Oplossing Blow Spinning van polymere nanocomposietvezels voor persoonlijke beschermingsmiddelen

Lichtgewicht, beschermende pantsersystemen bestaan meestal uit hoge modulus (>10⁹ MPa) en zeer sterke polymere vezels die op hun plaats worden gehouden met een elastisch harsmateriaal (bindmiddel) om een niet-geweven, unidirectioneel laminaat te vormen. Hoewel aanzienlijke inspanningen zich hebben gericht op het verbeteren van de mechanische eigenschappen van de zeer sterke vezels, is er weinig werk verricht om de eigenschappen van de bindmiddelmaterialen te verbeteren. Om de prestaties van deze elastomeerpolymeerbinders te verbeteren, werd een relatief nieuw en eenvoudig fabricageproces, bekend als solution blow spinning, gebruikt. Deze techniek is in staat om vellen of webben van vezels te produceren met gemiddelde diameters variërend van de nanoschaal tot de microschaal. Om dit te bereiken, is een oplossing blow spinning (SBS) apparaat ontworpen en gebouwd in het laboratorium om niet-geweven vezelmatten te fabriceren van polymeer elastomeer oplossingen.

In deze studie werd een veelgebruikt bindmiddelmateriaal, een styreen-butadieen-styreenblok-co-polymeer opgelost in tetrahydrofuraan, gebruikt om nanocomposietvezelmatten te produceren door metalen nanodeeltjes (NP's) toe te voegen, zoals ijzeroxide NP's, die werden ingekapseld met siliciumolie en dus werden opgenomen in de vezels gevormd via het SBS-proces. Het protocol dat in dit werk wordt beschreven, bespreekt de effecten van de verschillende kritische parameters die betrokken zijn bij het SBS-proces, waaronder de polymeermolaire massa, de selectie van het thermodynamisch geschikte oplosmiddel, de polymeerconcentratie in oplossing en de dragergasdruk om anderen te helpen bij het uitvoeren van vergelijkbare experimenten, evenals begeleiding om de configuratie van de experimentele opstelling te optimaliseren. De structurele integriteit en morfologie van de resulterende niet-geweven vezelmatten werden onderzocht met behulp van scanning elektronenmicroscopie (SEM) en elementaire röntgenanalyse via energiedispersieve röntgenspectroscopie (EDS). Het doel van deze studie is om de effecten van de verschillende experimentele parameters en materiaalselecties te evalueren om de structuur en morfologie van de SBS-vezelmatten te optimaliseren.