Revista de Nanomateriais e Nanotecnologia Molecular

Do laboratório à escala piloto: derreter nanofibras eletrofiadas de polipropileno com aditivos condutores

Koenig K, Langensiepen F, Seide G, Daenicke J e Schubert DW 

Neste artigo, a viabilidade de fabricar nanofibras de polipropileno (PP) foi investigada usando aditivos condutores como estearato de sódio (NaSt), oleato de sódio (NaOl) e Irgastat durante a fiação elétrica de fusão com um laboratório de bico único e um dispositivo de escala piloto de 600 bicos. Vários graus de PP de altos índices de fluxo de fusão (MFI = 450-1200 g/10 min) foram usados ​​com diferentes quantidades de aditivos. Os efeitos dos aditivos nos diâmetros das fibras, propriedades térmicas, condutividade elétrica e degradação do polímero foram investigados. Em uma escala de laboratório, diâmetros de fibra menores que 500 nm foram obtidos com o composto de PP HL712FB, 4% em peso de NaSt e 2% em peso de Irgastat. O dispositivo de escala de laboratório foi estendido por uma câmara de fiação aquecível, o que afeta a redução do diâmetro da fibra. A fabricação de nanofibras foi, em princípio, atribuída ao aumento da condutividade elétrica com a introdução dos aditivos. Em uma escala piloto, o menor diâmetro de fibra de 6,64 μm pôde ser alcançado com PP HL508FB e 2% em peso de NaSt. A comparação entre a produção das fibras com um único bico e a planta em escala piloto revelou que uma transferência de resultados não é possível sem mais delongas. Devido ao maior tempo de permanência no bico, uma forte degradação térmica do polímero pôde ser detectada com a cromatografia de exclusão de tamanho de alta temperatura, em que NaOl teve a influência mais forte na degradação térmica. O alto fluxo de fusão PP HL712FB e seus compostos não puderam ser processados ​​com o dispositivo em escala piloto devido à sua baixa viscosidade, resultando em uma pressão insuficiente acumulada dentro da fieira. Outra razão para a não fiabilidade do material é o maior estresse térmico e mecânico causado pela preparação de fusões anteriores em uma etapa de extrusão. Mais ajustes na planta piloto são necessários para garantir uma distribuição de temperatura constante na placa do bico para obter seções transversais de fibra uniformes. A implementação de um coletor irregular levou com sucesso a uma deposição uniforme das fibras para obter um tecido não tecido isotrópico.