奈米化墨水分散技術應用於PU靜電紡絲(下):材料世界網 | 美體產業公開資訊
2020年9月23日—要製作出符合電紡應用的奈米墨水,首先需先製作CB或TiO2的DMAc分散液,最佳的分散程序為先研磨粉末,將粉體粒徑變小;加入分散劑,使奈米粒子能均勻 ...
廖英志、吳奕鋒、陳彥齊、吳家秀、邱鈺絜/臺灣大學化學工程學系;朱育麟、黃泳彬/工研院材化所
三、白色墨水(TiO2 -DMAc-PU)製程
以SEM分析TiO2粉末的原始粒徑,由圖十二得知,TiO2粉末的原始粒徑大小約為36nm,再以TEM測量TiO2於水中的粒徑大小,發現有約為125nm大小的聚集體產生,主要原因為TiO2的PH等電位點介於4-6間,而TiO2於水中的PH值約為7,因為表面電荷分布不多,容易造成顆粒聚集。而所選用的溶劑為DMAc,其介電常數約為37.8,比水的介電常數(78.5)低,表面電荷更少,因此,若將TiO2分散於DMAc中也會有團聚的現象發生。
圖十二、(a) TiO2粉末表面樣態之SEM圖;(b) TiO2粉末於水中之TEM圖
將TiO2分散於DMAc中,會形成不穩定的分散液,可以透過物理方式,如研磨、超音波震盪等給予能量,使奈米粒子能均勻分散於溶劑中。比較不同製程下濾液的固含量(表二),可以發現沒有研磨的TiO2分散液(5 wt%)無法通過0.22μm的針筒過濾器,若將TiO2事先研磨再分散於DMAc中,分散溶液可以通過0.22μm的針筒過濾器(圖十三),且濾液固含量為2.18 wt%,若再利用公自轉機給予剪切力混合,濾液的固含量可以提高至2.43 wt%。
圖十三、0.22μm的針筒過濾器 (a)未研磨之TiO2-DMAc,顆粒過大,只濾出DMAc;(b)經研磨後之TiO2-DMAc,大部分TiO2顆粒可濾出
由上述可得知,分散TiO2-DMAc最佳的製程方法為先研磨使粉末粒徑變小、再於公自轉機中給予剪切力混合、最後於均質機中高能量震盪,可以達到均勻分散的效果。
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