পলিমারের স্ফটিকীকরণ আচরণকে ফিলার কীভাবে প্রভাবিত করে?

১৯৮০-এর দশকে নাইলন ৬/ক্লে কম্পোজিটগুলির চমৎকার বৈশিষ্ট্য আবিষ্কারের ফলে ভরা পলিমার কম্পোজিটগুলির উপর অনেক গবেষণা শুরু হয় এবং পলিমারগুলিতে ফিলারগুলির ভূমিকা সম্পর্কে নতুন করে বোঝা যায়। পলিমারগুলির স্ফটিককরণ আচরণের উপর ফিলারগুলির প্রভাবের উপর এক নজর এখানে দেওয়া হল।

পলিমারের স্ফটিক রূপবিদ্যার উপর ফিলারের প্রভাব

ফিলার যোগ করলে পলিমারের স্ফটিকের আকারবিদ্যা প্রভাবিত হয়:

স্ফটিক পলিমারগুলি বিভিন্ন স্ফটিকীকরণের পরিস্থিতিতে বিভিন্ন স্ফটিক রূপ তৈরি করে এবং গোলাকার স্ফটিকগুলি পলিমার স্ফটিকীকরণের সবচেয়ে সাধারণ বৈশিষ্ট্যযুক্ত রূপগুলির মধ্যে একটি। স্বাভাবিক ছাঁচনির্মাণ এবং প্রক্রিয়াকরণের পরিস্থিতিতে, স্ফটিক পলিমারগুলি সাধারণত গোলাকার স্ফটিক রূপ তৈরি করে।

ফিলারের সংযোজন শস্যের ভিন্নধর্মী নিউক্লিয়াস এবং পরিশোধনে ভূমিকা পালন করে:

বৃহৎ এবং বিক্ষিপ্ত গোলাকার স্ফটিকগুলি ছোট এবং ঘন হয়ে যায়, এবং গোলাকার স্ফটিকগুলির পরিশোধন এবং উপাদানের দৃঢ়তার উন্নতি উপকারী এবং পলিমারগুলিকে শক্ত করার জন্য একটি কার্যকর পদ্ধতি হতে পারে।

রেজিন ম্যাট্রিক্সের সাথে ফিলারের সামঞ্জস্য স্ফটিকের আকারবিদ্যার উপরও প্রভাব ফেলে:

উদাহরণস্বরূপ, কিয়াও ফ্যাং এবং অন্যান্যরা দেখেছেন যে জৈবায়িত মন্টমোরিলোনাইট নাইলন 6 এর গোলাকার স্ফটিক কাঠামো ধ্বংস করে, প্রধানত কারণ নাইলন 6 অণুগুলির জৈবায়িত মন্টমোরিলোনাইট কণার সাথে একটি শক্তিশালী সংযোগ প্রভাব রয়েছে, যার ফলে স্ফটিকীকরণ প্রক্রিয়ায় নাইলন 6 আণবিক শৃঙ্খল অংশগুলির চলাচল বাধাগ্রস্ত হয় এবং রেডিয়াল দিক বরাবর একটি প্রতিসম এবং নিয়মিত বিন্যাসে বৃদ্ধি পাওয়া কঠিন হয়, যার ফলে স্ফটিকীকরণ বৃদ্ধি প্রক্রিয়া বাধাগ্রস্ত হয়, ফলে অসম্পূর্ণ স্ফটিক তৈরি হয়।

তন্তুপূর্ণ পলিমার কম্পোজিট তৈরির প্রক্রিয়ার সময়, তন্তুগুলি নিউক্লিয়েশনের ভূমিকা পালন করতে পারে এবং গোলাকার স্ফটিকগুলির বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার সময় ত্রিমাত্রিক বৃদ্ধির জন্য আর শর্ত থাকে না, যা পরে কলামার বৃদ্ধির রূপ নেয়, অর্থাৎ, ভিত্তিক এক-মাত্রিক বৃদ্ধি যা ট্রান্সভার্স স্ফটিক তৈরি করে।

উদাহরণ:

নিউক্লিয়েটিং এজেন্ট হলো এক শ্রেণীর পদার্থ যা রেজিনের স্ফটিকীকরণ আচরণ পরিবর্তন করতে পারে এবং পলিমারের মাইক্রোস্কোপিক রূপবিদ্যা পরিবর্তন করে তাদের নতুন বৈশিষ্ট্য এবং কার্যকারিতা প্রদান করতে পারে এবং দেশে এবং বিদেশে বর্তমান গবেষণার একটি আলোচিত বিষয়।

কর্মপদ্ধতি: গলিত অবস্থায়, নিউক্লিয়েটিং এজেন্ট প্রয়োজনীয় নিউক্লিয়াস সরবরাহ করার সাথে সাথে, পলিমারটি সমজাতীয় নিউক্লিয়াস থেকে ভিন্নজাতীয় নিউক্লিয়াসে পরিবর্তিত হয়, যা স্ফটিকীকরণের হারকে ত্বরান্বিত করে এবং শস্যের গঠনকে পরিমার্জিত করে এবং পণ্যের দৃঢ়তাও উন্নত করে।

নিউক্লিয়েটিং এজেন্টগুলিকে প্রধানত অজৈব নিউক্লিয়েটিং এজেন্ট, জৈব নিউক্লিয়েটিং এজেন্ট এবং পলিমার নিউক্লিয়েটিং এজেন্টে ভাগ করা যায়। ন্যানো পার্টিকেল নিউক্লিয়েটিং এজেন্টগুলি নিউক্লিয়েটিং এজেন্ট গবেষণার জন্য একটি হট স্পট হয়ে উঠেছে কারণ পৃষ্ঠে তাদের অনেক সক্রিয় কেন্দ্র রয়েছে, যা সাবস্ট্রেটের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে আবদ্ধ হতে পারে এবং আরও ভাল সামঞ্জস্যতা থাকতে পারে এবং বাহ্যিক শক্তির সংস্পর্শে এলে কণাগুলি সহজেই সম্মিলিতভাবে বিচ্ছিন্ন হয় না।

পলিমার স্ফটিকীকরণ গতিবিদ্যার উপর ফিলারের প্রভাব

পলিমার স্ফটিকীকরণ প্রক্রিয়া দুটি ধাপ নিয়ে গঠিত: নিউক্লিয়েশন এবং বৃদ্ধি। পলিমারের আইসোথার্মাল স্ফটিকীকরণ প্রক্রিয়া বর্ণনা করার জন্য সাধারণত আভ্রামি সমীকরণ ব্যবহার করা হয় এবং আভ্রামি সূচক n এবং স্ফটিকীকরণ হার ধ্রুবক K খুঁজে বের করে, স্ফটিকের বৃদ্ধি প্রক্রিয়া এবং বৃদ্ধির হার বের করা যেতে পারে।

কার্বন ব্ল্যাক ভরা PP-এর স্ফটিকীকরণ গতিবিদ্যার গবেষণায় মুচা এম এবং অন্যান্যরা দেখতে পান যে স্ফটিকীকরণের একটি দ্বি-পদক্ষেপের ঘটনা ছিল: স্ফটিকীকরণের প্রাথমিক পর্যায়ে PP-এর ভিন্নধর্মী নিউক্লিয়াসের সাথে সম্পর্কিত, কার্বন ব্ল্যাক কণার পৃষ্ঠে নিউক্লিয়াস, স্ফটিকীকরণের প্রাথমিক পর্যায়ে নিউক্লিয়াসের কোনও সংঘর্ষ ঘটেনি এবং বৃদ্ধি সীমিত ছিল না; এরপর একটি ধীর স্ফটিকীকরণের পর্যায় আসে যেখানে স্ফটিকগুলির মধ্যে পারস্পরিক সংঘর্ষের ফলে বৃদ্ধির হার ধীর হয়ে যায়। স্ফটিকীকরণের প্রাথমিক পর্যায়ে, n ছিল প্রায় 2.0, যখন স্ফটিকীকরণের পরবর্তী পর্যায়ে, n ছিল প্রায় 3.0। এটিও দেখা গেছে যে বিভিন্ন পরিমাণে কার্বন ব্ল্যাক যোগ করলে K এবং n-এর মানের উপর বিভিন্ন প্রভাব পড়ে। একই স্ফটিকীকরণ তাপমাত্রায়, কার্বন ব্ল্যাক যোগ বৃদ্ধির সাথে K-এর মান বৃদ্ধি পায়।

অভ্রামি সমীকরণ অনুসারে, n মানটি 4 এর চেয়ে কম বা সমান একটি ধনাত্মক পূর্ণসংখ্যা হওয়া উচিত। বাস্তবে, পলিমারের স্ফটিকীকরণ প্রক্রিয়ার n মান সাধারণত একটি দশমিক সংখ্যা এবং 5 এর সমান বলে মনে হয়, যা নির্দেশ করে যে প্রকৃত স্ফটিকীকরণ প্রক্রিয়াটি অভ্রামি সমীকরণ থেকে বিচ্যুত হয় এবং গৌণ স্ফটিকীকরণ বা গোলাকার স্ফটিক সংঘর্ষের ঘটনা ঘটে।

ভরা পলিমারের স্ফটিক কাঠামোর মডেল

সাম্প্রতিক দশকগুলিতে, তত্ত্ব এবং পরীক্ষাগুলি সম্পূর্ণরূপে প্রমাণ করেছে যে স্ফটিকের স্ফটিক এবং নিরাকার অঞ্চলের মধ্যে প্রকৃতপক্ষে একটি স্থানান্তর অঞ্চল রয়েছে পলিমার, অর্থাৎ, একটি মধ্যবর্তী স্তর, যাকে স্ফটিক - নিরাকার মধ্যবর্তী পর্যায় বলা হয়।

স্ফটিক অঞ্চল, নিরাকার অঞ্চল এবং নিম্ন ঘনত্বের পলিথিলিন (LDPE) এর মধ্যবর্তী পর্যায়ের গঠনের উপর ট্যালকের প্রভাব গতিশীল দ্বি-মাত্রিক ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপি দ্বারা বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। ফলাফলগুলি দেখায় যে ট্যালক সংযোজন LDPE এর স্ফটিক কাঠামো মডেলে কিছু পরিবর্তন আনে এবং এটি উপসংহারে পৌঁছেছে যে ট্যালক স্ফটিক অঞ্চলের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে জড়িত কিন্তু নিরাকার পর্যায়ের সাথে নয়, যা অনুমানকৃত কাঠামোগত পরিকল্পিত দিকে পরিচালিত করে।

পলিমারের স্ফটিকীকরণ আচরণের উপর ফিলারের প্রভাব অধ্যয়নের মাধ্যমে স্ফটিকীকরণ প্রক্রিয়া এবং স্ফটিকীকরণ মডেল সম্পর্কে আরও ভাল ধারণা পাওয়া যেতে পারে। তাছাড়া, ভরা পলিমারের স্ফটিকীকরণ আচরণ সরাসরি কম্পোজিটগুলির বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করতে পারে, তাই এই দিকে মনোযোগ দেওয়া উচিত।

যদিও পলিমারের স্ফটিক বৈশিষ্ট্যের উপর ফিলারের প্রভাবের গবেষণায় কিছু অগ্রগতি হয়েছে, তবুও আরও গভীর, পদ্ধতিগত এবং বিশদ অধ্যয়নের তুলনামূলক অভাব রয়েছে এবং যদি এই দিকটি পদ্ধতিগত করা যায়, তবে এটি উপাদান প্রস্তুতি এবং বৈশিষ্ট্যগুলিতে উচ্চ স্তরের গবেষণার দিকে পরিচালিত করবে।