ईपॉक्सी समतुल्यता का विश्लेषण विधि

एपॉक्सी समतुल्य एवं एपॉक्सी मान (एपॉक्सी समतुल्य = 100/एपॉक्सी मान) – इनका निर्धारण हाइड्रोजन ब्रोमाइड, थायोसल्फेट एवं थायोल आधारित विधियों द्वारा किया जाता है। ये विधियाँ एपॉक्सी समूहों के साथ अभिक्रिया करके उनकी मात्रा निर्धारित करने में सहायक हैं। 1984 से, कई आयातित एपॉक्सी सामग्रियों की गुणवत्ता नियंत्रण हेतु “हाइड्रोजन ब्रोमाइड-बर्फीले एसिटिक एसिड विधि” का उपयोग किया जा रहा है। यह विधि, देश में पहले से उपयोग में आने वाली हाइड्रोक्लोरिक एसिड-प्रोपेनोन विधि की तुलना में तेज़, सटीक एवं सरल है। इस विधि से न केवल सामान्य एपॉक्सी रेजिनों की मात्रा निर्धारित की जा सकती है, बल्कि फिलर युक्त या गहरे रंग वाली एपॉक्सी सामग्रियों का भी विश्लेषण किया जा सकता है। हाइड्रोक्लोरिक एसिड-प्रोपेनोन विधि की तुलना में, इस विधि में परीक्षण समय कम होता है, अंतिम बिंदु निर्धारित करना आसान होता है, एवं प्राप्त आंकड़े अधिक सटीक होते हैं। यह विधि, मानक GB/T 4612 में निर्धारित हाइपोक्लोरिक एसिड विधि के समान ही प्रभावी है; लेकिन इसका उपयोग अधिक सुरक्षित, सस्ता एवं सरल है।
देश में, अनुसंधान एवं उत्पादन इकाइयों द्वारा हाइड्रोक्लोरिक एसिड-प्रोपेनोन विधि, हाइड्रोजन ब्रोमाइड-बर्फीले एसिटिक एसिड विधि एवं हाइपोक्लोरिक एसिड विधि की तुलना की गई है। मानक GB/T 13657-1992 में उल्लेख है कि इस मानक को तैयार करते समय ASTM 1763-1981 मानक को आधार बनाया गया है; एवं ASTM मानक में हाइड्रोजन ब्रोमाइड-बर्फीले एसिटिक एसिड विधि का ही उपयोग एपॉक्सी समतुल्य निर्धारण हेतु किया गया है। इसका मुख्य कारण यह है कि हाइड्रोक्लोरिक एसिड-प्रोपेनोन विधि में पुनः टाइट्रेशन आवश्यक है; इसलिए नमूने को 1 घंटे तक रखना आवश्यक है, एवं रसायनों को तुरंत ही उपयोग में लाना आवश्यक है। दूसरी ओर, हाइड्रोजन ब्रोमाइड-बर्फीले एसिटिक एसिड विधि एवं हाइपोक्लोरिक एसिड विधि में नमूने एवं रसायन आसानी से घुल जाते हैं; अतः अंतिम बिंदु निर्धारित करना आसान होता है। हाइड्रोक्लोरिक एसिड-प्रोपेनोन विधि में कुछ नमूनों में घुलने की प्रक्रिया धीमी होती है; इससे अंतिम बिंदु निर्धारित करने में कठिनाई होती है। आयातित एवं घरेलू एपॉक्सी रेजिनों, विभिन्न सीलेंटों आदि के विश्लेषण में, अधिकांश नमूने E-51 (EP0144l-310 या CYD-128) जैसे पारदर्शी रेजिन नहीं होते; बल्कि इनमें बहुत सारे फिलर, रंगीन अभिकर्मक या गहरे रंग वाले पदार्थ होते हैं।

ईपॉक्सी समतुल्य, ईपॉक्सी रेजिन का एक महत्वपूर्ण मापदंड है; लेकिन इसका परीक्षण करना काफी कठिन है। क्या कोई ऐसी तेज़, सटीक, आसान एवं उपयोगी विधि है, जिसके द्वारा इपॉक्सी समतुल्यता का मापन किया जा सके? विशेषज्ञों द्वारा हाल ही में प्रस्तुत “हाइड्रोजन ब्रोमाइड-आइस एसिटिक एसिड गैर-जलीय टाइट्रेशन विधि”, उद्योग के लिए एक वैज्ञानिक विधि है। यह विधि बर्फीले एसिटिक एसिड के गैर-जलीय माध्यम में, क्रिस्टल वायोलेट को संकेतक के रूप में उपयोग करके, हाइड्रोजन