Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Tavanai,Alireza Alafchian
حسین توانایی (استاد راهنما) علیرضا علافچیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Nastaran Kadivar
نسترن کدیور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Producing Cellulose Nanoparticles through Electrospraying with the aim of increasing the moisture absorption of polyester fabric
Cellulose, as one of the most important natural polymers, has attracted attention due to features such as abundancy, renewability, non-toxicity, low-cost and biocompatibility. Nowadays cellulose is showing great potentials in different fields like paper, textile, food industry and packaging as well as pharmaceuticals and medicine, coating and membranes. This study aimed at producing cellulose nanoparticles through electrospraying method. In order to carry out the electrospraying process, at first swollen cellulose was dissolved in DMAc/LiCl solvent system. Then, the effect of various electrospraying conditions and set up parameters on the average size of electrosprayed nanoparticles was investigated. These parameters include solution concentration, applied voltage, nozzle-collector distance, feed rate and cellulose molecular weight. As electrospraying of cellulose was only possible in specific ranges of the mentioned parameters, the following ranges were chosen. Concentration= 1-3 wt%, voltage= 15-23 kv, nozzle-collector distance= 10-25 cm, feed rate= 0.03-0.0875 ml/h. These ranges were obtained by trial and error. The smallest nanoparticles acquired in this study had an average size of approximately 42 nanometers. Results showed that lowering the solution concentration and feed rate, as well as increasing the nozzle-collector distance and applied voltage led to a decrease in the average size of the electrosprayed cellulose nanoparticles. FTIR analysis on both raw cellulose powder and cellulose nanoparticles proved that no chemical change had occured in the cellulose structure after the electrospraying procees. Furthermore, FTIR results confirmed the presence of cellulose nanoparticles on the electrosprayed polyester fabric. According to XRD results, cellulose nanoparticles showed a lower degree of crystallinity and also smaller sized crystallites compared to the raw cellulose powder. Moreover, XRD results proved the absence of lithium chloride salt in the electrosprayed nanoparticles which were collected on the collector revolving in a water bath. It should be noted that cellulose nanoparticle have already been produced by other methods, i.e. acid hydrolysis and mechanical treatments such as high pressure homogenization, but the electrospraying method certainly offers advantages over the two. Electrospraying cellulose nanoparticles upon polyester fabric led to an increase in its moisture absorption capability and therefore a decrease in its static electricity accumulation. Key words : cellulose, nanoparticles, electrospraying, particle size, FTIR, XRD.
سلولز از جمله مهم ترین پلیمرهای طبیعی است. سلولز به خاطر ویژگی هایی همچون فراوانی، تجدیدپذیری، غیر سمی بودن، قیمت پایین و دوستدار محیط زیست بودن مورد توجه زیادی قرار گرفته است و در حال حاضر کاربردهای گسترده ای در بخش هایی همچون صنعت کاغذ، صنعت نساجی، صنایع غذایی و بسته بندی، صنایع داروسازی و پزشکی، پوشش کاری ها و غشاها دارد. در این تحقیق، تولید نانوذرات سلولزی به روش الکترواسپری مورد بررسی قرار گرفت. برای تهیه محلول های سلولزی از سیستم حلال دی متیل استامید-لیتیم کلراید استفاده شد. برای بررسی پارامترهای مختلف اثرگذار بر روی میانگین اندازه نهایی نانوذرات تولیدی، الکترواسپری در شرایط مختلف دستگاهی و محلول الکترواسپری انجام شد. تأثیر هر یک از این پارامترها از قبیل غلظت سلولز در محلول، ولتاژ اعمال‌شده، فاصله بین نازل تا صفحه جمع کننده، نرخ تغذیه ی محلول و وزن مولکولی سلولز اولیه بر میانگین اندازه نهایی نانوذرات سلولز مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به امکان پذیر بودن فرآیند الکترواسپری تنها در محدوده ای مشخص از پارامترهای نام برده شده، شرایط 1تا 3 درصد وزنی-وزنی برای غلظت، 10 تا 25 سانتی متر برای فاصله سر نازل تا صفحه جمع کننده، ولتاژ 15 تا 23 کیلوولت و نرخ تغذیه 03/0 تا 0875/0 میلی‌لیتر بر ساعت برای آزمایشات در نظر گرفته شد. این محدوده‌ها با انجام آزمایش‌ و به‌ صورت سعی و خطا به دست آمدند. در این تحقیق کوچک ترین نانوذرات تولید شده میانگین اندازه ای در حدود nm 42 داشتند. (منظور از اندازه ذرات، قطر ذرات است). نتایج حاصل از بررسی پارامترهای مؤثر بر فرآیند الکترواسپری نشان داد که کاهش غلظت محلول الکترواسپری، کاهش نرخ تغذیه، افزایش فاصله نازل تا صفحه جمع کننده و افزایش ولتاژ (در محدوده‌های به کار گرفته‌شده) میانگین اندازه نانوذرات سلولزی را کاهش می‌دهند. نتایج طیف سنجی مادون‌قرمز برای پودر سلولز خام و نانوذرات سلولزی الکترواسپری شده نشان داد که ساختار شیمیایی سلولز بعد از فرآیند الکترواسپری دستخوش تغییر نشده است. نتایج طیف سنجی مادون‌قرمز حضور نانوذرات سلولزی بر روی پارچه ی پلی استری الکترواسپری شده با محلول سلولز را تأیید کرد. طبق نتایج تفرق اشعه ایکس نیز مشاهده شد که نانوذرات سلولزی الکترواسپری شده از محلول سلولز در سیستم حلال دی متیل استامید- لیتیم کلراید در مقایسه با سلولز خام از درجه تبلور کمتر و همچنین بلورهای به صورت قابل ملاحظه کوچک تر برخوردارند. به علاوه طبق این نتایج حذف نمک لیتیم کلراید بعد از قرار دادن نانوذرات الکترواسپری در حمام آب تأیید می شود. لازم به ذکر است که نانوذرات سلولزی تاکنون به روش هیدرولیز اسیدی و روش های مکانیکی مثل هموژنیزه کردن با فشار بالا تولید شده اند. روش الکترواسپری از مزایایی نسبت به این روش ها برخوردار است. الکترواسپری کردن نانوذرات سلولزی روی پارچه پلی استر به افزایش جذب رطوبت و در نتیجه کاهش انباشت الکتریسیته ساکن روی آن ها می انجامد. کلمات کلیدی: 1- سلولز 2-الکترواسپری 3- نانوذره 4- اندازه ذرات

ارتقاء امنیت وب با وف بومی