ATOMIZACE KAPALIN ULTRAZVUKEM A JEJÍ VYUŽITÍ PŘI SÍŤOVÁNÍ NANOVLÁKEN

1. ATOMIZACE KAPALIN ULTRAZVUKEM A JEJÍ VYUŽITÍ PŘI SÍŤOVÁNÍ NANOVLÁKEN VEDOUCÍ PRÁCE: ING. LENKA MARTINOVÁ AUTOR: PETRA ŠVRČINOVÁ

2. CÍL TÉTO PRÁCE • optimální podmínky pro ultrazvukovou atomizaci kapalin • vytvořit vhodný nebulizační roztok,který je nositelem síťovacího činidla vůči kterému by byla nanovlákenná vrstva z PAA stabilní • zvláknit zneutralizovanou kyselinu polyakrylovou • nebulizací nanést síťovací činidlo na tuto vrstvu a teplem vyvolat síťovací reakce ve vlákenné vrstvě

3. ATOMIZACE ULTRAZVUKEM • nebulizér je napájen elektrickou energii • energie je pomocí piezoelektrického krystalu uvnitř konvertoru přeměněná na mechanické kmitání • kmitání rozrušuje mezimolekulové vazby kapaliny • kapalina začne být tlačená nahoru a vznikne malý gejzír • tato akce vytváří miliony mikroskopických částic – tvorba nízkoviskózní mlhy • mlha je vynesena na vzorek pomocí proudu vzduchu

4. OVLIVNITELNOST VLASTNOSTÍ NEBULIZAČNÍHO ROZTOKU • Povrchové napětí • Výška hladiny roztoku v nebulizéru • Teplota roztoku • Koncentrace roztoku • Ohnesorgovo číslo – pro náš roztok je roven 0,1

5. SUPERABSORBČNÍ MATERIÁL • absorbuje a udrží v sobě kapalinu v množství několikrát větším něž je jeho hmotnost • kapalinu dokáže zadržet i pod tlakem • absorpční kapacita je dána osmotickým tlakem – rozdílem koncentrací iontů uvnitř SAP a v okolním vodném roztoku

6. Zjištění optimální výšky hladiny v nebulizéru • Pro destilovanou vodu je optimální objem 400 ml • Pro nebulizační roztok 200 ml • Minimální film kapaliny na měniči není vhodný pro životnost nebulizéru

7. Teplotní závislost • Objem vyprodukované mlhy závisí lineárně na teplotě roztoku, avšak životnost nebulizéru klesá se zvyšující teplotou, pro síťující roztok na bázi organických rozpouštědel s nízkou hodnotou Ohnesorgova čísla je dostatečná laboratorní teplota 23°C.

8. TVORBA NANOVLÁKENNÉ VRSTVY • Elektrostatickým zvlákňováním 50% zneutralizované PAA lze vytvořit nanovlákennou vrstvu zředěním směsi vody a ethanolu (1:1). Nanovlákenná vrstva PAA po elektrostatickém zvlákňování.

9. NEBULIZAČNÍ ROZTOK • Vhodný nebulizační roztok pro zesíťování nanovlákenné vrstvy PAA je: • 70 % roztok glycerinu v methanolu • 10 % roztok glycerinu ve směsi acetonu a methanolu.

10. ZESÍŤOVÁNÍ NANOVLÁKENNÉ VRSTVY • nebulizér o výkonu 1,65 MHz • při objemu 200 ml a teplotě 25°C • mlha nanesena nejprve 5 min, a posléze 3, 2, 1 min na nanovlákennou vrstvu PAA • úbytek nebulizačního roztoku je 8,7 ml/min • síťování vzorků v horkovzdušné komoře probíhalo 15 min při 190°C

11. ZÁVĚRY Nanovlákenná vrstva PAA po nebulizaci jedné minuty z jedné strany vzorku a zesítění v horkovzdušné komoře při 190°C.

12. HODNOCENÍ NANOVLÁKENNÉ VRSTVY • nanovlákenná vrstva z PAA byla úspěšně stabilizovaná proti rozpouštění síťovací reakcí, kdy síťovací komponenta je nanesena nebulizací pomocí ultrazvuku • minimální doba nebulizace pro dostačující zesíťování je jedna minuta, mlha nanesená z jedné strany vzorku • při delší nebulizaci je však dodáno více síťovadla a tím dochází k lepšímu zachováni struktury vláken

13. ZESÍŤOVÁNÉ VZORKY PAA PO 12 HOD. VE VODĚ Nanovlákenná vrstva PAA po nebulizaci dvou minut z jedné strany vzorku. Nanovlákenná vrstva PAA po nebulizaci jedné minuty z jedné strany vzorku.

14. HODNOCENÍ SORPCE • absorpční kapacita udává množství kapaliny v gramech absorbované jedním gramem suchého SAP • kde M je hmotnost SAP s absorbovanou kapalinou, m je hmotnost suchého SAP před bobtnáním • u tenké nanovlákenné vrstvy PAA bylo naměřeno 27,65 g/g • u silné (dvojité) vrstvy je sorpce 36,87g/g

15. DĚKUJI ZA POZORNOST