پنبه با خصوصیات خود پاک کنندگی

پنبه با خصوصیات خود پاک کنندگی – 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.

پنبه با خصوصیات خود پاک کنندگی

دی اکسید تیتانیوم بصورت نانوکریستالین تحت فشار محیطی و در دمای نزدیک و یا متناسب با دمای اتاق با استفاده از هیدرولیز تیتانیوم تتراایزوپروپوکسید در یک محلول آبی اسیدی تهیه شد. یک لایه نازک شفاف تیتانیای نانوکریستالین  بر روی منسوجات پنبه ای با استفاده از فرآیند dip-pad–dry-cure تولید گردید. این منسوجات پنبه ای با پوشش TiO₂ از خصیصه‌های قابل توجه خود تمیزشوندگی فتوکاتالیستی، یا تحریک واکنش به وسیله نور، نظیر فعالیت مربوط به کشتن باکتری، تجزیه لک های رنگی و کاهش یا تخریب لک هایی که بواسطه شراب قرمز یا قهوه به وجود آمده اند، برخوردار می‌باشند جذب اشعه ماوراء بنفش (UV) و استحکام در برابر پارگی یا از هم گسیختگی پنبه دارای پوشش TiO₂ نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. ویژگی خود تمیز شوندگی پنبه ممکن است در نهایت راه خود را به سمت رویه تجاری سازی در صنعت منسوجات بگشاید.

پنبه با خصوصیات خود پاک کنندگی

۱- مقدمه

پوشش های نانوکریستالین دی اکسید تیتانیوم توجه زیادی را به عنوان فتو کاتالیست ها در کاربردهای عملی نظیر پالایش محیطی، دفع عفونت، استریل سازی، روال های ضد رسوب یا گرفتگی و شیشه های خود تمیزشونده بخود معطوف داشته‌اند، که علت آن نیز قابلیت بالای اکسیداسیون، عدم سمیت، ثبات دراز مدت و هزینه پایین می‌باشد. بر مبنای گزارشات، در بین فازهای کریستالین مختلف TiO₂، آناتاز دارای بهترین عملکرد می‌باشد. بر این مبنا یک سری از دیدگاه های فیزیکی و شیمیایی و رویه های مربوط بدان ها به منظور مهیا نمودن دی اکسید تیتانیوم کریستالین اعمال گردیده است. فرآیند سل- ژل به طور گسترده ای جهت تولید پوشش های نازک TiO₂ به کار گرفته شده است. با این وجود، مهیا سازی پوشش های نازک آناتاز معمولاً در دمای نسبتاً بالا محقق می‌شود. کاربرد پوشش های آناتاز شفاف در زیرلایه‌هایی که دارای پایداری اندک گرمایی می‌باشند، نظیر پلاستیک ها، چوب، کاغذ و منسوجات عملاً قابل اعمال نمی‌باشد.

بر این مبنا این موضوع قابل توجه می‌باشد که یک ارتباط وابسته بین شدت جذب تابش اشعه ماوراء بنفش و فعالیت فتوکاتالیستی وجود دارد. هرچه شدت تابش اشعه ماوراء بنفش بیشتر باشد، این فعالیت بیشتر خواهد بود، جاییکه وجود شدت جذب قدرتمند موکد این نکته خواهد بود که میزان بیشتری از الکترون ها از نوار والانس به نوار رسانایی انتقال داده شده و و الکترون های مجزای بیشتر و یا حفره‌ها تولید خواهند شد، که خود در زمینه ارتقای فعالیت فتوکاتالیستی کارگشا می‌باشند. ثبات پوشش های TiO₂  بعنوان یکی از ضروریات خاص منسوجات به شمار می‌آید، چرا که آنها به طور مکرر شسته شده و بنابراین بهره گیری از یک حالت چسبندگی مناسب به منظور استفاده از رویه های عملی سل- ژل، که از تیتانیا در منسوجات سرچشمه می‌گیرند، ضروری خواهد بود. علاوه بر این، پوشش های متخلخل بر روی منسوجات ممکن است از خصیصه ثبات رنگ بالا به هنگام شستشو، به واسطه تأثیر پوسته شدگی، برخوردار نباشند.

