فایل بای | FileBuy
مرجع خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، تحقیق ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیفایل بای | FileBuy
مرجع خرید و دانلود گزارش کار آموزی ، گزارشکار آزمایشگاه ، مقاله ، تحقیق ، پروژه و پایان نامه های کلیه رشته های دانشگاهیبررسی الیاف مصنوعی
| دسته بندی | نساجی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 28 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 17 |
الیاف مصنوعی
1-1- مقدمه
اساس روشهای تولید الیاف مصنوعی، ذوب رسیی، خشک سبی و تدریسی، با استفاده از نیروهای مکانیسی می باشد. روش electrospining با به کاربردن نیروی الکتریسیته، روش کاملاً متفاوت در تولید الیاف مصنوعی می باشد. با اعمال ولتاژ زمانی که نیروی الکتریکی به کشش سطحی و نیروی دیسکوالاستیک غلبه کند، جریان jet که دارای بار الکتریکی می باشد، از محلول پلیمر خارج می شود. این جریان (jet) توسط نیروی الکتریکی شتاب می گیرد و الیاف به فرم خرج بی‌بافت بر روی نهر متصل به زمین، جمع می شوند. اول پاراگراف در روش ele، الیاف با قطر نانومتر تولید می شود که به واسطه قطر کوچک، سطح مخصوص الیاف بیشتر خواهد (رنج سطح مخصوص از در الیاف بار قطر nm500 تا 1000 در الیاف با قطر nm50 می باشد). بررسیهای انجام شده برروی نفوذپذیری خرج بی بافت، قابلیت کاربرد آنها را به عنوان فیلترها و غشا نشان می دهد. در این روش اندازه خلل زوج الیاف نیز قابل کنترل می باشد. واقعاً می توان روش ele را microprocess نامید. اگر به نظریه تولید الیاف به روش ele حدوداً به 60 سال بیش بر می گردد ولی همچنان محدودیتهایی از نظر اطلاعات علمی راجع به اساس تئوری در این روش همچنان باقی مانده است.
در پروژه ابتدا سعی شده باروری بر مقالات اصول ele بیان گردد و سپس در ادامه به شرح آزمایشات پرداخته می شود.
1-2- تاریخچه
قبل از اینکه روش electrosping برای تولید الیاف مصنوعی مطرح شود، افراد زیادی پدیده ele را بررسی نموده اند. Lord Raley بیش از 100 سال قبل نشان داد، هنگامیکه نیروی الکترواستاتیکی برکنش سطحی غلبه کند یک جریان از مایع ایجاد می‌شود.
در سال 1952 Vonnegut و Neubaver جریانهای یکنواختی از نظرات دارای باد با قطر حدود mm1/0 با اعمال ولتاژ 5 تا ele10 بوجود آورند. پس دو دانشمند دیگر توانستند نیروی با استفاده از الکترواستاتیک امدلیون روغن در آب را با نظری در مورد 5/0 تا 6/1 تولید شود.
در سال 1960 Taglor فروپاشی قطرات آب، در میدان الکتریکی را بررسی نمود. نوشته های Taylor ثابت می کند که نصف زاویه نوک مخروط تشکیل شده در ele نزدیک به 3/49 می باشد.
اما ele محلول ماکرومولکولها را می توان در سال 1934 بررسی نمود، هنگامیکه برای تولید الیاف مصنوعی به دلیل نیروی الکترواستاتیکی توسط Formhals اختراع شد. الیاف مورد نظر، از محلول استات سلولز تولید می شده است.
ولتاژ مورد نیاز در ارتباط با خواص محلول مورد نظر، از قبیل وزن مولکولی و ویسکوزیته می باشد. دو دانشمند اگر با اصلاح این دستگاه الیاف را با پایداری بیشتری تولید کردند در این روش از یک تسمه پیوسته برای جمع آوری استفاده شده است.
توسط Bornat و Later دستگاه ele دیگری ثبت شد که یک لایه قابل برداشت بر روی یک میله درمان چرخش تولید می شده است. که محصول لوله شکل بدست آمده از این روش ele با منحلول پلی اورتان می تواند به عنوان رگ مصنوعی مورد استفاده قرار گیرد. در سال 1971 ele الیاف اکربلیک با قطر کمتر از 1 از محلول دی متیل فرمامید، توسط Baumgarten تولید کرد.
