بهینه سازی فرایند الکتروریسی بسترهای نانوفیبری پلی اورتان و بررسی عملکرد فیلتراسیونی آنها به منظور استفاده در فیلترهای ماسک های حفاظت تنفسی

زمینه و هدف: نانوفیبرهای ساخته شده از طریق فرایند الکتروریسی می توانند به منظور ساخت بسترهای فیلترکننده در ساخت تجهیزات حفاظت فردی نظامی، مورد استفاده قرار بگیرند. مطالعه حاضر با هدف بهینه سازی فرایند الکتروریسی برای ساخت بسترهای نانوفیبری پلی اورتان و مقایسه عملکرد فیلتراسیونی بستر بهینه ساخته شده با یک نمونه از بسترهای تجاری معمول مورد استفاده در ساختار ماسک های حفاظت تنفسی N۹۵ انجام شده است. روش ها: در مطالعه تجربی حاضر، ابتدا، محلول های پلیمری پلی اورتان در سیستم حلالی متشکل از دی متیل فرمامید و تتراهیدروفوران با نسبت اختلاط ۳ به ۲ آماده سازی شدند و سپس نحوه تاثیر پارامترهای الکتروریسی همانند غلظت محلول پلیمری، ولتاژ الکتروریسی، فاصله الکتروریسی و دبی تزریق پلیمر بر روی قطر و یکنواختی نانوفیبرها و همچنین مقادیر بهینه این پارامترها با استفاده ازطرح آزمایشات روش سطح پاسخ بر اساس طرح مرکب مرکزی بررسی شدند. 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  N۹۵مقایسه شد. یافته ها: بر اساس نتایج مدل درجه دوم به دست آمده، شرایط بهینه برای الکتروریسی پلیمر پلی اورتان شامل غلظت محلول الکتروریسی ۱۴ درصد وزنی حجمی، ولتاژ الکتروریسی ۱۷ کیلو ولت، فاصله الکتروریسی ۱۰ سانتی متر، دبی تزریق پلیمر ۴/۰ میلی لیتر در ساعت بود. بستر نانوفیبری چهار لایه پلی اورتان با وجود وزن پایه کمتر در مقایسه با بستر سه لایه ماسک N۹۵ از راندمان فیلتراسیون و فاکتور کیفیت بالاتری برخوردار بود (به ترتیب ۲۴/۹۸ در مقابل ۰۱/۹۸ درصد و فاکتور کیفیت ۰۶۱/۰ در مقابل ۰۴۸/۰ Pa-۱). نتیجه گیری: 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.

Keywords:

Optimization , Electrospinning , Nanofiber media , Polyurethane , Filtration