عنوان :

پایان نامه الکترواسپینینگ

تعداد صفحات :۸۲

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

مقاله حاضر در ۷ فصل خلاصه می شود. فصل اول: امروزه دانشمندان در صنعت نساجی به فناوری‌های لازم نانو دست یافته‌اند و تولید محصولات مختلف را از طریق این فناوری به حصول رسانده اند، تنها امروزه آنچه کم است تزریق نکردن کالاهای حاصل از این فناوری به بازارهای روزمره مردم عادی در مقیاس زیاد است.
اگر این امر صورت بگیرد بی‌شک با وسایلی روبرو می‌شویم که دنیای عادی ما را متحول می‌کند و امکانات بسیار نوینی را در اختیار می‌گیریم. به طور مثال لباس‌های حاصل از مواد نانو متری ،به گونه‌ای است که دیگر لباس نه لک می‌شود نه چروک می‌شود و ضمنا دارای خاصیت تهویه هوا و رطوبت هم خواهد بود.

اما سوالی که مطرح است این است که چگونه می توان کاربرد نانو را در صنعت نساجی نشان داد یا به طور واضح تر الیاف نانو به چه روشی در این صنعت گسترده تولید می شود .

پاسخ این سوال آسان است و آن عبارت است از علم (( الکترواسپینینگ)) .

الکترو اسپینینگ (برق ر یسی) و به عبارتی استفاده از نیروی برق برای ریسندگی یکی از روش‌های مهم و گسترده جهت تولید الیاف نانوساختار می‌باشد.

در فصل دوم  با ساختار دستگاه الکترواسپینینگ و عوامل تاثیر گذار روی خواص  نانو الیاف تولید شده به روش الکترواسپینینگ آشنا می شویم.

در فصل سوم الکترواسپین یک فرایند قابل آزمایش برای تولید نانو الیاف پلیمری می باشد .

الکترواسپین نانو الیاف بروی سطح  الیاف نبافت و پیچ خورده به عنوان مسیر موثری برای تولید متوسط فیلتر با تاثیر و راندمان بالا می باشد که برای هر دو فیلتراسیون مایع و گاز در نظر گرفته می شود وجود لایه نازکی از نانو الیاف برروی فیلتر میکرو لیف به طور قوی ای سبب افزایش مقاومت جریان فیلتر می گردد . با توجه به آن می توان دریافت که نفوذ پذیری هوا می تواند بوسیله ضخامت لایه نانوالیاف و تغییر رسوب با گذشت زمان کنترل شود . در مقایسه با فیلترهای معمولی ساخته شده با میکرو الیاف ، نانو الیاف ، اندازه منافذ بسیار کوچک را تولید می کنند .

در فصل چهارم به تهیه لایه های الیاف پلی اتیلن اکسید / چیتوسان (chitosan) بوسیله الکترواسپینینگ   و ارزیابی سازگاری زیستی می پردازد. فرایند الکترواسپینی یک زمینه تحقیقاتی گسترده در رشته نانو تکنولوژی در سالهای اخیر می باشد . که شامل یک روش ساده و چند کاربردی برای تولید الیاف فوق ظریف از مواد فراوان نظیر پلیمرها ، کامپوزیت ها و سرامیک ها می باشد . ریسندگی تجاری شامل تنها ریسندگی بر روی مقیاس میکرومتر می باشد اما الکترواسپینی می تواند بر روی مقیاس نانومتر عمل کند . بنابراین ، این روش برای تولید فیلترهای با عملکرد و کارایی بالا و ساختارهای  بیو مواد برای پیوندهای عروقی یا پوشش و پانسمان زخم و سایر کاربردها موثر باشد .

قابلیت کاهش زیستی ، قابلیت سازگاری ،‌پلیمرهای طبیعی یا سنتزی می تواند به عنوان ماتریس مورد استفاده قرار گیرد و سپس الکترواسپین برای تولید لایه های نانو ساختاری برای استفاده در ساختارهای مهندسی بافت مورد استفاده قرار می گیرد . چیتوسان (chitosan) از کیتن گرفته شده است که (برخی از خواص آن شامل) قابلیت تجدید زیستی ، کاهش زیستی ، غیر آنتی ژنی و قابلیت سازگاری زیستی آن ثابت شده است وفراوانترین پلی ساکارید دوم در طبیعت بعد از سلولز می باشد .

چیتوسان یک آنتی بیوتیک است که سبب کاهش التهاب می شود ، منعقد کننده خون وتسکین دهنده درد ، پیش برنده التیام زخم و دارای سایر خواص سودمند دیگر می باشد .

چیتوسان در پانسمان زخم ، ساخت الیاف ، غذاهای بهداشتی و سیستم های تحویل دارد مورد استفاده قرار می گیرد که بر  اساس حلالیت آسان چیتوسان در اسید می باشد .

در فصل پنجم به تهیه نانولوله های کاربردی در صنعت نساجی با استفاده از روش الکترواسپینینگ می پردازد.

در فصل ششم باالکترواسپینینگ کلاژن آشنا می شویم. کلاژن عبارت است از یک اسکلت اصلی در همه بافت ها . و به عنوان یک چهارچوب ساختاری در مهندسی بافت همراه با موفقیت های محدود شده ای به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد . الکترواسپینینگ کلاژن نوع ۲ و دانه کند رویست پیوسته برای استفاده پتانسیلی در مهندسی بافت غضروف مورد استفاده قرار می گیرد .به کمک فرایند الکترواسپینینگ کلاژن غضروف جوجه از نوع ۲ در هگزا فلورو -۲- پروپانول ۱وسی۱و۱و۳و۳و۳و بصورت محلول سوسپانسیون ( معلق ) در می آید و ثابت شده است که کلاژن نوع ۲ می تواند الکتروسپون گردد که  برای تشکیل یک بافت متشکل از الیاف بافت  که از الیاف نوع ۲ تشکیل شده است و دامنه قطر آنها از ۱۱۰ nm   الی   ۱٫۸ µm می باشد.

در فصل هفتم  به حفاظت الکترومغناطیسی مس / فولاد ضد زنگ / الیاف پلی آمید بدست آمده از الکترواسپینینگ بصورت کامپوزیت های پلی پروپیلن فشرده می پردازد.

واژه های کلیدی: نانو تکنولوژی، صنعت نساجی، الکترواسپینینگ، چیتوسان، الکترواسپینینگ کلاژن

فهرست مطالب

پیشگفتار    آ – ت
فصل اول : کابرد نانو تکنولوژی در صنعت نساجی و آشنایی با علم الکترواسپینینگ
کاربرد نانو تکنولوژی در صنعت نساجی        ۲
آشنایی با علم الکترو اسپینینگ        ۲
فصل دوم: آشنایی با ساختار دستگاه الکترواسپینینگ و عوامل تاثیر گذار روی خواص  نانو الیاف تولید شده به روش الکترواسپینینگ
آشنایی با ساختار دستگاه الکترواسپینینگ       ۵
آشنایی با کارکرد دستگاه الکترواسپینینگ        ۶
عوامل تاثیر گذار روی خواص نانو الیاف تولید شده به روش الکترواسپینینگ        ۷
فصل سوم : تولید نانوفیلترها بروش الکترواسپینینگ محلولهای پلیمری
آشنایی باپوشش های دارای منافذ الکتروسپون با کارایی بالاجهت عمل فیلتراسیون        ۹
مقدمه         ۱۰
محلول های پلیمری به کار رفته در تولید فیلترها به روش الکترواسپینینگ        ۱۲
دستگاه الکترواسپین و فرآیند        ۱۳
روش الکترواسپینینگ محلول های پلیمری        ۱۳
نتایج        ۱۶
نتیجه گیری        ۲۰
فصل چهارم : تهیه لایه های الیاف پلی اتیلن اکسید / چیتوسان (chitosan) بوسیله الکترواسپینینگ   و ارزیابی سازگاری زیستی
تهیه لایه های الیاف پلی اتیلن اکسید / چیتوسان (chitosan) بوسیله الکترواسپینینگ (ریسندگی ) و ارزیابی سازگاری زیستی         ۲۲
روش تهیه لایه های الیاف پلی اتیلن اکسید / چیتوسان (chitosan) بوسیله  الکترواسپینی      ۲۳
آماده سازی محلول های الکترواسپینی        ۲۳
الکترواسپینینگ محلول        ۲۴
نتایج        ۲۵
انواع حلال های غشاء PEO       ۲۵
میزان حجم های متفاوت غشاء PEO / Chitosan        ۲۵
میدان ها الکتریکی مختلف در غشاءچیتوسان / PEO        ۲۵
کشت سلولی        ۲۷
نتیجه گیری        ۲۸
فصل پنجم : تهیه نانولوله های کاربردی در صنعت نساجی با استفاده از روش الکترواسپینینگ
نساجی و نانو لوله های کاربردی        ۳۰
آینده (الیاف) همراه با توانایی های حسی افزایش یافته        ۳۰
بر اساس تعداد دیواره ها , نانو تیوب ها می تواند بر ۲ فهرست اصلی طبقه بندی شود       ۳۱
الکترواسپینینگ        ۳۴
مواد و روش ها        ۳۵
آماده سازی محلول پلیمر/CNT        ۳۶
۱) پراکنش نانو تیوب ها        ۳۶
۲) انحلال پلیمر        ۳۷
۳) مخلوط پلیمر و محلول نانو تیوب        ۳۷
الکترواسپینی محلول پلیمر        ۳۷
پردازش و ویژگی سنسورهای بر اساسCNT        ۳۹
پردازش الیاف غیر پیچ خورده آمده از الکترواسپینی       ۳۹
خاصیت الیاف غیر پیچ خورده بدست آمده از الکترواسپینی        ۴۰
نتیجه گیری        ۴۷
فصل ششم : آشنایی باالکترواسپینینگ کلاژن
آشنایی باالکترواسپینینگ کلاژن        ۴۹
مقدمه         ۵۰
فرآیند الکترواسپینینگ        ۵۱
روش الکترواسپینینگ کلاژن          ۵۱
اسکلت هسته        ۵۲
نتایج        ۵۴
نتیجه گیری        ۵۸

