نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

بررسی اثر دما، رطوبت و نانوذره سیلیس بر ریخت شناسی و تخلخل سطحی الیاف پلی استایرن الکتروریسی شده

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
آرشام گودرزنیا
محمدرضا مقبلی
گروه تحقیقاتی پلیمر های هوشمند و نانوکامپوزیت ها، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
چکیده
الکتروریسی فرایندی است که با استفاده از نیروی الکترو استاتیکی، از محلول یا مذاب پلیمری، الیاف پلیمری در اندازه های نانو و میکرو تولید می‌کند. در این پژوهش الیاف پلی استایرنی با استفاده از محلول پلی استایرن در حلال  دی متیل فرم آمید در شرایط گوناگون دمایی (°C 45-25)،  رطوبت (70-30 %) و مقدارهای گوناگون نانو ذره­ های سیلیس (w%4-0 ) ریسیده شد. به منظور ایجاد شرایط محیطی (دما و رطوبت) زمان فرایند الکتروریسی، محفظه ای که قابلیت کنترل دما و رطوبت را دارا می ­باشد، ساخته شد. برای بررسی اثر متغیرهای دما، رطوبت و مقدار ذره­های سیلیس، طراحی آزمایش انجام شد. به منظور بررسی ساختار بستر و سطح الیاف پلی­استایرنی از تصویرهای دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتیجه ­های به دست آمده نشان داد که با افزایش هر یک از متغیرهای دما، رطوبت و میزان نانو ذره­ های سیلیس ساختار بستر الیاف از الیاف دانه داربه الیاف بدون دانه تغییر می­ یابد. ایجاد نانو تخلخل روی سطح الیاف پلی استایرنی با تغییر متغیرهای یاد شده دیده شده است. نتیجه­ های به دست آمده از تصویرهای دستگاه میکروسکوپی الکترون روبشی نشان داد که تعداد و تراکم نانو حفره‌های ناشی از جدایش فازی موجود در سطح پلیمری الیاف پلی استایرنی، با افزایش رطوبت، دما و مقدار نانو ذره­ های سیلیس کاهش یافته است.
کلیدواژه‌ها
الکتروریسی
محفظه شرایطی
الیاف نانو متخلخل
دما
رطوبت نسبی
نانو‌ ذره‌های سیلیس

موضوعات

[1] Lee K.H., Kim H.Y., Bang H.J., Jung Y.H., Lee S.G., The Change of Bead Morphology Formed on Electrospun Polystyrene Fibers, Polymer (Guildf)., 44(14): 4029–4034 (2003).
[2] Pillay V.,  Dott C., Choonara Y.E.,  Tyagi C., Tomar L.,  Kumar P.,  du Toit L.C.,   Ndesendo V. M. K., A Review of the Effect of Processing Variables on the Fabrication of Electrospun Nanofibers for Drug Delivery Applications, J. Nanomater., 2013 (ID 789289): 1-22 (2013).
[3] Huan S., Liu G., Han G., Cheng W., Fu Z., Wu Q., Wang Q., Effect of Experimental Parameters on Morphological, Mechanical and Hydrophobic Properties of Electrospun Polystyrene Fibers, Materials (Basel)., 8(5): 2718–2734 (2015).
[4] Ray S.S., Chen S.-S., Li C.-W., Nguyen N.C., Nguyen H.T., A Comprehensive Review: Electrospinning Technique for Fabrication and Surface Modification of Membranes for Water Treatment Application, RSC Adv., 6(88): 85495–85514 (2016).
[5] Pelipenko J., Kristl J., Janković B., Baumgartner S., Kocbek P., The Impact of Relative Humidity During Electrospinning on the Morphology and Mechanical Properties of Nanofibers, Int. J. Pharm., 456: 125–134 (2013).
[6] Bae H.S.H., Haider A., Selim K.M.K., Kang D.Y.D., Kim E.J., Kang I.K.,Fabrication of Highly Porous PMMA Electrospun Fibers and Their Application in the Removal of Phenol and Iodine, J. Polym. Res., 20(7): 158- 168 (2013).
[7] De Vrieze S., Van Camp T., Nelvig A., Hagström B., Westbroek P., De Clerck K., The effect of Temperature and Humidity on Electrospinning, J. Mater. Sci., 44(5): 1357–1362 (2009).
[8] Lu P.P., Xu Z.L., Yang H., Wei Y.M., Processing-Structure-Property Correlations of Polyethersulfone/ Perfluorosulfonic Acid Nanofibers Fabricated via Electrospinning from Polymer-nanoparticle Suspensions, ACS Appl. Mater. Interfaces, 4(3): 1716–1723 (2012).
[9] Kim G.-T., Lee J.-S., Shin J.-H., Ahn Y.-C., Hwang Y.-J., Shin H.-S., Lee J.-K., Sung C.-M., Investigation of Pore Formation for Polystyrene Electrospun Fiber: Effect of Relative Humidity, Korean J. Chem. Eng., 22(5): 783–788 (2005).
[10] Fashandi H., Karimi M., Pore Formation in Polystyrene Fiber by Superimposing Temperature and Relative Humidity of Electrospinning Atmosphere, Polym. (United Kingdom), 53(25): 5832–5849 (2012).
[11] Pai C.L., Boyce M.C., Rutledge G.C., Morphology of Porous and Wrinkled Fibers of Polystyrene Electrospun from Dimethylformamide, Macromolecules, 42(6): 2102–2114 (2009).
[12] Tu Z., Elastic Theory of Membranes, AAPPS Bull., 16(3): 30–33 (2006).
[13] Pauchard L., Allain C., Buckling Instability Induced by Polymer Solution Drying, Europhys. Lett., 62(6): 897–903 (2003).