هدف از انجام تحقیقات جاری بهینه سازی بیشتر روال های مهیا سازی سل های آناتاز تک فاز با استفاده از فرآیند سل- ژل دمای پایین تحت فشار محیطی و همچنین بررسی پتانسیل تجاری پوشش های TiO₂  در زمینه منسوجات پنبه ای می‌باشد که با استفاده از فرآیند ساده پوشش دمای نسبتاً پایین در زمینه اهداف خود تمیز شدگی از طریق سنجش جذب اشعه ماوراء بنفش، فعالیت باکتری کشی و تجزیه برخی از مواد ارگانیک محقق می‌شود. در این مطالعه، سل های آناتاز در دمایی به اندکی ۶۰ درجه سانتیگراد به وسیله هیدرولیز و کندانسیون تیتانیوم تتراایزوپرو پوکسید در یک محلول آبی اسیدی مهیا شده است. پوشش های نازک TiO₂  بر روی پارچه های پنبه ای از سل های کلوئیدی به وسیله فرآیند ساده dip-pad–dry-cure تولید گردید. این مطالعه نسبت به بررسی خصیصه جذب اشعه ماوراء بنفش، فعالیت باکتری کشی و تجزیه مواد آلی شامل رنگ ها، لک های مربوط به شراب قرمز و قهوه بر روی منسوجات پنبه ای که دارای پوشش TiO₂  می‌باشند، اقدام کرده است. استفاده از زیر لایه های انعطاف پذیر پوشش TiO₂  ممکن است اجازه دهد تا کاربرد آنها در تجزیه نوری روغن ها، رایحه ها (بوی بدن و سیگار)، و مواد خوشبو و همچنین هیدروکربن های چربی دار تحت تابش اشعه ماوراء بنفش بخوبی گسترش یابد.

پنبه با خصوصیات خود پاک کنندگی

۲- روال های تجربی

۱-۲ آماده سازی سل های TiO₂  

تیتانیوم تتراایزوپرواکسید (Aldrich، ۹۷%) به صورت قطراتی به آب اسیدی (۰٫۷% اسیدنیتریک) که حاوی اتانول (Riedel-de Haen 8/99%) و اسید استیک (Aldrich ، ۹۷%) با حالت ادغام با تکان شدید اضافه گردید. این ترکیبات در دماهای مختلفی که عمدتاً ۲۵،۴۰ و ۶۰ درجه سانتیگراد می‌باشند گرم شده و با تداوم تکان های شدید برای مدت ۱۶ ساعت نگهداری شد. سل های TiO₂  آماده شده به عنوان S25، S40 و S60 بترتیب نامگذاری شدند.

۲-۲ فرآیند پوشش

سل های آماده شده جهت مهیا ساختن پوشش های نازک TiO₂  بر روی زیرلایه ها (پارچه‌های پنبه ای سفید بافته شده) از طریق فرآوری dip-pad–dry-cure آماده گردید. این زیر لایه ها به وسیله مواد پاک کننده غیر یونی جهت حذف واکس، گریس و دیگر مواد شیمیایی از پارچه ها، قبل از اعمال رویه پوشش دهی، مورد شستشو قرار گرفتند. فرآیند شستشو در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد به مدت ۳۰ دقیقه اعمال شد.

۳-۲ ویژگی های سطحی

ساختار و ریخت شناسی این پوشش ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی اسکن انتشار فیلدی (FESEM, JSM-6335F at 3.0 kV, JEOL, Tokyo, Japan) مورد بررسی قرار گرفت. حالت بلورین پودر جامد که از سل ها استخراج شده بودند به وسیله طیف سنجی پراش اشعه x (XRD Bruker D8 Discover X-ray diffractometer) که در محیط ۴۰ کیلووات و ۳۰ میلی‌آمپر فعالیت می‌نمودند مورد بررسی قرار می‌گرفت. حالت بلورین پوشش های تیتانیا که بر روی پارچه های پنبه ای تشکیل شده بود نیز از طریق یک سیستم پراش اشعه ایکس دارای زاویه کوتاه (XRD, Philips Xpert XRD system) با پرتوی ورودی ۳ درجه با استفاده از تابش  Cu Ka و تشخیص گر مد اسکن در ۴۰ کیلووات و ۳۰ میلی‌آمپر مورد بررسی قرار گرفت.

۴-۲ ارزیابی فعالیت های مربوط به کشتن باکتری ها به صورت دینامیک

ارزیابی فعالیت باکتری کشی دینامیکی بر مبنای رویه تغییر یافته روش تکان دادن فلاسک (ASTM E2149-01) انجام پذیرفت. نوعی از باکتری به نام Staphylococcus aureus، یک نوع باکتری گرم – مثبت، در محیط کشت میکروبی تحت کشت قرار گرفت (حاوی  عصاره گوشت گاو،  پپتون، ) که این روش همراه با تکان دادن به مدت ۱۸ ساعت در دمای ۳۷ درجه سانتیگراد بوده است. کلیه ظرف های تست شیشه ای و نمونه ها در یک اتوکلاو یا دیگ خودفشاری در دمای ۱۲۰درجه سانتیگراد برای ۲۰دقیقه و یا با استفاده از تابش اشعه ماوراء بنفش قبل از انجام آزمایشات تحت فرآیند استریل سازی قرار گرفتند.

۵-۲ – ارزیابی فعالیت های باکتری کشی استاتیک

چهار نمونه از هر گونه تست (پنبه بافته شده معمولی و منسوجات بافته شده پنبه ای پوشش دار TiO₂) با یک قطر ۲ سانتی متری به صورت انباشته درآمده و بر روی ظرف هایی که پهنای دهانه آنها ۱۵۰mm بود قرار گرفتند. ۱ میلی‌لیتر از مانده تلقیح به هر یک از این ظرفها اضافه شدند. سپس دربهای آنها به صورت فوری با حالت محکمی ‌بسته شده تا آنکه از تبخیر ممانعت بعمل آید. برای” ۰ ساعت” نمونه زمان تماس، ۱۰۰ میلی‌لیتر از بافر فسفات استریل فوراً پس از عمل القاء اضافه شده و این ظرفها برای یک دقیقه تکان داده شدند. یک میلی لیتر از محلول حاصل شده از هر ظرف به لوله تست منتقل شد که حاوی چهار  میلی لیتر از  بوده است و سپس تحت عمل تکثیر در ظرفهای خروجی قرار گرفته اند.

۶-۲- ارزیابی فعالیت های تجزیه لکه های رنگی

فعالیت های تجزیه لکه های رنگی از طریق آنالیز کاهش یافتگی در غلظت مواد رنگی در طی قرارگیری در معرض تابش اشعه ماوراء بنفش انجام گردید. منسوج پوشش دار ۳ g پارچه پنبه سفید بافته شده به صورت قطعات یک در یک سانتی متر مربع بریده شدند. این قطعات در ظرف ۲۵۰ml که حاوی ۷۵ml محلول آبی Neolan Blue 2G ()، ۱۰۰ml       Cibacron Blue F-R ( )و منسوج پنبه سفید بدون پوشش، جهت مقایسه، قرار داده شدند. سپس این ظرفها در معرض تابش اشعه ماورابنفش، که به وسیله لامپهای UV فلیپس (۲۰V) مهیا شده بود، قرار گرفتند و در عین حال بشدت تکان داده شدند.

۷-۲- ارزیابی مربوط به فعالیت های کاهش لکه های شراب قرمز و قهوه

فعالیت های کاهش لکه های مربوط به موادی نظیر شراب قرمز و قهوه غلیظ مورد بررسی قرار گرفتند. پنبه سفید بافته شده معمولی و پارچه های پنبه سفید بافته شده دارای پوشش S60 به قطعاتی ۵/۴ در ۵/۶ سانتی متر بریده شده اند. یک لکه مربوط به شراب قرمز و یک لکه قهوه به ترتیب بر روی پارچه های پنبه ای سفید پوشش دار و همچنین پنبه سفید معمولی چکانیده شد تا آنکه روال مقایسه ای بر روی آنها انجام پذیرد.

۸-۲- استحکام پارگی پارچه های پنبه ای

استحکام پارگی پارچه های پنبه ای معمولی و پارچه های پنبه ای دارای پوشش تیتانیا قبل و بعد از ۲۰ ساعت از قرار گیری تحت تابش نوری به وسیله دستگاه تستر پارگی        Thwing-Albert Instrument Co ، بر مبنای استاندارد ASTM D 1424-96 مورد سنجش قرار گرفت. بر این مبنا ۶ نمونه آماده گردید که ۳ مورد از آنها در مسیر تار (جهت پارگی در امتداد پود) مشخص شدند. تابش کلیه نمونه ها بر مبنای حفره تست خورشیدی شبیه ساز نوری به وسیله دستگاه Xenotest Alpha LM و ابزار تست ثبات رنگ تحت شرایط قرارگیری در معرض هوا انجام پذیرفت.

پنبه با خصوصیات خود پاک کنندگی

۳- نتایج و مباحث

۱-۳ مشاهدات SEM

آنالیز SEM پوششهایS25، s40 و S60 بر روی الیاف پنبه که در شکل ۱ نشان داده شده است معرف ساختارهای سطحی ۳ الیاف پنبه ای پوشش دار تیتانیا می‌باشد که همانند یکدیگر بنظر می‌رسند. در مقابل بافت لیفی الیاف پنبه (شکل۱ الف)، ساختار سطح این الیاف پنبه پوشش دار تیتانیا معرف آن است که یک لایه یکنواخت تشکیل شده است(شکل ۱،ب،د).

۲-۳- طیف بینی XRD

حالت بلورین ذرات تیتانیا و پوشش های تیتانیا بر روی پارچه های پنبه ای به وسیله XRD مورد مطالعه قرار گرفت. حجم سیگنال اشعه X از پنبه ای نشأت می‌گیرد ‌که آن پنبه به عنوان یک زیر لایه اصلی مدنظر می‌باشد. شکل۲ نشان دهنده الگوهای XRD پودرهای تیتانیا می‌باشد که از محلول های S25،S40 و S60 به ترتیب به دست آمده است.

۳-۳ جذب اشعه ماورای بنفش

خصیصه جذب UV به عنوان یک طبیعت مرتبط با TiO₂ می‌باشد. بواسطه ساختار الکترونیکی TiO₂، فوتون ها با انرژی hv که منطبق یا بیش از انرژی شکاف باند TiO₂ می‌باشند را می‌تون جذب نمود. انرژی شکاف یا ظرفیت باند تیتانیا در ناحیه UV طیف خورشیدی قرار دارد. UPF (ضریب محافظت ماورای بنفش) می‌تواند به طور مستقیمی‌خصیصه جذب UV محصولات آماده را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد.

۴-۳ عملکرد  خود تمیزشدگی

۱-۴-۳ فعالیت های مربوط به کشتن باکتری ها

فعالیت باکتری کشی پنبه سفید معمولی و پارچه های پنبه سفید دارای پوشش های S25، S40 و S60 به صورت کمی‌در مقابل باکتری گرم مثبت Staphylococcus aureus برحسب یک رویه تغییریافته روش تکان دادن (ASTM E2149-01) مورد ارزیابی قرار گرفت. شدت اشعه ماوراء بنفش به کار رفته شده در طی این روال  بوده است.

۲-۴-۳ فعالیت های تجزیه رنگی

تأثیر خودتمیزشدگی پارچه های پنبه ای سفید دارای پوشش TiO₂ را می‌توان همچنین به وسیله  تجزیه مواد رنگی در محلول آبی تحت پرتوافکنی نور ماورای بنفش (شدت       UV= .) بدست آورد.

۱-۲-۴-۳   Neolan Blue 2G . فرمول ساختاری آن در طرح ۱ نشان داده شده است.

کاهش در غلظت مواد رنگی Neolan Blue 2G به صورت مرتبه های نزولی ذیل در محلول آبی حاوی زیرلایه های پوشش دار S60، S40 و S25 (شکل۲۵) نشان داده شده است. بعلاوه، این غلظت در تماس با زیرلایه های فرآوری نشده تقریباً در یک سطح در طی تابش UV باقی می‌مانند.

۲-۲-۴-۳  Cibacron Blue F-R. فرمول ساختاری آن درطرح ۲ نشان داده شده است.

شکل ۸ معرف تغییر غلظت مواد رنگی برای پنبه معمولی و پارچه های پنبه بافته شده سفید پوشش دار S25،S40 و S60 در طی پرتوافکنی UV می‌باشد.

۳-۴-۳ تجزیه لک های شراب قرمز و قهوه

با توجه به نتایج فوق در زمینه تجزیه مواد رنگی، منسوجات پنبه ای پوشش دار S60 معرف بهترین حالت تجزیه مواد آلی می‌باشند و پس از آن بهترین حالت تجزیه لک ها بر روی پارچه‌های پنبه ای سفید پوشش دار S60  محقق خواهد شد. شکل ۹ و ۱۰ معرف کاهش لکهای ناشی از شراب قرمز و قهوه غلیظ به ترتیب، بر روی پارچه های بافته شده سفید معمولی و منسوجات پنبه ای بافته شده سفید پوشش دار S60 قبل و بعد از هر ساعت و ۲۰ ساعت از تابش نوری به وسیله نور خورشید شبیه سازی شده از یک تست نوری به وسیله شبیه ساز  خورشیدی همراه با شدت نور  می‌باشند.

پنبه با خصوصیات خود پاک کنندگی

۴- خصیصه قدرت پارگی

جدول ۱ نشان دهنده قدرت پارگی پنبه معمولی و پنبه دارای پوشش S60 قبل و بعد از ۲۰ ساعت پرتودهی نوری به میزان  می‌باشد. قدرت پارگی منسوجات پنبه ای دارای پوشش S60 به میزان ۶/۵۶% در مسیر تار قبل از تابش کاهش یافته است که البته در مقایسه با منسوجات پنبه ای معمولی می‌باشد. این امر احتمالاً بواسطه سل اسیدی می‌باشد که برای فرآیند پوشش پنبه به کار گرفته شده است. پس از گذشت ۲۰ ساعت از پرتوافکنی نوری، قدرت پارگی هر دو منسوجات پنبه ای معمولی و منسوجات پنبه ای دارای پوشش S60 کاهش یافته است که این میزان به ترتیب ۷۰/۵% و ۰۶/۴% می‌باشد.

پنبه با خصوصیات خود پاک کنندگی

۵- نتیجه گیری

پوشش های آناتاز نانوکریستالین بر روی منسوجات پنبه ای از طریق فرآیند سل – ژل در دمای نزدیک اتاق مهیا گردید. منسوجات پوشش دار نانوکریستالین آناتاز معرف عملکرد خود تمیزشدگی قابل توجهی می‌باشند، همانگونه که این موضوع بوسیله فعالیت های مرتبط با باکتری کشی آنها تجزیه مواد رنگی و کاهش لک های مربوط به شراب و قهوه تحت پرتوافکنی UV مشاهده شده است. جذب UV به وسیله پوشش تیتانیا کاملاً به میزان اساسی مدنظر خواهد بود، که این عمل خود باعث ارتقای محافظت UV به میزان ممتازی در برابر پنبه خواهد شد. فتوتجزیه زنجیره‌های سلولزی پنبه بوسیله پوشش تیتانیا را می‌توان همانگونه که به وسیله مطالعات مقایسه ای قدرت پارگی منسوجات پنبه ای پوشش دار قبل و بعد از اعمال رویه های پرتوافکنی نوری  شبیه سازی خورشیدی انجام پذیرفته شده اند، مورد بررسی و مشاهده قرار داد.