पॉलीकार्बोक्सिलिक सुपरप्लास्टिकाइज़र पॉलीथर मैक्रोमोनोमर पर अध्ययन

यह लेख घरेलू पॉलीथर मैक्रोमोनोमर उद्योग की वर्तमान विकास स्थिति का संक्षेप में विश्लेषण करता है, मौजूदा पॉलीकार्बोक्सिलिक सुपरप्लास्टिकाइज़र मैक्रोमोनोमर के मुख्य प्रकार और बाजार की स्थिति का परिचय देता है, और विभिन्न आणविक संरचनाओं के परिप्रेक्ष्य से उनके फायदे, नुकसान और विकास दिशाओं की जांच करता है। इसके अतिरिक्त, एक नए प्रकार का पॉलीकार्बोक्सिलिक सुपरप्लास्टिकाइज़र मैक्रोमोनोमर, एथिलीन ग्लाइकॉल मोनोविनाइल पॉली (एथिलीन ग्लाइकॉल) ईथर (ईपीईजी) पेश किया गया है।

पॉलीकार्बोक्सिलिक सुपरप्लास्टिकाइज़र (पीसीई) कंक्रीट मिश्रण की नवीनतम पीढ़ी का प्रतिनिधित्व करता है, जिसे अक्सर उच्च प्रदर्शन वाले सुपरप्लास्टिकाइज़र की तीसरी पीढ़ी के रूप में जाना जाता है। नेफ़थलीन-आधारित सुपरप्लास्टिकाइज़र की पिछली पीढ़ी की तुलना में, पीसीई उच्च जल-घटाने वाली दक्षता और बेहतर सीमेंट अनुकूलन क्षमता प्रदान करता है। इसके अलावा, पीसीई की उत्पादन प्रक्रिया में कोई प्रक्रिया अपशिष्ट जल या अपशिष्ट गैस उत्पन्न नहीं होती है, जिससे यह पर्यावरण के अनुकूल सामग्री बन जाती है।

पीसीई एक एम्फीफिलिक पॉलिमर है, जिसे आमतौर पर एक सर्जक की उपस्थिति में एंड-टर्मिनल डबल-बॉन्ड पॉली (एथिलीन ग्लाइकॉल) ईथर मैक्रोमोनोमर्स और असंतृप्त कार्बोक्जिलिक एसिड मोनोमर्स के कोपोलिमराइजेशन के माध्यम से संश्लेषित किया जाता है। प्रतिक्रिया के दौरान, मैक्रोमोनोमर्स और मोनोमर्स के विनाइल समूह पॉलिमर बैकबोन बनाते हैं, जबकि मैक्रोमोनोमर्स के पॉलीथीन ग्लाइकोल खंड साइड चेन बनाते हैं, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है।

पारंपरिक सुपरप्लास्टिकाइज़र की तुलना में, पीसीई की सबसे उल्लेखनीय विशेषता इसकी अनुकूलन योग्य आणविक संरचना है। मैक्रोमोनोमर टर्मिनल समूहों में असंतृप्त दोहरे बंधन पोलीमराइजेशन के माध्यम से पॉलीकार्बोक्सिलेट बैकबोन बनाते हैं। कार्यात्मक समूह जैसे -COO-Na और -SO3-Na सीधे रीढ़ की हड्डी से जुड़े होते हैं जो सीमेंट कण की सतह पर "मल्टी-पॉइंट एंकरिंग" सक्षम करते हैं। पॉलीथीन ग्लाइकोल साइड चेन सीमेंट कण सतह पर पानी के अणुओं के साथ हाइड्रोजन बॉन्डिंग के माध्यम से एक सॉल्वेटेड पॉलिमर परत बनाती है। यह स्थैतिक बाधा प्रभाव सीमेंट कणों को फैलाता है, जिससे पानी कम करने वाला प्रभाव प्राप्त होता है। इसलिए, पीसीई में सुधार नए मैक्रोमोनोमर्स के विकास पर बहुत अधिक निर्भर करता है। मैक्रोमोनोमर्स में संरचनात्मक नवाचार पीसीई की उत्पादन प्रक्रिया और उत्पाद प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकते हैं।

1. विकास का इतिहास

प्रारंभिक पीसीई उत्पाद एस्टर-आधारित थे, जिसमें मैक्रोमोनोमर के रूप में मेथॉक्सी पॉली (एथिलीन ग्लाइकॉल) ईथर (एमपीईजी) था, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। इस प्रकार के मैक्रोमोनोमर से पीसीई को संश्लेषित करने के लिए दो चरणों की आवश्यकता होती है: एस्टरीफिकेशन और पोलीमराइजेशन, जिससे प्रक्रिया जटिल हो जाती है। इन एस्टर-आधारित मैक्रोमोनोमर्स को धीरे-धीरे ईथर-आधारित मैक्रोमोनोमर्स द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।

ईथर-आधारित मैक्रोमोनोमर्स अब बाजार पर हावी हैं। इन मैक्रोमोनोमर्स को विभिन्न आणविक संरचना आरंभकर्ताओं (असंतृप्त अल्कोहल) के एथोक्सिलेशन द्वारा संश्लेषित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप टर्मिनल विनाइल समूहों के साथ पॉली (एथिलीन ग्लाइकॉल) ईथर बनते हैं। सर्जक अणुओं की संरचना के आधार पर, इन मैक्रोमोनोमर्स को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: {{1}कार्बन अल्कोहल-आधारित (एलिल पॉली (एथिलीन ग्लाइकॉल) ईथर - एपीईजी), {{4}कार्बन और {{5} }कार्बन अल्कोहल-आधारित (आइसोब्यूटेनिल पॉली (एथिलीन ग्लाइकॉल) ईथर - एचपीईजी, आइसोपेंटेनिल पॉली (एथिलीन ग्लाइकॉल) ईथर - टीपीईजी), और 2+2 और 2+4 विनाइल ईथर-आधारित मैक्रोमोनोमर्स (ईपीईजी, वीपीईजी), जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है।

2. वर्तमान आवेदन स्थिति

पॉलीकार्बोक्सिलिक सुपरप्लास्टिकाइज़र उद्योग के तेजी से विकास के साथ, चीन में पॉलीथर मैक्रोमोनोमर क्षेत्र ने भी महत्वपूर्ण प्रगति की है। पॉलीथर मैक्रोमोनोमर्स की उत्पादन क्षमता और उत्पादन दोनों में वृद्धि जारी रही है, जो 2017 में एक ऐतिहासिक शिखर पर पहुंच गई है। तालिका 1 2013 से 2017 तक पॉलीथर मैक्रोमोनोमर्स की कुल बिक्री और संरचना को दर्शाती है।

जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है, हालांकि चीन में पॉलीथर मैक्रोमोनोमर उद्योग तेजी से विकसित हुआ है, फिर भी इसे कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। एक ओर, एचपीईजी और टीपीईजी उत्पाद मौजूदा मैक्रोमोनोमर्स के बहुमत के लिए जिम्मेदार हैं, जिसके परिणामस्वरूप अपेक्षाकृत सजातीय उत्पाद संरचना होती है। इसके अतिरिक्त, एचपीईजी और टीपीईजी मैक्रोमोनोमर्स के लिए आरंभकर्ताओं की आपूर्ति अभी भी आंशिक रूप से आयात पर निर्भर करती है, विशेष रूप से 5-कार्बन अल्कोहल आरंभकर्ताओं, जो जापान के कुरारे और जर्मनी के बीएएसएफ से भारी मात्रा में प्राप्त होते हैं। दूसरी ओर, मैक्रोमोनोमर उत्पादन सुविधाओं की परिचालन दरें आम तौर पर कम होती हैं, जिससे उद्योग के भीतर गंभीर क्षमता संबंधी समस्याएं पैदा होती हैं।