1. ترقی کی تاریخ
پی بی او کو ریاستہائے متحدہ کی فضائیہ کے ایروڈینامکس ڈویلپمنٹ میں محققین نے ایجاد کیا تھا۔ پولی بینزوکسازول کا بنیادی پیٹنٹ ابتدائی طور پر ریاستہائے متحدہ کی اسٹینفورڈ یونیورسٹی میں اسٹینفورڈ ریسرچ انسٹی ٹیوٹ (SRI) کے پاس تھا۔ بعد میں، ڈاؤ کیمیکل کمپنی نے اجازت حاصل کی اور صنعتی طور پر PBO تیار کیا، جبکہ مونومر کے اصل ترکیب کے طریقہ کار کو بھی بہتر کیا۔ نئے عمل نے تقریباً کوئی آئسومرک ضمنی مصنوعات تیار نہیں کیں، جس سے ترکیب شدہ مونومر کی پیداوار میں اضافہ ہوا اور صنعت کاری کی بنیاد رکھی گئی۔ 1990 میں جاپان کی ٹویوبو کمپنی لمیٹڈ نے ڈاؤ کیمیکل کمپنی سے پی بی او پیٹنٹ ٹیکنالوجی خریدی۔ 1991 میں، Dow-Badische Fibers Inc. نے Toyobo Co., Ltd. کے سازوسامان پر PBO فائبر تیار کیا، جس سے PBO فائبر کی طاقت اور ماڈیولس کو PPTA فائبر سے دوگنا ہو گیا۔ 1994 میں، Dow-Badische Fibers Inc. سے اجازت لے کر، Toyobo Co., Ltd نے 400 ٹن PBO monomers اور 180 ٹن اسپننگ کی سالانہ پیداوار کے ساتھ پیداواری لائن بنانے کے لیے 3 بلین جاپانی ین کی سرمایہ کاری کی۔ 1995 کے موسم بہار میں، اس نے جزوی مشینی پیداوار شروع کی، اور 1998 تک، پیداواری صلاحیت 200 ٹن/سال تک پہنچ گئی، تجارتی نام Zylon کے ساتھ۔ زیلون کے لیے ٹویوبو کے ترقیاتی منصوبے کے مطابق، پیداواری صلاحیت 2000 میں 380 ٹن فی سال، 2003 میں 500 ٹن فی سال، اور 2008 میں 1000 ٹن فی سال تک پہنچنے کی توقع تھی۔ فی الحال، ٹویوبو کمپنی، لمیٹڈ واحد کمپنی رہ گئی ہے۔ دنیا تجارتی طور پر پی بی او فائبر پیدا کرنے کے قابل ہے۔
2. پی بی او فائبر ڈویلپمنٹ کے امکانات
حالیہ برسوں میں، یورپ، امریکہ، اور جاپان جیسے ترقی یافتہ ممالک اور خطوں نے اونچی عمارتوں، بڑے پلوں اور میرین انجینئرنگ کے تعمیراتی شعبوں میں اعلیٰ کارکردگی والے فائبر سے تقویت یافتہ جامع مواد کو وسیع پیمانے پر استعمال کیا ہے۔ فائبر کے کپڑے کو ایپوکسی رال کے ساتھ امپریگنیٹ کرکے اور اسے کنکریٹ کی سطح پر لگا کر، اصل ڈھانچے کی بوجھ برداشت کرنے کی صلاحیت اور زلزلے کی مزاحمت کو نمایاں طور پر بہتر کیا جا سکتا ہے۔ مزید برآں، پل کی تعمیر میں، اسٹیل کیبلز کو ان کے اپنے وزن کی وجہ سے طویل پلوں کے لیے استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ اس کے بجائے، ہلکی اور مضبوط کیبلز کو ترجیح دی جاتی ہے۔ پی بی او ریشوں سے بنی کیبلز، جن میں اعلیٰ طاقت، اچھی جہتی استحکام ہے، بہترین انتخاب ہیں۔
پی بی او ریشے دھیرے دھیرے گرمی سے بچنے والے مواد کے میدان میں روایتی ایسبیسٹس مواد کی جگہ لے رہے ہیں اور فی الحال 350 ڈگری سے کم ایپلی کیشنز کی تلاش کر رہے ہیں تاکہ شعلہ retardant ریشوں جیسے خوشبودار پولیمائڈس کو تبدیل کیا جا سکے۔ 350 ڈگری سے اوپر، وہ سٹینلیس سٹیل یا سیرامک فائبر جیسے غیر نامیاتی ریشوں کی جگہ لے رہے ہیں۔ چونکہ غیر نامیاتی ریشے سخت اور خروںچ کا شکار ہوتے ہیں جو ان کی کارکردگی کو متاثر کرتے ہیں، اس لیے پی بی او ریشے ان کوتاہیوں پر قابو پانے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ پہلے، نامیاتی ریشوں کی حرارت کی مزاحمت ناکافی تھی (زیادہ تر 400 ڈگری سے نیچے)، جس کی وجہ سے ان کے استعمال کی نشوونما محدود تھی۔ تاہم، پی بی او ریشوں کا گلنے کا درجہ حرارت 650 ڈگری ہے، جو تمام نامیاتی ریشوں میں سب سے زیادہ ہے۔ لہذا، 350 ڈگری سے اوپر کی ایپلی کیشنز میں نامیاتی ریشوں کو پی بی او ریشوں سے تبدیل کرنا مکمل طور پر ممکن ہے جہاں پہلے نامیاتی ریشوں کا استعمال کرنا مشکل تھا، اس طرح پی بی او فائبر گرمی سے بچنے والے مواد کے اطلاق کو وسیع اور تیار کرنا۔
بین الاقوامی تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ پی بی او ریشوں کے دوسرے شعبوں میں بہت سے ایپلی کیشنز ہیں جیسے برقی موصلیت کا مواد، سیٹلائٹ کا پتہ لگانے، ہلکا پھلکا مواد، آٹوموٹو انڈسٹری، اور گہرے سمندر میں تیل کے میدان کی ترقی۔ تیز رفتار ٹرین کی باڈیز میں استعمال ہونے والے پی بی او فائبر نہ صرف گاڑی کا وزن کم کرتے ہیں بلکہ اس کی طاقت بھی بڑھاتے ہیں۔ پی بی او ریشوں کی کیمیائی مزاحمت کا استعمال کرتے ہوئے، مختلف سنکنرن مزاحم حفاظتی لباس بنائے جا سکتے ہیں۔ ایرو اسپیس میں، محدود بوجھ کو کم کرنے کے لیے، پی بی او ریشے خلا میں استعمال ہونے والے فاسٹنرز اور پٹے بنانے کے لیے موزوں ہیں۔ کائناتی درجہ حرارت کی رینج میں -10 ڈگری سے لے کر 460 ڈگری تک، انہیں گرمی سے بچنے والے غباروں کے لیے مواد کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کھیلوں کے مقابلے جہاز رانی میں، سیل بنیادی طور پر اعلیٰ طاقت والے، ہائی ماڈیولس فائبر سے بنی پلیٹ نما پتلی مواد سے بنتی ہے۔ جب بادلوں کو ہوا سے اڑا دیا جاتا ہے تو خرابی کو کم کرنے کے لیے، مسابقتی سیلنگ سیل بنانے کے لیے اعلیٰ ترین ماڈیولس PBO ریشوں کی تلاش کرنی چاہیے۔ پی بی او ریشوں کی بہترین مکینیکل خصوصیات کے پیش نظر، یہ گولف کلب، ٹینس ریکٹس، سکی پولز، سکی بورڈز، سرف بورڈز، تیر اندازی کے کمانوں اور ریسنگ سائیکلوں کی تیاری کے لیے بھی بہترین مواد ہیں۔
پی بی او ریشوں کی کلیدی ٹیکنالوجی کی تحقیق اور ترقی اور صنعت کاری چین کو غیر ملکی ٹیکنالوجی کے طویل مدتی کنٹرول اور اجارہ داری سے آزاد ہونے، آزاد اختراع، روشن امکانات اور ملکی اور بڑے پیمانے پر ترقی کے وسیع اطلاق کی راہ پر گامزن ہونے کے قابل بنا سکتی ہے۔ پی بی او ریشوں کا۔ یہ چین کی ایرو اسپیس، قومی دفاع، فوجی اور شہری صنعتوں میں اعلیٰ کارکردگی والے پی بی او مواد کی ترقی اور پائیدار استعمال میں معاون ثابت ہوگا۔
3۔فائبر پراپرٹیز
ٹویوبو کی رپورٹوں کے مطابق، ان کے اعلیٰ درجے کے PBO فائبر پروڈکٹ کی طاقت 5.8 GPa ہے (جرمنی میں 5.2 GPa کے طور پر رپورٹ کی جاتی ہے)، 180 GPa کا ماڈیولس، جو موجودہ کیمیائی ریشوں میں سب سے زیادہ ہے۔ یہ 68 کے محدود آکسیجن انڈیکس کے ساتھ، 600 ڈگری تک درجہ حرارت کو برداشت کر سکتا ہے، اور شعلوں میں جلتا یا سکڑتا نہیں، کسی بھی دوسرے نامیاتی فائبر کے مقابلے میں زیادہ گرمی کی مزاحمت اور شعلہ تابکاری کو ظاہر کرتا ہے۔ یہ بنیادی طور پر گرمی سے بچنے والے صنعتی ٹیکسٹائل اور فائبر سے تقویت یافتہ مواد کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
دیگر اعلی کارکردگی والے ریشوں کے ساتھ پی بی او کی کارکردگی کا موازنہ:
جیسا کہ جدول سے دیکھا جا سکتا ہے، پی بی او ریشے اعلیٰ طاقت، ماڈیولس، حرارت کی مزاحمت، اور شعلہ ریزہ ریزہ کی نمائش کرتے ہیں۔ خاص طور پر، پی بی او ریشوں کی طاقت نہ صرف اسٹیل ریشوں سے زیادہ ہے بلکہ کاربن ریشوں سے بھی زیادہ ہے۔ مزید برآں، PBO فائبر اثر مزاحمت، رگڑ مزاحمت، اور جہتی استحکام میں بہترین ہیں۔ وہ ہلکے اور لچکدار بھی ہیں، جو انہیں ایک مثالی ٹیکسٹائل خام مال بناتے ہیں۔
PBO، 21ویں صدی کے ایک سپر پرفارمنس فائبر کے طور پر، غیر معمولی طور پر بہترین جسمانی اور مکینیکل خصوصیات کے ساتھ ساتھ کیمیائی خصوصیات کا حامل ہے۔ اس کی طاقت اور ماڈیولس کیولر ریشوں سے دوگنا ہے اور یہ میٹا-آرامیڈ ریشوں کی تھرمل مزاحمت اور شعلہ ریٹارڈنسی کو بھی شریک کرتا ہے۔ مزید برآں، اس کی جسمانی اور کیمیائی خصوصیات کیولر ریشوں کو مکمل طور پر پیچھے چھوڑ دیتی ہیں، جو اب تک اعلیٰ کارکردگی والے ریشوں کے شعبے کی قیادت کرتی رہی ہیں۔ 1 ملی میٹر کے قطر کے ساتھ ایک واحد PBO فلیمنٹ 450 کلوگرام وزن اٹھا سکتا ہے، جو سٹیل کے ریشوں کی طاقت سے دس گنا زیادہ ہے۔
4. پی بی او ریشوں کی سطح میں تبدیلی
پی بی او ریشوں اور رال میٹرکس کے درمیان TIFSS (انٹرفیشل شیئر سٹرینتھ) کا اضافہ بہتر ہوتا ہے، لیکن کپلنگ ایجنٹوں کی زیادتی کپلنگ ایجنٹ کی موٹی کراس لنکنگ پرت کا باعث بن سکتی ہے، جس کے نتیجے میں TIFSS کم ہو جاتا ہے۔ فائبر کی سطح پر پلازما کا اینچنگ اثر بنیادی طور پر کپلنگ ایجنٹ پر کام کرتا ہے، جس سے گرافٹڈ کراس لنکنگ پرت کی تشکیل ممکن ہوتی ہے۔ یہ کپلنگ ایجنٹ پرت ریشوں کو خاص تحفظ فراہم کرتی ہے، اس طرح PBO ریشوں کی σ (طاقت) میں کمی اہم نہیں ہے۔
اس کا تجزیہ کیا جا سکتا ہے کہ کپلنگ ایجنٹس اور پلازما کے ساتھ ترمیم کے مشترکہ عمل کے لیے بہترین حالات ہیں: A-187 کپلنگ ایجنٹ کا مواد 2%، آرگن کم درجہ حرارت پلازما ٹریٹمنٹ ٹائم 2 منٹ، دباؤ 50Pa پر ، اور 30W پر پاور۔ منتخب کردہ کپلنگ ایجنٹوں میں سے، A-187 PBO فائبرز اور epoxy رال کے درمیان IFSS کو بہتر بنانے پر بہترین اثر رکھتا ہے، جس میں 2% کی بہترین مواد ہے۔
(1) جب A-187 کا مواد 2% ہے، اور آرگن کم درجہ حرارت والے پلازما کے علاج کے حالات 2min، 30W، اور 50Pa ہیں، تو ترمیم شدہ PBO فائبر کی ΓIFSS (انٹرفیشل شیئر سٹرینتھ) زیادہ سے زیادہ 10.44 تک پہنچ سکتی ہے۔ ایم پی اے یہ ترمیم کے لیے صرف A-187 کپلنگ ایجنٹ کے استعمال کے مقابلے میں 52% اضافہ اور اصل فائبر کے ΓIFSS کے مقابلے میں 78% اضافہ کی نمائندگی کرتا ہے۔ پی بی او ریشوں کی گیلے پن کو بھی بہت بہتر بنایا گیا ہے۔
(2) پی بی او ریشوں کے لیے جو آرگن کم درجہ حرارت والے پلازما کے ذریعے ایک کپلنگ ایجنٹ کے ساتھ مل کر تبدیل کیے گئے ہیں، وقت کے ساتھ ساتھ ΓIFSS میں کمی اہم نہیں ہے۔ رابطے کے زاویے میں اضافہ بھی خاطر خواہ نہیں ہے، جو قدرے نیچے کے رجحان کے ساتھ استحکام کی طرف رجحان کو ظاہر کرتا ہے۔ لہذا، پی بی او ریشوں کے انحطاطی اثر کو جو آرگن کم درجہ حرارت والے پلازما کے ذریعے جوڑے جانے والے ایجنٹ کے ساتھ مل کر تبدیل کیا جاتا ہے واضح نہیں کیا جاتا ہے۔
5. تیاری
PBO 4،6-ڈامینورسورسینول ہائیڈروکلورائڈ (DAR·HCl) کے محلول پولی کنڈینسیشن کے ذریعے ٹیریفتھلک ایسڈ کے ساتھ پولی فاسفورک ایسڈ (PPA) کو سالوینٹ کے طور پر استعمال کرتے ہوئے تیار کیا جاتا ہے۔ متبادل طور پر، اسے پولی کنڈینسیشن کے لیے P2O5 ڈی ہائیڈریشن کا استعمال کرتے ہوئے ترکیب کیا جا سکتا ہے۔ PPA ایک سالوینٹ کے طور پر اور پولی کنڈینسیشن کے لیے ایک اتپریرک کے طور پر کام کرتا ہے۔
مونومر ڈائمینو ریسورسینول کی ترکیب کو امریکی ڈاؤ کیمیکل کمپنی نے کامیابی کے ساتھ تیار کیا ہے، جس کا آغاز خام مال کے طور پر ٹرائکلوروبینزین سے ہوتا ہے۔ یہ طریقہ ترکیب کے عمل کے دوران isomers کی نسل سے بچتا ہے، جس سے صحت یابی کی اعلیٰ شرح حاصل ہوتی ہے، جو PBO کی صنعتی پیداوار میں اہم کردار ادا کرتی ہے۔
