بهینه سازی فرآیند الکتروریسی بسترهای پلی یورتانی به منظور استفاده در ماسک تنفسی N95

بهینه سازی فرآیند الکتروریسی بسترهای پلی یورتانی به منظور استفاده در ماسک تنفسی N95

دانشمندان ایرانی موفق به ارائه طرحی برای بهبود عملکرد فیلتراسیونی ماسک های حفاظتی تنفسی از نوع N95 با استفاده از بهینه سازی فرآیند الکتروریسی شدند.

دانشمندان دانشگاه های علوم پزشکی همدان، تهران، البرز و انستیتو تحقیقات ایمنی کره جنوبی در مقاله ای که در سال 2019 منتشر شده است به این موضوع پرداخته اند.

امروزه بسترهای فیبری غیر بافتی به عنوان بسترهای متخلخل، به طور گسترده ای در کاربردهای مختلف نظیر ماسک های حفاظت تنفسی یکبار مصرف، لباس ها و تجهیزات حفاظت در برابر سموم بیولوژیکی، هسته ای و شیمیایی در نظامیان، تجهیزات صنعتی پالایش هوا، سیستم های تصفیه هوا در اتاق تمیز، فیلترهای هوای داخل کابین خودرو و تصفیه کننده های هوا در محیطهای داخلی مورد استفاده قرار می گیرند . با این حال، بسترهای فیبری معمولی دارای نقایص ساختاری و عملکردی متعددی همانند فیبرهای با قطر زیاد، عدم یکنواختی قطر فیبرها و منافذ آنها، راندمان فیلتراسیون نسبتا کم، وزن پایه بالا و مقاومت حرارتی کم هستند.

مطالعات نشان داده اند که نانوفیبرهای ساخته شده از طریق فرایند الکتروریسی به دلیل سبک بودن، سطح ویژه بالا، تخلخل بی نظیر، راندمان فیلتراسیون فیزیکی بالای ذرات، قابلیت عامل دار سازی برای خنثی نمودن انتخابی مواد شیمیایی خطرناک همانند گازهای جنگی و مخفی نمودن سربازان از دید دوربین های دید در
شب، قابلیت بالا در انتقال بخار آب و سهولت تولید گزینه مناسبی جهت ساخت بسترهای فیلترکننده ذرات ریز مقیاس به منظور استفاده در ماسک های حفاظتی نظامی و همچنین لباس های حفاظتی مقاوم در برابر نفوذ گازهای جنگی و ذرات می باشند.

پلیمرهای مختلفی تا کنون برای ساخت بسترهای فیلتراسیونی نانوفیبری مورد بررسی قرار گرفته اند که در این میان پلیمرهای با پایه پلی اورتان به دلیل داشتن خصوصیات فیزیکی همانند مقاومت مکانیکی و کشسانی بالا، دوام و عدم حلالیت در آب، سطح متخلخل جهت جذب آلاینده های گازی و ... گزینه مناسبی برای ساخت بسترهای فیلتراسیونی با استفاده از فرایند الکتروریسی می باشند.

 

در این کار تحقیقاتی، ابتدا محلول پلی یورتانی در سیستم حلالی متشکل از دی متیل فرمامید و تتراهیدروفوران با نسبت اختلاط 3 به 2 آماده سازی شدند و سپس نحوه تاثیر پارمترهای الکتروریسی همانند غلظت محلول، ولتاژ الکتروریسی، فاصله الکتروریسی و دبی تزریق پلیمر بر روی قطر و یکنواختی نانو الیاف ها مورد بررسی قرار گرفت. سیستم تست عملکرد فیلتراسیونی این بسترها ساخته شد و راندمان فیلتراسیون و افت فشار بستر تولید شده با بستر تجاری مورد استفاده در ساختار ماسک های تنفسی N95 مقایسه شد. پس از بهینه سازی غلظت محلول الکتروریسی، ولتاژ الکتروریسی، فاصله الکتروریسی و دبی تزریق پلیمر مشخص شد که بستر نانوفیبری چهار لایه پلی اورتان با وجود وزن پایه کمتر در مقایسه با بستر سه لایه ماسک N95 از راندمان فیلتراسیون و فاکتور کیفیت بالاتری برخوردار بود.

نتایج کسب شده نشان داد که بسترهای ساخته شده از لحاظ راندمان فیلتراسیون و فاکتور کیفیت مقادیر قابل قبولی را به منظور کاربردهای فیلتراسیونی دارا می باشند. علاوه براین با بهینه سازی فرایند الکتروریسی می توان با تغییر در پارامترهای موثر، بسترهای با ویژگی های دلخواه (قطر نانوفیبر، یکنواختی و ...) جهت استفاده در فیلترهای ماسک های حفاظت تنفسی تولید نمود.


تاریخ

چهارشنبه 10 اردیبهشت 1399