بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، نانو ذرات دیاکسید تیتانیوم از طریق تابش نور فرابنفش بر روی پارچه پلیاستر در شرایط محیطی با روش پیوندزدن نوری، پیوند دادند. فاکتورهایی همچون زمان تابشدهی و غلظت شروعکننده نوری و سیتریک اسید - اتصالدهنده عرضی - به عنوان عوامل موثر مورد بررسی قرار گرفتند. خواص فیزیکی همچون زمان جذب قطره آب، زاویه بازگشت از چروک و سختی خمشی نمونههای تکمیلی مورد ارزیابی قرار گرفتند. همچنین نتایج حاصل از اندازهگیری استحکام نمونهها نشان داد که نمونههای تکمیلشده با نانوذرات دارای استحکام بالاتری نسبت به نمونههای تکمیلنشده میباشند. فعالیت نورکاتالیزوری و خودتمیزشوندگی نمونههای تکمیلشده با نانوذرات دیاکسید تیتانیوم با تخریب رنگزای آبی متیلن زیر نور فرابنفش بررسی شد. نتایج نشان داد که فعالیت نورکاتالیزوری نمونههای تکمیلی با افزایش غلظت نانوذرات در حمام تکمیلی افزایش یافته است. علاوه بر افزایش زمان جذب آب توسط نمونههای تکمیلشده، میزان سختی خمشی آنها نیز کاهش یافته است.
کلید واژه- پیوندزدن نوری، نانوذرات دیاکسید تیتانیوم، پارچه پلیاستر، تکمیل خودتمیزشوندگی، فعالیت نورکاتالیزوری.
-1 مقدمه
پلی - اتیلن ترفتالات - - - PET - با نام عمومی پلیاستر - ، پلیمری با دارابودن مجموعهای از خواص فیزیکی و شیمیایی مناسب و با کاربردهای متنوع و گسترده در زمینههای مختلف مورد توجه محققین بوده است .[1] از مهمترین مزایای الیاف و منسوجات تهیهشده از پلیاستر میتوان به فرایندپذیری عالی، ارتجاعیت مناسب، استحکام بالا، مقاومت سایشی بالا، ضدچروکبودن، ثبات ابعادی و نوری بسیار مناسب و مقاومت در برابر بسیاری از ترکیبات همچون اسیدها اشاره نمود 2] و .[4 به رغم افزایش سهم محصولات این لیف در بازارهای جهانی، این لیف و محصولات حاصل از آن دارای معایبی همچون قابلیت ترشوندگی پایین، عدم وجود گروههای عاملی موثر و جذب رطوبت پایین میباشند که این عیوب به عللی همچون ساختار شیمیایی، ساختار مولکولی و انرژی سطحی پایین آن میباشد.[3]
طبیعت آبگریز پلیاستر نیز بر روی فرایندهای ریسندگی و بافندگی مخصوصاً در حین تکمیلهای خیس همچون رنگرزی ایجاد محدودیت نموده و تمایل به جذب چرک، چربی و روغن، ایجاد الکتریسیته ساکن و در نتیجه جذب گرد و غبار را افزایش میدهد. از طرف دیگر، این ضعف به دلیل کمبودن قابلیت جذب عرق بدن، منجر به کاهش راحتی منسوجات و البسه پلیاستری از دیدگاه فیزیولوژیکی پوشاک میگردد 2]؛.[3تغییرات خصوصیات سطحی پلیاستر به دلایلی همچون ساختار شیمیایی غیرفعالش مشکل میباشد. از این رو همواره تلاش شده است تا با اصلاح فیزیکی و یا شیمیایی بر روی الیاف و منسوجات پلیاستر، کاربردهای جدیدی برای آن ایجاد گردد.
عاملدارنمودن الیاف پلیاستر توسط چندین روش فیزیکی و شیمیایی همچون هیدرولیز قلیایی، آمینولیز، پیوندزدن، پلاسما، لیزر و هیدرولیز آنزیمی مورد استفاده قرار گرفته است ولی امروزه با توجه به قوانین زیست محیطی، بهداشت و ایمنی، استفاده از فناوری های تمیز برای اصلاح سطح الیاف و منسوجات از اهمیت بیشتری برخوردار میباشد.[3] از طرف دیگر، نانو مواد به دلیل داشتن اندازه بسیار کوچک و سطح ویژه بالا بیشترین فعالیت را نسبت به وزن داشته و خواص منحصربهفردی را از خود بروز میدهند .[6] از میان نانو مواد مورد استفاده، نانوذرات دیاکسید تیتانیوم به دلیل داشتن خواص منحصربهفرد همچون پایداری شیمیایی زیاد، دوام طولانی، دسترسی آسان، سمینبودن، ایمنی و خواص نوری و نورکاتالیزوری در زمینههایی مانند خودتمیزشوندگی، ضدمیکروبی، محافظت در برابر نور فرابنفش - UV - ، پالایش زیست محیطی، حذف آلودگی از آب و هوا، حسگرهای گازی، سلولهای خورشیدی، بهبود خاصیت آبدوستی مورد توجه و پژوهش قرار گرفتهاند .[7]
برای افزایش جذب نانو ذرات دیاکسید تیتانیوم به منظور خاصیت خودتمیزشوندگی بر روی سطح پارچههای پلیاستری از فناوریهای نوین همچون پلاسما، آنزیمها، آبکافت قلیایی و اشعه فرابنفش استفاده میشود. در این روشها با ایجاد گروههای عاملی منفی بر روی سطح منسوج، جذب نانوذرات افزایش مییابد. پیوندزدن منومرهای عاملدار بر روی الیاف مصنوعی و منسوجات و فیلمهای حاصل از آنها یکی از روشهای موثر برای بهبود عیوب ذاتیشان همچون قابلیت رنگرزی پایین میباشد .[8]کوپلیمریزاسیون پیوندی میتواند از طرقی همچون بمباران الکترونی، تابش اشعه فرابنفش، تابش یونیزاسیون و یا عملیاتهای تکمیلی تر انجام گیرد.