فصل هفتم : حفاظت الکترومغناطیسی مس / فولاد ضد زنگ / الیاف پلی آمید  بدست  آمده از الکترواسپینینگ
حفاظت الکترومغناطیسی مس / فولاد ضد زنگ / الیاف پلی آمید بدست آمده از الکترواسپینینگ بصورت کامپوزیت های پلی پروپیلن فشرده        ۶۱
آشنایی        ۶۱
مقدمه        ۶۱
گسترش کامپوزیت های رسانا همراه با خواص ESD  و  EMSE         ۶۲
مواد        ۶۳
تولید نخهای هیبرید رسانا برای حلقه های ساخته شده , بوسیله تار و نخ پود تزئین شده        ۶۴
پارچه های حلقوی – تاری پودی         ۶۸
ساخت کامپوزیت های فشرده پارجه های حلقوی – تاری پوری         ۶۹
ارزیابی EMSE با موج ساده        ۷۰
نتایج        ۷۳
واریانس یا اختلاف EMSE بوسیله کامپوزیت های رسانای مختلف        ۷۳
آزمایش ESD همراه با / یا بدون کامپوزیت رسانا        ۷۷
نتیجه گیری        ۸۱
منابع و مأخذ         ۸۲

کاربرد نانو تکنولوژی در صنعت نساجی:

با توجه به پیشرفت روز افزون علم نانو تکنولوژی و گسترش آن در اکثر صنایع ، صنعت نساجی نیز از این اصل جدا نبوده و توانایی خود را برای ظهور در تمامی صنایع همراه با علوم دیگر نشان داده و به پیشرفت های قابل ملاحظه ای در این زمینه دست یافته است

امروزه دانشمندان به فناوری‌های لازم نانو دست یافته‌اند و تولید محصولات مختلف را از طریق این فناوری به حصول رسانده اند، تنها امروزه آنچه کم است تزریق نکردن کالاهای حاصل از این فناوری به بازارهای روزمره مردم عادی در مقیاس زیاد است.
اگر این امر صورت بگیرد بی‌شک با وسایلی روبرو می‌شویم که دنیای عادی ما را متحول می‌کند و امکانات بسیار نوینی را در اختیار می‌گیریم. به طور مثال لباس‌های حاصل از مواد نانو متری ،به گونه‌ای است که دیگر لباس نه لک می‌شود نه چروک می‌شود و ضمنا دارای خاصیت تهویه هوا و رطوبت هم خواهد بود.

اما سوالی که مطرح است این است که چگونه می توان کاربرد نانو را در صنعت نساجی نشان داد یا به طور واضح تر الیاف نانو به چه روشی در این صنعت گسترده تولید می شود .

پاسخ این سوال آسان است و آن عبارت است از علم (( الکترواسپینینگ)) .

آشنایی با علم الکترو اسپینینگ :

الکترو اسپینینگ (برق ر یسی) و به عبارتی استفاده از نیروی برق برای ریسندگی یکی از روش‌های مهم و گسترده جهت تولید الیاف نانوساختار می‌باشد. در این روش یک محلول پلیمری داخل سرنگ ریخته می‌شود و در فاصله ۲۰ سانتی‌متری از آن، صفحه‌ای فلزی قرار می‌گیرد؛ صفحه به زمین ثابت می‌گردد و سرنگ روی پمپ قرار گرفته و سوزن آن به منبع تغذیه با ولتاژ بالا وصل می‌شود، محلول با دبی پایین به سمت سر سرنگ رفته و هنگامیکه، ولتاژ بین ۳۰-۵ کیلووات اعمال می‌شود، قطره به‌صورت جت در آمده، در طول مسیر کشیده می‌شود و پس از تبخیر شدن حلال به صفحه فلزی برخورد می‌کند و سپس به صورت الیاف نانوساختار از صفحه فلزی جمع‌آوری می‌شوند.

الیاف نانو ساختار در تمامی علوم و زمینه ها کاربردهای فراوانی دارد مثلاالیاف نانوساختار در فیلتراسیون، نانوکاتالیست‌ها و در مهندسی بافت به‌عنوان داربست برای  رشد سلول مورد استفاده قرار می‌گیرندکه در فصل های ۀینده به توضیح مفصل آنها می پردازیم.
پس از تولید نانوالیاف به روش معمول الکترواسپینینگ، پارامترهای مختلف فرایندی (ولتاژ، دبی محلول و. . .) ، محیطی (دما و رطوبت محیط) و محلول (رسانایی ویسکوزیته و. . .) را بر یکنواختی و قطر آنها بررسی می شودکه هدف، ایجاد شرایطی برای تولید الیاف با یکنواختی زیاد و قطر کم بوده و در این راستا اثر کشش سطحی و رسانایی الکتریکی محلول بر یکنواختی و قطر الیاف به‌طور دقیق مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج حاکی از آن بود که رسانایی الکتریکی محلول اثر بسیار خوبی در یکنواختی الیاف دارد به‌طوری‌که “مثلا اضافه کردن نمک کلرید لیتیم به محلول پلی استایرن در حلال DMF یکنواختی الیاف تولیدی را تا حد قابل توجهی بالا می‌برد، در عین حال قطر الیاف افزایش می‌یابد که با توجه به یکنواختی بالا در محصول به دست آمده در عوض امکان استفاده از محلول با غلظت کمتر فراهم می‌گردد. همچنین با کم کردن کشش سطحی تا حد مشخصی، یکنواختی محصول بالا می‌رود”. هم‌ اکنون تحقیقات وسیعی در زمینه کاربرد این الیاف در مهندسی مواد در حال انجام است.

آشنایی با ساختار دستگاه الکترواسپینینگ:

منبع تغذیه با ولتاژ بالا (High voltage power)
پمپ تغذیه محلول الکترواسپینینگ (Pump)
سرنگ تزریق محلول (Syringe)
مو یرگ ظریف یا سوزن تزریق(Capillary Tip)
محلول پلیمری (Polymer solution)
مایع خروجی از سوزن تزریق یا جت (Jet)
حرکت تازیانه ای (مخروطی ) مایع (Taylor cone)
صفحه فلزی ثابت شده به زمین

 

آشنایی با کارکرد دستگاه الکترواسپینینگ :

همان طور که در شکل فوق مشاهده می گردد بار مثبت منبع ولتاژ توسط یک سیم به سرنگ متصل می گردد . سرنگ که با سوزن تزریق در تماس است باعث انتقال این بار به سوزن مربوطه می شود یا به عبارتی بار مثبت منبع ولتاژ به سوزن منتقل می گردد . در انتهای سرنگ پمپ تزریق نصب گردیده است این پمپ وظیفه تزریق مایع الکترواسپینینگ داخل سرنگ  را به سوزن تزریق  دارد .

با رسیدن مایع به سوزن ، چون سوزن دارای بار مثبت دریافتی از منبع ولتاژ است مایع نیز دارای بار مثبت می گردد. محلول با دبی پایین به سمت سر سرنگ رفته و هنگامیکه، ولتاژ بین ۳۰-۵ کیلووات اعمال می‌شود، قطره به‌صورت جت در آمده ودر ابتدا دارای یک حرکت مستقیم الخط مسباشد اما پس از چند ثانیه درای یک حرکت مخروطی یا به اصطلاح دیگر تازیانه ای می شود ،وچون صفحه فلزی که در فاصله ۲۰cm سوزن قرار دارد به زمین یا بارمنفی منبع تغذیه متصل است باعث کشیده شدن محلول دارای بار مثبت به سمت خود می گردد و به آن یک حرکت مخروطی یا شلاقی را اعمال می کند در حین حرکت به شکل یک لیف ممتد با میدان الکتروستاتیکی کشیده می شود و بوسیله سرعت بخار حلال جامد می شود وپس از برخورد محلول با صفحه فلزی به صورت الیاف نانوساختار از صفحه فلزی جمع‌آوری می‌شوند.

عوامل تاثیر گذار روی خواص نانو الیاف تولید شده به روش الکترواسپینینگ :

میزان ولتاژ منبع تغذیه
مقدار حرکت و سرعت پمپ تغذیه
میزان دبی محلول الکترواسپینینگ
میزان قطر سوزن
فاصله بین نوک سوزن و صفحه فلزی
کشش سطحی
رسانایی الکتریکی محلول
شرایط محیطی ( دما ، رطوبت و…)

آشنایی باپوشش های دارای منافذ الکتروسپون با کارایی بالاجهت عمل فیلتراسیون:

الیاف با اندازه زیر میکرونی ( که نانو الیاف خوانده می شود) به سادگی به کمک ماشین آلات الکترواسپین از محلولهای پلیمری پلی اتیلن اکساید ، پلی وینیل الکی و پلی آمید- ۶ تولید می شوند.

