Journal des nanomatériaux et de la nanotechnologie moléculaire

Du laboratoire à l'échelle pilote : nanofibres électrofilées en fusion de polypropylène avec additifs conducteurs

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

Français Dans cet article, la faisabilité de la fabrication de nanofibres de polypropylène (PP) a été étudiée en utilisant des additifs conducteurs tels que le stéarate de sodium (NaSt), l'oléate de sodium (NaOl) et l'Irgastat pendant l'électrofilage en fusion avec un laboratoire à buse unique et un appareil pilote à 600 buses. Différentes qualités de PP à indices de fluidité à chaud élevés (MFI = 450-1200 g/10 min) ont été utilisées avec différentes quantités d'additifs. Les effets des additifs sur les diamètres des fibres, les propriétés thermiques, la conductivité électrique et la dégradation du polymère ont été étudiés. À l'échelle du laboratoire, des diamètres de fibres inférieurs à 500 nm ont été obtenus avec le composé de PP HL712FB, 4 % en poids de NaSt et 2 % en poids d'Irgastat. Le dispositif à l'échelle du laboratoire a été étendu par une chambre de filage chauffante, qui affecte la réduction du diamètre des fibres. La fabrication de nanofibres a été en principe attribuée à l'augmentation de la conductivité électrique avec l'introduction des additifs. À l'échelle pilote, le plus petit diamètre de fibre de 6,64 μm a pu être atteint avec le PP HL508FB et 2 % en poids de NaSt. La comparaison entre la production des fibres avec une seule buse et l'installation pilote a montré qu'un transfert des résultats n'est pas possible sans autre démarche. En raison du temps de séjour plus long dans la buse, une forte dégradation thermique du polymère a pu être détectée avec la chromatographie d'exclusion stérique à haute température, NaOl ayant la plus forte influence sur la dégradation thermique. Le PP HL712FB à haut débit de fusion et ses composés n'ont pas pu être traités avec l'appareil à l'échelle pilote en raison de sa faible viscosité, ce qui a entraîné une pression insuffisante dans la filière. Une autre raison de l'impossibilité de filer le matériau est la contrainte thermique et mécanique plus élevée causée par la préparation préalable de la masse fondue lors d'une étape d'extrusion. D'autres ajustements de l'installation pilote sont nécessaires pour assurer une distribution de température constante dans la plaque de buse afin d'obtenir des sections transversales de fibre uniformes. La mise en œuvre d'un collecteur irrégulier a permis d'obtenir avec succès un dépôt uniforme des fibres pour obtenir un tissu non tissé isotrope.