پلیمریزاسیون پیوند تحریك پلاسما: منسوجات پنبه‌ای ضدآب و ضد‌ آتش

پلیمریزاسیون پیوند تحریك پلاسما: منسوجات پنبه‌ای ضدآب و ضد‌ آتش – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه 20 الی 100% رایگان مقالات ترجمه شده

1- قابلیت مطالعه رایگان 20 الی 100 درصدی مقالات 2- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر 3 فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

پلیمریزاسیون پیوند تحریك پلاسما: منسوجات پنبه‌ای ضدآب و ضد‌ آتش

بسمت سطوح چند منظوره با استفاده از فرآیند پلیمریزاسیون پیوند تحریك پلاسما ( PIGP ) : منسوجات پنبه‌ای ضدآب و ضد‌ آتش

چكیده

به منظور تولید سطوح چند كاربری، روالهای تكمیلی ضدآب و ضد آتش نمودن بر روی پارچه‌ها با استفاده از تكنیك پلاسمای سرد به صورت تركیبی انجام شد. بر این اساس در این سیستم سه پروتكل مختلف شامل پلیمریزاسیون پیوند مونومر‌های ضد آتش ناشی از ( pigp ) ( فسفات اكریلایت ومشتقات فسفونات‌‌ها ) تركیب شده با عملیات تكمیل ضدآب –  عملیات پلاسما cf4 یا پلیمریزاسیون پیوند 1و1و2و2، تتراهیدرو پرنلوئور و دسیل اكریلایت ( ac8 ) معرفی گردید.

شاخص‌های اكسیژن محدود ( LOI ) و فشار‌های schmerber ( psch ) به ترتیب برای ارزیابی خواص ضدآب و ضد آتش اندازه‌گیری شدند. نتایج بدست آمده نشان داد كه برای هر پروتكل، منومر‌های ضد آتش تعیین شده ( DEAEPN ،DEAEP ) با پروسه تكمیل ضدآب سازگاری دارند.

 كلید واژه‌ها : پلیمریزاسیون پیوند، سطوح چند منظوره، ضد آب و ضد آتش، منسوجات پنبه‌ای.

پلیمریزاسیون پیوند تحریك پلاسما: منسوجات پنبه‌ای ضدآب و ضد‌ آتش

1- مقدمه

این موضوع به خوبی آشكار شده است كه تكنولوژی‌های پلاسمای سرد كه در بسیاری از فرآیند‌های صنعتی استفاده می شوند، روش‌های موثری را برای اصلاح مواد پلیمری طبیعی یا مصنوعی ارائه می‌كنند. در واقع این تكنولوژی‌ها به صورت موفقیت آمیزی برای ارتقا و جایگزینی فرآیند‌های مكمل در چند حوزه شامل بیو‌پزشكی و مكانیك، صنایع نور، كاغذ، نساجی، خودرو سازی، بسته‌بندی مواد غذایی و غیره، به كار گرفته‌ شده‌اند. این كاربرد‌های وسیع ناشی از این حقیقت می‌باشد كه تغییرسطوح ممكن است از طریق فعال سازی سطوح، سائیدگی، كنده كاری با اسید، پیوند‌های عرضی، رسوب لایه و یا توسط تركیبی از این تاثیرات بوجود آید. مزایای تكنولوژی‌های پلاسمای سرد زیاد است: مصرف بهینه انرژی برای اصلاح یا تغییر خواص سطحی هر نوع ماده ( حتی غیر فعال )، به اندازه كافی ( گاز پلاسما در دمای اتاق ) و برای اصلاح سطوح مواد آبی سبك ( soft enough ) مد نظر است كه علاوه بر این  فرآیند‌های اكثرا‍ خشك، تنوع وسیعی از گاز‌ها قابل استفاده و تاثیرات تخریبی زیست محیطی كمتر نیز از مزیتهای این سیستم بشمار می‌آید. این تكنیك‌ها، قابل توسعه در فشار‌های گوناگون، محفظه راكتور ( واكنش ) بزرگ و سیستم‌های غلتكی برای سطوح بزرگ هم اكنون باقیمت‌های رقابتی در دسترسی می‌باشند. همه این موارد با حفظ خواص مواد حجیم ( عمق عمق نفوذ كمتر از 1/0)، محقق می‌شوند.

