اثر غلظت محلول پلیمری بر روی ساختار نانوالیاف پلی(وینیل الکل)

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

گلستان سلیم بیگی ¹ (کارشناس ارشد مهندسی ساختارهای نانولیفی، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر)
کمیل نصوری ² (دانشجوی دکتری مهندسی شیمی- نساجی، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر)
احمد موسوی شوشتری ³ (دانشیار دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر)

تاریخ دریافت : 1394/09/26 تاریخ پذیرش : 1394/09/26 تاریخ انتشار : 1392/01/01

کلید واژه: پلی(وینیل الکل), نانوالیاف, الکتروریسی, غلظت, عدد بری,

چکیده مقاله :

در این پژوهش، به الکتروریسی محلول پلی (وینیل الکل) (PVA) برای تولید نانوالیاف با ساختارهای متفاوت توجه شده و از این رو، تاثیرات خواص محلول پلیمری شامل عدد بری (Be) و غلظت محلول پلیمری بر قابلیت الکتروریسی محلول‌های PVA مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار الیاف تولیدی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشاهده گردید. برای غلظت‌های پلیمری رقیق (5/2>Be) فقط قطرات پلیمری شکل گرفت. محلول‌های پلیمری شبه رقیق (4>Be>5/2) نانوالیاف شاخه‌ای را تولید نمودند. نانوالیاف با ساختار یکنواخت نیز در 7>Be>4 مشاهده گردید و در نهایت نیز در محلول‌های پلیمری غلیظ با 9>Be>7 نانوالیاف مسطح شکل گرفتند. با توجه به نتایج بدست آمده می‌توان بیان نمود که با افزایش غلظت محلول پلی(وینیل الکل) میانگین قطر نانوالیاف افزایش می‌یابد به گونه‌ای که میانگین قطر نانوالیاف از مقدار 23±93 نانومتر برای محلول w/w%4 به 157±814 نانومتر برای محلول غلیظ w/w%12 رسیده است. در نهایت، رابطه توانی بین میانگین قطر نانوالیاف PVA (d) و غلظت محلول (C) نیز به شکل d=3.39C2.20 بدست آمد.  

منابع و مأخذ:

1- J.S. Lee, K.H. Choi, H.D. Ghim, S.S. Kim,D.H. Chun, H.Y. Kim and W.S. Lyoo, “Role

of molecular weight of atactic poly(vinylalcohol) (PVA) in the structure and properties

of PVA nanofabric prepared byelectrospinning”, Journal of Applied PolymerScience, Vol 93, pp 1638–1646, 2004.

2- P. Taepaiboon, U. Rungsardthong and P.Supaphol, “Drug-loaded electrospun mats ofpoly(vinyl alcohol) fibres and their releasecharacteristics of four model drugs”,Nanotechnology., Vol. 17, pp 2317–2329,

2006.

3- C.H. He and J. Gong, “The preparation ofPVA–Pt/TiO2 composite nanofiber aggregateand the photocatalytic degradation of solidphasepolyvinyl alcohol”, PolymerDegradation Stabilized, Vol. 81, pp 117–124,

2003.

4- آ. سزاوار، س. م. زبرجد و س.ع. سجادی، "تاثیر نیرو ونانوذارت آلومینا بر مکانیزمهای ایجاد آسیب ناشی از خراشنانوکامپوزیت زمینه پلی متیل متاآکریلات،" مجله مواد نوین،

 .1391 بهار ،50-39 ص ،3 شماره 2 جلد

5- M. Naebe, T. Lin, W. Tian, L. Dai, X.Wang, “Effects of MWNT nanofillers onstructures and properties of PVA electrospunnanofibres”, Nanotechnology., Vol. 18, pp 1-8,2007.

6- K. Nasouri, H. Bahrambeygi, A. Rabbi,A.M. Shoushtari and A. Kaflou, “Modelingand optimization of electrospun PAN

nanofiber diameter using response surfaceand artificial neural networks”,Applied Polymer Science, Vol. 126, pp 127-

135, 2012.

7- N. Sabetzadeh, H. Bahrambeygi, A. Rabbiand K. Nasouri, “Thermal conductivity ofpolyacrylonitrile nanofibres web invariousnanofibres diameter and surface densities”,Micro & Nano Letter, Vol. 7, pp 662-666,2012.

