পলিথিন কিভাবে গঠিত হয়? প্রক্রিয়া, প্রকার এবং শিল্প নির্দেশিকা

পলিথিন কিভাবে গঠিত হয়: সরাসরি উত্তর

পলিথিন নামক রাসায়নিক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে গঠিত হয় অতিরিক্ত পলিমারাইজেশন , যেখানে হাজার হাজার ইথিলিন মনোমার ইউনিট (C₂H₄) তাপ, চাপ এবং অনুঘটকের প্রভাবে দীর্ঘ আণবিক শৃঙ্খলে একসাথে সংযুক্ত থাকে। ফলাফলটি পৃথিবীতে সবচেয়ে ব্যাপকভাবে উত্পাদিত সিন্থেটিক পলিমারগুলির মধ্যে একটি, বিশ্বব্যাপী আউটপুট অতিক্রম করে প্রতি বছর 120 মিলিয়ন মেট্রিক টন .

প্রারম্ভিক উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত ইথিলিন গ্যাস প্রায় সম্পূর্ণরূপে জীবাশ্ম জ্বালানী ফিডস্টক থেকে উদ্ভূত হয় - প্রাথমিকভাবে প্রাকৃতিক গ্যাস তরল এবং অপরিশোধিত তেল পরিশোধন থেকে ন্যাপথা। অন্যান্য পলিমার পরিবারের সাথে পলিথিন তুলনা করার সময় এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্য। পলিমাইডের বিপরীতে, যার উৎসে পেট্রোলিয়াম-ভিত্তিক এবং জৈব-ভিত্তিক ফিডস্টক যেমন ক্যাস্টর অয়েল বা গাঁজনযুক্ত শর্করা উভয়ই অন্তর্ভুক্ত করতে পারে, পলিথিন ঐতিহাসিকভাবে প্রায় একচেটিয়াভাবে পেট্রোকেমিক্যাল সাপ্লাই চেইনের উপর নির্ভর করে, যদিও জৈব-ভিত্তিক রূপগুলি এখন উদ্ভূত হচ্ছে।

গঠন প্রক্রিয়া বোঝা শুধু রসায়নের দৃষ্টিকোণ থেকে নয়, পলিমাইড সোর্স বিকল্প সহ পলিমার পরিবার জুড়ে উপাদান পছন্দের মূল্যায়নকারী ইঞ্জিনিয়ার, প্রকিউরমেন্ট ম্যানেজার এবং টেকসই দলগুলির জন্যও গুরুত্বপূর্ণ।

পলিথিন গঠনের পেছনের রসায়ন

এর মূল অংশে, ইথিলিনের পলিমারাইজেশনের সাথে প্রতিটি ইথিলিন অণুতে কার্বন-কার্বন ডাবল বন্ড (C=C) ভেঙ্গে এবং এর ফলে মুক্ত ইলেক্ট্রন ব্যবহার করে প্রতিবেশী মনোমারদের সাথে নতুন একক বন্ধন তৈরি করা জড়িত। এই চেইন-গ্রোথ মেকানিজম রিপিটিং ইউনিট তৈরি করে –(CH₂–CH₂)- যে পলিথিন এর গঠন সংজ্ঞায়িত করে.

সূচনা, প্রচার এবং সমাপ্তি

পলিমারাইজেশন সংযোজন তিনটি স্বতন্ত্র পর্যায়ে এগিয়ে যায়:

• দীক্ষা: একটি অনুঘটক বা সূচনাকারী একটি প্রতিক্রিয়াশীল প্রজাতি তৈরি করে - হয় একটি মুক্ত র্যাডিক্যাল, একটি কার্বোকেশন বা একটি কার্বানিয়ন - যা একটি ইথিলিন অণুর দ্বিগুণ বন্ধনকে আক্রমণ করে।
• বংশবিস্তার: প্রতিক্রিয়াশীল চেইন শেষ বারবার নতুন ইথিলিন মনোমার যোগ করে, পলিমার চেইন প্রসারিত করে। প্রতিটি সংযোজন ধাপ দ্রুত — কিছু প্রক্রিয়ায়, চেইন প্রতি সেকেন্ডে হাজার হাজার ইউনিট হারে বৃদ্ধি পায়।
• সমাপ্তি: চেইন বিক্রিয়া শেষ হয় যখন দুটি ক্রমবর্ধমান চেইন সংঘর্ষ হয়, অথবা যখন প্রতিক্রিয়াশীল স্থানটি স্থানান্তর এজেন্ট বা অপবিত্রতা দ্বারা নিভিয়ে ফেলা হয়।

পলিমারাইজেশনের ডিগ্রী - কতগুলি মনোমার ইউনিট চেইনে যোগ দেয় - আণবিক ওজন নির্ধারণ করে, যা ফলস্বরূপ প্রসার্য শক্তি, নমনীয়তা এবং প্রভাব প্রতিরোধের মতো যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করে। বাণিজ্যিক পলিথিন গ্রেডের সাধারণত আণবিক ওজন থেকে শুরু করে 50,000 থেকে 6 মিলিয়ন গ্রাম/mol এর বেশি মেডিকেল ইমপ্লান্ট এবং বুলেটপ্রুফ লাইনারগুলিতে ব্যবহৃত অতি-উচ্চ আণবিক ওজনের বৈকল্পিকগুলির জন্য।

শিল্পে ব্যবহৃত মূল উৎপাদন প্রক্রিয়া

পলিথিন তৈরিতে বেশ কিছু স্বতন্ত্র শিল্প প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয়। প্রতিটি স্বতন্ত্র সম্পত্তি প্রোফাইল সহ বিভিন্ন গ্রেড তৈরি করে এবং প্রতিটি তাপমাত্রা, চাপ এবং অনুঘটক সিস্টেমের বিভিন্ন পরিস্থিতিতে কাজ করে।

উচ্চ-চাপ মুক্ত র্যাডিক্যাল প্রক্রিয়া (এলডিপিই)

লো-ডেনসিটি পলিথিন (LDPE) ব্যবহার করে উত্পাদিত হয় 1,000 এবং 3,000 বারের মধ্যে চাপ এবং তাপমাত্রা 150-300 ডিগ্রি সেলসিয়াস। জৈব পারক্সাইড বা অক্সিজেন ফ্রি র‌্যাডিক্যাল ইনিশিয়েটর হিসেবে কাজ করে। এই চরম অবস্থার অধীনে, ঘন ঘন চেইন শাখায় ক্রমবর্ধমান চেইন "ব্যাকবাইট" হিসাবে ঘটে, যা একটি উচ্চ শাখাযুক্ত আণবিক স্থাপত্য তৈরি করে। এই শাখাগুলি স্ফটিকতা হ্রাস করে, যার ফলে ভাল স্বচ্ছতার সাথে একটি নরম, নমনীয় উপাদান পাওয়া যায়।

এলডিপিই প্লাস্টিকের ফিল্ম, ক্যারিয়ার ব্যাগ এবং স্কুইজেবল পাত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এর ঘনত্ব সাধারণত এর পরিসরে পড়ে ০.৯১০–০.৯৪০ গ্রাম/সেমি³ .

জিগলার-নাট্টা ক্যাটালাইসিস (এইচডিপিই এবং এলএলডিপিই)

কার্ল জিগলার এবং গিউলিও নাট্টা 1950-এর দশকে বিকশিত করেছিলেন - যে কাজটি তাদের 1963 সালে রসায়নে নোবেল পুরস্কার অর্জন করেছিল - জিগলার-নাট্টা অনুঘটক হল ট্রানজিশন মেটাল যৌগ (সাধারণত টাইটানিয়াম-ভিত্তিক) অ্যালুমিনিয়াম অ্যালকিলস দিয়ে সক্রিয়। এই অনুঘটকগুলি এ পলিমারাইজেশন সক্ষম করে নিম্নচাপ (2-50 বার) এবং তাপমাত্রা 60-90°C , খুব কম শাখা এবং তাই উচ্চ স্ফটিকতা সহ উচ্চ-ঘনত্বের পলিথিন (HDPE) উত্পাদন করে।

এইচডিপিই এর ঘনত্ব রয়েছে 0.941–0.970 গ্রাম/সেমি³ এবং LDPE এর তুলনায় অনেক বেশি শক্ত এবং রাসায়নিকভাবে প্রতিরোধী। এটি জলের পাইপ, জ্বালানী ট্যাঙ্ক, বোতল এবং জিওমেমব্রেনে ব্যবহৃত হয়। লিনিয়ার লো-ডেনসিটি পলিথিন (এলএলডিপিই) জিগ্লার-নাট্টা সিস্টেম ব্যবহার করেও উত্পাদিত হয় কিন্তু উচ্চ-চাপ রুটের চেয়ে আরও নিয়ন্ত্রিত পদ্ধতিতে শর্ট-চেইন ব্রাঞ্চিং চালু করতে কমোনোমার (যেমন বুটিন বা হেক্সেন) এর নিয়ন্ত্রিত অন্তর্ভুক্তির সাথে।

মেটালোসিন ক্যাটালাইসিস

মেটালোসিন অনুঘটক, 1980 এর দশক থেকে উন্নত, একক-সাইট ক্যাটালাইসিস অফার করে - যার অর্থ অনুঘটকের প্রতিটি সক্রিয় সাইট একইভাবে আচরণ করে। এই সঙ্গে পলিথিন উত্পাদন অত্যন্ত সংকীর্ণ আণবিক ওজন বন্টন এবং অত্যন্ত ইউনিফর্ম কমনোমার ইনকর্পোরেশন। ফলাফল হল উচ্চতর অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য, উন্নত সিলিং কর্মক্ষমতা, এবং উন্নত যান্ত্রিক সামঞ্জস্য।

ফিল্ম অ্যাপ্লিকেশন, মেডিকেল প্যাকেজিং এবং উচ্চ-স্বচ্ছ খাদ্য যোগাযোগের উপকরণের চাহিদার ক্ষেত্রে মেটালোসিন পলিথিনগুলিকে পছন্দ করা হয়। তারা একটি মূল্য প্রিমিয়াম নির্দেশ করে কিন্তু পারফরম্যান্সের স্তরগুলি সরবরাহ করে যা প্রচলিত অনুঘটকগুলির সাথে অর্জন করা যায় না।

ফিলিপস প্রক্রিয়া (ক্রোমিয়াম অক্সাইড অনুঘটক)

ফিলিপস প্রক্রিয়া, 1950 এর দশকের গোড়ার দিকে ফিলিপস পেট্রোলিয়ামে আবিষ্কৃত হয়, একটি সিলিকা সমর্থনে একটি ক্রোমিয়াম অক্সাইড অনুঘটক ব্যবহার করে। এটি মাঝারি চাপে কাজ করে এবং একটি বিস্তৃত আণবিক ওজন বিতরণের সাথে HDPE তৈরি করে, যা ব্লো মোল্ডিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে চমৎকার প্রক্রিয়াযোগ্যতা প্রদান করে। বিশ্বব্যাপী HDPE উৎপাদনের প্রায় 40% ফিলিপস প্রক্রিয়া বা এর ডেরিভেটিভ ব্যবহার করার জন্য অনুমান করা হয়।

পলিথিনের প্রকারভেদ এবং তাদের বৈশিষ্ট্য

গঠনের সময় ব্যবহৃত পলিমারাইজেশন অবস্থা এবং অনুঘটক সিস্টেমগুলি সরাসরি নির্ধারণ করে যে কোন ধরণের পলিথিন উত্পাদিত হয়। নীচের সারণীটি প্রধান বাণিজ্যিক গ্রেডগুলিকে সংক্ষিপ্ত করে:

প্রতিটি গ্রেড মূলত একই পলিমার ব্যাকবোন — পুনরাবৃত্ত ইথিলিন ইউনিট — কিন্তু গঠনের সময় তৈরি করা শাখা এবং আণবিক ওজন বন্টনের স্থাপত্য উপাদানটি কীভাবে পরিষেবাতে আচরণ করে তা নির্ধারণ করে।

ফিডস্টক উত্স: ইথিলিন কোথা থেকে আসে?

পলিথিন তৈরি হওয়ার আগে ইথিলিন মনোমার তৈরি করতে হবে। এই আপস্ট্রিম ধাপটি শক্তি-নিবিড় এবং পলিথিনের কার্বন পদচিহ্নের বৃহত্তম অংশকে প্রতিনিধিত্ব করে।

হাইড্রোকার্বনের বাষ্প ক্র্যাকিং

ইথিলিনের প্রভাবশালী বৈশ্বিক রুট বাষ্প ক্র্যাকিং , যেখানে ন্যাফথা, ইথেন, প্রোপেন বা অন্যান্য হাইড্রোকার্বন ফিডস্টক তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হয় 750-900° সে বাষ্পের উপস্থিতিতে। এটি ইথিলিন, প্রোপিলিন, বুটাডিন এবং অ্যারোমেটিক্স সহ বৃহত্তর অণুগুলিকে ছোট ছোট টুকরোগুলিতে ভেঙে দেয়। বাষ্প ক্র্যাকিং বিশ্বের ইথিলিন সরবরাহের বিশাল সংখ্যাগরিষ্ঠতার জন্য দায়ী।

মধ্যপ্রাচ্য এবং উত্তর আমেরিকায়, প্রাপ্যতা এবং কম খরচের কারণে প্রাকৃতিক গ্যাস থেকে ইথেন হল পছন্দের ক্র্যাকিং ফিডস্টক, যখন ইউরোপীয় এবং এশীয় উৎপাদকরা ঐতিহাসিকভাবে তেল পরিশোধন থেকে ন্যাপথার উপর বেশি নির্ভরশীল। এই ফিডস্টক ভূগোল বিভিন্ন অঞ্চল জুড়ে পলিথিন উৎপাদকদের খরচ প্রতিযোগিতার উপর প্রভাব ফেলে।

জৈব-ভিত্তিক ইথিলিন

একটি উদীয়মান বিকল্প হল বায়ো-ভিত্তিক পলিথিন, যা আখ বা ভুট্টা থেকে প্রাপ্ত বায়োইথানল থেকে উত্পাদিত হয়। ব্রাজিলের ব্রাস্কেম 2010 সাল থেকে সবুজ এইচডিপিই এবং এলএলডিপিই উত্পাদন করছে, ইথিলিন উত্পাদন করতে ডিহাইড্রেটেড আখের ইথানল ব্যবহার করে। এই উপাদানটির কার্বন পদচিহ্ন উল্লেখযোগ্যভাবে কম - কিছু জীবনচক্র মূল্যায়ন দ্বারা, সবুজ পলিথিন উৎপাদনের সময় নির্গত হওয়ার চেয়ে ফসলের বৃদ্ধির সময় বেশি CO₂ নির্গত করে , এটি প্রতি টন পলিমারে একটি নেট নেতিবাচক কার্বন প্রোফাইল প্রদান করে।

এটি পলিমাইড সোর্সিং কৌশলগুলির সাথে বৈপরীত্য, যেখানে বায়ো-ভিত্তিক পলিমাইড নির্দিষ্ট বিশেষ বাজারে আরও এবং দ্রুত অগ্রসর হয়েছে। পলিমাইড উত্স বিতর্ক — পেট্রোকেমিক্যাল বনাম জৈব-ভিত্তিক — পলিথিনের পরিস্থিতির সমান্তরাল, কিন্তু বিভিন্ন ফিডস্টক রসায়ন এবং অর্থনৈতিক চালক খেলার সাথে।

পলিথিন বনাম পলিমাইড: গঠনের পার্থক্য এবং ফিডস্টকের বিবেচনা

পলিথিন এবং পলিমাইড উভয়ই উচ্চ-ভলিউম ইঞ্জিনিয়ারিং পলিমার, তবে তাদের গঠনের রসায়ন এবং ফিডস্টকের উত্স উল্লেখযোগ্যভাবে আলাদা। এই পার্থক্য বোঝা উপাদান নির্বাচকদের জ্ঞাত সিদ্ধান্ত নিতে সাহায্য করে।

গঠন রসায়ন: সংযোজন বনাম ঘনীভবন

পলিথিন দ্বারা ফর্ম অতিরিক্ত পলিমারাইজেশন — চেইন বৃদ্ধির সময় কোন ছোট অণু বহিষ্কৃত হয় না এবং মনোমার এবং পলিমারের একই অভিজ্ঞতামূলক সূত্র থাকে। পলিমাইড, বিপরীতে, প্রাথমিকভাবে মাধ্যমে গঠন করে ঘনীভবন পলিমারাইজেশন , যেখানে ডাইমাইনস এবং ডাইকারবক্সিলিক অ্যাসিডের মতো মনোমারগুলি জলের নির্মূলের সাথে প্রতিক্রিয়া করে। নাইলন 6,6, উদাহরণস্বরূপ, হেক্সামেথিলেনেডিয়ামাইন এবং এডিপিক অ্যাসিড থেকে গঠিত, প্রতিটি বন্ধন গঠনের ধাপে জল ছেড়ে দেয়।

প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়ার এই মৌলিক পার্থক্যটি ব্যবহারিক পরিণতির দিকে নিয়ে যায়: পলিমাইড চেইনগুলিতে অ্যামাইড লিঙ্কেজ (–CO–NH–) থাকে যা উপাদানটিকে অন্তর্নিহিতভাবে পোলার করে এবং হাইড্রোজেন বন্ধনে সক্ষম করে, এটি পলিথিনের তুলনায় ভাল তেল প্রতিরোধ এবং উচ্চতর পরিষেবা তাপমাত্রা দেয়। এইচডিপিই চারপাশে নরম করে 120-130° সে , যখন নাইলন 6,6 পর্যন্ত কাঠামোগত অখণ্ডতা বজায় রাখে 180 ডিগ্রি সেলসিয়াস বা তার বেশি অপূর্ণ গ্রেডে।

পলিমাইড উৎস : পেট্রোকেমিক্যাল এবং জৈব-ভিত্তিক রুট

পলিমাইড উত্স বিকল্পগুলি মূল্যায়ন করার সময়, সংগ্রহকারী দলগুলি পলিথিনের চেয়ে বেশি ফিডস্টকের বৈচিত্র্যের সম্মুখীন হয়। সাধারণ পলিমাইড মনোমার এবং তাদের উত্সগুলির মধ্যে রয়েছে:

• ক্যাপ্রোল্যাক্টাম (নাইলন 6): সাইক্লোহেক্সেন থেকে প্রাপ্ত, যা নিজেই বেনজিন থেকে উৎসারিত হয় - একটি পেট্রোকেমিক্যাল পণ্য। কিছু জৈব-ভিত্তিক ক্যাপ্রোল্যাক্টাম রুট লাইসিন গাঁজন ব্যবহার করে উন্নয়নাধীন।
• Hexamethylenediamine / Adipic acid (Nylon 6,6): উভয়ই প্রচলিতভাবে পেট্রোকেমিক্যাল। জৈব-ভিত্তিক গ্লুকোজ থেকে অ্যাডিপিক অ্যাসিড বাণিজ্যিকভাবে ভার্ডেজাইন এবং রেনোভিয়া কোম্পানি থেকে পাওয়া যায়।
• সেবাসিক অ্যাসিড (নাইলন 6,10 এবং নাইলন 10,10): ক্যাস্টর অয়েল থেকে প্রাপ্ত, এটি একটি সু-প্রতিষ্ঠিত জৈব-ভিত্তিক পলিমাইড উত্স তৈরি করে। Arkema এর Rilsan PA11 সম্পূর্ণ ক্যাস্টর অয়েল থেকে তৈরি, এটি দেওয়া 100% জৈব-ভিত্তিক কার্বন সামগ্রী .
• ডোডেকানেডিওয়িক অ্যাসিড (নাইলন 12): প্রাথমিকভাবে পেট্রোকেমিক্যাল, যদিও কিছু জৈব-ভিত্তিক রুট আলকেনের খামির গাঁজনের মাধ্যমে তদন্তাধীন।

পলিমাইড সোর্স ফিডস্টকের বৈচিত্র্য টেকসই সার্টিফিকেশন লক্ষ্য করার সময় বা স্কোপ 3 নির্গমন হ্রাস করার সময় ফর্মুলেটরদের আরও বেশি লিভার দেয়। পলিথিনের ফিডস্টকের বিকল্পগুলি সংকীর্ণ থাকে, যদিও আখ থেকে বায়ো-পিই বাণিজ্যিকভাবে স্কেলে প্রমাণিত।

এক নজরে কর্মক্ষমতা তুলনা

পলিমার কাঠামো নির্ধারণে অনুঘটকের ভূমিকা

অনুঘটক সিস্টেম তর্কযোগ্যভাবে পলিথিন গঠনের একক সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পরিবর্তনশীল। এটি শুধুমাত্র পলিমারাইজেশনের গতি নির্ধারণ করে না কিন্তু ফলস্বরূপ চেইনগুলির স্থাপত্য নির্ধারণ করে, যা উপাদান প্রদর্শন করে প্রতিটি নিম্নধারার সম্পত্তিতে ক্যাসকেড করে।

ফ্রি র‌্যাডিক্যাল ইনিশিয়েটর

উচ্চ-চাপের LDPE প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত, ফ্রি র‌্যাডিক্যাল ইনিশিয়েটররা জোড়াবিহীন ইলেকট্রন তৈরি করে যা ইথিলিন ডাবল বন্ডকে আক্রমণ করে। কারণ প্রতিক্রিয়াটি স্টেরিওস্পেসিফিক নয়, চেইন ব্রাঞ্চিং এলোমেলোভাবে ঘটে, যার ফলে কম স্ফটিকতা হয়। অক্সিজেন খুব উচ্চ চাপে একটি সূচনাকারী হিসাবে কাজ করতে পারে, যদিও জৈব পারক্সাইড যেমন di-tert-butyl পারক্সাইড আরও ভাল নিয়ন্ত্রণের জন্য বেশি ব্যবহৃত হয়। ইনিশিয়েটরের ঘনত্ব অত্যন্ত কম রাখা হয় - প্রায়ই প্রতি মিলিয়ন অংশের পরিসরে - কারণ তারা আণবিক ওজনকে প্রভাবিত করে।

ট্রানজিশন মেটাল ক্যাটালিস্ট (Ziegler-Natta)

Ziegler-Natta অনুঘটক সিস্টেম সাধারণত টাইটানিয়াম টেট্রাক্লোরাইড (TiCl₄) ট্রাইথাইল্যালুমিনিয়াম (AlEt₃) এর সাথে মিলিত হয়। টাইটানিয়াম কেন্দ্রটি ইথিলিন মনোমারের সাথে সমন্বয় করে, একটি নিয়ন্ত্রিত, স্টেরিওরেগুলার পদ্ধতিতে ক্রমবর্ধমান পলিমার চেইনে সন্নিবেশ করার অনুমতি দেয়। এটি ন্যূনতম শাখার সাথে রৈখিক চেইন তৈরি করে, তাই উচ্চ স্ফটিকতা এবং ঘনত্ব HDPE এর বৈশিষ্ট্য।

আধুনিক সমর্থিত Ziegler-Natta অনুঘটক - যেখানে TiCl₄ একটি ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড (MgCl₂) সমর্থনে জমা হয় - নাটকীয়ভাবে কার্যকলাপের মাত্রা বৃদ্ধি করেছে। এর অনুঘটক উত্পাদনশীলতা অনুঘটকের প্রতি গ্রাম 10,000-50,000 গ্রাম পলিমার অর্জনযোগ্য, অর্থাৎ চূড়ান্ত পণ্যে অনুঘটকের অবশিষ্টাংশ যথেষ্ট কম যে তাদের আর অপসারণের প্রয়োজন নেই।

মেটালোসিন অনুঘটক

মেটালোসিন অনুঘটক দুটি সাইক্লোপেন্টাডিয়ানাইল রিং লিগ্যান্ডের মধ্যে স্যান্ডউইচ করা একটি ট্রানজিশন ধাতু (সাধারণত জিরকোনিয়াম বা টাইটানিয়াম) নিয়ে গঠিত। মেথাইলালুমিনোক্সেন (এমএও) বা বোরেট কোক্যাটালিস্ট দ্বারা সক্রিয় হলে, প্রতিটি ধাতু কেন্দ্র একটি পলিমারাইজেশন সাইট হিসাবে অভিন্নভাবে আচরণ করে। সক্রিয় সাইটগুলির অভিন্নতা এমন চেইন তৈরি করে যা দৈর্ঘ্য এবং রচনায় প্রায় অভিন্ন — এমন একটি সম্পত্তি যা সরাসরি সংকীর্ণ আণবিক ওজন বন্টন, আরও অভিন্ন গলনাঙ্ক এবং ফিল্ম অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ভাল সিলিং তাপমাত্রা উইন্ডোতে অনুবাদ করে।

ধাতু কেন্দ্রের চারপাশে লিগ্যান্ড আর্কিটেকচারের জ্যামিতিও স্টেরিওরেগুলারিটি, ব্রাঞ্চিং ফ্রিকোয়েন্সি এবং কমনোমার ইনকরপোরেশন নিয়ন্ত্রণ করতে ইঞ্জিনিয়ার করা যেতে পারে। এটি নির্দিষ্ট পারফরম্যান্স কুলুঙ্গিগুলিতে লক্ষ্য করে বিশেষায়িত মেটালোসিন পিই গ্রেডের একটি বিশাল বৈচিত্র্য তৈরি করেছে।

রিঅ্যাক্টর টেকনোলজিস এবং ইন্ডাস্ট্রিয়াল স্কেল-আপ

পলিথিন গঠনের জন্য ব্যবহৃত চুল্লির নকশাটি অবশ্যই তাপ অপসারণ পরিচালনা করতে হবে (পলিমারাইজেশন অত্যন্ত এক্সোথার্মিক), মনোমার ঘনত্ব বজায় রাখতে হবে এবং প্লাগিং বা ফাউলিং ছাড়াই ক্রমবর্ধমান পলিমার কণা বা সমাধান পরিচালনা করতে হবে। বিভিন্ন প্রক্রিয়া বিভিন্ন চুল্লি কনফিগারেশন ব্যবহার করে।

LDPE এর জন্য অটোক্লেভ এবং টিউবুলার রিঅ্যাক্টর

উচ্চ-চাপের LDPE উত্পাদন হয় আলোড়িত অটোক্লেভ চুল্লি বা দীর্ঘ নলাকার চুল্লি ব্যবহার করে। টিউবুলার রিঅ্যাক্টর হতে পারে দৈর্ঘ্যে 1,000 মিটারের বেশি এবং টিউব দৈর্ঘ্য বরাবর ইনিশিয়েটরের জন্য একাধিক ইনজেকশন পয়েন্টের সাথে কাজ করে, আণবিক ওজন বন্টনের উপর নিয়ন্ত্রণের অনুমতি দেয়। অটোক্লেভ রিঅ্যাক্টর বৃহত্তর বসবাসের সময় বণ্টন অফার করে, যা এক্সট্রুশন আবরণের মতো নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত বিভিন্ন ব্রাঞ্চিং প্রোফাইল সহ পলিমার তৈরি করে।

এইচডিপিই এবং এলএলডিপিই-এর জন্য স্লারি এবং গ্যাস-ফেজ রিঅ্যাক্টর

নিম্ন-চাপ প্রক্রিয়া তিনটি প্রধান চুল্লি ধরনের ব্যবহার করে:

• স্লারি লুপ চুল্লি: ইথিলিন এবং অনুঘটক একটি হাইড্রোকার্বন তরল পদার্থে (যেমন আইসোবুটেন বা হেক্সেন) এর সাথে যোগাযোগ করা হয়। পলিমার কঠিন কণা হিসাবে প্রসারিত হয় যা লুপে সঞ্চালিত হয়। শেভরন ফিলিপসের কণা গঠন প্রক্রিয়া এবং লিওন্ডেলব্যাসেলের হোস্ট্যালেন প্রক্রিয়া বিশিষ্ট উদাহরণ।
• গ্যাস-ফেজ তরলযুক্ত বিছানা চুল্লি: ইথিলিন গ্যাস একটি অনুঘটকের উপর সমর্থিত ক্রমবর্ধমান পলিমার কণার বিছানার মধ্য দিয়ে উপরের দিকে যায়। Univation Technologies' UNIPOL™ প্রক্রিয়া - বিশ্বের সবচেয়ে ব্যাপকভাবে লাইসেন্সপ্রাপ্ত - এই পদ্ধতি ব্যবহার করে। এটি কোনো দ্রাবক ছাড়াই এইচডিপিই এবং এলএলডিপিই উত্পাদন করে, পুনরুদ্ধারকে সহজ করে।
• সমাধান প্রক্রিয়া চুল্লি: মনোমার এবং পলিমার উভয়ই উচ্চ তাপমাত্রায় একটি দ্রাবকের মধ্যে দ্রবীভূত হয়। এটি দ্রুত তাপ স্থানান্তর এবং একটি একক চুল্লিতে ঘনত্বের বিস্তৃত পরিসর তৈরি করার ক্ষমতা দেয়। Dow-এর INSITE™ প্রযুক্তি এবং নোভা কেমিক্যালসের SURPASS প্রক্রিয়া এইভাবে কাজ করে।

ক্যাসকেড এবং বিমোডাল রিঅ্যাক্টর সিস্টেম

অনেক আধুনিক এইচডিপিই প্ল্যান্ট উত্পাদন করতে সিরিজে দুটি চুল্লি ব্যবহার করে বিমোডাল পলিথিন , যেখানে একটি চুল্লি একটি উচ্চ আণবিক ওজন ভগ্নাংশ তৈরি করে এবং অন্যটি একটি কম আণবিক ওজন ভগ্নাংশ তৈরি করে। চূড়ান্ত পণ্যের দুটি ভগ্নাংশের মিশ্রণ প্রক্রিয়াযোগ্যতা এবং যান্ত্রিক কর্মক্ষমতার একটি চমৎকার সমন্বয় প্রদান করে — উচ্চ-মেগাওয়াট উপাদান থেকে দৃঢ়তা এবং শক্তি, নিম্ন-মেগাওয়াট উপাদান থেকে প্রবাহ। বিমোডাল এইচডিপিই গ্রেডগুলি জল এবং গ্যাস বিতরণ পরিকাঠামোতে ব্যবহৃত বড় ব্যাসের চাপের পাইপের জন্য পছন্দের উপাদান।

টেকসই চাপ এবং পলিথিন গঠনের ভবিষ্যত

পলিথিন শিল্প তার কার্বনের তীব্রতা এবং জীবাশ্ম ফিডস্টকের উপর নির্ভরতা কমাতে ক্রমবর্ধমান চাপের সম্মুখীন হয়। বেশ কয়েকটি পন্থা একযোগে অনুসরণ করা হচ্ছে, এবং চিত্রটি স্কেল এবং প্রযুক্তিগত জটিলতা উভয় ক্ষেত্রে পলিমাইড উত্স বিতর্ক থেকে আলাদা দেখাচ্ছে।

যান্ত্রিক এবং রাসায়নিক পুনর্ব্যবহারযোগ্য

পলিথিনের যান্ত্রিক পুনর্ব্যবহার — সংগ্রহ করা, বাছাই করা, ধোয়া, এবং ভোক্তা-পরবর্তী উপাদান পুনঃপেলেটাইজ করা — হল সবচেয়ে প্রতিষ্ঠিত বৃত্তাকার পথ। পোস্ট-কনজিউমার রিসাইকেলড (পিসিআর) বোতল থেকে এইচডিপিই এবং ফিল্ম থেকে এলডিপিই সবচেয়ে বড় আয়তনের স্ট্রিম। যাইহোক, দূষণ, রঙ, এবং ব্যবহারের সময় আণবিক ওজনের অবক্ষয় উচ্চ-কর্মক্ষমতা বা খাদ্য-সংযোগ ব্যবহারে পুনর্ব্যবহারযোগ্য উপাদানগুলির অ্যাপ্লিকেশনকে সীমাবদ্ধ করে।

রাসায়নিক পুনর্ব্যবহারের রুট — পাইরোলাইসিস, গ্যাসিফিকেশন এবং দ্রাবক-ভিত্তিক দ্রবীভূতকরণ — পলিথিনকে ফিডস্টকগুলিতে (পাইরোলাইসিস তেল, সিনগাস বা মনোমার) ভেঙে ফেলে যা পলিমারাইজেশন প্রক্রিয়ায় পুনরায় প্রবেশ করতে পারে। প্লাস্টিক এনার্জি, পিওরসাইকেল এবং নেস্ট সহ বেশ কয়েকটি কোম্পানি এই প্রযুক্তিগুলিকে স্কেল করছে। বর্জ্য পলিথিন থেকে পাইরোলাইসিস তেল বাষ্প ক্র্যাকারে ন্যাফথার বিকল্প হতে পারে , ইথিলিন উৎপন্ন করে যা রাসায়নিকভাবে জীবাশ্ম থেকে প্রাপ্ত ইথিলিনের অনুরূপ।

সবুজ হাইড্রোজেন এবং বিদ্যুতায়িত ক্র্যাকিং

বাষ্প ক্র্যাকিং রাসায়নিক শিল্পের সবচেয়ে শক্তি-নিবিড় প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি, মোটামুটিভাবে গ্রাস করে উত্পাদিত ইথিলিন প্রতি টন 40 GJ . নবায়নযোগ্য বিদ্যুৎ ব্যবহার করে ক্র্যাকিং ফার্নেসের বিদ্যুতায়ন বিএএসএফ, সাবিক এবং লিন্ডের মতো কোম্পানিগুলির দ্বারা সক্রিয় বিকাশের অধীনে রয়েছে। ইউরোপের প্রকল্পগুলির লক্ষ্য হল নবায়নযোগ্য শক্তি দ্বারা চালিত বৈদ্যুতিক প্রতিরোধী হিটিং ব্যবহার করে ক্র্যাকিং নির্গমন 90% কমানো। এটি পলিমারের রসায়ন বা কর্মক্ষমতা পরিবর্তন না করেই নাটকীয়ভাবে পলিথিন গঠনের কার্বন পদচিহ্নকে কেটে ফেলবে।

পলিমাইডের সাথে সাসটেইনেবিলিটি প্রোফাইলের তুলনা করা

স্থায়িত্বের দৃষ্টিকোণ থেকে পলিথিন এবং পলিমাইডের তুলনা করার সময়, জৈব-ভিত্তিক সামগ্রীতে পলিমাইড উত্সের সুবিধা আংশিকভাবে আরও জটিল সংশ্লেষণ রসায়ন দ্বারা অফসেট হয়। জৈব-ভিত্তিক ফিডস্টক থেকে ক্যাপ্রোল্যাকটাম বা এডিপিক অ্যাসিড তৈরি করার জন্য এখনও উল্লেখযোগ্য শক্তি ইনপুট এবং মধ্যবর্তী রাসায়নিক পদক্ষেপের প্রয়োজন। জৈব-ভিত্তিক আখের ইথানল থেকে পলিথিন, যখন একটি সহজ রাসায়নিক রূপান্তর (ইথানল → ইথিলিন → পলিথিন), জমি এবং ফসলের প্রাপ্যতা দ্বারা সীমাবদ্ধ।

পরিশেষে, পলিমার পরিবারের কোনটিরই স্পষ্ট এবং সার্বজনীন স্থায়িত্ব সুবিধা নেই — চিত্রটি ভূগোল, শক্তি গ্রিড মিশ্রণ, ফিডস্টক প্রাপ্যতা, জীবনের শেষ অবকাঠামো, এবং কার্যকরী কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে যা প্রতি প্রয়োগের জন্য কত উপাদানের প্রয়োজন তা নির্ধারণ করে।

প্রকৌশলী এবং উপাদান নির্বাচকদের জন্য ব্যবহারিক প্রভাব

পলিথিন কীভাবে গঠিত হয় তা বোঝা কেবলমাত্র একাডেমিক নয় - এটি সরাসরি উপাদান নির্বাচন, প্রক্রিয়াকরণের সিদ্ধান্ত এবং শেষ-ব্যবহারের কর্মক্ষমতা প্রত্যাশা জানায়। এখানে মূল ব্যবহারিক টেকওয়ে রয়েছে:

• আপনার আবেদন প্রয়োজন হলে রাসায়নিক প্রতিরোধ, কম আর্দ্রতা শোষণ, বা খুব কম ঘর্ষণ সহগ , পলিথিনের অ-পোলার চরিত্র (এর অল-কার্বন-হাইড্রোজেন ব্যাকবোনের সরাসরি ফলাফল) এটিকে সঠিক পছন্দ করে। পলিমাইড তুলনামূলকভাবে আক্রমনাত্মকভাবে আর্দ্রতা শোষণ করে।
• যদি আপনার আবেদন দাবি করে উচ্চ কঠোরতা, উচ্চ তাপমাত্রা কর্মক্ষমতা, বা জ্বালানী প্রতিরোধের , পলিমাইড (বিশেষত গ্লাস-ভর্তি গ্রেড) একটি উচ্চ উপাদান খরচ এবং আরও চাহিদাযুক্ত শুকানোর প্রয়োজনীয়তা সত্ত্বেও পলিথিনকে উল্লেখযোগ্যভাবে ছাড়িয়ে যাবে।
• প্যাকেজিং এবং ফিল্ম অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, এলডিপিই, এলএলডিপিই, এবং মেটালোসিন পিই গ্রেডের মধ্যে পার্থক্য বোঝা — বিভিন্ন গঠন প্রক্রিয়ার সমস্ত পণ্য — ফর্মুলেটরগুলিকে সীল শক্তি, পাঞ্চার প্রতিরোধ, অপটিক্যাল স্বচ্ছতা এবং সুনির্দিষ্টভাবে আঁকড়ে ধরার অনুমতি দেয়।
• টেকসই লক্ষ্যমাত্রার জন্য পলিমাইড উত্স বিকল্পগুলি মূল্যায়ন করার সময়, ক্যাস্টর অয়েল-ভিত্তিক PA11 বা PA10,10 এর প্রাপ্যতা ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের একটি বাণিজ্যিকভাবে প্রমাণিত, যুক্তিসঙ্গত মূল্য প্রিমিয়ামে সম্পূর্ণ জৈব-ভিত্তিক বিকল্প দেয়। পলিথিনের জন্য, ব্রাস্কেম থেকে বায়ো-পিই হল প্রধান বাণিজ্যিকভাবে স্কেল করা বিকল্প এবং ড্রপ-ইন স্ট্যান্ডার্ড প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জামের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
• উভয় পলিমারের জন্য পুনর্ব্যবহৃত বিষয়বস্তুর দাবির জন্য সতর্কতা যাচাই করা প্রয়োজন — ISCC PLUS এবং REDcert² সার্টিফিকেশন হল নেতৃস্থানীয় ভর-ভারসাম্য মান যা রাসায়নিকভাবে পুনর্ব্যবহৃত বা জৈব-ভিত্তিক সামগ্রীকে পলিমার সাপ্লাই চেইন জুড়ে জমা করার অনুমতি দেয়।

সংক্ষেপে, যে প্রক্রিয়ার মাধ্যমে পলিথিন গঠিত হয় — চাপ, তাপমাত্রা এবং অনুঘটক রসায়নের নিয়ন্ত্রিত অবস্থার অধীনে ইথিলিনের পলিমারাইজেশন যোগ করে — চূড়ান্ত উপাদানের প্রতিটি বৈশিষ্ট্যকে আকার দেয়। এটি জানার ফলে প্রকৌশলীদের আচরণের পূর্বাভাস দিতে, প্রক্রিয়াকরণের সমস্যাগুলি সমাধান করতে এবং প্রচলিত বা জৈব-ভিত্তিক ফিডস্টক থেকে পাওয়া পলিমাইড সহ বিকল্প পলিমার সিস্টেমের সাথে জ্ঞাত তুলনা করার ভিত্তি দেয়৷