سلام! من تأمین کننده Tetraethoxysilane هستم ، و امروز می خواهم شما را طی فرآیند استفاده از tetraethoxysilane برای تولید نانوالیاف طی کنم. نانوالیاف برخی از خواص بسیار شگفت انگیز دارند و در یک دسته از صنایع ، از تصفیه تا مهندسی بافت استفاده می شوند. و Tetraethoxysilane ، خوب ، این یک بازیکن اصلی در ساخت این الیاف کوچک اما قدرتمند است.
اول از همه ، بیایید کمی در مورد آنچه Tetraethoxysilane است صحبت کنیم. می توانید جزئیات بیشتر در مورد آن را بررسی کنیدتترایتوکسی سیلیلانبشر این یک مایع بی رنگ است که اغلب در فرآیندهای Sol - Gel استفاده می شود. به زبان ساده ، این یک ترکیب سیلیکون است - حاوی ترکیبی که می تواند برای تشکیل مواد مبتنی بر سیلیکون ، مانند موارد مورد نیاز برای نانوالیاف استفاده شود.
مرحله 1: تهیه راه حل پیش ساز
اولین قدم در استفاده از تتراثوکسیسیلان برای تهیه نانوالیاف تهیه محلول پیش ساز است. شما با مخلوط کردن tetraethoxysilane با یک حلال ، معمولاً الکل مانند اتانول شروع می کنید. الکل به حل تتراثوکسیسیلان کمک می کند و همچنین در واکنش های هیدرولیز و تراکم که بعداً اتفاق می افتد ، نقش دارد.
همچنین برای سرعت بخشیدن به واکنش ها باید یک کاتالیزور اضافه کنید. از یک اسید یا پایه می توان به عنوان کاتالیزور استفاده کرد. به عنوان مثال ، اسید هیدروکلریک یا آمونیاک می تواند کار را انجام دهد. میزان کاتالیزوری که اضافه می کنید بسیار مهم است زیرا بر میزان واکنش و خصوصیات نانوالیاف نهایی تأثیر می گذارد.
علاوه بر حلال و کاتالیزور ، ممکن است بخواهید برخی از مواد افزودنی دیگر را اضافه کنید. اینها می توانند پلیمرهایی مانند پلی وینیل پیررولیدون (PVP) یا اکسید پلی اتیلن (PEO) باشند. این پلیمرها به بهبود قابلیت حل راه حل کمک می کنند. این بدان معناست که آنها می توانند محلول را به الیاف ترسیم کنند.
مرحله 2: واکنشهای هیدرولیز و تراکم
پس از آماده شدن محلول پیشرو ، واکنشهای هیدرولیز و تراکم شروع می شود. هیدرولیز زمانی است که آب با مولکول های تترائوکسیسیلان واکنش نشان می دهد. گروه های اتوکسی (-oc₂h₅) در تتراثوکسیسیلان توسط گروههای هیدروکسیل (-OH) جایگزین می شوند. این واکنش معمولاً توسط اسید یا پایه ای که قبلاً اضافه کرده اید کاتالیز می شود.
پس از هیدرولیز ، واکنش تراکم رخ می دهد. در حین تراکم ، گروه های هیدروکسیل در سیلیکون مختلف - حاوی مولکول ها با یکدیگر واکنش نشان می دهند تا پیوندهای سیلیکون - اکسیژن - سیلیکون (Si - O - Si) تشکیل دهند. این فرآیند منجر به تشکیل یک SOL می شود که یک سیستم تعلیق کلوئیدی ذرات جامد در یک مایع است.
با ادامه واکنش ، SOL به تدریج به ژل تبدیل می شود. ژل یک شبکه سه بعدی از پیوند سیلیکون - اکسیژن با حلال به دام افتاده در داخل است. خواص ژل ، مانند ویسکوزیته و خاصیت ارتجاعی آن ، به شرایط واکنش مانند زمان واکنش ، دما و غلظت واکنش دهنده ها بستگی دارد.
مرحله 3: الکتروپینینگ
اکنون زمان آن رسیده است که آن ژل را به نانوالیاف تبدیل کنیم و ما این کار را از طریق فرآیندی به نام الکتروپین سازی انجام می دهیم. Electrospinning تکنیکی است که از یک میدان الکتریکی برای ترسیم جت محلول پیش ساز یا ژل از سرنگ یا اسپینر استفاده می کند.
در اینجا نحوه عملکرد آن آورده شده است. شما در پایان محلول یا ژل پیشرو یا ژل را در یک سرنگ با یک سوزن کوچک قرار داده اید. سرنگ به منبع تغذیه ولتاژ بالا متصل است. از طرف دیگر ، یک جمع کننده وجود دارد که معمولاً یک صفحه فلزی زمینی یا یک طبل چرخان است.
هنگامی که منبع تغذیه را روشن می کنید ، یک میدان الکتریکی بین سوزن و جمع کننده ایجاد می شود. میدان الکتریکی باعث می شود سطح محلول در نوک سوزن به شکل مخروطی تغییر شکل دهد ، به نام مخروط تیلور. هنگامی که میدان الکتریکی به اندازه کافی قوی باشد ، جت محلول از مخروط تیلور بیرون می رود و به سمت جمع کننده سفر می کند.
