تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر کی تیاری میں، صنعت عام طور پر ان چار سائزنگ ایجنٹوں کا استعمال کرتی ہے۔

تھرمو پلاسٹک رال پر مبنی مرکبات کے ساتھ سائز سازی کرنے والے ایجنٹوں کی مطابقت کو بہتر بنانے کے لیے، صنعت نے مختلف تھرمو پلاسٹک رال کے لیے مختلف نوول سائز کرنے والے ایجنٹوں پر وسیع تحقیق کی ہے، جس کا مقصد سائز کرنے والے ایجنٹوں اور تھرمو پلاسٹک ریزوں کے درمیان قریبی ساختی مماثلت اور مضبوط تعامل کو حاصل کرنا ہے۔ . متعدد تجربات اور تقابلی اعداد و شمار کے جائزوں کے بعد، یہ پایا گیا ہے کہ درج ذیل چار سائز کرنے والے ایجنٹ خاص طور پر موزوں ہیں: پولیامائیڈ (PA)، پولیوریتھین (PU)، پولیری لیتھر، اور پولیمائیڈ (PI)۔

1. پولیامائڈ (PA) سائزنگ ایجنٹ

پولیامائڈ (PA)، جسے نایلان بھی کہا جاتا ہے، بہترین کیمیائی استحکام، لباس مزاحمت، اور مکینیکل خصوصیات کا حامل ہے۔ یہ عام طور پر خصوصی ریشوں، انجینئرنگ پلاسٹک، اور تھرمو پلاسٹک رال پر مبنی جامع میٹرکس رال میں استعمال ہوتا ہے۔ چونکہ PA کو تھرمو پلاسٹک رال پر مبنی مرکبات کے لیے میٹرکس رال کے طور پر بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے، PA کو سائزنگ ایجنٹ کے جزو کے طور پر منتخب کرنے سے تھرمو پلاسٹک رال پر مبنی مرکبات کی انٹرفیشل مطابقت کو بڑھایا جا سکتا ہے۔

ایک سالوینٹس پر مبنی سائزنگ ایجنٹ پولیول میں ترمیم شدہ PA کو تحلیل کرکے اور اسے ڈی سائز والے T300 کاربن فائبر پر لگا کر تیار کیا گیا تھا۔ اس کی وجہ سے CF/PA66 مرکبات کی تشکیل ہوئی۔ سائزنگ ایجنٹ اور نایلان 66 میٹرکس رال کے درمیان اچھی مطابقت کے نتیجے میں کیمیکل بانڈنگ اور جسمانی جذب کا ہم آہنگی اثر ہوا، جس سے مرکبات کی تناؤ کی طاقت اور اثر کی طاقت کو بالترتیب 40.87% اور 43.59% تک کامیابی سے بہتر بنایا گیا۔

تاہم، اس طریقہ کار میں نامیاتی سالوینٹس کی خاصی مقدار کی ضرورت ہوتی ہے، جو ماحولیاتی اور پیداواری حفاظت کے لیے سنگین خطرات لاحق ہیں، اور سالوینٹس کو خشک کرنے کے لیے توانائی کی کھپت کافی ہے۔ لہذا، پی اے سائزنگ ایجنٹ کی تحقیق کی توجہ بتدریج زیادہ ماحول دوست پانی پر مبنی سائزنگ ایجنٹ کے نظام کی طرف منتقل ہو رہی ہے۔ فی الحال، سرفیکٹنٹس کا استعمال کرتے ہوئے مستحکم منتشر PA ایمولشن حاصل کرنا اور ہائیڈرو فیلک ترمیم کے ذریعے PA ایکوئس سائزنگ ایجنٹوں کو تیار کرنا زیادہ پختہ نقطہ نظر ہیں۔

2. Polyurethane (PU) Sizing Agent

Polyurethane (PU) اپنی منفرد کیمیائی ساخت کی وجہ سے مختلف تھرموپلاسٹک رالوں کے ساتھ اچھی مطابقت اور بانڈنگ طاقت کی نمائش کرتا ہے، جس سے یہ بڑے پیمانے پر سائزنگ ایجنٹ کے طور پر قابل اطلاق ہوتا ہے۔ یوریتھین اور کاربونیٹ کے ڈھانچے کے درمیان مماثلت اور مطابقت کا فائدہ اٹھاتے ہوئے، PU کو سالوینٹ طریقہ کے ذریعے کاربن فائبر (CF)/تھرمو پلاسٹک پولی کاربونیٹ (PC) کمپوزٹ میں ریشوں کو سائز دینے کے لیے ایک سائزنگ ایجنٹ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

پولیوریتھین (PU) سائزنگ ایجنٹ کی تھرمل استحکام بہترین ہے۔ اس کا وزن صرف 270 ڈگری تک کے درجہ حرارت پر کم ہونا شروع ہوتا ہے۔ یہ پولی کاربونیٹ (PC) میٹرکس میں کاربونیٹ ڈھانچے کے ساتھ کیمیکل بانڈنگ کی اجازت دیتا ہے، جس کے نتیجے میں کمپوزٹ کی انٹرلیمینر قینچ کی طاقت میں 38.1 MPa سے 62.9 MPa تک اضافہ ہوتا ہے، جو کہ 65% بہتری کی نمائندگی کرتا ہے۔

تاہم، ماحولیاتی مسائل پر بڑھتے ہوئے زور کے ساتھ، سالوینٹس پر مبنی PU سائز سازی کرنے والے ایجنٹوں کو آہستہ آہستہ پانی پر مبنی سائز کرنے والے ایجنٹوں کے نظام سے تبدیل کیا جا رہا ہے۔ پانی پر مبنی PU سائز سازی کے ایجنٹوں کی تیاری کے لیے ایملشن ڈسپریشن عام طور پر استعمال ہونے والے طریقوں میں سے ایک ہے۔ واٹر بیسڈ ایملشن پی یو سائزنگ ایجنٹوں کو عام درجہ حرارت کے خشک ہونے والے حالات میں چھ ماہ تک ذخیرہ کیا جا سکتا ہے، جس میں گرمی کی مزاحمت 280–300 ڈگری تک پہنچ جاتی ہے، جو CF/PA66 کمپوزٹ کی انٹرلیمینر قینچ کی طاقت کو 78 MPa سے زیادہ کر سکتی ہے، جس سے زیادہ کا مظاہرہ ہوتا ہے۔ اہم اضافہ.

Polyarylether Sizing ایجنٹ

پولیری لیتھرز پولیمر ہیں جن میں خوشبو دار حلقے اور ایتھر ربط ہوتے ہیں۔ معروف مثالوں میں پولیتھر ایتھر کیٹون (پی ای ای کے)، پولی فینیلین سلفائیڈ (پی پی ایس)، اور پولیتھرسلفون (پی ای ایس) شامل ہیں۔ سخت بینزین کے حلقے اور لچکدار ایتھر ربط ان مواد کو بہترین مکینیکل اور تھرمل خصوصیات سے مالا مال کرتے ہیں، جبکہ کچھ نظاموں کو کرسٹل لائن ہونے کی بھی اجازت دیتے ہیں، جو اعلی درجہ حرارت اور مرطوب حالات میں مسلسل استعمال کو قابل بناتے ہیں۔ وہ بڑے پیمانے پر ایرو اسپیس، الیکٹرانکس، توانائی، اور طبی شعبوں میں اعلی کارکردگی والے انجینئرنگ پلاسٹک اور تھرمو پلاسٹک رال کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔

تاہم، پولیری لیتھرز کا سخت اور مستحکم ڈھانچہ، بہت سے فوائد فراہم کرتے ہوئے، ان کے لیے دوسرے فعال گروپوں کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنا بھی مشکل بناتا ہے، جس کی وجہ سے کاربن ریشوں (CF) کے ساتھ کمزور انٹرفیشل بانڈنگ ہوتی ہے۔ لہذا، پولیری لیتھر سسٹمز میں ترمیم کرنا اور سی ایف اور تھرمو پلاسٹک میٹرکس کے ساتھ ان کی بانڈنگ طاقت کو بڑھانے کے لیے سائزنگ ایجنٹوں کی تیاری ایک ترجیحی مسئلہ بن گیا ہے۔ پولیری لیتھر مالیکیولز میں فعال گروپوں کو متعارف کرانے کے لیے مضبوط تیزاب کا علاج ایک مؤثر طریقہ ہے۔

سلفونیشن ٹریٹمنٹ کے ذریعے، سوڈیم سلفونیٹ ڈھانچے (−SO3Na) کو PEEK سسٹم میں ایک سائزنگ ایجنٹ تیار کرنے کے لیے متعارف کرایا گیا۔ سلفونک گروپس فائبر کی سطح پر موجود گروپوں کے ساتھ ہائیڈروجن بانڈز بنا سکتے ہیں، اور سائزنگ ایجنٹ PEEK میٹرکس کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے، جو میٹرکس رال کو گیلا کرنے اور CF میں گھسنے میں سہولت فراہم کرتا ہے۔ جامع مواد کی انٹرلامینر قینچ کی طاقت 78.2 MPa تک پہنچ گئی۔

مزید برآں، ایک سالوینٹس پر مبنی ہائبرڈ سائزنگ ایجنٹ کو گرافین آکسائیڈ (GO) میں ترمیم کرکے تیار کیا گیا تھا جس کی ڈائمین ساخت پولیتھرسلفون (PES) سے ملتی جلتی تھی، جس نے نہ صرف فعال امینو گروپ متعارف کروائے بلکہ نظام کے تھرمل استحکام کو بھی بہتر کیا۔ مختلف تعاملات جیسے کیمیکل بانڈنگ، ہائیڈروجن بانڈنگ، قطبی کشش، وین ڈیر والز فورسز، اور مکینیکل انٹر لاکنگ سائزنگ ایجنٹ، GO، CF، اور PES میٹرکس کے درمیان ایک مضبوط بانڈ حاصل کر سکتے ہیں، جس کے نتیجے میں انٹرفیشل خصوصیات میں 74.1% بہتری آئی ہے۔ CF/PES مرکبات کا۔

4. پولیمائڈ (PI) سائزنگ ایجنٹ

Polyimides (PI) اعلی کارکردگی والے پولیمر ہیں جو ان کی سالماتی ریڑھ کی ہڈی میں امائڈ کے حلقے پر مشتمل ہوتے ہیں۔ وہ ایک انتہائی سخت زنجیر کی ساخت اور بہترین مکینیکل خصوصیات کے مالک ہیں، جو انہیں اعلی درجہ حرارت والے پولیمر مواد میں سے ایک بناتے ہیں۔ PIs نے ایرو اسپیس، فوجی سازوسامان، الیکٹرانک کمیونیکیشن، اور دیگر شعبوں میں وسیع پیمانے پر درخواستیں پائی ہیں۔ ان میں سے، polyether imide (PEI) سائزنگ ایجنٹس، جو کہ لچکدار ایتھر لنکیجز پر مشتمل ہیں، نے حالیہ برسوں میں اپنے غیر معمولی تھرمل استحکام، بہتر لچک، بہتر حل پذیری، اور تھرمو پلاسٹک ریزن کے ساتھ مطابقت کی وجہ سے اعلی درجہ حرارت کے سائز کرنے والے ایجنٹوں کے طور پر کافی توجہ حاصل کی ہے۔

PI سائز کرنے والے ایجنٹ اعلی درجہ حرارت کو برداشت کر سکتے ہیں، اعلی کارکردگی والے تھرمو پلاسٹک رال پر مبنی مرکبات (جیسے CF/PES اور CF/PEEK کمپوزائٹس) کے لیے مولڈنگ اور استعمال کی شرائط کو پورا کر سکتے ہیں۔ تاہم، پولیری لیتھر سائزنگ ایجنٹوں کی طرح، PI سائزنگ ایجنٹوں کی سخت اور مستحکم مالیکیولر ڈھانچہ کاربن ریشوں (CF) کے ساتھ کم بانڈنگ کی صلاحیت اور ناقص عمل کی صلاحیت کا نتیجہ ہے، جس کی وجہ سے کیمیائی ترمیم کی ضرورت ہوتی ہے۔

PI سائزنگ ایجنٹ میں ترمیم نینو پارٹیکلز کا استعمال کرتے ہوئے ملٹی والڈ کاربن نانوٹوبس (MWCNT) کو PEI کے ڈائیکلورومیتھین محلول میں منتشر کرکے کی گئی۔ سالوینٹس کا طریقہ استعمال کرتے ہوئے، T300 گریڈ CF کپڑے کی سطح کا علاج کیا گیا۔ تحقیق سے پتا چلا کہ مخلوط سائز کرنے والے ایجنٹ میں MWCNT نے مؤثر طریقے سے فعال گروپوں کی ایک بڑی تعداد کو متعارف کرایا اور فائبر کی سطح کو یکساں طور پر ڈھانپ سکتا ہے۔ سائز دینے کے بعد، PEI میں امائیڈ رِنگز MWCNT کی سطح پر ہائیڈروکسیل اور کاربوکسائل گروپس کے ساتھ قطبی تعاملات اور ہائیڈروجن بانڈز تشکیل دے سکتے ہیں، جبکہ π-π اسٹیکنگ تعاملات MWCNT کے خوشبو دار حلقوں اور PEEK میٹرکس رال کے درمیان واقع ہوتے ہیں۔ اس ترمیم نے شگاف کے پھیلاؤ کو نمایاں طور پر روکا، جس کے نتیجے میں جامع مواد کے لیے 90.7 MPa کی انٹرلیمینر شیئر طاقت پیدا ہوئی۔

سختی سے بولیں تو، پولیمائیڈ (PA)، polyurethane (PU)، polyarylether، اور polyimide (PI) سائز کرنے والے ایجنٹوں کی چار اقسام کی نمائندگی کرتے ہیں، جن میں سے ہر ایک مختلف قسم کے تھرمو پلاسٹک رال کے لیے تیار کیا گیا ہے۔ یہ سائزنگ ایجنٹ سسٹم عام طور پر تھرمو پلاسٹک کاربن فائبر مرکبات کی کارکردگی کی خصوصیات کو مؤثر طریقے سے بڑھانے کے لیے استعمال کے دوران مختلف ترمیمات سے گزرتے ہیں۔ مزید برآں، اس بات پر غور کرنا ضروری ہے کہ آیا تجرباتی عمل ماحول پر اہم منفی اثرات کا سبب بن سکتے ہیں۔ بہترین حل تلاش کرنے کے لیے ملکی اور بین الاقوامی سطح پر متعدد ماہرین اور اسکالرز موزوں ترین طریقوں کی نشاندہی کرنے کی کوشش کر رہے ہیں۔