आयनोमर: Difference between revisions

From Vigyanwiki
(Created page with "{{Short description|Polymer containing many ionic or ionizable functional groups}} एक आयनोमर ({{IPAc-en|ˌ|aɪ|ˈ|ɑː|n|ə|m|ər}}) (wikt:iono-|iono- + wikt:-...")
 
(text)
Line 1: Line 1:
{{Short description|Polymer containing many ionic or ionizable functional groups}}
{{Short description|Polymer containing many ionic or ionizable functional groups}}
एक आयनोमर ({{IPAc-en|ˌ|aɪ|ˈ|ɑː|n|ə|m|ər}}) (wikt:iono-|iono- + wikt:-mer|-mer) एक [[पॉलीमर]] है जो [[ बिजली का आवेश ]] न्यूट्रल रिपीटिंग यूनिट्स और [[आयन]]ित यूनिट्स दोनों की रिपीट यूनिट्स से बना है, जो पेंडेंट ग्रुप फंक्शनल_ग्रुप#मोएटी के रूप में पॉलीमर बैकबोन से सहसंयोजक रूप से बंधे हैं। आमतौर पर 15 [[तिल प्रतिशत]] से अधिक आयनित नहीं होते हैं। आयनित इकाइयां अक्सर कार्बोक्जिलिक एसिड [[समूह]] होती हैं।
आयनोमर ({{IPAc-en|ˌ|aɪ|ˈ|ɑː|n|ə|m|ər}}) (''iono-'' + ''-mer'') एक [[पॉलीमर|बहुलक]] है जो [[ बिजली का आवेश |विद्युत् आवेश]] निष्पक्ष पुनरावृत्ति ईकाई और आयनीकृत ईकाई दोनों की पुनरावृत्ति ईकाई से बना है, जो लोलक समूह अर्धांश के रूप में बहुलक आधार रज्जु से सहसंयोजक रूप से बंधे हैं। सामान्यतः 15 [[तिल प्रतिशत|मोल प्रभाज]] से अधिक आयनित नहीं होते हैं। आयनित इकाइयां प्रायः कार्बोक्जिलिक अम्ल समूह होती हैं।


आयनोमर के रूप में एक बहुलक का वर्गीकरण आयनिक समूहों के प्रतिस्थापन के स्तर के साथ-साथ आयनिक समूहों को बहुलक संरचना में कैसे शामिल किया जाता है, पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, [[पॉलीइलेक्ट्रोलाइट]]्स में आयनिक समूह भी होते हैं जो बहुलक रीढ़ की हड्डी से बंधे होते हैं, लेकिन आयनिक समूह दाढ़ प्रतिस्थापन स्तर (आमतौर पर 80% से अधिक) होता है; wikt:ionene पॉलिमर हैं जहां आयनिक समूह वास्तविक बहुलक बैकबोन का हिस्सा हैं। आयनिक-समूह युक्त पॉलिमर के इन दो वर्गों में काफी भिन्न रूपात्मक और भौतिक गुण हैं और इसलिए इन्हें आयनोमर्स नहीं माना जाता है।
आयनोमर के रूप में एक बहुलक का वर्गीकरण इसपर निर्भर करता है कि आयनिक समूहों के प्रतिस्थापन के स्तर के साथ-साथ आयनिक समूहों को बहुलक संरचना में कैसे सम्मिलित किया जाता है। उदाहरण के लिए, [[पॉलीइलेक्ट्रोलाइट|बहुविद्युतअपघट्य]] में आयनिक समूह भी होते हैं जो बहुलक आधार रज्जु से बंधे होते हैं, लेकिन आयनिक समूह दाढ़ प्रतिस्थापन स्तर (सामान्यतः 80% से अधिक) होता है; आयोनेन्स वह बहुलक हैं जहां आयनिक समूह वास्तविक बहुलक आधार रज्जु का हिस्सा हैं। आयनिक-समूह युक्त बहुलक के इन दो वर्गों में काफी भिन्न रूपात्मक और भौतिक गुण हैं और इसलिए इन्हें आयनोमर्स नहीं माना जाता है।


आयनोमर्स में विद्युत चालकता और विकट सहित अद्वितीय भौतिक गुण होते हैं: चिपचिपा - बढ़ते तापमान के साथ आयनोम समाधान चिपचिपाहट में वृद्धि ([[बहुलक का संचालन]] देखें)। आयनोमर्स में अद्वितीय रूपात्मक गुण भी होते हैं क्योंकि गैर-ध्रुवीय बहुलक रीढ़ की हड्डी ध्रुवीय आयनिक समूहों के साथ ऊर्जावान रूप से असंगत होती है। नतीजतन, अधिकांश आयनोमर्स में आयनिक समूह आयनिक-समृद्ध डोमेन बनाने के लिए माइक्रोफ़ेज़ अलगाव से गुजरेंगे।
आयनोमर्स में विद्युत चालकता और श्यानता सहित अद्वितीय भौतिक गुण होते हैं: बढ़ते तापमान के साथ आयनोम समाधान श्यानता में वृद्धि होती है ([[बहुलक का संचालन]] देखें)। आयनोमर्स में अद्वितीय रूपात्मक गुण भी होते हैं क्योंकि गैर-ध्रुवीय बहुलक आधार रज्जु ध्रुवीय आयनिक समूहों के साथ ऊर्जावान रूप से असंगत होती है। नतीजतन, अधिकांश आयनोमर्स में आयनिक समूह आयनिक-समृद्ध कार्यक्षेत्र बनाने के लिए सूक्ष्मवस्था पृथकत्व से गुजरेंगे।


आयनोमर्स के व्यावसायिक अनुप्रयोगों में [[ गोल्फ की गेंद ]] कवर, [[अर्धपारगम्य झिल्ली]], सीलिंग टेप और [[थर्माप्लास्टिक इलैस्टोमर]] शामिल हैं। आयनोमर्स के सामान्य उदाहरणों में [[पॉलीस्टाइनिन सल्फोनेट]], नेफियन और [[हाइकर]] शामिल हैं।
आयनोमर्स के व्यावसायिक अनुप्रयोगों में[[ गोल्फ की गेंद | गोल्फ गेंद]] कवर, [[अर्धपारगम्य झिल्ली|अर्धपारगम्य कला]], मोहरन्दी फीता और [[थर्माप्लास्टिक इलैस्टोमर|तापसुघट्य प्रत्यास्थलक]] सम्मिलित हैं। आयनोमर्स के सामान्य उदाहरणों में [[पॉलीस्टाइनिन सल्फोनेट]], नेफियन और [[हाइकर]] सम्मिलित हैं।


{{Quote box
{{Quote box
Line 18: Line 18:


== संश्लेषण ==
== संश्लेषण ==
आम तौर पर आयनोमर संश्लेषण में दो चरण होते हैं - बहुलक रीढ़ की हड्डी के लिए एसिड समूहों की शुरूआत और धातु केशन द्वारा कुछ एसिड समूहों का निराकरण। बहुत ही दुर्लभ मामलों में, पेश किए गए समूह पहले से ही धातु के कटियन द्वारा निष्प्रभावी हो जाते हैं। पहला चरण (एसिड समूहों का परिचय) दो तरीकों से किया जा सकता है; एक तटस्थ गैर-आयनिक मोनोमर को एक मोनोमर के साथ सहबहुलित किया जा सकता है जिसमें लटकन एसिड समूह होते हैं या एसिड समूहों को प्रतिक्रिया के बाद के संशोधनों के माध्यम से एक गैर-आयनिक बहुलक में जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, एथिलीन-मेथैक्रेलिक एसिड और सल्फोनेटेड पेरफ्लोरोकार्बन (नेफियन) को कोपोलीमराइज़ेशन के माध्यम से संश्लेषित किया जाता है जबकि पॉलीस्टीरिन सल्फोनेट को पोस्ट-रिएक्शन संशोधनों के माध्यम से संश्लेषित किया जाता है।
सामान्यतः आयनोमर संश्लेषण में दो चरण होते हैं - बहुलक आधार रज्जु के लिए अम्ल समूहों की प्रारम्भ और धातु धनायन द्वारा कुछ अम्ल समूहों का निराकरण। बहुत ही दुर्लभ स्तिथियों में, प्रस्तुत किए गए समूह पहले से ही धातु के कटियन द्वारा निष्प्रभावी हो जाते हैं। पहला चरण (अम्ल समूहों का परिचय) दो तरीकों से किया जा सकता है; एक तटस्थ गैर-आयनिक मोनोमर को एक मोनोमर के साथ सहबहुलकित किया जा सकता है जिसमें लोलक अम्ल समूह होते हैं या अम्ल समूहों को प्रतिक्रिया के बाद के संशोधनों के माध्यम से एक गैर-आयनिक बहुलक में जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, एथिलीन-मेथैक्रेलिक अम्ल और सल्फोनेटेड पेरफ्लोरोकार्बन (नेफियन) को सहबहुलकन के माध्यम से संश्लेषित किया जाता है जबकि पॉलीस्टीरिन सल्फोनेट को अभिक्रिया के बाद संशोधनों के माध्यम से संश्लेषित किया जाता है।


ज्यादातर मामलों में, कोपोलिमर के एसिड रूप को संश्लेषित किया जाता है (अर्थात कार्बोक्जिलिक एसिड समूहों का 100% हाइड्रोजन केशन द्वारा बेअसर हो जाता है) और आयनोमर उपयुक्त धातु केशन द्वारा बाद के न्यूट्रलाइजेशन के माध्यम से बनता है। उदासीन धातु धनायन की पहचान का आयनोमर के भौतिक गुणों पर प्रभाव पड़ता है; सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले मेटल केशन (कम से कम अकादमिक शोध में) जिंक, सोडियम और मैग्नीशियम हैं। न्यूट्रलाइजेशन या आयनोमेराइजेशन को भी दो तरीकों से पूरा किया जा सकता है: एसिड कॉपोलीमर को मूल धातु के साथ पिघलाया जा सकता है या सॉल्यूशन प्रोसेस के जरिए न्यूट्रलाइजेशन हासिल किया जा सकता है। पूर्व विधि व्यावसायिक रूप से पसंद की जाती है। हालांकि, जैसा कि वाणिज्यिक निर्माता अपनी प्रक्रियाओं को साझा करने के लिए अनिच्छुक हैं, पिघल-मिश्रण तटस्थता प्रक्रिया की सटीक स्थितियों के बारे में बहुत कुछ पता नहीं है, इसके अलावा हाइड्रॉक्साइड आमतौर पर धातु केशन प्रदान करने के लिए उपयोग किया जाता है। बाद की समाधान निष्प्रभावीकरण प्रक्रिया आम तौर पर अकादमिक सेटिंग में उपयोग की जाती है। एसिड कॉपोलिमर को भंग कर दिया जाता है और इस घोल में उपयुक्त धातु केशन के साथ एक मूल नमक मिलाया जाता है। जहां एसिड कॉपोलीमर का विघटन मुश्किल होता है, बस विलायक में बहुलक को फुलाना पर्याप्त होता है, हालांकि घुलने को हमेशा प्राथमिकता दी जाती है। क्योंकि मूल लवण ध्रुवीय होते हैं और गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में घुलनशील नहीं होते हैं, जो अधिकांश पॉलिमर को भंग करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, मिश्रित सॉल्वैंट्स (जैसे 90:10 टोल्यूनि/अल्कोहल) अक्सर उपयोग किए जाते हैं।
ज्यादातर स्तिथियों में, सहबहुलक के अम्ल रूप को संश्लेषित किया जाता है (अर्थात कार्बोक्जिलिक अम्ल समूहों का 100% हाइड्रोजन धनायन द्वारा निष्प्रभावी हो जाता है) और आयनोमर उपयुक्त धातु धनायन द्वारा बाद के निर्मूलीकरण के माध्यम से बनता है। निष्क्रिय धातु धनायन की सर्वसमिका का आयनोमर के भौतिक गुणों पर प्रभाव पड़ता है; सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले धातु धनायन (कम से कम अकादमिक शोध में) जिंक, क्षारातु और मैग्नीशियम हैं। निर्मूलीकरण या आयनोमेराइजेशन को भी दो तरीकों से पूरा किया जा सकता है: अम्ल सहबहुलक को मूल धातु के साथ पिघलाया जा सकता है या विलयन प्रक्रियाओं के जरिए निर्मूलीकरण प्राप्त किया जा सकता है। पूर्व विधि व्यावसायिक रूप से पसंद की जाती है। हालांकि, जैसा कि वाणिज्यिक निर्माता अपनी प्रक्रियाओं को साझा करने के लिए अनिच्छुक हैं, पिघल-मिश्रण तटस्थता प्रक्रिया की सटीक स्थितियों के बारे में बहुत कुछ पता नहीं है, इसके अतिरिक्त हाइड्रॉक्साइड सामान्यतः धातु धनायन प्रदान करने के लिए उपयोग किया जाता है। बाद की समाधान निष्प्रभावीकरण प्रक्रिया सामान्यतः सैद्धांतिक समायोजन में उपयोग की जाती है। अम्ल सहबहुलक को भंग कर दिया जाता है और इस घोल में उपयुक्त धातु धनायन के साथ एक मूल लवण मिलाया जाता है। जहां अम्ल सहबहुलक का विघटन मुश्किल होता है, बस विलायक में बहुलक को फुलाना पर्याप्त होता है, हालांकि घुलने को हमेशा प्राथमिकता दी जाती है। क्योंकि मूल लवण ध्रुवीय होते हैं और गैर-ध्रुवीय विलायक में घुलनशील नहीं होते हैं, जो अधिकांश बहुलक को भंग करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, मिश्रित विलायक (जैसे 90:10 टोल्यूनि/मद्य) प्रायः उपयोग किए जाते हैं।


एक आयनोमर को संश्लेषित करने के बाद न्यूट्रलाइजेशन स्तर निर्धारित किया जाना चाहिए क्योंकि न्यूट्रलाइजेशन स्तर अलग-अलग आयनोमर के रूपात्मक और भौतिक गुणों को बदलता है। ऐसा करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली एक विधि एसिड फॉर्म के इन्फ्रारेड कंपन की चोटी की ऊंचाई की जांच करना है। हालाँकि, चोटी की ऊँचाई निर्धारित करने में पर्याप्त त्रुटि हो सकती है, विशेष रूप से पानी की छोटी मात्रा एक ही तरंग संख्या सीमा में दिखाई देती है। एसिड समूहों का अनुमापन एक और तरीका है जिसका उपयोग किया जा सकता है, हालांकि कुछ प्रणालियों में यह संभव नहीं है।
एक आयनोमर को संश्लेषित करने के बाद निर्मूलीकरण स्तर निर्धारित किया जाना चाहिए क्योंकि निर्मूलीकरण स्तर अलग-अलग आयनोमर के रूपात्मक और भौतिक गुणों को बदलता है। ऐसा करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक विधि अम्ल स्वरुप के अवरक्त कंपन की चोटी की ऊंचाई की जांच करना है। हालाँकि, चोटी की ऊँचाई निर्धारित करने में पर्याप्त त्रुटि हो सकती है, विशेष रूप से पानी की छोटी मात्रा एक ही तरंग संख्या सीमा में दिखाई देती है। अम्ल समूहों का अनुमापन एक और तरीका है जिसका उपयोग किया जा सकता है, हालांकि कुछ प्रणालियों में यह संभव नहीं है।


