Polypropylene তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং MFI এর উপর আয়রন অক্সাইডের প্রভাব

আয়রন অক্সাইড কীভাবে পলিপ্রোপিলিন রেজিনের তাপীয় স্থিতিশীলতা হ্রাস করে

আয়রন অক্সাইড (FeO) প্রাথমিকভাবে পলিমার সংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় হস্তক্ষেপ করে এবং তাপীয় অবক্ষয়ের সময় একটি অনুঘটক হিসেবে কাজ করে পলিপ্রোপিলিন (PP) রজনের তাপীয় স্থিতিশীলতা হ্রাস করে। নির্দিষ্ট প্রক্রিয়া নিম্নরূপ:

• অনুঘটক প্রতিক্রিয়া এবং চেইন ক্লিভেজের সাথে হস্তক্ষেপ: পলিপ্রোপিলিনের পলিমারাইজেশন পর্যায়ে, আয়রন অক্সাইড একটি দূষক বা "বিষ" হিসাবে কাজ করে যা এর সাথে যোগাযোগ করে Ziegler-Natta (ZN) অনুঘটক . এই মিথস্ক্রিয়া বাড়ে চেইন ফাটল , যা রেজিনের গড় আণবিক ওজন হ্রাস করে। গবেষণা ইঙ্গিত করে যে আণবিক ওজনের এই হ্রাস সরাসরি বৃদ্ধির সাথে সম্পর্কিত মেল্ট ফ্লো ইনডেক্স (MFI) .
• তাপীয় অবক্ষয় তাপমাত্রা হ্রাস: থার্মোগ্রাভিমেট্রিক বিশ্লেষণ (TGA) ফলাফলগুলি দেখায় যে আয়রন অক্সাইডের ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে পলিপ্রোপিলিনের তাপীয় অবক্ষয় তাপমাত্রা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। উদাহরণস্বরূপ, সর্বোচ্চ আয়রন অক্সাইড সামগ্রী সহ রজন তার ভরের প্রায় 50% হারায় 414°C , যেখানে সর্বনিম্ন সামগ্রী সহ রজন প্রায় একই ওজন হ্রাসে পৌঁছায় 450°C . অতিরিক্তভাবে, আয়রন অক্সাইড তাপমাত্রার সীমাকে প্রসারিত করে যার উপরে অবনতি ঘটে, যার ফলে এটি আগে শুরু হয়।
• সিনারজিস্টিক ক্যাটালিটিক অবক্ষয়: পলিপ্রোপিলিনের তাপ পচনের সময় আয়রন অক্সাইড একটি সহ-অনুঘটক হিসাবে কাজ করে, অটোক্যাটালিটিক তাপীয় অবক্ষয় উপাদান অনুঘটক থেকে অবশিষ্ট ধাতুগুলির সাথে মিলিত হলে, এটি অক্সিডেটিভ প্রভাব তৈরি করতে পারে যা উদ্বায়ী যৌগগুলির প্রজন্মকে উন্নীত করে।
• রাসায়নিক পণ্য গঠনের পরিবর্তন: আয়রন অক্সাইডের উপস্থিতির কারণে, পলিপ্রোপিলিন অক্সিজেনযুক্ত পণ্য তৈরি করার সম্ভাবনা বেশি যেমন অ্যালকোহল, অ্যাসিড এবং কিটোন যখন উত্তপ্ত হয়, যখন অ্যালকেন এবং অ্যালকেনসের উত্পাদন হ্রাস পায়। এটি পলিমার কাঠামোর উপর এর ধ্বংসাত্মক প্রভাবকে আরও প্রতিফলিত করে।

সরঞ্জাম রক্ষণাবেক্ষণের সময় অসম্পূর্ণ পরিষ্কারের কারণে (যেমন চুল্লির ভিতরের দেয়ালের উচ্চ-চাপের স্যান্ডব্লাস্টিং) কারণে সাধারণত আয়রন অক্সাইড চুল্লিতে পড়ে থাকে। এমনকি অবশিষ্টাংশের অত্যন্ত কম ঘনত্ব রজনটির চূড়ান্ত গুণমান এবং তাপীয় স্থিতিশীলতার উপর বিরূপ প্রভাব ফেলতে পারে।