در میان تمام روش‌های مختلف استفاده از تكنولوژی پلاسمای سرد، وابسته به نوع كاربرد، ثابت شده است كه تكنیك پلیمریزاسیون پیوندی ناشی از تحریك پلاسما (PIGP )، در حوزه اصلاح سطحی بسیار سودمند و مفید فایده می‌باشد. در حقیقت، از یك طرف پلاسمای گاز نجیب ( بعنوان مثال آرگون ) قادر به شروع پلیمریزاسیون در سطح مایع غیر فرار یا منومر‌های جامد نظیر اكریلات شامل منومر‌ها می‌باشد ‍‍]3] و از سوی دیگر پلاسما برای فعال سازی سطوح مختلف بصورت  بسیار شناخته شده‌ای عمل می‌نماید [2] . تركیب این دو رفتار فرآیند پلاسمای سرد، اجازه پیونددهی و پلیمریزاسیون همزمان منومر‌ها، بر روی سطح ماده، رامی دهد.

این شیوه بصورت موفقیت‌آمیزی در محیط  آزمایشگاهی برای ضدآب كردن منسوجات پنبه‌ای و پلی‌اكریلونیتریل ( PAN ) كه اساسا جزء الیاف جاذب رطوبت محسوب می‌شوند، با استفاده از 1و1 و 2و2 تتراهیدروپرفلوئورودسیل‌اكریلات ( AC8) مورد استفاده قرار گرفت [4] . همچنین، خاصیت ضد آتش این منسوجات را می‌توان با LOI نسبتا خوب و با استفاده از فسفات حاوی اكریلیك، فسفونات‌ها و مشتقات فسفر آمید‌ها ایجاد   كرد [7-5] . نتایج بدست آمده برای پارچه‌ها، به ویژه پارچه‌های پنبه‌ای قابل توجه بود. در حقیقت بهترین LOI ( %29 O2 ) در این مورد حاصل شد كه ناشی از نوع مشتقات فسفری استفاده شده‌ای بود كه در این تحقیق به عنوان یك واسطه موثر برای مكانیزم احتراق سلولز مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این ما قادر به فائق شدن بر مشكل ضد آتش كردن پارچه‌های طبیعی، با استفاده از عملیات انجام گرفته بر روی سطوح این پارچه‌ها، گردیدیم..

در این دو فرآیند، با استفاده از دو نوع ماده مختلف و منومر‌های گوناگون، ما این قابلیت را بدست آورده تا نسبت به نشان دادن مزایای روش PIGP اقدام نمائیم:       ( 1 ) دسترسی به تكمیل دائم وهمیشگی  ( مقاوم در برابر دفعات متعدد شستشو )،    ( 2 ) دفع ساختمان منومر ( بروز پلیمریزاسیون از طریق مكانیزم رادیكالی كلاسیك) و ( 3 ) تولید لایه با قابلیت تولید مجدد ( كمتر از یك میكرومتر ) كه پوشش دهنده سطوح الیاف است، بصورتی كه فاصله میان الیاف بدون وجود پلیمر حفظ می‌شود.

با توجه به این نتایج، در نهایت علاقمند به تولید پارچه‌های چند منظوره شدیم. براستی تحصیل دو یا چند خاصیت بصورت همزمان برای پارچه ( بطور مثال ضد آب و ضد آتش سازی ) آن هم با حداقل مراحل عملیاتی خود بعنوان یك روال چالش برانگیز مد نظر بوده است.

در این مقاله مزیت تركیب دو منومر ضد آتش متفاوت  deaepn،deaep ( شكل1 ) با عملیات‌های متفاوت ضدآب ( پلاسما cf4 یا پلیمریزاسیون پیوند ac8 ناشی از پلاسما آرگون ) مورد بررسی قرار گرفته است.

پلیمریزاسیون پیوند تحریك پلاسما: منسوجات پنبه‌ای ضدآب و ضد‌ آتش

2- تجربیات

1-2. مواد و واكنشگرها

پارچه‌های پنبه‌ای سفیدگری شده (120 و g/m²  210 ) توسط شركت بین‌المللی DHJ و CREAT تهیه شدند. سنتز منومر‌های ضدآتش استفاده شده در این تحقیق DEAEP دی‌استیل اكریلویلوكسی‌اتیل فسفات [6]، DEAEPN دی‌استیل  ( اكریلویلوكسی‌اتیل ) قبلا شرح داده شده است.

2-2- فرآیند پلاسما فشار پائین

پلاسما میكروویو با استفاده از سیستم یورو پلاسما DC 300PC متشكل از سه بخش تولید شد: (1) ژنراتور میكروویو ( 46/2 گیگاهرتز ) با توان قابل تنظیم از 0 تا 600 وات، تولید كننده تخلیه تابشی آرگون، (2) محفظه خلاء ( L27) محفظه آلومینیومی كه محل انجام فرآیند است (3) سیستم پمپاژ شامل پمپ اولیه (E2 M28 PFPE Edwards ). جریان گاز بواسطه واحد كنترل كننده‌های جریان جرمی تنظیم می‌شود.

