توصيفگر ها :
نانوالياف , مغزي - غلاف , پايداري حرارتي , نانومواد كندسوزكننده
چكيده فارسي :
احتراق يا سوختن، فرآيندي اكسيد¬شوندگي در فاز گازي است كه نيازمند سه جزء ماده قابل اشتعال، اكسيژن و منبع حرارتي است. تا زماني كه يكي از اجزاي سه¬گانه به طور كامل مصرف نشوند، فرآيند سوختن به صورت خود¬كاتاليزور عمل¬كرده و احتراق ادامه مي-يابد؛ بنابراين براي ايجاد كندسوزي، بايد حداقل يكي از اجزاي مثلث آتش حذف شوند. با توجه به گسترش فناوري نانو و گسترش توليد نانوالياف در دهه اخير و با در نظر گرفتن خطرات ناشي از احتراق، مطالعه رفتار نانو¬الياف در برابر شعله و حرارت مسئله¬ي حائز اهميتي شده¬است. از آنجايي كه نانو¬الياف پلي¬اكريلو¬نيتريل، به طور گسترده¬اي در نساجي استفاده مي¬شوند، در اين پژوهش به بررسي رفتار در برابر شعله و حرارت پرداخته شد به صورتي كه اثر روش توليد نانو¬الياف به صورت متداول و مغزي- غلاف، اثر افزودن نانو-رس، نانو¬لوله¬كربني و محلول سيليكوني بر رفتار نانو¬الياف پلي¬اكريلو¬نيتريل در برابر شعله و حرارت و ارزيابي رفتار آن¬ها با استفاده از دستگاه¬هاي¬¬Simultaneous Thermal Analysis (STA)، Limited Oxygen Index(LOI) و تست سوختن ASTM D1230 انجام گرفت. طبق نتايج به دست آمده از تست سوختن، نانو¬الياف PAN خالص متداول فقط دچار جمع¬شدگي مي¬شوند ولي در ساختار مغزي- غلاف، اشتعال¬پذيري بالايي مشاهده شد كه به نظر مي¬رسد به خاطر تخلخل ايجاد شده در لايه نانوالياف مغزي- غلاف است. همچنين افزودن كند¬سوز¬كننده¬ها در مقادير بالا، موجب ايجاد ساختار پفكي و تخلخل لايه مي¬شود كه تأثير منفي آن بر روي نتايج تست سوختن، غالب بر اثر كندسوزكننده مي¬باشد. از سويي ديگر در دماهاي كمتر از ℃ 600 در دستگاه STA، اثر كندسوز كننده غالب بر اثر پفكي شدن لايه است و نمونه¬هاي حاوي كندسوزكننده، پايداري حرارتي لايه را افزايش داده¬اند. از آنجايي كه حرارت سر شعله در تست سوختن، ℃1000 است، از اين رو رفتار نانوالياف به يك مرتبه در دماهاي بالا ارزيابي مي¬شود، بنابراين دقيق¬ترين روش براي ارزيابي خواص حرارتي نانوالياف در دماهاي پايين¬تر، استفاده از دستگاه STA است كه دقيقاً به ازاء افزايش دما، تغييرات وزن نمونه گزارش مي¬شود. همچنين با توجه به نتايج حاصل از دستگاه LOI و در نظر گرفتن خطاي دستگاه و حساسيت بسيار بالاي نانوالياف، استفاده از اين دستگاه، روش مناسبي براي بررسي رفتار نانو¬الياف نمي¬باشد.
چكيده انگليسي :
Combustion or burning is an oxidation process in gaseous phase which requires fuel, oxygen and heat sources. The burning phenomenon continues till the complete depletion of at least one of the sources. Thus, the flame retardancy can be achieved through omitting at least one of the sources. With the development of nano-technology and also commercial products made of nanofibers during the last decade, their responses against heat and flame are of great importance. Since the polyacrylonitrile (PAN) nano-fibers are being used broadly in various industries, an attempt was made herein to study their behavior against the flame and heat. Various important parameters including the nano-fiber production technique (conventional and core-shell) and the types of additives (nano-clay, carbon nano-tube, silicone coating) were considered. SDL, Simultaneous Thermal Analysis (STA) and Limited Oxygen Index (LOI) testing machines were exploited to evaluate the flammability behavior of nanofibers. The flammability of nanofibers were examined with SDL testing machine in accordance with ASTM D1230. Based on the findings, the core-shell nano-fibers exhibited higher flammability over the conventional one which is resulted by the higher porosity, while conventional ones showed only shrinkage. Moreover, the addition of retardants with high weight percentage resulted in bulkier structure with higher porosity, which reduced the flammability resistance of the nano-fiber, since the induced bulkier structure dominated over the effect of retardancy provided by the flame retardants. According to STA results, the effect of retardancy dominated over the bulk structure of nano-fibers for temperatures below the 600 ℃, which increased the thermal stability of the fibers. Since the temperature of the tip of the flame is around 1000 ℃ in SDL, the flammability behavior of nanofibers are evaluated in higher temperatures. Thus, STA testing machine provides more accurate results. On the other hand, based on the findings and considering the unavoidable error of testing machine, the LOI testing machine is not an appropriate technique to study the flammability behavior of nanofibers.