شماره مدرك :
18996
شماره راهنما :
16483
پديد آورنده :
صفايي‌ نژاد، مهدي
عنوان :

ساخت و مشخصه‌يابي پارچه ميكرو الياف نانو كامپوزيتي غيربافتي پايه پلي‌پروپيلن تقويت شده با ميكرو مواد با روش جت پاششي مذاب به منظور استفاده در ماسك‌هاي تنفسي

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1402
صفحه شمار :
دوازده، 77ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
جت پاششي مذاب , ميكروالياف , كامپوزيت , پارچه‌ي غيربافتي , پلي‌پروپيلن , دي‌اكسيد تيتانيوم , نانورس , كربن سياه , رزين پلي‌استر غيراشباع
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/08/14
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
دانشكده :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/08/16
كد ايرانداك :
2981550
چكيده فارسي :
الياف دسته¬اي از مواد هستند كه به‌صورت فيلامنت¬هاي مداوم بوده يا در طول¬هاي مشخصي بريده ‌شده‌اند و داراي نسبت طول به قطر بسيار بالا مي¬باشند. بر مبناي قطر، الياف در سه گروه شامل الياف معمولي، ميكرو الياف و نانو الياف طبقه‌بندي مي¬شوند. با توجه به كاربردهاي مختلف اين الياف در صنايع مختلف ازجمله كامپوزيت‌ سازي، به تكنيك‌هاي توليد با هزينه كم و نرخ توليد بالا نيازمند هستيم. ريسندگي جت پاششي (RJS) يك روش نسبتاً جديد براي ساخت نانو/ ميكرو الياف از محلول و مذاب پليمري است. RJS روشي با نرخ توليد بالا، كم‌هزينه و سازگار با محيط‌زيست است. در روش RJS مذاب از پليمر مذاب و بدون استفاده از حلال، ميكرو/ نانو الياف توليد مي¬شوند. الياف توليدي با استفاده از اين روش، مي‌توانند به‌عنوان فاز ماتريس و يا فاز تقويت‌كننده در ساخت كامپوزيت¬هاي مختلف مورد استفاده قرار گيرند. كامپوزيت¬ها با توجه به جنس فاز زمينه به سه دسته¬ي كامپوزيت¬هاي پايه پليمري، كامپوزيت¬هاي پايه فلزي و كامپوزيت¬هاي پايه سراميكي تقسيم مي¬شوند. پلي‌پروپيلن و رزين پلي¬استر ازجمله پليمرهاي شناخته‌شده‌اي هستند كه فاز زمينه¬اي كامپوزيت¬هاي پايه پليمري را تشكيل مي¬دهند. تقويت‌كننده‌ها يا پركننده¬ها موادي خنثي هستند كه ممكن است به‌صورت الياف، ورق و يا ذرات باشند و اساساً براي افزايش استحكام به ماتريس اضافه مي¬شوند. با توجه به كاربردهاي مختلف كامپوزيت¬ها در حوزه¬هاي مختلف ازجمله توليد ماسك تنفسي، فيلتر، پانسمان زخم، حسگرها و جداكننده‌هاي باتري، در تحقيق پيش رو با استفاده از روش RJS مذاب، الياف پلي¬پروپيلن خالص و تقويت‌شده با دي¬اكسيد تيتانيوم، نانورس و كربن سياه با درصدهاي وزني 1، 5 و 8 توليد شدند و پس از تبديل شدن به پارچه¬هاي غيربافتي¬، تحت آزمون¬هاي مشخصه¬يابي ساختاري شامل آناليز ميكروسكوپ الكتروني روبشي و آناليز پراش اشعه ايكس و آزمون¬هاي مكانيكي شامل آزمون كشش و زاويه تماس آب و آزمون آنتي¬باكتريال قرار گرفتند. بعلاوه الياف پلي¬پروپيلن خالص توليدي با درصدهاي وزني 5 ،10 و 20 به‌عنوان فاز تقويت‌كننده در ساخت كامپوزيت بر پايه رزين پلي¬استر غيراشباع استفاده شد و خواص مكانيكي آن با آزمون¬هاي مكانيكي مختلف شامل تست كشش، خمش و ضربه مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج اين پژوهش نشان داد كه روش RJS مذاب، يك روش سريع و آسان براي توليد الياف پلي‌پروپيلن خالص و تقويت‌شده است. در پارچه‌هاي غيربافتي بسته به نوع، درصد وزني و در نتيجه چگونگي توزيع تقويت‌كننده‌ها، خواص ساختاري و مكانيكي پارچه¬هاي حاصل بهبود يافت. به‌علاوه، پارچه‌هاي غيربافتي پلي‌پروپيلن خالص آب‌گريز در حضور دي‌اكسيد تيتانيوم و كربن سياه به ساختار آب‌دوست تبديل شدند. در صورتي¬كه پارچه¬ي تقويت‌شده با نانورس آب‌گريز بود. علاوه بر اين، نتايج مطالعه حاضر نشان داد كه الياف پلي‌پروپيلن خالص در درصد وزني 5 مي‌تواند خواص مكانيكي رزين پلي‌استر را بهبود بخشد. در مجموع بر اساس اين يافته¬ها، ساختارهاي حاصل از اين پژوهش را مي¬توان براي استفاده در محصولات مختلف نظير ماسك‌هاي تنفسي، فيلترهاي آلاينده¬هاي آب و سموم گازي و زخم پوش‌ها پيشنهاد داد.