در میان این روشها، پیوندزدن نوری سطحی یکی از روشهای موثر به منظور تولید گروههای عاملی بر روی سطوح مختلف میباشد زیرا این روش، یک روش سریع و موثر بوده که در حضور تابش نور فرابنفش و توسط روشهای پدنمودن معمولی بر روی منسوجات انجام گرفته است. بعلاوه این روش فاقد حلالهای سمی بوده، دوستدار محیط زیست بوده و میزان مصرف انرژی نیز پایین میباشد .[8]در این مطالعه، پارچه پلیاستر با نانوذرات دیاکسید تیتانیوم با غلظتهای مختلف نانومواد در حمام تکمیلی و همچنین زمانهای مختلف تابشدهی نور فرابنفش عمل شده و زمان جذب قطره، میزان ترشوندگی، زاویه بازگشت از چروک و میزان سختی خمشی و استحکام نمونههای تکمیلشده با نمونههای خام مورد مقایسه و بررسی قرار گرفتند. همچنین به منظور بررسی خودتمیزشوندگی ، نمونهها با رنگزاهای آبی متیلن رنگرزی و به مدت 72 ساعت تحت تابش نور فرابنفش قرار گرفتند.
-2 تجربیات
1؛-2 مواد، دستگاهها و آزمونهای انجام گرفته
ازپارچه 100 درصد پلیاستری با بافت ساده و سفیدرنگ با وزن 194g/m2، با تراکم تاری 90 و پودی 60 در هر سانتیمتر جهت انجام آزمایش استفاده شده است. نانوذرات دیاکسید تیتانیوم - به اندازه 21 نانومتر - با درصدهای متفاوت 2/5 - و 5 درصد نسبت به وزن حمام آبی - همراه با سیتریک اسید 50 - و 100 گرم بر لیتر - در یک حمام مافوق صوت به مدت 20 دقیقه دیسپرس شدند 220 - ولت، 60 وات و 40 کیلوهرتز - . سپس نمونهها از حمام تکمیلی خارج و با برداشت % 100 پد شدند. نمونههای پدشده در دمای 60 درجه سانتیگراد به مدت 5 دقیقه خشک شدند. به منظور پخت و بررسی تأثیر نور فرابنفش، برخی از نمونههای تکمیلی تحت تابش این اشعه به مدت زمان معینی قرار گرفتند - قدرت لامپ فرابنفش 400 وات میباشد - . همچنین به منظور بررسی میزان سفیدی نمونههای تکمیلی از دستگاه اسپکتروفتومتر انعکاسی با نور D65 و زاویه 10 درجه به عنوان ناظر استفاده شد. به منظور بررسی خواص ترشوندگی از یک میکروپیپت استفاده شد. به منظور بررسی استحکام کششی نیز از دستگاه زوئیک با نرخ ازدیاد طول ثابت استفاده گردید.
1؛1؛-2 نسخه شستشو
بعد از انجام عملیات تکمیلی، همه نمونهها طبق استاندارد ISO 105-C01:1987-E شستشو شدند. بدین منظور حمام شستشو شامل 1 گرم بر لیتر دترجنت غیریونی، 1 گرم بر لیتر کربنات سدیم میباشد که نمونهها به مدت 30 دقیقه و در دمای 70 درجه سانتیگراد تحت شستشو قرار گرفتند.
2؛2؛-2زمان جذب قطره آب
ابتدا نمونههای تکمیلی را روی یک سطح صاف قرار داده و سپس اولین قطره با یک میکروپیپت - با قطر /05 میلیلیتر - از فاصله 1 سانتیمتری به صورت عمودی از بالا چکیده و زمان جذب قطره بر روی پارچه بر طبق استاندارد روش آزمون AATCC 79-1995 اندازهگیری میشود. نمونههای عملشده با شرایط مختلف زمانی 10 - و 20 دقیقه - تحت نور فرابنفش قرار گرفتند.نمونههای تکیملشده تحت شرایط ذکرشده در بالا شستشو شده و در دمای اتاق خشک شدند. شستشو توسط دستگاه دستگاه لباسشویی خانگی که مجهز به خشککن نیز میباشد انجام گرفت. زاویه بازگشت از چروک در حالت خشک در جهت تاری نمونههای تکمیلی توسط روش آزمون AATCC 66-2003 انجام شد.
روش آزمون بدین صورت میباشد که نمونهها در ابعاد 40× 15 میلیمتر مربع بریده، تا نموده و تحت وزنه 500 گرمی به مدت زمان 5 دقیقه قرار میگیرند. زاویه عمودی بازگشت به عنوان زاویه بازگشت از چروک اندازهگیری شد. طول خمش نمونهها نیز بر اساس استاندارد ASTM D 1388 -96 - 2002 - انجام گرفت. استحکام کششی پارچههای تکمیلشده نیز بر طبق ASTM D 1682-94 انجام گرفت. شاخص سفیدی - WI - و طبق استاندارد ASTM method E 313 - مشاهده کننده 10 درجه و منبع نوری - D56 و اختلاف رنگی - E - طبق استاندارد AATCC 173-2005 اندازهگیری و محاسبه شدند.
