उच्च आणविक भार पॉलीथीन ऑक्साइड (पीईओ) पानी में अच्छी घुलनशीलता, कम विषाक्तता और आसान प्रसंस्करण और मोल्डिंग के साथ व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला बहुलक यौगिक है। इसका उपयोग पानी में घुलनशील फिल्म, कपड़ा आकार देने वाले एजेंट, गाढ़ा करने वाले, फ्लोकुलेंट, स्नेहक, फैलाने वाले, जलीय ड्रैग रिड्यूसर, कॉस्मेटिक एडिटिव, एंटीस्टैटिक एजेंट आदि के रूप में किया जा सकता है। पॉलीथीन ऑक्साइड का संश्लेषण आम तौर पर एक बैच प्रतिक्रिया को अपनाता है, और कुंजी उत्प्रेरक में निहित होती है। 1960 के दशक से, विभिन्न प्रकार के उत्प्रेरकों का अध्ययन और स्थापना की गई है। अधिक सफल प्रणालियों में शामिल हैं: ऑर्गेनोजिंक {{6}पॉलीओल {{7}मोनूल, एल्कोक्सीएल्यूमिनियम{{8}पानी-एसिटाइलेसिटोन, एल्काइलालुमिनियम{{10}पानी{{11}एसिटाइलासिटोन, एल्काइलालुमिनियम{{12}पानी-एसिटाइलासिटोन जिंक, दुर्लभ पृथ्वी यौगिक{{14}एल्काइलालुमिनियम{{15}पानी, आदि।
1 पॉलीथीन ऑक्साइड का संश्लेषण
एक विषम उत्प्रेरक पर एथिलीन ऑक्साइड की पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया एक समन्वय आयनिक पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया है, और इसके तंत्र पर अलग-अलग राय हैं [3]। मार्कोवा ने इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड सतहों पर एथिलीन ऑक्साइड की प्रतिक्रिया का अध्ययन किया, जिसमें चार चरण वाली पोलीमराइजेशन प्रक्रिया का सुझाव दिया गया: (1) एथिलीन ऑक्साइड मोनोमर्स उत्प्रेरक सतह पर सोख लेते हैं (भौतिक सोखना); (2) वलय का खुलना कार्बन के ऑक्सीजन बंधों को तोड़ने से होता है; (3) एक बहुलक धीरे-धीरे बनता है और उत्प्रेरक सतह (रसायनशोषण) पर अधिशोषित होता है; और (4) पॉलिमर श्रृंखला बढ़ती है।
कोहेर, ओसगन और अन्य ने पोलीमराइज़ेशन प्रक्रिया को तीन{0}}चरणों वाली प्रक्रिया माना (चित्र 1 देखें):
(1) मोनोमर और उत्प्रेरक लिगेंड बनाते हैं (Ⅰ→←Ⅱ);
(2) समन्वित मोनोमर्स घूमते हैं और चार्ज शिफ्ट (Ⅱ→Ⅲ) से गुजरते हैं;
(3) बढ़े हुए इलेक्ट्रॉन भार से श्रृंखला वृद्धि (Ⅲ→Ⅳ) होती है।
कई उत्प्रेरक प्रणालियाँ बताई गई हैं, लेकिन कुछ का औद्योगिक मूल्य है। निम्नलिखित अनुभाग कुछ अधिक सामान्य उत्प्रेरक प्रणालियों का परिचय देते हैं . 1.1 ऑर्गेनोजिंक -पॉलीओल -मोनूल प्रणाली
Japanese researchers [4] studied this system around 1970. They found that the product obtained by reacting organozinc compounds with polyols, polythiols, polyphenols, polythiophenols, and other polyfunctional compounds containing -OH or -SH groups, or mixtures thereof, and then reacting them with monools, or the product obtained by reacting organozinc compounds with monools and then reacting them with the above-mentioned polyfunctional compounds, or mixtures thereof, as a catalyst for the polymerization of epoxides such as ethylene oxide alone or the copolymerization of two or more epoxides, has good catalytic activity. For the polymerization of ethylene oxide, the amount of catalyst is generally 0.05% to 1% of the monomer weight, and the polymerization reaction temperature is 5 to 100℃. After a reaction time of >10 घंटे, रूपांतरण दर 95% से अधिक तक पहुंच सकती है, और विशिष्ट चिपचिपाहट (ηsp/C, जहां ηsp विशिष्ट चिपचिपाहट है और C समाधान एकाग्रता है, जिसे 30 डिग्री पर 0.1% जलीय घोल के रूप में मापा जाता है) 2.26 m³/kg तक पहुंच जाता है।
इस प्रणाली में ऑर्गेनोजिंक यौगिक आम तौर पर हैं: डाइमिथाइल जिंक, डायथाइल जिंक, डी {{0} एन - प्रोपाइल जिंक, एथिलेथॉक्सी जिंक, आदि; {{3}OH या -SH समूह वाले बहुक्रियाशील यौगिक आम तौर पर होते हैं: एथिलीन ग्लाइकॉल, डायथिलीन ग्लाइकॉल, प्रोपलीन ग्लाइकॉल, 1,4-ब्यूटेनडियोल, मोनोथियोग्लाइकॉल, एथिलीनडिथिओल, रेसोरिसिनॉल, आदि, और मोनोहाइड्रिक अल्कोहल में 60 से कम कार्बन परमाणु होने चाहिए।
प्रयोगों से यह भी पता चलता है कि उपरोक्त उत्प्रेरक प्रणाली की गतिविधि अकेले पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल, पानी या मोनोहाइड्रिक अल्कोहल के साथ एपॉक्साइड पोलीमराइजेशन उत्प्रेरक के रूप में ऑर्गेनोजिंक पर प्रतिक्रिया करके प्राप्त उत्पादों की तुलना में काफी बेहतर है।
पॉलीथीन ऑक्साइड के 2 अनुप्रयोग
पॉलीइथाइलीन ऑक्साइड एक सफेद पाउडर है। इसकी कोई विशेष गंध नहीं होती. जैविक परीक्षणों से पता चलता है कि इसमें विषाक्तता कम है। पीईओ पानी में पूरी तरह घुलनशील और कुछ कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुलनशील है। इसमें कोमलता और थर्मोप्लास्टिकिटी है। मृदुकरण बिंदु 65-67 डिग्री है। भंगुरता बिंदु -50 डिग्री है। जब इसे इसके मृदुकरण बिंदु से अधिक तापमान पर गर्म किया जाता है, तो इसे विभिन्न आकृतियों और फिल्मों में संसाधित किया जा सकता है। इसमें बैक्टीरिया के क्षरण के प्रति उच्च प्रतिरोध है, यह सड़ता नहीं है और वातावरण में इसकी हाइज्रोस्कोपिसिटी कम है। उच्च आणविक भार PEO का फ्लोक्यूलेशन प्रभाव भी होता है। इसमें अन्य रेजिन के साथ अच्छी मिश्रण क्षमता है [1]। पॉलीथीन ऑक्साइड समाधान की आंतरिक चिपचिपाहट [η] और आणविक भार के बीच संबंध मार्क-हाउविंक के अनुरूप है। संबंध: [η]=KM2
जहां K और a किसी दिए गए माध्यम में स्थिरांक हैं।
एसिड और क्षार दोनों के प्रति प्रतिरोधी होने के कारण पीईओ में अच्छी रासायनिक स्थिरता होती है। क्योंकि इसकी आणविक संरचना में रासायनिक रूप से सक्रिय समूहों का अभाव है, इसलिए कठोर परिस्थितियों में अपघटन को छोड़कर अन्य रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजरना मुश्किल है। हालाँकि, पॉलिमर श्रृंखला में ईथर ऑक्सीजन परमाणुओं पर साझा इलेक्ट्रॉन जोड़े के कारण, इसमें हाइड्रोजन बांड बनाने की एक मजबूत प्रवृत्ति होती है, और यह विभिन्न कम {{2}आणविक - वजन वाले कार्बनिक यौगिकों, कार्बनिक पॉलिमर और कुछ अकार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट्स के साथ संबद्ध परिसरों का निर्माण कर सकता है। चाहे वह ठोस पीईओ हो या पीईओ का जलीय घोल, लंबे समय तक भंडारण के साथ आणविक भार कम हो जाता है। यह मुख्यतः ऑक्सीडेटिव क्षरण के कारण होता है। क्लोरीन, पेरोक्साइड, परमैंगनेट, पर्सल्फेट, या संक्रमण धातु आयनों (Gu⁻, Cu²⁺, Cu⁻, Fe¹⁺, और ¹²⁺) की सूक्ष्म मात्रा की उपस्थिति सभी ऑक्सीडेटिव गिरावट को तेज कर सकती है। ऑक्सीडेटिव गिरावट को प्रभावी ढंग से कम करने के लिए आमतौर पर ब्यूटाइलेटेड हाइड्रॉक्सीटोल्यूइन, 5% -10% (डब्ल्यू) निर्जल आइसोप्रोपेनॉल, इथेनॉल और एथिलीन ग्लाइकॉल जैसे स्टेबलाइजर्स जोड़े जाते हैं।
2.2 पल्प फिलर रिटेंशन एजेंट और पानी -घुलनशील कागज चिपकने वाले
लकड़ी के गूदे से कागज बनाने में, कागज को सफेद और गैर-परावर्तक बनाने के लिए अक्सर भराव मिलाया जाता है। हालाँकि, कागज बनाने के दौरान भराव और महीन रेशों का एक बड़ा हिस्सा नष्ट हो जाता है। यदि प्रति टन सूखे फाइबर में 0.5% भराव जोड़ा जाता है... 0.25–0.05 किलोग्राम का उच्च आणविक भार पॉलीथीन ऑक्साइड (पीईओ) भराव और महीन फाइबर के नुकसान को काफी कम कर सकता है। पीईओ रेजिन आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले फ्लोकुलेंट्स पर एक सहक्रियात्मक प्रभाव दिखाता है, जिससे न केवल फिलर्स, पिगमेंट और फाइबर की अवधारण दर में सुधार होता है, बल्कि सुखाने की दर में भी वृद्धि होती है।
पीईओ में उत्कृष्ट जल घुलनशीलता है। इसके जलीय घोल में उच्च चिपचिपाहट होती है, जो सूखने के बाद गायब हो जाती है, जिससे यह पानी में घुलनशील चिपकने वाले पदार्थ बनाने के लिए उपयुक्त हो जाता है। कागज उद्योग में, पीईओ का उपयोग पेपर वाइंडिंग के दौरान चिपकने वाले के रूप में किया जाता है, जिससे पेपर रोल को कागज को फाड़े बिना खोला जा सकता है। उपयोग किए गए पीईओ का आणविक भार आदर्श रूप से 300,000 और 600,000 के बीच होना चाहिए, जिसमें उचित रूप से व्यापक आणविक भार वितरण हो।
2.4 गाढ़ा करने वाला
उच्च आणविक भार पॉलीथीन ऑक्साइड (पीईओ) में मजबूत गाढ़ा करने की क्षमता होती है; यह बहुत कम सांद्रता पर घोल को गाढ़ा कर सकता है और एसिड और क्षार के प्रति प्रतिरोधी है। डिटर्जेंट समाधानों में थोड़ी मात्रा में उच्च आणविक भार पीईओ जोड़ने से सफाई एजेंट की चिपचिपाहट में काफी वृद्धि हो सकती है और विभिन्न अनुप्रयोगों के अनुरूप इसकी प्रवाह क्षमता को नियंत्रित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ऊर्ध्वाधर सतहों की सफाई करते समय, एक मोटा सफाई एजेंट सफाई एजेंट और साफ की जा रही सतह के बीच संपर्क समय को बढ़ा सकता है, जिससे सफाई प्रभाव में सुधार होता है। हाइड्रोक्लोरिक एसिड और सल्फ्यूरिक एसिड के घोल में थोड़ी मात्रा में उच्च आणविक भार PEO मिलाने से ये घोल गाढ़े हो सकते हैं, जिससे उन्हें परिवहन और उपयोग करना आसान हो जाता है।
