اثر قطر الياف بر تراوايي بخار آب و خواص ضدآب و ضدباد غشاي الكتروريسي‌شده پلي(‌وينيليدن ‌فلوئوريد)

The Influence of Fibers Diameter on Water Vapor Permeability, Waterproof and Windproof Properties of Electrospun Poly(vinylidene fluoride) Membrane

فرضيه: غشاهاي ضدآب تنفسي در بسياري از زمينه‌ها از جمله منسوجات محافظ و بيمارستاني و پوشاك ورزشي كاربرد دارند. تنفس‌پذيري، عامل مهمي در راحتي پوشاك است. روش‌ها: در اين پژوهش، اثر قطر الياف بر تنفس‌پذيري و خواص ضدآب و ضدباد غشاي پلي‌‌(وينيليدن فلوئوريد) بررسي شد. از اين رو، غشاهاي شامل الياف با قطرهاي 123، 203، 551 و nm 1018 به‌كمك فرايند الكتروريسي توليد شدند. تلاش شد تا از دي‌متيل سولفوكسيد به عنوان حلال سبز در اين فرايند استفاده شود. درصد تخلخل، اندازه منفذها، زاويه تماس قطره آب، نفوذپذيري هوا و فشار هيدروستاتيك نمونه‌ها اندازه‌گيري و ارزيابي شد. تراوايي بخار آب نمونه‌ها با روش گرماوزن‌سنجي بررسي شد. يافته‌ها: فشار هيدروستاتيك نمونه‌ها با كاهش قطر الياف (از nm 1018 به nm 133) و در نتيجه آن كاهش اندازه منافذ غشا، به‌ترتيب از kPa 10 به kPa 100 افزايش يافت. نفوذپذيري هواي نمونه‌ها نيز با كاهش قطرالياف، از mL/s.cm2 9 تا mL/s.cm2 1/ در افت فشار kPa 500، كم شد. نتايج بيانگر اين است كه غشاهاي توليدشده با الياف ظريف‌تر خواص ضدآب و ضدباد بهتري را نشان مي‌دهند. درحالي‌ كه كاهش قطر الياف و در نتيجه آن كاهش اندازه منفذهاي موجود در غشا به كاهش تنفس‌پذيري لايه منجر نشده و مقدار تراوايي بخار آب حدود kg/m2.day 12/7 باقي مانده ‌است. بنابراين به‌نظر مي‌رسد، سازوكار غالب نفوذ بخار آب در اين محدوده از اندازه منفذ (nm 761 تا nm 3860)، نفوذ مولكولي و مستقل از اندازه قطر الياف در غشاست.

Hypothesis: Waterproof breathable membranes are used in different fields such as protective clothing, hospital textiles and sport wears. Breathability is an important factor in clothing comfort. Methods: The influence of fiber diameter on breathability, waterproof and windproof properties of poly(vinylidene fluoride) membrane was investigated in this study. Hence, membranes composed of fiber with diameters of 133, 203, 551 and 1018 nm were produced through electrospinning process. It was attempted to use dimethyl sulfoxide as a green solvent in this process. Porosity, pore size, water contact angle, air permeability and hydrostatic pressure of the membranes were assessed. Thermogravimetric analysis (TGA) was employed to measure the water vapor permeability of the membranes. Findings: The hydrostatic pressure of the membranes increased from 10 kPa to 100 kPa by reducing the fibers' diameter (from 1018 nm to 133 nm) and subsequently the pores size of the membranes. The air permeability of the samples decreased from 9 mL/s.cm2 to 1.4 mL/s.cm2 (at pressure drop of 500 Pa) with decreasing fiber diameter. The results showed that the membranes composed of finer fibers have better waterproof and windproof properties. This is while the reduction in fiber diameter and subsequently reduction in the pore size have not led to reduction in the breathability, and the amount of water vapor permeability remained approximately 12.7 kg/m2.day. Hence, it seems that the ordinary diffusion (molecular diffusion) is the dominant mechanism of water vapor diffusion in pore size ranging from 761 nm to 3860 nm and it is independent of the fiber diameter in the membranes