কেন আয়রন অক্সাইড পাইরোলাইসিসের সময় অ্যালকোহল এবং অ্যাসিড উত্পাদনকে প্রচার করে

পলিপ্রোপিলিন (পিপি) এর পাইরোলাইসিস চলাকালীন আয়রন অক্সাইড (FeO) দ্বারা অ্যালকোহল এবং অ্যাসিডের প্রচার বিভিন্ন কারণের জন্য দায়ী করা যেতে পারে:

• অনুঘটক অবশিষ্টাংশের সাথে সিনারজিস্টিক জারণ: PP সংশ্লেষণের সময়, Ziegler-Natta (ZN) অনুঘটক (Ti, Mg, Al, এবং Cl এর মত উপাদান রয়েছে) ব্যবহার করা হয়। যখন এই অবশিষ্ট ধাতুগুলি পলিমার ম্যাট্রিক্সে থাকে, তখন তারা আয়রন অক্সাইড (FeO) অমেধ্যের সাথে একত্রিত হয়ে তৈরি করে অক্সিডেটিভ প্রভাব . এই সমন্বয় উদ্বায়ী অক্সিজেনযুক্ত যৌগ, বিশেষত অ্যালকোহল এবং অ্যাসিড তৈরির প্রচার করে।
• পাইরোলাইসিস প্রতিক্রিয়া পথ পরিবর্তন করা: আয়রন অক্সাইড পাইরোলাইসিসের সময় সহ-অনুঘটক হিসাবে কাজ করে। অধ্যয়নগুলি দেখায় যে আয়রন অক্সাইডের ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে পাইরোলাইসিস পণ্যগুলির গঠন উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়: পূর্বের প্রভাবশালী অ্যালকেন এবং অ্যালকেনগুলির উত্পাদন হ্রাস পায়, যখন অ্যালকোহল, কেটোনস, অ্যাসিড এবং অ্যালকাইনস বৃদ্ধি পায় যেমন অক্সিজেনযুক্ত রাসায়নিক অ্যাসিটিক অ্যাসিড এবং propionic অ্যাসিড এই তাপ পচন সময় সনাক্ত করা হয়.
• আয়রনের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের প্রভাব:
  • অম্লতা এবং পৃষ্ঠ এলাকা: আয়রন অক্সাইডগুলি ম্যাট্রিক্স, পৃষ্ঠের এলাকায় এবং তাদের বিচ্ছুরণের মাধ্যমে পাইরোলাইসিস প্রক্রিয়াকে প্রভাবিত করে মাঝারি মোট অম্লতা . এই বৈশিষ্ট্যগুলি অক্সিজেনযুক্ত পণ্যগুলির দিকে প্রতিক্রিয়া স্থানান্তরিত করে, নির্দিষ্ট রাসায়নিক বন্ধন ভাঙতে অনুঘটক করতে সহায়তা করে।
  • কাঠামোগত হস্তক্ষেপ: আয়রন অক্সাইড ZN অনুঘটকের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে পলিমারাইজেশন পর্যায়ে শৃঙ্খল বিভাজন ঘটায়, রজনের প্রাথমিক গঠন এবং গড় আণবিক ওজন পরিবর্তন করে। এই প্রাক-বিদ্যমান কাঠামোগত ক্ষতি পাইরোলাইসিসের সময় উপাদানটিকে নির্দিষ্ট ধরণের উপজাত উত্পাদনের জন্য আরও সংবেদনশীল করে তোলে।
• ঘনত্ব নির্ভরতা: পরীক্ষামূলক তথ্য দেখায় যে অ্যালকোহল এবং অ্যাসিডের ফলন আয়রন অক্সাইড সামগ্রীর সমানুপাতিক। যখন আয়রন অক্সাইডের ঘনত্ব অতিক্রম করে 4 পিপিএম , নির্দিষ্ট অ্যালকোহল যেমন n-butanol এবং 1,2-isobutanediol প্রদর্শিত হয়; যখন এটি অতিক্রম করে 15 পিপিএম , 3-মিথাইল-2-পেন্টানল উত্পাদিত হয়।

অবশিষ্ট সংশ্লেষণ অনুঘটকগুলির সাথে প্রতিক্রিয়া করে, আয়রন অক্সাইড অক্সিডেটিভ প্রক্রিয়াগুলিকে ট্রিগার করে এবং ঐতিহ্যগত হাইড্রোকার্বনের পরিবর্তে দীর্ঘ পলিপ্রোপিলিন চেইনগুলিকে অক্সিজেনযুক্ত উদ্বায়ী পণ্যগুলিতে ভেঙে দেওয়ার জন্য নিজস্ব অম্লতা এবং অনুঘটক কার্যকলাপ ব্যবহার করে।

কীভাবে কার্যকরভাবে চুল্লি থেকে অবশিষ্ট আয়রন অক্সাইড অমেধ্য অপসারণ করবেন

পলিপ্রোপিলিন চুল্লির জন্য বর্তমানে শিল্পে ব্যবহৃত পরিষ্কারের পদ্ধতি এবং তাদের সীমাবদ্ধতাগুলি নিম্নরূপ:

1. বিদ্যমান পরিষ্কারের পদ্ধতি এবং আয়রন অক্সাইড তৈরির কারণ

পেট্রোকেমিক্যাল উদ্ভিদে পলিপ্রোপিলিন সংশ্লেষণ চুল্লির প্রতিরোধমূলক বা সংশোধনমূলক রক্ষণাবেক্ষণের সময়, আয়রন অক্সাইড (FeO) সাধারণত নিম্নলিখিত প্রক্রিয়ার মাধ্যমে অবশিষ্টাংশ হিসাবে উত্পাদিত হয়:

• উচ্চ-চাপ স্যান্ডব্লাস্টিং: প্রযুক্তিবিদরা ব্যবহার করেন উচ্চ চাপ বালি চুল্লির ভেতরের দেয়াল পরিষ্কার করতে।
• জল ধুয়ে ফেলার প্রক্রিয়া: এটি প্রক্রিয়া জল দিয়ে একটি ধোয়া দ্বারা অনুসরণ করা হয়. এই ধাপ থেকে ট্রেস ধাতু কারণ কার্বন ইস্পাত রিঅ্যাক্টরের ভিতরে আয়রন অক্সাইডের অবশিষ্টাংশ তৈরি করে সেড করার জন্য দেয়াল।

2. পরিচ্ছন্নতার দক্ষতার সীমাবদ্ধতা

বর্তমান পরবর্তী পরিষ্কারের পদ্ধতিগুলি সম্পূর্ণ কার্যকর নয়:

• অসম্পূর্ণ কার্যকারিতা: যদিও স্যান্ডব্লাস্টিংয়ের পরে পরিষ্কার করা হয়, তবে এর কার্যকারিতা পরবর্তী ধোয়া 100% পৌঁছায় না।
• ট্রেস অবশিষ্টাংশের পরিণতি: অসম্পূর্ণ পরিচ্ছন্নতার কারণে, চুল্লির ভিতরে প্রচুর পরিমাণে লোহা থেকে যায়। এমনকি অত্যন্ত কম অবশিষ্টাংশ (4 পিপিএম-এর বেশি) পলিমার ম্যাট্রিক্সে প্রবেশ করে এবং জিগলার-নাট্টা (জেডএন) অনুঘটকের সাথে যোগাযোগ করে, যার ফলে চেইন ক্লিভেজ হয় এবং তাপীয় স্থিতিশীলতা হ্রাস পায়।

3. অপসারণের কার্যকারিতা উন্নত করার জন্য সুপারিশ

পরিষ্কার করার দক্ষতা উন্নত করতে, নিম্নলিখিত নির্দেশাবলী সুপারিশ করা হয়:

• পরবর্তী রিন্সিং প্রসেস অপ্টিমাইজ করুন: যেহেতু বর্তমান প্রসেস ওয়াটার রিনিং অপর্যাপ্ত, তাই রিন্সিং টেকনোলজিকে উন্নত করতে হবে বা দেয়াল থেকে ধাতুর ট্রেস সম্পূর্ণরূপে অপসারণ নিশ্চিত করতে ধুলার ফ্রিকোয়েন্সি বাড়ানো উচিত।
• অবশিষ্ট ঘনত্ব নিরীক্ষণ করুন: গবেষণা দেখায় যে নিচে আয়রন অক্সাইড ঘনত্ব 4 পিপিএম উল্লেখযোগ্যভাবে মেল্ট ফ্লো ইনডেক্স (MFI) প্রভাবিত করে না। অতএব, কঠোর মৌলিক বিশ্লেষণ করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ (যেমন এক্স-রে ফ্লুরোসেন্স (XRF) ) অবশিষ্টাংশ স্তর নিরীক্ষণ পরিষ্কার করার পরে.

