DETA এপোক্সি-ভিত্তিক আঠালোতে: শক্তিশালী এবং তাৎক্ষণিক বন্ড তৈরি করা

ইপক্সি চিকিত্সায় অ্যামিন-ভিত্তিক হার্ডেনার হিসাবে ডিইটিএ কীভাবে কাজ করে

অ্যামিন-ভিত্তিক হার্ডেনার এবং ইপক্সি চিকিত্সায় তাদের ভূমিকা বোঝা

অ্যামাইন-ভিত্তিক হার্ডেনারগুলি নিউক্লিওফিলিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে এপোক্সি বলয়গুলিকে আক্রমণ করলে এপোক্সি কিউরিং শুরু হয়, যা সংযুক্ত বন্ধন তৈরি করে যা সেট হওয়া উপকরণগুলিতে দেখা যায় এমন চরিত্রগত 3D পলিমার নেটওয়ার্ক গঠন করে। প্রাথমিক অ্যামাইন গ্রুপ (-NH₂) এবং তাদের মাধ্যমিক প্রতিপক্ষদের (-NH-) ক্রসলিঙ্কগুলি কতটা ঘন হয়ে ওঠে এবং চূড়ান্ত পণ্যটির কী ধরনের বৈশিষ্ট্য থাকবে তা নির্ধারণে একটি বড় ভূমিকা পালন করে। ডাইথিলিনট্রাইঅ্যামিন (DETA) এর মতো পলিঅ্যামাইন নিন, উদাহরণস্বরূপ এই যৌগগুলির কয়েকটি বিক্রিয়াশীল বিন্দু রয়েছে যার অর্থ তারা সাধারণ মনোঅ্যামাইনের চেয়ে অনেক ভালো ক্রসলিঙ্কিং তৈরি করে। এটি পারফরম্যান্সের ক্ষেত্রেও বাস্তব পার্থক্য তৈরি করে - কিছু পরীক্ষায় দেখা গেছে যে এই পলিঅ্যামাইন দিয়ে তৈরি আঠাগুলি অ্যামাইন উপাদান ছাড়া আঠার তুলনায় টানের প্রতি প্রায় 25-30% বেশি শক্তিশালী হয়।

ডাইথিলিনট্রাইঅ্যামিন (DETA)-এর রাসায়নিক গঠন এবং বিক্রিয়াশীলতা

DETA, যার রাসায়নিক সংকেত C₄H₁₃N₃, আসলে দুটি প্রাথমিক অ্যামিন এবং একটি মাধ্যমিক অ্যামিন নিয়ে গঠিত, যা প্রতিটি অণুকে তিনটি সম্ভাব্য বিক্রিয়ার বিন্দু প্রদান করে। এই যৌগটির ব্যবহারযোগ্যতার কারণ হল এটি ঘরের তাপমাত্রায় কত দ্রুত নিরাময় হয়। এপোক্সি সিস্টেমে মিশ্রিত হওয়ার সময়, DETA 25 ডিগ্রি সেলসিয়াসের চারপাশে সাধারণ ঘরের তাপমাত্রায় মাত্র 45 মিনিটের মধ্যে প্রায় 90% পলিমারাইজেশন অর্জন করতে পারে। 103.17 গ্রাম প্রতি মোলের তুলনামূলকভাবে ছোট আণবিক ওজনের কারণে বিক্রিয়ার সময় এই অণুগুলি আরও স্বাধীনভাবে চলাচল করতে পারে। এছাড়াও, নাইট্রোজেন পরমাণুগুলিকে সংযুক্ত করা সেই ইথিলিন গ্রুপগুলি তৈরি করে যা অনেক রসায়নবিদ উপাদানটির বিক্রিয়ার গতি এবং সম্পূর্ণরূপে নিরাময় হওয়ার পরে এর নমনীয়তার মধ্যে একটি আদর্শ ভারসাম্য বলে মনে করেন।

DETA এবং এপোক্সি রজনগুলির মধ্যে ক্রস-লিঙ্কিংয়ের ক্রিয়াকলাপ

নিরাময়ের সময়, DETA-এর অ্যামিন গ্রুপগুলি এপোক্সাইড বলয়ের সাথে রিং-ওপেনিং বিক্রিয়া করে:

1. প্রাথমিক অ্যামিন বিক্রিয়া : -NH₂ একটি এপোক্সাইড কার্বনের দিকে আক্রমণ করে, একটি হাইড্রক্সিল গ্রুপ তৈরি করে এবং শৃঙ্খলকে প্রসারিত করে
2. মাধ্যমিক অ্যামিন বিক্রিয়া : -NH- সংলগ্ন এপোক্সি অণুগুলির সাথে ক্রসলিঙ্কিং চালিয়ে যায়
   এই দ্বৈত-পর্যায় বিক্রিয়া একটি উচ্চতর শাখা যুক্ত পলিমার ম্যাট্রিক্স উৎপাদন করে যার গ্লাস ট্রানজিশন তাপমাত্রা (Tg) 120°C পর্যন্ত হয়, যা উচ্চ চাপযুক্ত শিল্প আঠা হিসাবে উপযুক্ত করে তোলে।

DETA-এর মতো অ্যালিফ্যাটিক পলিঅ্যামিন এবং অন্যান্য কিউরিং এজেন্টের তুলনা

DETA কিউর গতি এবং বন্ড শক্তির ক্ষেত্রে উৎকৃষ্ট কিন্তু এর আদ্ররোধী প্রকৃতির কারণে প্রয়োগের সময় কঠোর আর্দ্রতা নিয়ন্ত্রণ (<50% RH) প্রয়োজন।

DETA-ইপক্সি ফরমুলেশনে প্রতিক্রিয়াশীলতা এবং পট লাইফের ভারসাম্য বজায় রাখা

DETA-এর সংক্ষিপ্ত পট লাইফ (25 মিনিট) বাড়ানোর জন্য, ফরমুলেটাররা কয়েকটি কৌশল ব্যবহার করে:

• দ্রাবক : অ-প্রতিক্রিয়াশীল দ্রাবক উষ্ণতার বৃদ্ধি 40°C এর নিচে সীমাবদ্ধ রাখে যা উষ্ণতা হ্রাস করে
• সহ-হার্ডেনার : 15–30% আইসোফোরোন ডাইঅ্যামিন (IPDA) মিশ্রণ করলে Tg-এর ক্ষতি ছাড়াই বিক্রিয়ার গতি কমে যায়
• তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ : 10°C তাপমাত্রায় রজন এবং হার্ডেনার ঠান্ডা করলে জেলেশন পর্যন্ত 300% পর্যন্ত বিলম্বিত হয়
  এই সমন্বয়গুলি অটোমোটিভ উৎপাদনকারীদের 2 ঘন্টার মধ্যে পূর্ণ আঠালো শক্তি অর্জনের পাশাপাশি 8-ঘন্টার কাজের সময় বজায় রাখতে সাহায্য করে।

DETA-সমৃদ্ধ এপোক্সিগুলিতে কিউরিং প্রক্রিয়া এবং পলিমার নেটওয়ার্ক উন্নয়ন

কিউরিং প্রক্রিয়াগুলিতে DETA-এর পলিঅ্যামাইন গঠনের প্রভাব

DETA-এর অ্যালিফ্যাটিক পলিঅ্যামাইন গঠনে দুটি ইথিলিন সংযোগের মাধ্যমে যুক্ত তিনটি প্রতিক্রিয়াশীল অ্যামাইন গ্রুপ রয়েছে, যা এটিকে এপোক্সি রজনগুলি দক্ষতার সাথে কিউর করার জন্য খুব ভালো করে তোলে। আমরা যখন কাছ থেকে দেখি, প্রাথমিক এবং মাধ্যমিক অ্যামাইনগুলি ঐ এপোক্সাইড বলয়গুলি খোলা দিয়ে ক্রস লিঙ্কিং প্রক্রিয়া শুরু করে। এদিকে, তৃতীয় অ্যামাইন অংশগুলি প্রায় ত্বরণকারীর মতো কাজ করে যা প্রক্রিয়াটিকে ত্বরান্বিত করে। এই বহুমুখী ডিজাইনের কারণে, সদ্য প্রকাশিত কয়েকটি গবেষণাপত্র অনুযায়ী, সাধারণ রৈখিক পলিঅ্যামাইনগুলির তুলনায় DETA ঘন, ত্রিমাত্রিক নেটওয়ার্কগুলি প্রায় 23 শতাংশ দ্রুত তৈরি করতে পারে। যেখানে সময় অর্থের সমান, সেখানে শিল্প প্রয়োগগুলিতে এই গতির পার্থক্য বেশ গুরুত্বপূর্ণ।

ঘরের তাপমাত্রায় পুরোপুরি শক্ত হওয়ার সময় পলিমারাইজেশন গতিবিদ্যা এবং আণবিক মিথস্ক্রিয়া

আন্তঃস্থলীয় তাপমাত্রায় (20–25°C), DETA 90 মিনিটের মধ্যে 85% ক্রস-লিঙ্কিং অর্জন করে, যার কারণ এটির নিম্ন সক্রিয়করণ শক্তি (42 kJ/mol)। রিওলজিক্যাল তথ্যগুলি দেখায় যে জেলেশনের সময় প্রতি 18 মিনিটে সান্দ্রতা দ্বিগুণ হয়, যা বাহ্যিক তাপ ছাড়াই দ্রুত বন্ধন গঠনের অনুমতি দেয়। এটি DETA-এপোক্সি সিস্টেমকে প্লাস্টিক এবং পূর্ব-চিকিত্সিত ধাতুর মতো তাপ-সংবেদনশীল সাবস্ট্রেটের জন্য আদর্শ করে তোলে।

কেস স্টাডি: DETA-এপোক্সি নেটওয়ার্ক গঠনের বাস্তব-সময় FTIR বিশ্লেষণ

ফুরিয়ার-ট্রান্সফর্ম অবরক্ত স্পেকট্রোস্কোপি ব্যবহার করে 2023 সালের একটি গবেষণায় DETA-এপোক্সি বিক্রিয়া লক্ষ্য করা হয়েছিল এবং নিম্নলিখিত ফলাফল পাওয়া গিয়েছিল:

• 2 ঘন্টার মধ্যে 94% এপোক্সাইড রূপান্তর
• হাইড্রক্সিল (–OH) এবং তৃতীয় শ্রেণীর অ্যামিন শীর্ষবিন্দুগুলির সমন্বিত বৃদ্ধি
• 5% এর কম মাইক্রোজেল অঞ্চল সহ সুসংগত নেটওয়ার্ক গঠন
  উচ্চ-কর্মক্ষমতা সম্পন্ন আঠালোতে DETA-এর কাঠামোগত সুবিধাগুলি নিশ্চিত করে, সুগন্ধি অ্যামিন-চিকিত্সিত সিস্টেমগুলির তুলনায় ল্যাপ শিয়ার শক্তির পর্যবেক্ষিত 28% উন্নতির পক্ষে এই ফলাফলগুলি সমর্থন করে।

DETA-ক্লোর ইপোক্সি আঠালোর বন্ডিং শক্তি এবং আন্তঃপৃষ্ঠের সুবিধাগুলি

DETA দ্বারা ধাতু-ইপোক্সি ইন্টারফেসগুলিতে আণবিক মিথস্ক্রিয়া উন্নত করা হয়েছে

DETA অ্যামিন গ্রুপগুলি এবং অ্যালুমিনিয়াম ও ইস্পাতের উপরের অক্সাইড স্তরের মধ্যে রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে ধাতু-ইপোক্সি ইন্টারফেসগুলিকে শক্তিশালী করে। এই বিক্রিয়াগুলি ধাতব হাইড্রক্সাইডের সাথে সমযোজী বন্ড তৈরি করে, অ-বিক্রিয়াশীল পৃষ্ঠের তুলনায় 18–22% বেশি আন্তঃপৃষ্ঠের আসঞ্জন তৈরি করে।

DETA দ্বারা সহজতর ইপোক্সি এবং সাবস্ট্রেটগুলির মধ্যে সমযোজী বন্ডিং

DETA-এর ত্রিমুখী গঠন ইপোক্সি রজন এবং সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠের সাথে একযোগে বিক্রিয়া করার সুযোগ দেয়, যা শক্তিশালী 3D নেটওয়ার্ক তৈরি করে। গ্রাইট-ব্লাস্ট করা ইস্পাতে, এই ব্যবস্থাগুলি 25°C তাপমাত্রায় 24 ঘন্টার মধ্যে 30 MPa এর বেশি ল্যাপ শিয়ার শক্তি অর্জন করে।

বিভিন্ন ধরনের সাবস্ট্রেটের সাথে আসঞ্জনে পৃষ্ঠের রসায়নের প্রভাব

DETA আনোডাইজড অ্যালুমিনিয়ামের মতো হাইড্রক্সিল-সমৃদ্ধ পৃষ্ঠে সবচেয়ে ভালো কাজ করে, আর্দ্রতার সংস্পর্শের পরেও বন্ড শক্তির 92% ধরে রাখে। অন্যদিকে, অ-পোলার প্লাস্টিকের সঙ্গে আসঞ্জনের জন্য পৃষ্ঠে জারণ চিকিৎসা প্রয়োজন, কারণ পৃষ্ঠের শক্তি এবং রাসায়নিক কার্যকারিতার পার্থক্যের কারণে বিভিন্ন উপসহগুলির মধ্যে বন্ড শক্তি 40–60% পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়।

ডেটা অন্তর্দৃষ্টি: DETA বনাম সুগন্ধি অ্যামিন ব্যবহার করে ল্যাপ শিয়ার শক্তির উন্নতি (28% পর্যন্ত)

পরীক্ষায় দেখা গেছে DETA-দ্বারা চিকিত্সিত জয়েন্টগুলি বেঞ্জাইল অ্যালকোহল-সংশোধিত সুগন্ধি অ্যামিন ব্যবহার করে তৈরি জয়েন্টগুলির তুলনায় 24–28% বেশি ল্যাপ শিয়ার শক্তি প্রদান করে। এই কর্মক্ষমতার পার্থক্য 15–20°C তাপমাত্রায় আরও বৃদ্ধি পায়, যেখানে DETA ধীরে ধীরে চিকিত্সা হওয়া বিকল্পগুলির মাত্র 55%-এর তুলনায় অনুকূল বন্ডিং ক্ষমতার 90% বজায় রাখে।

DETA সহ দু-উপাদান ইপক্সি আঠালোর কর্মক্ষমতার সুবিধাসমূহ

দু-উপাদান DETA-ইপক্সি সিস্টেমের ফরমুলেশন নীতি এবং শিল্প প্রয়োগ

DETA যুক্ত দুই অংশের ইপোক্সি সিস্টেমের সাথে কাজ করার সময়, রাসায়নিক বিষয়টি ঠিক রাখা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ এই ধরনের ফর্মুলেশনের জন্য নির্ভুল অনুপাত এবং দ্রুত সেটিং সময়ের প্রয়োজন। DETA-এর উচ্চ অ্যামিন সামগ্রী এটিকে এতটা কার্যকর করে তোলয় যা সাধারণত 1 অংশ DETA-এর জন্য 10 অংশ রজনের মতো মিশ্রণের অনুপাত অনুমোদন করে। এটি শুধুমাত্র উপাদানের অপচয় কমায় না, বরং মিশ্রণের মধ্যে সম্পূর্ণ রাসায়নিক বন্ডিং অর্জনেও সাহায্য করে। এই ধরনের বৈশিষ্ট্যের কারণে, বিমানের কম্পোজিটগুলিতে জটিল বন্ডিং কাজ বা ভবন নির্মাণ প্রকল্পের সময় কংক্রিট কাঠামোর মধ্যে ইস্পাত রড নিরাপত্তা প্রদানের ক্ষেত্রে অনেক উৎপাদনকারী DETA ভিত্তিক আঠা ব্যবহার করে।

কক্ষ তাপমাত্রায় শক্তিতে আঠালোতে তাৎক্ষণিক বন্ড উন্নয়ন

DETA-এর উচ্চ সক্রিয়তার কারণে এটি ঘরের তাপমাত্রাতেই খুব দ্রুত ঐ শক্তিশালী রাসায়নিক বন্ধনগুলি গঠন করে, মাত্র দুই ঘন্টার মধ্যেই প্রায় 85% শক্তি অর্জন করে। তাপ প্রয়োগের প্রয়োজন হয় না বলে এই আঠাগুলি উষ্ণতায় ক্ষতিগ্রস্ত হওয়া উপকরণ, যেমন কিছু প্লাস্টিক বা ইতিমধ্যে রঙ করা ধাতব অংশগুলির সাথে কাজ করার জন্য খুব ভালো। গাড়ি তৈরি করা কোম্পানিগুলি অভ্যন্তরীণ ট্রিম এবং অন্যান্য ছোট অংশ লাগানোর জন্য এগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহার করা শুরু করেছে। দ্রুত শক্ত হওয়ার সময় উৎপাদন প্রক্রিয়াকে মসৃণভাবে এগিয়ে রাখতে সাহায্য করে, যাতে করে জিনিসগুলি সঠিকভাবে শক্ত হওয়ার জন্য অপেক্ষা করার সময় ঘটিত বিরক্তিকর বিলম্বগুলি এড়ানো যায়।

প্রবণতা: DETA-এর মতো দ্রুত শক্ত হওয়া আলিফ্যাটিক পলিঅ্যামিনগুলির প্রাণোত্তোলন গাড়ি অ্যাসেম্বলিতে

যেহেতু বৈদ্যুতিক যানগুলি ক্রমাগত জনপ্রিয়তা অর্জন করছে, তাই এমন উপাদানগুলি আঠালো করার জন্য ভালো আঠালোর প্রয়োজন হচ্ছে যা অ্যালুমিনিয়াম এবং কার্বন ফাইবারের মতো বিভিন্ন উপাদানকে তাপের কারণে বিকৃত না করেই একসঙ্গে আঠালো করতে পারে। বাজারটি দ্রুত পরিবর্তিত হচ্ছে, এবং এখন ডিইটিএ (DETA) চিকিত্সাপ্রাপ্ত এপোক্সিগুলি খুব জনপ্রিয় হয়ে উঠছে। ইভি-এর ব্যাটারি আবরণগুলি একত্রিত করার সময় ব্যবহৃত সমস্ত কাঠামোগত আঠালোর প্রায় 42 শতাংশ এই এপোক্সিগুলি দ্বারা গঠিত। এই এপোক্সিগুলি পুরানো সুগন্ধযুক্ত অ্যামিন ধরনের চেয়ে ভালো, যা সঠিকভাবে চিকিত্সা পেতে অনেক সময় নেয়। এটি কেন গুরুত্বপূর্ণ? কারণ সমগ্র শিল্পটি 2025 সালের মধ্যে তাদের চিকিত্সা চুলাগুলিতে শক্তি ব্যবহার 30 থেকে 35 শতাংশ কমাতে চায়। এবং তাদের এখনও এমন জয়েন্টের প্রয়োজন যা সবকিছু একসঙ্গে ধরে রাখবে এবং দুর্ঘটনার সময় টিকে থাকবে।

এপোক্সি আঠালো সূত্রে DETA-এর চ্যালেঞ্জ এবং সীমাবদ্ধতা

DETA-ভিত্তিক সিস্টেমের আর্দ্রতা সংবেদনশীলতা এবং পরিচালনার প্রয়োজনীয়তা

DETA বাতাস থেকে আর্দ্রতা শোষণ করার প্রবল প্রবণতা রাখে, যা এটি অপেক্ষাকৃত আগে থেকেই কিউরিং শুরু করতে বাধ্য করতে পারে এবং ভিজা অবস্থায় সঞ্চয় করলে বন্ধনগুলি প্রায় 18% দুর্বল করে দিতে পারে। এই কারণে, উপযুক্ত সঞ্চয় অপরিহার্য হয়ে ওঠে। বেশিরভাগ সুবিধাগুলি DETA কে 25 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে এবং 40% এর নিচে আর্দ্রতায় রাখে। এটি পরিচালনা করার জন্যও বিশেষ মনোযোগ প্রয়োজন। মিশ্রণটি সীলযুক্ত পাত্রে ঘটানো প্রয়োজন, এবং একবার মিশ্রিত হয়ে গেলে, উপাদানটি প্রয়োগ করতে হবে দ্রুত, আগেই এটি বিক্রিয়া শুরু করার আগে। যদিও DETA তাপের প্রয়োজন ছাড়াই কাজ করে কক্ষ তাপমাত্রায়, তবুও আর্দ্রতার প্রতি এর সংবেদনশীলতা বহিরঙ্গন প্রয়োগকে জটিল করে তোলে। ঠিকাদারদের সাধারণত প্রথমে সুরক্ষামূলক কোটিং প্রয়োগ করতে হয় অথবা DETA দিয়ে কাজ করার আগে নিশ্চিত করতে হয় যে পৃষ্ঠগুলি সম্পূর্ণরূপে শুষ্ক।

কিউরিং গতি এবং দীর্ঘমেয়াদী যান্ত্রিক স্থায়িত্বের মধ্যে আপস

DETA-এর তিনটি প্রতিক্রিয়াশীল সাইট দ্রুত ক্রস-লিঙ্কিংয়ের দিকে নিয়ে যায়, যা বন্ধন গঠনকে ত্বরান্বিত করে, যদিও এটি সময়ের সাথে স্থায়িত্বের মান হ্রাসের সাথে আসে। পরীক্ষাগুলি দেখায় যে ঘন কঠোর নেটওয়ার্কগুলির ফ্র্যাকচার টাফনেস ধীরে ধীরে নিরাময়কারী সাইক্লোঅ্যালিফ্যাটিক অ্যামিন দিয়ে তৈরি উপকরণগুলির তুলনায় তাপীয় চক্র পরবর্তী প্রায় 12 থেকে 15 শতাংশ কম থাকে। অটোমোটিভ উৎপাদন লাইনের মতো শিল্পের জন্য এই দ্রুত সেটিং খুব ভালো, কিন্তু ভারী লোড সহ্য করার জন্য উপযুক্ত জিনিসগুলির ক্ষেত্রে উপাদানটি খুব ভঙ্গুর হয়ে যায়। কিছু কোম্পানি নিরাময়ের পরে 60 থেকে 80 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় অংশগুলি উত্তপ্ত করে তাদের আরও শক্তিশালী করার চেষ্টা করে, কিন্তু এই অতিরিক্ত পদক্ষেপটি উৎপাদন খরচ বাড়িয়ে দেয়। তাই অ্যালিফ্যাটিক পলিঅ্যামিন নিয়ে কাজ করার সময় সবসময় একটি ভারসাম্য বজায় রাখা হয়, যেখানে একটি বৈশিষ্ট্য সঠিকভাবে পাওয়ার অর্থ অন্য কিছু উৎসর্গ করা।

FAQ

ইপক্সি নিরাময়ে DETA কী?

ডাইথাইলিনট্রাইঅ্যামিন (DETA) একটি অ্যামিন-ভিত্তিক হার্ডেনার যা এর বহুগুণ বিক্রিয়াশীল সাইটের মাধ্যমে এপক্সির পাকা হওয়াকে অনুকূলিত করে, দ্রুত বন্ডিং এবং উন্নত কাঠামোগত অখণ্ডতা প্রদান করে।

DETA অন্যান্য কিউরিং এজেন্টদের সাথে কীভাবে তুলনা করে?

সুগন্ধি অ্যামিন এবং সাইক্লোঅ্যালিফ্যাটিকগুলির তুলনায় DETA দ্রুততর কিউর সময় এবং উচ্চতর ল্যাপ শিয়ার শক্তি প্রদান করে, যা দ্রুত আঠালো প্রয়োজনীয় অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য পছন্দনীয় করে তোলে।

DETA-এ কিউর করা এপক্সি ব্যবহারের সুবিধাগুলি কী কী?

DETA-এ কিউর করা এপক্সিগুলি তাৎক্ষণিক বন্ড বিকাশ, উচ্চ ল্যাপ শিয়ার শক্তি, উন্নত আন্তঃপৃষ্ঠ আঠালোতা প্রদান করে এবং অটোমোটিভ ও শিল্প অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ।