Исследование влияния различных параметров на Средний диаметр с использованием метода Taguchi Design of Experiment
жүктеу/скачать 169,12 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ABSTRACT В этом исследовании нановолокна из поливинилового спирта (PVOH) были получены с использованием метода электроформования. Keywords
|
Электропрядение поли (акриламида), поли (акриловой кислоты) и Нановолокна из поливинилового спирта: характеристика и Оптимизационное исследование влияния различных параметров на Средний диаметр с использованием метода Taguchi Design of Experiment ABSTRACT В этом исследовании нановолокна из поливинилового спирта (PVOH) были получены с использованием метода электроформования. Keywords: электроформованные нановолокна; электропрядение; поливиниловый спирт INTRODUCTION 2 MATERIALS, EQUIPMENT AND RESEARCH METHODS За последние два десятилетия электропрядение привлекло все большее внимание научного сообщества и промышленности и в настоящее время рассматривается как важная исследовательская и коммерческая инициатива с глобальными экономическими выгодами [1]. Нанокатализ [2], тканевые каркасы [3], защитная одежда [4], оптическая электроника [5], фильтрация [6], композиты [7], накопление энергии [8] и звукопоглощение [9] — вот некоторые из областей применения коврики из электроволокна. Процесс электропрядения относительно прост. Прежде чем достичь электрически связанного электропроводящего коллектора, струйный раствор испаряется или затвердевает и собирается в виде взаимосвязанной сети нитей. Взаимное отталкивание зарядов и сокращение поверхностных зарядов противоположного электрода приводят к возникновению силы, противоположной поверхностному натяжению. Когда приложенные электростатические силы преодолевают поверхностное натяжение жидкости, наэлектризованная жидкость образует струю от кончика капилляра к заземленному сетчатому фильтру. При высоких скоростях до тысяч оборотов в минуту электропряденые нановолокна могут быть ориентированы по окружности. Вкратце, процесс состоит из -инициирование и удлинение струи по прямой; - рост штыревой неустойчивости и дальнейшее удлинение струи, что может быть связано или не быть связано с разветвлением струи; - затвердевание струи в нановолокна Эти нановолокна предлагают различные преимущества, включая высокое отношение площади поверхности к объему, функциональность поверхности и исключительные механические свойства, такие как прочность на растяжение и жесткость [12]. Принцип электроформования основан на том, что каплю раствора полимера помещают в сильное электрическое поле. В 1969 году Тейлор посмотрел на форму капли. Чаще всего метод электропрядения используется для производства нитей из ПААм, который представляет собой водорастворимый линейный полимерный материал, полученный из мономера акриламида. ПААм широко используется во многих отраслях промышленности, включая очистку воды, производство бумаги, биоразделение и доставку лекарств, благодаря его гидрофильности, превосходной биосовместимости, неспецифической адсорбции и простоте функционализации [ 25,27]. Вторым наиболее широко используемым полимером PVOH является полигидроксиполимер , который широко изучался благодаря его превосходным пленкообразующим и физическим свойствам, а также его высокой гидрофильности, технологичности, биосовместимости и химической стойкости [26,28]. За счет потоков, выбрасываемых из вихрей, капля образует конус. Этот конус позже был назван «конусом Тейлора». Исследовано также влияние скорости подачи раствора полимера, напряженности электрического поля и условий эксперимента на стабильность нановолокон [13]. По сравнению с обычными технологиями прядения электропрядение производит волокно с относительно низкой скоростью. Как правило, устройство для электропрядения состоит из трех основных компонентов, таких как источник питания (высокое напряжение), фильера и коллектор. В результате высокого напряжения на поверхности полимерного раствора накапливаются электрические заряды. Эти заряды отталкиваются друг от друга до такой степени, что они могут преодолеть поверхностное натяжение вязкого раствора полимера и сформировать конус Тейлора в критическом электрическом поле. Заряженная струя выбрасывается из вершины конуса Тейлора и далее расширяется в электрическом полВ результате испарения растворителя струя со временем превращается в твердое нановолокно [16]. Параметры решения , параметры процесса и параметры окружающей среды — это три типа параметров , влияющих на процесс прядения. На форму волокна влияют параметры в каждой категории. В результате эти параметры можно регулировать для получения электропряденых волокон требуемой морфологии и диаметра. Наиболее важными параметрами раствора полимера для электропрядения являются используемый растворитель, концентрация полимера, средняя молекулярная масса полимера, вязкость раствора, поверхностное натяжение и электропроводность. С точки зрения процесса важны приложенное напряжение, скорость подачи раствора, расстояние между коллектором и кончиком иглы и форма спиннера. Параметры окружающей среды, например влажность, температура, давление и тип атмосферы, также имеют важное влияние [17–19]. наиболее широко используемым полимером PVOH является полигидроксиполимер , который широко изучался благодаря его превосходным пленкообразующим и физическим свойствам, а также его высокой гидрофильности, технологичности, биосовместимости и химической стойкости [26,28]. 2. MATERIALS AND METHODS Электроформование Раствор PVOH был преобразованы в нановолокна методом электроформования . Аппарат ELECTROSPINZ NATOFIBRE ENGINEERING для электропрядения, использованный в этом исследовании, и схема установки для электропрядения показаны на рис. расходные материалы, пластиковый шприц, игла и пластина для сбора. Скорость потока контролировали насосом, соединенным с пластиковым шприцем. В процессе электроформования большая часть растворителя быстро испаряется и остаются заряженные волокна, которые можно собрать на пластине (коллекторе). Выбранные параметры и их уровни, использованные в настоящем исследовании для процесса электроформов Рис. 1. Электропрядильная машина (А) и схема установки электропрядения (В). Для обеспечения проводящих поверхностей нановолокна, собранные на коллекторе (алюминиевой фольге) методом электроспиннинга, напылялись тонким слоем золота. Морфологию и размер новолокон из PVOH наблюдали и анализировали с помощью сканирующего электронного микроскопа Jeol Neoscope JCM 5000. 3 RESULTS AND DISCUSSION OF RESEARCH
CONCLUSION REFERENCES жүктеу/скачать 169,12 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|