polystyreneपैकेजिंग सामग्री, इलेक्ट्रॉनिक सामग्री, निर्माण सामग्री, और इसी तरह के कई अनुप्रयोग क्षेत्रों के साथ व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला बहुलक है। पिछली आधी शताब्दी में, पॉलीस्टाइनिन को संश्लेषित करने के लिए विभिन्न तरीकों का विकास किया गया है, और यह लेख इनमें से कई तरीकों को पेश करने पर केंद्रित होगा। पॉलीस्टाइनिन का संश्लेषण आमतौर पर मुक्त कट्टरपंथी पोलीमराइज़ेशन, cationic पोलीमराइज़ेशन, आयन एक्सचेंज, आदि जैसे तरीकों को अपनाता है। पॉलीस्टाइनिन के लिए एक संश्लेषण विधि निम्नलिखित है:
1. फ्री रेडिकल पोलीमराइजेशन विधि:
पॉलीस्टाइनिन की फ्री रेडिकल पोलीमराइज़ेशन विधि सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली संश्लेषण विधियों में से एक है। इस पद्धति का सिद्धांत स्टाइरीन मोनोमर की एक मुक्त कट्टरपंथी प्रतिक्रिया उत्पन्न करने के लिए समाधान में हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसे मुक्त कट्टरपंथी सर्जक के अलावा का उपयोग करना है, और फिर मुक्त कण लगातार पोलीमराइज़ होते हैं, अंततः पॉलीस्टाइनिन नामक एक बहुलक बनाते हैं। इस प्रक्रिया के दौरान, एक उपयुक्त विलायक में स्टाइलिन मोनोमर को भंग करना और वांछित पोलीमराइजेशन प्रभाव को प्राप्त करने के लिए प्रतिक्रिया तापमान और समय को नियंत्रित करना आवश्यक है। यह इसकी मुख्य उत्पादन विधियों में से एक है। इस विधि में निम्न चरण शामिल हैं।
1.1। कच्चे माल की तैयारी:
सबसे पहले, पॉलीस्टाइनिन के उत्पादन के लिए आवश्यक कच्चे माल को तैयार करना आवश्यक है। फ्री रेडिकल पोलीमराइज़ेशन के लिए, स्टाइरीन को आमतौर पर मोनोमर के रूप में उपयोग किया जाता है, और बेंज़ोयल पेरोक्साइड (बीपीओ) का उपयोग फ्री रेडिकल सर्जक के रूप में किया जाता है। बीपीओ की गुणवत्ता 2 प्रतिशत से 3 प्रतिशत तक होती है।
1.2। प्रतिक्रिया टैंक की तैयारी:
पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया के लिए एक प्रतिक्रिया टैंक के उपयोग की आवश्यकता होती है, और प्रतिक्रिया टैंक तैयार करते समय, अभिकारकों की मात्रा और प्रतिक्रिया टैंक की क्षमता पर विचार करना आवश्यक होता है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं और उच्च दबाव की स्थिति का सामना करने के लिए रिएक्शन टैंक आमतौर पर स्टेनलेस स्टील, ग्लास फाइबर प्रबलित प्लास्टिक (जीआरपी), या पॉलीइथाइलीन जैसी सामग्रियों से बने होते हैं।
1.3। प्रतिक्रिया टैंक का उपचार:
प्रतिक्रिया टैंक को यह सुनिश्चित करने के लिए पूर्व-उपचार से गुजरना पड़ता है कि टैंक के अंदर कोई धूल या अशुद्धियाँ नहीं हैं, और यह प्रक्रिया मापदंडों के उच्च दबाव का सामना कर सकता है। हीटिंग स्ट्रिप टैंक के नीचे से लगभग 15 प्रतिशत स्थित है, जिसे विद्युत रूप से गर्म किया जा सकता है। समान तापमान और सरगर्मी की स्थिति बनाए रखने के लिए विलोडक का तल प्रतिक्रिया टैंक के तल के समानांतर होना चाहिए।
1.4। प्रतिक्रियाशील फ़ीड:
स्टाइरीन और बीपीओ को बजट के अनुसार रिएक्शन टैंक में डाला जाता है और इन्हें मात्रात्मक रूप से जोड़ने की आवश्यकता होती है। साथ ही, प्रतिक्रिया टैंक में एक प्रतिक्रिया विलायक जोड़ने की जरूरत है - प्रतिक्रिया की तरलता में सुधार करने, चिपचिपापन कम करने और स्पलैश को रोकने के लिए। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले रिएक्शन सॉल्वैंट्स में ईथेन, टोल्यूनि या डाइक्लोरोमेथेन शामिल हैं।
1.5। प्रतिक्रिया प्रक्रिया:
प्रतिक्रिया टैंक को सील करें और प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए इसे एक निश्चित तापमान पर गर्म करें, आमतौर पर 120 और 150 डिग्री सेल्सियस के बीच। प्रतिक्रिया प्रक्रिया के दौरान, बीपीओ फ्री रेडिकल पोलीमराइजेशन को ट्रिगर करता है, जो चेन ग्रोथ से गुजर सकता है और पॉलीमर अणु बना सकता है। प्रतिक्रिया ठोस से उप-राजनीतिक तरल और फिर चिपचिपा पॉलिमर तक बढ़ती है।
1.6। प्रतिक्रिया का अंत:
जब प्रतिक्रिया एक निश्चित स्तर तक पहुंच जाती है, तो इसे समाप्त करने की आवश्यकता होती है। सामान्यतया, प्रतिक्रिया के अंत में, बहुलक को एक पेस्ट से एक ठोस ब्लॉक में बदलने के लिए प्रतिक्रिया टैंक को ठंडा करना आवश्यक है, और फिर प्रतिक्रिया टैंक से सफेद पॉलीस्टाइनिन ब्लॉक को हटा दें।
1.7। उत्पादों को संभालना:
प्राप्त पॉलीस्टायरीन ब्लॉकों को संसाधित और निर्मित करने की आवश्यकता होती है, आमतौर पर बहुलक ब्लॉकों को कणों में पीसकर, उपयुक्त कण आकृति विज्ञान का चयन करके, अप्राप्य मोनोमर्स और स्नेहन तेल जैसी अशुद्धियों को निकालने और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध पॉलीस्टीरिन प्लास्टिक प्राप्त करने के लिए शरीर का विस्तार करने की आवश्यकता होती है।
सारांश में, पॉलीस्टाइनिन के मुक्त कट्टरपंथी पोलीमराइज़ेशन का व्यापक रूप से उद्योग में उपयोग किया जाता है, और उच्च गुणवत्ता वाले बहुलक उत्पादों के उत्पादन को सुनिश्चित करने के लिए प्रतिक्रिया तापमान और सटीक खिला जैसी परिचालन स्थितियों पर ध्यान देना आवश्यक है।
2. धनायनित पोलीमराइज़ेशन विधि:
पॉलीस्टाइनिन को संश्लेषित करने के लिए Cationic पोलीमराइज़ेशन एक और आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधि है। इस विधि को cationic पोलीमराइज़ेशन कहने का कारण यह है कि यह स्टाइरीन को पोलीमराइज़ करने के लिए उत्प्रेरक के रूप में धनावेशित आयनिक यौगिक का उपयोग करता है। इस पद्धति का लाभ यह है कि संश्लेषित बहुलक में एक समान आणविक भार और संकीर्ण आणविक भार वितरण होता है, इसलिए इसका उपयोग अक्सर उच्च आणविक भार और संकीर्ण आणविक भार वितरण के साथ अवक्षेपित पॉलिमर तैयार करने के लिए किया जाता है। इसे सबसे पहले फ्री रेडिकल पोलीमराइजेशन के जरिए तैयार किया गया था। पॉलिमर प्रदर्शन की बढ़ती मांग के साथ, पॉलीस्टाइनिन तैयार करने के लिए धीरे-धीरे cationic पोलीमराइजेशन एक सामान्य रूप से इस्तेमाल की जाने वाली विधि बन गई है। उच्च गुणवत्ता वाले पॉलीस्टाइनिन पॉलिमर तैयार करने के लिए धनायनित पोलीमराइज़ेशन एक नियंत्रणीय और कुशल विधि है। तैयारी प्रक्रिया के दौरान, उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए प्रतिक्रिया की स्थिति और मोनोमर जोड़ दर जैसे मापदंडों को नियंत्रित करना आवश्यक है।
Cationic पोलीमराइज़ेशन विधि द्वारा Polystyrene तैयार करने के लिए विस्तृत चरण निम्नलिखित हैं।
(1) प्रतिक्रिया प्रणाली संरचना की तैयारी:
पॉलीस्टाइनिन तैयार करने की प्रतिक्रिया प्रणाली में आमतौर पर तीन घटक होते हैं: मोनोमर, सर्जक और समाधान एजेंट। मोनोमर आमतौर पर स्टाइरीन होता है, सर्जक अमोनियम सल्फेट (NH4HSO4) या अमोनियम पर्सल्फ़ेट ((NH4) 2S2O8) हो सकता है, और विलायक पानी या कार्बनिक सॉल्वैंट्स (जैसे टोल्यूनि या ज़ाइलीन) हो सकता है। प्रतिक्रिया प्रणाली के समान मिश्रण को सुनिश्चित करने के लिए, आमतौर पर इन घटकों को प्रतिक्रिया से पहले समान रूप से मिश्रण करना आवश्यक होता है।
(2) प्रतिक्रिया प्रणाली का पूर्व उपचार:
आगे की प्रतिक्रिया से पहले, प्रतिक्रिया प्रणाली का पूर्व-उपचार करना आवश्यक है। सबसे पहले, किसी भी अशुद्धियों की उपस्थिति से बचने के लिए रिएक्टर और रोटरी बाष्पीकरणकर्ता को अच्छी तरह से साफ किया जाना चाहिए। दूसरे, ऑक्सीजन को निकालने के लिए प्रतिक्रिया प्रणाली को नाइट्रोजन के साथ प्रवाहित करने की आवश्यकता होती है, ताकि ऑक्सीजन को सर्जक की गतिविधि में हस्तक्षेप करने से रोका जा सके।
(3) सर्जक का जोड़:
प्रतिक्रिया प्रणाली तैयार होने के बाद, एक सर्जक जोड़ा जा सकता है। अमोनियम सल्फेट के लिए, आमतौर पर इसे पहले से पानी में घोलना और फिर इसे प्रतिक्रिया प्रणाली में जोड़ना आवश्यक होता है। अमोनियम पर्सल्फ़ेट के लिए, इसे आमतौर पर सल्फ़ेट आयनों और अमोनियम आयनों में विघटित किया जाता है, और फिर प्रतिक्रिया प्रणाली में जोड़ा जाता है।
(4) मोनोमर्स का जोड़:
जब आरंभकर्ता पहले से ही प्रतिक्रिया प्रणाली में मौजूद होता है, तो मोनोमर्स का जोड़ शुरू हो सकता है। मोनोमर्स की जोड़ने की गति बहुत धीमी होनी चाहिए, आमतौर पर 2-3 घंटों के अंतराल पर। यदि मोनोमर को बहुत तेज़ी से जोड़ा जाता है, तो यह अनियंत्रित पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया को जन्म देगा और अंततः उत्पाद के अत्यधिक पोलीमराइज़ेशन को जन्म देगा, जो उत्पाद के गुणों को प्रभावित कर सकता है।
(5) प्रतिक्रिया प्रगति और नियंत्रण:
पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया के दौरान, उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए आमतौर पर प्रतिक्रिया तापमान, अवधि और मोनोमर जोड़ दर जैसे मापदंडों को नियंत्रित करना आवश्यक होता है। जब अमोनियम सल्फेट को प्रारंभकर्ता के रूप में प्रयोग किया जाता है, तो प्रतिक्रिया तापमान आमतौर पर 80 से 100 डिग्री सेल्सियस तक होता है और समय कई घंटों तक चल सकता है। जब अमोनियम पर्सल्फ़ेट को एक सर्जक के रूप में उपयोग किया जाता है, तो तापमान आमतौर पर 110-130 डिग्री सेल्सियस के बीच बढ़ जाता है।
(6) उत्पादों का पृथक्करण, शुद्धिकरण और परीक्षण:
प्रतिक्रिया पूरी होने के बाद, इलाज योग्य पॉलीस्टीरिन प्राप्त करने के लिए समाधान में विलायक को रोटरी बाष्पीकरणकर्ता का उपयोग करके हटाया जा सकता है। अंत में, उत्पाद को एसिड उपचार और सक्रिय कार्बन निस्पंदन जैसे चरणों के माध्यम से शुद्ध किया जा सकता है। अलग किए गए और शुद्ध किए गए उत्पाद अपनी गुणवत्ता और संरचनात्मक गुणों को निर्धारित करने के लिए भौतिक और रासायनिक परीक्षण से गुजर सकते हैं।
3. आयन विनिमय विधि:
पॉलीस्टाइनिन को संश्लेषित करने के लिए आयन एक्सचेंज विधि एक और आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधि है। आयन एक्सचेंज विधि में, आयनिक कार्यात्मक समूहों के साथ बहुलक का उपयोग पॉलीस्टाइनिन बनाने के लिए उद्धरणों का आदान-प्रदान करने के लिए किया जाता है। पॉलीस्टाइनिन को संश्लेषित करने के लिए आयन एक्सचेंज विधि एक तेज, कुशल और लागत प्रभावी विधि है, जिस पर व्यापक ध्यान और उपयोग प्राप्त हुआ है।
पॉलीस्टाइनिन आयन एक्सचेंज विधि एक सामान्य रूप से इस्तेमाल की जाने वाली आयन एक्सचेंज तकनीक है जिसका उपयोग किसी समाधान से एक विशिष्ट आयन को हटाने या समृद्ध करने के लिए किया जाता है। यह विधि बहुलक में आयन एक्सचेंज साइटों के माध्यम से छानना से आयनों को छानने से पृथक्करण और शुद्धिकरण प्राप्त करती है। इस लेख में, हम पॉलीस्टायरीन आयन एक्सचेंज विधि के सिद्धांत, कार्यान्वयन चरणों और कुछ अनुप्रयोग विधियों का विस्तृत परिचय प्रदान करेंगे।
सिद्धांत:
पॉलीस्टाइनिन आयन एक्सचेंज विधि दो सिद्धांतों पर आधारित है: विद्युत रासायनिक सिद्धांत और सोखना।
इलेक्ट्रोकेमिकल सिद्धांत: पॉलीस्टायरीन आयन एक्सचेंज घटकों में विनिमय स्थल आयनों के रूप में मौजूद होते हैं, जो आयनिक आवेशों को वहन करते हैं और इलेक्ट्रोलाइट में इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण या आयनों के प्रतिकर्षण का कारण बन सकते हैं। यह इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन एक ही प्रकार के आयनों को एक साथ सोख सकता है या एक दूसरे के साथ संबंधित आयनों का आदान-प्रदान कर सकता है।
सोखना: सोखना पॉलीस्टाइनिन आयन एक्सचेंज विधि का आधार है। पॉलीस्टाइनिन के आयन एक्सचेंज घटकों में बड़ी संख्या में एक्सचेंज साइट हैं, जो संबंधित भौतिक और रासायनिक सोखना प्रभाव प्रदान कर सकते हैं। इसी सोखना प्रभाव के अनुसार, पॉलीस्टायरीन आयन एक्सचेंज घटक चुनिंदा रूप से मिलान किए गए आयनों को सोख सकते हैं, जिससे अलगाव और संवर्धन प्रभाव प्राप्त होता है।
कार्यान्वयन कदम:
पॉलीस्टीरिन आयन एक्सचेंज विधि के कार्यान्वयन चरणों को निम्नलिखित महत्वपूर्ण चरणों में विभाजित किया जा सकता है:
(1) पूर्व उपचार: किसी भी निलंबित ठोस और अशुद्धियों को हटाने और इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए नए पॉलीस्टाइन आयन एक्सचेंज कॉलम का उपयोग करने से पहले पूर्व उपचार किया जाना चाहिए। पूर्व-उपचार विधियों में पानी की धुलाई, अम्ल की धुलाई और क्षार की धुलाई शामिल हैं
(2) नमूना पूर्व-उपचार: ठोस निलंबित ठोस और अशुद्धियों को हटाने के लिए नमूना समाधान को फ़िल्टर या साफ़ करें। यदि आवश्यक हो, तो पीएच अंशांकन और बफर जोड़ना भी किया जा सकता है।
(3) नमूना प्रसंस्करण: नमूना समाधान को गुरुत्वाकर्षण प्रवाह या उच्च दबाव का उपयोग करके पॉलीस्टीरिन आयन एक्सचेंज कॉलम के माध्यम से संसाधित किया जा सकता है। पॉलीस्टीरिन आयन एक्सचेंज कॉलम में आयन समाधान में आयनों के साथ आदान-प्रदान करेंगे, और समाधान में आयनों को हटा दिया जाएगा, जबकि ठोस चरण में आयनों को समृद्ध किया जाएगा।
(4) धुलाई: उपचारित ठोस चरण को विनिमय स्थलों को ताज़ा करने और अतिरिक्त आयनों को हटाने के लिए धोया जाना चाहिए। धोने के घोल का पीएच मान आमतौर पर बहुलक आयन एक्सचेंज कॉलम के लिए डिज़ाइन किए गए पीएच मान के समान होता है।
(5) विशोषण: जिन आयनों को पहले से ही पॉलिमर आयन एक्सचेंज कॉलम में सोख लिया गया है, उन्हें आमतौर पर मजबूत इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता और/या अधिक ध्रुवीय सॉल्वैंट्स का उपयोग करके विसर्जित करने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, सोडियम क्लोराइड समाधान और अमोनियम क्लोराइड समाधान जैसे मजबूत इलेक्ट्रोलाइट समाधान का उपयोग desorption संचालन के लिए किया जा सकता है।
(6) पुनर्जनन: पॉलीस्टीरिन आयन एक्सचेंज कॉलम का पुनर्जनन उपयोग की जाने वाली विनिमय सामग्री के प्रकार पर निर्भर करता है और आमतौर पर कई अलग-अलग प्रकार के उपचार विधियों के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ऐसे आयन एक्सचेंज कॉलम की सोखने की क्षमता को बहाल करने के लिए उपचार के लिए उच्च सांद्रता एसिड या क्षारीय समाधान का उपयोग किया जा सकता है। बेशक, ठोस सामग्री को नुकसान से बचने के लिए मजबूत उत्तेजक रसायनों का इस्तेमाल नहीं किया जाना चाहिए।
आवेदन के विधि:
पॉलीस्टाइनिन आयन एक्सचेंज विधि पर्यावरण, जीव विज्ञान और फार्मास्यूटिकल्स के क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग शुद्ध या मिश्रित आयनों के पृथक्करण और शुद्धिकरण, ठीक बायोसेपरेशन और शुद्धिकरण, और दवा उद्योग में तैयारी शुद्धि के लिए किया जा सकता है। विशिष्ट अनुप्रयोग दायरे में शामिल हैं:
(1) आयनों का पृथक्करण और संवर्धन
(2) जीन या प्रोटीन को हटाना या समृद्ध करना
(3) आयोनिक पॉलिमर को अलग करना
(4) समाधान संशोधन और योगों की स्थिरता में सुधार
(5) औद्योगिक प्रक्रिया जल के उपचार के लिए उपयोग किया जाता है
संक्षेप में, पॉलीस्टायरीन आयन एक्सचेंज विधि प्रयोगशालाओं और औद्योगिक स्थलों में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली एक महत्वपूर्ण तकनीक है। हमने इस पद्धति के कार्यान्वयन चरणों को पहले ही विस्तार से प्रस्तुत कर दिया है। हम आशा करते हैं कि यह लेख पाठकों को एक गहरी समझ और मार्गदर्शन प्रदान कर सकता है, और पॉलीस्टायरीन आयन एक्सचेंज प्रौद्योगिकी के विकास और अनुप्रयोग को और बढ़ावा दे सकता है।
उपरोक्त पॉलीस्टाइनिन के लिए मुख्य संश्लेषण विधि है। इन विधियों के अनुरूप फायदे और नुकसान हैं, और उपयोग की जाने वाली विशिष्ट विधि को वास्तविक अनुप्रयोग आवश्यकताओं के आधार पर चुना जाना चाहिए।