কার্যকর অপসারণ নিশ্চিত করার জন্য, পরবর্তী ধোয়ার পর্যায়ের কার্যকারিতা অবশ্যই বৃদ্ধি করতে হবে এবং অবশিষ্ট ঘনত্ব অবশ্যই 4 পিপিএম-এর নিচে কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে।

কিভাবে আয়রন অক্সাইড পলিপ্রোপিলিন আণবিক চেইন ক্লিভেজ সৃষ্টি করে

প্রাথমিক প্রক্রিয়া যার দ্বারা আয়রন অক্সাইড (FeO) আণবিক দিকে পরিচালিত করে চেইন ফাটল পলিপ্রোপিলিন (পিপি) এর মধ্যে রয়েছে:

• অনুঘটকের সাথে মিথস্ক্রিয়া: পলিমারাইজেশন পর্যায়ে, আয়রন অক্সাইড একটি বাহ্যিক অপবিত্রতা হিসাবে কাজ করে বা "বিষ" যেটি Ziegler-Natta (ZN) অনুঘটক এবং এর সহ-অনুঘটক (যেমন triethylaluminum) এর সাথে যোগাযোগ করে। এই হস্তক্ষেপ স্বাভাবিক পলিমারাইজেশন প্রতিক্রিয়া ব্যাহত করে, যার ফলে বৃদ্ধির সময় পলিমার চেইনগুলি ভেঙে যায়।
• আণবিক ওজন হ্রাস: এই চেইন ক্লিভেজ সরাসরি ফলে রেজিনের গড় আণবিক ওজন হ্রাসের দিকে নিয়ে যায়। পরীক্ষামূলক ফলাফল দেখায় যে আয়রন অক্সাইডের ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে, মেল্ট ফ্লো ইনডেক্স (MFI) উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়, যা চেইন ক্লিভেজ এবং কম আণবিক ওজনের সরাসরি প্রকাশ।
• অ-অক্সিডেটিভ কাঠামোগত ধ্বংস: গবেষণা ইঙ্গিত করে যে MFI-এর বৃদ্ধি স্বাভাবিক অক্সিডেশনের পরিবর্তে চেইন ক্লিভেজের কারণে হয়। এই কাঠামোগত পরিবর্তন চূড়ান্ত ভৌত বৈশিষ্ট্য এবং উপাদানের তাপীয় অবক্ষয় কার্যকারিতাকে আরও প্রভাবিত করে।
• ঘনত্ব থ্রেশহোল্ড প্রভাব: আণবিক চেইনে আয়রন অক্সাইডের প্রভাব ঘনত্ব-নির্ভর। যখন আয়রন অক্সাইডের ঘনত্ব 4 পিপিএম-এর নিচে থাকে, তখন সাধারণত কোন উল্লেখযোগ্য প্রভাব পড়ে না; যাইহোক, একবার এটি এই থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করলে, চেইন ক্লিভেজ প্রভাব সুস্পষ্ট হয়ে ওঠে, MFI আনুপাতিকভাবে বৃদ্ধি পায়-ওভার বৃদ্ধিতে পৌঁছায় ৬০% সর্বোচ্চ ঘনত্বে।

একজন হিসেবে অভিনয় করে হস্তক্ষেপকারী সংশ্লেষণের সময় অনুঘটক বিক্রিয়ায়, আয়রন অক্সাইড অনুঘটকের সক্রিয় সাইট এবং মনোমারগুলির মধ্যে স্বাভাবিক পলিমারাইজেশন ব্যাহত করে, যার ফলে দীর্ঘ পলিমার চেইনের ফ্র্যাকচার হয়।