় অনেক খারাপ।

২.২ পলিয়েস্টার পলিউরেথেন

পলিয়েস্টার ডায়োলকে সফট সেগমেন্ট হিসেবে ব্যবহার করে তৈরি পলিয়েস্টার পলিইউরেথেন (PETU)-এর ভালো জৈব-বিয়োজনযোগ্যতা, জৈব-সামঞ্জস্যতা এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং স্ক্যাফোল্ড তৈরিতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা ব্যাপক প্রয়োগ সম্ভাবনাসম্পন্ন একটি বায়োমেডিকেল উপাদান। সফট সেগমেন্টে সাধারণত ব্যবহৃত পলিয়েস্টার ডায়োলগুলো হলো পলিবিউটিলিন অ্যাডিপেট ডায়োল, পলিগ্লাইকল অ্যাডিপেট ডায়োল এবং পলিক্যাপ্রোল্যাকটোন ডায়োল।

পূর্বে, রোকিকি ও তার সহযোগীরা ইথিলিন কার্বনেটকে ডায়ামিন এবং বিভিন্ন ডাইওলের (১,৬-হেক্সানডাইওল, ১,১০-এন-ডোডেকানল) সাথে বিক্রিয়া করিয়ে বিভিন্ন ধরনের এনআইপিইউ (NIPU) তৈরি করেছিলেন, কিন্তু সংশ্লেষিত এনআইপিইউ-এর আণবিক ওজন এবং Tg (থার্মাল গ্র্যাভিটি) কম ছিল। ফারহাদিয়ান ও তার সহযোগীরা কাঁচামাল হিসেবে সূর্যমুখীর বীজের তেল ব্যবহার করে পলিসাইক্লিক কার্বনেট প্রস্তুত করেন, তারপর সেটিকে জৈব-ভিত্তিক পলিঅ্যামিনের সাথে মিশিয়ে একটি প্লেটে প্রলেপ দেন এবং ৯০℃ তাপমাত্রায় ২৪ ঘণ্টা কিউরিং করে থার্মোসেটিং পলিয়েস্টার পলিউরেথেন ফিল্ম তৈরি করেন, যা ভালো তাপীয় স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করেছিল। সাউথ চায়না ইউনিভার্সিটি অফ টেকনোলজির ঝাং লিকুনের গবেষণা দল এক সারি ডায়ামিন এবং সাইক্লিক কার্বনেট সংশ্লেষণ করে এবং তারপর সেগুলোকে জৈব-ভিত্তিক ডাইবেসিক অ্যাসিডের সাথে ঘনীভূত করে জৈব-ভিত্তিক পলিয়েস্টার পলিউরেথেন তৈরি করে। চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের নিংবো ইনস্টিটিউট অফ মেটেরিয়ালস রিসার্চ-এ ঝু জিনের গবেষণা দল হেক্সাডায়ামিন এবং ভিনাইল কার্বনেট ব্যবহার করে ডায়ামিনোডায়োল হার্ড সেগমেন্ট প্রস্তুত করে, এবং তারপর জৈব-ভিত্তিক অসম্পৃক্ত ডাইবেসিক অ্যাসিডের সাথে পলিকনডেনসেশনের মাধ্যমে এক সিরিজ পলিয়েস্টার পলিইউরেথেন তৈরি করে, যা অতিবেগুনী রশ্মি দ্বারা কিউরিং-এর পর পেইন্ট হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে [23]। ঝেং লিউচুন এবং লি চুনচেং-এর গবেষণা দল অ্যাডিপিক অ্যাসিড এবং বিভিন্ন কার্বন পারমাণবিক সংখ্যাযুক্ত চারটি অ্যালিফ্যাটিক ডায়োল (বিউটেনডায়োল, হেক্সাডায়োল, অক্টেনডায়োল এবং ডেকানডায়োল) ব্যবহার করে সফট সেগমেন্ট হিসেবে সংশ্লিষ্ট পলিয়েস্টার ডায়োল প্রস্তুত করে; অ্যালিফ্যাটিক ডায়োলের কার্বন পরমাণুর সংখ্যার নামানুসারে নামকরণ করা নন-আইসোসায়ানেট পলিয়েস্টার পলিইউরেথেন (PETU) নামক একটি গ্রুপ, BHC এবং ডায়োল দ্বারা প্রস্তুত হাইড্রোক্সি-সিলড হার্ড সেগমেন্ট প্রিপলিমারের সাথে মেল্টিং পলিকনডেনসেশনের মাধ্যমে পাওয়া যায়। PETU-এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সারণি 2-এ দেখানো হয়েছে।

