الکتروریسی الیاف نانومتخلخل سلولوز استات در جو مرطوب

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی نساجی، صندوق پستی 4413-158۷5

چکیده

الکتروریسی به‌عنوان فنی ساده و ارزان، برای تولید نانوالیاف متخلخل سلولوز استات به‌کار گرفته شد. تولید الیاف ظریف در مقیاس زیرمیکرون و نانومتر به دلیل افزایش سطح ویژه ماده کاربرد گسترده‌ای یافته است و با ایجاد تخلخل در الیاف، سطح ویژه آن افزایش شایان توجهی می‏‌یابد. در این پژوهش، الیاف متخلخل سلولوز استات از الکتروریسی محلول پلیمر در مخلوط استون-آب تولید شد. مقدار تخلخل در الیاف الکتروریسی‏ شده با تنظیم شرایط دما و رطوبت اتاقک الکتروریسی کنترل شد. شکل‌شناسی نمونه‏‌ها با میکروسکوپی الکترونی پویشی ارزیابی و تخلخل آنها به روش چگالی‏‌سنجی معین شد. نتایج نشان داد، شکل‌شناسی و تخلخل الیاف سلولوز استات به غلظت محلول پلیمری و رطوبت نسبی در فرایند الکتروریسی وابسته است. براساس نتایج میکروسکوپی الکترونی پویشی، قابلیت الکتروریسی الیاف سلولوز استات در غلظت %12 تا %18 وزنی و در رطوبت نسبی %40 تا %80 تأیید و مشخص شد، بیشترین مقدار تخلخل در رطوبت نسبی %80 و غلظت %15 وزنی به‌دست آمد. افزون براین مشاهده شد، افزایش رطوبت نسبی و غلظت پلیمر در محلول سبب افزایش متوسط قطر الیاف می‌‏شود. در اثر افزایش غلظت محلول پلیمری احتمال وقوع جدایی فاز کاهش و با افزایش رطوبت نسبی این احتمال افزایش یافت. اما، برآیند آنها به‏  گونه‌ای است که پوسته الیاف در ابتدای شکل‏‌گیری جت ریسندگی جامد می‏‌شود. بنابراین افزون بر افزایش احتمال جدایی فاز و ایجاد بزرگ‌حفره‌ها در درون جت، نازک‏‌ترشدن جت ریسندگی در حد فاصل نازل تا جمع‌‏کننده نیز به‌کندی انجام می‏‌شود. به‌طورکلی تولید الیاف متخلخل از سلولوز استات به‏ عنوان پلیمری زیست‏‌تخریب‌‏پذیر می‏‌تواند به ‏عنوان روشی امیدبخش برای ساخت داربست‏‌های پزشکی مورد توجه قرار گیرد.

عنوان مقاله [English]

Electrospinning of Nano-Porous Cellulose Acetate Fibers Under Humidified Condition

نویسندگان [English]

  • Hamid Fattahi Juybari
  • Mohammad Karimi
Department of Textile Engineering, Amirkabir University of Technology, P.O. Box: 15875-4413, Tehran, Iran
چکیده [English]

Electrospinning as a simple method was used to produce cellulose acetate porous fibers. Motivation for production of fibers with small diameter in the submicron and nano scales was to achieve the material with a large surface
area with porosity formation in the structure of electrospun fibers. In this study, porous cellulose acetate (CA) fibers were produced by electrospinning process from solution of CA/acetone/water. The porosity of the fiber was controlled by adjustment of the temperature and humidity of electrospinning chamber. Scanning electron microscopy (SEM) and densitometry were employed to evaluate the morphology and porosity of the samples. The results showed that the morphology and porosity of cellulose acetate fibers depend on the polymer solution concentration and relative humidity of electrospinning atmosphere. Cellulose acetate fibers were electrospun best at the concentrations of 12 to 18 wt% and relative humidity range of 40 to 80%. The highest porosity was obtained at the relative humidity of 80% and concentration of 15 wt%. In addition, by increasing the relative humidity of electrospinning environment and polymer concentration, the average diameter of the fibers was increased. With increasing the polymer concentration, there was less likelihood in thermodynamic instability and phase separation. In contrast, increases in relative humidity led to diffusion of more water into the electrospinning jet, giving rise to phase separation. Our observations revealed that the skin of fibers was formed at the earlier stage of the process and prevented the stretch in electrospinning jet.

کلیدواژه‌ها [English]

  • porous fibers
  • cellulose acetate
  • relative humidity
  • concentration
  • electrospinning