3–2. روش پلیمریزاسیون – پیوند ناشی از تحریك پلاسما آرگون

آزمایش‌ها با استفاده از سه پروتكل مختلف اجرا شدند. برای پروتكل a ( بخش 1/3 ) و پروتكل b ( بخش 2/3 )، پارچه‌های ضد آتش شده مطابق با دستور زیر آماده شدند. قطعات ( mm140*mm52 ) پارچه‌های پنبه‌ای سفیدگری شده (g/m² 210و120 ) وزن شدند و سپس درون بیست میلی‌لیتر محلول متانول حاوی مقادیر مختلف ( g/L 300-200 ) منومر‌های ضد آتش ( FR ) DEAEPN یا DEAEP ، در حضور    5%(w/w) از فتو آغازگر (Iracure 819) و 5 تا 10%(w/w) از عامل پیوند عرضی  (EGDA) به مدت یك دقیقه و در دمای اتاق غوطه‌ور شدند. سپس این پارچه‌های اشباع شده برای خارج شدن محلول اضافی تحت فشار قرار گرفتند. سپس بر روی صفحات شیشه‌ای و در معرض پلاسما آرگون MW قرار گرفتند.                          (

2-4– تكنیك‌های تحلیل و ارزیابی تاثیر خواص ضد‌آتش و ضدآب بر روی پارچه‌ها

طیف مادون قرمز برروی اسپكترومتر  Perkin Elmer FT IR-2000 حاصل شد. طیف جرمی منومر‌ها بر روی اسپكترومتر جرمی  Finnigan MAT SSQ 700 ثبت شد. درجه پیوند مطابق با فرمول زیر تعیین شد:

پلیمریزاسیون پیوند تحریك پلاسما: منسوجات پنبه‌ای ضدآب و ضد‌ آتش

3- نتیجه‌گیری وبحث

1-3- عملیات پلاسمای CF₄ پارچه‌های پنبه‌ای ضدآتش با DEAEP، DEAEPN: پروتكل (a)

پلاسمای پرفلوركربن از نظر ضدآب كردن ماده‌های پلیمری چه بصورت فلورینه كردن لایه سطحی (مثلا CF₄) یا رسوب پلیمری پلاسما (مثلا C₃F₆ و C₆F₁₄) [15-9] به خوبی شناخته شده‌اند. بنابراین انتظار می‌رود كه عملیات پلاسما CF₄ بر روی پارچه‌های پنبه‌ای ضدآتش (FR) ممكن است منجر به افزایش خاصیت ضدآب منسوج شود. پارچه‌های پنبه‌ای با فرآوری ضدآتش و معمولی (بدون تكمیل ضدآتش) (با DEAEP و DEAEPN بواسطه روش PIGP) طی 5 دقیقه در معرض پلاسمای CF₄ قرار گرفتند (P=300 W ، mb 66/0 = فشار كار و F_CF4=36 sccm). این فرآیند در شكل (1) نشان داده شده است.  قبل و بعد از عملیات پلاسما، فشار Schmerber (P_Sch.) اندازه‌گیری شد. نتایج بدست آمده در جدول (1) آورده شده است.

2-3- پلیمریزاسیون پیوند ناشی از تحریك پلاسمای AC8 بر روی پارچه‌های پنبه‌ای FR با DEAEP و DEAEPN: پروتكل (b).

در این روش منومر 1و1و2و2 تتراهیدروپرفلورودسیل‌اكریلات [18-4] بر روی سطح پارچه‌های پنبه‌ای FR با DEAEP و DEAEPN پیوند و پلیمریزه شد. این فرآیند شامل دو مرحله پلاسما هموپلیمریزاسیون منومرها با استفاده از روش PIGP درون پلاسما آرگون مایكروویو است (شكل 3). در ابتدا پلیمرهای حاوی فسفرهای اكریلیكی برای تكمیل ضدآتش پیوند زده شدند و سپس منومر پرفلوروالكیل اكریلات (AC8) برای ضدآب كردن پارچه‌های فرآوری ضدآتش استفاده شد (شكل 3).

3-3- كوپلیمریزاسیون- پیوند ناشی از تحریك پلاسمای منومرهای AC8 و DEAEPN : پروتكل (c).

