Revista de nanomateriales y nanotecnología molecular

De laboratorio a escala piloto: nanofibras de polipropileno electrohiladas por fusión con aditivos conductores

Koenig K, Langensiepen F, Seide G, Daenicke J y Schubert DW 

En este artículo, se investigó la viabilidad de fabricar nanofibras de polipropileno (PP) utilizando aditivos conductores como estearato de sodio (NaSt), oleato de sodio (NaOl) e Irgastat durante el hilado electrolítico en estado fundido con un laboratorio de una sola boquilla y un dispositivo a escala piloto de 600 boquillas. Se utilizaron diversos grados de PP con altos índices de fluidez (MFI=450-1200 g/10 min) con diferentes cantidades de aditivos. Se investigaron los efectos de los aditivos en los diámetros de las fibras, las propiedades térmicas, la conductividad eléctrica y la degradación del polímero. A escala de laboratorio, se lograron diámetros de fibra inferiores a 500 nm con el compuesto de PP HL712FB, 4 % en peso de NaSt y 2 % en peso de Irgastat. El dispositivo a escala de laboratorio se amplió con una cámara de hilado calentable, que afecta a la reducción del diámetro de las fibras. La fabricación de nanofibras se atribuyó en principio al aumento de la conductividad eléctrica con la introducción de los aditivos. En una escala piloto, el diámetro de fibra más pequeño de 6,64 μm se pudo lograr con PP HL508FB y 2 % en peso de NaSt. La comparación entre la producción de las fibras con una sola boquilla y la planta a escala piloto ha revelado que no es posible transferir los resultados sin más. Debido al mayor tiempo de permanencia en la boquilla, se pudo detectar una fuerte degradación térmica del polímero con la cromatografía de exclusión por tamaño a alta temperatura, por lo que el NaOl tuvo la mayor influencia en la degradación térmica. El PP HL712FB de alto flujo de fusión y sus compuestos no se pudieron procesar con el dispositivo a escala piloto debido a su baja viscosidad, lo que dio como resultado una presión insuficiente acumulada dentro de la hilera. Otra razón para la falta de hilatura del material es la mayor tensión térmica y mecánica causada por la preparación de las masas fundidas anterior en un paso de extrusión. Son necesarios más ajustes en la planta piloto para garantizar una distribución constante de la temperatura en la placa de la boquilla para lograr secciones transversales de fibra uniformes. La implementación de un colector desigual ha permitido conseguir con éxito una deposición uniforme de las fibras para obtener un tejido no tejido isótropo.