१. पॉलिस्टर पॉलीओल फॉर्म्युलेशनसाठी डायकार्बोक्सिलिक अॅसिडची निवड कशी करावी?

सुगंधी आम्ल: दृढता आणि उष्णता प्रतिरोधकता सुधारणे

आयसोफ्थॅलिक अॅसिड (IPA) आणि टेरेफ्थॅलिक अॅसिड (PTA)

अ‍ॅरोमॅटिक डायकार्बोक्सिलिक आम्लांचा उपयोग प्रामुख्याने खालील गोष्टी सुधारण्यासाठी केला जातो:

टेरेफ्थॅलिक अॅसिड (पीटीए)त्याची रचना अत्यंत नियमित आणि रेषीय असते व त्यात स्फटिकीकरणाची तीव्र प्रवृत्ती असते.

जेव्हा PTA ची एथिलीन ग्लायकॉल (EG) किंवा 1,4-ब्युटेनडायोल (BDO) सारख्या लहान-साखळी डायोलशी अभिक्रिया होते, तेव्हा परिणामी पॉलिस्टर संरचना तीव्र स्फटिकीकरण वर्तन दर्शवू शकते, ज्यामुळे पॉलिस्टर पॉलीओल खोलीच्या तापमानाला मेणचट किंवा घन बनतो.

यामुळे खालील गोष्टी कमी होऊ शकतात:

• ✖प्रक्रिया प्रवाहीपणा
• ✖साठवणुकीची स्थिरता
• ✖अर्जाची सोय

त्यामुळे, शुद्ध PTA-आधारित पॉलिस्टर पॉलीऑल्सचा व्यावहारिक फॉर्म्युलेशनमध्ये क्वचितच एकट्याने वापर केला जातो.

आयसोफ्थॅलिक अॅसिड (IPA)त्याची आण्विक रचना कमी सममित असते कारण दोन कार्बोक्सिल गट मेटा स्थितीमध्ये असतात. यामुळे स्फटिकीकरणाची प्रवृत्ती कमी होते आणि द्रव स्थिरता सुधारते.

आयपीए-आधारित पॉलिस्टर पॉलीओल्स सामान्यतः खालील गोष्टी पुरवतात:

• ✔उच्च टीजी
• ✔उत्तम पारदर्शकता
• ✔सुधारित प्रवाहक्षमता

अनेक औद्योगिक फॉर्म्युलेशनमध्ये, कडकपणा आणि लवचिकता यांचा समतोल साधण्यासाठी IPA हे PTA किंवा ॲलिफॅटिक ॲसिडसोबत वापरले जाते.

अ‍ॅलिफॅटिक आम्ल: लवचिकता वाढवणे

अ‍ॅडिपिक आम्ल (AA)

पॉलिस्टर पॉलीओल उत्पादनामध्ये ॲडिपिक ॲसिड हे सर्वात जास्त वापरल्या जाणाऱ्या ॲलिफॅटिक डायकार्बॉक्सिलिक ॲसिडपैकी एक आहे.

त्याची लवचिक सहा-कार्बन साखळी खालील गोष्टी पुरवते:

• •कमी तापमानातील लवचिकता
• •चांगली लवचिकता
• •कमी केलेले टीजी

ॲडिपिक ॲसिड-आधारित पॉलिस्टर पॉलीऑल्सचे Tg मूल्य साधारणपणे या श्रेणीत असते-६०°C ते -४०°Cरेणूच्या संरचनेवर अवलंबून.

या संरचनेमुळे खालील गोष्टींना हातभार लागतो:

• •उच्च तन्य शक्ती
• •चांगली घर्षण प्रतिरोधकता
• •उत्कृष्ट यांत्रिक कामगिरी

सेबॅसिक अॅसिड (SA)

सेबॅसिक आम्लामध्ये ॲडिपिक आम्लापेक्षा लांब कार्बन साखळी असते.

फायदे:

• ✔उच्च लवचिकता
• ✔कमी तापमानात उत्तम कामगिरी
• ✔सुधारित हायड्रोफोबिक गुणधर्म

तथापि, त्याच्या जास्त खर्चामुळे, एसएचा वापर प्रामुख्याने उच्च-कार्यक्षमता पॉलीयुरेथेन अनुप्रयोगांमध्ये केला जातो, जिथे वाढीव थंड प्रतिकारशक्तीची आवश्यकता असते.

कार्यात्मक आम्लाचे घटक: डायमर आम्ल आणि थॅलिक ॲनहायड्राइड

डायमर आम्ल

डायमर अॅसिड खालील गोष्टी सादर करते:

• •लांब लवचिक आण्विक साखळ्या
• •हायड्रोफोबिक गुणधर्म
• •सुधारित लवचिकता
• •उत्तम जलविघटन प्रतिरोध

तथापि, डायमर ॲसिडचे प्रमाण वाढवल्याने Tg आणि कठीणपणा कमी होऊ शकतो. लवचिकता आणि आर्द्रता प्रतिरोध आवश्यक असलेल्या पॉलीयुरेथेन प्रणालींसाठी याचा सामान्यतः विचार केला जातो.

फॅथॅलिक एनहायड्राइड (पीए)

फॅलिक ॲनहायड्राइड हा एक किफायतशीर आणि उत्तम अभिक्रिया कार्यक्षमता असलेला सुगंधी घटक आहे.

त्यात सुधारणा होऊ शकते:

• ✔कठोरता
• ✔ताठरपणा
• ✔खर्च स्पर्धात्मकता

तथापि, स्टेरिकल परिणामांमुळे, आयपीएच्या तुलनेत त्याच्या टर्मिनल गटाची अभिक्रियाशीलता कमी असते.

ठराविक ॲसिड डिझाइन धोरण

पॉलिस्टर पॉलीओल तयार करण्याची एक सामान्य पद्धत खालीलप्रमाणे आहे:

• •अ‍ॅरोमॅटिक आम्ल: दृढता आणि मजबुती प्रदान करतात
• •अ‍ॅलिफॅटिक आम्ल: लवचिकता आणि कणखरपणा प्रदान करतात

अचूक गुणोत्तर नेहमी लक्ष्यित अनुप्रयोगानुसार समायोजित केले पाहिजे.

२. पॉलिस्टर पॉलीओल डिझाइनसाठी डायओलची निवड कशी करावी?

इथिलीन ग्लायकोल (EG)

एथिलीन ग्लायकॉल हा पॉलिस्टर रसायनशास्त्रात वापरला जाणारा सर्वात साधा डायऑल आहे.

त्याच्या लहान आण्विक संरचनेमुळे, EG खालील गोष्टी पुरवते:

• •उच्च साखळी नियमितता
• •स्फटिकीकरणाची तीव्र प्रवृत्ती

पीटीए सोबत मिसळल्यावर, ईजी पीईटी सारख्या स्फटिकमय रचना तयार करू शकते, ज्यामुळे पॉलिस्टर पॉलीऑल्स सामान्य तापमानाला घन होऊ शकतात. त्यामुळे, शुद्ध ईजी-आधारित पॉलिस्टर पॉलीऑल्स दुर्मिळ आहेत.

व्यावहारिक सूत्रीकरणात, EG अनेकदा यांसोबत एकत्र वापरले जाते:

स्फटिकता आणि प्रक्रिया कार्यक्षमता समायोजित करण्यासाठी.

EG चा एक महत्त्वाचा फायदा हा आहे की:

• ✔कमी किंमत
• ✔व्यापक उपलब्धता

पुनर्वापर केलेल्या PET सामग्रीवर आधारित पॉलिस्टर पॉलीओल उत्पादनासाठी, EG हा एक महत्त्वाचा कच्चा माल आहे.

डायथिलीन ग्लायकॉल (डीईजी)

DEG पॉलिस्टर साखळीमध्ये ईथर बंध निर्माण करते.

लवचिक ईथर जोडणी खालील गोष्टी पुरवते:

• •कमी टीजी
• •कमी झालेली चिकटपणा
• •उत्तम प्रवाह कामगिरी

जेव्हा प्रक्रियेतील लवचिकता महत्त्वाची असते, तेव्हा डीईजी-आधारित पॉलिस्टर पॉलीओल्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

तथापि, ईथर बंधांचा दीर्घकालीन औष्णिक ऑक्सिडीकरणाला प्रतिकार कमी असू शकतो. त्यामुळे, डीईजी प्रणाली अनेकदा एनपीजी सारख्या अधिक स्थिर डायऑल्ससोबत जोडल्या जातात.

निओपेंटाइल ग्लायकोल (NPG)

NPG मध्ये दोन मिथाइल गटांसह एक चतुर्ध कार्बन संरचना असते.

ही अद्वितीय रचना रेणूंच्या हालचालींवर निर्बंध घालते आणि खालील गोष्टी पुरवते:

• •उच्च टीजी
• •उत्कृष्ट औष्णिक स्थिरता
• •उत्कृष्ट हवामान प्रतिरोधकता
• •सुधारित जलविघटन प्रतिरोध

त्याच्या उत्कृष्ट टिकाऊपणामुळे, एनपीजीचा वापर खालील क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो:

• •पीयू कोटिंग्ज
• •बाह्य अनुप्रयोग
• •हवामान-प्रतिरोधक पॉलीयुरेथेन प्रणाली

१,४-ब्युटेनडायोल (बीडीओ)

१,४-ब्युटेनडायोल हे पॉलीयुरेथेन इलास्टोमर आणि टीपीयू अनुप्रयोगांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या सर्वात महत्त्वाच्या डायोलपैकी एक आहे.

त्याची चार-कार्बन रेषीय रचना खालील गोष्टी पुरवते:

• •चांगली साखळी नियमितता
• •तीव्र आंतररेणवीय आंतरक्रिया
• •उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म

पीटीए सारख्या सुगंधी आम्लांसोबत एकत्रित केल्यावर, बीडीओ हे पीबीटी संरचनांसारखेच अत्यंत सुव्यवस्थित स्फटिकीय खंड तयार करू शकते.

यामुळे खालील गोष्टींना हातभार लागतो:

• ✔उच्च तन्य शक्ती
• ✔उत्तम घर्षण प्रतिरोध
• ✔सुधारित भौतिक क्रॉसलिंकिंग

तथापि, BDO चे प्रमाण जास्त असल्यास स्फटिकीकरणाची प्रवृत्ती वाढू शकते, ज्यामुळे पॉलिस्टर पॉलीऑल्स खोलीच्या तापमानाला मेणासारखे किंवा घन बनू शकतात.

प्रक्रिया कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी, BDO अनेकदा यांसोबत एकत्रित केले जाते:

यांत्रिक शक्ती कायम ठेवून अतिरिक्त स्फटिकीकरण कमी करणे.

ट्रायमेथिलोलप्रोपेन (टीएमपी): नियंत्रित शाखाकरणाचा परिचय

ट्रायमेथिलोलप्रोपेन (TMP) हे तीन हायड्रॉक्सिल गट असलेले एक बहुकार्यक्षम अल्कोहोल आहे. पारंपरिक डायऑल्सच्या विपरीत, TMP पॉलिस्टर पॉलीऑल्समध्ये शाखा संरचना निर्माण करते.

टीएमपीच्या अल्प प्रमाणामुळे वाढ होऊ शकते:

• •आण्विक शाखा
• •क्रॉसलिंक घनता
• •अंतिम पॉलीयुरेथेन कडकपणा

TMP चा वापर सामान्यतः डिझाइन करताना केला जातो:

• •उच्च-कार्यक्षमता पॉलीयुरेथेन कोटिंग्ज
• •कठोर पीयू प्रणाली
• •शाखीय पॉलीयुरेथेन प्रीपॉलिमर

बहुतेक फॉर्म्युलेशनमध्ये, टीएमपीचे प्रमाण काळजीपूर्वक नियंत्रित केले जाते कारण अत्यधिक शाखांमुळे चिकटपणा लक्षणीयरीत्या वाढू शकतो आणि प्रक्रियाक्षमता कमी होऊ शकते.

३. पॉलिस्टर पॉलीओल फॉर्म्युलेशनमध्ये अल्कोहोल-ते-आम्ल गुणोत्तर कसे समायोजित करावे?

अल्कोहोलचे अतिरिक्त प्रमाण

पॉलिस्टर पॉलीओलच्या संश्लेषणात, हायड्रॉक्सिल-टर्मिनेटेड संरचना मिळवण्यासाठी अल्कोहोल घटक सहसा जास्त प्रमाणात वापरले जातात.

कमी आण्विक वजनाच्या पॉलिस्टर पॉलीऑल्ससाठी, अल्कोहोलचे अतिरिक्त प्रमाण खालीलप्रमाणे वाढवता येते:१.८–२.० : १

उच्च हायड्रॉक्सिल मूल्यांमुळे पॉलीयुरेथेन निर्मितीसाठी अधिक क्रियाशील हायड्रॉक्सिल गट उपलब्ध होतात.

मात्र, अल्कोहोलचे अतिरिक्त प्रमाण रेणूंचे वजन कमी करू शकते आणि त्याचे खालील बाबींवर नकारात्मक परिणाम होऊ शकतात:

म्हणून, पॉलीयुरेथेनच्या अंतिम उपयोगानुसार अल्कोहोल आणि ॲसिडचे प्रमाण अनुकूलित केले पाहिजे.

अल्कोहोल गुणोत्तर आणि आम्ल मूल्य यांच्यातील संबंध

पॉलिस्टर पॉलीओलच्या संश्लेषणादरम्यान, एस्टरीफिकेशन आणि कंडेन्सेशन अभिक्रिया पुढे नेण्यासाठी तयार झालेले पाणी सतत काढून टाकले जाते.

जर अल्कोहोलचे प्रमाण अपुरे असेल तर:

• •आम्लाची सांद्रता जास्त राहते
• •प्रतिक्रिया मंदावते
• •अंतिम आम्ल मूल्य कमी करणे कठीण होते

कमी आम्ल मूल्य महत्त्वाचे आहे कारण अवशिष्ट आम्ल पॉलीयुरेथेनच्या अभिक्रियांवर परिणाम करू शकतात. जेव्हा पॉलिस्टर पॉलीओल आयसोसायनेटसोबत अभिक्रिया करतो, तेव्हा अवशिष्ट ओलावा आणि आम्लधर्मी घटक खालील गोष्टींना कारणीभूत ठरू शकतात:

पॉलीयुरेथेनच्या अनेक उपयोगांसाठी, ॲसिड व्हॅल्यू खालीलप्रमाणे नियंत्रित करणे:१ मिग्रॅ KOH/ग्रॅमहे एक महत्त्वाचे गुणवत्ता लक्ष्य आहे.

४. निवड कशी करावीउत्प्रेरकपॉलिस्टर पॉलियोल उत्पादनासाठी?

TBT आणि BTO यांमधील निवड खालील बाबींवर अवलंबून आहे:

५. पॉलिस्टर पॉलीओल उत्पादन प्रक्रिया नियंत्रण

मुख्य टप्प्यांमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे:

1. एस्टरीकरण
2. पॉलीकंडेन्सेशन
3. हायड्रॉक्सिल मूल्य आणि आम्ल मूल्य समायोजन

पायरी १: एस्टरीकरण टप्पा

एस्टरीकरण टप्प्यादरम्यान, रिॲक्टरमध्ये खालील साहित्य टाकले जाते:

प्रतिक्रिया साधारणपणे या वेळेस सुरू होते:१८०°से

एस्टरीकरण प्रक्रियेतून निर्माण झालेले पाणी खालीलप्रमाणे काढून टाकले जाते:

• •नायट्रोजन स्ट्रिपिंग
• •कंडेन्सर प्रणाली

प्रतिक्रियेच्या प्रगतीचे निरीक्षण खालील माध्यमातून केले जाऊ शकते:

• •पाणी संकलनाचे प्रमाण
• •आम्ल मूल्य चाचणी

पायरी २: बहुसंघनन अवस्था

एस्टरीकरणानंतर, प्रणाली पॉलिकंडेंसेशन टप्प्यात प्रवेश करते.

सर्वसाधारण परिस्थिती:

• •तापमान:२००–२२०°से
• •कमी दाब: व्हॅक्यूम ऑपरेशन

व्हॅक्यूम उर्वरित पाणी आणि अतिरिक्त अल्कोहोल काढून टाकण्यास मदत करतो, ज्यामुळे रेणूंच्या वाढीस चालना मिळते.

तथापि, अत्यधिक तापमान किंवा जास्त वेळ प्रतिक्रिया झाल्यास उप-प्रतिक्रिया, रंगात वाढ आणि पॉलिमरचे विघटन होऊ शकते. त्यामुळे, प्रक्रियेच्या परिस्थितीवर काळजीपूर्वक नियंत्रण ठेवणे आवश्यक आहे.

पायरी ३: अंतिम बिंदू नियंत्रण

पीईटी पॉलिमरायझेशनच्या विपरीत, पॉलिस्टर पॉलिओल उत्पादनासाठी अत्यंत उच्च आण्विक वजनाच्या विकासाची आवश्यकता नसते. मुख्य गुणवत्ता निर्देशक खालीलप्रमाणे आहेत:

एक सामान्य औद्योगिक लक्ष्य:आम्ल मूल्य <1 mg KOH/gडिस्चार्ज होण्यापूर्वी.

अपुरा व्हॅक्यूम हे खालील प्रमुख कारणांपैकी एक आहे:

• ✖उच्च अवशिष्ट आर्द्रता
• ✖उच्च आम्ल मूल्य
• ✖पॉलीयुरेथेनची खराब कामगिरी

६. पॉलिस्टर पॉलीओल डिझाइनचा सारांश

डिझाइन घटक	मुख्य चल	निवडीचे तत्त्व	सामान्य श्रेणी
पाठीच्या कण्याची ताठरता	आयपीए, पीटीए, एए, एसए	अ‍ॅरोमॅटिक आम्ले दृढता वाढवतात; अ‍ॅलिफॅटिक आम्ले लवचिकता वाढवतात.	आयपीए/एए ≈ ७:३
टीजी समायोजन	ईजी, डीईजी, एनपीजी, बीडीओ	EG स्फटिकता वाढवते; DEG स्निग्धता कमी करते; NPG टिकाऊपणा सुधारते; BDO ​​मजबुती सुधारते.	अर्जावर आधारित
आण्विक वजन नियंत्रण	अल्कोहोल-ते-आम्ल गुणोत्तर	अल्कोहोलच्या अतिरेकामुळे हायड्रॉक्सिल-टर्मिनेटेड संरचना तयार होतात.	अल्कोहोल/आम्ल = १.३
उत्प्रेरक निवड	टीबीटी विरुद्ध बीटीओ	जलद प्रतिक्रियेसाठी टीबीटी; उत्तम जलविघटन स्थिरतेसाठी बीटीओ	BTO ०.२–०.५‰
शाखा नियंत्रण	टीएमपी/ग्लिसरॉल	लहान बदलांमुळे क्रॉसलिंक घनता सुधारते.	टीएमपी ≤३ मोल%

७. पॉलिस्टर पॉलीओलची रचना पॉलीयुरेथेनच्या कार्यक्षमतेवर कसा परिणाम करते?

अर्ज	शिफारस केलेले पॉलिस्टर पॉलीओल डिझाइन
पीयू अॅडेसिव्ह	मजबूत आसंजन आणि कणखरपणासाठी लवचिक एए-आधारित पॉलिस्टर पॉलीओल्स
पीयू कोटिंग्ज	कठोरता आणि हवामान प्रतिकारशक्तीसाठी आयपीए/एनपीजी प्रणाली
टीपीयू इलास्टोमर्स	यांत्रिक मजबुती आणि घर्षण प्रतिरोधकतेसाठी AA + BDO प्रणाली
वॉटरबोर्न पीयू	अनुकूलित उत्प्रेरक प्रणालींसह जलविघटन-प्रतिरोधक पॉलिस्टर पॉलीऑल्स
कृत्रिम चामडे	नियंत्रित मऊपणा असलेले लवचिक पॉलिस्टर पॉलीओल्स

अनुप्रयोगाच्या आवश्यकता → कार्यप्रदर्शनाची उद्दिष्ट्ये → मोनोमरची निवड → आण्विक संरचनेची रचना → उत्प्रेरकाची निवड → प्रक्रियेचे अनुकूलन