एंटीऑक्सीडेंटों की कार्यप्रणाली एवं व्यावहारिक उपयोग

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इस पोस्ट को अंतिम बार eric420 द्वारा 2016-11-29 15:13 पर संपादित किया गया। एंटीऑक्सीडेंट, रासायनिक पदार्थों की एक श्रेणी है; जब ये पॉलिमर सिस्टम में थोड़ी मात्रा में मौजूद होते हैं, तो वे पॉलिमरों के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया को धीमा कर देते हैं, जिससे पॉलिमरों का अपघटन रुक जाता है एवं उनका उपयोगी जीवनकाल बढ़ जाता है। इन्हें “एंटी-एजिंग एजेंट” भी कहा जाता है। इंजीनियरिंग प्लास्टिकों के प्रसंस्करण हेतु, एंटीऑक्सीडेंट्स कुछ पॉलिमरों (जैसे ABS आदि) के प्रसंस्करण के दौरान होने वाले थर्मल ऑक्सीडेशन से बचाव करते हैं; इससे उनका आकार देने की प्रक्रिया सुचारू रूप से संपन्न हो पाती है। एंटीऑक्सीडेंटों की मात्रा आमतौर पर केवल 0.1-0.5 भाग ही होती है। आदर्श एंटीऑक्सीडेंट में निम्नलिखित गुण होने आवश्यक हैं:
① उच्च एंटीऑक्सीडेंट क्षमता होनी चाहिए।
② रेजिन के साथ अच्छी संगतता होनी चाहिए; ताकि वह अलग न हो।
③ प्रसंस्करण हेतु उपयुक्त होना चाहिए – पॉलिमरों के प्रसंस्करण तापमान पर यह वाष्पित या विघटित न हो।
④ इसमें निष्कर्षण-प्रतिरोधक क्षमता होनी चाहिए; ताकि यह पानी एवं तेल में घुले नहीं।
⑤ इसका रंग बेहतर होने पर बेहतर है – यानी रंहिन या हल्के रंग का होना चाहिए, ताकि यह उत्पादों को दूषित न करे।
⑥ यह विषरहित या कम विषाक्त होना चाहिए।
⑦ इसकी कीमत कम होनी चाहिए। वास्तव में, कोई भी एंटीऑक्सीडेंट इन सभी शर्तों को पूरी तरह पूरा नहीं कर सकता। इसलिए, व्यावहारिक उपयोग में इंजीनियरिंग प्लास्टिकों के प्रकार, उनके उपयोगों एवं उनके विनिर्माण तरीकों के आधार पर, विभिन्न सहायक पदार्थों का उपयोग किया जाता है; ताकि समन्वित प्रभाव प्राप्त किया जा सके। I. कार्य-तंत्र
1. टूटे हुए श्रृंखला-आधारित एंटीऑक्सीडेंटों का उपयोग करने पर पॉलिमरों की स्थिरता
एंटीऑक्सीडेंट, श्रृंखला-प्रतिक्रियाओं में भाग लेने वाले अणुओं की गतिविधियों को रोकते हैं; इसके लिए “टूटे हुए श्रृंखला-आधारित एजेंट” (CB-D) एवं “टूटे हुए श्रृंखला-आधारित रिसेप्टर” (CB-A) जैसी प्रक्रियाएँ उपयोग में आती हैं। CB-D प्रक्रिया में, पेरोक्साइड समूह, फेनॉल जैसे अवरोधकों, एवं एरोमैटिक अमीनों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। इनहिबिटर AH से केवल ऐसे गुण ही प्राप्त होते हैं, जिनके द्वारा अभिक्रिया समीकरण (1-43) के अनुसार एक पेरोक्साइड समूह PO2 को नष्ट किया जा सकता है। 2. प्री-एंटीऑक्सीडेंट्स का उपयोग करने से उच्च-पॉलिमरों की स्थिरता में सुधार होता है। प्रीवेंटिव/सह-एंटीऑक्सीडेंट्स, हाइड्रोजन पेरॉक्साइडों को विघटित कर देते हैं; इस प्रकार कोई फ्री रेडिकल उत्पन्न नहीं होता। इससे हाइड्रोजन पेरॉक्साइडों के विघटन से होने वाली श्रृंखलाओं की शाखाओं की समस्या भी दूर हो जाती है। 3. एंटीऑक्सीडेंटों के बीच सहयोगात्मक प्रभाव – इसका एक बहुत ही प्रसिद्ध उदाहरण है डाइक्रोमेटिल सल्फोडाइप्रोपिएटेट (DLTDP) या डाइस्टेयरिल सल्फोडाइप्रोपिएटेट (DSTDP), जिनका उपयोग कुछ पॉलिमरों की ऊष्मा-स्थिरता में सुधार हेतु किया जाता है। सहयोगात्मक प्रभावों से संबंधित एक और महत्वपूर्ण उदाहरण, पॉलीओलेफिनों की गलन स्थिरता को बढ़ाने हेतु, स्थानिक बाधाओं वाले फेनोलों एवं फॉस्फोरिक एस्टरों के बीच होने वाला संयोजन है। द्वितीय, व्यावहारिक अनुप्रयोग: 1. एंटीऑक्सीडेंटों संबंधी अनुसंधान की दिशा, अब उच्च-कार्यक्षमता वाले सहायक पदार्थों एवं प्रतिक्रियाशील एंटीऑक्सीडेंटों के विकास की ओर मुड़ गई है। चीनी महाद्वीप के बाजार में घरेलू रूप से निर्मित उत्पाद भी हैं, एवं आयातित उत्पाद भी। घरेलू रूप से निर्मित उत्पादों में गंध अधिक होती है, एवं इन्हें सही तरीके से संग्रहीत नहीं किया इसका आयात अमेरिका, बेल्जियम, जर्मनी एवं स्पेन से होता है। इनमें से जर्मनी में निर्मित उत्पादों का ही सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, क्योंकि जर्मनी में निर्मित एंटीऑक्सीडेंटों के पैकेजिंग एवं गुणवत्ता, वास्तविक उत्पादन हेतु अधिक उपयुक्त होते हैं यह जर्मनी में निर्मित होता है; इसे आमतौर पर “एंटीऑक्सीडेंट BHT” कहा जाता है। इनमें से, जर्मन कंपनी बायर द्वारा विकसित एंटीऑक्सीडेंट BHT का उपयोग औद्योगिक उद्देश्यों हेतु व्यापक रूप से किया जाता है। नीचे इसके विस्तृत उपयोग दिए गए हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि ऑक्सीकरण-रोधक पदार्थों का उपयोग अनुशंसित नहीं है एंटीऑक्सीडेंट BHT, प्लास्टिक या रबर के ऑक्सीकरण-आधारित क्षय को रोकता है या धीमा करता है; इससे उनका उपयोगी जीवनकाल बढ़ जाता है। 2. एंटीऑक्सीडेंट BHT, लुब्रिकेंटों एवं ईंधन तेलों में अम्लता या चिपचिपाहट में वृद्धि को रोकने में सहायक होता है। 3. एंटीऑक्सीडेंट BHT, सिंथेटिक रबरों (स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन, नाइट्रिल रबर, पॉलीयूरेथेन आदि), पॉलीइथिलीन एवं पॉलीविनाइल क्लोराइड का स्थिरीकरण एजेंट है। यह रबरों में उपयोग होने वाला एक प्रमुख फेनोलिक एंटीऑक्सीडेंट है। एंटीऑक्सीडेंट BHT, प्राकृतिक रबर, स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन, नाइट्रिल रबर, आइसोप्रीन रबर, एक्रिलिक रबर एवं लेटेक्स उत्पादों के थर्मल/ऑक्सीडेटिव अपघटन को रोकता है। यह तांबे के नुकसान को भी कम करता है; ओजोन-प्रतिरोधी एजेंटों एवं मोम के साथ मिलकर यह विभिन्न जलवायु कारकों से रबर को होने वाले नुकसान को रोकता है। एंटीऑक्सीडेंट BHT, रबर में आसानी से मिश्रित हो जाता है; इसे सीधे रबर में मिलाया जा सकता है या लेटेक्स में भी मिलाया जा सकता है। इसका उपयोग टायरों की दीवारों, सफ़ेद, चमकीले एवं पारदर्शी रंगों वाले रबर उत्पादों, दैनिक उपयोगी वस्तुओं, चिकित्सा उत्पादों, प्लास्टर, जूतों एवं खाद्य पदार्थों में भी किया जा सकता है। एंटीऑक्सीडेंट BHT, सिंथेटिक रबरों के पश्च-प्रसंस्करण एवं भंडारण हेतु भी उपयोगी है। 4. एंटीऑक्सीडेंट BHT की घुलनशीलता इस प्रकार है: इथेनॉल में 25% (20), सोयाबीन के तेल में 30% (25), कपास के बीजों के तेल में 20% (25), एवं सूअर के चर्बी में 40% (40)। 5. एंटीऑक्सीडेंट BHT, खाद्य पदार्थों में उपयोग होने वाला एक अतिरिक्त पदार्थ है; यह खाद्य पदार्थों के सड़ने की प्रक्रिया को एंटीऑक्सीडेंट BHT का उपयोग पशु-वनस्पति जैसे वसाों, तथा पशु-वनस्पति जैसे वसा युक्त खाद्य पदार्थों में किया जाता है। इसके अलावा, एंटीऑक्सीडेंट BHT का उपयोग स्याही, चिपकने वाले पदार्थों, चमड़े, ढलाई, रंगाई-छपाई, पेंट एवं इलेक्ट्रॉनिक उद्योगों में भी किया जा सकता है। 6. एंटीऑक्सीडेंट BHT, कॉस्मेटिक्स एवं दवाओं में स्थिरक के रूप में भी उपयोग में आता है। एंटीऑक्सीडेंट BHT की मात्रा: 0.01%–2%. 7. एंटीऑक्सीडेंट BHT, विभिन्न पेट्रोलियम उत्पादों में उपयोग हेतु एक उत्कृष्ट एंटीऑक्सीडेंट है। 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ही इसका एंटीऑक्सीडेंट प्रभाव सबसे अच्छा होता है। एंटीऑक्सीडेंट BHT का उपयोग टर्बाइन ऑयल, ट्रांसफॉर्मर ऑयल, हाइड्रोलिक ऑयल, थर्मल ऑयल, ब्रेक ऑयल, इंगेज ऑयल, साथ ही सटीक मशीनों में उपयोग होने वाले तेलों, एवं पारा में ऑक्सीडेशन रोकने हेतु किया जाता है। एंटीऑक्सीडेंट BHT को सीधे, या मातृ घोल के रूप में उत्पादों में मिलाया जा सकता है। उत्पादों की ऑक्सीडेशन-प्रतिरोधक क्षमता को बढ़ाकर, उनके उपयोगी जीवनकाल को लंबा किया जा सकता है एंटीऑक्सीडेंट BHT का उपयोग, लंबी श्रृंखला वाले क्षारीय ZDDP एवं TCP जैसे धातु-निष्क्रियक/जंग-रोधी पदार्थों के साथ मिलाकर, घर्षण-प्रतिरोधी हाइड्रोलिक तेल जैसे उत्पादों को तैयार करने हेतु किया जा सकता है। आमतौर पर इसकी मात्रा 0.1-1% होती है।