क्या आपको लगता है कि बहुलकों (polymers) की खोज और उनके विविध अनुप्रयोगों के बिना दैनिक जीवन आसान और रंगीन होता? प्लास्टिक के बाल्टी, कप और सॉसर, बच्चों के खिलौने, पैकेजिंग थैले, संश्लेषित वस्त्र सामग्री, ऑटोमोबाइल टायर, गियर और सील, विद्युत्-रोधी सामग्री और मशीन पुर्जों के निर्माण में बहुलकों के उपयोग ने दैनिक जीवन के साथ-साथ औद्योगिक परिदृश्य को पूरी तरह बदल दिया है। वास्तव में, बहुलक चार प्रमुख उद्योगों—प्लास्टिक, एलास्टोमर, रेशे और पेंट-वार्निश—की रीढ़ हैं।

‘बहुलक’ (polymer) शब्द दो ग्रीक शब्दों से बना है: poly का अर्थ है ‘अनेक’ और mer का अर्थ है ‘इकाई’ या ‘अंश’। बहुलक को उच्च अणुभार $\left(10^{3}-10^{7} \mathrm{u}\right)$ वाले बहुत बड़े अणुओं के रूप में परिभाषित किया गया है। इन्हें बड़े पैमाने पर जुड़ते हुए दोहराए जाने वाले संरचनात्मक इकाइयों से बने ‘बृहदाणु’ (macromolecules) भी कहा जाता है। ये दोहराए जाने वाली संरचनात्मक इकाएँ कुछ सरल और सक्रिय अणुओं—जिन्हें एकलक (monomers) कहा जाता है—से प्राप्त होती हैं और ये एक-दूसरे से सहसंयोजक बंधों द्वारा जुड़ी होती हैं। संबंधित एकलकों से बहुलक बनने की प्रक्रिया को बहुलकन (polymerisation) कहा जाता है।

15.1 बहुलकों का वर्गीकरण

कुछ विशेष आधारों पर बहुलकों को वर्गीकृत करने के कई तरीके हैं। बहुलकों के एक सामान्य वर्गीकरण का आधार वह स्रोत है जिससे बहुलक प्राप्त होता है।

इस प्रकार के वर्गीकरण के अंतर्गत तीन उपश्रेणियाँ होती हैं।

1. प्राकृतिक बहुलक

ये बहुलक पौधों और जानवरों में पाए जाते हैं। उदाहरण हैं प्रोटीन, सेलुलोज, स्टार्च, कुछ रेजिन और रबर।

2. अर्ध-सिंथेटिक बहुलक

सेलुलोज़ के व्युत्पन्न जैसे सेलुलोज़ एसीटेट (रेयॉन) और सेलुलोज़ नाइट्रेट आदि इस उप-श्रेणी के सामान्य उदाहरण हैं।

3. सिंथेटिक बहुलक

विभिन्न प्रकार के सिंथेटिक बहुलक जैसे प्लास्टिक (पॉलीथीन), सिंथेटिक फाइबर (नायलॉन 6,6) और सिंथेटिक रबर (ब्यून-एस) दैनिक जीवन में और उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मानव-निर्मित बहुलकों के उदाहरण हैं।

बहुलकों को उनकी संरचना, आण्विक बलों या बहुलकीकरण की विधियों के आधार पर भी वर्गीकृत किया जा सकता है।

15.2 बहुलकीकरण अभिक्रियाओं के प्रकार

बहुलकीकरण अभिक्रियाओं के दो व्यापक प्रकार होते हैं, अर्थात् योगात्मक या श्रृंखला वृद्धि बहुलकीकरण और संघनन या चरण वृद्धि बहुलकीकरण।

15.2.1 योगात्मक बहुलकीकरण या श्रृंखला वृद्धि बहुलकीकरण

इस प्रकार के बहुलकीकरण में, समान एकलक या भिन्न एकलकों के अणु एक साथ बड़े पैमाने पर जुड़कर एक बहुलक बनाते हैं। प्रयुक्त एकलक असंतृप्त यौगिक होते हैं, उदाहरण के लिए, एल्कीन, एल्काडाइन और उनके व्युत्पन्न। यह बहुलकीकरण विधि श्रृंखला लंबाई में वृद्धि करती है और श्रृंखला वृद्धि या तो मुक्त मूलकों या आयनिक प्रजातियों के निर्माण के माध्यम से हो सकती है। हालांकि, मुक्त मूलक नियंत्रित योगात्मक या श्रृंखला वृद्धि बहुलकीकरण सबसे सामान्य विधि है।

15.2.1.1 योगात्मक बहुलकीकरण की क्रियाविधि

1. मुक्त मूलक क्रियाविधि

विभिन्न प्रकार के एल्कीन या डाइन और उनके व्युत्पन्न एक मुक्त मूलक उत्पन्न करने वाले आरंभक (उत्प्रेरक) जैसे बेंज़ॉयल परॉक्साइड, एसिटिल परॉक्साइड, tert-ब्यूटिल परॉक्साइड आदि की उपस्थिति में बहुलकित किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, एथीन का बहुलकीकरण पॉलिथीन में बेंज़ॉयल परॉक्साइड आरंभक की थोड़ी मात्रा के साथ एथीन के मिश्रण को गर्म करने या प्रकाश के संपर्क में लाने से होता है। यह प्रक्रिया परॉक्साइड द्वारा बने फ़ेनिल मुक्त मूलक के एथीन के द्विबंधन में जुड़ने से प्रारंभ होता है जिससे एक नया और बड़ा मुक्त मूलक उत्पन्न होता है। इस चरण को श्रृंखला प्रारंभन चरण कहा जाता है। जैसे ही यह मूलक एथीन के एक अन्य अणु से अभिक्रिया करता है, एक और बड़े आकार का मूलक बनता है। इस क्रम की नए और बड़े मूलकों के साथ पुनरावृत्ति अभिक्रिया को आगे बढ़ाती है और इस चरण को श्रृंखला प्रसार चरण कहा जाता है। अंततः, किसी चरण पर बना उत्पाद मूलक किसी अन्य मूलक से अभिक्रिया कर बहुलकित उत्पाद बनाता है। इस चरण को श्रृंखला समापन चरण कहा जाता है। पॉलिथीन के निर्माण में शामिल चरणों का क्रम इस प्रकार चित्रित है:

श्रृंखला प्रारंभन चरण

श्रृंखला प्रसार

श्रृंखला समाप्ति चरण

लंबी श्रृंखला की समाप्ति के लिए ये मुक्त मूलक विभिन्न तरीकों से मिलकर पॉलिएथिलीन बना सकते हैं। श्रृंखला की समाप्ति का एक तरीका नीचे दिखाया गया है:

एकल मोनोमरिक प्रजाति के बहुलकीकरण से बने योग बहुलक समबहुलक कहलाते हैं, उदाहरण के लिए ऊपर चर्चा किया गया पॉलिथीन एक समबहुलक है।

दो भिन्न मोनोमरों के योग बहुलकीकरण से बने बहुलक सहबहुलक कहलाते हैं। ब्यूना-एस, जो ब्यूटा-1,3-डाइईन और स्टाइरीन के बहुलकीकरण से बनता है, योग बहुलकीकरण से बना एक सहबहुलक का उदाहरण है।

15.2.1.2 कुछ महत्वपूर्ण योग बहुलक

(क) पॉलिथीन

पॉलिथीन रैखिक या थोड़ी शाखित लंबी श्रृंखला अणु होते हैं। ये गर्म करने पर बार-बार नरम होने और ठंडा करने पर कठोर होने में सक्षम होते हैं और इस प्रकार थर्माप्लास्टिक बहुलक हैं। पॉलिथीन के दो प्रकार नीचे दिए गए हैं:

(i) लो डेंसिटी पॉलिथीन: इसे इथीन के 1000 से 2000 वायुमंडल के उच्च दबाव और 350 K से 570 K के तापमान पर डाइऑक्सीजन या पेरॉक्साइड आरंभक (उत्प्रेरक) की उपस्थिति में पॉलिमरीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है। लो डेंसिटी पॉलिथीन (LDP) मुक्त मूलक योजन और H-परमाणु अपहरण के माध्यम से प्राप्त होता है। इसकी अत्यधिक शाखित संरचना होती है। इन पॉलिमरों में शाखित श्रृंखला संरचना होती है जिसमें कुछ शाखाएँ नीचे दिखाई गई हैं।

लो डेंसिटी पॉलिथीन रासायनिक रूप से निष्क्रिय और कठोर होता है लेकिन लचीला और विद्युत का खराब चालक होता है। इसलिए इसका उपयोग विद्युत वाहक तारों के इन्सुलेशन और स्क्वीज़ बोतलों, खिलौनों और लचीली पाइपों के निर्माण में किया जाता है।

(ii) हाई डेंसिटी पॉलिथीन: यह तब बनता है जब इथीन का योजन पॉलिमरीकरण हाइड्रोकार्बन विलायक में ट्राइएथिलऐल्युमिनियम और टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड (ज़ीगलर-नाटा उत्प्रेरक) जैसे उत्प्रेरक की उपस्थिति में 333 K से 343 K के तापमान और 6-7 वायुमंडल के दबाव पर होता है। इस प्रकार उत्पन्न हाई डेंसिटी पॉलिथीन (HDP) में रैखिक अणु होते हैं जैसा कि नीचे दिखाया गया है और इसकी उच्च घनत्व निकट पैकिंग के कारण होता है। ऐसे पॉलिमरों को रैखिक पॉलिमर भी कहा जाता है। हाई डेंसिटी पॉलिमर भी रासायनिक रूप से निष्क्रिय और अधिक कठोर व कठिन होते हैं। इसका उपयोग बाल्टियों, कूड़ेदानों, बोतलों, पाइपों आदि के निर्माण में किया जाता है।

( b )पॉलिटेट्राफ्लोरोएथिलीन (टेफ़्लॉन) टेफ़्लॉन का निर्माण टेट्राफ्लोरोएथिलीन को उच्च दबाव पर एक फ्री रैडिकल या पर्सल्फेट उत्प्रेरक के साथ गर्म करके किया जाता है। यह रासायनिक रूप से निष्क्रिय है और संक्षारक अभिकर्मकों के आक्रमण के प्रति प्रतिरोधी है। इसका उपयोग ऑयल सील और गैस्केट बनाने में किया जाता है और यह नॉन-स्टिक सतह वाले बर्तनों के लिए भी प्रयोग किया जाता है।

(c) पॉलिएक्रिलोनाइट्राइल एक पेरॉक्साइड उत्प्रेरक की उपस्थिति में एक्रिलोनाइट्राइल का योगात्मक बहुलकीकरण पॉलिएक्रिलोनाइट्राइल के निर्माण को प्रेरित करता है।

$$ \underset{\text { टेट्राफ्लोरोएथिलीन }}{\mathrm{nCC_{2 }}=\mathrm{CF_2}} \xrightarrow[\text { उच्च दबाव }]{\text { उत्प्रेरक }} \underset{\text { टेफ़्लॉन }}{\left[\mathrm{CF_2}-\mathrm{CF_2}\right]_{\mathrm{n}}} $$

पॉलिएक्रिलोनाइट्राइल का उपयोग ऊन के विकल्प के रूप में व्यावसायिक रेशों जैसे ऑर्लॉन या एक्रिलान बनाने में किया जाता है।

उदाहरण 15.1

क्या $+\mathrm{CH_2}-\mathrm{CH}\left(\mathrm{C_6} \mathrm{H_5}\right)+_{n}$ एक समबहुलक है या सहबहुलक?

हल

यह एक समबहुलक है और जिस एकलक से यह प्राप्त होता है वह स्टाइरीन है $\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH}=\mathrm{CH_2}$।

15.2.2 संघनन बहुलकीकरण या चरण वृद्धि बहुलकीकरण

इस प्रकार का बहुलकन सामान्यतः द्वि-कार्यात्मक या त्रि-कार्यात्मक एकल-इकाइयों के बीच बार-बार होने वाले संघनन अभिक्रिया को सम्मिलित करता है। ये बहुसंघनन अभिक्रियाएँ जल, एल्कोहल, हाइड्रोजन क्लोराइड आदि जैसे कुछ सरल अणुओं की हानि का परिणाम हो सकती हैं और उच्च अणुभार संघनन बहुलकों के निर्माण की ओर ले जाती हैं।

इन अभिक्रियाओं में प्रत्येक चरण का उत्पाद पुनः एक द्वि-कार्यात्मक प्रजाति होता है और संघनन का क्रम चलता रहता है। चूँकि प्रत्येक चरण एक विशिष्ट कार्यात्मक प्रजाति उत्पन्न करता है और एक-दूसरे से स्वतंत्र होता है, इस प्रक्रिया को चरण वृद्धि बहुलकन भी कहा जाता है।

एथिलीन ग्लाइकोल और टेरेफ्थैलिक अम्ल के परस्पर क्रिया द्वारा टेरिलीन या डैक्रॉन का निर्माण इस प्रकार के बहुलकन का एक उदाहरण है।

15.2.2.1 कुछ महत्वपूर्ण संघनन बहुलक

(a) पॉलिएमाइड्स

ये बहुलक जिनमें एमाइड लिंकेज होते हैं, संश्लेषित रेशों के महत्वपूर्ण उदाहरण हैं और इन्हें नायलॉन कहा जाता है। तैयार करने की सामान्य विधि में डाइएमीनों के साथ डिकार्बोक्सिलिक अम्लों के संघनन बहुलकन या अमीनो अम्लों या उनके लैक्टमों का संघनन सम्मिलित होता है।

नायलॉन

(i) नायलॉन 6,6: इसे हेक्सामेथिलीनडाइएमीन और ऐडिपिक अम्ल के उच्च दाब और उच्च तापमान पर संघनन बहुलकन द्वारा तैयार किया जाता है।

नायलॉन 6,6 रेशा बनाने वाला ठोस है। इसमें उच्च तन्यता शक्ति होती है। यह विशेषता हाइड्रोजन बंधन जैसी मजबूत अंतरअणुक बलों के कारण होती है। ये मजबूत बल श्रृंखलाओं की निकट संरचना का कारण भी बनते हैं और इस प्रकार इसे क्रिस्टलीय प्रकृति प्रदान करते हैं।

नायलॉन 6,6 का उपयोग चादरें, ब्रशों के लिए ब्रिसल और वस्त्र उद्योग में किया जाता है।

(ii) नायलॉन 6: इसे उच्च तापमान पर कैप्रोलैक्टम को पानी के साथ गरमाकर प्राप्त किया जाता है। नायलॉन 6 का उपयोग टायर कॉर्ड, कपड़े और रस्सियों के निर्माण के लिए किया जाता है।

(b) पॉलिएस्टर

ये डाइकार्बोक्सिलिक अम्ल और डायोल्स के पॉलीकंडेनसेशन उत्पाद होते हैं। डेक्रॉन या टेरिलीन पॉलिएस्टर का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण है। इसे एथिलीन ग्लाइकोल और टेरेफ्थैलिक अम्ल के मिश्रण को 420 से $460 \mathrm{~K}$ तक जिंक एसीटेट-एंटिमनी ट्राइऑक्साइड उत्प्रेरक की उपस्थिति में गरमाकर निर्मित किया जाता है जैसा कि पहले दी गई अभिक्रिया के अनुसार है। डेक्रॉन रेशा (टेरिलीन) क्रीज प्रतिरोधी होता है और इसे कपास और ऊन रेशों के साथ मिश्रण में तथा सुरक्षा हेलमेट आदि में ग्लास सुदृढ़ सामग्री के रूप में भी प्रयोग किया जाता है।

(c) फेनॉल - फॉर्मल्डिहाइड पॉलिमर (बैकेलाइट और संबंधित पॉलिमर)

फ़ीनॉल-फॉर्मेल्डिहाइड बहुलक सबसे पुराने संश्लेषित बहुलक हैं। ये फ़ीनॉल और फॉर्मेल्डिहाइड के संघनन अभिक्रिया द्वारा अम्ल या क्षार उत्प्रेरक की उपस्थिति में प्राप्त किए जाते हैं। अभिक्रिया की शुरुआत $o$- और/या $p$-हाइड्रॉक्सीमेथिलफ़ीनॉल व्युत्पन्नों के प्रारंभिक निर्माण से होती है, जो आगे फ़ीनॉल के साथ अभिक्रिया कर ऐसे यौगिक बनाते हैं जिनमें वलय एक-दूसरे से $\mathrm{CH_2}$ समूहों के माध्यम से जुड़े होते हैं। प्रारंभिक उत्पाद एक रैखिक उत्पाद - नोवोलैक हो सकता है जो पेंट्स में प्रयुक्त होता है।

नोवोलैक को फॉर्मेल्डिहाइड के साथ गरम करने पर यह क्रॉस लिंकिंग द्वारा एक गलने वाले ठोस द्रव्यमान बेकेलाइट बनाता है। यह एक थर्मोसेटिंग बहुलक है जिसे पुन: प्रयोग या पुन: ढाला नहीं जा सकता। इस प्रकार, बेकेलाइट बहुलक नोवोलैक की रैखिक श्रृंखलाओं की क्रॉस लिंकिंग द्वारा बनता है। बेकेलाइट का उपयोग कंघी, फोनोग्राफ रिकॉर्ड, विद्युत स्विच और विभिन्न बर्तनों के हैंडल बनाने में किया जाता है।

(d) मेलामीन — फॉर्मेल्डिहाइड बहुलक

मेलामीन फॉर्मेल्डिहाइड बहुलक मेलामीन और फॉर्मेल्डिहाइड के संघनन बहुलकीकरण द्वारा बनता है।

15.2.3 सहबहुलकीकरण

सहबहुलकन एक ऐसी बहुलकन अभिक्रिया है जिसमें एक से अधिक एकलक प्रजातियों के मिश्रण को बहुलकित होने दिया जाता है और एक सहबहुलक बनता है। सहबहुलक केवल श्रृंखला वृद्धि बहुलकन द्वारा ही नहीं, बल्कि चरण वृद्धि बहुलकन द्वारा भी बनाया जा सकता है। इसमें प्रत्येक एकलक की एकाधिक इकाइयाँ समान बहुलकीय श्रृंखला में होती हैं।

उदाहरण के लिए, ब्यूटा–1, 3–डाइईन और स्टाइरीन के मिश्रण से एक सहबहुलक बन सकता है।

सहबहुलकों के गुण समबहुलकों से काफी भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, ब्यूटाडाइईन–स्टाइरीन सहबहुलक काफी मजबूत होता है और प्राकृतिक रबड़ का एक अच्छा विकल्प है। इसका उपयोग ऑटोटायर, फ्लोरटाइल, फुटवियर घटक, केबल इन्सुलेशन आदि के निर्माण के लिए किया जाता है।

15.2.4 रबड़

1. प्राकृतिक रबड़

रबड़ एक प्राकृतिक बहुलक है और इसमें लोचदार गुण होते हैं। इसे लोचदार बहुलक भी कहा जाता है। लोचदार बहुलकों में बहुलक श्रृंखलाएँ दुर्बल अंतरअणुक बलों द्वारा एक साथ बंधी होती हैं। ये दुर्बल बंधन बल बहुलक को खिंचाव देने की अनुमति देते हैं। श्रृंखलाओं के बीच कुछ ‘क्रॉसलिंक’ डाले जाते हैं, जो बल छोड़ने के बाद बहुलक को अपने मूल स्थान पर वापस लौटने में मदद करते हैं।

रबड़ के कई उपयोग हैं। इसे रबड़ लेटेक्स से बनाया जाता है जो पानी में रबड़ का एक कोलॉइडीय विसरण है। यह लेटेक्स रबड़ के पेड़ से प्राप्त होता है जो भारत, श्रीलंका, इंडोनेशिया, मलेशिया और दक्षिण अमेरिका में पाया जाता है।

प्राकृतिक रबर को आइसोप्रीन (2-मेथिल-1,3-ब्यूटाडाइन) का एक रैखिक बहुलक माना जा सकता है और इसे सिस-1,4-पॉलीआइसोप्रीन भी कहा जाता है।

सिस-पॉलीआइसोप्रीन अणु में विभिन्न श्रृंखलाएँ होती हैं जो कमजोर वान डेर वाल्स बलचों द्वारा एक साथ बंधी होती हैं और इसकी एक कुंडलित संरचना होती है। इस प्रकार, इसे एक स्प्रिंग की तरह खींचा जा सकता है और यह लोची गुण प्रदर्शित करता है।

रबर का वल्कनाइजेशन: प्राकृतिक रबर उच्च तापमान पर (>335 K) नरम हो जाता है और निम्न तापमान पर (<283 K) खुरदरा हो जाता है और इसमें उच्च जल अवशोषण क्षमता होती है। यह अध्रुवीय विलायकों में घुलनशील होता है और ऑक्सीकारक अभिकर्मकों के आक्रमण के प्रति प्रतिरोधी नहीं होता है। इन भौतिक गुणों में सुधार करने के लिए, वल्कनाइजेशन की एक प्रक्रिया की जाती है। यह प्रक्रिया कच्चे रबर को सल्फर और एक उपयुक्त एक्सेलेरेटर के मिश्रण के साथ 373 K से 415 K के तापमान सीमा में गरम करने से होती है। वल्कनाइजेशन पर, सल्फर द्विबंधों की प्रतिक्रियाशील स्थलों पर क्रॉस लिंक बनाता है और इस प्रकार रबर कठोर हो जाता है।

टायर रबर के निर्माण में, 5% सल्फर को क्रॉसलिंकिंग एजेंट के रूप में प्रयोग किया जाता है। वल्कनाइज्ड रबर अणुओं की संभावित संरचनाएँ नीचे दर्शाई गई हैं:

2. संश्लेषित रबर

सिंथेटिक रबर कोई भी वल्कनाइज़ेबल रबर-जैसा बहुलक होता है, जिसे अपनी लंबाई से दुगनी तक खींचा जा सकता है। हालांकि, जैसे ही बाह्य खिंचाव बल हटाया जाता है, यह अपने मूल आकार और आकृति में लौट आता है। इस प्रकार, सिंथेटिक रबर या तो 1,3-ब्यूटाडाइन के समबहुलक होते हैं या 1,3-ब्यूटाडाइन या इसके व्युत्पन्नों का किसी अन्य असंतृप्त एकलक के साथ सहबहुलक होते हैं।

सिंथेटिक रबर की तैयारी

1. नियोप्रीन

नियोप्रीन या पॉलिक्लोरोप्रीन क्लोरोप्रीन के मुक्त मूलक बहुलकन द्वारा बनता है।

इसमें वनस्पति और खनिज तेलों के प्रति उच्च प्रतिरोध होता है। इसका उपयोग कन्वेयर बेल्ट, गैस्केट और नली बनाने में किया जाता है।

2. ब्यूना - N (ब्यूना-N)

आपने ब्यूना-S के बारे में पहले ही अनुभाग 15.1.3 में पढ़ा है। ब्यूना $-\mathrm{N}$ 1,3-ब्यूटा-1,3-डाइइन और एक्रिलोनाइट्राइल के पेरॉक्साइड उत्प्रेरक की उपस्थिति में सहबहुलकन द्वारा प्राप्त किया जाता है।

यह पेट्रोल, स्नेहक तेल और कार्बनिक विलायकों की क्रिया के प्रति प्रतिरोधी होता है। इसका उपयोग ऑयल सील, टैंक लाइनिंग आदि बनाने में किया जाता है।

15.3 बहुलकों का आण्विक द्रव्यमान

पॉलिमर के गुण उनके अणुभार, आकार और संरचना से घनिष्ठ रूप से संबंधित होते हैं। संश्लेषण के दौरान पॉलिमर श्रृंखला की वृद्धि अभिक्रिया मिश्रण में मोनोमर की उपलब्धता पर निर्भर करती है। इस प्रकार, पॉलिमर नमूने में विभिन्न लंबाइयों की श्रृंखलाएँ होती हैं और इसलिए इसका अणुभार सदैव औसत के रूप में व्यक्त किया जाता है। पॉलिमरों के अणुभार का निर्धारण रासायनिक और भौतिक विधियों द्वारा किया जा सकता है।

15.4 जैव-अपघटनीय पॉलिमर

बड़ी संख्या में पॉलिमर पर्यावरणीय अपघटन प्रक्रियाओं के प्रति काफी प्रतिरोधी होते हैं और इस प्रकार बहुकीय ठोस अपशिष्ट पदार्थों के संचय के लिए उत्तरदायी होते हैं। ये ठोस अपशिष्ट गंभीर पर्यावरणीय समस्याएँ उत्पन्न करते हैं और काफी लंबे समय तक अपघटित नहीं होते हैं। बहुकीय ठोस अपशिष्टों द्वारा उत्पन्न समस्याओं के प्रति सामान्य जागरूकता और चिंता को देखते हुए, कुछ नए जैव-अपघटनीय संश्लेषित पॉलिमरों को डिज़ाइन और विकसित किया गया है। इन पॉलिमरों में कार्यात्मक समूह होते हैं जो जैव-पॉलिमरों में उपस्थित कार्यात्मक समूहों के समान होते हैं।

एलिफैटिक पॉलिएस्टर जैव-अपघटनीय पॉलिमरों के महत्वपूर्ण वर्गों में से एक हैं। कुछ महत्वपूर्ण उदाहरण नीचे दिए गए हैं:

1. पॉली β-हाइड्रॉक्सीब्यूटिरेट-सह-β-हाइड्रॉक्सी वेलेरेट (PHBV)

इसे 3-हाइड्रॉक्सीब्यूटेनोइक अम्ल और 3-हाइड्रॉक्सीपेन्टेनोइक अम्ल के सह-पॉलिमरीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है। PHBV का उपयोग विशेष पैकेजिंग, आर्थोपेडिक उपकरणों और दवाओं के नियंत्रित मोचन में किया जाता है। PHBV पर्यावरण में जीवाणुीय अपघटन से गुजरता है।

नायलॉन 6–नायलॉन 2

यह ग्लाइसीन $\left(\mathrm{H_2} \mathrm{~N}-\mathrm{CH_2}-\right.$ $\mathrm{COOH})$ और अमीनो कैप्रोइक अम्ल $\left[\mathrm{H_2} \mathrm{~N}\left(\mathrm{CH_2}\right)_{5} \mathrm{COOH}\right]$ का एक वैकल्पिक पॉलिएमाइड सह-पॉलिमर है और यह जैव-विघटनीय है। क्या आप इस सह-पॉलिमर की संरचना लिख सकते हैं?

15.5 व्यावसायिक दृष्टि से महत्वपूर्ण पॉलिमर

इसके अतिरिक्त, पहले चर्चा किए गए पॉलिमरों के अलावा, कुछ अन्य व्यावसायिक दृष्टि से महत्वपूर्ण पॉलिमरों की संरचनाएँ और उपयोग नीचे तालिका 15.1 में दिए गए हैं।

तालिका 15.1: कुछ अन्य व्यावसायिक दृष्टि से महत्वपूर्ण पॉलिमर

सारांश

पॉलिमर को उच्च आण्विक द्रव्यमान वाले बड़े अणुओं के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो संबंधित मोनोमरों से प्राप्त दोहराव वाली संरचनात्मक इकाइयों से बने होते हैं। ये पॉलिमर प्राकृतिक या संश्लेषित मूल के हो सकते हैं और कई तरीकों से वर्गीकृत किए जाते हैं।

एक कार्बनिक पेरॉक्साइड आरंभक की उपस्थिति में, एल्कीन और उनके व्युत्पन्न यौगिक योगात्मक पॉलिमरीकरण या श्रृंखला वृद्धि पॉलिमरीकरण से एक मुक्त मूलक तंत्र के माध्यम से गुजरते हैं। पॉलिथीन, टेफ्लॉन, ऑर्लॉन आदि उपयुक्त एल्कीन या उसके व्युत्पन्न के योगात्मक पॉलिमरीकरण द्वारा बनते हैं। संघनन पॉलिमरीकरण अभिक्रियाएं द्वि- या बहु-क्रियात्मक मोनोमरों के बीच -NH2, -OH और -COOH समूहों वाले अणुओं की अन्योन्यक्रिया द्वारा दिखाई जाती हैं। इस प्रकार का पॉलिमरीकरण H2O, CH3OH आदि जैसे कुछ सरल अणुओं के विसर्जन के माध्यम से आगे बढ़ता है। फॉर्मेल्डिहाइड फेनॉल और मेलामीन के साथ अभिक्रिया कर संबंधित संघनन पॉलिमर उत्पाद बनाता है। संघनन पॉलिमरीकरण चरण-दर-चरण आगे बढ़ता है और इसे चरण वृद्धि पॉलिमरीकरण भी कहा जाता है। नायलॉन, बैकेलाइट और डैक्रॉन संघनन पॉलिमरों के कुछ महत्वपूर्ण उदाहरण हैं। हालांकि, दो असंतृप्त मोनोमरों का मिश्रण सह-पॉलिमरीकरण दिखाता है और प्रत्येक मोनोमर की कई इकाइयों वाला एक सह-पॉलिमर बनाता है। प्राकृतिक रबर एक सिस-1,4-पॉलीआइसोप्रीन है और इसे सल्फर के साथ वल्कनाइजेशन की प्रक्रिया द्वारा अधिक कठोर बनाया जा सकता है। संश्लेषित रबर आमतौर पर एल्कीन और 1,3-ब्यूटाडाइन व्युत्पन्नों के सह-पॉलिमरीकरण द्वारा प्राप्त किए जाते हैं।

सिंथेटिक पॉलिमरिक अपशिष्टों की संभावित पर्यावरणीय हानियों को देखते हुए, PHBV और नायलॉन-2 जैसे कुछ जैव-विघटनीय पॉलिमर विकल्पों के रूप में विकसित किए गए हैं।