== सुरलिन ==<!-- [[Surlyn]] redirects here -->
== सुरलिन ==<!-- [[Surlyn]] redirects here -->
सुर्लिन ड्यूपॉन्ट द्वारा निर्मित एक आयनोमर राल का ब्रांड नाम है, जो कोटिंग और पैकेजिंग सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने वाले [[ईथीलीन]] और [[मेथैक्रेलिक एसिड]] का एक कोपोलिमर है।<ref>{{cite web  
सुर्लिन ड्यूपॉन्ट द्वारा निर्मित एक आयनोमर राल का ब्रांड नाम है, जो आलेप और संकुलन सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने वाले [[ईथीलीन]] और [[मेथैक्रेलिक एसिड|मेथैक्रेलिक अम्ल]] का एक सहबहुलक है।<ref>{{cite web  
| title=एक आयनोमर रेज़िन स्पष्टता, मजबूती और बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करता है| publisher=du Pont de Nemours and Company
| title=एक आयनोमर रेज़िन स्पष्टता, मजबूती और बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करता है| publisher=du Pont de Nemours and Company
|url=http://www.dupont.com/products-and-services/plastics-polymers-resins/ethylene-copolymers/brands/surlyn-ionomer-resin.html |access-date=2014-12-24}}</ref>
|url=http://www.dupont.com/products-and-services/plastics-polymers-resins/ethylene-copolymers/brands/surlyn-ionomer-resin.html |access-date=2014-12-24}}</ref> ड्यूपॉन्ट [[सोडियम हाइड्रॉक्साइड]] के साथ अम्ल को निष्प्रभावित करता है, जिससे सोडियम लवण निकलता है।<ref>{{cite web | title=आयनोमर्स|author=Greg Brust |publisher= The University of Southern Mississippi |year=2005
ड्यूपॉन्ट [[सोडियम हाइड्रॉक्साइड]] के साथ एसिड को बेअसर करता है, जिससे सोडियम नमक निकलता है।<ref>{{cite web | title=आयनोमर्स|author=Greg Brust |publisher= The University of Southern Mississippi |year=2005
|url=http://pslc.ws/macrog/ionomer.htm |access-date=2014-12-24}}</ref> एथिलीन-मेथैक्रेलिक अम्ल आयनोमर्स के स्फटिक दोहरे पिघलने वाले व्यवहार को प्रदर्शित करते हैं।<ref>{{cite web | title=Structure and Properties of Crystallizable Ionomers
|url=http://pslc.ws/macrog/ionomer.htm |access-date=2014-12-24}}</ref>
एथिलीन-मेथैक्रेलिक एसिड आयनोमर्स के क्रिस्टल दोहरे पिघलने वाले व्यवहार को प्रदर्शित करते हैं।<ref>{{cite web | title=Structure and Properties of Crystallizable Ionomers
|publisher=Princeton University
|publisher=Princeton University
|url=http://www.princeton.edu/cbe/people/faculty/register/group/research/completed-projects/ionomers/structure-and-properties-/ | access-date=2014-12-24}}</ref>
|url=http://www.princeton.edu/cbe/people/faculty/register/group/research/completed-projects/ionomers/structure-and-properties-/ | access-date=2014-12-24}}</ref>




== आवेदन ==
== समुपयोग ==
{{Expand section|date=May 2018}}
{{Expand section|date=May 2018}}
बहुलक मैट्रिक्स में धातु आयनों को संकुलित करके, आयनोमर प्रणाली की ताकत और क्रूरता बढ़ जाती है। कुछ अनुप्रयोगों में जहां आयनोमर्स का उपयोग समग्र प्रणाली की कठोरता को बढ़ाने के लिए किया गया था, उनमें कोटिंग्स, चिपकने वाले, प्रभाव संशोधन और थर्माप्लास्टिक शामिल हैं, सबसे प्रसिद्ध उदाहरणों में से एक गोल्फ गेंदों की बाहरी परत में सुरलीन का उपयोग होता है।<ref name=":0">{{Cite web|url=http://polymerdatabase.com/polymer%20classes/Ionomers.html|title=आयनोमर्स के गुण|website=polymerdatabase.com|access-date=2019-12-10}}</ref> आयनोमर कोटिंग गोल्फ गेंदों की कठोरता, वायुगतिकी और स्थायित्व में सुधार करती है, जिससे उनका जीवनकाल बढ़ जाता है। पानी या विलायक-आधारित चिपकने सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए दबाव संवेदनशील चिपकने वाले बनाने के लिए, राल की समग्र चिपचिपाहट को कम किए बिना संसंजक शक्ति को बढ़ाने के लिए आयनोमर्स को रेजिन के साथ मिश्रित किया जा सकता है।<ref name=":1">{{Citation|last=Lundberg|first=R. D.|chapter=Ionomer Applications Including Ionic Elastomers and Polymer/Fluid Additives|date=1987|pages=429–438|editor-last=Pineri|editor-first=Michel|series=NATO ASI Series|publisher=Springer Netherlands|language=en|doi=10.1007/978-94-009-3829-8_35|isbn=978-94-009-3829-8|editor2-last=Eisenberg|editor2-first=Adi|title=Structure and Properties of Ionomers}}</ref> पॉली (एथिलीन-मेथैक्रेलिक एसिड) चेन का उपयोग करने वाले आयनोमर्स का उपयोग फिल्म पैकेजिंग में उनकी पारदर्शिता, क्रूरता, लचीलापन, धुंधला होने के प्रतिरोध, उच्च गैस पारगम्यता और कम सीलिंग तापमान के कारण भी किया जा सकता है।<ref name=":2">{{Cite journal|last1=Zhang|first1=Longhe|last2=Brostowitz|first2=Nicole R.|last3=Cavicchi|first3=Kevin A.|last4=Weiss|first4=R. A.|date=2014-02-01|title=Perspective: Ionomer Research and Applications|journal=Macromolecular Reaction Engineering|language=en|volume=8|issue=2|pages=81–99|doi=10.1002/mren.201300181|issn=1862-8338}}</ref> ये गुण भोजन-पैकिंग सामग्री में आयनोमर्स का उपयोग करने के लिए उच्च मांग का भी अनुवाद करते हैं।<ref name=":0" />
बहुलक आव्यूह में धातु आयनों को संकुलित करके, आयनोमर प्रणाली की ताकत और क्रूरता बढ़ जाती है। कुछ अनुप्रयोगों में जहां आयनोमर्स का उपयोग समग्र प्रणाली की कठोरता को बढ़ाने के लिए किया गया था, उनमें आलेप, आसंजनशील, प्रभाव संशोधन और तापसुघट्य सम्मिलित हैं, सबसे प्रसिद्ध उदाहरणों में से एक गोल्फ गेंदों की बाहरी परत में सुरलीन का उपयोग होता है।<ref name=":0">{{Cite web|url=http://polymerdatabase.com/polymer%20classes/Ionomers.html|title=आयनोमर्स के गुण|website=polymerdatabase.com|access-date=2019-12-10}}</ref> आयनोमर आलेप गोल्फ गेंदों की कठोरता, वायुगतिकी और स्थायित्व में सुधार करती है, जिससे उनका जीवनकाल बढ़ जाता है। पानी या विलायक-आधारित आसंजनशील सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए दबाव संवेदनशील आसंजनशील बनाने के लिए, राल की समग्र आसंजनशीलता को कम किए बिना संसंजक शक्ति को बढ़ाने के लिए आयनोमर्स को रेजिन के साथ मिश्रित किया जा सकता है।<ref name=":1">{{Citation|last=Lundberg|first=R. D.|chapter=Ionomer Applications Including Ionic Elastomers and Polymer/Fluid Additives|date=1987|pages=429–438|editor-last=Pineri|editor-first=Michel|series=NATO ASI Series|publisher=Springer Netherlands|language=en|doi=10.1007/978-94-009-3829-8_35|isbn=978-94-009-3829-8|editor2-last=Eisenberg|editor2-first=Adi|title=Structure and Properties of Ionomers}}</ref> पॉली (एथिलीन-मेथैक्रेलिक अम्ल) चेन का उपयोग करने वाले आयनोमर्स का उपयोग आवरण संवेष्टन में उनकी पारदर्शिता, क्रूरता, लचीलापन, धुंधला होने के प्रतिरोध, उच्च गैस पारगम्यता और कम संमुद्रण तापमान के कारण भी किया जा सकता है।<ref name=":2">{{Cite journal|last1=Zhang|first1=Longhe|last2=Brostowitz|first2=Nicole R.|last3=Cavicchi|first3=Kevin A.|last4=Weiss|first4=R. A.|date=2014-02-01|title=Perspective: Ionomer Research and Applications|journal=Macromolecular Reaction Engineering|language=en|volume=8|issue=2|pages=81–99|doi=10.1002/mren.201300181|issn=1862-8338}}</ref> ये गुण भोजन-संवेष्टन सामग्री में आयनोमर्स का उपयोग करने के लिए उच्च मांग का भी अनुवाद करते हैं।<ref name=":0" />


