ナノマテリアルと分子ナノテクノロジーのジャーナル

研究室からパイロットスケールへ: 導電性添加剤を加えたポリプロピレンの溶融電界紡糸ナノファイバー

ケーニッヒ K、ランゲンジーペン F、ザイデ G、ダーニッケ J、シューベルト DW 

本稿では、単一ノズルのラボと 600 ノズルのパイロット規模の装置で溶融電気紡糸中にステアリン酸ナトリウム (NaSt)、オレイン酸ナトリウム (NaOl)、イルガスタットなどの導電性添加剤を使用してポリプロピレン (PP) ナノファイバーを製造する実現可能性を調査しました。さまざまなメルトフローインデックス (MFI = 450〜1200 g / 10分) のさまざまな PP グレードを、さまざまな量の添加剤とともに使用しました。繊維径、熱特性、電気伝導性、ポリマー劣化に対する添加剤の影響を調査しました。ラボ規模では、PP HL712FB、4 wt% NaSt、2 wt% イルガスタットの化合物で、500 nm 未満の繊維径が達成されました。ラボ規模の装置は、繊維径の縮小に影響を与える加熱可能な紡糸チャンバーによって拡張されました。ナノファイバーの製造は、原則として、添加剤の導入による電気伝導性の増加に起因していました。パイロット スケールでは、PP HL508FB と 2 wt% NaSt で 6.64 μm という最小の繊維径を達成できました。単一ノズルを使用した繊維製造とパイロット スケール プラントとの比較から、結果をすぐに転送することはできないことがわかりました。ノズル内の滞留時間が長いため、高温サイズ排除クロマトグラフィーでポリマーの強い熱劣化が検出され、その中で NaOl が熱劣化に最も大きな影響を与えました。高メルト フロー PP HL712FB とその化合物は、粘度が低いためパイロット スケールのデバイスで処理できず、紡糸口金内に十分な圧力がかかりませんでした。材料が紡糸できないもう 1 つの理由は、押出ステップで先行する溶融物の準備によって生じる高い熱応力と機械的応力です。均一な繊維断面を実現するために、ノズル プレート内の温度分布を一定に保つには、パイロット プラントをさらに調整する必要があります。不均一なコレクターを実装することで、繊維を均一に堆積させ、等方性の不織布を得ることができました。