নমুনা প্রসার্য শক্তি/এমপিএ স্থিতিস্থাপক মডুলাস/এমপিএ ভাঙ্গন বিন্দুতে প্রসারণ/%
PETU4 ৬.৯±১.০ 36±8 ৬৭৩±35
PETU6 ১০.১±১.০ 55±4 ৫৬৮±32
PETU8 ৯.০±০.৮ 47±4 ৫৫১±25
PETU10 ৮.৮±০.১ 52±5 ১৩৭±23

সারণি ২

ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, PETU4-এর নরম অংশে কার্বনিলের ঘনত্ব সর্বোচ্চ, কঠিন অংশের সাথে এর হাইড্রোজেন বন্ধন সবচেয়ে শক্তিশালী এবং দশা পৃথকীকরণের মাত্রা সর্বনিম্ন। নরম ও কঠিন উভয় অংশেরই কেলাসায়ন সীমিত, যার ফলে এর গলনাঙ্ক ও প্রসার্য শক্তি কম, কিন্তু ভাঙ্গন প্রসারণ সর্বোচ্চ।

২.৩ পলিকার্বোনেট পলিউরেথেন

পলিকার্বোনেট পলিইউরেথেন (PCU), বিশেষ করে অ্যালিফ্যাটিক PCU-এর চমৎকার হাইড্রোলাইসিস প্রতিরোধ ক্ষমতা, জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা, ভালো জৈবিক স্থিতিশীলতা এবং জৈব সামঞ্জস্যতা রয়েছে এবং বায়োমেডিসিনের ক্ষেত্রে এর প্রয়োগের ভালো সম্ভাবনা আছে। বর্তমানে, প্রস্তুতকৃত বেশিরভাগ NIPU-তে সফট সেগমেন্ট হিসেবে পলিইথার পলিওল এবং পলিয়েস্টার পলিওল ব্যবহৃত হয়, এবং পলিকার্বোনেট পলিইউরেথেন নিয়ে গবেষণা প্রতিবেদন খুব কমই রয়েছে।

সাউথ চায়না ইউনিভার্সিটি অফ টেকনোলজিতে তিয়ান হেংশুইয়ের গবেষণা দল কর্তৃক প্রস্তুতকৃত নন-আইসোসায়ানেট পলিকাবোনেট পলিউরেথেনের আণবিক ওজন ৫০,০০০ গ্রাম/মোলের বেশি। পলিমারের আণবিক ওজনের উপর বিক্রিয়ার শর্তাবলির প্রভাব নিয়ে গবেষণা করা হয়েছে, কিন্তু এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে কোনো প্রতিবেদন প্রকাশিত হয়নি। ঝেং লিউচুন এবং লি চুনচেংয়ের গবেষণা দল ডিএমসি, হেক্সানেডায়ামিন, হেক্সাডায়োল এবং পলিকাবোনেট ডাইওল ব্যবহার করে পিসিইউ প্রস্তুত করে এবং হার্ড সেগমেন্ট রিপিটিং ইউনিটের ভর ভগ্নাংশ অনুসারে এর নামকরণ করে। এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলো সারণি ৩-এ দেখানো হয়েছে।

নমুনা প্রসার্য শক্তি/এমপিএ স্থিতিস্থাপক মডুলাস/এমপিএ ভাঙ্গন বিন্দুতে প্রসারণ/%
পিসিইউ১৮ 17±1 36±8 ৬৬৫±24
পিসিইউ৩৩ 19±1 ১০৭±9 ৬৫৬±33
পিসিইউ৪৬ 21±1 ১৫০±16 ৪০৭±23
পিসিইউ৫৭ 22±2 ২১০±17 ২৬২±27
পিসিইউ৬৭ 27±2 ৪০০±13 63±5
পিসিইউ৮২ 29±1 ৫১৮±34 26±5

টেবিল ৩

ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, PCU-এর উচ্চ আণবিক ওজন (6×104 ~ 9×104 গ্রাম/মোল পর্যন্ত), গলনাঙ্ক 137 ℃ পর্যন্ত এবং প্রসার্য শক্তি 29 MPa পর্যন্ত। এই ধরনের PCU অনমনীয় প্লাস্টিক অথবা ইলাস্টোমার হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে, যার জৈবচিকিৎসা ক্ষেত্রে (যেমন মানব টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং স্ক্যাফোল্ড বা কার্ডিওভাসকুলার ইমপ্লান্ট উপাদান) প্রয়োগের উজ্জ্বল সম্ভাবনা রয়েছে।

