সিলিকাসিলিকন ডাই অক্সাইড নামেও পরিচিত, একটি গুরুত্বপূর্ণ অজৈব রাসায়নিক কাঁচামাল। এর অনন্য পৃষ্ঠের গঠন এবং কণার আকারবিদ্যার কারণে, সিলিকা চমৎকার স্থিতিশীলতা, শক্তিবৃদ্ধি ক্ষমতা, ঘনত্বের আচরণ এবং থিক্সোট্রপি প্রদর্শন করে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি এটিকে রাবার, আবরণ এবং প্লাস্টিকের মতো অনেক ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ অজৈব ফিলার করে তোলে। তবে, এর সম্ভাবনা সম্পূর্ণরূপে উন্মোচন করতে এবং বিভিন্ন জৈব ম্যাট্রিক্সের সাথে সামঞ্জস্য বাড়াতে, পৃষ্ঠ পরিবর্তন সিলিকা প্রায়শই ব্যবহৃত হয়। নির্দিষ্ট ব্যবহারের জন্য এর বৈশিষ্ট্যগুলি তৈরি করার জন্য এই প্রক্রিয়াটি গুরুত্বপূর্ণ।
পৃষ্ঠ পরিবর্তন সিলিকার
অভ্যন্তরীণ পলিসিলোক্সেন গঠন এবং পৃষ্ঠ-সক্রিয় সিলানল গ্রুপগুলি অবক্ষেপিত সিলিকাকে অত্যন্ত জল-প্রদায়িক করে তোলে, যার ফলে জৈব পর্যায়ে দুর্বল ভেজাতা এবং বিচ্ছুরণযোগ্যতা দেখা দেয়। পৃষ্ঠের হাইড্রোক্সিল গ্রুপগুলি উচ্চ পৃষ্ঠ শক্তিতে অবদান রাখে, যার ফলে পণ্যের কর্মক্ষমতা প্রভাবিত হয়। উৎপাদনের সময়, এটি একত্রিতকরণ, জল-প্রদাহ, উচ্চ খরচ, কম দক্ষতা এবং ভারী শক্তি খরচের দিকে পরিচালিত করে। ক্রমবর্ধমান পরিবেশগত চাপের অধীনে, খরচ হ্রাস করা, দক্ষতা উন্নত করা এবং পৃষ্ঠের জল-প্রদাহ বৃদ্ধি করা বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠেছে।
সিলিকা পৃষ্ঠে তিন ধরণের হাইড্রোক্সিল গ্রুপ রয়েছে:
- বিচ্ছিন্ন হাইড্রোক্সিল গ্রুপ, যা মুক্ত এবং অপ্রভাবিত;
- জেমিনাল হাইড্রোক্সিল গ্রুপ, যেখানে দুটি হাইড্রোক্সিল একই সিলিকন পরমাণুর সাথে আবদ্ধ থাকে;
- সংশ্লিষ্ট হাইড্রোক্সিল গ্রুপ, যা একে অপরের সাথে হাইড্রোজেন-বন্ধনযুক্ত।
পৃষ্ঠতল সিলিকার পরিবর্তন একটি সংশোধক ব্যবহার করা হয় যা এই পৃষ্ঠতলের হাইড্রোক্সিল গ্রুপগুলির সাথে রাসায়নিকভাবে বিক্রিয়া করে সিলানল গ্রুপগুলি অপসারণ বা হ্রাস করে, যার ফলে পৃষ্ঠতলের বৈশিষ্ট্যগুলি পরিবর্তন হয়।
পৃষ্ঠ পরিবর্তন প্রক্রিয়া
সংশোধকের প্রকৃতির উপর ভিত্তি করে, পৃষ্ঠ পরিবর্তনকে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে জৈব এবং অজৈব পরিবর্তন। এর মধ্যে জৈব পরিবর্তন সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়। জৈব পরিবর্তনের মূল প্রযুক্তি হল অর্গানোসিলেন ট্রিটমেন্ট, যেখানে জৈব কার্যকরী গোষ্ঠীগুলি সিলিকা পৃষ্ঠের হাইড্রোক্সিল গোষ্ঠীগুলিকে প্রতিস্থাপন করে।
জৈব পরিবর্তন পদ্ধতিগুলি সাধারণত শুষ্ক, ভেজা এবং চাপযুক্ত তাপ পদ্ধতিতে বিভক্ত। বর্তমানে, উন্নত দেশগুলি মূলত ফিউমড সিলিকা পরিবর্তনের জন্য শুষ্ক পদ্ধতি ব্যবহার করে।
শুষ্ক পদ্ধতির সুবিধা:
- সহজ প্রক্রিয়া, চিকিৎসা-পরবর্তী ধাপ কম।
- ফিউমেড সিলিকা উৎপাদন প্রক্রিয়ার সাথে সহজ ইন্টিগ্রেশন।
- বৃহৎ আকারের শিল্প উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত।
শুষ্ক পদ্ধতির অসুবিধা:
- মডিফায়ারের উচ্চ ব্যবহার।
- উচ্চ সরঞ্জামের মান এবং কঠোর অপারেটিং শর্ত প্রয়োজন।
- তুলনামূলকভাবে উচ্চ উৎপাদন খরচ।
দ ভেজা পরিবর্তন পদ্ধতি এটিও সাধারণত ব্যবহৃত হয় এবং প্রধানত দুটি পদ্ধতি অন্তর্ভুক্ত করে:
ভেজা পদ্ধতির সুবিধা:
- কম সংশোধক খরচ।
- সহজ প্রক্রিয়া এবং কম সরঞ্জামের প্রয়োজনীয়তা।
- কম উৎপাদন খরচ এবং উন্নত মান নিয়ন্ত্রণ।
ভেজা পদ্ধতির অসুবিধা:
- চিকিৎসা-পরবর্তী জটিল প্রক্রিয়া।
- পরিবেশ দূষণ সমস্যা।
- শিল্পের ব্যাপক উৎপাদনের জন্য স্কেল বাড়ানো কঠিন।
আরেকটি ভেজা পরিবর্তন পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে ইন-সিটু পরিবর্তন সিলিকার বৃষ্টিপাত প্রক্রিয়ার সময়, যা দক্ষতা এবং সংহতকরণ বৃদ্ধি করতে পারে।
সাধারণ সংশোধক এবং পরিবর্তন নীতিমালা
সাধারণ সংশোধকগুলির মধ্যে রয়েছে জৈব হ্যালোজেনেটেড সাইলেন, সাইলেন কাপলিং এজেন্ট, সিলিলামাইন, সিলোক্সেন এবং অ্যালকোহল যৌগ। এই বিকারকগুলি সিলিকার পৃষ্ঠতলের হাইড্রোক্সিল গ্রুপের সাথে রাসায়নিকভাবে বন্ধন করে বা প্রতিস্থাপন করে, ফলে হাইড্রোফোবিসিটি, বিচ্ছুরণযোগ্যতা এবং জৈব পদার্থের সাথে সামঞ্জস্য উন্নত হয়।
পরিবর্তিত সিলিকার প্রয়োগ
পরিবর্তিত সিলিকা রাবার পণ্যগুলিতে একটি গুরুত্বপূর্ণ শক্তিশালীকরণকারী এজেন্ট, যা শূন্যস্থান পূরণ করে যেখানে কার্বন কালো হালকা রঙের উপকরণে ব্যবহার করা যাবে না। টায়ার তৈরিতে, পরিবর্তিত সিলিকা যোগ করলে রাবারের যান্ত্রিক শক্তি উন্নত হয়, হিস্টেরেসিস লস কমায়, ঘূর্ণায়মান প্রতিরোধ ক্ষমতা কমায় এবং চমৎকার ওয়েট স্কিড প্রতিরোধ ক্ষমতা বজায় রাখে।
সিল্যান্ট এবং আঠালোতে, পরিবর্তিত সিলিকা বিচ্ছুরণযোগ্যতা, সামঞ্জস্যতা এবং পণ্যের স্থায়িত্ব বৃদ্ধি করে। আবরণে, সিলিকা একটি সাধারণ ম্যাটিং এজেন্ট হিসেবে কাজ করে; পরিবর্তিত সিলিকার ব্যবহার এর বিচ্ছুরণ উন্নত করে এবং একত্রিতকরণ বা অবক্ষেপণের সমস্যা হ্রাস করে।
সাধারণ সিলিকার তুলনায়, পরিবর্তিত সিলিকা আরও ভালো সামগ্রিক কর্মক্ষমতা এবং একটি বিস্তৃত প্রয়োগ পরিসর প্রদর্শন করে।
উপসংহার
পরিবর্তিত সিলিকা কেবল নিয়মিত সিলিকার চমৎকার বৈশিষ্ট্যই ধরে রাখে না বরং এতে বর্ধিত হাইড্রোফোবিসিটি এবং উন্নত পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যও রয়েছে। এটি প্রয়োগের সম্ভাবনাকে ব্যাপকভাবে প্রসারিত করে। অর্থনীতির ক্রমাগত বিকাশের সাথে সাথে, পরিবর্তিত সিলিকার বাজার চাহিদা বৃদ্ধি পাচ্ছে। পরিবর্তিত সিলিকার জন্য পরিবেশ বান্ধব, সাশ্রয়ী এবং বৃহৎ আকারের উৎপাদন প্রযুক্তির বিকাশ ভবিষ্যতে সিলিকা নির্মাতাদের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ দিক হয়ে উঠেছে।