بهينه­ سازي تهيه الياف اتيل سلولز به روش الكتروريسي بر اساس طراحي آزمايش تاگوچي

Optimization of Ethyl Cellulose Fiber Preparation by Electrospinning Method Based on Taguchi experimental design

در اين تحقيق بهينه‌سازي تهيه نانو الياف اتيل سلولز به روش الكتروريسي به كمك طراحي آزمايش تاگوچي به منظور استفاده درغشاء تراوش تبخيري خالص‌سازي مخلوط آزئوتروپ هيدرازين هيدرات انجام شد. پارامترهاي مهم و موثر در الكتروريسي نظير غلظت محلول پليمري، ولتاژ، تركيب حلال و سرعت پاشش انتخاب شد و استفاده از طراحي آزمايش به روش تاگوچي و انتخاب چهار سطح براي هر پارامتر و آرايه L16 تهيه نانو الياف الكتروريسي شده اتيل سلولز از منظركاهش قطر نانو الياف و/يا كاهش اندازه زاويه تماس با قطره آب بهينه سازي شد. نتايج مشخص نمود كه با استفاده از الكتروريسي امكان تهيه الياف اتيل سلولز با قطر كمتر از nm100 و زاويه تماس كمتر از ° 50 وجود دارد. بهينه نتايج براي كاهش قطر نانو الياف 1/49 نانومتر و بهينه زاويه تماس قطره آب با سطح 9/29 درجه به دست آمد. با استفاده از نرم‌افزار تاگوچي بهترين شرايط براي حداكثر آب دوستي و حداقل قطر الياف بصورت همزمان از طريق پامتر معيار كلي بررسي شد. نتايج نشان داد كه شرايط براي بهينه شدن همزمان قطر الياف و آب دوستي سطح الياف شامل غلظت 19 درصد وزني اتيل سلولز در اتانول 90% به‌عنوان حلال و سرعت پاشش 5/1 ميلي‌ليتر در ساعت با ولتاژ اعمالي 22 كيلو ولت است.

In this research, the preparation of ethyl cellulose nanofibers by electrospinning method was optimized using Taguchi experiment design for use in pervaporative purification of azeratropic hydrazine hydrate mixture. Important and effective parameters in electrospinning such as polymer solution concentration, voltage, solvent composition and spraying speed were selected and using experimental design by Taguchi method and in four levels for each parameter. The preparation of electrospinning ethyl cellulose nanofibers in terms of reducing nanofiber diameter and / or reduced the size of the contact angle with the water droplet was optimized. The results showed that using electrospinning, it is possible to prepared ethyl cellulose fibers with a diameter of less than 100 nm and a contact angle of less than 50 °. The optimal results for reducing the diameter of nanofibers were 49.1 nm and the optimal contact angle of water droplets with the surface was 29.9 °. Using Taguchi software, the best conditions for maximum hydrophilicity and minimum fiber diameter were simultaneously evaluated through a general standard parameter. The results showed that the conditions for simultaneous optimization of fiber diameter and hydrophilicity of fiber surface include a concentration of 19% by weight of ethyl cellulose in 90% ethanol as a solvent and a spray rate of 1.5 ml / h with an applied voltage of 22 kV.