hrvatski

Optimiranje polimernih mikroreaktora izrađenih aditivnom proizvodnjom

Cilj ovoga rada je bio ispitati mogućnosti aditivnih tehnologija, taložnog očvršćivanja i stereolitografije u svrhu izrade funkcionalnih mikroreaktora. Drugi glavni cilj je bio osmisliti način spajanja mikroreaktora s teflonskim cijevima malog promjera kako bi se u mikroreaktor mogli dovoditi reaktanti i odvoditi produkti. Osnovni zahtjevi koje spoj mora ispuniti su da je nepropustan, pouzdan, lako rastavljiv i sastavljiv te kemijski inertan. Kako bi se istražio utjecaj dimenzija mikrokanala na kinetiku kemijske reakcije, ali i demonstrirala funkcionalnost cijelog sustava, u mikroreaktoru je provedena sinteza biodizela. Za određivanje konverzije pri različitim vremenima zadržavanja razvijena je metoda za kvantitativnu analizu biodizela FTIR-om. Za izradu mikroreaktora taložnim očvršćivanjem mogu se koristiti komercijalno dostupni transparentni filamenti od različitih polimera. Kemijska kompatibilnost filamenta u kontaktu s reaktantima i produktima sinteze važno je svojstvo koje treba ispitati prije korištenja materijala. Kao najpogodniji materijal odabran je filament na bazi polipropilena te su od njega izrađeni mikroreaktori za sintezu biodizela. Izrađeni su mikroreaktori s kvadratnim poprečnim presjekom mikrokanala različitih veličina te su svi imali manje volumene od onoga predviđenog računalnim modelom. Stereolitografija je pokazala veću rezoluciju te je moguće izraditi puno sitnije detalje u odnosu na postupak taložnim očvršćivanjem. Glavno ograničenje stereolitografije za izradu mikroreaktora je nemogućnost istjerivanja zaostale neočvrsnute smole iz mikrokanala. Zbog toga je ovom metodom uspješno izrađen mikroreaktor s kanalima poprečnog presjeka od 900 µm x 900 µm te duljine od samo 3, 5 cm. Postupkom taložnog očvršćivanja uspješno su izrađeni mikroreaktori sa zatvorenim kanalima dimenzija zadanih modelom 400 µm x 400 µm. Dimenzija poprečnog presjeka mikrokanala utječe na konverziju biodizela kod vremena zadržavanja od τ = 0, 5 min te je vidljiv jasan trend ; smanjenjem dimenzija mikrokanala raste konverzija, ali pri većim vremenima zadržavanja taj trend se gubi i kod vremena zadržavanja od τ = 4 min, neovisno o dimenzijama mikrokanala i o poprečnom presijeku, postiže se slična konverzija.

mikroreaktor, konektori mikroreaktora, aditivna proizvodnja, 3D tisak, taložno očvršćivanje, stereolitografija, sinteza biodizela

nije evidentirano