Příprava a charakterizace nanovlákenných membrán na bázi polyuretanu

Jakub HOSKOVEC

Bachelor's thesis

Preparation and characterization of nanofiber membranes based on polyurethane

Abstract:

Práce obecně pojednává o použití nanovlákenných membrán v oblasti spojené s vodními filtracemi, nastiňuje vhodná rozpouštědla, popisuje vhodnou technologii využitelnou pro zvláknění vybraného polymeru a lehce se dotýká problematiky spojené s modifikací nanovlákenných membrán antimikrobiálními látkami. Několik sérií vzorků, ve formě polyuretanových membrán (PU), bylo připraveno elektrostatickým zvlákněním za pomoci technologie NanospiderTM. Byl zkoumán vliv některých technologických parametrů elektrospinningu, jímž je aplikované napětí na elektrodách, vzdálenost elektrod na plošné hustotě, průměru vláken a prodyšnosti, tedy na parametry, které se v menší, či větší míře projeví ve výsledné struktuře, morfologii nanovlákenných membrán na bázi polyuretanu. Při samotném experimentálním procesu, byly tedy měněny pouze dva provozní parametry, ke kterým patří zmíněná vzdálenost a aplikované napětí mezi zvlákňovací a sběrnou elektrodou. Výsledné vzorky byly charakterizovány řadou metod: Skenovací elektronovou mikroskopií (SEM), kde byly měřeny průměry vláken a posuzována samotná morfologie, především pak množství a typy defektů; Rentgenovou difrakční analýzou, u které byla pozornost věnována krystalinitě a fázovému složení. Charakterizace těchto membrán ukázala zásadní vliv zmíněných technologických parametrů na parametry výstupní, mezi něž patří plošná hustota, průměr vláken a prodyšnost, přičemž, jako nejvýznamnější faktor pro samotnou morfologii membrán se ukázalo aplikované napětí.

Abstract:

The work generally deals with the use of nanofiber membranes in the area associated with water filtration, outlines suitable solvents, describes a suitable technology useful for spinning the selected polymer and easily touches on the problems associated with the modification of nanofiber membranes by antimicrobial agents. Several series of samples, in the form of polyurethane membranes (PU), were prepared by electrospinning using Nanospider technology. The influence of some technological parameters of electrospinning, which is applied voltage on electrodes, distance of electrodes on surface density, fiber diameter and permeability, ie parameters, which will appear in smaller or larger extent in resulting structure, morphology of nanofibrous membranes based on polyurethane, was investigated. Thus, in the experimental process alone, only two operating parameters were changed, including the mentioned distance and the applied voltage between the spinning and collecting electrodes. The resulting samples were characterized by a number of methods: Scanning Electron Microscopy (SEM), where fiber diameters were measured and morphology alone was assessed, especially the amounts and types of defects; X-ray diffraction analysis, in which attention was paid to crystallinity and phase composition. Characterization of these membranes showed a fundamental influence of the mentioned technological parameters on the output parameters, which include the areal density, fiber diameter and permeability, where applied voltage was shown as the most important factor for membrane morphology itself.

Keywords

Polyuretan, vodní filtrace, elektrospinning, antimikrobiální látky, separace částic.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2019

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: prof. RNDr. Pavla Čapková, DrSc.

JAN EVANGELISTA PURKYNĚ UNIVERSITY IN ÚSTÍ NAD LABEM

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Applied Physics / Applied Nanotechnology