روش سوم (c) نشان داده است كوپلیمریزاسیون منومری اكریلیك حاوی اتم‌های فسفر (DEAEPN) و فلورین است (AC8). در بخش قبلی نشان داده شد كه بهترین مقدار Schmerber با منومرهای فسفر آمید حاصل می‌شود. علاوه بر این، LOI بزرگتر از 26%O₂ با DEAEPN حاصل می‌شود. بنابراین پارچه‌های پنبه‌ای (g/m² 210 و g/m² 120) درون 20 میلی‌لیتر محلول متانول با غلظت g/L300 حاوی DEAEPN و AC8 با نسبت (W/W) 70:30 كه متناظر با نسبت مولی 4:1 است حاصل و در حضور (W/W) 5% از فتو آغازگر (BAPO) و EGDA (W/W)10% درون پلاسما آرگون MW تحت فرآوری قرار داده شدند(0.4 mb, P= 100 W, t= 15 mn  = فشار پایه و F_Ar = 125 sccm ). بعد از عملیات، نمونه‌ها به مدت 24 ساعت درون محفظه‌ حاوی كلروفرم، برای زدودن منومرها و كوپلیمر پیوند داده نشده قرار گرفتند، سپس درون آب شسته شدند و سپس به مدت 1 ساعت در دمای C°100 تحت حرارت قرار گرفتند(شكل 5).

4-3- آزمایش فرسایش

پایداری و استحكام كوپلیمر پیوند شده (AC8 و DEAEPN) pol در برابر شستشو توسط روش شستشوی ارائه شده بوسیله McSherry و همكارانش [8] تعیین شد. LOI پنبه 210 از %O₂ 28 (34 %G ) تا %O₂24 (4/26%G) كاهش یافت و P_Sch. نیز از 22 تا mb8 كاهش یافت. كاهش LOI را می‌توان به سایش جزئی كوپلیمر پیوند شده كه منجر به كاهش محتوای فسفر می‌شود، مربوط دانست. كاهش چشمگیر فشار Schmerber بعد از فشار McSherry (C°95) را می‌توان به تغییرات كشش سطحی polyAC8 و محلول شستشو مربوط دانست. در واقع زمانیكه درجه حرارت آب افزایش می‌یابد كشش سطحی كاهش می‌یابد، این در حالتی است كه كشش لایه‌های polyAC8 افزایش می‌یابد [4]. زنجیرهای فلورینه شده متمایل به مهاجرت در جهت (سمت) سطح الیاف هستند، بنابراین كشش سطحی پارچه را افزایش می‌دهند. این تاثیر موجب كاهش مقدار Schmerber می‌شود. با خشك كردن پارچه به مدت 1 ساعت در دمای C°100 پس از فشار McSherry، P_Sch. از 8 تا mb20 افزایش می‌یابد.  

پلیمریزاسیون پیوند تحریك پلاسما: منسوجات پنبه‌ای ضدآب و ضد‌ آتش

4- نتایج

هدف این مطالعه بررسی امكان تحصیل دو خاصیت متفاوت از پارچه‌های پنبه‌ای با استفاده از تكینك‌ پلاسما سرد می‌باشد. نتایج بدست آمده نشان دادند كه برای هر پروتكل، منومرهای ضدآتش (DEAEP, DEAEPN) با عملیات ضدآب سازگارند. در واقع كارایی خاصیت ضدآتش تحت تاثیر فرآوری پلاسما CF_­4 و پیوند پلیمر فلورینه شده قرار نمی‌گیرد. افزایش خاصیت ضدآب برای نمونه‌های پنبه‌ای FR فرآوری شده با AC8 (دولایه یا كوپلیمریزاسیون) نسبت به نمونه‌های فرآوری شده درون پلاسما CF_­4 خیلی بیشتر بود. دلیل این امر این است كه با منومر AC8 ، پلیمر پرفلورینه شده شانه‌ای شكل بر روی سطح پارچه پیوند زده می‌شوند. در حالیكه عملیات در پلاسما گاز CF_­4 منجر به فلورینه شدن سطحی می‌شود. با كوپلیمریزاسیون DEAEPN با AC8 در نسبت (70:30)، می‌توانیم با توجه به عملیات تك مرحله‌ای با استفاده از روش PIGP، خواص ضدآب و ضد آتش عالی را به پارچه‌های پنبه‌ای بدهیم. علاوه بر این، چنین روالهای تكمیلی مقاومت خوبی را در برابر شستشو نشان می‌دهند.

این نتایج بسیار مشوق توسعه سطوح چند كاربره هستند. در واقع نیاز به تولید پوشاك محافظ كه دارای تركیبی است از خواص مختلف همچون ضدآتش، ضدآب، ضدروغن، آنتی باكتریال، مقاوم در برابر شرایط جوی، مقاوم در برابر رطوبت و مقاوم در برابر رنگ، افزایش یافته است. روش PIGP به نحو موثری برای این اهداف قابل استفاده است. انتخاب فرآیندهای تك لایه و یا چند لایه، عمدتا وابسته به سینتیك یا همو یا كوپلیمریزاسیون هر منومر مورد استفاده از نقطه نظر سازگاری و تاثیرات متقابل آنها است.

پلیمریزاسیون پیوند تحریك پلاسما: منسوجات پنبه‌ای ضدآب و ضد‌ آتش