ارتباط بین قطر الیاف، طول جریان (jet) و ویسکوزیته و آهنگ شارش (flow rate) محلول را بدست آورد. در سال 1981 دو دانشمند موفق به تولید الیاف پلی اتیلن و pp از محلول مذاب بدون ا ستفاده از نیروی مکانیکی شدند. Doshi از محلول PEO در آب الیافی با قطر 05/0 تا 5 تولید کرد. اولین شرایط پروسه و مورفولوژی الیاف را بررسی نمود. Srinivasan توسط ele الیاف رسیده شده از مایع کریستال پلی آرامید، پلی فنیلن ترفتالامید و پلیمر رسانای، پلی آنیلین در اسیدسولفوریک را تولید کرد.
و او پراش الکترون الیاف رسیده شده پلی آرامید و بعد از ثبت الیاف در دمای 400 را مشاهده نمود در سالهای اخیر تحقیقات زیادی برای درک پروسه ele و خصوصیات nanofihez توسط coworkers و renker انجام شده است.
کاربرد nanofilez در فیلترها و لباسهای محافظتی می باشد و همچنین به عنوان سلولهای ساختاری در اعضای مصنوعی بینان برای آنزیمها و کاتالیزورها و تقویت کاسپوزیتها به کار می رود.
1-3- تعاریف اولیه
1-3-1- ویسکوزیته
مقدار انرژی تلف شده توسط سیال در حال حرکت. به خاطر مقاومت در مقابل نیروی برشی اعمال شده، ویسکوزیته نامیده می شود. مقاومت سیال به دلیل نیروی چسبندگی لایه های مختلف سیال می باشد که با اعمال نیروی برشی باعث جدا شدن لایه های مختلف با سرعتهای متفاوت می گردد. مقدار کار انجام شده مقیاس با تنش برشی اعمال شده (z) و سرعت تغییر شکل برشی نماد می باشد. ایستادگی در مقابل لیلان محلول را نیز ویسکوزیته می نامند. در این حالت جدا شدن لایه های مختلف سیال وجود ندارد، ولی ویسکوزیته مناسب با خصوصیات ذاتی مولکول پلیمر، وزن مولکولی، اندازه مولکولی و شاخه های جانبی و غیر پلیمر، می باشد.
در این پروژه با ثابت فرض کردن خصوصیات ذاتی پلیمر، ویسکوزیته را مقاومت سیال در مقابل نیروی برشی تعریف می کنیم.
نیروی برشی
سرعت برشی
ویسکوزیته نتوتنی یا دینامیکی
اگر چگلی سیال را فرض کنیم ویسکوزیته سینماتیکی برابر خواهد بود:
مدلسازی دو بعدی خشک ریسی لیف های پلیمر
| دسته بندی | نساجی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 1231 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 42 |
چکیده
پیش بینی دینامیک خشک ریسی لیف های پلیمر که بر اساس مدل دو بعدی قرار دارد مطرح می شوند معادله اصلی مورد استفاده برای توضیح مایع ریسندگی با هم شامل تأثیرات ویسکوز و هم ویسکوالاستیک می باشد که بر اساس ترکیب موازی و برابر یک معادله Giesekus غیر خطی و یک جزء نیوتونی ساده قرار دارد تأثیرات ترکیب و دما در ویسکوزیته ، دمای تبدیل شیشه ای و مدول های Zero-shear و در اینها، در زمان استراحت مربوط به مدل اصلی به حساب آمده است به حساب آوردن جزء ویسکوز ، پیش بینی های تمایز را بین انسداد درونی پروفیل سرعت لیف و انجماد سازی لیف ممکن
می سازد انسداد درونی سرعت لیف ناشی از افزایش سریع ویسکوزیته و در نتیجه میزان افت تغییر شکل می باشد و انجماد لیف در نتیجه عمل دمای تبدیل شیشه است .
پیش بینی های پروفیل های محوری و شعاعی دما، ترکیب، تنش و جهت وجود مورفولوژی پوسته هسته را بازتاب می دهد بعلاوه پارامتر آزاد منفرد در مدل که نشاندهنده نسبت ویسکوزیته نیوتونی جزء به ویسکوزیته کل می باشد نمودارهای نیروی لیف را تحت تأثیر قرار می دهد و مخصوصا ً نمودار محوری سرعت را بنابراین می تواند بعنوان پارامتر تنظیم برای داده های خط ریسندگی مورد استفاده قرار گیرد .
لغات کلیدی : خشک ریسی ، لیف های پلیمر ، ویسکوزیته ، انجماد، دمای تبدیل شیشه
1- مقدمه :
خشک ریسی برای تولید الیاف ساخت دست انسان از پلیمرهای مانند استات سلولز ، تری استات سلولز ، پلیمر ها و کوپلی مرهای کلرید وینیل و آکریلونیتریل به کار می رود علی رغم اهمیت تجاری این تکنولوژی پروسه ای ، مطالعات مربوط به مدلسازی توجه نسبتاً کمی را در سال های اخیر به خود جلب کرده است مطالعات اولیه ]4-1[ روی مدلسازی یک بعدی مراحل اولیه ، مدلسازی چندین سانتی متر نخستین را در امتداد خط ریسندگی تأکید نموده بعدها برازینسکی وهمراهان یک مطالعه مدلسازی دو بعدی را هم مورد پروسه های انتقال حرارت و هم توده انجام دادند که در آن دانسیته ثابت فیلامنت مورد بررسی قرار گرفت در این اواخر سانومدلی را ارائه نمود که فقط برای پروسه انتقال توده می باشد اما شامل تأثیرات دانسیته متغیر فیلامنت می باشد در همه این تلاش ها یک ویسکوز خالص و معادله اصلی نیوتونی برای مدلسازی رفتار رئولوژیکی محلول ریسندگی به کار گرفته شد در این مطالعه، کولینگ از یک معادله اصلی Giesekus برای مدلسازی محلول استفاده نمود هر چند پیش بینی های این مدل خط ریسندگی، برای نمودار بدون ابعاد سرعت ویژگی های عمومی رفتار ثابت پروسه را نشان نداد جالب اینکه پیش بینی های آنها جهت تنظیم یک مجموعه داده های نمودار آزمایشی سرعت نشان داده شد گو و مک هاک یک مدل یک بعدی را ارائه نمودند که بر اساس فرم تعدیل معادله Giesekvs قرار داشت و در آن یک فاکتور غیر خطی اضافه گردید تا قابلیت ارتجاعی محدود زنجیره را لحاظ نماید هدف این مقاله ارائه یک آنالیز دو بعدی از پروسه خشک ریسی است که هم سهم ویسکوز و هم سهم ویسکو الستیک را در معادله اساسی نشان دهد و این همراه با تأثیراتی است که در نتیجه دانسیته غیر ثابت می باشد در نظر داشتن این تأثیرات به همراه تغییرات محوری و شعاعی در زمینه های غلظت و دما منجر به پیش بینی دقیق تر رفتار سخت شدن ، تشکیل پوسته ، و جهت زنجیره می گردد .
2- بسط مدل
شکل 1 متغیرهای پروسه و بعضی از شرایط مرزی را نشان می دهد در بسط زیر پائین نوشت (1) و (2) به ترتیب به پلیمر و حلال اشاره دارد همانگونه که مشاهده شد یک جریان تقارن محوری پلیمر رنگ شده از یک رشته ساز ds با یک میزان جریان توده w و دمای TS خارج می گردد و بطور پیوسته با سرعت برداشت کشیده می شود کسر حجم محلول در پلیمر رنگ شده ریسیده می باشد پلیمر رنگ شده بیرون داده شده با قطری بزرگتر از سوراخ رشته ساز و در نقطه ماکزیمم تورم قالب متورم می گردد قطر فیلامنت و سرعت محوری آن است از آنجا که تورم قالب بسیار نزدیک به سطح جت پیش
می آید فرض می شود که کسر حجم حلال و دمای فیلامنت در آن نقطه هنوز در عرض مقطع عرضی فیلامنت به ترتیب با مقادیر و To یکنواخت است هوا از انتهای تحتانی کابین با سرعت Va و دمای پمپاژ می شود و از انتهای فوقانی به همراه حلال بخار شده خارج می گردد پروسه تبخیر در کابین بوسیله سیال توده مشخص می گردد که مربوط به میانگین سرعت توده در سطح لیف می باشد .
1-2 سنیماتیک جریان
آزمایش معمولی در مدل ریسندگی عبارت از فرض یک میدان جریان کششی غیر محوری در فیلامنتی است که به صورت موضعی همگن، متقارن محوری و غیر تراکمی می باشدهر چند در مورد خشک ریسی ، تبخیر حلال ضرورتاً یک دانسیته غیر ثابت را اعمال می نماید یک مشتق عمومی که برای دانسیته مربوط به متغیر تنسور[1] گرادیان سرعت مطرح
می گردد در جای دیگر ارائه شده است در مختصات سیلندری مورد استفاده برای توضیح میدان جریان ، عبارت زیر برای تنسور گرادیان سرعت مطرح می شود .
که در اینجا به ترتیب اجزاء سرعت محوری (Z) و شعاعی (r) می باشند جمله اضافی که به عنوان سرعت تبخیر مطرح می شود بوسیله معادله 9 در زیرارائه می گردد محاسبات برای شرایط نوعی نشان می دهد که هم و هم در مقایسه با کم و قابل چشم پوشی می باشند و از این رو در معادلات مومنتم بالانس ، فرض غیر قابل تراکم را مطرح می نمائیم هر چند همانگونه که در بخش های بعد توضیح داده خواهد شد جملات اضافی مربوط به سرعت تبخیر در معادلات بالانس توده ( معادله انتشار ) که در موقعیت مرزی بالانس انرژی مهم می باشند مطرح می گردد هم چنین فرض تقارن محوری یک تنسور قطری تنش اضافی را در فرم رابطه (2) اعمال می نماید
که در اینجا اجزاء rr و برابر می باشند .
شکل1- ارائه نموداری پروسه خشک ریسی که متغیرهای پروسه و شرایط مرزی را نشان می دهد .
2-2 معادلات انتقال ماکروسکوپی
1-2-2 معادله پیوستگی
بالانس کل ماده ، شعاع فیلامنت را تعیین می کند .
که در اینجا W1 میزان جریان توده پلیمر و و انسیته پلیمر خالص است over bar مورد استفاده در (و متغیرهای دیگر برای نشان دادن ) مقدار میانگین مقطع عرضی فیلامنت کمیت را نشان می دهد (R به شعاع فیلامنت مربوط می گردد مگر آنکه چیز دیگری مشخص شده باشد.)
با دنبال کردن آزمایش معمولی و فرضیات معمولی یک بالانس حالت ثابت توده در سطح لیف بدست می آید که از طریق انتگرال معادله پیوستگی در مقطع عرضی ( با فرض چرخشی ) به عبارت زیر منجر می گردد .
که در اینجا میانگین کسر حجم حلال ، دانسیته حلال خالص ، ky ضریب انتقال توده گاز جانبی ، وزن مولکولی حلال ، و به ترتیب کسرهای مول حلال گازجانبی سطح مشترک است و درحالت گاز حجیم می باشند و کسر توده پلیمر کنار گاز سطح مشترک است معادله 4 را می توان بعنوان یک فرم انتگرال برای حالت مرزی انتقال توده به کار برد .
2-2-2 معادله مومنتم میانگین مقطع عرضی
با چشم پوشی از نیروی اینرسی ناشی از تبخیر حلال ، معادله مومنتم میانگین مقطع عرضی این چنین می شود :
که در اینجا میانگین دانسیته فیلامنت مقطع عرضی می باشد و عبارت از ناحیه مقطع عرضی خط ریسنده و تنش کشش هوا در سطح فیلامنت ، g ثابت جاذبه ای و (s) تنش سطح فیلامنت می باشد جمله های RHS معادله 5 نیروی رئولوژیکی به ترتیب در فیلامنت ، کش هوا ، جاذبه و تنش سطح نشان می دهد اصطلاح LHS نیروی اینرسی می باشد که همانگونه که بعدا ً نشان داده خواهد شد برای شرایط نوع عمل قابل چشم پوشی است بنابراین برای تنظیم بیشتر، چشم پوشی از نیروی تبخیر را مطرح می کند .
3-2-2 معادله دو بعدی انتقال توده
به منظور رسیدن به تأثیر پوسته، یک معادله دو بعدی انتقال توده در ارتباط با تغییرات محوری و شعاعی ( جهت r ) مورد نیاز است بنابراین اختلاف بین دانسیته های پلیمر و حلال مورد تأکید می باشد که فرد نیازمند به حساب آوردن دانسیته متغیر محلول پلیمر در نتیجه تبخیر حلال می باشد در این کار یک قاعده مخلوط خطی شکل زیر برای دانسیته محلول پلیمر مورد استفاده است .