پلی یورتان حافظه دار در تولید منسوجات

طراحی و توسعه پلی یورتان حافظه دار در تولید منسوجات

در این مطالعه به بررسی فرایند ساخت پارچه با پوشش پلی یورتان حافظه دار (SMPU) در دمای محیط با استفاده از یک روش پوشش دهی ساده و عمیق، با هدف تقویت حافظه منسوجات هوشمند می پردازیم. در اینجا دو SMPU با استفاده از توسعه دهنده زنجیره های مختلف 1،4 بوتان دیول (BDO-SMPU) و پلی اتیلن ایمین (PEI-SMPU) سنتز شدند. پارامترهای حیاتی مانند غلظت SMPU، زمان ماندگاری و دمای محلول پوشش به منظور اطمینان از عملکرد استثنایی حافظه و درعین حال، راحتی و دوام پارچه بهینه سازی شده اند. در اینجا همچنین عملکرد حافظه پارچه پنبه/PEISMPU با 90.2 درصد بهبود در غلظت PEI-SMPU مشاهده شد. برعکس،BDO-SMPU  بازیابی شکل 75.8 درصدی را در شرایط مختلف (غلظت SMPU 10 درصد، دمای محلول 50 درجه سانتیگراد) نشان داد. علاوه براین، بازیابی شکل تحت تاثیر دما و بار است؛ در 35 درجه سانتیگراد و بار 10 نیوتن عملکرد پنبه/PEI-SMPU به طور قابل توجهی بهتر از پنبه/BDO-SMPU است که بهبود حدود 20 درصدی در بازیابی شکل را نشان می دهد. این مطالعه به طور کلی نشان می دهد که اصلاح SMPU ازBDO-SMPU  بهPEI-SMPU  می تواند به طور قابل توجهی عملکرد بازیابی شکل در دمای 35 درجه سانتیگراد را بهبود بخشد که نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در فناوری ساخت پارچه هوشمند پاسخگو به دمای بدن انسان است.

درطول سال ها، پوشاک دستخوش پیشرفت های مختلفی شده اند که ریشه در پیشرفت های تکنولوژیکی، هنجارهای اجتماعی و روندهای مد درحال تحول داشته اند. ظهور منسوجات هوشمند امکان ادغام استفاده از فناوری در پوشاک و عملکردهای جدید مانند تحریک، ذخیره انرژی، خواص ضد میکروبی، ضد اشتعال، خود برازش، سفتی متغیر برای رباتیک نرم وغیره را فراهم می کند. این امر منجر به افزایش تقاضا در صنعت نساجی و به تبع آن، ادغام راه حل‌های هوشمند و ویژگی‌های کاربردی مطابق با برنامه خاص شده است. پنبه به عنوان یک ماده نساجی به دلیل خواص ترموفیزیولوژیکی عالی و پوششی فوق العاده کاربرد گسترده ای دارد. با این حال، استفاده از آن به دلیل قابلیت بازیابی چروک پایین محدود است. بازیابی چروک به توانایی پارچه برای بازگشت به حالت اول پس از تا شدن گفته می شود. سطح فشار در پارچه، زمانی که تغییر شکل می‌دهد، به نحوه بارگذاری و اینکه چگونه فشار در نقاط مختلف وارد می شود بستگی دارد. در لباس های نخی، ایجاد مکرر چین و اثرات پایدار آنها مشکلات معمولی است که خواص و ظاهر پارچه را تحت تاثیر قرار می دهند. چندین پوشش ضد چروک معمولی با استفاده از رزین و بر پایه فرمالدئید ساخته شده اند. با این حال، به دلیل نگرانی از انتشار فرمالدئید، این ترکیبات با ترکیبات دی متیلول پلی کربوکسیلیک اسید، که به صورت یک عامل اتصال عرضی پیشرو عمل می کند، جایگزین شدند. باوجود این مزایا، هزینه بالای تولید موجب بروز عوامل تکمیل کننده جایگزین ازجمله اسید مالیک آکریلیل، بوتان تترا کربوکسیلیک اسید (BTCA) می شود که ترکیبی از BTCA و (3-آمینوپروپیل) تری اتوکسی سیلان (APTES)، کربوکسیلات پلی وینیل آمین و مخلوطی از اسید مالئیک، هیپوفسفیت سدیم و کیتوزان/BTCA است. چالش های اولیه با این پوشش ها به اتصال عرضی بیش از حد با الیاف تمایل دارند که منجر به کاهش استحکام مکانیکی پارچه، افزایش سفتی و بالا رفتن هزینه می شود. علاوه براین، چنین پیوندهای عرضی نیز باعث القا تنش های پسماند درون الیاف به دلیل جذب رطوبت هوا می‌شوند.

لیم و همکارانش دریافتند استفاده از پوشش های پلیمر حافظه دار (SMP) می‌تواند این تنش‌ها را ایجاد کند؛ به‌ویژه زمانی که SMP به پنبه با استفاده از DMDHEU متصل است، به دلیل نرخ جذب رطوبت کمتر. در نتیجه، پوشش های SMP نه تنها به دلیل جذابیت زیبایی شناختی بلکه برای افزایش راحتی ازطریق پاسخگویی به دما و نفوذپذیری بخار آب پرکاربرد هستند. در حوزه مهندسی نساجی پیشرفته، ترکیب مواد حافظه دار (SMM) با استفاده از پارچه های پنبه ای به عنوان یک نوآوری پیشرو ظاهر شده است؛ انقلابی در مفهوم پارچه های هوشمند. این ویژگی های منحصر به فرد SMM مانند پلی یورتان های حافظه دار (SMPU) به افزایش جنبه های کاربردی پارچه های پنبه ای، تنفس و سازگاری با شرایط محیطی کمک می کند. ماهیت پاسخ به حرارتی برخی از SMP ها قابلیت دیگری به عملکرد پارچه های هوشمند اضافه می کند. این مواد می توانند خواص خود ازجمله تخلخل، شکل، رنگ وغیره را در پاسخ به دما تغییر دهند. در نتیجه، یک پارچه با پوشش SMP پاسخگو به حرارت می تواند قابلیت تنفس خود را براساس دمای محیط، افزایش زیبایی و راحتی فرد با تنظیم گرما و رطوبت محیطی تطبیق دهد.

در این مطالعه به بررسی پارامترهای مختلف پیش پردازش درگیر در آماده سازی نمونه پارچه با پوشش SMPU پرداخته ایم. این مطالعه همچنین ضخامت پوشش را با تاثیرپذیری از مدت زمان کاربرد (زمان ماندگاری) و ویسکوزیته محلول پوشش نشان می دهد. این عوامل خود تحت تاثیر غلظت SMPU در محلول و دمای محلول هستند. در حال حاضر، پیوند بین پوشش و بستر پارچه نیز به طور قابل توجهی تحت تاثیر درجه حرارتی است که در آن پوشش خشک شده است. تنها محدودیتی در بهبود صنعت نساجی دستیابی به ظاهر یکنواخت ازطریق اثر حافظه، به طور همزمان حفظ یکپارچگی مکانیکی پارچه و سفتی خمشی است. در نتیجه، بررسی کامل این متغیرها ضرورت ایجاد یک پروتکل بهینه برای اعمال پوشش روی پارچه ها باهدف تضمین عملکرد و دوام را نشان می دهد.

جمع بندی

در این مطالعه یک روش پوشش عمیق آسان برای ساخت پارچه با روکش SMPU باهدف پاسخگویی هوشمند ارائه شده است. طیف وسیعی از پارامترها مانند غلظت SMPU، زمان ماندگاری، دمای محلول پوشش برای رسیدن به عملکرد عالی حافظه با حفظ راحتی و دوام طولانی مدت پوشش پارچه بهبود یافتند. پنبه/PEI-SMPU عملکرد حافظه عالی با بازیابی شکل 90.2 درصدی، غلظت 1 درصدی PEI-SMPU، دمای 30 درجه سانتیگراد و زمان ماند 10 دقیقه نشان داد. در حالی کهBDO-SMPU  بازیابی شکل 75.8 درصدی در غلظت 10 درصدی SMPU و دمای محلول 50 درجه سانتیگراد را نشان داد. همچنین بازیابی شکل عملکرد متفاوتی در دما و بار داشت. در بار 10 نیوتن و دمای 35 درجه سانتیگراد، پنبه/PEI-SMPU عملکرد بهتری از پنبه/ BDOSMPU با بازیابی شکل 20 درصد داشت. بنابراین، همان طور که در شکل زیر آمده است، اصلاح SMPU از BDOSMPU بهPEI-SMPU  بازیابی شکل در 35 درجه سانتیگراد در پارچه پوشش داده شده را بهبود بخشیده است.

شکل 1:

یافته های حاصل از این مطالعه بازیابی شکل پنبه/PEI-SMPU بهبود یافته در 1 دقیقه را نشان می دهد و اینکه بازیابی شکل در پنبه/BDO-SMPU حتی درطول 7 دقیقه هم بهبود نیافته است. همچنین، ویژگی های راحتی و مقاومت سایشی پنبه/PEI-SMPU درمقایسه با /BDO-SMPU عملکرد بهتری داشته اند.