مطالعه تاثیر نسبت کشش بر خواص مورفولوژیکی نانوالیاف تولید شده به روش استخراج از الیاف آمیخته ای پلی پروپیلن/ پلی بوتیلن ترفتالات (pp/pbt) با استفاده از پردازش تصویر

قطر الیاف یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار بر خواص منسوجات است. با کاهش قطر الیاف در حد نانو، خواص ویژه¬ای در این مواد ظاهر می¬شود، که آن ها را بسیار کارآمد می¬کند. نانوالیاف پلیمری به وسیله¬ روش¬هایی ازجمله: کشش، تفکیک فازی، الکتروریسی و... تولید می¬شوند، که اغلب این روش¬ها آزمایشگاهی بوده و تنها روش الکتروریسی تا حدی رواج پیدا نموده است. روش الکتروریسی دارای هزینه¬های بالا و پیچیدگی¬های فرایندی زیادی است. از اینرو روش استخراج نانوالیاف از ماتریس الیاف آمیخته¬ای که دارای مزایایی چون سرعت تولید بسیار بیشتر، هزینه¬های تولید بسیار کمتر، انعطاف پذیری در تولید قطرهای متفاوت نانوالیاف¬ و یکنواختی بیشتر قطر نانوالیاف است، به عنوان یک روش جدید مورد توجه قرار گرفته است. توسعه روزافزون استفاده ازنانوالیاف در صنایع مختلف، دانستن مورفولوژی ساختارهای آن¬ها را جهت شناخت توزیع ابعاد الیاف مورد توجه قرار داده است. روش¬های سنتی در تعیین قطر بسیار زمان¬بر هستند. بنابراین اندازه¬گیری دقیق قطر الیاف، نیاز به استفاده از روش¬های سریع چون پردازش تصاویر دارد. دراین پروژه که هدف بهینه¬سازی در تولید نانوالیاف به روش استخراج از الیاف آمیخته¬ای است، تاثیر عملیات کشش بر تغییرات میانگین قطر نانوالیاف و ارزیابی قطر نانولیفچه¬ها به روش پردازش تصویری مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور، الیاف آمیخته (pp/pbt) که در شرایط کاملا صنعتی تولید شده است با نسبت کشش¬های مختلف تحت کشش سرد قرار گرفته و سپس جزء اصلی آمیخته با استفاده از حلال حل می گردد، در این صورت جزء فرعی به صورت لایه¬ای از نانوالیاف با قطر بسیار ظریف بدست می¬آید. مورفولوژی نانوالیاف حاصل به روش میکروسکپ الکترونی مورد مطالعه قرار گرفته و روش بصری و روش پردازش تصویری برای ارزیابی متوسط اندازه قطر این نانوالیاف تحت تاثیر کشش، مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین، دو روش ردیابی مستقیم و تبدیل فاصله برای اندازه¬گیری قطر نانو الیاف مورد استفاده قرار گرفته و با یکدیگر مقایسه شده است. با توجه به اینکه پیاده سازی روش¬های تعیین قطر الیاف بر روی تصاویر باینری امکان پذیر می¬باشد، از این رو روش¬هایی جهت آستانه¬گیری تصویر چون روش سراسری، محلی، خوشه¬بندی کی¬مینز و fcm معرفی و بهترین روش برای این کار تعیین شد. مقایسه روش¬های آستانه¬گیری نشان داد که برای تصاویر نانوالیاف حاصل از استخراج، بهترین روش در جداسازی الیاف از پس¬زمینه، روش fcmو بهترین روش اندازه¬گیری قطر روش تبدیل فاصله است. در مقایسه دقت روش¬های پردازش تصویری با روش متداول اپراتوری نیز، همبستگی بالای 90 درصد این روش¬ها با روش بصری نشان دهنده دقت روش¬های پردازش تصویر در تعیین قطر نانوالیاف است. نتایج حاصل شده نشان می¬دهد که با افزایش نسبت کشش به الیاف آمیخته، قطر فیبریل¬های استخراج شده کاهش می¬یابد. تغییرات قطر فیبریل¬ها از نمونه بدون کشش تا نمونه با نسبت کشش 4، در روش بصری از 420 نانومتر تا 175 نانومتر است. در بررسی تصاویر sem نیز مشخص شد که شکل ذرات فاز پراکنده طی فرایند کشش تغییر شکل داده و در نهایت به شکل ذراتی ریز و باریک(فیبریل) در می¬آیند. بهترین رابطه¬ی بین نسبت کشش و میانگین قطر فیبریل¬ها نیز با سطح اطمینان مطلوبی 0.95r2= محاسبه و گزارش شد.