بهينه سازي و پيش بيني خواص مكانيكي الياف آميخته اي پلي پروپيلن- پلي بوتيلن ترفتالات(PP/PBT ) با استفاده از روش طراحي آزمايش رويه پاسخ

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

يكي از اهداف مهم اختلاط پليمرها در توليد الياف آميخته اي، بهبود خواص مكانيكي الياف است. به دليل تعدد اجزاي پليمري در توليد الياف آميخته اي، معمولا بهينه سازي تركيب درصد اجزا، براي دستيابي به خواص بهينه، مستلزم صرف زمان طولاني و هزينه زياد است. در اين پژوهش، با استفاده از روش طراحي آزمايش رويه پاسخ، طرح آزمايشي تهيه شد. متغيرهاي ورودي، تركيب درصد جز پراكنده و سازگاركننده بود و نتايج خروجي مدنظر از خواص مكانيكي شامل، ازدياد طول تا پارگي، استحكام، مدول اوليه و كار مخصوص تا پارگي و ضرايب تغييرات آنها انتخاب شدند. با استفاده از طراحي آزمايش، الياف آميخته پليمري به روش مذاب ريسي و با استفاده از اكسترودر تك پيچي مجهز به ناحيه اختلاط فلوتي از نوع مدوك ( Maddock) تهيه شدند. پس از بررسي خواص مكانيكي نمونه ها، با استفاده از اين روش آماري، تركيب درصد بهينه اجزا براي توليد الياف آميخته اي با خواص مكانيكي مطلوب، تعيين و مد ل هايي براي پيش بيني خواص مكانيكي ارايه شده است. تركيب درصد بهينه با استفاده از اين روش، با توجه به اجزاي بستر- پراكنده و سازگاركننده به ترتيب 8/ 64 - 7/ 31 - 5/ 3 معين شد. همچنين، نتايج تركيب درصد بهينه و روند تغييرات خواص مكانيكي با استفاده از روش رويه پاسخ، انطباق بسيار خوبي با نتايج تجربي توليد هر يك از نمونه ها، نشان داد.

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.