چكيده انگليسي :
Fibers are materials that exist in the form of continuous filaments or are cut into specific lengths and have a very high length-to-diameter ratio. Based on diameter, fibers are classified into three groups: conventional fibers, microfibers, and nanofibers. Due to their various applications in different industries, such as composite manufacturing, there is a need for cost-effective and high-production-rate manufacture techniques. Rotary jet spinning (RJS) is a relatively new technique for making nano/ micro fibers from both polymer solutions and melt. RJS is high throughput, low cost, and environmentally friendly nano/ micro fiber production method. Melt RJS uses molten polymer in the RJS apparatus to form micro and nanofibers without using solvents. The fibers produced using this method can be used as a matrix phase or a reinforcing phase in the construction of various composites. Composites are classified by the matrix material into polymeric composites, metallic composite, and ceramic composites. Polypropylene (PP) and polyester resin are well-known polymers that form the matrix phase of polymer-based composites. Reinforcements or fillers are neutral materials that can be in the form of fibers, sheets, or particles, and they are primarily added to enhance the strength of the matrix. Due to the various applications of composites in different fields, including production of respiratory masks, filters, wound dressing, sensors, and battery separators, in the current study, advanced research conducted using the melt RJS method to produce pure PP fibers and PP fibers reinforced with TiO2, nanoclay, and carbon black at weight percentages of 1, 5, and 8. After being converted into nonwoven fabrics, fabrics were subjected to structural characterization tests, including SEM, XRD, and mechanical tests, including tensile and water contact angle test, as well as antibacterial test. Additionally, produced pure PP fibers at weight percentages of 5, 10, and 20 were used as reinforcing phase in the construction of composites based on unsaturated polyester resin, and their mechanical properties were eva‎luated using various mechanical tests, including tensile, flexural, and impact tests. The results of this research showed that the melt RJS method is a fast and easy technique for producing pure and reinforced PP fibers. In nonwoven fabrics depending on the type, weight percentage, and the distribution and dispersion of the reinforcements, the structural and mechanical properties of the resulting composites improved. Moreover, hydrophobic pure polypropylene nonwoven fabrics became hydrophilic structure in the presence of TiO2 and carbon black. Meanwhile nonwoven fabrics reinforced with nanoclay was hydrophobic. Additionally, the results of present study indicated that pure PP fiber at weight percentages 5 could improve the mechanical properties of polyester resin. In conclusion, the obtained structures of current study could be suggested for use in various products such as respiratory masks, water and gas pollutant filters, and wound healing dresses.
استاد راهنما :
محسن صفوي
استاد مشاور :
مهدي كاروان
استاد داور :
محمود فرزين , عليرضا فدائي تهراني
لينک به اين مدرک :

بازگشت