बहुलक श्रृंखला के एक निश्चित प्रतिशत में आयन के जुड़ने से आयनोमर की चिपचिपाहट बढ़ जाती है। यह व्यवहार आयनोमर्स को ड्रिलिंग द्रव अनुप्रयोगों के लिए एक अच्छा विस्कोसिफिकेशन सामग्री बना सकता है जहां सिस्टम कम कतरनी दर के अंतर्गत है।<ref name=":1" />सिस्टम की चिपचिपाहट बढ़ाने के लिए आयनोमर का उपयोग ड्रिलिंग तरल पदार्थ के भीतर विशेष रूप से ऑपरेशन के उच्च तापमान पर कतरनी पतली व्यवहार को रोकने में मदद करता है।
बहुलक श्रृंखला के एक निश्चित प्रतिशत में आयन के जुड़ने से आयनोमर की श्यानता बढ़ जाती है। यह व्यवहार आयनोमर्स को प्रवेधन द्रव अनुप्रयोगों के लिए एक अच्छा विस्कोसिफिधनायन सामग्री बना सकता है जहां प्रणाली कम कतरनी दर के अंतर्गत है।<ref name=":1" /> प्रणाली की श्यानता बढ़ाने के लिए आयनोमर का उपयोग प्रवेधन तरल पदार्थ के भीतर विशेष रूप से संचालन के उच्च तापमान पर कतरनी पतली व्यवहार को रोकने में मदद करता है।


एक अन्य अनुप्रयोग में बहुलक मिश्रणों की अनुकूलता बढ़ाने के लिए आयनोमर की क्षमता शामिल है।<ref name=":2" />यह घटना ऊष्मप्रवैगिकी द्वारा संचालित होती है और कार्यात्मक समूहों के बीच विशिष्ट अंतःक्रियाओं की शुरूआत के माध्यम से प्राप्त की जाती है जो धातु आयन की उपस्थिति में तेजी से अनुकूल होती हैं। मिश्रणीयता को न केवल दो अलग-अलग पॉलिमर पर कार्यात्मक समूहों के बीच तेजी से अनुकूल प्रतिक्रिया से प्रेरित किया जा सकता है, बल्कि आयनोमर के भीतर मौजूद तटस्थ और आयनिक प्रजातियों के बीच एक मजबूत प्रतिकूल बातचीत होने से, जो इन प्रजातियों में से एक को अधिक मिश्रणीय होने के लिए प्रेरित कर सकता है। मिश्रण के भीतर अन्य बहुलक की प्रजातियां। आकार स्मृति अनुप्रयोगों के लिए कुछ आयनोमर्स का उपयोग किया गया है, जिसका अर्थ है कि सामग्री का एक निश्चित आकार होता है जिसे एक महत्वपूर्ण तापमान से ऊपर बाहरी तनावों का उपयोग करके सुधारा जा सकता है और ठंडा किया जा सकता है, फिर महत्वपूर्ण तापमान से ऊपर लाए जाने पर मूल आकार वापस ले लिया जाता है और बिना किसी बाहरी तनाव के ठंडा होने दिया जाता है। . आयनोमर्स रासायनिक और भौतिक क्रॉसलिंक दोनों बना सकते हैं जिन्हें मध्यम प्रसंस्करण तापमान पर आसानी से संशोधित किया जा सकता है, आकार मेमोरी मिश्र धातुओं की तुलना में कम घने होते हैं, और बायोमेडिकल उपकरणों के लिए बायोकम्पैटिबल होने की संभावना अधिक होती है।<ref name=":2" />
एक अन्य अनुप्रयोग में बहुलक मिश्रणों की अनुकूलता बढ़ाने के लिए आयनोमर की क्षमता सम्मिलित है।<ref name=":2" /> यह घटना ऊष्मप्रवैगिकी द्वारा संचालित होती है और कार्यात्मक समूहों के बीच विशिष्ट अंतःक्रियाओं की प्रारम्भ के माध्यम से प्राप्त की जाती है जो धातु आयन की उपस्थिति में तेजी से अनुकूल होती हैं। मिश्रणीयता को न केवल दो अलग-अलग बहुलक पर कार्यात्मक समूहों के बीच तेजी से अनुकूल प्रतिक्रिया से प्रेरित किया जा सकता है, बल्कि आयनोमर के भीतर उपस्थित तटस्थ और आयनिक प्रजातियों के बीच एक मजबूत प्रतिकूल बातचीत होने से, जो इन प्रजातियों में से एक को अधिक मिश्रणीय होने के लिए प्रेरित कर सकता है। आकार स्मृति अनुप्रयोगों के लिए कुछ आयनोमर्स का उपयोग किया गया है, जिसका अर्थ है कि सामग्री का एक निश्चित आकार होता है जिसे एक महत्वपूर्ण तापमान से ऊपर बाहरी तनावों का उपयोग करके सुधारा जा सकता है और ठंडा किया जा सकता है, फिर महत्वपूर्ण तापमान से ऊपर लाए जाने पर मूल आकार वापस ले लिया जाता है और बिना किसी बाहरी तनाव के ठंडा होने दिया जाता है। आयनोमर्स रासायनिक और भौतिक तिर्यकबंधन दोनों बना सकते हैं जिन्हें मध्यम प्रसंस्करण तापमान पर आसानी से संशोधित किया जा सकता है, आकार मेमोरी मिश्र धातुओं की तुलना में कम घने होते हैं, और जैव चिकित्सा उपकरणों के लिए जैव संगत होने की संभावना अधिक होती है।<ref name=":2" />


