Polymer engineering
पॉलिमर इंजीनियरिंग आम तौर पर एक इंजीनियरिंग क्षेत्र है जो बहुलक सामग्री को डिजाइन, विश्लेषण और संशोधित करता है। पॉलिमर इंजीनियरिंग में पेट्रोकेमिकल उद्योग, पॉलिमराइजेशन, पॉलिमर की संरचना और लक्षण वर्णन, पॉलिमर के गुण, पॉलिमर का यौगिक और प्रसंस्करण और प्रमुख पॉलिमर का विवरण, संरचना संपत्ति संबंध और अनुप्रयोग शामिल हैं। "पॉलिमर" शब्द की शुरुआत स्वीडिश रसायनज्ञ जे. जे. बर्जेलियस ने की थी। उन्होंने, उदाहरण के लिए, बेंजीन (C6H6) को एथिन (C2H2) का बहुलक माना। बाद में, इस परिभाषा में एक सूक्ष्म संशोधन किया गया। पॉलिमर के मानव उपयोग का इतिहास 19वीं शताब्दी के मध्य से लंबा रहा है, जब इसने प्राकृतिक पॉलिमर के रासायनिक संशोधन में प्रवेश किया था। 1839 में, चार्ल्स गुडइयर ने रबर वल्केनाइजेशन के शोध में एक महत्वपूर्ण प्रगति पाई, जिसने प्राकृतिक रबर को एक व्यावहारिक इंजीनियरिंग सामग्री में बदल दिया है। 1870 में, जे. डब्ल्यू. हयात ने नाइट्रोसेल्यूलोज प्लास्टिक को औद्योगिक बनाने के लिए नाइट्रोसेल्यूलोज को प्लास्टिक बनाने के लिए कपूर का उपयोग किया। 1907 एल. बेकलैंड ने पहले थर्मोसेटिंग फेनोलिक राल के संश्लेषण की सूचना दी, जिसे 1920 के दशक में औद्योगीकृत किया गया था, जो पहला सिंथेटिक प्लास्टिक उत्पाद था। 1920 में, एच. स्टैंडिंगर ने प्रस्ताव दिया कि पॉलिमर लंबी श्रृंखला वाले अणु हैं जो सामान्य सहसंयोजक बंधनों के माध्यम से संरचनात्मक इकाइयों द्वारा जुड़े होते हैं। इस निष्कर्ष ने आधुनिक बहुलक विज्ञान की स्थापना की नींव रखी। इसके बाद, कैरोथर्स ने सिंथेटिक पॉलिमर को दो व्यापक श्रेणियों में विभाजित किया, अर्थात् एक पॉली-कंडेनसेट जो एक पॉली-कंडेनसेशन प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त होता है और एक अतिरिक्त पॉलिमर जो एक पॉली-एडिशन प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त होता है। 1950 के दशक में, के. ज़िगलर और जी. नट्टा ने एक समन्वय बहुलक उत्प्रेरक की खोज की और स्टीरियोरेगुलर पॉलिमर के संश्लेषण के युग का बीड़ा उठाया। मैक्रोमोलेक्यूल्स की अवधारणा की स्थापना के बाद के दशकों में, उच्च पॉलिमर के संश्लेषण ने तेजी से विकास हासिल किया है, और कई महत्वपूर्ण पॉलिमरों का एक के बाद एक औद्योगीकरण किया गया है। वर्गीकरण थर्मोप्लास्टिक्स, इलास्टोमर्स और थर्मोसेट में पॉलिमर का मूल विभाजन उनके अनुप्रयोग के क्षेत्रों को परिभाषित करने में मदद करता है। थर्मोप्लास्टिक थर्मोप्लास्टिक एक प्लास्टिक को संदर्भित करता है जिसमें गर्मी को नरम करने और ठंडक सख्त करने के गुण होते हैं। हम अपने दैनिक जीवन में जिन प्लास्टिक का उपयोग करते हैं, उनमें से अधिकांश इस श्रेणी में आते हैं। यह नरम हो जाता है और गर्म होने पर बह भी जाता है, और शीतलन कठिन हो जाता है। यह प्रक्रिया प्रतिवर्ती है और इसे दोहराया जा सकता है। थर्मोप्लास्टिक्स में अपेक्षाकृत कम तन्यता मॉड्यूली होती है, लेकिन इसमें कम घनत्व और पारदर्शिता जैसे गुण भी होते हैं जो उन्हें उपभोक्ता उत्पादों और चिकित्सा उत्पादों के लिए आदर्श बनाते हैं। इनमें पॉलीइथिलीन, पॉलीप्रोपाइलीन, नायलॉन, एसिटल राल, पॉली कार्बोनेट और पी. ई. टी. शामिल हैं, ये सभी व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री हैं। इलास्टोमर्स एक इलास्टोमर्स आम तौर पर एक ऐसी सामग्री को संदर्भित करता है जिसे बाहरी बल को हटाने के बाद अपनी मूल स्थिति में बहाल किया जा सकता है, जबकि लोच वाली सामग्री जरूरी नहीं कि एक इलास्टोमर्स हो। इलास्टोमर केवल कमजोर तनाव में विकृत होता है, और तनाव को जल्दी से मूल स्थिति और आकार के करीब एक बहुलक सामग्री में बहाल किया जा सकता है। इलास्टोमर्स पॉलिमर होते हैं जिनमें बहुत कम मॉडुली होता है और तनाव होने पर प्रतिवर्ती विस्तार दिखाता है, जो कंपन अवशोषण और आर्द्रता के लिए एक मूल्यवान गुण है। वे या तो थर्मोप्लास्टिक हो सकते हैं (इस मामले में उन्हें थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर्स के रूप में जाना जाता है) या क्रॉस-लिंक्ड हो सकते हैं, जैसा कि टायर जैसे अधिकांश पारंपरिक रबर उत्पादों में होता है। पारंपरिक रूप से उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट रबड़ में प्राकृतिक रबड़, नाइट्राइल रबड़, पॉलीक्लोरोप्रीन, पॉलीब्यूटाडाइन, स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन और फ्लोरिनयुक्त रबड़ शामिल हैं। थर्मोसेट एक थर्मोसेटिंग राल का उपयोग एक मुख्य घटक के रूप में किया जाता है, और एक प्लास्टिक जो एक उत्पाद बनाता है, विभिन्न आवश्यक योजकों के साथ संयोजन में एक क्रॉस-लिंकिंग क्यूरिंग प्रक्रिया द्वारा बनाया जाता है। यह निर्माण या मोल्डिंग प्रक्रिया के प्रारंभिक चरण में तरल होता है, और यह उपचार के बाद अघुलनशील और अद्राव्य होता है, और इसे फिर से पिघलाया या नरम नहीं किया जा सकता है। आम थर्मोसेटिंग प्लास्टिक फेनोलिक प्लास्टिक, एपॉक्सी प्लास्टिक, एमिनोप्लास्ट, असंतृप्त पॉलिएस्टर, एल्काइड प्लास्टिक आदि हैं। थर्मोसेट प्लास्टिक और थर्मोप्लास्टिक एक साथ सिंथेटिक प्लास्टिक के दो प्रमुख घटकों का गठन करते हैं। थर्मोसेटिंग प्लास्टिक को दो प्रकारों में विभाजित किया गया हैः फॉर्मेल्डिहाइड क्रॉस-लिंकिंग प्रकार और अन्य क्रॉस-लिंकिंग प्रकार। थर्मोसेट में फेनोलिक रेजिन, पॉलिएस्टर और एपॉक्सी रेजिन शामिल हैं, जिनमें से सभी का व्यापक रूप से मिश्रित सामग्री में उपयोग किया जाता है जब फाइबरग्लास और अरामिड जैसे कठोर तंतुओं के साथ प्रबलित किया जाता है। चूँकि क्रॉसलिंकिंग इन सामग्रियों के थर्मोसेट पॉलिमर मैट्रिक्स को स्थिर करती है, इसलिए उनके भौतिक गुण स्टील जैसी पारंपरिक इंजीनियरिंग सामग्री के समान हैं। हालाँकि, धातुओं की तुलना में उनका बहुत कम घनत्व उन्हें हल्की संरचनाओं के लिए आदर्श बनाता है। इसके अलावा, वे थकान से कम पीड़ित होते हैं, इसलिए सुरक्षा-महत्वपूर्ण भागों के लिए आदर्श हैं जो नियमित रूप से सेवा में तनावग्रस्त होते हैं। सामग्री प्लास्टिक एक बहुलक यौगिक है जो पॉलीएडिशन पॉलीमराइजेशन और पॉली कंडेनसेशन द्वारा बहुलककृत होता है। यह रचना और आकार को बदलने के लिए स्वतंत्र है। यह सिंथेटिक रेजिन और फिलर्स, प्लास्टिसाइज़र, स्टेबलाइज़र, स्नेहक, रंग और अन्य योजकों से बना है। प्लास्टिक का मुख्य घटक राल है। रेजिन का मतलब है कि बहुलक यौगिक को विभिन्न योजकों के साथ नहीं जोड़ा गया है। राल शब्द का नाम मूल रूप से पौधों और जानवरों जैसे रोसिन और शेलैक से तेल के स्राव के लिए रखा गया था। प्लास्टिक के कुल वजन में राल का योगदान लगभग 40%-100% होता है। प्लास्टिक के बुनियादी गुण मुख्य रूप से राल की प्रकृति से निर्धारित होते हैं, लेकिन योजक भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कुछ प्लास्टिक मूल रूप से सिंथेटिक रेजिन से बने होते हैं, जिसमें प्लेक्सिग्लास, पॉलीस्टीरिन आदि जैसे योजक होते हैं या नहीं। फाइबर फाइबर एक पदार्थ के निरंतर या असंतत फिलामेंट को संदर्भित करता है। ऊतकों को बनाए रखने में पशु और पादप रेशे महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। रेशों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और इन्हें अच्छे धागे, धागे के सिरों और भांग की रस्सियों में बुना जा सकता है। कागज या फीलिंग बनाते समय उन्हें रेशेदार परतों में भी बुना जा सकता है। इनका उपयोग आम तौर पर अन्य सामग्रियों के साथ संयोजन बनाने के लिए अन्य सामग्रियों को बनाने के लिए भी किया जाता है। इसलिए, चाहे वह प्राकृतिक या सिंथेटिक फाइबर फिलामेंटस सामग्री हो। आधुनिक जीवन में, फाइबर का उपयोग सर्वव्यापी है, और कई उच्च तकनीक वाले उत्पाद हैं। रबर रबर अत्यधिक लोचदार बहुलक सामग्री और प्रतिवर्ती आकारों को संदर्भित करता है। यह कमरे के तापमान पर लोचदार होता है और एक छोटे से बाहरी बल से विकृत किया जा सकता है। बाहरी बल को हटाने के बाद, यह मूल स्थिति में लौट सकता है। रबर एक पूरी तरह से अनाकार बहुलक है जिसमें कम कांच संक्रमण तापमान और एक बड़ा आणविक भार होता है, जो अक्सर कई लाख से अधिक होता है। अत्यधिक लोचदार बहुलक यौगिकों को प्राकृतिक रबर और सिंथेटिक रबर में वर्गीकृत किया जा सकता है। प्राकृतिक रबर प्रसंस्करण पौधों से गम रबर और घास रबर निकालता है; सिंथेटिक रबर को विभिन्न मोनोमर्स द्वारा बहुलक बनाया जाता है। रबर का उपयोग लोचदार, अवरोधक, जल-पारगम्य वायु-प्रतिरोधी सामग्री के रूप में किया जा सकता है। अनुप्रयोग पॉलीइथिलीन आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पॉलीइथिलीन को कम घनत्व वाले पॉलीइथिलीन (एल. डी. पी. ई.), उच्च घनत्व वाले पॉलीइथिलीन (एच. डी. पी. ई.) और रैखिक कम घनत्व वाले पॉलीइथिलीन (एल. एल. डी. पी. ई.) में वर्गीकृत किया जा सकता है। उनमें से, एच. डी. पी. ई. में बेहतर तापीय, विद्युत और यांत्रिक गुण हैं, जबकि एल. डी. पी. ई. और एल. एल. डी. पी. ई. में बेहतर लचीलापन, प्रभाव गुण और फिल्म बनाने के गुण हैं। एल. डी. पी. ई. और एल. एल. डी. पी. ई. का उपयोग मुख्य रूप से प्लास्टिक बैग, प्लास्टिक रैप, बोतलें, पाइप और कंटेनरों के लिए किया जाता है; एच. डी. पी. ई. का व्यापक रूप से फिल्म, पाइपलाइन और दैनिक आवश्यकताओं जैसे विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है क्योंकि यह कई अलग-अलग सॉल्वैंट्स के लिए प्रतिरोधी है। पॉलीप्रोपाइलीन अपने अच्छे रासायनिक प्रतिरोध और वेल्डेबिलिटी के कारण विभिन्न अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। जिंस प्लास्टिक में इसका घनत्व सबसे कम है। इसका उपयोग आमतौर पर पैकेजिंग अनुप्रयोगों, उपभोक्ता वस्तुओं, स्वचालित अनुप्रयोगों और चिकित्सा अनुप्रयोगों में किया जाता है। पॉलीप्रोपाइलीन शीट का व्यापक रूप से औद्योगिक क्षेत्र में एसिड और रासायनिक टैंक, शीट, पाइप, वापसी योग्य परिवहन पैकेजिंग (आरटीपी) आदि के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है। उच्च तन्यता शक्ति, उच्च तापमान के प्रतिरोध और जंग प्रतिरोध जैसे इसके गुणों के कारण। कम्पोजिट के विशिष्ट उपयोग एयरोस्पेस और ऑटोमोबाइल के लिए मोनोकोक संरचनाओं के साथ-साथ मछली पकड़ने की छड़ और साइकिल जैसे अधिक सांसारिक उत्पाद हैं। स्टील्थ बमवर्षक पहला पूर्ण-मिश्रित विमान था, लेकिन एयरबस और बोइंग 787 जैसे कई यात्री विमान अपने धड़ में यौगिकों के बढ़ते अनुपात का उपयोग करते हैं, जैसे कि हाइड्रोफोबिक मेलामाइन फोम। कम्पोजिट के काफी अलग भौतिक गुण डिजाइनरों को भागों को आकार देने में बहुत अधिक स्वतंत्रता देते हैं, यही कारण है कि समग्र उत्पाद अक्सर पारंपरिक उत्पादों से अलग दिखते हैं। दूसरी ओर, कुछ उत्पाद जैसे ड्राइव शाफ्ट, हेलीकॉप्टर रोटर ब्लेड और प्रोपेलर ऐसे घटकों की बुनियादी कार्यात्मक आवश्यकताओं के कारण धातु के अग्रदूतों के समान दिखते हैं। बायोमेडिकल अनुप्रयोग बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर कई बायोमेडिकल और फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री हैं। इन पॉलिमरों को नियंत्रित दवा वितरण उपकरणों के लिए बहुत आशाजनक माना जाता है। बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर घाव प्रबंधन, हड्डी रोग उपकरणों, दंत अनुप्रयोगों और ऊतक इंजीनियरिंग के लिए भी बड़ी क्षमता प्रदान करते हैं। गैर बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर की तरह नहीं, उन्हें शरीर से हटाने के दूसरे चरण की आवश्यकता नहीं होगी। बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर टूट जाएंगे और अपने उद्देश्य को पूरा करने के बाद शरीर द्वारा अवशोषित हो जाएंगे। 1960 के बाद से, ग्लाइकोलिक एसिड और लैक्टिक एसिड से तैयार पॉलिमर ने चिकित्सा उद्योग में कई उपयोग पाए हैं। पॉलीलैक्टेट्स (पी. एल. ए.) अपनी तेज और समायोज्य क्षरण दर के कारण दवा वितरण प्रणाली के लिए लोकप्रिय हैं। झिल्ली प्रौद्योगिकियों झिल्ली तकनीकों का उपयोग वर्षों से तरल और गैस प्रणालियों में पृथक्करण में सफलतापूर्वक किया जाता है, और बहुलक झिल्ली का उपयोग सबसे अधिक किया जाता है क्योंकि उनके उत्पादन की लागत कम होती है और उनकी सतह को संशोधित करना आसान होता है, जो उन्हें विभिन्न पृथक्करण प्रक्रियाओं में उपयुक्त बनाता है। पॉलिमर कई क्षेत्रों में मदद करता है जिसमें जैविक सक्रिय यौगिकों को अलग करने के लिए अनुप्रयोग, ईंधन कोशिकाओं के लिए प्रोटॉन विनिमय झिल्ली और कार्बन डाइऑक्साइड ग्रहण प्रक्रिया के लिए झिल्ली ठेकेदार शामिल हैं। संबंधित प्रमुख पेट्रोलियम/रसायन/खनिज/भूविज्ञान कच्चे माल और प्रसंस्करण नई ऊर्जा ऑटोमोबाइल और स्पेयर पार्ट्स अन्य उद्योग इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी/अर्धचालक/एकीकृत सर्किट मशीनरी/उपकरण/भारी उद्योग चिकित्सा उपकरण/उपकरण भी देखें प्लास्टिक इंजीनियरिंग पॉलिमर विज्ञान पॉलिमर मेडिकल ग्रेड सिलिकॉनः श्रेणीः पॉलिमर वैज्ञानिक और इंजीनियर संदर्भ ग्रंथ सूची लुईस, पीटर राइस, और गैग, सी, फोरेंसिक पॉलिमर इंजीनियरिंगः पॉलिमर उत्पाद सेवा में क्यों विफल होते हैं, वुडहेड/सीआरसी प्रेस (2010)। पॉलिमर इंजीनियरिंग विषय