I. تعارف
پولیتھیلین آکسائیڈ رال ایک اعلی مالیکیولر ویٹ ہوموپولیمر ہے جسے ملٹی فیز کیٹلیٹک رِنگ-ایتھیلین آکسائیڈ کی اوپننگ پولیمرائزیشن کے ذریعے ترکیب کیا جاتا ہے، جسے مختصراً پی ای او کہا جاتا ہے۔ اس کا سالماتی فارمولا HOCH2CH2O[CH2CH2O]nH ہے۔
پانی میں حل پذیری، کم زہریلا پن، اور پروسیسنگ میں آسانی کی وجہ سے، پولی تھیلین آکسائیڈ رال بڑے پیمانے پر ڈریگ ریڈوسر، ڈسپرسینٹ، فلوکولینٹ، گاڑھا کرنے والے، عارضی چپکنے والے، فیبرک سائزنگ ایجنٹ، اور پانی میں گھلنشیل پیکیجنگ مواد کے طور پر بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ کاغذ کی صنعت میں، اس کی منتشر اور فلٹرنگ خصوصیات کاغذ کی یکسانیت اور طاقت کو بہتر بنا سکتی ہیں۔ تیل نکالنے کی صنعت میں، اس کے ڈریگ-کم کرنے اور گاڑھے ہونے کے اثرات تیل کی وصولی کی شرح کو بہتر بنا سکتے ہیں۔
II پولی تھیلین آکسائیڈ کی اہم خصوصیات
1. طبعی خصوصیات
Polyethylene آکسائڈ رال ایک سفید دانے دار اور پاؤڈر پولیمر ہے جس میں اعلی کرسٹلینٹی ہے۔ اعلی سالماتی وزن والے پولیمر ایک کروی ساخت کی نمائش کرتے ہیں۔ نرمی کا نقطہ 65–67 ڈگری ہے، کندہ کاری کا نقطہ -50 ڈگری ہے، کثافت 1.2 g/cm³ ہے، ظاہری کثافت 0.2–0.3 g/cm³ ہے، اور اگنیشن پر باقیات 2% سے کم ہیں۔
Polyethylene آکسائڈ رال پانی میں مکمل طور پر گھلنشیل ہے، اور اس کا آبی محلول غیر جانبدار یا کمزور الکلین ہے۔ اعلی مالیکیولر ویٹ پولی تھیلین آکسائیڈ رال کو کمرے کے درجہ حرارت پر کسی بھی تناسب میں پانی کے ساتھ ملایا جا سکتا ہے۔ کم PEO ارتکاز میں، یہ ایک چپچپا حل ہے؛ جیسے جیسے PEO کا ارتکاز بڑھتا ہے، محلول بتدریج جیل- جیسی حالت سے روبری ایلسٹومر میں تبدیل ہو جاتا ہے۔
پولیتھیلین آکسائیڈ کمرے کے درجہ حرارت پر ایسیٹونائٹرائل، کلوروفارم، ڈائیکلورومیتھین، ڈائکلوروایتھین، ٹرائکلوروایتھین، ٹرائکلوروایتھیلین، بینزین وغیرہ میں گھلنشیل ہے۔ جب 30-60 ڈگری تک گرم کیا جاتا ہے، تو یہ ٹولیوین، زائلین، ایسٹون، 1,4-ڈائی آکسین وغیرہ میں حل ہوتا ہے۔ پولی تھیلین آکسائیڈ آبی محلول کی viscosity نہ صرف پولیمر کے مالیکیولر وزن اور محلول کے ارتکاز سے متعلق ہے، بلکہ محلول کے درجہ حرارت اور قینچ کی اضافی نمک کی شرح، قینچ کی شرح میں بھی شامل ہے۔ بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ محلول کی viscosity کم ہو جاتی ہے۔ (1–50) × 10⁵ کے مالیکیولر وزن والے پولیمر کے لیے، جب محلول کا درجہ حرارت 10 ڈگری سے 90 ڈگری تک بڑھ جاتا ہے تو محلول کی viscosity شدت کے حکم سے کم ہو سکتی ہے۔ آبی محلول کی غیر نیوٹنی نوعیت کی وجہ سے، قینچ کی بڑھتی ہوئی شرح کے ساتھ viscosity کم ہو جاتی ہے۔ غیر نامیاتی نمکیات کو شامل کرنے سے پولی تھیلین آکسائیڈ کے تحلیل درجہ حرارت اور محلول کی چپچپا پن کم ہو جائے گی۔ کمی کی شدت نمک کی قسم اور ارتکاز پر منحصر ہے۔
اعلی مالیکیولر ویٹ پولی تھیلین آکسائیڈ 0.1% سے کم ارتکاز کے ساتھ پانی کے محلول میں بھی نمایاں فائبر-گھسیٹنے والی خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے، اور یہ مختلف باریک ذرات پر مشتمل معطلیوں پر بھی مجموعی اثر رکھتا ہے۔ پولیمر کا مالیکیولر وزن جتنا زیادہ ہوگا، یہ مجموعی اثر اتنا ہی زیادہ ہوگا۔ کاغذ سازی میں، پولی تھیلین آکسائیڈ کو گودا کے لیے ایک منتشر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جو تھوڑی مقدار میں بھی اجتماعی اثر کو ظاہر کرتا ہے۔
پولی تھیلین آکسائیڈ آبی محلول غیر جانبدار یا الکلائن حالات میں نسبتاً مستحکم ہوتے ہیں، لیکن تیزابیت والے حالات میں کم مستحکم ہوتے ہیں، خاص طور پر 3–5 کی pH قدروں پر۔ پانی کے محلول میں دھاتی آئنوں اور آکسیڈنٹس کی موجودگی پولی تھیلین آکسائیڈ کے انحطاط کو فروغ دے گی، جس کے نتیجے میں پانی کے محلول کی چپکنے والی کمی واقع ہو گی۔ اگرچہ پولی تھیلین آکسائیڈ (PE) کے آبی محلول کی واسکاسیٹی میں کمی کی بہت سی وجوہات ہیں، جب تک کہ کوئی آکسیڈینٹ موجود نہ ہو اور اسے غیر جانبدار یا کمزور الکلین حالات میں استعمال کیا جائے، اس کا آبی محلول نسبتاً مستحکم ہوتا ہے، اور محلول کی چپکنے والی بنیادی طور پر کوئی تبدیلی نہیں ہوتی۔
2. کیمیائی خواص
اگرچہ PE میں اچھی کیمیائی استحکام ہے، طویل پولیمر چین میں ایتھر آکسیجن ایٹموں پر غیر اشتراک شدہ الیکٹران کے جوڑوں کی وجہ سے، اس میں ہائیڈروجن بانڈ کا مضبوط تعلق ہے اور یہ کچھ الیکٹران قبول کرنے والے مونومر یا پولیمر کے ساتھ کمپلیکس بنا سکتا ہے۔ وہ مرکبات جو PE کے ساتھ وابستگی بناتے ہیں ان میں مالیک ایسڈ، ایکریلک ایسڈ، ٹینک ایسڈ، پولی ایکریلک ایسڈ، پولی میتھیکریلک ایسڈ، اور یوریا اور تھیوریا کے کوپولیمر شامل ہیں۔
اعلی مالیکیولر وزن پیئ، چاہے ٹھوس شکل میں ذخیرہ کیا جائے، تھرمو پلاسٹک میں پروسیس کیا جائے، یا پانی کے محلول میں، آکسیڈیٹیو انحطاط کے لیے حساس ہے۔ تھرموپلاسٹک پروسیسنگ میں، پگھلنے والی واسکاسیٹی بڑھتے ہوئے درجہ حرارت اور وقت کے ساتھ تیزی سے کم ہوتی ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت پر پانی کے محلول کی viscosity اسٹوریج کے وقت میں اضافے کے ساتھ کم ہوتی ہے؛ یہ سب آکسیڈیٹیو انحطاط کی وجہ سے ہیں۔ کلورائیڈ پیرو آکسائیڈز، پرمینگنیٹس، پرسلفیٹس، اور بعض ٹرانزیشن میٹل آئنوں (جیسے Cu+، Cu2+، Fe3+، اور Ni2+) کی ٹریس مقدار کی موجودگی آکسیڈیٹیو انحطاط کو تیز کرتی ہے۔ آکسیڈیٹیو انحطاط کو کم کرنے کے لیے، سٹیبلائزرز کو عام طور پر تھرمو پلاسٹک پروسیسنگ کے دوران یا پانی کے محلول میں شامل کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، فینوتھیازائن کا 0.01–0.5% (وزن کے لحاظ سے) شامل کرنا، بیوٹائلیٹڈ ہائیڈرو آکسیٹولین، یا بیوٹلیٹڈ انیسول؛ یا پانی کے محلول میں اینہائیڈروس آئسوپروپانول، ایتھنول، ایتھیلین گلائکول، یا پروپیلین گلائکول کا 5-10٪ (وزن کے لحاظ سے) شامل کرنے سے آکسیڈیٹیو انحطاط کی شرح کو مؤثر طریقے سے کم کیا جا سکتا ہے۔
III اعلی مالیکیولر ویٹ پولیتھیلین آکسائیڈ کی ترکیب
ایتھیلین آکسائیڈ ایک متفاوت اتپریرک کے عمل کے تحت اعلی سالماتی وزن والی پولی تھیلین آکسائیڈ بنانے کے لیے کھلنے والی پولیمرائزیشن سے گزرتی ہے۔ پولیمرائزیشن میکانزم کا تعلق کوآرڈینیشن اینیونک پولیمرائزیشن میکانزم سے ہے۔ مؤثر اتپریرک اکثر "دھاتی-آکسیجن-میٹل" ڈھانچہ پر مشتمل ہوتے ہیں، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ دو دھاتی ایٹم زنجیر کی نشوونما میں شامل ہیں۔ کوآرڈینیشن پولیمرائزیشن کے لیے اتپریرک میں ہائیڈروکسل گروپس اور الکلائن ارتھ میٹلز جیسے کیلشیم اور بیریم، اور ایلومینیم، میگنیشیم اور زنک کے ہائیڈروکسیل گروپس شامل ہیں۔ 5 x 10⁵ سے 4 x 10⁸ تک کے مالیکیولر وزن کے ساتھ سفید دانے دار پولی تھیلین آکسائیڈ رال مصنوعات کی ایک سیریز آرگنومیٹالک کمپاؤنڈ-کی بنیاد پر کیٹالسٹ کا استعمال کرتے ہوئے تیار کی گئی تھی۔ تجرباتی حالات اور نتائج کو مختصراً ذیل میں بیان کیا گیا ہے۔
تجرباتی سیکشن
(1) اہم خام مال اور نردجیکرن
اتپریرک (بلی)، خود-بنایا؛ ایتھیلین آکسائیڈ (EO)، الڈیہائیڈ مواد<30 ppm, water content <100 ppm; 120# gasoline (Solv), distillation range 80–120℃, iodine value 0.1–0.3, water content <30 ppm.
(2) پولیمر مالیکیولر وزن کا تعین
ایک نمونے سے 0.05٪ (وزن کے لحاظ سے) آبی محلول تیار کیا گیا تھا۔ آبی محلول کی اندرونی viscosity [η] کی پیمائش کی گئی، اور پولی تھیلین آکسائیڈ کے اوسط مالیکیولر وزن کو مارک-ہوونک فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا گیا۔
(3) تجرباتی طریقہ
اتپریرک کو چار-گردن والے شیشے کے فلاسک میں تیار کیا گیا تھا جو ایک اسٹرر، ڈراپنگ فنل، ریفلوکس کنڈینسر، اور تھرمامیٹر سے لیس تھا. 2. تجرباتی نتائج اور بحث
(1) اتپریرک ارتکاز کا اثر
اتپریرک ارتکاز کا اظہار اتائیلین آکسائڈ (Cat/EO) سے اتپریرک کے داڑھ کے تناسب کے طور پر کیا گیا تھا۔ اتپریرک ارتکاز کو تبدیل کرنے کے نتائج (پولیمر مالیکیولر وزن اور پولیمرائزیشن کی پیداوار کے طور پر ظاہر کیا گیا ہے، جو ذیل میں ہے) شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔
چترا 1 کیٹالسٹ ارتکاز کا اثر
جیسا کہ شکل 1 سے دیکھا جا سکتا ہے، پولیمرائزیشن کی پیداوار بڑھتی ہوئی Cat/EO کے ساتھ بڑھتی ہے۔ پولیمر مالیکیولر وزن ابتدائی طور پر بڑھتے ہوئے Cat/EO کے ساتھ بڑھتا ہے، لیکن ایک خاص سطح تک پہنچنے کے بعد کم ہو جاتا ہے۔ لہذا، 1.1–1.3٪ (ڈاڑھ) کا کیٹ/ای او تناسب زیادہ موزوں ہے۔
(2) پولیمرائزیشن سالوینٹس کی مقدار کا اثر
ایتھیلین آکسائیڈ کی متضاد کیٹلیٹک رِنگ-کھولنے والی پولیمرائزیشن ایک سلری محلول پولیمرائزیشن ہے، یعنی ایتھیلین آکسائیڈ پولیمرائزیشن سالوینٹس میں تحلیل ہو جاتی ہے، اور نتیجے میں پولیمر ایک پریزیٹیٹ کے طور پر باہر نکل جاتا ہے۔ پولیمرائزیشن سالوینٹ کی مقدار کو تبدیل کرنے کے نتائج شکل 2 میں دکھائے گئے ہیں۔ تصویر 2. پولیمرائزیشن سالوینٹس کی مقدار کا اثر
جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے، سالوینٹ کی مقدار بڑھنے کے ساتھ پولیمرائزیشن کی پیداوار کم ہوتی ہے۔ سالوینٹ کی مقدار میں اضافے کے ساتھ پولیمر مالیکیولر وزن میں اضافہ ہوتا ہے، لیکن ضرورت سے زیادہ سالوینٹ اتپریرک ارتکاز میں کمی کا باعث بنتا ہے، جس کے نتیجے میں پولیمر مالیکیولر وزن میں معمولی کمی واقع ہوتی ہے۔ لہذا، پولیمرائزیشن سالوینٹ اور ایتھیلین آکسائیڈ کے درمیان تقریباً 3.0/1.0 کا وزن کا تناسب موزوں ہے۔
(3) پولیمرائزیشن درجہ حرارت کا اثر
پولیمرائزیشن درجہ حرارت پولیمر مالیکیولر وزن اور پولیمرائزیشن پیداوار کو متاثر کرنے والا ایک اہم عنصر ہے۔ 20 لیٹر ری ایکٹر پولیمرائزیشن کے تجربے میں مختلف درجہ حرارت کے اثرات کو شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔
تصویر 3. پولیمرائزیشن درجہ حرارت کا اثر
جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے، پولیمر کا مالیکیولر وزن بڑھتے ہوئے پولیمرائزیشن درجہ حرارت کے ساتھ کم ہوتا ہے، جبکہ پولیمرائزیشن کی پیداوار میں اضافہ ہوتا ہے۔ اعلی مالیکیولر ویٹ پولی تھیلین آکسائیڈ حاصل کرنے اور پولیمرائزیشن کی پیداوار کو بہتر بنانے کے لیے، ہم نے پولیمرائزیشن کے ابتدائی مرحلے میں کم درجہ حرارت (10–20 ڈگری) اور بعد کے مرحلے میں زیادہ درجہ حرارت (35–40 ڈگری) استعمال کیا، جس کے اچھے نتائج برآمد ہوئے۔
(4) 20 لیٹر کے ری ایکٹر میں پولیمرائزیشن کا تجربہ
سازگار عمل کے حالات کے تحت تجرباتی نتائج ٹیبل 1 میں درج ہیں۔ ٹیبل 1۔ 20L ری ایکٹر میں پولیمرائزیشن ٹیسٹ کے نتائج
جیسا کہ جدول 1 سے دیکھا جا سکتا ہے، زیادہ تر تجربات کی پولیمرائزیشن کی پیداوار 90٪ سے زیادہ تھی، اور پولیمر کا سالماتی وزن 3.70x106 سے زیادہ تھا۔ کچھ تجربات میں پولیمر کا سالماتی وزن 4X106 سے زیادہ تھا۔
(5) پولیمر کا انحطاط
پولیتھیلین آکسائیڈ رال آکسیڈینٹ، الٹرا وایلیٹ لائٹ اور حرارت کے عمل کے تحت آکسیڈیٹیو انحطاط سے گزرتی ہے، جس کے نتیجے میں زنجیر کی کٹائی اور مالیکیولر وزن میں کمی واقع ہوتی ہے۔ پولیمر کے انحطاط کو سمجھنے کے لیے، ہم نے ہر ماہ 20 لیٹر ری ایکٹر میں تیار ہونے والے پولی تھیلین آکسائیڈ رال کے ایک حصے کے مالیکیولر وزن کی پیمائش کی۔ نتائج جدول 2 میں درج ہیں۔
-
نمونے لینے اور پیمائش کی غلطیوں کی وجہ سے، جدول 2 کے ڈیٹا میں تھوڑا سا اتار چڑھاؤ آتا ہے۔ تاہم، یہ اب بھی دیکھا جا سکتا ہے کہ چھ ماہ کے بعد، پولی تھیلین آکسائیڈ رال کا مالیکیولر وزن 3 x 10⁶ سے زیادہ ہے، زیادہ تر نمونے 3.5 x 10⁸ سے زیادہ ہیں، اور کچھ نمونے 4 x 10⁶ کے ارد گرد ہیں۔ چھ ماہ کے اندر ماہانہ تنزلی کی شرح 5% سے کم ہے۔
چہارم درخواست
1. کاغذ کی صنعت میں، یہ ایک طویل فائبر جداکار کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے. ہائی مالیکیولر ویٹ پولی تھیلین آکسائیڈ رال کا تجربہ شنگھائی لیمن پیپر مل، شنگھائی سونگ جیانگ پلپ مل، اور بیجنگ نمبر. 11 پیپر مل میں کیا گیا ہے۔ سبھی اس بات پر متفق ہیں کہ بازی اثر بہت اچھا ہے، جاپانی PEO-PF مصنوعات کی سطح تک پہنچتا ہے۔
(1) شنگھائی لیمن پیپر مل میں تجربہ: پولی تھیلین آکسائیڈ کا ارتکاز 0.05% تھا۔ C-tw-4, 5, 6, اور C-tw-10 نمبر والے پروڈکٹس 24 گھنٹوں کے اندر مکمل طور پر تحلیل ہو گئے۔ پہلے چند گھنٹوں تک وقفے وقفے سے ہلچل کا استعمال کیا گیا، جس کے بعد ہلچل بند ہو گئی۔
1. سی خام مال 100% روئی کا گودا تھا، جس کا ٹیپر 36·SR تھا، تھرموگراویمیٹرک انڈیکس 10 g/m²، اور کاغذی مشین کی رفتار 110 m/min تھی۔ اصل میں، اس نے 18±1 g/m² کریپ ٹوائلٹ پیپر تیار کیا۔ C-tw-4, 5, اور 6 استعمال کرنے کے بعد، کاغذ کی یکسانیت میں نمایاں طور پر بہتری آئی، اور بنیادی وزن کم ہو کر 16 g/m² رہ گیا (PEO کے بغیر 19 g/m² کے مقابلے)۔ کاغذ میں نرمی 85 ملی میٹر/150 جی کی نرمی کے ساتھ تھی (پی ای او کے بغیر تقریباً 78 ملی میٹر/150 جی کے مقابلے)۔ 16 g/m³ کے بنیادی وزن کے ساتھ کاغذ نے بہترین یکسانیت کا مظاہرہ کیا، 0.44 کلوگرام فی ٹن کاغذ کی PEO خوراک کے ساتھ. 2. C-tw-10 کو سلنڈر وائر مشین پر 100% کاغذ کے سکریپ کے ساتھ خام مال کے طور پر استعمال کیا گیا۔ مار پیٹ کے حالات ایک چھوٹے نمونے پر مبنی تھے جس میں گودا کے دھبے نہیں تھے۔ PEO استعمال کرنے کے بعد، کاغذ کی یکسانیت میں نمایاں بہتری آئی، اور بنیادی وزن 22 g/m² سے کم ہو کر 19 g/m³ ہو گیا۔ اگر فیلٹ اور کاپر وائر اچھی حالت میں ہیں تو بنیاد کا وزن مزید کم کیا جا سکتا ہے۔ پی ای او کی خوراک تقریباً 0.4 کلوگرام فی ٹن کاغذ تھی۔
شنگھائی لیمن پیپر مل کا خیال ہے کہ ہمارے ادارے کے ذریعہ حاصل کردہ کاغذ پر PEO کی خوراک اور اس کے معیار کا اثر جاپانی PEO-PF کے قریب ہے۔ (2) شنگھائی سونگجیانگ پلپ مل
اس مل نے ہمارے انسٹی ٹیوٹ کے ذریعہ تیار کردہ PEO کی ایک بڑے پیمانے پر آزمائشی پروڈکشن کا انعقاد کیا اور اس کا جاپانی PEO-PF مصنوعات سے موازنہ کیا۔ تحلیل، فلٹریشن، کم کرنے، اور اضافے کی انہی شرائط کے تحت، ہر ٹیسٹ 24 گھنٹے تک جاری رہا، جس میں بنیادی طور پر ایک ہی شکل اور جسمانی خصوصیات کے ساتھ کریپ-بناوٹ والا ٹوائلٹ پیپر تیار ہوتا ہے۔
2. ایک coagulant کے طور پر
اعلی مالیکیولر ویٹ پولی تھیلین آکسائیڈ رال کوگولنٹ کے طور پر استعمال کیا جاتا تھا۔ یہ پایا گیا کہ PEO محلول میں نیم گھلنشیل اور معلق سالڈز کو جمع کرنے میں بہت مؤثر ہے، خاص طور پر حل پذیر اور کولائیڈل سلکا۔ 0.2 ملی گرام پی ای او کو 100 ملی لیٹر محلول میں شامل کرنے سے تقریباً تمام سلیکا فوری طور پر جم جاتا ہے اور یہ عمل تیز ہوتا ہے، عام طور پر صرف 5-10 منٹ لگتے ہیں۔ یہ کمرے کے درجہ حرارت پر کیا جا سکتا ہے، یہ استعمال کرنے میں بہت آسان بناتا ہے.
3. ایک بائنڈر کے طور پر
3-5 x 10⁵ کے مالیکیولر وزن کے ساتھ پولی تھیلین آکسائیڈ رال کو بائنڈر کے طور پر استعمال کیا گیا تھا۔ یہ پایا گیا کہ PEO میں کم راکھ کا مواد، کم سڑنے کا درجہ حرارت، الکلی دھات کی ناپاکیوں کا کم مواد ہے جو شیشے کی خصوصیات کو نمایاں طور پر متاثر کرتا ہے، اور دوسرے بائنڈرز کے ساتھ استعمال ہونے پر اچھی چپکنے والی ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، پولی تھیلین آکسائیڈ رال کو مائع ڈریگ ریڈوسر، گاڑھا کرنے والا، پانی میں حل پذیر پیکیجنگ مواد وغیرہ کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، اور اس کے استعمال کے میدان بہت وسیع ہیں۔
