تاثير معاملات البثق الكهربائي على الخصاص السطحية والميكانيكية لاغشية الالياف النانوية المصنوعة من بوليمر البولي اكريلونايتريل
DOI:
https://doi.org/10.21123/bsj.2023.7309الكلمات المفتاحية:
البثق الكهربائي، مرونة، الياف نانوية، بولي اكريلونايتريل، صلابة.الملخص
حظيت أغشية الألياف النانوية المنبثقة كهربائيا باهتمام كبير بسبب أدائها المتفوق. ومع ذلك، فإن القوة الميكانيكية الضعيفة للألياف النانوية المنبثقة كهربائيا، مثل الصلابة وقوة الكسر، تحد من تطبيقاتها في العديد من الجوانب التي تحتاج إلى قوة كافية ، مثل تنقية المياه. يبحث هذا العمل في تأثير معاملات الغزل الكهربائي على خصائص الألياف النانوية المنبثقة كهربائيا المصنعة من بوليمر البولي اكريلونايتريل والمذاب في المحلول في ن-ن-ديميثايلفورمامايد .كانت معاملات الغزل الكهربائي المدروسة هي تركيز البوليمر، ومعدلات تدفق المحلول، وسرعة دوران المجمع، والمسافة بين الإبرة والمجمع. تم تحليل الألياف النانوية المنبثقة كهربائيا باستخدام الفحص المجهري الإلكتروني لفهم شكل السطح وحساب متوسط أحجام الألياف. تم قياس نسبة مسامية الغشاء باستخدام طريقة الوزن الجاف والرطب. أيضًا ، تم تقييم خصائص القوة الميكانيكية (قوة الشد ومعامل يونغ) باستخدام محلل ميكانيكي ديناميكي. أوضحت النتائج المتحصل عليها أن تركيز البوليمر ومعدل التدفق يؤثران بشكل رئيسي على حجم الألياف ومساميتها في الألياف النانوية المنبثقة كهربائيا. تعمل زيادة تركيز البوليمر على تحسين القوة والمرونة، بينما لم يُظهر معدل التدفق تأثيرًا واضحًا على القوة الميكانيكية للألياف النانوية المنبثقة كهربائيا. لم تؤثر كل من سرعة تجميع الالياف ومسافة البثق بشكل واضح على شكل الغشاء. زادت مرونة الألياف النانوية المنبثقة كهربائيا بشكل كبير مع زيادة سرعة تجميع الالياف وتقليل مسافة البثق. يمكن تصنيع اغشية الألياف النانوية المنبثقة كهربائيا قوية ومرنة بألياف صغيرة باستخدام تركيز بوليمرالاكريلونايتريل 10٪ بمعدل تدفق 1 مل / ساعة، وسرعة تجميع 140 دورة في الدقيقة، ومسافة دوران 13 سم
Received 9/4/2022, Accepted 25/7/2022, Published Online First 20/1/2023
المراجع
Waisi BI. Carbonized Copolymers Nonwoven Nanofibers Composite : Surface Morphology and Fibers Orientation. Iraqi J Chem Pet Eng. 2019; 20(2): 11–5.
Waisi BI, Arena JT, Benes NE, Nijmeijer A, McCutcheon JR. Activated carbon nanofiber nonwoven for removal of emulsified oil from water. Microporous Mesoporous Mater. 2020; 296: 109966.
Okutan N, Terzi P, Altay F. Affecting parameters on electrospinning process and characterization of electrospun gelatin nanofibers. Food Hydrocoll. 2014; 39: 19–26.
Bhardwaj N, Kundu SC. Electrospinning: a fascinating fiber fabrication technique. Biotechnol Adv. 2010; 28(3): 325–47.
Loh XJ, Peh P, Liao S, Sng C, Li J. Controlled drug release from biodegradable thermoresponsive physical hydrogel nanofibers. J Control Release. 2010; 143(2): 175–82.
Al-Naemi AN, Abdul-majeed MA, Al-furaiji MH, Ghazi IN. Fabrication and Characterization of Nanofibers Membranes using Electrospinning Technology for Oil Removal. Baghdad Sci J. 2021; 18(4): 1338–43. https://doi.org/10.21123/bsj.2021.18.4.1338
Han Y, Xu Y, Zhang S, Li T, Ramakrishna S, Liu Y. Progress of Improving Mechanical Strength of Electrospun Nanofibrous Membranes. Macromol Mater Eng. 2020; 305(11): 1–13.
Croisier F, Duwez AS, Jérôme C, Léonard AF, Van Der Werf KO, Dijkstra PJ, et al. Mechanical testing of electrospun PCL fibers. Acta Biomater. 2012; 8(1): 218–24.
Huang L, Arena JT, Manickam SS, Jiang X, Willis BG, McCutcheon JR. Improved mechanical properties and hydrophilicity of electrospun nanofiber membranes for filtration applications by dopamine modification. J Memb Sci. 2014; 460: 241–9.
Mack JJ, Viculis LM, Ali A, Luoh R, Yang G, Hahn HT, et al. Graphite nanoplatelet reinforcement of electrospun polyacrylonitrile nanofibers. Adv Mater. 2005; 17(1): 77–80.
Tijing LD, Woo YC, Shim WG, He T, Choi JS, Kim SH, et al. Superhydrophobic nanofiber membrane containing carbon nanotubes for high-performance direct contact membrane distillation. J Memb Sci. 2016; 502: 158–70.
Waisi BI, Al-jubouri SM, Mccutcheon R. Fabrication and Characterizations of Silica Nanoparticle Embedded Carbon Nanofibers. Ind Eng Chem Res. 2019; 58: 4462–7.
Yoon K, Hsiao BS, Chu B. Formation of functional polyethersulfone electrospun membrane for water purification by mixed solvent and oxidation processes. Polymer. 2009; 50(13): 2893–9.
Huang L, Manickam SS, McCutcheon JR. Increasing strength of electrospun nanofiber membranes for water filtration using solvent vapor. J Memb Sci. 2013; 436: 213–20.
Shin MK, Kim SI, Kim SJ, Kim SK, Lee H, Spinks GM. Size-dependent elastic modulus of single electroactive polymer nanofibers. Appl Phys Lett. 2006; 89(23): 2004–7.
Papkov D, Zou Y, Andalib MN, Goponenko A, Cheng SZD, Dzenis YA. Simultaneously strong and tough ultrafine continuous nanofibers. ACS Nano. 2013; 7(4): 3324–31.
Kuchi C, Harish GS, Reddy PS. Effect of polymer concentration, needle diameter and annealing temperature on TiO2-PVP composite nanofibers synthesized by electrospinning technique. Ceram Int. 2018; 44(5): 5266–72.
Bakar SSS, Fong KC, Eleyas A, Nazeri MFM. Effect of Voltage and Flow Rate Electrospinning Parameters on Polyacrylonitrile Electrospun Fibers. IOP Conf Ser: Mater Sci. Eng.2018; 318: 012076
Levitt AS, Vallett R, Dion G, Schauer CL. Effect of electrospinning processing variables on polyacrylonitrile nanoyarns. J Appl Polym Sci. 2018; 135(25): 1–9.
Al-furaiji M, Kadhom M, Kalash K, Waisi B, Albayati N. Preparation of thin-film composite membranes supported with electrospun nanofibers for desalination by forward osmosis. Drink water Eng Sci. 2020; 13: 51–7.
Alkarbouly SM, Waisi BI. Fabrication of Electrospun Nanofibers Membrane for Emulsified Oil Removal from Oily Wastewater. Baghdad Sci J. 2022 (May): 1238–48.
Naseeb N, Mohammed AA, Laoui T, Khan Z. A Novel PAN-GO-SiO2 Hybrid Membrane for Separating Oil and Water from Emulsified Mixture. Materials (Basel). 2019; 12(212): 1–13.
Rabiei M, Palevicius A, Dashti A, Nasiri S, Monshi A, Vilkauskas A, et al. Measurement Modulus of Elasticity Related to the Atomic Density of Planes in Unit Cell of Crystal Lattices. Materials (Basel). 2020; 13: 4380.
Waisi BI, Manickam SS, Benes NE, Nijmeijer A, McCutcheon JR. Activated Carbon Nanofiber Nonwovens: Improving Strength and Surface Area by Tuning the Fabrication Procedure. Ind Eng Chem Res. 2019; 58: 4084–9.
Devereaux PJ, Duceppe E, Guyatt G, Tandon V, Rodseth R, Biccard BM, et al. Dabigatran in patients with myocardial injury after non-cardiac surgery (MANAGE): an international, randomised, placebo-controlled trial. Lancet. 2018; 391(10137): 2325–34.
Liu S, Kok M, Kim Y, Barton JL, Brushett FR, Gostick J. Evaluation of Electrospun Fibrous Mats Targeted for Use as Flow Battery Electrodes. J Electrochem Soc. 2017; 164(9): A2038–48.
Toriello M, Afsari M, Shon HK, Tijing LD. Progress on the Fabrication and Application of Electrospun Nanofiber Composites. Membranes (Basel). 2020; 10(204): 1–34.
Long YZ, Yan X, Wang XX, Zhang J, Yu M. Electrospinning. Electrospinning: Nanofabrication and Applications. 1st Edition, William Andrew Publishing; 2018. 21–52 p. https://www.elsevier.com/books/electrospinning-nanofabrication-and-applications/ding/978-0-323-51270-1
Hemphill JC, Greenberg SM, Anderson CS, Becker K, Bendok BR, Cushman M, et al. Guidelines for the Management of Spontaneous Intracerebral Hemorrhage: A Guideline for Healthcare Professionals from the American Heart Association/American Stroke Association. Stroke. 2015; 46(7): 2032–60.
Matabola KP, Moutloali RM. The influence of electrospinning parameters on the morphology and diameter of poly(vinyledene fluoride) nanofibers- Effect of sodium chloride. J Mater Sci. 2013; 48(16): 5475–82.
Mazoochi T, Hamadanian M, Ahmadi M, Jabbari V. Investigation on the morphological characteristics of nanofiberous membrane as electrospun in the different processing parameters. Int J Ind Chem. 2012;3(1):1–8.
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2022 مجلة بغداد للعلوم
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
كيفية الاقتباس
