Toplotnoizolacijski materiali so izjemno pomembni na številnih področjih uporabe, vključno z gradbeništvom, elektroniko, vesoljskim inženiringom, avtomobilsko in oblačilno industrijo. Elektropredeni materiali so lahki, iz vlaken enakomerne debeline/morfologije in visoke medsebojne povezanosti v porozno strukturo, ki zagotavlja zadrževanje zraka in dihalnost. S kombiniranjem elektropredenih s klasičnimi materiali v kompozitne strukture se izboljša toplotna izolativnost. V raziskavi sta proučevana vpliv premera vlaken in površine por na toplotni upor enoplastnih poliuretanskih (PU) in polistirenskih (PS) elektropredenih materialov in vpliv števila, debeline (volumna raztopine) in položaja elektropredenih plasti v večplastnih kompozitnih strukturah, saj vsi omenjeni parametri vplivajo na toplotni upor kompozitnega materiala. Pri obeh elektropredenih polimernih materialih se je debelina vlaken znatno povečala z naraščajočo koncentracijo predilne raztopine, pri čemer je zviševanje električne napetosti na splošno vplivalo na zmanjševanje debeline vlaken. Pri večplastnih kompozitnih materialih, izdelanih z uporabo raztopin 10 ut.% PU in 30 ut.% PS, je bilo z naraščajočo električno napetostjo zmanjšanje povprečne debeline vlaken najbolj izrazito, s (443 ± 224) nm na (328 ± 148) nm in z (2711 ± 307) nm na (2098 ± 290) nm. Materiali iz najdebelejših vlaken iz PS so imeli največje povprečne površine por (13 ± 9) µm$^2$, medtem ko so bile povprečne površine por materialov iz PU v razponu od (2 ± 1) µm$^2$ do (4 ± 2) µm$^2$. Čeprav so vsi enoplastni in večplastni PS/PU-kompoziti dosegli več kot 97-odstotno poroznost, pa je njihova konfiguracija ‒ število plasti, skupna debelina in položaj PS in PU (vključuje premer vlaken in površino por) ‒ vplivala na izmerjeni toplotni upor. V primerjavi z elektropredenim PU je enoplastni elektropredeni PS material zaradi debelejših vlaken in večje površine por dosegel za 0,0219 m$^2$K/W nižji toplotni upor, imel je bolj zrahljano strukturo. Kombinacija dveh elektropredenih plasti je izboljšala toplotni upor do 0,0341 m$^2$K/W. Skupni toplotni upor večplastnega PU/PS-kompozita se je povečal ‒ na 0,1063 m$^2$K/W za elektropredeni PS/PS/PU/PU ‒ s povečanjem števila plasti in uporabljenega volumna predilnih raztopin ter s PU-plastjo na zunanji strani kompozita, ki je zaradi manjše površine por in kompaktnejše strukture imela višji toplotni upor. Ti rezultati dokazujejo, da je mogoče z optimizacijo procesnih in strukturnih parametrov oblikovati večplastni kompozitni material z lastnostmi, ki ustrezajo zahtevam toplotnoizolacijskega izdelka.
|