الکترواسپین ، قدرتمند ترین ابزار برای نانو الیاف پلیمری جهت پارچه می باشد . به طور مستقیم الیاف هایی که به شکل شبکه الیاف معمولی با میزان بالاتری نسبت به سطح و حجم و اندازه ی منافذ کوچک هستند ، بر روی فیلترهای نبافت میکرو الیاف PET رسوب می کنند . شکل شناسی و توزیع قطری رشته های الکتروسپون بوسیله ی  بررسی هاو تحقیقات SEM مشخص می شود و مقاومت جریان فیلترهای کامپوزیتی تولید شده ، بوسیله ی ابزارهای ارزیابی میزان نفوذپذیری هوا سنجیده می شود. الیاف الکتروسپون دارای دامنه ی قطرهای از حدود ۷۰ الی ۵۰۰ نانومتر می باشد و از طریق شبکه های نازکی به یکدیگر ازداخل متصل می شوندکه این شبکه ها دارای منافذ بسیار کوچک می باشند. بعد از فرآیند الکترواسپینی ، میزان نفوذپذیری هوای فیلتر ، ۶  الی ۱۷ بار کاهش می یابد که این یک تغییر چشمگیری را در مقاومت جریان نشان می دهد که می تواند بوسیله ی ضخامت لایه نانو الیاف و اندازه منفذ کنترل شود.

تاثیربالای نانو میکروالیاف فیلترهای کامپوزیتی می تواند در دامنه وسیعی از کاربردها مورداستفاده قرار گیرد که شامل پاکسازی هوا برای اتوماتیک بودن شرایط محیطی یا فیلتراسیون مایع می باشد .

مقدمه :

تجهیزات فیلتراسیون با فرکانس بالا به طور بزرگی از گسترش فیلتراسیون متوسط ازدو عامل نشأت می گیرد :

۱-                نسبت سطح به حجم افزایش یافته

۲-                اندازه منافذ کاهش یافته

معمولا اندازه منفذ بزرگتر از اندازه ذرات است ،بخصوص در فیلترهای پارچه ای یا نبافت .

اینها شامل گردآورنده هایی می شوند که بوسیله ۳مکانیزم مختلف از جریان مایع جدا می شوند که عبارتند از  ۱- قطع کردن اینرسی ۲- انتشار براون ۳- قطع کردن خط جریان

گسترش های اصلی جدید درتکنولوژی فیلتر با گسترش کاغذ ساخته شده از الیاف شیشه ای دنبال می شود ( فیلتر متوسط عبارت است از یک ورقه ی ساخته شده از الیاف شیشه ای زیرمیکرونی در زمینه الیاف شیشه ای ) در اینچنین مسیر ،کوچکترین الیاف ، اندازه منافذ را کاهش می دهندو سطح خاص افزایش می یابد وبزرگترین الیاف ، مقاومت مکانیکی را باعث می شود . امروزه ، فلسفه مشابهی می تواند بوسیله تولید فیلتر متوسط کامپوزیتی شامل ۲ بخش مورد استفاده قرار   گیرد  : ۱-  یکی  میکرو الیاف نبافت جفت شده با زیرمیکرون یا نانوالیاف نبافت . ۲ – لایه نانو الیافی که خواص فیلتراسیون را تحت تأثیر قرار میدهد که این زیرلایه اجازه استفاده از فیلتر متوسط معمولی ، مجهزبه چین را می دهد .

ساده ترین مسیر برای تولید الیاف پلیمری با اندازه ی زیر میکرونی عبارت است از فرآیند الکترواسپینی . فرآیند الکترواسپین حداقل ۷۰ سال عمر دارد اما این روش تنها در سالهای اخیر است که به سرعت گسترش یافته است که به دلیل خواص جالب مواد پلیمری نانو ساختاری می باشد .

 دستگاههای اصلی الکترو اسپینی شامل ۳ جزء می شوند : یک ژنراتور الکتریکی ( تهیه ولتاژ بالا ) ، رشته باریک فلزی ، و یک گردآورنده ی زمینه ای .