आयनोमर्स के लिए कुछ और हालिया अनुप्रयोगों में विभिन्न प्रकार के विद्युत और ऊर्जा अनुप्रयोगों में आयन-चयनात्मक झिल्ली के रूप में उपयोग किया जा रहा है।<ref name=":0" />उदाहरणों में ईंधन कोशिकाओं के लिए कटियन एक्सचेंज झिल्ली शामिल है, जो झिल्ली को पार करने के लिए केवल प्रोटॉन या विशिष्ट आयनों की अनुमति देता है, एक प्रोटॉन-एक्सचेंज झिल्ली (पीईएम) पानी इलेक्ट्रोलाइज़र झिल्ली सतहों पर उत्प्रेरक की एकसमान कोटिंग को अनुकूलित करने के लिए,<ref>{{Cite journal|last1=Xu|first1=Wu|last2=Scott|first2=Keith|date=2010-11-01|title=पीईएम जल इलेक्ट्रोलाइजर झिल्ली इलेक्ट्रोड असेंबली प्रदर्शन पर आयनोमर सामग्री का प्रभाव|journal=International Journal of Hydrogen Energy|series=VIII symposium of the Mexican Hydrogen Society|volume=35|issue=21|pages=12029–12037|doi=10.1016/j.ijhydene.2010.08.055|issn=0360-3199}}</ref> एक रेडॉक्स प्रवाह बैटरी विभाजक, [[इलेक्ट्रोडायलिसिस]], जहां आयनों को आयनोमर झिल्ली का उपयोग करके समाधान के बीच ले जाया जाता है, और कंप्रेसर के भीतर होने वाले दबाव अंतर के खिलाफ झिल्ली की ताकत बढ़ाने के लिए विद्युत रासायनिक हाइड्रोजन कंप्रेसर।
आयनोमर्स के लिए कुछ और हालिया अनुप्रयोगों में विभिन्न प्रकार के विद्युत और ऊर्जा अनुप्रयोगों में आयन-चयनात्मक झिल्ली के रूप में उपयोग किया जा रहा है।<ref name=":0" /> उदाहरणों में ईंधन कोशिकाओं के लिए कटियन विनिमय झिल्ली सम्मिलित है, जो झिल्ली को पार करने के लिए केवल प्रोटॉन या विशिष्ट आयनों की अनुमति देता है, एक प्रोटॉन-विनिमय झिल्ली (पीईएम) पानी विद्युदपघटक झिल्ली सतहों पर उत्प्रेरक की एकसमान आलेप को अनुकूलित करने के लिए,<ref>{{Cite journal|last1=Xu|first1=Wu|last2=Scott|first2=Keith|date=2010-11-01|title=पीईएम जल इलेक्ट्रोलाइजर झिल्ली इलेक्ट्रोड असेंबली प्रदर्शन पर आयनोमर सामग्री का प्रभाव|journal=International Journal of Hydrogen Energy|series=VIII symposium of the Mexican Hydrogen Society|volume=35|issue=21|pages=12029–12037|doi=10.1016/j.ijhydene.2010.08.055|issn=0360-3199}}</ref> एक रेडॉक्स प्रवाह संग्रह विभाजक, [[इलेक्ट्रोडायलिसिस|वैद्युत अपोहन]], जहां आयनों को आयनोमर झिल्ली का उपयोग करके समाधान के बीच ले जाया जाता है, और संपीड़क के भीतर होने वाले दबाव अंतर के खिलाफ झिल्ली की ताकत बढ़ाने के लिए विद्युत रासायनिक हाइड्रोजन संपीड़क है।


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==

Revision as of 10:49, 29 March 2023

आयनोमर (/ˌaɪˈɑːnəmər/) (iono- + -mer) एक बहुलक है जो विद्युत् आवेश निष्पक्ष पुनरावृत्ति ईकाई और आयनीकृत ईकाई दोनों की पुनरावृत्ति ईकाई से बना है, जो लोलक समूह अर्धांश के रूप में बहुलक आधार रज्जु से सहसंयोजक रूप से बंधे हैं। सामान्यतः 15 मोल प्रभाज से अधिक आयनित नहीं होते हैं। आयनित इकाइयां प्रायः कार्बोक्जिलिक अम्ल समूह होती हैं।

आयनोमर के रूप में एक बहुलक का वर्गीकरण इसपर निर्भर करता है कि आयनिक समूहों के प्रतिस्थापन के स्तर के साथ-साथ आयनिक समूहों को बहुलक संरचना में कैसे सम्मिलित किया जाता है। उदाहरण के लिए, बहुविद्युतअपघट्य में आयनिक समूह भी होते हैं जो बहुलक आधार रज्जु से बंधे होते हैं, लेकिन आयनिक समूह दाढ़ प्रतिस्थापन स्तर (सामान्यतः 80% से अधिक) होता है; आयोनेन्स वह बहुलक हैं जहां आयनिक समूह वास्तविक बहुलक आधार रज्जु का हिस्सा हैं। आयनिक-समूह युक्त बहुलक के इन दो वर्गों में काफी भिन्न रूपात्मक और भौतिक गुण हैं और इसलिए इन्हें आयनोमर्स नहीं माना जाता है।

आयनोमर्स में विद्युत चालकता और श्यानता सहित अद्वितीय भौतिक गुण होते हैं: बढ़ते तापमान के साथ आयनोम समाधान श्यानता में वृद्धि होती है (बहुलक का संचालन देखें)। आयनोमर्स में अद्वितीय रूपात्मक गुण भी होते हैं क्योंकि गैर-ध्रुवीय बहुलक आधार रज्जु ध्रुवीय आयनिक समूहों के साथ ऊर्जावान रूप से असंगत होती है। नतीजतन, अधिकांश आयनोमर्स में आयनिक समूह आयनिक-समृद्ध कार्यक्षेत्र बनाने के लिए सूक्ष्मवस्था पृथकत्व से गुजरेंगे।

आयनोमर्स के व्यावसायिक अनुप्रयोगों में गोल्फ गेंद कवर, अर्धपारगम्य कला, मोहरन्दी फीता और तापसुघट्य प्रत्यास्थलक सम्मिलित हैं। आयनोमर्स के सामान्य उदाहरणों में पॉलीस्टाइनिन सल्फोनेट, नेफियन और हाइकर सम्मिलित हैं।

IUPAC definition

Ionomer: A polymer composed of ionomer molecules.[1]

Ionomer molecule: A macromolecule in which a small but
significant proportion of the constitutional units have ionizable
or ionic groups, or both.

Note: Some protein molecules may be classified as ionomer
molecules.[2]

संश्लेषण

सामान्यतः आयनोमर संश्लेषण में दो चरण होते हैं - बहुलक आधार रज्जु के लिए अम्ल समूहों की प्रारम्भ और धातु धनायन द्वारा कुछ अम्ल समूहों का निराकरण। बहुत ही दुर्लभ स्तिथियों में, प्रस्तुत किए गए समूह पहले से ही धातु के कटियन द्वारा निष्प्रभावी हो जाते हैं। पहला चरण (अम्ल समूहों का परिचय) दो तरीकों से किया जा सकता है; एक तटस्थ गैर-आयनिक मोनोमर को एक मोनोमर के साथ सहबहुलकित किया जा सकता है जिसमें लोलक अम्ल समूह होते हैं या अम्ल समूहों को प्रतिक्रिया के बाद के संशोधनों के माध्यम से एक गैर-आयनिक बहुलक में जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, एथिलीन-मेथैक्रेलिक अम्ल और सल्फोनेटेड पेरफ्लोरोकार्बन (नेफियन) को सहबहुलकन के माध्यम से संश्लेषित किया जाता है जबकि पॉलीस्टीरिन सल्फोनेट को अभिक्रिया के बाद संशोधनों के माध्यम से संश्लेषित किया जाता है।

ज्यादातर स्तिथियों में, सहबहुलक के अम्ल रूप को संश्लेषित किया जाता है (अर्थात कार्बोक्जिलिक अम्ल समूहों का 100% हाइड्रोजन धनायन द्वारा निष्प्रभावी हो जाता है) और आयनोमर उपयुक्त धातु धनायन द्वारा बाद के निर्मूलीकरण के माध्यम से बनता है। निष्क्रिय धातु धनायन की सर्वसमिका का आयनोमर के भौतिक गुणों पर प्रभाव पड़ता है; सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले धातु धनायन (कम से कम अकादमिक शोध में) जिंक, क्षारातु और मैग्नीशियम हैं। निर्मूलीकरण या आयनोमेराइजेशन को भी दो तरीकों से पूरा किया जा सकता है: अम्ल सहबहुलक को मूल धातु के साथ पिघलाया जा सकता है या विलयन प्रक्रियाओं के जरिए निर्मूलीकरण प्राप्त किया जा सकता है। पूर्व विधि व्यावसायिक रूप से पसंद की जाती है। हालांकि, जैसा कि वाणिज्यिक निर्माता अपनी प्रक्रियाओं को साझा करने के लिए अनिच्छुक हैं, पिघल-मिश्रण तटस्थता प्रक्रिया की सटीक स्थितियों के बारे में बहुत कुछ पता नहीं है, इसके अतिरिक्त हाइड्रॉक्साइड सामान्यतः धातु धनायन प्रदान करने के लिए उपयोग किया जाता है। बाद की समाधान निष्प्रभावीकरण प्रक्रिया सामान्यतः सैद्धांतिक समायोजन में उपयोग की जाती है। अम्ल सहबहुलक को भंग कर दिया जाता है और इस घोल में उपयुक्त धातु धनायन के साथ एक मूल लवण मिलाया जाता है। जहां अम्ल सहबहुलक का विघटन मुश्किल होता है, बस विलायक में बहुलक को फुलाना पर्याप्त होता है, हालांकि घुलने को हमेशा प्राथमिकता दी जाती है। क्योंकि मूल लवण ध्रुवीय होते हैं और गैर-ध्रुवीय विलायक में घुलनशील नहीं होते हैं, जो अधिकांश बहुलक को भंग करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, मिश्रित विलायक (जैसे 90:10 टोल्यूनि/मद्य) प्रायः उपयोग किए जाते हैं।