২.৪ হাইব্রিড নন-আইসোসায়ানেট পলিইউরেথেন

হাইব্রিড নন-আইসোসায়ানেট পলিইউরেথেন (হাইব্রিড এনআইপিইউ) হলো পলিইউরেথেন আণবিক কাঠামোতে ইপোক্সি রেজিন, অ্যাক্রিলেট, সিলিকা বা সিলোক্সেন গ্রুপ প্রবর্তন করে একটি আন্তঃপ্রবেশকারী নেটওয়ার্ক গঠন করা, যা পলিইউরেথেনের কর্মক্ষমতা উন্নত করে অথবা এটিকে বিভিন্ন কার্যকারিতা প্রদান করে।

ফেং ইউয়েলান ও তাঁর সহযোগীরা জৈব-ভিত্তিক ইপোক্সি সয়াবিন তেলকে CO2-এর সাথে বিক্রিয়া করিয়ে পেন্টামোনিক সাইক্লিক কার্বোনেট (CSBO) সংশ্লেষণ করেন এবং অ্যামিনের সাথে CSBO-কে কঠিন করে গঠিত NIPU-কে আরও উন্নত করার জন্য অধিক দৃঢ় শৃঙ্খল খণ্ডযুক্ত বিসফেনল এ ডাইগ্লাইসিডাইল ইথার (ইপোক্সি রেজিন E51) সংযোজন করেন। এর আণবিক শৃঙ্খলে ওলিক অ্যাসিড/লিনোলিক অ্যাসিডের একটি দীর্ঘ নমনীয় শৃঙ্খল খণ্ড থাকে। এতে অধিক দৃঢ় শৃঙ্খল খণ্ডও থাকে, ফলে এর উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি এবং উচ্চ দৃঢ়তা রয়েছে। কিছু গবেষক ডাইইথিলিন গ্লাইকোল বাইসাইক্লিক কার্বোনেট এবং ডায়ামিনের রেট-ওপেনিং বিক্রিয়ার মাধ্যমে ফিউরান প্রান্তীয় গ্রুপসহ তিন ধরনের NIPU প্রিপলিমারও সংশ্লেষণ করেন এবং তারপর অসম্পৃক্ত পলিয়েস্টারের সাথে বিক্রিয়া করিয়ে স্ব-আরোগ্যকারী কার্যকারিতাসম্পন্ন একটি নরম পলিইউরেথেন প্রস্তুত করেন, এবং সফলভাবে নরম NIPU-এর উচ্চ স্ব-আরোগ্যকারী দক্ষতা অর্জন করেন। হাইব্রিড NIPU-তে কেবল সাধারণ NIPU-এর বৈশিষ্ট্যই থাকে না, বরং এর উন্নততর আসঞ্জন, অ্যাসিড ও ক্ষারীয় ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, দ্রাবক প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং যান্ত্রিক শক্তিও থাকতে পারে।

 

৩ আউটলুক

বিষাক্ত আইসোসায়ানেট ব্যবহার ছাড়াই NIPU প্রস্তুত করা হয় এবং বর্তমানে এটি ফোম, কোটিং, আঠা, ইলাস্টোমার এবং অন্যান্য পণ্যের আকারে গবেষণা করা হচ্ছে, যার ব্যাপক প্রয়োগ সম্ভাবনা রয়েছে। তবে, এগুলোর বেশিরভাগই এখনও পরীক্ষাগার গবেষণার মধ্যে সীমাবদ্ধ এবং এর কোনো বৃহৎ আকারের উৎপাদন নেই। এছাড়াও, মানুষের জীবনযাত্রার মানের উন্নতি এবং চাহিদার ক্রমাগত বৃদ্ধির সাথে সাথে, একক বা একাধিক কার্যকারিতা সম্পন্ন NIPU একটি গুরুত্বপূর্ণ গবেষণার ক্ষেত্র হয়ে উঠেছে, যেমন—জীবাণুরোধী, স্ব-মেরামত, আকৃতি স্মৃতি, অগ্নি প্রতিরোধক, উচ্চ তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা ইত্যাদি। অতএব, ভবিষ্যৎ গবেষণায় শিল্পায়নের মূল সমস্যাগুলো কীভাবে সমাধান করা যায় তা অনুধাবন করা এবং কার্যকরী NIPU তৈরির নতুন দিক অন্বেষণ অব্যাহত রাখা উচিত।


পোস্ট করার সময়: ২৯ আগস্ট, ২০২৪

আপনার বার্তা রেখে যান