بخشی از مقاله
چکیده
تاثیر سونوهیدرولیز بر جذب نانو ذرات به عنوان روش اصلاح سطحی روی پارچه پلی استر و سپس انجام عملیات نانو تکمیل بررسی شد. نانو ذرات TiO2 به شکل پودر در یک حمام فراصوت به کالای پلی استری اعمال شد. نمونه ها تحت عملیات تثبیت حرارتی در دمای بالا - ترموزول - قرار گرفتند. عملیات شستشو برای تعیین میزان پایداری نانو ذرات بر سطح کالا در دوره های متوالی بکار رفت و نشان دهنده پایداری قابل قبول نانو تکمیل اعمال شده بود. خاصیت مویینگی و خاصیت محافظت در برابر اشعه فرابنفش قابل قبولی در کالاها حتی پس از ده بار شستشو به دست آمد تایید کننده آبدوستی و پایداری عملیات نانو تکمیل به کاررفته حتی در نمونه های هیدرولیز نشده بود بود. تصاویر SEM تغییرات سطحی نمونه های تکمیل شده را نشان میدهد.
مقدمه
هیدرولیز قلیایی کالای پلی استر به دلیل ایجاد گروه های فعال هیدروکسیل و کربوکسیل در سطح کالا باعث بهبود فرایند پذیری کالا میشود. سطح فعالهای بر پایه آمونیم نوع چهارم سبب افزایش سرعت هیدرولیز و افزایش مقدار کاهش وزن در یک زمان خاص می شود2]،.[1 به علاوه تحقیقات نشان داده است که هیدرولیز به عنوان روش اصلاح سطحی موجب بهبود جذب نانو ذرات تثبیت شده و در نتیجه بهبود خواص نهایی کالا می شوند.[3] کاربرد امواج فراصوت برای اعمال نانو ذرات TiO2 به منظور حصول ویژگی های خاص مانند خاصیت خود تمییز شوندگی و خاصیت ضد باکتری در کالا های نساجی بسیار مورد توجه قرار گرفته است.[4] پایداری این نانو ذرات روی سطح پلی استر با توجه به دامنه وسیع کاربرد این کالا حائز اهمیت است.
از طرفی کمبود گروههای فعال در زنجیر پلیمری پلی استر باعث محدودیت مصرف آن می شود.[5]مطالعات نشان داده است که نانوذراتTiO2 - تیتانیا - قادر به ایجاد ویژگی های خاص مانند خاصیت ضدمیکروبی علاوه بر خواص خود تمییز شوندگی و جذب اشعه فرا بنفش در منسوجات میباشند.[6] در این تحقیق تاثیر هیدرولیز قلیایی پلی استر و جذب نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم - - NTO بر خواص آبدوستی و محافظت در برابر اشعه فرابنفش کالای پلی استری بررسی شده است. هیدرولیز قلیایی باعث بهبود جذب نانو ذرات در نتیجه حبس فیزیکی در حفره های سطحی ایجاد شده یر سطح کالا میشود. این مسئله باعث بهبود در خواص مویینگی و در نتیجه آبدوستی کالا شده است. میکروسگوپ الکترونی پویشی - - SEM به منظور مشاهده سطح کالا و چگونگی توزیع نانو ذرات بر سطح کالا بکار رفت.
تجربیات
پارچه پلی استر با وزن - - g/m 2 - 83 شرکت نساجی حجاب - ، هیدروکسید سدیم - مرک، آلمان - ، سطح فعال کاتیونی - CTAB - ستیل تری متیل آمونیوم برمید - Merck ، آلمان - ، نانو دی اکسید تیتانیوم - - NTO - - nm 21،Evonik، آلمان - . نمونه ها با محلول دترجنت غیر یونی در 60°Cبه مدت 15 دقیقه شستشو و سپس آبکشی شدند. سپس تعدادی از آنها در حضور محلول %10 - w/v - هیدروکسید سدیم، %1 - w/w - سطح فعال، به مدت 15 دقیقه در دستگاه فراصوت تحت عملیات هیدرولیز قلیایی قرار گرفتندو تحت عموان اختصاری - S - نامگذاری شدند. کاهش وزن نمونه ها طبق رابطه - 1 - محاسبه شد که در آن W1 وزن اولیه نمونه ، W2وزن نهایی بعد از هیدرولیز و W.L% درصد کاهش وزن را نشان می دهند.
سپس کلیه نمونه ها با غلظت های مختلف تیتانیا 2% - w/v - ، 1%، 0.1% ,0.5% در حمام فراصوت عمل شدند. نمونه ها در دمای °C 90 خشک و سپس در دمای مشابه عملیات ترموزول - 220°C - تثبیت شدند.نتایج طیف سنجی FTIR تشکیل گروههای عاملی فعال بر سطح کالا را تایید میکند. آزمون مویینگی به منظور بررسی آبدوستی کالاهای نانو تکمیل شده با روش استاندارد AATCC 197 -2011 و بر اساس محاسبه زمان مویینگی عمودی مقایسه شد.
اسپکتروفتومتر جذبی با اندازه گیری غلظت نانو ذرات در پساب شستشوهای متوالی پایداری آبدوستی کالا را تعیین کرد. دستگاه اسپکتروفتومتر A Varian Cary 500 UV-Vis-NIR ساخت کشور استرالیا سال 1995 به منظور اندازه گیری انعکاس پرتوهای فرابنفش در نمونه های مختلف در دامنه طول موج 200 تا 400 نانومترمورد استفاده قرار گرفت. تغییرات سطحی ایجاد شده بر سطح کالای هیدرولیز شده و نانو تکمیل شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پویشی - SEM - ساخت شرکت فیلیپس، کشور هلند بررسی شد.
بحث و نتایج
اندازه گیری وزن نمونه ها قبل و بعد از سونوهیدرولیز پس از ده بار تکرار متوسط کاهش وزن معادل 10% را طبق رابطه - 1 - نشان داد. نوارهایی خمیدگی گروه OH در محدوده 1400 - 900 cm-1 مشاهده می شود و نوارهای کششی گروه عاملیC-O است که در محدوده1250 -1200 cm-1 نشان داده می شود. پیک کششی قوی در 1700 -1600 cm-1 مشخص کننده گروههای عاملی C=O ایجاد شده در اثر هیدرولیز میباشد. تغییرات ایجاد شده در پیک های مربوط به گروه های هیدروکسیل13600-3200 cm-1 و کربونیل نمونه های هیدرولیز سطحی شده به صورت کاهش شدت عبور نور، تایید کننده ایجاد گروه های مذکور در سطح کالا است.[7
نتایج آزمایش مویینگی عمودی در نمونه ها ی مختلف نشان دهنده افزایش آبدوستی کالا در اثر نانو تکمیل در نمونه های هیدرولیز شده و هیدرولیز نشده بود - جدول. - 1 سرعت بیشتر حرکت آب در جهت عمود در نمونه های اصلاح شده نسبت به نمونه های اصلاح نشده در همه غلظتهای NTO مشاهده شده است که آن را میتوان به تجمع نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در حفره های سطحی نسبت داد. نانو ذرات آبدوست NTO آب را جذب کرده و آن را به گروه های آبدوست ایجاد شده و یا نانو ذرات دیگر منتقل می کنند. در نتیجه آبدوستی کالا افزایش یافته و زمان مویینگی عمودی کاهش می یابد.
از طرفی افزایش غلظت نانو ذرات باعث کاهش زمان و در نتیجه افزایش آبدوستی کالا شده است که تاییدی بر افزایش میزان نانو ذرات باقیمانده بر سطح کالا در غلظتهای بالاتر نانو تکمیل است.اندازه گیری غلظت نانو ذرات در پساب دوره های متوالی شستشو - اولین دوره،1w و پانزدهمین دوره، - 15w نشان داد هرچه غلضت نانو ذرات در حمام نانو تکمیل بیشتر بوده میزان بیشتری هم در پروسه شستشو از روی کالا برداشته شده است. از طرفی طبق نتایج نشان داده شده در جدول2 نمونه های اصلاح شده در حین عملیات شستشو نانو ذرات بیشتری را از دست میدهند.