ब्रोमाइड एवं एपॉक्सी समूहों के बीच त्वरित आणविक अनुपात में होने वाली अभिक्रिया पर आधारित है। इस विधि में 0.1 मोल HBr-HOAe महत्वपूर्ण अभिकारक है। रंगीन नमूनों, अधिक भराव वाले नमूनों, या ऐसे गहरे रंग के नमूनों के लिए अलग-अलग परीक्षण विधियाँ आवश्यक होती हैं; हाइड्रोजन ब्रोमाइड/बर्फीले एसिटिक एसिड विधि में भी कई गुप्त तरीके हैं। अन्य सामान्य ईपॉक्सी विश्लेषण विधियों की तुलना में, इस विधि में सरलता, विश्वसनीयता एवं अधिक सटीकता जैसे लाभ हैं। ईपॉक्सी समतुल्य (ईपॉक्सी मान), ईपॉक्सी रेजिन आधारित चिपकने वाले पदार्थों, फिलिंग सामग्रियों, संयुक्त सामग्रियों आदि के उपयोग एवं गुणवत्ता नियंत्रण हेतु एक अत्यंत महत्वपूर्ण सूचक है। (ईपॉक्सी समतुल्य = 100/ईपॉक्सी मान)। इसी कारण इस पर लंबे समय से व्यापक ध्यान दिया गया है, एवं इसके लिए कई रासायनिक विश्लेषण विधियाँ विकसित की गई हैं। ये विधियाँ मुख्य रूप से हैलोजनीकृत हाइड्रोजन, थायोसल्फेट (एस्टर) एवं थायोल्स पर आधारित हैं; ऐसे पदार्थ एपॉक्सी समूहों के साथ अभिक्रिया करके या आयनीकरण अभिक्रियाओं के माध्यम से उपयोग में आते हैं, ताकि एपॉक्सी यौगिकों का विश्लेषण किया जा सके। बुडवाक एवं अन्य लोगों ने 1969 में, जबकि सोरोकिना एवं अन्य लोगों ने 1978 में, एपॉक्सीकृत पदार्थों के विश्लेषण हेतु उपयोग में आने वाली विधियों के बारे में विस्तार से जानकारी दी। पहले देश में ज्यादातर “हाइड्रोक्लोरिक एसिड-प्रोपिलीन टिट्रेशन विधि” (HG2-741) का ही उपयोग किया जाता रहा है, और आज भी इसी विधि का उपयोग किया जा रहा है। लेकिन जब नमूना शुद्ध रेजिन न हो, बल्कि उसमें कुछ मात्रा में फिलर मिला हो, या कोई गहरे रंग का पदार्थ हो जिसके कारण अंतिम स्थिति का निर्धारण करना मुश्किल हो जाता है (जैसे चिपकने वाले पदार्थ या सीलिंग सामग्री), तो ऐसी स्थितियों में मापन करना कठिन हो जाता है। 1984 के बाद से, कई आयातित एपॉक्सी सामग्रियों के लिए गुणवत्ता नियंत्रण हेतु “हाइड्रोजन ब्रोमाइड-आइस एसिटिक एसिड गैर-जलीय टाइट्रेशन विधि” का उपयोग आवश्यक है। यह विधि, देश में लंबे समय से उपयोग में आने वाली “सैल्फ्यूरिक एसिड-आइसोप्रोपिल थाइओलेट टाइट्रेशन” विधि की तुलना में अधिक तेज़, सटीक एवं संवेदनशील है। यह न केवल सामान्य एपॉक्सी रेजिनों के विश्लेषण हेतु उपयोगी है, बल्कि फिलर युक्त या गहरे रंग की एपॉक्सी सामग्रियों के विश्लेषण हेतु भी उपयुक्त है। नमकीय एसिड प्रोपाइल की तुलना में, इस विधि में परीक्षण हेतु समय कम लगता है, परिणामों का निर्धारण आसान होता है, आंकड़े अधिक सटीक होते हैं, एवं इसका उपयोग व्यापक दायरे में किया जा सकता है यह **मानक GB/T 4612 में निर्धारित उच्च क्लोरीन विधि के परिणामों के समान है।** लेकिन हाइड्रोजन ब्रोमाइड-आइस एसिटिक एसिड की गैर-जलीय टाइट्रेशन विधि अधिक सुरक्षित, सस्ती एवं आसान है। घरेलू स्तर पर हाइड्रोजन ब्रोमाइड-आइस एसिटिक विधि का व्यापक रूप से उपयोग न होने का मुख्य कारण यह है कि इस विधि में आवश्यक मानक टाइट्रेंट घरेलू स्तर पर उपलब्ध ही नहीं है। चीनी विज्ञान अकादमी की लानझोउ रसायन विज्ञान संस्थान एवं उत्तर-पश्चिम इंजीनियरिंग विश्वविद्यालय के सामग्री विज्ञान विभाग के शोधकर्ताओं ने, परीक्षण विधियों पर अनुसंधान करके एवं प्रयोग करके विशेष रसायन तैयार किए; इससे यह विधि और बेहतर हो गई, एवं इसके लिए एक औद्योगिक मानक भी निर्धारित क कई संबंधित संस्थाओं द्वारा इसका परीक्षण किया गया, एवं परिणाम संतोषजनक रहे। इससे विभिन्न आयातित एपॉक्सी सामग्रियों के दीर्घकालिक गुणवत्ता नियंत्रण संबंधी समस्याओं का समाधान ह उत्पादन प्रक्रिया में, विशेषज्ञों ने हाइड्रोक्लोरिक एसिड-आइस एसिटिक एसिड विधि, ब्रोमीन हाइड्राइड-आइस एसिटिक एसिड विधि, एवं हाईपोक्लोरस विधि की तुलनात्मक परीक्षण की। राष्ट्रीय मानक GB/T 13657-1992 (बिस्फेनोल-ए एपॉक्सी रेजिन) में दी गई अतिरिक्त जानकारी से पता चलता है कि इस मानक को तैयार करते समय ASTM1763-1981 (एपॉक्सी रेजिन संबंधी मानक) को ही आधार बनाया गया। जबकि ASTM मानक में एपॉक्सी इक्विवैलेंट को मापने हेतु ASTM D1652 (ब्रोमीन हाइड्राइड–आइस एसिटिक एसिड विधि) का उपयोग करने का निर्देश दिया गया है। इसका मुख्य कारण यह है कि “सैल्फ्यूरिक एसिड पद्धति” में रिवर्स टाइट्रेशन का उपयोग किया जाता है; इसलिए टाइट्रेशन से पहले ही नमूने को 1 घंटे तक रखना आवश्यक होता है, एवं रिएजेंटों को भी तुरंत ही तैयार करके उपयोग में लाना होता ह ； दूसरे, ब्रोमीन हाइड्राइड-आइस एसिटिक एसिड विधि एवं हाईपोक्लोरस विधि में गैर-जलीय टाइट्रेशन का उपयोग किया जाता है; इस कारण नमूने एवं अभिकारक आसानी से घुल जाते हैं, अभिक्रिया तेज़ी से होती है, एवं अभिक्रिया का अंतिम बिंदु आसानी से निर्धारित किया जा सकता है। जबकि हाइड्रोक्लोरिक एसिड विधि में, कुछ नमूनों में अभिक्रिया के अंतिम चरण में घुलने की प्रक्रिया ठीक से न होने के कारण नमूने में धुंधलापन आ सकता है, जिससे अंतिम बिंदु का निर्ध इसके अलावा, आयातित एवं घरेलू रूप से निर्मित ईपॉक्सी गोंदों, विभिन्न प्रकार के सीलिंग सामग्रियों आदि के विश्लेषण/परीक्षण के दौरान, अधिकांश नमूने E-51 (EP0144l-310 या CYD-128) जैसे पारदर्शी रेजिन जैसे नहीं होते; बल्कि इनमें बड़ी मात्रा में भराव पदार्थ, रंगीन अभिकारक या गहरे रंग के पदार्थ होते हैं। इसी कारण, हाइड्रोजन ब्रोमाइड-आइस एसिटिक विधि का उपयोग करते समय, विभिन्न ईपॉक्सी नमूनों को 3 अलग-अलग श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है। हाईक्लोरिन विधि की तुलना में, इस विधि में भी हाइड्रोब्रोमिक एसिड का उपयोग एपॉक्सी समूहों के साथ अभिक्रिया करने हेतु किया जाता है। अंतर यह है कि हाइपोक्लोरस* विधि में, हाइपोक्लोरस* की प्रतिक्रिया टेट्राएथिलामीन ब्रोमाइड के साथ होती है; इस प्रक्रिया में उत्पन्न होने वाला हाइड्रोजन ब्रोमाइड, फिर एपॉक्सी समूहों के साथ प्रतिक्रिया करता है। दोनों विधियों में उपयोग होने वाले टाइट्रेंटों को उपयोग करने से पहले अवश्य ही मापन किया जाना आवश्यक है। गणना की विधि एवं प्रक्रिया भी लगभग समान ही है (हाइड्रोजन ब्रोमाइड-आइस एसिटिक विधि में आमतौर पर तापमान/आयतन संबंधी सुधारों पर विचार नहीं किया जाता), इसलिए त्रुटियाँ भी कम होती हैं। जबकि हाइड्रोजन ब्रोमाइड-आइस एसिटिक एसिड विधि में उपयोग होने वाले अभिकारक सरल एवं आसानी से उपलब्ध होते हैं; इसलिए यह विधि अधिक ब्रोमीन हाइड्राइड-आइस एसिटिक एसिड विधि से, विभिन्न ईपॉक्सी सामग्रियों के ईपॉक्सी समतुल्यों का निर्धारण विद्युत-विभव विधि द्वारा किया जा सकता है। आम परिस्थितियों में, रिएजेंट का उपयोग करके सीधे ही टाइट्रेशन किया जा सकता है। लेकिन हाइड्रोजन ब्रोमाइड के वाष्पीकरण एवं ऑक्सीकरण जैसे कारकों के कारण, ASTMD1052 मानक के अनुसार, कम सक्रियता वाली एपॉक्सी सामग्रियों के लिए हाइपोक्लोरस एवं टेट्राएथिलामीन ब्रोमाइड के बीच अभिक्रिया का उपयोग करके विभव-टिट्रेशन विधि का उपयोग किया जाता है; जबकि आयोडोटेट्राब्यूटिलामीन का उपयोग ऐसी ही सामग्रियों के लिए किया जाता है (यह विधि चीनी मानक GB/T 4610 में उल्लिखित हाइपोक्लोरस विधि के समान ही है)। वास्तव में, यह “उच्च क्लोरीन” विधि, हाइड्रोजन ब्रोमाइड-आइस एसिटिक एसिड विधि का ही एक अन्य रूप है। क्योंकि परीक्षण का सिद्धांत यह है कि उच्च क्लोरीन का उपयोग करके टेट्राएथिलामीन ब्रोमाइड के साथ अभिक्रिया कराके स्थल पर ही हाइड्रोजन ब्रोमाइड बनाया जाता है; और बनने वाला हाइड्रोजन ब्रोमाइड तुरंत ही एपॉक्सी समूहों के साथ अभिक्रिया करता है। गणना एवं परीक्षण की विधि दोनों ही समान हैं। परीक्षण के दौरान, आसानी से ऑक्सीकृत होने की समस्या के कारण, सीलबंद, स्वचालित तरल-प्रवाह वाले टिट्रेंट का उपयोग किया जा सकता है। परीक्षण परिणामों की तुलना से पता चला कि घरेलू रूप से निर्मित रसायन, आयातित रसायनों के समान ही हैं; इनमें विचलन ≤±1.5% है, जो उपयोग हेतु पर्याप्त है। तीन अलग-अलग प्रयोगशालाओं में कार्यरत विभिन्न परीक्षणकर्ताओं पर इस विधि एवं रसायनों का उपयोग करके किए गए विश्लेषणों से यह निष्कर्ष निकला कि ये विधि एवं रसायन उत्पादों के गुणवत्ता नियंत्रण हेतु उपयुक्त हैं। संक्षेप में, हाइड्रोजन ब्रोमाइड-आइस एसिटिक एसिड विधि एवं सैल्फ्यूरिक एसिड प्रोपिल विधि की तुलना में, इस विधि के परिणाम अधिक सटीक, विश्वसनीय, किफायती एवं आसानी से उपयोग में आने योग्य होते हैं; इसका प्रभाव हाईक्लोरिन विधि के समान ही होता है। लेकिन हाइड्रोजन ब्रोमाइड-आइस एसिटिक एसिड की गैर-जलीय टाइट्रेशन विधि अधिक सुरक्षित, सस्ती एवं आसान है। हाइड्रोब्रोमिक एसिड एवं एसिटिक एनहाइड्राइड की अभिक्रिया के द्वारा, HBr-HOAc नामक 0.1 मोल/टाइट्रेंट को आसानी से एवं प्रभावी ढंग से तैयार किया जा सकता है। विशेषज्ञों का कहना है कि, चूँकि ब्रोमीन हाइड्राइड-आइस एसिटिक विधि में आवश्यक मानक टिट्रेंटों को घर पर ही तैयार किया जा सकता है, इसलिए इस विधि को देश में व्यापक रूप से अपनाया जा सकता है। यह विधि विशेष रूप से आयातित एपॉक्सी सामग्रियों के परीक्षण एवं विश्लेषण हेतु