پلاسما ترشدگی الیاف پلی اتیلن ترفتالات

پلاسما ترشدگی الیاف پلی اتیلن ترفتالات – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

رفتار ترشدگی دینامیکی الیاف پلی اتیلن ترفتالات (PET)

فرآوری پلاسما

چکیده

الیاف پلی اتیلن ترفتالات (PET) بصورت فرآینده ای در صنایع نساجی به منظور کاربردهای مختلفی با دامنه وسیع از فیلتراسیون، کامپوزیتها، مهندسی بافت و منسوجات الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. خواص سطحی این الیاف پلیمری در کاربردهای گوناگون دارای اهمیت خاصی است. خواص سطحی الیاف PET بوسیله تکنیکهای متفاوتی تغییر پیدا می‌کند. در این مقاله، الیاف PET در پلاسما اکسیژن برای بهبود قابلیت تر شدن سطحی، عمل داده شد. تاثیر عملیات پلاسما بر روی رفتار تر شدن دینامیکی با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی‌(AFM)، استکپروسکوپی فتو الکترون اشعه X (XPS) و اندازه های زاویه تماس دینامیکی، مشخص شد. زبری سطحی الیاف که بواسطه عملیات پلاسما ایجاد می‌شود و بواسطه میکروسکوپ نیروی اتمی‌(AFM) آشکار می‌شود. شناسایی گروههای عامل بواسطه XPS انجام می‌شود. سطح ناهموار شدن منجر به تغییر زوایای تماس پیشرو و پسرو می‌شود. هر دو زاویه تماس پیشرو و پسرو به نحو چشمگیری کاهش می‌یابد، اما هیسترزیس زاویه تماس بعد از عملیات پلاسما افزایش یافت.

کلمات کلیدی: عملیات پلاسما، پلی اتیلن ترفتالات، زاویه تماس، هیسترزیس، AFM ، XPS

پلاسما ترشدگی الیاف پلی اتیلن ترفتالات

۱- مقدمه

الیاف عناصر اصلی منسوجات هستند. الیاف طبیعی برای هزاران سال ماده غالب بازار نساجی بودند، اما پیشرفتهای جدید در صنعت الیاف شیمیایی به نحو آشکاری صنعت را دگرگون کرده است [۱]. استفاده از الیاف شیمیایی از صنعت پوشاک روز، منسوجات خانگی، پزشکی، هوا- فضا و انرژی گرفته تا منسوجات با کارائی بالا.

برای مصارف صنعتی، الیاف صنعتی تولید شده با مصرف بالا در کاربردهایی همچون مواد فوق جاذب، ارگانهای مصنوعی، برای ساخت موادی برای برنامه های فضایی جایگزین انواع سنتی خود شده اند. الیاف اغلب مورد استفاده در منسوجات تکنیکی شامل الیاف اولفینی، PET و ریون می‌شود [۲].

 …

در این مطالعه الیاف پلی اتیلن ترفتالات (PET) در پلاسما اکسیژن برای بهبود قابلیت تر شدن سطحی عمل داده شدند. اثر عملیات پلاسما بر روی رفتار تر شدن الیاف با استفاده از سنجش زاویه تماس دینامیکی مشخص شد. تغییرات در مورفولوژی سطحی و شیمیایی، نیز با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی‌(AFM) و اسپکتروسکوپی فتوالکترون (XPS) مورد آزمایش قرار گرفت.

پلاسما ترشدگی الیاف پلی اتیلن ترفتالات

۲- تجربیات

۱-۲- مواد مورد آزمایش

الیاف مورد استفاده در این مطالعه الیاف پلی اتیلن ترفتالات (PET) هستند. قطر متوسط این الیاف ۲۸ میکرومتر است. نمونه لیفها ابتدا در اتانول شسته شدند و بعد از آن دو مرتبه در آب مقطر آبکشی شدند و سپس در دمای °C40 در آون خشک شدند.

عملیات پلاسما درون ماشین پلاسما آزمایشگاهی عمودی HD-1A انجام شد. عملیات با استفاده از اکسیژن در فشار ۱۵ پاسکال اجرا شد. هر نمونه در ۵۰W به مدت ۳۰، ۶۰ و ۹۰ ثانیه به ترتیب تحت عملیات قرار گرفتند.

۲-۲- شناسائی سطحی

۱-۲-۲- مشاهده AFM

میکروسکوپ میله ای پیمایشی (SPM) بویژه به شکل میکروسکوپ نیروی اتمی‌(AFM) ابزارهای جدیدی را برای آزمایش و بررسی نانوساختارها فراهم کرده اند [۷]. AFM استفاده شده در این مطالعه CSM4000 تولید شده در شرکت Benyuan بود. قدرت تفکیک (resolution) عمودی ماشین nm 1/0 بود در حالیکه قدرت تفکیک افقی nm 2/0 بود. حالت (mode) پیمایش (اسکن) در این مطالعه ثابت نگاه داشته شد. و رنج اسکن در اندازه mm0/5 ´ mm0/5 تنظیم شد. تمام نمونه ها دردمای اتاق و شرایط اتمسفر اسکن شدند.

۲-۲-۲- اسپکتروسکوپی فتوالکترونی اشعه X

XPS استفاده شده در این مطالعه ESCA 300 بود (ابزار Scienta) XPS از فتونیزاسیون و آنالیز تفرق (پراکندگی) انرژی فوتونهای ساطع شده برای کنترل ترکیب ناحیه سطحی نمونه استفاده می‌کند. آزمایشها با استفاده از منبع تک نور               Al Ka X-ray (1486/7 eV)  در ۱۵ k V و ۱۰ mA انجام شد. طیف وسیع اسکن به منظور شناسایی عناصر بالاتر از دامنه ۰-۱۰۰۰ eV و استفاده از انرژی عبور ۱۵۰ eV کسب شد. انرژی عبوری مشابهی در کسب طیف با قدرت تفکیک بالا نیز استفاده شد.

۳-۲-۲- زوایای تماس دینامیک

اندازه گیری زاویه تماس دینامیکی الیاف بصورت جداگانه با استفاده از        CDCA-100F تولید شده در شرکت کامتل در انگلیس اجرا شد و زوایای تماس دینامیکی بواسطه تکنیک Wilhelmy [8] تعیین شد. در این تکنیک نمونه جامد به درون مایع غوطه ور و سپس خارج شد و در این حین اندازه گیری همزمان نیروی عمل کننده (وارد شده) به نمونه جامد در دمای °C20 اندازه گیری شد. سپس می‌توان زوایای تماس پیشرو و پسرو را از منحنی نیروی کسب شده محاسبه کرد.

پلاسما ترشدگی الیاف پلی اتیلن ترفتالات

۳- بحث و نتایج

۱-۳- مورفولوژی سطحی

تصاویر AFM mm0/5 ´ mm0/5 در شکل ۱ بیان کننده ساختار سطحی الیاف PET هستند. سری تصاویر نشان دهنده تغییر در مورفولوژی سطحی الیاف PET قبل و بعد از عملیات پلاسما می‌باشند. ساختار شیار مانند الیاف PET عمل داده نشده بصورت آشکاری توسط تست AFM همانگونه که در شکل ۱۹ نشان داده شده مشاهده می‌شوند. آنها بواسطه ساختمان فیبریلی لیف پلیمری تشکیل شده اند. همچنین می‌توان از تصویر AFM مشاهده کرد که فیبریلها در جهت محور لیف آرایش یافته اند. این ساختارهای فیبریلی در حین فرآیند کشش الیاف تشکیل شده اند. تاثیر عملیات اکسیژن پلاسما در شکل ۱b-d نشان داده شده است. سطح لیف PET بصورت آشکاری بعد از عملیات پلاسما و به مدت ۳۰ ثانیه همانگونه که در شکل ۱b نشان داده شده ناهموار شده است. ساختمان فیبریلی بیشتر قابل مشاهده و رویت نیست و ساختارهای تراکم شده با اندازههای متفاوت بر روی سطح لیف قابل مشاهده اند.

