বুলেটপ্রুফ ভেস্ট সুপার ফাইবার: পিবিও ফাইবার

1. উন্নয়নের ইতিহাস
পিবিও ইউএস এয়ারফোর্সের অ্যারোডাইনামিকসের গবেষকরা আবিষ্কার করেছিলেন। পলিবেনজোথিয়াজোলের প্রাথমিক পেটেন্টটি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের স্ট্যানফোর্ড রিসার্চ ইনস্টিটিউট (এসআরআই) দ্বারা অনুষ্ঠিত হয়েছিল। পরবর্তীতে, ডাউ কেমিক্যাল কোম্পানি লাইসেন্স পায় এবং শিল্পগতভাবে PBO তৈরি করে, পাশাপাশি মূল মনোমার সংশ্লেষণ পদ্ধতির উন্নতি করে। নতুন প্রক্রিয়া প্রায় কোনো আইসোমেরিক উপজাত তৈরি করেনি, সংশ্লেষিত মনোমারের ফলন বৃদ্ধি করে এবং শিল্পায়নের ভিত্তি স্থাপন করে। 1990 সালে, জাপানের টয়োবো কোং ডাও কেমিক্যাল থেকে পিবিও পেটেন্ট প্রযুক্তি কিনেছিল। 1991 সালে, Dow-Badische টেক্সটাইল কোম্পানি Toyobo-এর সরঞ্জামগুলিতে PBO ফাইবার তৈরি করে, উল্লেখযোগ্যভাবে PBO ফাইবারের শক্তি এবং মডুলাসকে PPTA ফাইবারের তুলনায় দ্বিগুণ করে। 1994 সালে, Dow-Badische টেক্সটাইল কোম্পানির অনুমতি নিয়ে, Toyobo 400 টন/বছর PBO মনোমার এবং 180 টন/বছর স্পিনিং উৎপাদন করতে সক্ষম একটি উৎপাদন লাইন তৈরি করতে 3 বিলিয়ন ইয়েন বিনিয়োগ করে। 1995 সালের বসন্তে আংশিক যান্ত্রিক উৎপাদন শুরু হয় এবং 1998 সালের মধ্যে, জাইলন নামক পণ্যটির উৎপাদন ক্ষমতা 200 টন/বছরে পৌঁছেছিল। Zylon-এর জন্য Toyobo-এর উন্নয়ন পরিকল্পনা অনুযায়ী, উৎপাদন ক্ষমতা 2000 সালের মধ্যে 380 টন/বছর, 2003 সালের মধ্যে 500 টন/বছর এবং 2008 সালের মধ্যে 1000 টন/বছরে পৌঁছাবে বলে আশা করা হয়েছিল। বর্তমানে, Toyobo বিশ্বের একমাত্র কোম্পানি যা বাণিজ্যিকভাবে সক্ষম। PBO ফাইবার উত্পাদন.
 

2. PBO ফাইবারগুলির বিকাশের সম্ভাবনা

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, উচ্চ-কার্যকারিতা ফাইবার যৌগিক শক্তিবৃদ্ধি উপকরণগুলি ইউরোপ, আমেরিকা এবং জাপানের মতো উন্নত দেশ এবং অঞ্চলগুলিতে উচ্চ-বৃদ্ধি ভবন, বড় সেতু এবং মেরিন ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের মতো নির্মাণ ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। ফাইবার কাপড়কে ইপোক্সি রজন দিয়ে গর্ভধারণ করে এবং এটিকে কংক্রিটের পৃষ্ঠে লাগিয়ে, মূল কাঠামোর লোড বহন ক্ষমতা এবং ভূমিকম্প প্রতিরোধ ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করা যেতে পারে। তাছাড়া, সেতু নির্মাণে, স্টিলের তারগুলি তাদের নিজস্ব ওজনের কারণে দীর্ঘ সেতুর জন্য ব্যবহার করা যায় না। পরিবর্তে, হালকা এবং শক্তিশালী তারের জন্য একটি পছন্দ আছে। PBO ফাইবার থেকে তৈরি তারগুলি, যার উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি এবং ভাল মাত্রিক স্থিতিশীলতা রয়েছে, সেরা পছন্দ। PBO ফাইবারগুলি ধীরে ধীরে তাপ-প্রতিরোধী পদার্থের ক্ষেত্রে ঐতিহ্যবাহী অ্যাসবেস্টস উপকরণগুলিকে প্রতিস্থাপন করছে এবং বর্তমানে 350 ডিগ্রির নিচে তাপমাত্রায় সুগন্ধযুক্ত পলিমাইড এবং অন্যান্য শিখা-প্রতিরোধী ফাইবারগুলির প্রতিস্থাপনের অন্বেষণ করছে৷ 350 ডিগ্রির উপরে তাপমাত্রায়, তারা স্টেইনলেস স্টিল ফাইবার বা সিরামিক ফাইবার এবং অন্যান্য অজৈব ফাইবার প্রতিস্থাপন করছে। যেহেতু অজৈব ফাইবারগুলি বেশ শক্ত এবং স্ক্র্যাচের প্রবণতা যা তাদের কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে, তাই PBO ফাইবারগুলি অজৈব তন্তুগুলির ত্রুটিগুলি কাটিয়ে উঠতে পারে৷ পূর্বে, জৈব তন্তুগুলির তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা অপর্যাপ্ত ছিল (বেশিরভাগই 400 ডিগ্রির নিচে), যা তাদের প্রয়োগের বিকাশকে সীমিত করেছিল। যাইহোক, PBO ফাইবারগুলির পচন তাপমাত্রা 650 ডিগ্রি পর্যন্ত থাকে, যা সমস্ত জৈব তন্তুগুলির মধ্যে সর্বোচ্চ। অতএব, পিবিও ফাইবার দিয়ে 350 ডিগ্রির উপরে অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে জৈব তন্তুগুলির ব্যবহারকে প্রতিস্থাপন করা সম্পূর্ণভাবে সম্ভব, যার ফলে পিবিও ফাইবার তাপ-প্রতিরোধী উপকরণগুলির প্রয়োগ প্রসারিত এবং বিকাশ করা সম্ভব। আন্তর্জাতিক গবেষণা ইঙ্গিত করে যে পিবিও ফাইবারগুলির অন্যান্য ক্ষেত্রে অনেক সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে যেমন বৈদ্যুতিক নিরোধক উপকরণ, উপগ্রহ সনাক্তকরণ, লাইটওয়েট উপকরণ, স্বয়ংচালিত শিল্প এবং গভীর-সমুদ্র তেল ক্ষেত্রের উন্নয়ন। একটি উচ্চ-গতির ট্রেন বডি উপাদান হিসাবে, PBO ফাইবারগুলি শুধুমাত্র শরীরের ওজন কমায় না বরং এর শক্তিও বাড়ায়। PBO ফাইবারের রাসায়নিক প্রতিরোধের ব্যবহার করে, বিভিন্ন জারা-প্রতিরোধী প্রতিরক্ষামূলক পোশাক তৈরি করা যেতে পারে। মহাকাশ অনুসন্ধানে, সীমিত বোঝা কমাতে, PBO ফাইবারগুলি মহাকাশে ব্যবহৃত ফাস্টেনার এবং স্ট্র্যাপ তৈরির জন্য উপযুক্ত। মহাজাগতিক স্থান পরিবেশের তাপমাত্রার পরিসরে -10 ডিগ্রি থেকে 460 ডিগ্রি পর্যন্ত, এটি তাপ-প্রতিরোধী সনাক্তকারী বেলুনের জন্য উপাদান হিসাবেও ব্যবহার করা যেতে পারে। ক্রীড়া প্রতিযোগিতার পাল তোলার ক্ষেত্রে, পালগুলি প্রধানত উচ্চ-শক্তি এবং উচ্চ-মডুলাস ফাইবার দিয়ে তৈরি শীটের মতো পাতলা প্লেট থেকে তৈরি করা হয়। বাতাসের সংস্পর্শে আসার সময় পালগুলির বিকৃতি কমাতে, রেসিং পাল তৈরির জন্য সর্বোচ্চ মডুলাস পিবিও ফাইবারগুলির সন্ধান করতে হবে। PBO ফাইবারগুলির চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের কারণে, এগুলি গল্ফ ক্লাব, টেনিস র‌্যাকেট, স্কি পোল, স্কি বোর্ড, সার্ফবোর্ড, তীরন্দাজ বোস্ট্রিং এবং সাইকেল রেসিং চাকা তৈরির জন্য সেরা উপকরণ। PBO ফাইবারগুলির মূল প্রযুক্তি গবেষণা এবং উন্নয়ন এবং শিল্পায়ন চীনকে বিদেশী প্রযুক্তির দীর্ঘমেয়াদী নিয়ন্ত্রণ এবং একচেটিয়াতা থেকে মুক্ত হতে এবং স্বাধীন উদ্ভাবন, উজ্জ্বল সম্ভাবনা এবং দেশীয় এবং বৃহৎ আকারের উন্নয়নের ব্যাপক প্রয়োগের পথে যাত্রা করতে সক্ষম করে। PBO ফাইবার এর. এটি চীনের মহাকাশ, জাতীয় প্রতিরক্ষা, সামরিক এবং বেসামরিক শিল্পে উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন পিবিও উপকরণগুলির উন্নয়ন এবং টেকসই ব্যবহারে অবদান রাখবে।

3.ফাইবার বৈশিষ্ট্য

Toyobo রিপোর্ট অনুযায়ী, এর উচ্চ-সম্পন্ন PBO ফাইবার পণ্যের শক্তি হল 5.8GPa (জার্মানিতে 5.2GPa হিসাবে রিপোর্ট করা হয়েছে), 180GPa মডুলাস সহ, বিদ্যমান রাসায়নিক তন্তুগুলির মধ্যে সর্বোচ্চ; এটি 600 ডিগ্রী পর্যন্ত তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে এবং এর একটি সীমিত অক্সিজেন সূচক রয়েছে 68, অগ্নিতে জ্বলতে বা সঙ্কুচিত হয় না, অন্যান্য জৈব ফাইবারের তুলনায় উচ্চ তাপ প্রতিরোধ এবং শিখা প্রতিবন্ধকতা প্রদর্শন করে। এটি প্রাথমিকভাবে তাপ-প্রতিরোধী শিল্প টেক্সটাইল এবং ফাইবার-রিইনফোর্সড উপকরণের জন্য ব্যবহৃত হয়।

অন্যান্য উচ্চ-কার্যকারিতা ফাইবারের সাথে PBO-এর তুলনা: PBO ফাইবারের শক্তি, মডুলাস, তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং শিখা প্রতিবন্ধকতা, বিশেষ করে এর শক্তি, শুধুমাত্র ইস্পাত ফাইবারের চেয়ে বেশি নয় বরং কার্বন ফাইবারকেও ছাড়িয়ে যায়। অধিকন্তু, PBO ফাইবার চমৎকার প্রভাব প্রতিরোধ, ঘর্ষণ প্রতিরোধ এবং মাত্রিক স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে এবং এটি হালকা এবং নরম, এটি একটি অত্যন্ত আদর্শ টেক্সটাইল কাঁচামাল তৈরি করে।

PBO, 21 শতকের একটি সুপার-পারফরম্যান্স ফাইবার হিসাবে, অসামান্য শারীরিক, যান্ত্রিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের অধিকারী। এর শক্তি এবং মডুলাস কেভলার ফাইবারের তুলনায় দ্বিগুণ এবং মেটা-অ্যারামিড ফাইবারগুলির তাপ প্রতিরোধের এবং শিখা প্রতিবন্ধকতাও বৈশিষ্ট্যযুক্ত, সামগ্রিক ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে যা সম্পূর্ণরূপে কেভলার ফাইবারগুলিকে ছাড়িয়ে গেছে, যা উচ্চ-কর্মক্ষমতার ক্ষেত্রে অগ্রণী। তন্তু 1 মিলিমিটার ব্যাসের একটি একক পিবিও ফিলামেন্ট 450 কিলোগ্রাম ওজন তুলতে পারে, যা ইস্পাত তারের তন্তুগুলির শক্তির দশ গুণেরও বেশি।
4. PBO ফাইবারগুলির সারফেস পরিবর্তন।

PBO ফাইবার এবং রজন ম্যাট্রিক্সের মধ্যে ইন্টারফেসিয়াল শিয়ার স্ট্রেন্থ (IFSS) বাড়ানো যেতে পারে, কিন্তু অতিরিক্ত পরিমাণে কাপলিং এজেন্ট কাপলিং এজেন্টের একটি পুরু ক্রসলিংকিং স্তরের দিকে নিয়ে যেতে পারে, যা IFSS কমিয়ে দেয়। ফাইবার পৃষ্ঠে প্লাজমা এচিং প্রাথমিকভাবে কাপলিং এজেন্টকে প্রভাবিত করে, একটি গ্রাফ্টেড ক্রসলিংকিং স্তর তৈরি করে যা তন্তুগুলির জন্য নির্দিষ্ট সুরক্ষা প্রদান করে, এইভাবে PBO তন্তুগুলির σ হ্রাস উল্লেখযোগ্য নয়। বিশ্লেষণ দেখায় যে কাপলিং এজেন্ট এবং প্লাজমা পরিবর্তনের সম্মিলিত প্রক্রিয়ার জন্য সর্বোত্তম শর্তগুলি হল: A-187 কাপলিং এজেন্ট সামগ্রী 2%, আর্গন কম-তাপমাত্রার প্লাজমা চিকিত্সার সময় 2 মিনিট, চাপ 50 Pa, এবং শক্তি 30 W. নির্বাচিত কাপলিং এজেন্টগুলির মধ্যে, A-187 প্রকারটি পিবিও ফাইবার এবং ইপোক্সি রেজিনের মধ্যে IFSS উন্নত করার জন্য সর্বোত্তম প্রভাব ফেলে, যার সর্বোত্তম উপাদান 2%। (1) যখন A-187 বিষয়বস্তু 2% হয়, এবং আর্গন নিম্ন-তাপমাত্রার প্লাজমা চিকিত্সার অবস্থা 2 মিনিট, 30 W, এবং 50 Pa হয়, তখন পরিবর্তিত PBO ফাইবারের IFSS 10.44 MPa পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে, যা পরিবর্তনের জন্য শুধুমাত্র A-187 কাপলিং এজেন্ট ব্যবহারের তুলনায় এটি একটি 52% বৃদ্ধি, এবং মূল ফাইবারের IFSS-এর তুলনায় 78% বৃদ্ধি৷ PBO ফাইবারের ভেজাতাও উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়েছে। (2) একটি কাপলিং এজেন্টের সাথে মিলিত আর্গন লো-টেম্পারেচার প্লাজমা দ্বারা পরিবর্তিত PBO ফাইবারগুলির জন্য, সময়ের সাথে সাথে IFSS-এর পতন উল্লেখযোগ্য নয়; যোগাযোগের কোণ বৃদ্ধিও তাৎপর্যপূর্ণ নয়, স্থিতিশীলতার দিকে একটি প্রবণতা দেখায় এবং এমনকি সামান্য নিম্নগামী প্রবণতাও রয়েছে। একটি কাপলিং এজেন্টের সাথে মিলিত আর্গন নিম্ন-তাপমাত্রার প্লাজমা দ্বারা পরিবর্তিত PBO ফাইবারগুলির অবক্ষয় প্রভাব উচ্চারিত হয় না।

5. প্রস্তুতি
PBO সংশ্লেষিত হয় 4,{1}}ডায়ামিনোরসোরসিনল ডাইহাইড্রোক্লোরাইড (এছাড়াও DAR·2HCl নামেও পরিচিত) এর দ্রাবক পলিফসফরিক অ্যাসিড (PPA) এর দ্রাবক টেরেফথালিক অ্যাসিডের সাথে, অথবা P2O5 ব্যবহার করে ডিহাইড্রেশনের মাধ্যমে। PPA একটি দ্রাবক হিসাবে এবং পলিকনডেনসেশনের জন্য অনুঘটক হিসাবে উভয়ই কাজ করে। মোনোমার DAR·2HCl এর সংশ্লেষণ সফলভাবে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ডাও কেমিক্যাল কোম্পানি দ্বারা তৈরি করা হয়েছে, কাঁচামাল হিসেবে ট্রাইক্লোরোবেনজিন থেকে শুরু করে। এই পদ্ধতিটি সংশ্লেষণের সময় আইসোমারের গঠন এড়ায়, উচ্চ ফলন দেয় এবং PBO-এর শিল্প উৎপাদনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। পলিমার ডোপ একটি শুকনো-ভিজা স্পিনিং প্রক্রিয়া ব্যবহার করে কাটা হয়, তারপরে ধোয়া এবং শুকানো হয়। তরল স্ফটিক বৈশিষ্ট্যে দ্রবীভূত হলে, লিকুইড ক্রিস্টাল স্পিনিংয়ের ব্যবহার একটি বর্ধিত চেইন কাঠামো তৈরি করতে পারে, প্রাথমিক স্প্যান ফাইবার (AS ফাইবার - স্ট্যান্ডার্ড টাইপ) এর শক্তি 3.53 N/tex এর বেশি এবং একটি স্থিতিস্থাপক মডুলাস 10.84 N/ এর বেশি। টেক্স মডুলাস উন্নত করার জন্য, তাপ চিকিত্সা প্রায় 600 ডিগ্রিতে সঞ্চালিত হতে পারে, যার ফলে একই শক্তি বজায় রেখে 176.4 N/tex পর্যন্ত মডুলাস সহ একটি উচ্চ মডুলাস ফাইবার (HM ফাইবার - উচ্চ মডুলাস টাইপ) হয়।
 

6.আবেদন
PBO ফাইবারগুলি তাদের চমৎকার তাপ প্রতিরোধের, উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ মডুলাস দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যা তাদের ব্যাপকভাবে প্রযোজ্য করে তোলে।
(1) ফিলামেন্টের প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে রাবার পণ্যগুলির জন্য শক্তিশালীকরণ সামগ্রী যেমন টায়ার, কনভেয়র বেল্ট এবং পায়ের পাতার মোজাবিশেষ; বিভিন্ন প্লাস্টিক এবং কংক্রিটের জন্য শক্তিশালীকরণ উপকরণ; ব্যালিস্টিক ক্ষেপণাস্ত্র এবং যৌগিক উপকরণগুলির জন্য উপাদানগুলিকে শক্তিশালী করা; ফাইবার অপটিক তারের জন্য উত্তেজনা সদস্য এবং প্রতিরক্ষামূলক ঝিল্লি; বৈদ্যুতিক তার, হেডফোন তার এবং অন্যান্য নমনীয় তারের জন্য ফাইবার শক্তিশালীকরণ; দড়ি এবং তারের জন্য উচ্চ-টেনসিল উপকরণ; উচ্চ-তাপমাত্রা পরিস্রাবণের জন্য তাপ-প্রতিরোধী ফিল্টার উপকরণ; ক্ষেপণাস্ত্র এবং বুলেটগুলির জন্য প্রতিরক্ষামূলক সরঞ্জাম, বুলেটপ্রুফ ভেস্ট, বুলেটপ্রুফ হেলমেট এবং উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ফ্লাইট স্যুট; টেনিস, স্পিডবোট, রেসিং ইয়ট জন্য ক্রীড়া সরঞ্জাম; উচ্চ-গ্রেড স্পিকার ডায়াফ্রাম, নতুন যোগাযোগ উপকরণ; মহাকাশ উপকরণ, ইত্যাদি

(2) কাটা ফাইবার এবং সজ্জার প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে ঘর্ষণ সামগ্রী এবং সিলিং গ্যাসকেটের জন্য শক্তিশালী ফাইবার; বিভিন্ন রজন এবং প্লাস্টিক, ইত্যাদির জন্য উপকরণ উন্নত করা
(3) সুতার প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে অগ্নিনির্বাপক পোশাক; গলিত ধাতু পরিচালনার জন্য তাপ-প্রতিরোধী কাজের পোশাক, যেমন ফাউন্ড্রি এবং ঢালাইয়ের পোশাক; কাটা প্রতিরোধের জন্য প্রতিরক্ষামূলক পোশাক, নিরাপত্তা গ্লাভস, এবং নিরাপত্তা জুতা; রেস কার ড্রাইভার স্যুট, জকি পোশাক; বিভিন্ন ক্রীড়া পোশাক এবং সক্রিয় ক্রীড়া গিয়ার; ক্যারেস পাইলট স্যুট; কাটা বিরোধী সরঞ্জাম, ইত্যাদি
(4) সংক্ষিপ্ত ফাইবারের প্রয়োগের মধ্যে প্রধানত অ্যালুমিনিয়াম এক্সট্রুশন প্রক্রিয়াকরণের জন্য তাপ-প্রতিরোধী বাফার অনুভূত প্যাড অন্তর্ভুক্ত থাকে; উচ্চ-তাপমাত্রা পরিস্রাবণের জন্য তাপ-প্রতিরোধী ফিল্টার উপকরণ; তাপ সুরক্ষা বেল্ট, ইত্যাদি