Polysulfone
પોલિસલ્ફોન એ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવતા થર્મોપ્લાસ્ટિકનું કુટુંબ છે. આ પોલિમર ઊંચા તાપમાને તેમની મજબૂતાઈ અને સ્થિરતા માટે જાણીતા છે. તકનીકી રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા પોલિસલ્ફોન્સમાં એરિલ-એસ. ઓ. 2-એરિલ સબ્યુનિટ હોય છે. કાચા માલ અને પ્રક્રિયાની ઊંચી કિંમતને કારણે, પોલિસલ્ફોન્સનો ઉપયોગ વિશેષ ઉપયોગોમાં થાય છે અને ઘણીવાર તે પોલીકાર્બોનેટ માટે શ્રેષ્ઠ વિકલ્પ હોય છે. ઔદ્યોગિક રીતે ત્રણ પોલિસલ્ફોનનો ઉપયોગ થાય છેઃ પોલિસલ્ફોન (પીએસયુ), પોલિઇથર્સલ્ફોન (પીઇએસ/પીઇએસયુ) અને પોલિફિનાઇલિન સલ્ફોન (પીપીએસયુ). તેનો ઉપયોગ-100 થી + 200 ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાનની શ્રેણીમાં થઈ શકે છે અને તેનો ઉપયોગ વિદ્યુત ઉપકરણો, વાહન નિર્માણ અને તબીબી તકનીકમાં થાય છે. તેઓ પેરા-લિંક્ડ એરોમેટિક્સ, સલ્ફોનિલ જૂથો અને ઈથર જૂથો અને અંશતઃ આલ્કાઈલ જૂથોથી બનેલા છે. પોલિસલ્ફોન્સ ગરમી અને ઓક્સિડેશન સામે ઉત્કૃષ્ટ પ્રતિકાર, જલીય અને આલ્કલાઇન માધ્યમો સામે હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિકાર અને સારા વિદ્યુત ગુણધર્મો ધરાવે છે. નામકરણ "પોલિસલ્ફોન" શબ્દનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે પોલેરીલેથર્સલ્ફોન્સ (પી. એ. ઈ. એસ.) માટે થાય છે, કારણ કે માત્ર સુગંધિત પોલિસલ્ફોન્સનો વ્યાવસાયિક રીતે ઉપયોગ થાય છે. વધુમાં, આ પોલીસલ્ફોન્સમાં ઈથર જૂથો હંમેશા હાજર હોવાથી, પી. એ. ઈ. એસ. ને પોલીથર સલ્ફોન્સ (પી. ઈ. એસ.), પોલી (એરિલીન સલ્ફોન) અથવા ફક્ત પોલીસલ્ફોન (પી. એસ. યુ.) તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. ઉત્પાદન ઐતિહાસિક સૌથી સરળ પોલિસલ્ફોન પોલી (ફેનીલીન સલ્ફોન), જે 1960 ની શરૂઆતમાં જાણીતું હતું, તે બેન્ઝેનેસલ્ફોનિલ ક્લોરાઇડમાંથી ફ્રીડેલ-ક્રાફ્ટ પ્રતિક્રિયામાં ઉત્પન્ન થાય છેઃ n C6H5SA2Cl → (C6H4SA2) n + n HCl 500 °C થી વધુ ગલનબિંદુ સાથે, ઉત્પાદન પર પ્રક્રિયા કરવી મુશ્કેલ છે. તે આકર્ષક ગરમી પ્રતિકાર દર્શાવે છે, પરંતુ તેના યાંત્રિક ગુણધર્મો નબળા છે. પોલેરીલેથર સલ્ફોન (પી. એ. ઈ. એસ.) એક યોગ્ય વિકલ્પ રજૂ કરે છે. પી. એ. ઈ. એસ. માટે યોગ્ય કૃત્રિમ માર્ગો લગભગ એક સાથે વિકસાવવામાં આવ્યા હતા, અને તેમ છતાં સ્વતંત્ર રીતે, 3 એમ કોર્પોરેશન, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં યુનિયન કાર્બાઇડ કોર્પોરેશન અને યુનાઇટેડ કિંગડમમાં આઇ. સી. આઇ. ના પ્લાસ્ટિક વિભાગ દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યા હતા. તે સમયે મળેલા પોલિમરનો આજે પણ ઉપયોગ થાય છે, પરંતુ તે એક અલગ સંશ્લેષણ પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. પી. એ. ઈ. એસ. ના મૂળ સંશ્લેષણમાં બેન્ઝિનના બિસ (સલ્ફોનીલ ક્લોરાઇડ) સાથે ડાયરીલ ઈથરના ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક અવેજીનો સમાવેશ થાય છે. પ્રતિક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે ફ્રીડેલ-ક્રાફ્ટ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરે છે, જેમ કે ફેરિક ક્લોરાઇડ અથવા એન્ટિમોની પેન્ટાક્લોરાઇડઃ nO (C6H5) 2 + n SO2Cl2 → {[O (C6H4) 2] SO2} n + 2n HCl આ માર્ગ પેરા-અને ઓર્થો-અવેજી બંનેમાંથી ઉદ્ભવતા આઇસોમર્સની રચના દ્વારા જટિલ બને છે. વધુમાં, ક્રોસ-લિંકિંગ જોવા મળ્યું હતું, જે પોલિમરના યાંત્રિક ગુણધર્મોને મજબૂત રીતે અસર કરે છે. આ પદ્ધતિને છોડી દેવામાં આવી છે. સમકાલીન ઉત્પાદન પદ્ધતિઓ પી. એ. ઈ. એસ. હાલમાં ડિફિનોક્સાઇડ અને બિસ (4-ક્લોરોફિનાઇલ) સલ્ફોન (ડી. સી. ડી. પી. એસ.) ની પોલિકોન્ડેન્સેશન પ્રતિક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે. સલ્ફોન જૂથ ક્લોરાઇડ જૂથોને અવેજી તરફ સક્રિય કરે છે. જરૂરી ડિફિનોક્સાઇડ ડિફેનોલ અને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડમાંથી મૂળ સ્થાને ઉત્પન્ન થાય છે. સહઉત્પાદિત પાણીને ટોલ્યુઈન અથવા ક્લોરોબેન્ઝિન) નો ઉપયોગ કરીને એઝોટ્રોપિક નિસ્યંદન દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે. પોલિમરાઇઝેશન ધ્રુવીય, અપ્રોટિક દ્રાવકમાં નિષ્ક્રિય પરિસ્થિતિઓમાં 130-160 °C પર કરવામાં આવે છે, દા. ત. ડાયમિથાઇલ સલ્ફોક્સાઇડ, સોડિયમ ક્લોરાઇડના નાબૂદી સાથે પોલિથર સહવર્તી બનાવે છેઃ બિસ (4-ક્લોરોફિનાઇલ) સલ્ફોનની જગ્યાએ બિસ (4-ફ્લોરોફિનાઇલ) સલ્ફોનનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. ડાયફ્લોરાઇડ ડાયક્લોરાઇડ કરતાં વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે પરંતુ વધુ ખર્ચાળ છે. સાંકળ ટર્મિનેટર દ્વારા (દા. ત. મિથાઈલ ક્લોરાઇડ), સાંકળની લંબાઈને ઓગળવાની પ્રક્રિયા માટે નિયંત્રિત કરી શકાય છે. ડિફેનોલ સામાન્ય રીતે બિસ્ફેનોલ-એ અથવા 1,4-ડાયહાઇડ્રોક્સિબેન્ઝિન હોય છે. આવા તબક્કાના પોલિમરાઇઝેશન માટે ઉચ્ચ પરમાણુ વજનના ઉત્પાદનોની ખાતરી કરવા માટે અત્યંત શુદ્ધ મોનોમર અને ચોક્કસ સ્ટોઇકિઓમેટ્રીની જરૂર પડે છે. ડી. સી. ડી. પી. એસ. એ ઉદેલ (બિસ્ફેનોલ એ), પી. ઇ. એસ. અને રેડેલ આર. ઉદેલ તરીકે ઓળખાતા પોલિમરનો અગ્રદૂત છે. તે કઠોર અને તાપમાન પ્રતિરોધક બંને છે, અને પ્લમ્બિંગ પાઇપથી લઈને પ્રિન્ટર કારતુસ, ઓટોમોબાઇલ ફ્યુઝ સુધીની દરેક વસ્તુમાં તેનો ઉપયોગ થાય છે. ડી. સી. ડી. પી. એસ. પી. ઇ. એસ. બનાવવા માટે બિસ્ફેનોલ એસ સાથે પણ પ્રતિક્રિયા આપે છે. ઉદેલની જેમ, PES એ અસંખ્ય ઉપયોગો સાથે કઠોર અને ઉષ્મીય-પ્રતિરોધક સામગ્રી છે. ગુણધર્મો પોલિસલ્ફોન્સ કઠોર, ઉચ્ચ શક્તિ અને પારદર્શક હોય છે. તેઓ ઉચ્ચ શક્તિ અને કઠોરતા દ્વારા પણ વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે આ ગુણધર્મોને −100 °C અને 150 °C વચ્ચે જાળવી રાખે છે. પોલિસલ્ફોનનું કાચ સંક્રમણ તાપમાન 190 અને 230 ડિગ્રી સેલ્સિયસની વચ્ચે હોય છે. તેઓ ઉચ્ચ પરિમાણીય સ્થિરતા ધરાવે છે, જ્યારે ઉકળતા પાણીના સંપર્કમાં આવે ત્યારે કદમાં ફેરફાર થાય છે અથવા 150 ડિગ્રી સેલ્સિયસ હવા અથવા વરાળ સામાન્ય રીતે 0.1 ટકાથી નીચે આવે છે. પોલિસલ્ફોન 2 થી 13 સુધીના પીએચમાં ખનિજ એસિડ, આલ્કલી અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટે અત્યંત પ્રતિરોધક છે. તે ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટો સામે પ્રતિરોધક છે (જોકે પીઇએસ સમય જતાં ઘટશે), તેથી તેને બ્લીચ દ્વારા સાફ કરી શકાય છે. તે સર્ફેક્ટન્ટ્સ અને હાઇડ્રોકાર્બન તેલ માટે પણ પ્રતિરોધક છે. તે નિમ્ન-ધ્રુવીય કાર્બનિક દ્રાવકો માટે પ્રતિરોધક નથી (દા. ત. કીટોન અને ક્લોરિનેટેડ હાઇડ્રોકાર્બન) અને સુગંધિત હાઇડ્રોકાર્બન. યાંત્રિક રીતે, પોલિસલ્ફોન ઉચ્ચ સંકોચન પ્રતિકાર ધરાવે છે, જે ઉચ્ચ દબાણ હેઠળ તેનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરે છે. તે જલીય એસિડ અને બેઝ અને ઘણા બિન-ધ્રુવીય દ્રાવકોમાં પણ સ્થિર છે; જો કે, તે ડાયક્લોરોમિથેન અને મિથાઈલપાયરોલિડોનમાં દ્રાવ્ય છે. પોલિસલ્ફોન્સની ગણતરી ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવતા પ્લાસ્ટિકમાં થાય છે. તેમની પ્રક્રિયા ઈન્જેક્શન મોલ્ડિંગ, એક્સટ્રુઝન અથવા હોટ ફોર્મિંગ દ્વારા કરી શકાય છે. માળખું-મિલકત સંબંધ પોલી (એરિલ ઈથર સલ્ફોન) એ સુગંધિત જૂથો, ઈથર જૂથો અને સલ્ફોનીલ જૂથોથી બનેલા છે. વ્યક્તિગત ઘટકોના ગુણધર્મોની સરખામણી માટે પોલી (ફેનીલીન સલ્ફોન) એક ઉદાહરણ તરીકે કામ કરી શકે છે, જેમાં માત્ર સલ્ફોનીલ અને ફેનાઇલ જૂથો હોય છે. બંને જૂથો ઉષ્મીય રીતે ખૂબ જ સ્થિર હોવાથી, પોલી (ફેનીલીન સલ્ફોન) નું ગલન તાપમાન અત્યંત ઊંચું (520 °C) હોય છે. જો કે, પોલિમર સાંકળો પણ એટલી કઠોર હોય છે કે પોલી (ફેનીલીન સલ્ફોન) (પી. એ. એસ.) ઓગળતા પહેલા વિઘટિત થાય છે અને આમ થર્મોપ્લાસ્ટિક રીતે પ્રક્રિયા કરી શકાતી નથી. તેથી, લવચીક તત્વોને સાંકળોમાં સમાવિષ્ટ કરવા જોઈએ, આ ઈથર જૂથોના સ્વરૂપમાં કરવામાં આવે છે. ઈથર જૂથો પોલિમર સાંકળોના મુક્ત પરિભ્રમણને મંજૂરી આપે છે. આ નોંધપાત્ર રીતે ઘટેલા ગલનબિંદુ તરફ દોરી જાય છે અને અસરની શક્તિમાં વધારો કરીને યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં પણ સુધારો કરે છે. બિસ્ફેનોલ A માં આલ્કાઈલ જૂથો પણ લવચીક તત્વ તરીકે કાર્ય કરે છે. પોલિમરની સ્થિરતાને વ્યક્તિગત માળખાકીય તત્વોને પણ આભારી ગણી શકાયઃ સલ્ફોનીલ જૂથ (જેમાં સલ્ફર સૌથી વધુ શક્ય ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં હોય છે) પડોશી બેન્ઝિન રિંગ્સમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને આકર્ષે છે, જેના કારણે ઇલેક્ટ્રોનની ઉણપ થાય છે. તેથી પોલિમર વધુ ઇલેક્ટ્રોનના નુકશાનનો વિરોધ કરે છે, આમ ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન પ્રતિકારને સાબિત કરે છે. સલ્ફોનીલ જૂથ પણ મેસોમેરિઝમ દ્વારા સુગંધિત પ્રણાલી સાથે જોડાયેલું છે અને તેથી મેસોમેરિક ઊર્જા દ્વારા બંધન મજબૂત બને છે. પરિણામે, ગરમી અથવા કિરણોત્સર્ગમાંથી મોટી માત્રામાં ઊર્જા કોઈપણ પ્રતિક્રિયાઓ (વિઘટન) કર્યા વિના પરમાણુ માળખા દ્વારા શોષી શકાય છે. મેસોમેરિઝમનું પરિણામ એ છે કે રૂપરેખાંકન ખાસ કરીને કઠોર છે. બાયફિનાઇલસલ્ફોનીલ જૂથ પર આધારિત, પોલિમર આમ ટકાઉ ગરમી પ્રતિરોધક, ઓક્સિડેશન પ્રતિરોધક છે અને હજુ પણ ઊંચા તાપમાને પણ ઊંચી જડતા ધરાવે છે. ઈથર બોન્ડ (એસ્ટરના વિરોધમાં) હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિકાર તેમજ થોડી લવચીકતા પ્રદાન કરે છે, જે અસર શક્તિ તરફ દોરી જાય છે. વધુમાં, ઈથર બોન્ડ સારી ગરમી પ્રતિકાર અને ઓગળવાના વધુ સારા પ્રવાહ તરફ દોરી જાય છે. એપ્લિકેશન્સ પોલીસલ્ફોન તમામ ઓગળવા-પ્રક્રિયા કરી શકાય તેવા થર્મોપ્લાસ્ટિક્સમાં સૌથી વધુ સેવા તાપમાન ધરાવે છે. ઊંચા તાપમાને તેનો પ્રતિકાર તેને તેની શક્તિ સાથે સમાધાન કર્યા વિના, જ્યોત પ્રતિરોધકની ભૂમિકા આપે છે, જે સામાન્ય રીતે જ્યોત પ્રતિરોધકના ઉમેરાથી પરિણમે છે. તેની ઉચ્ચ જળવિચ્છેદન સ્થિરતા ઓટોક્લેવ અને વરાળ વંધ્યીકરણની જરૂર હોય તેવા તબીબી કાર્યક્રમોમાં તેનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. જો કે, તે કેટલાક દ્રાવકો સામે ઓછો પ્રતિકાર ધરાવે છે અને હવામાનમાંથી પસાર થાય છે; આ હવામાનની અસ્થિરતાને પોલિમરમાં અન્ય સામગ્રી ઉમેરીને સરભર કરી શકાય છે. મેમ્બ્રેન્સ પોલિસલ્ફોન પ્રજનનક્ષમ ગુણધર્મો અને 40 નેનોમીટર સુધીના છિદ્રોના નિયંત્રિત કદ સાથે પટલના સરળ ઉત્પાદનને મંજૂરી આપે છે. આવા પટલનો ઉપયોગ હેમોડાયલિસિસ, નકામા પાણીની પુનઃપ્રાપ્તિ, ખોરાક અને પીણાઓની પ્રક્રિયા અને ગેસ અલગ કરવા જેવા કાર્યક્રમોમાં થઈ શકે છે. આ પોલિમરનો ઉપયોગ ઓટોમોટિવ અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઉદ્યોગોમાં પણ થાય છે. નાયલોન અથવા પોલીપ્રોપીલિન માધ્યમોની સરખામણીમાં પોલિસલ્ફોન પટલમાંથી બનેલા ફિલ્ટર કારતુસ ખૂબ જ ઓછા વિભેદક દબાણ પર અત્યંત ઊંચા પ્રવાહ દર પ્રદાન કરે છે. પોલીસલ્ફોનનો ઉપયોગ ફિલ્ટર વંધ્યીકરણમાં ગાળણ માધ્યમ તરીકે થઈ શકે છે. સામગ્રી પોલિસલ્ફોનને કાચ તંતુઓ સાથે મજબૂત કરી શકાય છે. પરિણામી સંયુક્ત સામગ્રીમાં તાણ શક્તિ બમણી હોય છે અને તેના યંગના મોડ્યુલસમાં ત્રણ ગણો વધારો થાય છે. બળતણ કોષો પોલિસલ્ફોનનો ઉપયોગ ઘણીવાર કોપોલિમર તરીકે થાય છે. તાજેતરમાં, બળતણ કોષોમાં અત્યંત ટકાઉ પ્રોટોન-વિનિમય પટલ માટે અન્ય ઘણા સુગંધિત હાઇડ્રોકાર્બન-આધારિત પોલિમરમાં સલ્ફોનેટેડ પોલિએથરસલ્ફોન્સ (એસપીઇએસ) નો આશાસ્પદ સામગ્રી ઉમેદવાર તરીકે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. કેટલીક સમીક્ષાઓએ આ કાર્ય પરના ઘણા અહેવાલોમાંથી ટકાઉપણું પર પ્રગતિની જાણ કરી છે. ઇંધણ કોષોમાં એસ. પી. ઇ. એસ. ના ઉપયોગ માટે સૌથી મોટો પડકાર તેની રાસાયણિક ટકાઉપણું સુધારવાનો છે. ઓક્સિડેટીવ વાતાવરણ હેઠળ, એસ. પી. ઇ. એસ. સલ્ફોનિક જૂથ ટુકડી અને મુખ્ય સાંકળ વિખંડનમાંથી પસાર થઈ શકે છે. જો કે બાદમાં વધુ પ્રબળ છે; પોલિમર બેકબોનની મજબૂતાઈના આધારે અધોગતિ પદ્ધતિ તરીકે મધ્યબિંદુ સ્કિસન અને અનઝિપ મિકેનિઝમની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે. ખાદ્ય સેવા ઉદ્યોગ પોલિસલ્ફોન ફૂડ પેનનો ઉપયોગ ખોરાકના સંગ્રહ, ગરમી અને પીરસવા માટે થાય છે. પેન ગેસ્ટ્રોનોર્મ ધોરણો અનુસાર બનાવવામાં આવે છે અને પોલિસલ્ફોનના કુદરતી પારદર્શક એમ્બર રંગમાં ઉપલબ્ધ છે. - 40 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી 190 ડિગ્રી સેલ્સિયસની વ્યાપક કાર્યકારી તાપમાન શ્રેણી આ તવાઓને ઊંડા ફ્રીઝરથી સીધા વરાળ ટેબલ અથવા માઇક્રોવેવ પકાવવાની નાની ભઠ્ઠીમાં જવા દે છે. પોલિસલ્ફોન ઓછામાં ઓછા ખોરાકના બગાડ અને સરળ સફાઈ માટે નોન-સ્ટિક સપાટી પ્રદાન કરે છે. ઔદ્યોગિક રીતે સુસંગત પોલિસલ્ફોન્સ કેટલાક ઔદ્યોગિક રીતે સંબંધિત પોલિસલ્ફોન્સ નીચેના કોષ્ટકમાં સૂચિબદ્ધ છેઃ સંદર્ભો પોલિમર પ્લાસ્ટિક થર્મોપ્લાસ્ટિક્સ સલ્ફોન્સ એન્જિનિયરિંગ પ્લાસ્ટિક