एक आयनोमर को संश्लेषित करने के बाद निर्मूलीकरण स्तर निर्धारित किया जाना चाहिए क्योंकि निर्मूलीकरण स्तर अलग-अलग आयनोमर के रूपात्मक और भौतिक गुणों को बदलता है। ऐसा करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक विधि अम्ल स्वरुप के अवरक्त कंपन की चोटी की ऊंचाई की जांच करना है। हालाँकि, चोटी की ऊँचाई निर्धारित करने में पर्याप्त त्रुटि हो सकती है, विशेष रूप से पानी की छोटी मात्रा एक ही तरंग संख्या सीमा में दिखाई देती है। अम्ल समूहों का अनुमापन एक और तरीका है जिसका उपयोग किया जा सकता है, हालांकि कुछ प्रणालियों में यह संभव नहीं है।

सुरलिन

सुर्लिन ड्यूपॉन्ट द्वारा निर्मित एक आयनोमर राल का ब्रांड नाम है, जो आलेप और संकुलन सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने वाले ईथीलीन और मेथैक्रेलिक अम्ल का एक सहबहुलक है।[3] ड्यूपॉन्ट सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ अम्ल को निष्प्रभावित करता है, जिससे सोडियम लवण निकलता है।[4] एथिलीन-मेथैक्रेलिक अम्ल आयनोमर्स के स्फटिक दोहरे पिघलने वाले व्यवहार को प्रदर्शित करते हैं।[5]


समुपयोग

बहुलक आव्यूह में धातु आयनों को संकुलित करके, आयनोमर प्रणाली की ताकत और क्रूरता बढ़ जाती है। कुछ अनुप्रयोगों में जहां आयनोमर्स का उपयोग समग्र प्रणाली की कठोरता को बढ़ाने के लिए किया गया था, उनमें आलेप, आसंजनशील, प्रभाव संशोधन और तापसुघट्य सम्मिलित हैं, सबसे प्रसिद्ध उदाहरणों में से एक गोल्फ गेंदों की बाहरी परत में सुरलीन का उपयोग होता है।[6] आयनोमर आलेप गोल्फ गेंदों की कठोरता, वायुगतिकी और स्थायित्व में सुधार करती है, जिससे उनका जीवनकाल बढ़ जाता है। पानी या विलायक-आधारित आसंजनशील सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए दबाव संवेदनशील आसंजनशील बनाने के लिए, राल की समग्र आसंजनशीलता को कम किए बिना संसंजक शक्ति को बढ़ाने के लिए आयनोमर्स को रेजिन के साथ मिश्रित किया जा सकता है।[7] पॉली (एथिलीन-मेथैक्रेलिक अम्ल) चेन का उपयोग करने वाले आयनोमर्स का उपयोग आवरण संवेष्टन में उनकी पारदर्शिता, क्रूरता, लचीलापन, धुंधला होने के प्रतिरोध, उच्च गैस पारगम्यता और कम संमुद्रण तापमान के कारण भी किया जा सकता है।[8] ये गुण भोजन-संवेष्टन सामग्री में आयनोमर्स का उपयोग करने के लिए उच्च मांग का भी अनुवाद करते हैं।[6]

बहुलक श्रृंखला के एक निश्चित प्रतिशत में आयन के जुड़ने से आयनोमर की श्यानता बढ़ जाती है। यह व्यवहार आयनोमर्स को प्रवेधन द्रव अनुप्रयोगों के लिए एक अच्छा विस्कोसिफिधनायन सामग्री बना सकता है जहां प्रणाली कम कतरनी दर के अंतर्गत है।[7] प्रणाली की श्यानता बढ़ाने के लिए आयनोमर का उपयोग प्रवेधन तरल पदार्थ के भीतर विशेष रूप से संचालन के उच्च तापमान पर कतरनी पतली व्यवहार को रोकने में मदद करता है।

एक अन्य अनुप्रयोग में बहुलक मिश्रणों की अनुकूलता बढ़ाने के लिए आयनोमर की क्षमता सम्मिलित है।[8] यह घटना ऊष्मप्रवैगिकी द्वारा संचालित होती है और कार्यात्मक समूहों के बीच विशिष्ट अंतःक्रियाओं की प्रारम्भ के माध्यम से प्राप्त की जाती है जो धातु आयन की उपस्थिति में तेजी से अनुकूल होती हैं। मिश्रणीयता को न केवल दो अलग-अलग बहुलक पर कार्यात्मक समूहों के बीच तेजी से अनुकूल प्रतिक्रिया से प्रेरित किया जा सकता है, बल्कि आयनोमर के भीतर उपस्थित तटस्थ और आयनिक प्रजातियों के बीच एक मजबूत प्रतिकूल बातचीत होने से, जो इन प्रजातियों में से एक को अधिक मिश्रणीय होने के लिए प्रेरित कर सकता है। आकार स्मृति अनुप्रयोगों के लिए कुछ आयनोमर्