با حرکت جت از طریق هوا ، حلال تبخیر می شود و زنجیرهای پلیمری موجود در محلول شروع به تحکیم می کنند. جت تحت کشش و نازک شدن قرار می گیرد و در نهایت ، نانوالیاف ها روی جمع کننده قرار می گیرند. قطر نانوالیاف ها را می توان با تنظیم پارامترهای فرآیند مانند ولتاژ ، سرعت جریان محلول و فاصله بین سوزن و جمع کننده کنترل کرد.
مرحله 4: پست - درمان
پس از برق ، نانوالیاف ها معمولاً به برخی از درمان ها نیاز دارند. یک درمان پس از درمان ، عملیات حرارتی است. گرم کردن نانوالیاف در دمای بالا می تواند هرگونه مواد افزودنی باقیمانده و مواد افزودنی آلی را از بین ببرد. همچنین به تقویت بیشتر پیوندهای Si - O - Si در نانوالیاف کمک می کند و خصوصیات مکانیکی آنها را بهبود می بخشد.
یکی دیگر از گزینه های درمانی ، اصلاح سطح است. می توانید سطح نانوالیاف ها را اصلاح کنید تا خصوصیات خاصی به آنها بدهید. به عنوان مثال ، می توانید نانوالیاف را با سایر مواد بپوشانید یا آنها را با گروه های شیمیایی کاربردی کنید. این امر می تواند مفید باشد اگر می خواهید نانوالیاف چسبندگی ، زیست سازگاری بهتر یا سایر خصوصیات برای برنامه های خاص داشته باشد.
کاربردهای نانوالیاف ساخته شده از tetraethoxysilane
نانوالیاف ساخته شده از تتراثوکسیسیلان طیف گسترده ای از برنامه ها را دارند. در زمینه تصفیه ، می توان از آنها برای ساخت فیلترهای هوا و آب با بهره وری بالا استفاده کرد. قطر کوچک نانوالیاف به آنها اجازه می دهد تا ذرات ریز و آلاینده ها را ضبط کنند.
در مهندسی بافت ، از این نانوالیاف می توان به عنوان داربست برای رشد سلول استفاده کرد. نسبت حجم و ساختار متخلخل سطح بالای آنها ، محیط خوبی را برای اتصال ، رشد و تمایز سلول ها فراهم می کند.
آنها همچنین می توانند در تولید سنسورها استفاده شوند. خصوصیات منحصر به فرد نانوالیاف مبتنی بر سیلیکون ، آنها را نسبت به تغییرات در محیط ، مانند تغییر دما ، رطوبت یا وجود مواد شیمیایی خاص ، حساس می کند.
سایر ترکیبات سیلان در تولید نانوالیاف
در حالی که Tetraethoxysilane یک انتخاب محبوب برای ساخت نانوالیاف است ، ترکیبات سیلان دیگری نیز وجود دارد که می توان از آنها نیز استفاده کرد. به عنوان مثال ،وین متیلتریمتوکسی سیلیلانوت3 - گلیسیدوکسی پروپیلتریمیتوکسیسیلانبشر این ترکیبات را می توان به تنهایی یا در ترکیب با تتراثوکسیسیلان برای اصلاح خواص نانوالیاف استفاده کرد.
Vinymethyltrimethoxylane دارای یک گروه وینیل است که می تواند برای واکنش های شیمیایی بیشتر مورد استفاده قرار گیرد و امکان عملکرد نانوالیاف را فراهم می کند. 3 - گلیسیدوکسی پروپیلتریلتریمتوکسیسیلان دارای یک گروه اپوکسی است که می تواند با سایر مولکول ها برای بهبود چسبندگی و خصوصیات مکانیکی نانوالیاف واکنش نشان دهد.
بسته بندی و رسیدن
خوب ، این روند استفاده از tetraethoxysilane برای تولید نانوالیاف به صورت خلاصه است. این یک فرآیند جذاب است که ترکیبی از شیمی ، علوم مواد و مهندسی است. اگر علاقه مند به استفاده از Tetraethoxysilane یا سایر ترکیبات Silane برای تولید نانوالیاف خود هستید ، دوست دارم با شما گپ بزنم. چه در تحقیق و توسعه و چه در تولید مقیاس بزرگ ، می توانم محصولات با کیفیت و پشتیبانی فنی را در اختیار شما قرار دهم. فقط به من دسترسی پیدا کنید ، و ما می توانیم در مورد نیازهای خاص شما بحث و گفتگو کنیم.
منابع
- لی ، D. ، و شیا ، Y. (2004). الکتروپینینگ نانوالیاف: اختراع چرخ؟ مواد پیشرفته ، 16 (14) ، 1151 - 1170.
- Brinker ، CJ ، & Scherer ، GW (1990). Sol - Science Gel: فیزیک و شیمی پردازش Sol - Gel. مطبوعات دانشگاهی.
- هوانگ ، ZM ، ژانگ ، YZ ، Kotaki ، M. ، و Ramakrishna ، S. (2003). مروری بر نانوالیاف پلیمری توسط الکتروپین کردن و کاربردهای آنها در نانوکامپوزیت ها. علوم و فناوری کامپوزیت ، 63 (15) ، 2223 - 2253.