اندازههای متفاوت توده ها (توده ای) بیان کننده تاثیر نایکنواخت عملیات سطحی پلاسما است. عملیات پلاسما اکسیژن به مدت ۶۰ ثانیه برای ناهمواری و زبری بیشتر سطح لیف PET منجر به تشکیل ساختار حفره مانندی مشابه شکل ۱c می‌شود. عملیات پلاسما به مدت ۹۰ ثانیه منجر به تجزیه سطح لیف به دلیل اثر عملیات پلاسما همانند شکل ۱d می‌شود.

ارزیابی مورفولوژی سطحی بواسطه آنالیز زبری سطحی با استفاده از نرم افزار AFM قابل اجرا است. لیف دارای متوسط زبری ۳/۱۲ نانومتر به دلیل ساختارهای فیبریلی است. عملیات پلاسما به نحو چشمگیری همانطور که در جدول ۱ آورده شده، ناهمواری (زبری) سطحی را تغییر می‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که افزایش زمان عملیات منجر به افزایش زبری سطحی می‌شود.

۲-۳- شیمی‌سطح الیاف

شیمی‌سطح الیاف PET که بواسطه XPS آزمایش شد. در شکل ۲ آورده شده است. طیف XPS Cls الیاف PET عمل داده شده متشکل از ۳ پیک اصلی است. این پیکها مربوط به پیوندهای C-C و C-H در۲۸۵/۰eV   ، C-O در ۲۸۶/۵eV و        O-C=O در ۲۸۹eV مطابق با شکل ۲a  می‌شود. طیف Cls برای الیاف PET عمل داده شده به مدت ۳۰ ثانیه در شکل b2 نشان داده شده است. پیک C=O اضافی در طیف نیز مشاهده می‌شود. این مسئله تشکیل گروههای عاملی بر روی سطح لیف بعد از عملیات پلاسما اکسیژن را تایید می‌کند. همچنین دریافت شد که ایجاد پیک C=O در زمان مصرف پیوندهای C-C و C-H مطابق با شکل b2 صورت می‌گیرد. همچنین افزایش آشکار پیک در آنالیز XPS برای الیاف عمل داده شده طولانی تر از ۳۰ ثانیه مشاهده می‌شود.

۳-۳- زوایای تماس دینامیکی و هیسترزیس

تاثیر عملیات پلاسما بر روی قابلیت تر شدن بواسطه مقادیر زاویه تماس دینامیکی مشخص می‌شود. از شکل ۳ می‌توان مشاهده کرد که لیف PET عمل داده نشده دارای متوسط زاویه تماس پیشرو در حدود °۸۵ و زاویه تماس پسرو در حدود °۶۸ می‌باشد. یک هیسترزیس آشکاری میان زوایای تماس پیشرو و پسرو مشاهده می‌شود. هیسترزیس مطابق با جدول (۱) °۱۷ است. این هیسترزیس مربوط به ناهمواری سطحی ساختارهای فیبریلی می‌شود [۹].

…

پلاسما ترشدگی الیاف پلی اتیلن ترفتالات

۴- نتیجه گیری

عملیات پلاسما اکسیژن باعث بهبود قابل توجهی در قابلیت تر شدن الیاف PET    می‌شود. عملیات پلاسما اکسیژن گروههای قطبی را به سطح الیاف نزدیک می‌کند (واکنش می‌دهد) و منجر به کاهش زوایای تماس پیشرو و پسرو الیاف PET       می‌شود. هیسترزیس زاویه تماس الیاف PET عمل داده شده با پلاسما بواسطه ناهمواری سطحی الیاف دچار تغییر می‌شود. مقادیر زاویه تماس دینامیک رانشی در مورد رفتار الیاف به تنهایی ارائه می‌کند که همین امر به محققین و مهندسین برای توسعه منسوجات کاربردی با کارائی بهتر بر اساس یافته های اساسی در زمینه خواص تر شدن منسوجات کمک می‌کند.