پلیمر داخل محلول ، از درون یک رشته ی باریک که به ژنراتور متصل شده عبور می کند و به شکل یک لیف ممتد با میدان الکتروستاتیکی کشیده می شود و بوسیله سرعت بخار حلال جامد می شود و در نهایت بر روی سطح گرد آورنده رسوب می کند . بسیار ی از مطالعات تئوریکی بوسیله مکانیزم پایداری تشکیل لیف ازفرآیند الکترواسپین انجام می شود.بطور خاص این مساله نشان میدهد که هنگامی که نیروهای الکتروستاتیکی بیشتر از نیروی ولتاژ ( فشار ) سطح می باشند ، فوران آغاز می شود . جت آغاز بکار می کند ، بنابراین  قطره در نوک رشته باریک ، بشکل یک مخروط کشیده می شود. مسیر پرتابی جت در ابتدا بصورت یک مسیر مستقیم الخط می باشد ، اما بعد از چند ثانیه از نوک ، جت دارای یک نوع عدم پایداری فعال شاری می باشد و این مسیر پرتابی آن نظیر حرکت تازیانه ،بی نظم  می شود . ( که به  نام عدم پایداری شلاقی  شکل خوانده می شود.) همانطورکه جت کشیده می شودو در هوا طویل می گردد ، بخارهای حلال ، یک رشته ی پلیمری شارژ شده ی پیوسته ای را ترک می کند که بطور تصادفی خودش بر روی صفحه ی فلزی مجموعه قرار می گیرد .

شکل ۱ : تصویری تایپیک از مواد الکتروسپون را نشان می دهد که از ۷ %  W/W محلول PEO در آب در ۳۰ Kv بدست می آید .

نسبت به سایر سیستم های فیلتراسیون مواد الکتروسپون برای بسیاری از دامنه های کاربرد ی از بافته و کامپوزیت فشرده گرفته تا حس گرها و وسایل زیست پزشکی و مواد برای مهندسی بافت ، باند ضخم ، پروتز های پزشکی ،توزیع دارو و ترکیبات داروئی بکار می رود .

الکترواسپین بوسیله پارامترهایی قانون مند می شود : ویژگیهای دستگاه ( ولتاژ تهیه شده ، مسافت فعالیت بین نوک و گردآورنده ، میزان جریان محلول ، قطر رأس  )

۲- خواص محلول پلیمر ( وزن مولکولی پلیمر ، غلظت ، ویسکوزیته یا گران روی ، رسانایی الکتریکی ، ولتاژ سطحی و فشار بخار حلال )

۳- پارامترهای محیطی نظیر درجه ی حرارت ، رطوبت ،تهویه و فشار .

دراین روش ، محلول های پلیمری پلی اتیلن اکساید ( PEO) پلی ونیل الکل ( PVA ) و پلی آمید – ۶ ( PA6 ) الکتروسپون می شوند و در بالای گرد آورنده ، یک فیلتر معمولی پیچ نخورده الیاف PET در شرایط هوایی مورد استفاده قرارمی گیرند. در نتیجه بر روی سطح فیلتر ، رشد لایه ی نانو الیافی را مشاهده می شود که سبب کنترل مقاومت نسبت به جریان هوای کامپوزیت نانو میکروالیافی می گردد.

محلول های پلیمری به کار رفته در تولید فیلترها به روش الکترواسپینینگ:

پلیمرهای بکار رفته جهت تولید فیلترها شامل PEO ()، PVA ، Pay (پلی آمید ۶ تجاری) می باشد . PEO در آب تقطیر شده در درجه حرارت محیطی برای حدود ۱۰ ساعت ، PVA در آب داغ (C 90) برای حدود ۴ ساعت و Pay در اسید فورمیک %۸۵ در درجه حرارت محیطی برای حدود ۱۰ ساعت به صورت مایع در می آید رسانایی الکتریکی محلول ها بوسیله PC300 یک دستگاه آزمایش کننده چند پارامترس از Eutec ارزیابی می شود . دامنه های غلظت پلیمری وپارامترهای اساسی فرایند (میزان جریان ، ولتاژ و قطر راس )که به طور موفقیت آمیزی بروی سیستم الکترو اسپین مورد استفاده قرار می گیرد در جدول ۱ گزارش شده است با توجه به این نتایج برای تولید فیلترهای کامپوزیتی نانو میکرو الیاف با اندازه باریک قطر ، عدم قطره ها یا دانه ها و رسوب یکپارچه الیاف الکتروسپون ، شرایط مورد نظر انتخاب می شود .

دستگاه الکترواسپین و فرآیند :

شکل دستگاه الکترواسپین بصورت سرهم بندی شده در آزمایشگاه   ISMAC – CNR در شکل ۲ نشان داده شده است محلول پلیمری (حدود ml 5 )   در سرنگ متصل با رشته باریک که همراه یک نوک فلزی است قرار می گیرد که به طور الکتریکی به ژنراتور دارای فشار (کشش بالا) متصل شده است (۳۰ HVA از الکترونیک B2)

پمپ تحویل (۲۰۰ KDS از KD علمی) سبب تغذیه میزان جریان فیکس شده از طریق رشته باریک به راس می گردد هنگامی که ولتاژ پایدار بین راس و گردآورنده می رسد ، پمپ تحویل روشن می شود و محلول از طریق رشته باریک برای آغاز فرایند الکترواسپین وارد می شود .هر دو وسیله ژنراتور و پمپ تحویل بوسیله               یک PET – PC پیچ نخورده کنترل می شود که به شکل مربع های حدود cm 15×۱۵  برش خورده است و برروی صفحه آلومینیومی سوراخ شده است و بروی زمینه گردآورنده قرار می گیرد . (یک دیسک فلزی چرخشی با قطر cm 5/5 )

روش الکترواسپینینگ محلول های پلیمری:

 بررسی SEM بوسیله LEO انجام می شود (LEO یا اپتیک های الکترونی لیکا ) ، vpsem 1350 درشتاب ولتاژ kv 15  حدود mm 20 مسافت فعالیت می باشد .

نمونه های بروی صفحه آلومینیومی قرار می گیرند که این پایانه ها دارای نوار چسبیده به هر دو طرف می باشد قبل از برش در بخش های عرضی ، نمونه ها در نیتروژن مایع منجمد می شوند

نمونه ها بالایه طلا در آرگون رقیق شده پوشش می یابند که این کار با استفاده از یک پوشش دهنده اسپوتر ۵۵۰k همراه با جریان mA 20 برای s 180 انجام می شود .

نانو الیاف با استفاده از نرم افزار ۱۲/۶ v اپراپلوس از اشکال SEM که به طور تصادف از نمونه ها جمع شده بودند با قطرهای ۱۵۰ برای هر نمونه ارزیابی می شوند

در ادامه میانگین سطح منفذ به طور تقریبی دارای اندازه منفذی بود که ارزیابی سطح بدست آمده از ۵۰ منفذ از هر نمونه از تصاویر SEM با استفاده از نرم افزار ۱۲/۶ V اپراپلوس انجام شد . نفوذ پذیری هوا (C 20  ، %۶۵ RH) بوسیله یک آزمایش کننده ۲۰-۳۳۰۰ FX تحت شرایط آزمایشگاهی انجام می گرددو هر مقدار گزارش شده دارای میانگین بدست آمده از ۴۰ آزمایش می باشد و ارزیابی ها مطابق با استاندارد ۹۲۳۷ UHNIENISO انجام می شوند .

  نتایج :

الکترو اسپین محلول های پلیمری

شرایط عملکرد الکترواسپین محلول های PEO ، PVA ، Pay جهت استفاده بافته های نانو الیاف پارچه ای بکار رفته که به طورعمیق مورد بررسی قرار می گیرد و تاثیرات مهمترین پارامترهای این فرایند (ولتاژ تهیه شده غلظت محلول و میزان جریان ) بروی شکل شناسی هسته (تنظیم قطر ، عدم قطره های یا دانه ها و یکپارچگی رسوب) می شود . همانطور که در جدول ۱ خلاصه شده است ، نانو فیبر ها الیاف همراه با چندین نقص از محلول PEO w/w %7 تولید می شوند و دارای قطر راسی mm 20% و میزان جریان min / ml 1% ، ولتاژ تهیه شده kv 30-20 (شکل ۳)      می با شد .

  با افزایش میزان جریان تا min / ml 3%  ولتاژ تهیه شده برای کشش کامل جت ناکافی است و در نتیجه این رشته ها به طور نامنظم ظاهری می شوند این نقص های تیپک  به نام دانه های دارای قطر nm 400  خوانده می شود . میزان های بالاتر جریان (min / ml 5%) باعت می شود که قطرات ماکروسکوپی از رشته باریک در حداکثر ولتاژ (kv 30) و بوسیله ژنراتور ریزش می کنند . الکترواسپین ۵% محلول PEO  w/w نانو الیاف منظمی در برخی قطرات از رشته باریک سقوط می کنند با افزایش میزان جریان (min / ml 3%) در طی کشش ناکامی جت ، رشته ها نامنظم می شوند . برای میزان های بالاتر جریان (min / ml 5%)  این فرایند تنها در kv 30 آغاز می شود که در ولتاژ پایین محلول از دانه های میکروسکوپی تولیدی رشته باریک می چکد .

محلول های PVA سبب تولید نانو الیاف منظم بدون نقص (شکل ۴) در دامنه غلظت ۱۰ الی w/w %15 ، همراه با ولتاژ ۲۰ الی kv 30 می گردد .

 در شرایط مشابه قطر رشته های PVA بزرگتر از قطر رشته های PEO است با توجه به بدست آمدن رشته های تمبر PVA ، میزان جریان کاهش می یابد ، که سبب افزایش ناپایداری جت می گردد . و سپس تولید زیاد رشته های نامنظم برخلاف آن ، محلول های Pay درپایین ترین میزان جریان ، الکتروسپون هستند (min / ml 003/0 -001/0) این بدلیل رسانایی بالای الکتریکی اسید فرمیک است که به عنوان حلال مورد استفاده قرار می گیرد ، تولید بهترین نانو الیاف بدون نقص (شکل ۵) در دامنه وسیع غلظت ها ، همانطور که در جدول ۱ گزارش شده است انجام میشود .

همچنین مشاهده می شود که عموما قطر رشته همراه با کاهش میزان جریان یا غلظت پلیمر یا افزایش ولتاژ تهیه شده ، کاهش می یابد همچنین شکل شناسی نانو الیاف بروی پلیمر طبیعت حلال به این صورت است : PVA نسبت به PEO (300-130) در شرایط الکترواسپین مشابه ، اندازه رشته بالاتری (nm 500-300) را داراست که با استفاده از حلال با رسانایی بالاتر (اسید فرمیک برای Pay) رشته های دارای قطر ضعیف تر بدست می آیند .

الکترواسپین بروی PET نبافت :

محلول های پلیمری شامل الکتروسپون بروی سطح فیلترهای نبافت با شرایط هوایی معمولی می باشد که این فیلترها ازمیکرو الیاف PET ساخته شده اند . شرایط الکترواسپین در جدول ۲ گزارش شده است شکل (a) 6 نانو الیاف PEO را نشان می دهد که بروی سطح فیلتر رسوب می کند که به شکل لایه ای با ضخامت حدود    Mm 16 می باشد و در عرض min 20 در kv 30 میزان جریان min / ml 3% تولید می شود . الیاف الکتروسپون که دامنه قطرشان از ۱۹۰ الی nm 240 می باشد باعث می شود فیلتر دارای یک نفوذ پذیری نهایی هوای m/h 464 باشد که در جدول ۲ گزارش شده است ذکر این مسله مهم است که نفوذ پذیری هوای فیلتر معمولی برابر با m/h 2510 است ، مقاومت جریان دینامیک کامپوزیت نانومیکروالیاف ، اغلب بوسیله لایه نازک نانومیکرو الیاف بدست می آید . برای مقایسه ، نمونه دیگری بوسیله الکتروسپون لایه ای در ۶۰ دقیقه در میزان جریان min / ml 1% از محلول مشابه پوشش یافت . در اینچنین مسیری، کیفیت کل تحویل داده شده محلول پلیمر در هر دو آزمایش مشابه بود . (min / ml 1%= min 20 × min / ml 3%) که به هدف ارزیابی تاثیر اندازه نانو لیف بروی نفوذ پذیری هوا می باشد همانطور که انتظار می رفت نانو الیاف بهتری که تولید شدند دارای قطرهای در دامنه nm 180-130 و نفوذ پذیری نهایی هوا تا m/h 153 می باشد . همانطور که در جدول ۲ گزارش شده رشته های بهتر ما دارای منافذ کوچکتر هستند .

شکل (b ) 6نشان دهنده یک بخش عرضی از نانو الیاف PVA بروی سطح میکرو الیاف PET می باشد الکترو اسپین PVA در شرایط گزارش شده در جدول ۲ ، الیاف تولید شده همراه با قطرهای بالای nm 300 منافذ بزرگتر را نشان میدهد ضخامت لایه حدود Mm 13 است و در نتیجه نفوذ پذیری هوا برابر با h/ m 563 می باشد .

شکل (c) 6 ، یک لایه الکتروسپونی از نانو الیاف Pay را بروی PET نشان می دهد که عبارت هستند از بهترین الیاف تولید شده در آزمایشات این قطرها کوچکتر از  nm 150 هستند و کوچکترین منافذ را شامل می شوند ، در نهایت ، تاثیر ضخامت لایه نانو لیفی بروی نفوذ پذیری به ارزیابی الکترواسپینی هر دو نمونه Pay برروی فیلتر PET برای ۳۰ و ۱۵ دقیقه ، در شرایط مشابه گزارش شده در جدول ۲ پرداخت که سبب بدست آمدن همزمان قطرهای لیف و اندازه منافذ گردید . بنابراین نفوذ پذیری هوا تنها بوسیله ضخامت شبکه تاثیر می پذیرد . همانطور که نشان داده شده است ، مقاومت نهایی جریان کامپوزیت فیلتر بوسیله رسوب در طی زمان کنترل می شود .

 نتیجه گیری:

75,000 ریال – خرید نهایی کردن خرید مورد به سبد خرید اضافه شد

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .