پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
فصلنامه علمی - پژوهشی

بررسی تاثیر استایرن بوتادین استایرن بر روی خصوصیات پلی استایرن انبساطی و شبیه سازی داده های آزمایشگاهی با شبکه های عصبی مصنوعی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

امیر مهرعلیزاده 1
فهیمه درخشان فرد 1
زهره قاضی طباطبایی 2

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهر - گروه مهندسی شیمی

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهر - گروه شیمی

چکیده
پلی استایرن انبساطی کاربرد گسترده­ای دارد این پلیمر به روش پلیمریزاسیون رادیکالی تهیه می­شود. این ماده در صنایع بسته­بندی و عایق­کاری کاربرد فراوانی دارد. بعضی از ویژگی­های این پلیمر از جمله استحکام مکانیکی پایین آن باعث شده تا کاربرد آن محدود شود. با اضافه کردن بعضی از مواد می­توان ویژگی­های این پلیمر را بهبود داد. استایرن بوتادین استایرن از جمله موادی هستند که با اضافه کردن آن بر پلی استایرن انبساطی می توان کیفیت پلیمر را بهبود داد. در این مقاله پلی­استایرن انبساطی حاوی درصد­های مختلف استایرن بوتادین استایرن (0، 01/0، 02/0و03/0) در درصد تبدیل­های مختلف پلی­استایرن انبساطی (60/0، 63/0، 66/0و 69/0 درصد) تهیه شده است. تست­های مختلفی از جمله آزمون ضربه، شاخص جریان مذاب، سنجش میزان نرمی پلیمر، استحکام کشش در نقطه شکست، K-value، سنجش میزان سختی پلیمر، میزان ازدیات طول تا نقطه شکست بر روی پلیمر تولیدی انجام یافته است. داده­های به دست آمده از آزمایشات با شبکه­های عصبی مصنوعی MLP شبیه­سازی شده است و نتایج شبیه سازی بخوبی داده­های آزمایشگاهی را پوشش داده است. مطالعه تست­ها نشان می­دهد که در درصد­های ثابت استایرن بوتادین استایرن در پلی­استایرن انبساطی، با افزایش درصد تبدیل پلی­استایرن انبساطی به غیر از تست شاخص جریان مذاب (که پایین بودن آن نشان از کیفیت بالای پلیمر است)، مقدار عددی بقیه تست­ها افزایش یافته است. افزایش درصد استایرن بوتادین استایرن در پلی­استایرن انبساطی، در درصد تبدیل­های ثابت پلی­استایرن انبساطی ویژگی­های پلیمر را بهبود بخشیده است. در ضمن نتایج شبیه سازی نشان می دهد که داده های آزمایشگاهی به خوبی نتایج شبیه سازی را پوشش می دهد. به کمک نتایج بدست آمده از شبیه سازی می توان در نقاطی که آزمایش انجام نشده با نتایج شبیه سازی داده های مربوط به دست های را پیشگویی کرد.افزودن استایرن بوتادین استایرن در درصدهای مختلف بر پلی استایرن انبساطی در درصد تبدیلهای مختلف جهت افزایش خواص پلی استایرن برای اولین بار در این مقاله مورد مطالعه قرار گرفته است و نتایج داده های آزمایشگاهی جهت پیشگویی در نقاطی که آزمایش صورت نگرفته با کمک شبکه های عصبی مصنوعی شبیه سازی شده است.

کلیدواژه‌ها

پلی استایرن انبساطی
استایرن بوتادین استایرن
استحکام مکانیکی
پلیمریزاسیون
شبکه‌های عصبی مصنوعی

موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of influence of the Styrene Butadiene Styrene on the properties of the Expandable Poly Styrene and simulation of its laboratory data via Artificial Neural Networks

نویسندگان English

Amir Mehralizadeh 1
fahimeh derakhshanfard 1
Zohreh GhaziTabatabaei 2
1 Islamic Azad University of Ahar - Department of Chemical Engineering
2 Islamic Azad University of Ahar - Department of Chemistry
چکیده English

Research subject: Expandable Poly Styrene (EPS) has many applications. This polymer prepared by the radical polymerization. This material has many uses in packaging and insulation industries Some of the properties of this polymer like low mechanical strength caused its applications to be limited. By adding some materials, these properties can be improved. Styrene Butadiene Styrene (SBS) is from the materials that which by adding it to the EPS it can improve its quality.

Research approach: In this research, EPS having different percentages of SBS (0, 0.01, 0.02, 0.03) in different conversion percentages (0.6, 0.63, 0.66, 0.69) has been prepared. Different tests like Impact Test, Modular Melt Flow test, Vicat Softening Temperature test, Tensile at Break test, K-value test, Rochwell Hardness test and Elongation at Break test are done on the prepared polymer. Laboratory gained data has been simulated by Multi-Layer Perceptron (MLP) method of artificial neural networks (ANN) and the simulated data covers the laboratory data perfectly.

Main Results: Investigating the tests show that in constant percentages of SBS in EPS with increase in conversion percentage of EPS, the numerical amount of the tests increases except MFI test (low MFI number means better quality). Increase in SBS percentage in the EPS, increases the properties of polymer. In addition, the results of simulation show that the laboratory data covers the the simulated data perfectly. The data obtained from the results of this reasearch can be used for predicting the data for the points which has not been tested. Adding SBS in different weight percentages of poly styrene in different conversion percentages in order to increase the properties of poly styrene has been used for the first time in this research and the laboratory data results in points which has not been tested has been acquired by applications of ANN.

کلیدواژه‌ها English

Expandable Poly Styrene
Styrene Butadiene Styrene
Mechanical strength
polymerization
artificial neural networks
1. Jing X, Peng X.F, Mi H.Y, Wang Y.S, Zhang S, Chen B.Y, Zhou H.M, Mou W.J, Cell evolution and compressive properties of styrene–butadiene–styrene toughened and calcium carbonate reinforced polystyrene extrusion foams with supercritical carbon dioxide, J. APPL. POLYM. SCI. 2016
2. Zhang S, Ji W, Han Y, Gu X, Li H, Sun J, Flame-retardant expandable polystyrene foams coated with ethanediolmodified melamine–formaldehyde resin and microencapsulated ammonium polyphosphate, Journal of Applied Polymer Science, Volume135, Issue28 July 20, 2018
3. Wang L, Wang C, Liu P, Jing Z, Ge X, Jiang Y, the flame resistance properties of expandable polystyrene foams coated with a cheap and effective barrier layer, Construction and Building Materials 176 (2018) 403–414, Elsevier, 2018
4. Varnagiris S, Tuckute S, Lelis M and Milcius D, SiO2 films as heat resistant layers for protection of expandable polystyrene foam from flame torch–induced heat, Journal of Thermoplastic Composite Materials, Vol 31, Issue 5, 2018
5. Sankar L.P, Sivasankar S, Shunmugasundaram M, Kumar A.P, Predicting the polymer modified ferrocement ultimate flexural strength using artificial neural network and adaptive network based fuzzy inference system, Materials Today: Proceedings, Volume 27, Part 2, Pages 1375-1380, 2020
6. Sharmaa A, Kumar S.A, Kushvaha V, Effect of aspect ratio on dynamic fracture toughness of particulate polymer composite using artificial neural network, Engineering Fracture Mechanics ,Volume 228, 1 April 2020, 106907, Elsevier, 2020
7. Derakhshanfard F, Fazeli N, Vaziri A, Heydarinasab A, Kinetic study of the synthesis of expandable polystyrene via multi-stage initiator dosing method, J Polym Res, 22, Article number: 118, 2015
8. Yimit M, Ni L, Du Y, Bkan R, Mechanical and aging properties of polypropylene and styrene-butadiene-styrene composites under outdoor and indoor conditions, Strength of Materials, Vol. 50, No. 5, September, 2018
9. Hasan M.D.A, Ahmad M, Mannan U.A, Tarefder R.A, Laboratory Investigation and Modeling of High Temperature Performance of Polymer Modified Binders (PMBs) with Different Concentration of Styrene-Butadiene-Styrene (SBS) Polymer, Airfield and Highway Pavements 2019, Modified Asphalt Binder Characterization, 248–254, 2019
10. Duong H.C, Chuai D, Woo Y.C, Shon H.K, Nghiem L.D, Sencadas V, A novel Electrospun, hydrophobic, and elastomeric styrene-butadiene-styrene membrane for membrane distillation applications, Journal of Membrane Science ,Volume 549, 1 March 2018, Pages 420-427, 2018
11. Gutierrez C, Garcia M.T, Garcia I, Lucas A.D, Rodriguez J.F, Recycling of extruded polystyrene wastes by dissolution and supercritical CO2 technology, J Master Cycles Waste 14, pages308–316(2012), 2012
12. Agoua E, Allognon-Houessou E, Adjovi E, Togbedji B, Thermal conductivity of composites made of wastes of wood and expanded polystyrene, Construction and Building Materials, Elsevier, Volume 41, April 2013, Pages 557-562, 2013.
13. Borsoi C, Scienza L.C, Zattera A.J, Characterization of composites based on recycled expanded polystyrene reinforced with Curaua fibers, Journal of Applied Polymer scienece, Volume128, Issue1, 5 April 2013, Pages 653-659, 2012.
14. Chindaprasirt P, Hiziroglu S, Waisurasingha C, Kasemsiri P, Properties of wood flour/expanded polystyrene waste composites modified with Diammonium phosphate flame retardant, Polymer composites, Volume36, Issue 4, April 2015, Pages 604-612, 2014.
15. Azimi H., Jahani D, Nofar M, Experimental and Numerical Analyses of n‑Pentane Solubility and Diffusivity in Polystyrene/Poly (methyl methacrylate) Blends, J. Chem. Eng. Data, 2020, 65, 9, 4596–4604, 2020.
16. Derakhshanfard F, Mehralizadeh A, Application of artificial neural networks for viscosity of crude oil-based nanofluids containing oxides nanoparticles, Journal of Petroleum Science and Engineering, Volume 168, September 2018, Pages 263-272, 2018
17. Derakhshanfard F, Mehralizadeh A, Characterization of polyethylene terephthalate wastes/ Acrylonitril‑Butadiene styrene (PETW/ABS) composites with applications of artificial neural networks, SN Applied Sciences (2020) 2:1730, 2020

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما