1. પોલિએસ્ટર પોલીઓલ ફોર્મ્યુલેશન માટે ડાયકાર્બોક્સિલિક એસિડ કેવી રીતે પસંદ કરવા?

સુગંધિત એસિડ: કઠોરતા અને ગરમી પ્રતિકારમાં સુધારો

આઇસોફથાલિક એસિડ (IPA) અને ટેરેફથાલિક એસિડ (PTA)

સુગંધિત ડાયકાર્બોક્સિલિક એસિડનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે નીચેનાને સુધારવા માટે થાય છે:

ટેરેપ્થેલિક એસિડ (PTA)ખૂબ જ નિયમિત રેખીય રચના અને મજબૂત સ્ફટિકીકરણ વલણ ધરાવે છે.

જ્યારે PTA ઇથિલિન ગ્લાયકોલ (EG) અથવા 1,4-બ્યુટેનેડિઓલ (BDO) જેવા શોર્ટ-ચેઇન ડાયોલ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, ત્યારે પરિણામી પોલિએસ્ટર માળખું મજબૂત સ્ફટિકીકરણ વર્તણૂક બતાવી શકે છે, જેના કારણે પોલિએસ્ટર પોલિઓલ ઓરડાના તાપમાને મીણ જેવું અથવા ઘન બને છે.

આ ઘટાડી શકે છે:

• ✖પ્રક્રિયા પ્રવાહીતા
• ✖સંગ્રહ સ્થિરતા
• ✖એપ્લિકેશન સુવિધા

તેથી, શુદ્ધ PTA-આધારિત પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સનો ઉપયોગ ભાગ્યે જ વ્યવહારુ ફોર્મ્યુલેશનમાં થાય છે.

આઇસોફથાલિક એસિડ (IPA)બે કાર્બોક્સિલ જૂથો મેટા સ્થાન પર સ્થિત હોવાથી તેનું પરમાણુ માળખું ઓછું સપ્રમાણ છે. આ સ્ફટિકીકરણ વૃત્તિ ઘટાડે છે અને પ્રવાહી સ્થિરતામાં સુધારો કરે છે.

IPA-આધારિત પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સ સામાન્ય રીતે પ્રદાન કરે છે:

• ✔ઉચ્ચ Tg
• ✔વધુ સારી પારદર્શિતા
• ✔સુધારેલ પ્રવાહિતા

ઘણા ઔદ્યોગિક ફોર્મ્યુલેશનમાં, કઠોરતા અને સુગમતાને સંતુલિત કરવા માટે IPA ને PTA અથવા એલિફેટિક એસિડ સાથે રજૂ કરવામાં આવે છે.

એલિફેટિક એસિડ્સ: લવચીકતામાં વધારો

એડિપિક એસિડ (AA)

પોલિએસ્ટર પોલીઓલ ઉત્પાદનમાં એડિપિક એસિડ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા એલિફેટિક ડાયકાર્બોક્સિલિક એસિડમાંનું એક છે.

તેની લવચીક છ-કાર્બન સાંકળ પૂરી પાડે છે:

• •નીચા-તાપમાનની સુગમતા
• •સારી સ્થિતિસ્થાપકતા
• •ઘટાડેલ Tg

એડિપિક એસિડ આધારિત પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સમાં સામાન્ય રીતે Tg મૂલ્યો આશરે ની રેન્જમાં હોય છે-60°C થી -40°C, પરમાણુ રચના પર આધાર રાખીને.

આ રચના આમાં ફાળો આપે છે:

• •ઉચ્ચ તાણ શક્તિ
• •સારી ઘર્ષણ પ્રતિકારકતા
• •ઉત્તમ યાંત્રિક કામગીરી

સેબેસિક એસિડ (SA)

સેબેસિક એસિડમાં એડિપિક એસિડ કરતાં લાંબી કાર્બન સાંકળ હોય છે.

ફાયદા:

• ✔ઉચ્ચ સુગમતા
• ✔નીચા તાપમાને વધુ સારું પ્રદર્શન
• ✔સુધારેલ હાઇડ્રોફોબિક ગુણધર્મો

જોકે, તેની ઊંચી કિંમતને કારણે, SA નો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન પોલીયુરેથીન એપ્લિકેશન્સમાં થાય છે જ્યાં ઠંડા પ્રતિકારમાં વધારો જરૂરી છે.

કાર્યાત્મક એસિડ ઘટકો: ડાયમર એસિડ અને ફથાલિક એનહાઇડ્રાઇડ

ડાયમર એસિડ

ડાયમર એસિડ રજૂ કરે છે:

• •લાંબી લવચીક પરમાણુ સાંકળો
• •હાઇડ્રોફોબિક ગુણધર્મો
• •સુધારેલ સુગમતા
• •વધુ સારી હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિકાર

જોકે, ડાયમર એસિડનું પ્રમાણ વધારવાથી Tg અને કઠિનતા ઘટી શકે છે. તે સામાન્ય રીતે પોલીયુરેથીન સિસ્ટમો માટે માનવામાં આવે છે જેને લવચીકતા અને ભેજ પ્રતિકારની જરૂર હોય છે.

ફથાલિક એનહાઇડ્રાઇડ (PA)

ફ્થાલિક એનહાઇડ્રાઇડ એ સારી પ્રતિક્રિયા કાર્યક્ષમતા સાથે ખર્ચ-અસરકારક સુગંધિત ઘટક છે.

તે સુધારી શકે છે:

• ✔કઠિનતા
• ✔કઠોરતા
• ✔ખર્ચ સ્પર્ધાત્મકતા

જોકે, સ્ટીરિક અસરોને કારણે, તેની ટર્મિનલ જૂથ પ્રતિક્રિયાશીલતા IPA ની તુલનામાં ઓછી છે.

લાક્ષણિક એસિડ ડિઝાઇન વ્યૂહરચના

પોલિએસ્ટર પોલીઓલ ફોર્મ્યુલેશનની એક સામાન્ય વ્યૂહરચના છે:

• •સુગંધિત એસિડ: કઠોરતા અને શક્તિ પ્રદાન કરે છે
• •એલિફેટિક એસિડ: લવચીકતા અને કઠિનતા પ્રદાન કરે છે

ચોક્કસ ગુણોત્તર હંમેશા લક્ષ્ય એપ્લિકેશન અનુસાર ગોઠવવો જોઈએ.

2. પોલિએસ્ટર પોલીઓલ ડિઝાઇન માટે ડાયોલ્સ કેવી રીતે પસંદ કરવા?

ઇથિલિન ગ્લાયકોલ (EG)

ઇથિલિન ગ્લાયકોલ એ પોલિએસ્ટર રસાયણશાસ્ત્રમાં વપરાતો સૌથી સરળ ડાયોલ છે.

તેના ટૂંકા પરમાણુ બંધારણને કારણે, EG પ્રદાન કરે છે:

• •ઉચ્ચ સાંકળ નિયમિતતા
• •મજબૂત સ્ફટિકીકરણ વલણ

જ્યારે PTA સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે EG PET જેવી સ્ફટિકીય રચનાઓ બનાવી શકે છે, જેના કારણે ઓરડાના તાપમાને પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સ ઘન બની શકે છે. તેથી, શુદ્ધ EG-આધારિત પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સ અસામાન્ય છે.

વ્યવહારુ ફોર્મ્યુલેશનમાં, EG ને ઘણીવાર આ સાથે જોડવામાં આવે છે:

સ્ફટિકીયતા અને પ્રક્રિયા કામગીરીને સમાયોજિત કરવા માટે.

EG નો એક મહત્વપૂર્ણ ફાયદો એ છે કે:

• ✔ઓછી કિંમત
• ✔વ્યાપક ઉપલબ્ધતા

રિસાયકલ કરેલ PET સામગ્રી પર આધારિત પોલિએસ્ટર પોલિઓલ ઉત્પાદન માટે, EG એક મહત્વપૂર્ણ કાચો માલ રહે છે.

ડાયેથિલિન ગ્લાયકોલ (DEG)

DEG પોલિએસ્ટર ચેઇનમાં ઈથર બોન્ડ દાખલ કરે છે.

લવચીક ઈથર લિંકેજ પ્રદાન કરે છે:

• •લોઅર ટીજી
• •ઘટાડો સ્નિગ્ધતા
• •વધુ સારું પ્રવાહ પ્રદર્શન

જ્યારે પ્રક્રિયા કરવાની સુગમતા મહત્વપૂર્ણ હોય છે ત્યારે DEG-આધારિત પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

જોકે, ઈથર બોન્ડમાં લાંબા ગાળાના થર્મલ ઓક્સિડેશન સામે ઓછો પ્રતિકાર હોઈ શકે છે. તેથી, DEG સિસ્ટમોને ઘણીવાર NPG જેવા વધુ સ્થિર ડાયોલ સાથે જોડવામાં આવે છે.

નિયોપેન્ટાઇલ ગ્લાયકોલ (NPG)

NPG માં બે મિથાઈલ જૂથો સાથે ચતુર્થાંશ કાર્બન માળખું હોય છે.

આ અનોખી રચના પરમાણુઓની ગતિવિધિને પ્રતિબંધિત કરે છે અને પૂરી પાડે છે:

• •ઉચ્ચ Tg
• •ઉત્તમ થર્મલ સ્થિરતા
• •શ્રેષ્ઠ હવામાન પ્રતિકાર
• •સુધારેલ હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિકાર

તેના ઉત્તમ ટકાઉપણાને કારણે, NPG નો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે:

• •પીયુ કોટિંગ્સ
• •આઉટડોર એપ્લિકેશનો
• •હવામાન-પ્રતિરોધક પોલીયુરેથીન સિસ્ટમ્સ

૧,૪-બ્યુટેનેડિઓલ (BDO)

1,4-બ્યુટેનેડિઓલ એ પોલીયુરેથીન ઇલાસ્ટોમર અને TPU એપ્લિકેશનમાં વપરાતા સૌથી મહત્વપૂર્ણ ડાયોલ્સમાંનું એક છે.

તેની ચાર-કાર્બન રેખીય રચના પૂરી પાડે છે:

• •સારી સાંકળ નિયમિતતા
• •મજબૂત આંતરઆણ્વિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા
• •ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો

જ્યારે PTA જેવા એરોમેટિક એસિડ સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે BDO PBT રચનાઓ જેવા જ અત્યંત ક્રમબદ્ધ સ્ફટિકીય ભાગો બનાવી શકે છે.

આ આમાં ફાળો આપે છે:

• ✔ઉચ્ચ તાણ શક્તિ
• ✔વધુ સારી ઘર્ષણ પ્રતિકારકતા
• ✔સુધારેલ ભૌતિક ક્રોસલિંકિંગ

જોકે, ઉચ્ચ BDO સામગ્રી સ્ફટિકીકરણની વૃત્તિમાં વધારો કરી શકે છે, જેના કારણે પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સ ઓરડાના તાપમાને મીણ જેવા અથવા ઘન બની જાય છે.

પ્રોસેસિંગ કામગીરી સુધારવા માટે, BDO ને ઘણીવાર આ સાથે જોડવામાં આવે છે:

યાંત્રિક શક્તિ જાળવી રાખીને અતિશય સ્ફટિકીકરણ ઘટાડવા માટે.

ટ્રાઇમેથાઇલોલપ્રોપેન (TMP): નિયંત્રિત શાખાઓનો પરિચય

ટ્રાઇમેથાઇલોલપ્રોપેન (TMP) એ એક બહુવિધ કાર્યકારી આલ્કોહોલ છે જેમાં ત્રણ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો હોય છે. પરંપરાગત ડાયોલથી વિપરીત, TMP પોલિએસ્ટર પોલિઓલમાં શાખા માળખાં રજૂ કરે છે.

TMP ની થોડી માત્રા વધારી શકે છે:

• •મોલેક્યુલર શાખાઓ
• •ક્રોસલિંક ઘનતા
• •અંતિમ પોલીયુરેથીન કઠિનતા

ડિઝાઇન કરતી વખતે TMP નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે થાય છે:

• •ઉચ્ચ-પ્રદર્શન પોલીયુરેથીન કોટિંગ્સ
• •કઠોર PU સિસ્ટમ્સ
• •બ્રાન્ચ્ડ પોલીયુરેથીન પ્રીપોલિમર્સ

મોટાભાગના ફોર્મ્યુલેશનમાં, TMP સામગ્રીને કાળજીપૂર્વક નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે કારણ કે વધુ પડતી શાખાઓ સ્નિગ્ધતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકે છે અને પ્રક્રિયાક્ષમતા ઘટાડી શકે છે.

3. પોલિએસ્ટર પોલિઓલ ફોર્મ્યુલેશનમાં આલ્કોહોલ-થી-એસિડ ગુણોત્તરને કેવી રીતે સમાયોજિત કરવું?

દારૂનો વધારાનો ગુણોત્તર

પોલિએસ્ટર પોલીઓલ સંશ્લેષણમાં, હાઇડ્રોક્સિલ-ટર્મિનેટેડ માળખાં પ્રાપ્ત કરવા માટે આલ્કોહોલ ઘટકોનો વધુ પડતો ઉપયોગ થાય છે.

ઓછા પરમાણુ વજનવાળા પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સ માટે, આલ્કોહોલ વધારાનો ગુણોત્તર આટલો વધારી શકાય છે:૧.૮–૨.૦ : ૧

ઉચ્ચ હાઇડ્રોક્સિલ મૂલ્યો પોલીયુરેથીન રચના માટે વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો પૂરા પાડે છે.

જોકે, વધુ પડતું આલ્કોહોલ મોલેક્યુલર વજન ઘટાડી શકે છે અને નકારાત્મક અસર કરી શકે છે:

તેથી, પોલીયુરેથીનના અંતિમ ઉપયોગ અનુસાર આલ્કોહોલ-થી-એસિડ ગુણોત્તર ઑપ્ટિમાઇઝ કરવો આવશ્યક છે.

આલ્કોહોલ ગુણોત્તર અને એસિડ મૂલ્ય વચ્ચેનો સંબંધ

પોલિએસ્ટર પોલીઓલ સંશ્લેષણ દરમિયાન, ઉત્પન્ન થયેલ પાણીને સતત દૂર કરવામાં આવે છે જેથી એસ્ટરિફિકેશન અને કન્ડેન્સેશન પ્રતિક્રિયાઓ આગળ વધે.

જો દારૂનું પ્રમાણ અપૂરતું હોય તો:

• •એસિડની સાંદ્રતા ઊંચી રહે છે
• •પ્રતિક્રિયા ધીમી થઈ જાય છે
• •અંતિમ એસિડ મૂલ્ય ઘટાડવું મુશ્કેલ બને છે

ઓછું એસિડ મૂલ્ય મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે શેષ એસિડ પોલીયુરેથીન પ્રતિક્રિયાઓને અસર કરી શકે છે. જ્યારે પોલિએસ્ટર પોલીઓલ આઇસોસાયનેટ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, ત્યારે શેષ ભેજ અને એસિડિક ઘટકો આમાં ફાળો આપી શકે છે:

ઘણા પોલીયુરેથીન એપ્લિકેશનો માટે, નીચે મુજબ એસિડ મૂલ્યનું નિયંત્રણ કરવું જરૂરી છે:1 મિલિગ્રામ KOH/ગ્રામએક મહત્વપૂર્ણ ગુણવત્તા લક્ષ્ય છે.

4. કેવી રીતે પસંદ કરવુંઉત્પ્રેરકપોલિએસ્ટર પોલિઓલ ઉત્પાદન માટે?

TBT અને BTO વચ્ચેની પસંદગી આના પર આધાર રાખે છે:

5. પોલિએસ્ટર પોલિઓલ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા નિયંત્રણ

મુખ્ય તબક્કાઓમાં શામેલ છે:

1. એસ્ટેરિફિકેશન
2. બહુકોણીયકરણ
3. હાઇડ્રોક્સિલ મૂલ્ય અને એસિડ મૂલ્ય ગોઠવણ

પગલું 1: એસ્ટરિફિકેશન સ્ટેજ

એસ્ટરિફિકેશન તબક્કા દરમિયાન, નીચેના પદાર્થો રિએક્ટરમાં ચાર્જ થાય છે:

પ્રતિક્રિયા સામાન્ય રીતે આશરે શરૂ થાય છે:૧૮૦° સે

એસ્ટરિફિકેશનમાંથી ઉત્પન્ન થતું પાણી આના દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે:

• •નાઇટ્રોજન સ્ટ્રીપિંગ
• •કન્ડેન્સર સિસ્ટમ્સ

પ્રતિક્રિયા પ્રગતિનું નિરીક્ષણ આના દ્વારા કરી શકાય છે:

• •પાણી સંગ્રહ જથ્થો
• •એસિડ મૂલ્ય પરીક્ષણ

પગલું 2: પોલીકન્ડેન્સેશન સ્ટેજ

એસ્ટરિફિકેશન પછી, સિસ્ટમ પોલીકન્ડેન્સેશન તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે.

લાક્ષણિક પરિસ્થિતિઓ:

• •તાપમાન:૨૦૦–૨૨૦° સે
• •ઘટાડો દબાણ: વેક્યુમ ઓપરેશન

વેક્યુમ બાકી રહેલા પાણી અને વધારાનો આલ્કોહોલ દૂર કરવામાં મદદ કરે છે, જેનાથી પરમાણુઓની વૃદ્ધિ થાય છે.

