بهینه سازی و پیش بینی خواص مکانیکی الیاف آمیخته ای پلی پروپیلن- پلی بوتیلن ترفتالات(PP/PBT ) با استفاده از روش طراحی آزمایش رویه پاسخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 یزد، دانشگاه یزد، مجتمع فنی مهندسی، دانشکده مهندسی نساجی، صندوق پستی : 89195-741

2 تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی نساجی، صندوق پستی: 15875-4413

3 تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده پلیمر، صندوق پستی: 15875-4413

4 تهران، دانشگاه علامه طباطبائی، دانشکده اقتصاد، گروه آمار، صندوق پستی : 14155-8473

چکیده

یکی از اهداف مهم اختلاط پلیمرها در تولید الیاف آمیخته ای، بهبود خواص مکانیکی الیاف است. به دلیل تعدد اجزای پلیمری در تولید الیاف آمیخته ای، معمولا بهینه سازی ترکیب درصد اجزا، برای دستیابی به خواص بهینه، مستلزم صرف زمان طولانی و هزینه زیاد است. در این پژوهش، با استفاده از روش طراحی آزمایش رویه پاسخ، طرح آزمایشی تهیه شد. متغیرهای ورودی، ترکیب درصد جزء پراکنده و سازگارکننده بود و نتایج خروجی مدنظر از خواص مکانیکی شامل، ازدیاد طول تا پارگی، استحکام، مدول اولیه و کار مخصوص تا پارگی و ضرایب تغییرات آنها انتخاب شدند. با استفاده از طراحی آزمایش، الیاف آمیخته پلیمری به روش مذاب ریسی و با استفاده از اکسترودر تک پیچی مجهز به ناحیه اختلاط فلوتی از نوع مدوک ( Maddock) تهیه شدند. پس از بررسی خواص مکانیکی نمونه ها، با استفاده از این روش آماری، ترکیب درصد بهینه اجزا برای تولید الیاف آمیخته ای با خواص مکانیکی مطلوب، تعیین و مد ل هایی برای پیش بینی خواص مکانیکی ارائه شده است. ترکیب درصد بهینه با استفاده از این روش، با توجه به اجزای بستر- پراکنده و سازگارکننده به ترتیب 8/ 64 - 7/ 31 - 5/ 3 معین شد. همچنین، نتایج ترکیب درصد بهینه و روند تغییرات خواص مکانیکی با استفاده از روش رویه پاسخ، انطباق بسیار خوبی با نتایج تجربی تولید هر یک از نمونه ها، نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization and Prediction of Mechanical Properties of Polypropylene/Poly(butylene terephthalate) Blend Fibers Using Response Surface Methodology

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ali Tavanaie 1
  • Ahmad Moosavi Shooshtari 2
  • Fatemeh Gouhar pei 3
  • Mohammad Baamani moghaddam 4
1
2
3
4
چکیده [English]

Achieving optimal improvements in mechanical properties of blend fibers is the ultimate goals of polymers blending. To obtain the best properties, optimization of polymer blend ratio takes a long time with high cost due to variation of polymeric constituents in blend fibers. In this study, an experimental design is introduced using response surface methodology (RSM). The fractions of matrix, dispersing agents and compatibilizers were selected as input parameters and mechanical properties included elongation-at-break, tenacity, initial modulus, specific work of rupture of blend fibers and their uniformities which were selected as output response. The blend fiber samples were produced in melt spinning process using a screw equipped with Maddock fluted mixing zone. The optimized blend ratio, based on the most desired mechanical properties, and prediction models were obtained by response results of RSM method. The best blend ratio was obtained as 64.8/31.7/3.5 relative to matrix, dispersing agents and compatibilizers of the blend fiber samples, respectively. Furthermore, the results showed good agreements between experimental and model predictions with high correlation coefficients.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Response Surface Methodology
  • Experimental Design
  • polymer blend fibers
  • Mechanical properties