بررسی مورفولوژی و راندمان تولید نانوالیاف تهیه شده به روش فرایند الکترواسپینینگ با چند نازل

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

رضا آذرافزا ¹ , میلاد مصلحی عراقی ² , امیر حسین رضایی ³

1 - استادیار، گروه مکانیک، مجتمع دانشگاهی مواد و فناورهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
2 - کارشناس ارشد، مهندسی متالورژی و مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران
3 - کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد سنندج

تاريخ الإرسال : 03 الإثنين , صفر, 1439 تاريخ التأكيد : 27 الأحد , محرم, 1440 تاريخ الإصدار : 13 الأحد , محرم, 1440

الکلمات المفتاحية: مورفولوژی, نانوالیاف, مالتی جت, الکترواسپینینگ, پلی‌اکریلونیتریل,

ملخص المقالة :

الکتروریسی روشی ساده و مناسب برای تولید پیوسته نانو‌الیاف با ویژگی‌های برجسته می‌باشد. در این پژوهش الکتروریسی محلول پلی‌اکریلونیتریل با چند نازل با بررسی تأثیر پارامترهایی مانند غلظت محلول، ولتاژ و دبی بر روی قطر نانوالیاف تولیدی و همچنین نرخ تولید نانوالیاف در مقایسه با روش تک نازل مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد با افزایش غلظت محلول از 8% به 10% وزنی، به علت افزایش ویسکوزیته و مشکل‌تر شدن کشیدن جت، قطر متوسط الیاف از 135 به 191 نانومتر و نرخ تولید در غلظت‌های مشابه در چند نازل در مقایسه با تک نازل افزایش می‌یابد‌. در حالت چند نازل در ولتاژهای پایین‌تر با افزایش ولتاژ به ازای هر 5 کیلو ولت، نرخ تولید 2 برابر و در ولتاژهای بالاتر 6/1برابر افزایش می-یابد. همچنین ولتاژ تا یک مقدار بهینه باعث افزایش متوسط قطر الیاف و بیش از این میزان باعث کاهش آن می‌شود. بررسی تأثیر دبی محلول نشان داد که نرخ تولید با افزایش دبی محلول از 5/0 به ml/h 1 دو برابر و قطر متوسط الیاف از 164 به 191 نانومتر افزایش می‌یابد. در حالیکه با افزایش بیشتر دبی از 1 به ml/h2، به دلیل عدم توانایی نیروی الکترواستاتیک در تبدیل تمامی محلول به الیاف باعث کاهش قطر الیاف و نیز کاهش نرخ تولید می‌شود. به نظر می‌رسد در الکتروریسی چند نازله، می‌توان با افزایش ولتاژ و غلظت، نرخ تولید را تا میزان چندین برابر افزایش داد. همچنین دبی تأثیر مشخصی در افزایش نرخ تولید ندارد.

المصادر:

References: 1- varsano, B., Deitzel .J.M. et al, "Multiple jets in electrospinning, experiment and modeling and Processing Variables on the Morphology of Electrospun Nanofibers and Textiles", J of Polymer ,vol. 42, no. 1, pp. 261-272, 2009. 2- کریم زاده، ف.، قاسمعلی، ا.، سالمی زاده، و س.، "
نانومواد )خواص، تولید و کاربرد("، جهاد دانشگاهی واحد
صنعتی اصفهان، مرکز انتشارات، 1388 .
3- Ding, B., Kimura, E., Sato, T., Fujita S., and Shiratori S., "Fabrication of blend biodegradable nanofibrous nonwoven mats via Multi-Jet electrospinning," polymer Materials, 45, pp. 1895 1902, 2004.
4- kim, G. H., Cho, Y. S., Kim, W. D., " Stability analysis for multi-jets electrospinning process modified with a cylindrical electrode "; European Polymer Journal, Vol. 42, pp. 2031-2038, 2006.
5- Deitzel, J. M., Kleinmeyer, J. D., Hirvonen, N. C. and Beck, T. "Controlled deposition of electrospun poly(ethylene oxide) fibers," Polymer, Vol. 42, pp. 8163-8170, 2001.
6- Demir, M. M, Yilgor, I., Yilgor, E and Erman, B. "Electrospinning of polyurethane fibers," Polymer, Vol 43, pp. 3303-3309,2002.
7- Hanna Sofia, H. S, Edzrol, N. M., Mahadi, W. N. L. and Amalina, M. “Multiple-jet electrospinning methods for nanofiber processing: A review”, Materials and Manufacturing Processes, Vol. 33, pp. 479-498, 2018.
8- Yoon, W. J., Park, Y., Kim, J., Park, C. H., “Multi-jet electrospinning of polystyrene/polyamide 6 blend: thermal and mechanical properties”, Fashion and Textiles, Vol. 4, pp. 1-12, 2017. 9- سلیم بیگی، گ.، نصوری، ک.، شوشتری، ا.، " اثر
غلظت محلول پلیمری بر روی ساختار نانو الیاف )پلی
وینیل الکل("، مجله مواد نوین، جلد 3 ، شماره 3، ص 21 -
33 ، بهار 1392 .
10 حبیبی، آ.، موسوی خوئی، س. م.، محبوبی، ف.، -
خاکزاد، ا.، " فیلم نانوورقهای گرافنی به روش رسوب
پلاسمای الکترولیتی"، مجله مواد نوین، جلد 7 ، شماره 2 ،
ص 75 - 83 ، زمستان 1395 .
11-Gupta, A. K.; Paliwal, D. K.; Bajaj, P. ” Melting behavior of acrylonitrile
111 مجله مواد نوین/ جلد 9/شماره 1/ پاییز 1397
polymers”; Journal of Applied Polymer Science, No.70,2703–2709, 1998.
12- Clayden, J. “Organic Chemistry”; Oxford University Press, ISBN 0-19-850346-6, 276–296, 2001.
13- Jiang, G., Zhang, S., and Qin, X. "High through put of quality nanofibers via one steppedpyramid- shaped spinneret"; Materials Letters, Vol. 106, pp. 56-58, 2013.
14- Zdraveva, E. Pejnovic, N. and Mijovic, B. "Electrospinning of polyurethane nonwoven fibrous mats," TEDI-International Interdisciplinary Journal of Young Scientists from the Faculty of Textile Technology, vol.1, pp. 55-60, 2011.
15- Yang. Q. D. Li, Y. Hong, Z. Li, C. Wang, S. Qiu and Y. Wei, "Preparation and characterization of a PAN nanofiber containing AG nanoparticles via electrospinning," Synthetic Metals, vol. 137, pp. 973-974, 2003.

_||_