જોકે, અતિશય તાપમાન અથવા લાંબા સમય સુધી પ્રતિક્રિયા સમયને કારણે આડઅસરો, રંગમાં વધારો અને પોલિમર ડિગ્રેડેશન થઈ શકે છે. તેથી, પ્રક્રિયાની સ્થિતિઓનું કાળજીપૂર્વક નિયંત્રણ કરવું આવશ્યક છે.

પગલું 3: એન્ડ પોઈન્ટ કંટ્રોલ

પીઈટી પોલિમરાઇઝેશનથી વિપરીત, પોલિએસ્ટર પોલિઓલ ઉત્પાદન માટે અત્યંત ઊંચા પરમાણુ વજન વિકાસની જરૂર નથી. મુખ્ય ગુણવત્તા સૂચકાંકો છે:

એક સામાન્ય ઔદ્યોગિક લક્ષ્ય:એસિડ મૂલ્ય <1 મિલિગ્રામ KOH/ગ્રામડિસ્ચાર્જ પહેલાં.

અપૂરતી શૂન્યાવકાશ એ મુખ્ય કારણોમાંનું એક છે:

• ✖ઉચ્ચ શેષ ભેજ
• ✖ઉચ્ચ એસિડ મૂલ્ય
• ✖પોલીયુરેથીનનું નબળું પ્રદર્શન

6. પોલિએસ્ટર પોલિઓલ ડિઝાઇન સારાંશ

ડિઝાઇન પરિબળ	કી ચલો	પસંદગી સિદ્ધાંત	લાક્ષણિક શ્રેણી
કરોડરજ્જુની કઠોરતા	IPA, PTA, AA, SA	સુગંધિત એસિડ કઠોરતામાં સુધારો કરે છે; એલિફેટિક એસિડ લવચીકતામાં સુધારો કરે છે	IPA/AA ≈ 7:3
ટીજી ગોઠવણ	ઇજી, ડીઇજી, એનપીજી, બીડીઓ	EG સ્ફટિકીયતા વધારે છે; DEG સ્નિગ્ધતા ઘટાડે છે; NPG ટકાઉપણું સુધારે છે; BDO ​​તાકાત સુધારે છે	અરજીના આધારે
પરમાણુ વજન નિયંત્રણ	આલ્કોહોલ-થી-એસિડ ગુણોત્તર	આલ્કોહોલનો વધુ પડતો ઉપયોગ હાઇડ્રોક્સિલ-ટર્મિનેટેડ માળખાં બનાવે છે	આલ્કોહોલ/એસિડ = ૧.૩
ઉત્પ્રેરક પસંદગી	ટીબીટી વિરુદ્ધ બીટીઓ	ઝડપી પ્રતિક્રિયા માટે TBT; વધુ સારી હાઇડ્રોલિસિસ સ્થિરતા માટે BTO	બીટીઓ ૦.૨–૦.૫‰
શાખા નિયંત્રણ	ટીએમપી/ગ્લિસરોલ	નાના ઉમેરાઓ ક્રોસલિંક ઘનતામાં સુધારો કરે છે	ટીએમપી ≤3 મોલ%

7. પોલિએસ્ટર પોલીઓલ ડિઝાઇન પોલીયુરેથીન કામગીરીને કેવી રીતે અસર કરે છે?

અરજી	ભલામણ કરેલ પોલિએસ્ટર પોલિઓલ ડિઝાઇન
પીયુ એડહેસિવ્સ	મજબૂત સંલગ્નતા અને કઠિનતા માટે લવચીક AA-આધારિત પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સ
પીયુ કોટિંગ્સ	કઠિનતા અને હવામાન પ્રતિકાર માટે IPA/NPG સિસ્ટમો
TPU ઇલાસ્ટોમર્સ	યાંત્રિક શક્તિ અને ઘર્ષણ પ્રતિકાર માટે AA + BDO સિસ્ટમ્સ
પાણીજન્ય પીયુ	ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ ઉત્પ્રેરક સિસ્ટમ્સ સાથે હાઇડ્રોલિસિસ-પ્રતિરોધક પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સ
કૃત્રિમ ચામડું	નિયંત્રિત નરમાઈ સાથે લવચીક પોલિએસ્ટર પોલિઓલ્સ

એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓ → પ્રદર્શન લક્ષ્યો → મોનોમર પસંદગી → મોલેક્યુલર માળખું ડિઝાઇન → ઉત્પ્રેરક પસંદગી → પ્રક્રિયા ઑપ્ટિમાઇઝેશન