8- H. Bahrambeygi, N. Sabetzadeh, A. Rabbi,K. Nasouri, A.M. Shoushtari and M.R. Babaei,“Nanofibers (PU and PAN) and nanoparticles(Nanoclay and MWNTs) simultaneous effectson polyurethane foam sound absorption”,Journal of Polymer Research, Vol. 20, pp 74-84, 2013.

9- B. Ding, H.Y. Kim, S.C. Lee, D.R. Lee andK.J. Choi, “Preparation and characterization ofnanoscaled poly(vinyl alcohol) fibers viaelectrospinning”, Fiber and Polymers, Vol. 3,pp 73-79, 2002.

10- M. Bognitzki, W. Czado, T. Frese, A.Schaper, M. Hellwig, M. Steinhart, A. Greinerand J.H. Wendorff, “Nanostructured fibers via”, Advnced Material, Vol. 13,pp 70-72, 2001.

11- K. Nasouri, A.M. Shoushtari, A. Kaflou,H. Bahrambeygi and A. Rabbi, “Single-wallcarbon nanotubes dispersion behavior and Itseffects on the morphological and mechanicalproperties of the electrospun nanofibers”,

Polymer Composites, Vol. 33, pp 1951-1959,2012.

12- A. Rabbi, K. Nasouri, H. Bahrambeygi,A.M. Shoushtari and M.R. Babaei, “RSM andANN approach for modeling andoptimizingelectrospun polyurethane nanofibersmorphology”, Fibers and Polymers, Vol. 13,pp 1007-1014, 2012. 

13- S.M. Saeed, M. Zandi and H. Mirzadeh,“Effect of solution surface tension onmorphology of PLGA and gelatin electrospunfibers”, Iranian Journal of Polymer Scienceand Technology, Vol. 25, pp 3-10, 2012.

14- M. Rostamloo, M. Nouri and J. Mokhtari,“Effect of nanoclay on the electrospinning ofpoly(ε-caprolactone)”, Iranian Journal ofPolymer Science and Technology, Vol. 24, pp231-240, 2011.

15- P. Gupta, C. Elkins, T.E. Long and G.L.Wilkes, “Electrospinning of linearhomopolymers of poly(methyl methacrylate):exploring relationships between fiberformation, viscosity, molecular weight andconcentration in a good solvent”, Polymer,Vol. 46, pp 4799-4810, 2005.

16- K. Nasouri, A.M. Shoushtari and A.Kaflou, “Investigation of polyacrylonitrileelectrospun nanofibres morphology as afunction of polymer concentration, viscosityand berry number”, Micro & Nano Letters,Vol. 7, pp 423-426, 2012.

17- P. Supaphol and S. Chuangchote, “On theelectrospinning of poly(vinyl alcohol)nanofiber mats: A revisit”, Journal of AppliedPolymer Science, Vol. 108, pp969–978, 2008.

18- S. Koombhonges, W. Liu and D.H.Reneker, “Flat polymer ribbons and othershapes by electrospinning”, Journal of PolymerScience and Polymer Physics, Vol. 39, pp2598–2606, 2001.

19- J.C.J.F. Tacx, H.M. Schoffeleers, A.G.M.Brands and L. Teuwen, “Dissolution behaviorand solution properties of polyvinylalcohol asdetermined by viscometry and light scatterinin DMSO, ethyleneglycol and water”,

Polymer, Vol. 41, pp 947-957, 2000.20- J.H. He, Y.Q. Wan and J.Y. Yu, “Effect ofconcentration on electrospun polyacrylonitrile(PAN) nanofibers”, Fibers and Polymers, Vol.9, pp 140-142, 2008.

21- M.M. Demir, I. Yilgor, E. Yilgor and B.Erman, “Electrospinning of polyurethanefibers”, Polymer, Vol. 43, pp 3303-3309, 2002.

 

22- M.G. McKee, G.L. Wilkes, R.H. Colbyand T.E. Long, “Correlations of solutionrheology with electrospun fiber formation oflinear and branched polyesters”,Macromolecules, Vol. 37, pp 1760-1767,2004.

23- C.L. Casper, J.S. Stephens, N.G. Tassi,D.B. Chase and J.F. Rabolt, “Controllingsurface morphology of electrospun polystyrenefibers: effect of humidity and molecular weightin the electrospinning process”,Macromolecules, Vol. 37, pp 573-578, 2004.

24- C.M. Hsu and S. Shivkumar, “Nano-sizedbeads and porous fiber constructs of poly(ε-caprolactone) produced by electrospinning”,Journal of Material Science, Vol. 39, pp 3003-3013, 2004.