پولیمر ڈوپ خشک گیلے گھومنے کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے کاتا جاتا ہے، اس کے بعد دھونا اور خشک کیا جاتا ہے۔ جب گھومنے والے محلول کو مائع کرسٹل بنانے کے لیے تحلیل کیا جاتا ہے اور مائع کرسٹل اسپننگ کا استعمال کیا جاتا ہے، تو یہ ایک توسیعی زنجیر کا ڈھانچہ بنا سکتا ہے۔ ابتدائی اسپن فائبر (AS فائبر معیاری قسم) پہلے ہی 3.53N/tex سے زیادہ کی طاقت اور 10.84N/tex سے زیادہ کا لچکدار ماڈیولس رکھتا ہے۔ ماڈیولس کو بڑھانے کے لیے، گرمی کا علاج تقریباً 600 ڈگری پر کیا جا سکتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک اعلی ماڈیولس فائبر (HM فائبر-ہائی ماڈیولس قسم) کے ساتھ ایک ماڈیولس 176.4N/tex تک پہنچتا ہے جبکہ اسی طاقت کو برقرار رکھتا ہے۔
6. درخواستیں
پی بی او ریشے ان کی بہترین گرمی مزاحمت، اعلی طاقت، اور اعلی ماڈیولس کی خصوصیت رکھتے ہیں، جو انہیں وسیع پیمانے پر قابل اطلاق بناتے ہیں۔
(1) فلیمینٹ کی ایپلی کیشنز میں ربڑ کی مصنوعات جیسے ٹائر، کنویئر بیلٹ، اور ہوزز کے لیے مضبوط بنانے والے مواد شامل ہیں۔ مختلف پلاسٹک اور کنکریٹ کے لئے مواد کو مضبوط بنانے؛ بیلسٹک میزائلوں اور جامع مواد کے لیے اضافہ کرنے والے اجزاء؛ فائبر آپٹک کیبلز کے لیے تناؤ کے ارکان اور حفاظتی فلمیں؛ برقی حرارتی تاروں، ہیڈ فون کیبلز، اور دیگر لچکدار تاروں کے لیے ریشوں کو مضبوط کرنا؛ رسیوں اور کیبلز کے لیے ہائی ٹینسائل مواد؛ اعلی درجہ حرارت فلٹریشن کے لئے گرمی مزاحم فلٹر مواد؛ میزائلوں اور گولیوں کے لیے حفاظتی سامان، بلٹ پروف جیکٹ، بلٹ پروف ہیلمٹ، اور اعلیٰ کارکردگی والے فلائٹ سوٹ؛ ٹینس، سپیڈ بوٹس، ریسنگ بوٹس وغیرہ کے لیے کھیلوں کا سامان؛ اعلی درجے کے اسپیکر ڈایافرامس، ناول مواصلاتی مواد؛ ایرو اسپیس مواد، وغیرہ
(2) کٹے ہوئے ریشوں اور گودے کی ایپلی کیشنز میں رگڑ کے مواد اور سگ ماہی کی گسکیٹ کے لیے مضبوط ریشے شامل ہیں۔ مختلف رال اور پلاسٹک وغیرہ کے لیے اضافہ کرنے والا مواد۔
(3) سوت کے استعمال میں آگ بجھانے والے لباس شامل ہیں۔ فرنس کے سامنے اور ویلڈنگ کے کاموں کے لیے گرمی سے مزاحم ورک ویئر؛ کٹ مزاحمت کے لیے حفاظتی لباس، حفاظتی دستانے، اور حفاظتی جوتے؛ ریس کار ڈرائیور سوٹ، جاکی سوٹ؛ مختلف کھیلوں کے لباس اور فعال کھیلوں کا سامان؛ کیریس پائلٹ سوٹ؛ اینٹی کٹ سامان، وغیرہ
(4) مختصر ریشوں کی ایپلی کیشنز بنیادی طور پر گرمی سے بچنے والے بفر پیڈ کے لیے ہیں جو ایلومینیم اخراج پروسیسنگ میں استعمال ہوتے ہیں۔ اعلی درجہ حرارت فلٹریشن کے لئے گرمی مزاحم فلٹر مواد؛ تھرمل پروٹیکشن بیلٹ وغیرہ