পিইউ অণু কঠিন পলিমার (ক্রসলিঙ্কড) থেকে সরলরৈখিক, স্থিতিস্থাপক শৃঙ্খলে কাঠামোর পরিবর্তন করতে পারে (চিত্র 1.35)। নরম ফোম এবং টিপিইউ ইলাস্টোমারের একটি সেগমেন্টেড গঠন রয়েছে, যেখানে লম্বা নরম চেইন (পলিওল) পলিউরেথেন এবং সুগন্ধযুক্ত পলিউরিয়া কঠিন সেগমেন্ট দ্বারা আবদ্ধ। তাদের বৈশিষ্ট্য মূলত পলিমার চেইনের পোলার গ্রুপের মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধনের উপর নির্ভরশীল, প্রধানত N-H গ্রুপ (ইলেকট্রন গ্রহণকারী) এবং ইউরিয়া এবং ইউরেথেন গ্রুপের কার্বনিল গ্রুপ (ইলেকট্রন দাতা)-এর মধ্যে। হাইড্রোজেন বন্ধন N-H গ্রুপ এবং পলিয়েস্টার কার্বনিল গ্রুপের মধ্যেও গঠিত হতে পারে এবং পলিইথার অক্সিজেন পরমাণুর (দুর্বল বন্ধন) সাথে আরও কঠিন। নরম পিইউ-এর কঠিন সেগমেন্ট, বিশেষ করে পলিউরিয়া, শক্তিশালী দ্বিতীয় পর্যায়ের রাসায়নিক বন্ধন (হাইড্রোজেন বন্ধন) গঠন করে যা কঠিন সেগমেন্ট ডোমেন তৈরির প্রবণতা রাখে। অন্যদিকে, মাল্টি-ফাংশনাল রিঅ্যাক্টেন্ট ব্যবহারের কারণে, রিজিড পিইউ ফোমগুলিতে উচ্চ ক্রসলিংকিং থাকে এবং তারা নরম পিইউ-এর মতো সেগমেন্টেড গঠন দেখায় না। ইউরেথেন বন্ধন ছাড়াও, পিইউ ম্যাক্রোমলিকুলার চেইনে আরও অনেক গ্রুপ রয়েছে যা আন্তঃআণবিক বন্ধন শক্তিতে অবদান রাখে (সারণী 1.12)।
সারণী 1.12 – জৈব গ্রুপের মোল বন্ধন শক্তি বিভিন্ন কার্যকরী গ্রুপের মধ্যে বিভিন্ন বন্ধন শক্তি দেখায়, যা পিইউ উপাদানের বৈশিষ্ট্যকে প্রভাবিত করে।
| জৈব গ্রুপ | মোল বন্ধন শক্তি (কিলোক্যাল/মোল) |
|---|---|
| -CH2- (হাইড্রোকার্বন) | 0.68 |
| -O- (ইথার) | 1.00 |
| -COO- (এস্টার) | 2.90 |
| -C6H4- (অ্যারোমেটিক রিং) | 3.90 |
| -CONH- (অ্যামাইড) | 8.50 |
| -OCONH- (ইউরেথেন) | 8.74 |
1,6-হেক্সেন ডাইসোসায়ানেট এবং 1,4-বিউটেন ডায়োল থেকে প্রস্তুত পিইউ-এর বৈশিষ্ট্যগুলি অনুরূপ কাঠামোর পলিমাইডের মতো। টিডিআই এবং ডাইইথিলিন গ্লাইকোল ব্যবহার করে প্রস্তুত অ্যামোরফাস পিইউ কঠিন এবং স্বচ্ছ, তবে তারা উচ্চ তাপমাত্রায় দুর্বল মাত্রিক স্থিতিশীলতা দেখায়। অন্যদিকে, এমন পিইউ রয়েছে যা সম্পূর্ণরূপে নরম সেগমেন্ট দ্বারা গঠিত, যা ডাইফংশনাল পলিওলের সাথে ডাইসোসায়ানেটের রাসায়নিক স্টোইচিওমেট্রিক প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে পাওয়া যায়, যা অ্যামোরফাস ইলাস্টোমেরিক পণ্য তৈরি করে। এখানে, আন্তঃআণবিক শক্তি মূলত পলিওলের নরম সেগমেন্টগুলির মধ্যে, তাই কঠোরতা এবং শক্তি বৈশিষ্ট্য দুর্বল। এই সমস্ত পণ্যের একটি একক ফেজ রয়েছে এবং তাদের কোনো সেগমেন্টেড গঠন নেই। একমাত্র অ-সেগমেন্টেড পিইউ যার বাণিজ্যিক গুরুত্ব রয়েছে তা হল রিজিড ফোম এবং নন-ওভেন কোটিং-এর মতো উচ্চ ক্রসলিঙ্কড পিইউ। সেগমেন্টেড পিইউ পলিওল, ডাইসোসায়ানেট এবং চেইন এক্সটেন্ডার, যা গ্লাইকোল, ডায়ামিন বা জল হতে পারে, এর প্রতিক্রিয়ার ফলে গঠিত হয়। এই পিইউগুলি পণ্যের একটি শ্রেণীকে উপস্থাপন করে, যা দুটি বা ততোধিক ভিন্ন পলিমার ফেজ থেকে গঠিত সেগমেন্টেড (পলিমার ব্লক) গঠন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। এই সেগমেন্টেড গঠনগুলি পিইউ-এর চমৎকার বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য দায়ী।
একটি পিইউ যা এক মোল রৈখিক লম্বা চেইন পলিওল [পলি(1,4-বিউটেন ডায়োল অ্যাডিপেট)], দুই মোল ডাইসোসায়ানেট (এমডিআই) এবং এক মোল চেইন এক্সটেন্ডার (1,4-বিউটেন ডায়োল) দিয়ে প্রস্তুত করা হয়েছে তার গঠন চিত্র 1.36-এ দেখানো হয়েছে। নরম সেগমেন্ট, যা বেশ নমনীয় এবং সাধারণত কুণ্ডলী আকারের হয়, কঠিন সেগমেন্ট ইউনিটের সাথে মিশে থাকে।
সাধারণত, পিইউ-এর নরম সেগমেন্টগুলি কঠিন এবং পোলার সেগমেন্টগুলির সাথে বেমানান। অতএব, ফেজ সেপারেশন (সেগমেন্টেশন) ঘটে এবং কোভ্যালেন্টলি লিঙ্কড মাইক্রোফেজগুলি গঠিত হয়। বাইন্ডিং ম্যাট্রিক্স, যা নমনীয় নরম সেগমেন্ট নিয়ে গঠিত, গঠিত উপাদানের উচ্চ বিকৃতির দিকে পরিচালিত করে। বিপরীতে, কঠিন সেগমেন্ট ডোমেনগুলিতে, অণুগুলি ভৌত মিথস্ক্রিয়া দ্বারা স্থির থাকে। নরম সেগমেন্টগুলির সাথে কোভ্যালেন্ট বন্ধনের কারণে, তারা চেইনের ভিস্কাস প্রবাহকে বাধা দেয়, এইভাবে স্থিতিস্থাপকতা তৈরি করে। কঠিন সেগমেন্ট ডোমেনগুলিকে মাল্টিফাংশনাল স্প্যাটিয়াল ক্রসলিংকিং অঞ্চল হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। ফেজ সেপারেশনের মাত্রা যত বেশি, নরম সেগমেন্টগুলির পোলারিটি তত কম। অতএব, পলিয়েস্টার ইউরেথেনে সেগমেন্টেশন পলিইথার ইউরেথেনের তুলনায় কম স্পষ্ট এবং পলিবিউটাডাইন ইউরেথেনে সবচেয়ে স্পষ্ট (চিত্র 1.37)।
চেইনের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া, প্রধানত কঠিন সেগমেন্টগুলির মধ্যে হাইড্রোজেন বন্ধন, পিইউ-এর অসামান্য বৈশিষ্ট্যগুলিতে অবদান রাখে। লিনিয়ার সেগমেন্টেড পিইউ-এর থার্মোমেকানিক্যাল বৈশিষ্ট্য রাসায়নিকভাবে ক্রসলিঙ্কড পণ্যগুলির থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে আলাদা। যখনই যান্ত্রিক শক্তি প্রয়োগ করা হয়, কঠিন সেগমেন্ট ডোমেনগুলিতে কাঠামোর দিক পরিবর্তন এবং গতিশীলতা, তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে, ঘটতে পারে। এই প্রক্রিয়ার সময়, প্রাথমিক হাইড্রোজেন সেতুগুলি ভেঙে যায় এবং অন্যান্য সেতু, যা শক্তিসম্পন্নভাবে আরও অনুকূল, গঠিত হয়। একটি কাঠামোগত পরিবর্তন ঘটে, যা প্রয়োগকৃত টেনসিল ফোর্সের দিকের সাথে সারিবদ্ধতার দিকে পরিচালিত করে (চিত্র 1.39)। ফলস্বরূপ, প্রয়োগকৃত টেনসিল ফোর্স আরও ভালভাবে বিতরণ করা হয় এবং ফলস্বরূপ পরবর্তী স্ট্রেসের জন্য উপাদানের প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়। এই প্রভাবটি উচ্চ প্রসার্য শক্তি, প্রসারণ, টিয়ার শক্তি এবং স্থায়ী বিকৃতি মানগুলিতে অবদান রাখে।
ক্রসলিংকিং-এর মাত্রা পরিবর্তন করে পিইউ-এর বৈশিষ্ট্যগুলির উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন তৈরি করা যেতে পারে। ক্রসলিংকিং ইউরিয়া বা ইউরেথেন গ্রুপের সাথে অতিরিক্ত আইসোসায়ানেটের প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে বিউরেট বা অ্যালোফানেট ক্রসলিঙ্ক তৈরি করে, অথবা চেইন এক্সটেন্ডার হিসাবে ট্রাই- বা পলিফাংশনাল অ্যালকোহল বা অ্যামাইন ব্যবহার করে তৈরি করা যেতে পারে। ক্রসলিংকিং ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে প্রসারণ এবং স্থায়ী বিকৃতি হ্রাস পেলেও, প্রাথমিক প্রসার্য শক্তি বৃদ্ধি পায়, তবে পরে হ্রাস পায়। সারণী 1.13 পিইউ ইলাস্টোমারের ভৌত বৈশিষ্ট্যের উপর ক্রসলিংকিং ঘনত্বের প্রভাব দেখায়।
