ইঞ্জিনিয়ারিং প্লাস্টিক: পলিকার্বোনেট (পিসি) – বৈশিষ্ট্য, প্রয়োগ এবং উন্নয়ন (1)

পলিকার্বোনেটের সংজ্ঞা এবং গঠন

পলিকার্বোনেট হল উচ্চ আণবিক পলিমারের একটি শ্রেণী যার আণবিক শৃঙ্খলে কার্বনেট গ্রুপ থাকে। এস্টার গ্রুপের গঠনের পার্থক্য অনুসারে, এগুলিকে বিভিন্ন ধরণের শ্রেণীতে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে যেমন অ্যালিফ্যাটিক পিসি, অ্যালিসাইক্লিক পিসি এবং অ্যারোমেটিক পিসি। এর মধ্যে, অ্যালিফ্যাটিক এবং অ্যালিফ্যাটিক-অ্যারোমেটিক পলিকার্বোনেটগুলির দুর্বল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের কারণে ইঞ্জিনিয়ারিং প্লাস্টিকের ক্ষেত্রে সীমিত প্রয়োগ রয়েছে।

বর্তমানে, শিল্পে উৎপাদিত প্রধান প্রকার হল অ্যারোমেটিক পলিকার্বোনেট, বিশেষ করে বিসফেনল এ-টাইপ অ্যারোমেটিক পলিকার্বোনেট। এর রাসায়নিক সূত্র হল ফসজিন বা ডাইফেনাইল কার্বনেট সহ বিসফেনল এ-এর পলিকনডেনসেশন পণ্য। এই অনন্য আণবিক গঠন পলিকার্বোনেটকে চমৎকার বৈশিষ্ট্যের একটি সিরিজ প্রদান করে, যা এটিকে অসংখ্য উপকরণের মধ্যে আলাদা করে তোলে।

পলিকার্বোনেটের বৈশিষ্ট্য

(I) অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য

পলিকার্বোনেট ব্যতিক্রমী স্বচ্ছতা নিয়ে গর্ব করে, যার আলোর সঞ্চালন ক্ষমতা ৯০% এরও বেশি, যা অজৈব কাচের কাছাকাছি, যা এটিকে অপটিক্যাল ক্ষেত্রে উজ্জ্বল করতে সক্ষম করে। অপটিক্যাল ডিস্ক, লেন্স এবং অপটিক্যাল লেন্সের মতো নির্ভুল অপটিক্যাল উপাদান তৈরিতে ব্যবহৃত হোক বা বড় ল্যাম্পশেড, প্রতিরক্ষামূলক কাচ এবং জানালার কাচের মতো দৈনন্দিন অপটিক্যাল পণ্য তৈরিতে ব্যবহৃত হোক, পলিকার্বোনেট তার উচ্চ স্বচ্ছতার কারণে ব্যবহারকারীদের একটি স্পষ্ট দৃশ্যমান অভিজ্ঞতা প্রদান করতে পারে। এদিকে, এর ভালো রঞ্জন অভিযোজনযোগ্যতা পণ্যগুলিকে বিভিন্ন পরিস্থিতিতে নান্দনিক চাহিদা পূরণ করে বিভিন্ন ধরণের রঙের প্রদর্শন করতে দেয়।

(II) যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য

পলিকার্বোনেট চমৎকার প্রভাব প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদর্শন করে, যার খাঁজযুক্ত আইজড প্রভাব শক্তি 600-900 J/m পর্যন্ত, যা ইঞ্জিনিয়ারিং প্লাস্টিকের মধ্যে শীর্ষস্থানীয়। এর শক্ত কিন্তু অনমনীয় বৈশিষ্ট্যগুলি এটিকে সহজেই ভেঙে না পড়ে উল্লেখযোগ্য বাহ্যিক প্রভাব সহ্য করতে সক্ষম করে এবং এই উচ্চতর যান্ত্রিক কর্মক্ষমতা শক্তি এবং প্রভাব প্রতিরোধের জন্য কঠোর প্রয়োজনীয়তা সহ অসংখ্য ক্ষেত্রে এর প্রয়োগের জন্য একটি শক্ত ভিত্তি স্থাপন করে।

এছাড়াও, পলিকার্বোনেটের প্রসার্য এবং নমনীয় শক্তি নাইলন এবং পলিঅক্সিমিথিলিনের সাথে তুলনীয়, যা থার্মোপ্লাস্টিক প্লাস্টিকের মধ্যে আলাদা এবং গ্লাস ফাইবার-রিইনফোর্সড ফেনোলিক রেজিন বা অসম্পৃক্ত পলিয়েস্টারের স্তরের কাছাকাছি। তাছাড়া, ছাঁচে তৈরি অংশগুলি উচ্চ-নির্ভুলতা সহনশীলতার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে এবং বিস্তৃত পরিবেশগত পরিবর্তনের উপর মাত্রিক স্থিতিশীলতা বজায় রাখতে পারে, যার ধ্রুবক ছাঁচনির্মাণ সংকোচন হার 0.5-0.7%। এটির অসাধারণ ক্রিপ প্রতিরোধ ক্ষমতাও রয়েছে।

(তৃতীয়) তাপীয় বৈশিষ্ট্য

পলিকার্বোনেটের কাচের রূপান্তর তাপমাত্রা প্রায় ১৪৭°C এবং তাপ বিকৃতি তাপমাত্রা ১৩৫°C, যা এটিকে -৪৫°C থেকে ১২০°C তাপমাত্রার মধ্যে দীর্ঘ সময়ের জন্য স্থিতিশীলভাবে ব্যবহার করার অনুমতি দেয়। এই চমৎকার তাপীয় স্থিতিশীলতা এটিকে বিভিন্ন জটিল কাজের পরিবেশের সাথে খাপ খাইয়ে নিতে সক্ষম করে; ঠান্ডা মেরু অঞ্চলে হোক বা গরম গ্রীষ্মমন্ডলীয় জলবায়ুতে, পলিকার্বোনেট দিয়ে তৈরি পণ্যগুলি স্বাভাবিকভাবে কাজ করতে পারে।

এছাড়াও, পলিকার্বোনেট 220-230°C তাপমাত্রায় গলে যায় এবং এর তাপীয় পচন তাপমাত্রা 310°C এর বেশি হয়। এটি একটি স্ব-নির্বাপক রজন, যা উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে ব্যবহার করার সময় কিছুটা হলেও এর সুরক্ষা বৃদ্ধি করে।

(চতুর্থ) রাসায়নিক স্থিতিশীলতা

পলিকার্বোনেটের দুর্বল অ্যাসিড, দুর্বল ক্ষার এবং নিরপেক্ষ তেলের প্রতি ভালো প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে এবং এই রাসায়নিক পদার্থ ধারণকারী পরিবেশে স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা বজায় রাখতে পারে। তবে, এটি শক্তিশালী ক্ষারগুলির প্রতি তুলনামূলকভাবে সংবেদনশীল এবং তাদের দ্বারা ক্ষয় প্রবণ, এবং এর অতিবেগুনী প্রতিরোধ ক্ষমতা তুলনামূলকভাবে কম।

অতএব, ব্যবহারিক প্রয়োগে, পলিকার্বোনেটের পরিষেবা জীবন বাড়ানোর জন্য নির্দিষ্ট পরিষেবা পরিবেশ অনুসারে উপযুক্ত সুরক্ষা বা পরিবর্তনের চিকিৎসা প্রয়োগ করা উচিত।

পলিকার্বোনেট উৎপাদন প্রক্রিয়া

(I) ফসজিন পদ্ধতি (ইন্টারফেসিয়াল পলিকনডেনসেশন)

ফসজিন পদ্ধতি বর্তমানে পলিকার্বোনেট উৎপাদনের মূলধারার প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি। এই প্রক্রিয়ায়, বিসফেনল এ ক্ষারীয় দ্রবণে ফসজিনের সাথে বিক্রিয়া করে উচ্চ আণবিক ওজনের পিসি তৈরি করে। এই পদ্ধতির সুবিধা হল এটি উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং চমৎকার মানের পলিকার্বোনেট পণ্য তৈরি করতে পারে।

তবে, ফসজিন একটি অত্যন্ত বিষাক্ত গ্যাস, যার উৎপাদনের সময় অপারেটর এবং পরিবেশের নিরাপত্তা নিশ্চিত করার জন্য কঠোর সুরক্ষা ব্যবস্থা প্রয়োজন। উপরন্তু, এটি উৎপাদন সরঞ্জামের সিলিং এবং জারা প্রতিরোধের উপর অত্যন্ত উচ্চ প্রয়োজনীয়তা আরোপ করে, যা উৎপাদন খরচ এবং প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ বৃদ্ধি করে।

(II) ট্রান্সেস্টেরিফিকেশন পদ্ধতি (গলিত পলিকনডেনসেশন)

পলিকার্বোনেটের আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ উৎপাদন প্রক্রিয়া হল ট্রান্সেস্টেরিফিকেশন পদ্ধতি। এটি উচ্চ-তাপমাত্রা এবং ভ্যাকুয়াম অবস্থায় পলিকনডেনসেশন বিক্রিয়া সম্পাদনের জন্য কাঁচামাল হিসেবে ডাইফেনাইল কার্বনেট এবং বিসফেনল এ ব্যবহার করে।

এই পদ্ধতিতে তুলনামূলকভাবে সহজ প্রক্রিয়া প্রবাহ রয়েছে এবং এতে অত্যন্ত বিষাক্ত ফসজিন ব্যবহারের প্রয়োজন হয় না, যা উৎপাদন প্রক্রিয়ায় নিরাপত্তা ঝুঁকি কিছুটা কমিয়ে দেয়। তবে, ট্রান্সেস্টেরিফিকেশন পদ্ধতির কিছু অসুবিধাও রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, উৎপাদিত পলিকার্বোনেটের আণবিক ওজন তুলনামূলকভাবে কম, এবং কিছু দিক থেকে ফসজিন পদ্ধতি দ্বারা উৎপাদিত পলিকার্বোনেটের তুলনায় পণ্যের কার্যকারিতা নিম্নমানের হতে পারে। অতএব, এই পদ্ধতিটি কম সান্দ্রতাযুক্ত পণ্য উৎপাদনের জন্য বেশি উপযুক্ত যার আণবিক ওজনের জন্য উচ্চ প্রয়োজনীয়তা নেই।

পলিকার্বোনেট শিল্পের বর্তমান অবস্থা

(১) বিশ্বব্যাপী উৎপাদন ক্ষমতা এবং উৎপাদন

পলিকার্বোনেট (পিসি) এর বিশ্বব্যাপী উৎপাদন ক্ষমতা ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে, যদিও বৃদ্ধির হার ধীরে ধীরে কমছে। ২০২৪ সালে, বিশ্বব্যাপী পিসি উৎপাদন ক্ষমতা বছরে ৪.৭% বৃদ্ধি পেয়েছে, যার উৎপাদন বছরে ৪.০% বৃদ্ধি পেয়েছে এবং উৎপাদন সুবিধার গড় পরিচালনা হার দাঁড়িয়েছে ৬৩.৫%।

বিশ্বব্যাপী পিসি উৎপাদনের আঞ্চলিক ঘনত্ব উত্তর-পূর্ব এশিয়ার দিকে সরে যাচ্ছে, যার উৎপাদন মূলত উত্তর-পূর্ব এশিয়া, পশ্চিম ইউরোপ এবং উত্তর আমেরিকার মতো অঞ্চলে কেন্দ্রীভূত। ২০২৪ সালে, উত্তর-পূর্ব এশিয়া বিশ্বব্যাপী পিসি উৎপাদন ক্ষমতার ৬৬.৩% ছিল, যা প্রথম স্থানে ছিল; পশ্চিম ইউরোপ ১২.৯% ছিল; এবং উত্তর আমেরিকা ১০.৩% ছিল।

শিল্প প্রতিযোগিতার ধরণ অত্যন্ত ঘনীভূত। ২০২৪ সালে, ৩০ টিরও বেশি প্রধান বিশ্বব্যাপী পিসি নির্মাতা ছিল এবং শীর্ষ ১০ নির্মাতার উৎপাদন ক্ষমতা বিশ্বের মোট উৎপাদন ক্ষমতার ৭১.৮% ছিল। তাদের মধ্যে, কোভেস্ট্রো বিশ্বের বৃহত্তম পিসি উৎপাদনকারী।

(২) আন্তর্জাতিক বাণিজ্য পরিস্থিতি

২০২৩ সালে, পলিকার্বোনেট (পিসি) এর আন্তর্জাতিক বাণিজ্যের মোট মূল্য ছিল ৮.৯৩ বিলিয়ন মার্কিন ডলার, যা বছরে ২৩.৫% হ্রাস পেয়েছে, মোট বাণিজ্যের পরিমাণ ৩.২৩২ মিলিয়ন টন, যা আগের বছরের তুলনায় ১৫.৬% কম। দামের দিক থেকে, পিসির বিশ্বব্যাপী গড় রপ্তানি মূল্য ছিল প্রতি টন ২,৭৬১.৬ মার্কিন ডলার, যা বছরে ৯.৪% হ্রাস পেয়েছে।

চীন, ভারত এবং মেক্সিকো হল বিশ্বের প্রধান পিসি আমদানিকারক দেশ, যাদের মোট আমদানি বিশ্বব্যাপী মোট আমদানির প্রায় ৪৩.৯%। দক্ষিণ কোরিয়া, থাইল্যান্ড এবং চীন হল প্রধান রপ্তানিকারক দেশ, যাদের মোট রপ্তানি বিশ্বব্যাপী মোট রপ্তানির প্রায় ৪৪.৪%।

(তৃতীয়) চীনা বাজারের পরিস্থিতি

চীনের পিসি উৎপাদন ক্ষমতার বৃদ্ধির হার কমে গেছে। গত কয়েক বছরে, চীনের পিসি উৎপাদন ক্ষমতা দ্রুত প্রসারিত হয়েছে, এবং শিল্পে সরবরাহ ঘাটতির স্পষ্ট ঘটনা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়েছে। গত দুই বছরে, শিল্পটি যুক্তিসঙ্গত অবস্থায় ফিরে আসতে শুরু করেছে, ক্ষমতা সম্প্রসারণের গতি উল্লেখযোগ্যভাবে ধীর হয়ে গেছে, ধীরে ধীরে পূর্ববর্তী উচ্চ-গতির সম্প্রসারণ থেকে বিদ্যমান স্টককে অপ্টিমাইজ করা এবং দক্ষতা উন্নত করার দিকে স্থানান্তরিত হয়েছে।

২০২৪ সালে, চীনের পিসি উৎপাদন ক্ষমতা বার্ষিক ভিত্তিতে ১৩.১% বৃদ্ধি পেয়েছে এবং এর উৎপাদন বার্ষিক ভিত্তিতে ২২.৬% বৃদ্ধি পেয়েছে। চীনের পিসি আমদানি হ্রাস অব্যাহত রয়েছে, অন্যদিকে রপ্তানি বৃদ্ধি অব্যাহত রয়েছে। ২০২৪ সালে, চীনের পিসি আমদানি বার্ষিক ভিত্তিতে ১৪.৮% হ্রাস পেয়েছে এবং রপ্তানি বছরে ৩৪.৬% বৃদ্ধি পেয়েছে।

চীনের পিসি আমদানি মূলত সাধারণ বাণিজ্য এবং আমদানিকৃত উপকরণ দিয়ে প্রক্রিয়াজাতকরণের মাধ্যমে হয়, যা মোট আমদানির যথাক্রমে ৬৯.৬% এবং ১৮.৯%। চীনের আমদানিকৃত পিসি মূলত দক্ষিণ কোরিয়া, থাইল্যান্ড এবং চীনের তাইওয়ান প্রদেশের মতো দেশ এবং অঞ্চল থেকে আসে, যা মোট আমদানির প্রায় ৬০.৩%।

চীনের পিসির আপাত ব্যবহার বছরে ৮.৯% বৃদ্ধি পেয়েছে এবং স্বয়ংসম্পূর্ণতার হার বছরে ৯.৯ শতাংশ বৃদ্ধি পেয়েছে। বেশ কয়েকটি নতুন এবং সম্প্রসারিত সুবিধা সম্পন্ন এবং চালু হওয়ার সাথে সাথে, চীনের পিসি উৎপাদন ক্ষমতা আরও বৃদ্ধি পাবে এবং সরবরাহের পরিমাণও দ্রুত বৃদ্ধি পাবে। যদিও নতুন সুবিধাগুলি থেকে প্রাপ্ত পণ্যগুলি এখনও আমদানিকৃত উপকরণগুলি দ্রুত এবং কার্যকরভাবে প্রতিস্থাপন করার জন্য পর্যাপ্ত নয়, স্বয়ংসম্পূর্ণতার হার উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে এবং বিদেশী কাঁচামালের উপর নির্ভরতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে।