पोलिमराइजेसन प्रतिक्रिया
पेन्डाहुलुआन
पोलिमरहरू मोनोमर भनिने दोहोरिने एकाइहरू मिलेर बनेका ठूला, लामो-श्रृंखला अणुहरू मिलेर बनेको रासायनिक यौगिकहरू हुन्। पोलिमराइजेशन भनेको रासायनिक प्रक्रिया हो जसद्वारा यी मोनोमरहरू मिलेर पोलिमरहरू बनाउँछन्। यो प्रक्रिया रासायनिक उद्योगमा महत्त्वपूर्ण छ र प्लास्टिक, रबर र सिंथेटिक फाइबरहरू सहित विभिन्न मूल्यवान सामग्रीहरूको गठनमा योगदान पुर्याउँछ।
यस लेखले पोलिमराइजेशन प्रतिक्रियाहरूको संयन्त्र, प्रकार र प्रयोगहरूको वर्णन गर्ने लक्ष्य राखेको छ। पोलिमराइजेशन प्रक्रियाहरू विभिन्न संयन्त्रहरू मार्फत हुन सक्छन्, जसमा दुई मुख्य वर्गहरू छन्: थप पोलिमराइजेशन र संक्षेपण पोलिमराइजेशन।
पोलिमराइजेसनका प्रकारहरू
थप पोलिमराइजेसन
थप पोलिमराइजेसन एक प्रक्रिया हो जसमा दोहोरो वा तीन बन्धन भएका मोनोमरहरूले उप-उत्पादनहरू उत्पादन नगरी पोलिमर बनाउन प्रतिक्रिया गर्छन्। यस प्रकारको पोलिमराइजेसनद्वारा उत्पादित पोलिमरहरूलाई थप पोलिमर भनिन्छ।
Langkah-langkah:
१. प्रारम्भ: प्रतिक्रिया तब सुरु हुन्छ जब एक प्रारम्भकर्ताले मुक्त रेडिकल, आयन, वा उत्प्रेरकहरू उत्पादन गर्दछ जसले मोनोमरहरूमा दोहोरो बन्धन तोड्न सक्छ।
२. प्रसार: बनेका मुक्त रेडिकल वा आयनहरूले मोनोमरहरूसँग प्रतिक्रिया गर्छन्, नयाँ सक्रिय छेउहरू सिर्जना गर्छन् जसले अन्य मोनोमरहरूसँग प्रतिक्रिया गर्न सक्छन्।
३. समाप्ति: जब दुई मुक्त रेडिकलहरू भेट्छन् र सहसंयोजक बन्धन बनाउँछन्, वा जब कुनै अन्य संयन्त्रले प्रसार रोक्छ तब प्रतिक्रिया रोकिन्छ।
उदाहरण:
– पोलि(इथिलिन): इथिलीन मोनोमर (C2H4) ले पोलि(इथिलिन) बनाउन मुक्त रेडिकलहरूको श्रृंखला मार्फत प्रतिक्रिया गर्छ।
– पोलि(भिनाइल क्लोराइड) (PVC): भिनाइल क्लोराइड मोनोमरहरू (C2H3Cl) प्रारम्भ, प्रसार र समाप्ति मार्फत जोडिएका हुन्छन्।
संघनन पोलिमराइजेसन
कन्डेन्सेसन पोलिमराइजेसनमा मोनोमरहरू समावेश हुन्छन् जसमा कम्तिमा दुई प्रतिक्रियाशील कार्यात्मक समूहहरू हुन्छन् र पानी वा मेथानोल जस्ता उप-उत्पादनको आउटपुटको साथ पोलिमर बनाउँछन्।
Langkah-langkah:
१. प्रारम्भ: प्रतिक्रियाशील कार्यात्मक समूह भएका मोनोमरहरूले एकअर्कासँग प्रतिक्रिया गर्छन्।
२. गठन: मोनोमरहरू बीच बन्धनको गठन, H2O वा HCl जस्ता प्रकाश अणुहरूको रिलीजसँगै।
३. चेन ग्रोथ: यो प्रक्रिया मोनोमरहरू समाप्त नभएसम्म वा प्रतिक्रिया अवस्थाहरू अनुकूल नभएसम्म जारी रहन्छ।
उदाहरण:
– नायलन-६,६ : हेक्सामेथिलेनेडियामाइन र एडिपिक एसिड बीचको प्रतिक्रियाबाट बनेको, जसले उप-उत्पादनको रूपमा पानी उत्पादन गर्दछ।
– पलिएस्टर: टेरेफ्थालिक एसिड र इथिलीन ग्लाइकोल बीचको प्रतिक्रियाबाट बनेको, पानी उप-उत्पादनको रूपमा।
पोलिमराइजेसन संयन्त्र
फ्री रेडिकल पोलिमराइजेसन
फ्री रेडिकल पोलिमराइजेसन सबैभन्दा सामान्य थप पोलिमराइजेसन संयन्त्रहरू मध्ये एक हो। यो प्रक्रिया अत्यधिक प्रतिक्रियाशील फ्री रेडिकलहरूको गठनबाट सुरु हुन्छ, सामान्यतया थर्मल वा फोटोइनिशिएशन मार्फत।
१. सुरुवात: बेन्जोयल पेरोक्साइड वा एजोबिसिसोब्युटाइरोनिट्राइल (AIBN) जस्ता सुरुवातकर्ता अणुहरूलाई फ्री रेडिकलहरू उत्पादन गर्न भाँचिन्छ।
\[ \text{(नोट, AIBN) → २ \cdot (रेडिकल, )} \]
२. प्रसार: मुक्त रेडिकलहरूले मोनोमरहरूसँग प्रतिक्रिया गरेर विस्तारित मोनोमर रेडिकलहरू बनाउँछन्:
\[ \text{(रेडिकल + मोनोमर) → (R-पोलिमर)} \]
३. समाप्ति: दुई मुक्त रेडिकलहरू मिलेर गैर-रेडिकल अणु बनाउँछन् र श्रृंखला प्रतिक्रिया रोक्छन्:
\[ \text{(R + R ) → गैर-आमूलक उत्पादक} \]
आयोनिक पोलिमराइजेसन
यो पोलिमराइजेसनमा प्रतिक्रियाशील प्रजातिको रूपमा आयनहरू (क्याशन वा आयनहरू) को गठन समावेश छ। आयोनिक पोलिमराइजेसनलाई पनि दुई मुख्य प्रकारमा विभाजन गर्न सकिन्छ, अर्थात्:
– क्यासनिक पोलिमराइजेसन: इनिसिएटरको रूपमा क्यासनिक प्रजातिलाई समावेश गर्दछ। सामान्यतया मोनोमरहरूसँग प्रयोग गरिन्छ जसमा आइसोब्युटिलिन जस्ता इलेक्ट्रोन-दान गर्ने समूहहरू हुन्छन्।
– एनियोनिक पोलिमराइजेशन: यसमा ऋणात्मक चार्ज भएका आयनहरू (एनायनहरू) लाई इनिसिएटरको रूपमा समावेश गरिन्छ। स्टाइरीन जस्ता इलेक्ट्रोन-स्वीकार गर्ने समूह भएका मोनोमरहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
समन्वय पोलिमराइजेसन
यस प्रकारको पोलिमराइजेसन ट्रान्जिसन मेटल जटिल उत्प्रेरकहरूद्वारा मध्यस्थता गरिन्छ, जसको उदाहरण स्टेरियो-रेगुलर पोलिथिलीन र पोलिप्रोपाइलिन बनाउन प्रयोग गरिने जिग्लर-नट्टा पोलिमराइजेसन हो।
१. उत्प्रेरक: टाइटेनियम क्लोराइड जस्ता संक्रमण धातुहरू एल्युमिनियम ट्राइथाइल (AlEt3) जस्ता अर्गानोमेटलिक यौगिकहरूसँग संयोजनमा प्रयोग गरिन्छ।
२. प्रतिक्रिया: मोनोमरहरू धातु जटिलको सक्रिय स्थितिमा संयोजन हुन्छन्।
पोलिमराइजेसन अनुप्रयोगहरू
प्लास्टिक उद्योग
प्लास्टिक सबैभन्दा प्रसिद्ध र व्यापक रूपमा प्रयोग हुने पोलिमर उत्पादनहरू हुन्। तिनीहरू थप र संक्षेपण पोलिमराइजेशन प्रक्रियाहरू मार्फत बनाइन्छन्। सामान्य प्लास्टिक पोलिमराइजेशन उत्पादनहरूका उदाहरणहरूमा पोलिथिलीन, पोलिप्रोपाइलिन, पीवीसी, र पीईटी (पोलिथिलीन टेरेफ्थालेट) समावेश छन्। प्याकेजिङ, खेलौना, पाइप र विभिन्न अन्य उपभोक्ता उत्पादनहरूको निर्माणमा प्लास्टिक प्रयोग गरिन्छ।
फाइबर सामग्री
नायलन र पलिएस्टर जस्ता कृत्रिम फाइबरहरू कन्डेन्सेसन पोलिमराइजेसनको परिणाम हुन्। तिनीहरू कपडा, कपडा, र कार्पेट र डोरी जस्ता घरायसी सामानहरूको निर्माणमा प्रयोग गरिन्छ। फाइबरहरू प्रायः तिनीहरूको बल, घर्षण प्रतिरोध र लोचको लागि छनौट गरिन्छ।
सिंथेटिक रबर
पोलिबुटाडाइन र स्टाइरीन-बुटाडाइन (SBR) जस्ता सिंथेटिक रबरहरू डाइन-युक्त मोनोमरहरूको थप पोलिमराइजेसनका उत्पादनहरू हुन्। यी रबरहरू घर्षण र विकृतिको प्रतिरोधी हुने भएकाले सवारी साधनका टायर, सिल र विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगहरूको निर्माणमा प्रयोग गरिन्छ।
इपोक्सी रेजिन र थर्मोसेटिंग पोलिमरहरू
इपोक्सी रेजिनहरू कोठाको तापक्रममा वा तताउँदा हुने संक्षेपण पोलिमराइजेसनको परिणाम हुन्। तिनीहरू चिपकने, रंगहरू, र कम्पोजिट सामग्रीहरूमा प्रयोग गरिन्छ जसलाई गर्मी र रसायनहरूको प्रतिरोध चाहिन्छ। यी थर्मोसेटिंग पोलिमरहरूलाई थर्मोप्लास्टिक पोलिमरहरू जस्तो नभई, उपचार पछि पुन: पग्लन सकिँदैन।
बायोमेडिस
बायोमेडिकल अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग हुने पोलिमरहरूमा पोलिल्याक्टाइड (PLA) र पोलि(टेट्राहाइड्रोफ्युरेन) (PTHF) समावेश छन्, जुन जैविक रूपमा सोस्न मिल्ने इम्प्लान्ट सामग्रीहरू सिर्जना गर्न प्रयोग गरिन्छ। यी पोलिमरहरू शरीरमा बायोडिग्रेड गर्न डिजाइन गरिएका छन्, जसले गर्दा दोस्रो पटक शल्यक्रियाबाट हटाउनुपर्ने आवश्यकता कम हुन्छ।
विद्युतीय सक्रिय सामग्रीहरू
इलेक्ट्रोएक्टिभ पोलिमरहरू पोलिमरहरू हुन् जसले विद्युतीय क्षेत्रको प्रभावमा आकार परिवर्तन गर्छन्, जुन सामान्यतया एक्चुएटर र सेन्सरहरूमा प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणहरूमा पोली(३,४-इथिलेनडियोक्सिथियोफेन) (PEDOT) समावेश छ, जुन टचस्क्रिन जस्ता इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
केसिम्पुलन
आधुनिक रासायनिक उद्योगमा पोलिमराइजेसन प्रतिक्रियाहरू आधारभूत रासायनिक प्रक्रियाहरू हुन्, जसले हाम्रो दैनिक जीवनलाई रूपान्तरण गर्ने उत्पादनहरू र अनुप्रयोगहरूको विस्तृत दायराको लागि मार्ग प्रशस्त गर्दछ। पोलिमराइजेसनको संयन्त्र र प्रकारहरू, साथै तिनीहरूको अनुप्रयोगहरू बुझेर, हामी भविष्यको आवश्यकताहरूको लागि उन्नत गुणहरू भएका नयाँ सामग्रीहरू विकास गर्न सक्छौं। थप पोलिमराइजेसन र संक्षेपण पोलिमराइजेसन प्रत्येकले यी सामग्रीहरूको गठनमा अद्वितीय भूमिका खेल्छ, र विज्ञानले यी प्रक्रियाहरूलाई अनुकूलन गर्ने र पोलिमरहरूको लागि नवीन अनुप्रयोगहरू फेला पार्न नयाँ तरिकाहरू पत्ता लगाउन अगाडि बढिरहेको छ।
