Vergelyking van die effekte van verskillende modifikasiemetodes op die meganiese eienskappe van basaltvesels
1. Effek van silaan-koppelmiddelmodifikasie op meganiese eienskappe
Silaan-koppelingsagente (bv. KH-550 en KH-570) vorm 'n reaktiewe laag op die oppervlak van basaltvesels deur Chemiese binding, wat die tussenvlakbinding tussen die vesels en die substraat verbeter, en terselfdertyd 'n sekere effek op die meganiese eienskappe van die vesels het.
KH-550 Gewysig:
Voordele: vorm 'n chemiese binding op die veseloppervlak en verbeter die adhesie tussen die vesel en die substraat sonder om die meganiese eienskappe van die vesel self noemenswaardig te beskadig.
Impak: Studies toon dat na KH-550-modifikasie die treksterkte en elastisiteitsmodulus van basaltvesels basies onveranderd bly, maar as gevolg van die verbetering van die grensvlakbindingseienskappe, word die algehele meganiese eienskappe van die saamgestelde materiaal aansienlik verbeter.
KH-570 wysiging:
Voordele: KH-570 maak die oppervlak van die basaltvesels ru en verbeter hul meganiese inbedding met die matriks.
Impak: Alhoewel oppervlakverruwing die treksterkte van die vesels effens kan verminder, word die algehele sterkte, taaiheid en duursaamheid van die komposiet aansienlik verbeter as gevolg van die verbeterde tussenvlakbindingseienskappe.
2. Effek van oppervlakaktiewe middelmodifikasie op meganiese eienskappe
Kationiese oppervlakaktiewe stowwe (bv. CTAC) vorm 'n laag op die veseloppervlak hoofsaaklik deur fisiese adsorpsie, en hul hoofdoel is om die hidrofilisiteit en dispergeerbaarheid van vesels te verbeter.
Voordeel:Die oppervlakaktiewe middelmodifikasie het byna geen chemiese erosie-effek op die veseloppervlak nie, dus het dit minder effek op die meganiese eienskappe van die vesel.
Impak: Die treksterkte en elastisiteitsmodulus van die vesel bly basies onveranderd na CTAC-modifikasie. Die modifikasie verbeter hoofsaaklik die dispergeerbaarheid en hidrofilisiteit van die vesels, sodat die matriksmateriaal die vesels eenvormig omhul, en sodoende indirek die meganiese eienskappe van die komposiete verbeter.
3. Effek van nano-silika-laagmodifikasie op meganiese eienskappe
Nano-silika-bedekking verbeter die oppervlakruheid en tussenvlakbindingsvermoë tussen vesels en matriks deur 'n eenvormige laag nanopartikels op die oppervlak van basaltvesels te vorm.
Voordeel: Die nano-silika-deeltjies dien as 'n "brug" op die veseloppervlak en versterk die binding tussen die vesel en die matriks.
Impak:Die bedekking van silika-nanopartikels kan geringe fisiese skade aan die veseloppervlak veroorsaak, maar die impak daarvan op die treksterkte van die vesels is klein (gewoonlik minder as 5%). Na modifikasie kan die algehele meganiese eienskappe (bv. treksterkte, buigsterkte) van die saamgestelde materiaal aansienlik verbeter word, tot 15%-30%.
4. Effek van organiese yster vloeibare fase afsettingsmodifikasie op meganiese eienskappe
Die organiese ystervloeistoffase-afsettingsmetode word hoofsaaklik gebruik om die bioadhesievermoë van basaltvesels te verbeter, en die verbetering van meganiese eienskappe is meer indirek.
Voordeel: Die vorming van die deklaag het 'n klein effek op die meganiese eienskappe van die vesel, en verbeter hoofsaaklik die funksionaliteit van die vesel.
Impak:Die deklaag mag die styfheid van die vesel effens verhoog, maar die impak op trek- of buigsterkte is nie beduidend nie. Die meganiese eienskappe van die gemodifiseerde komposiete is beperk, en hulle word meer gereeld in die omgewingsbeskermingsveld gebruik.
5. Effek van ander fisiese of chemiese veranderinge op meganiese eienskappe
Fisiese metodes (bv. hittebehandeling):
Hittebehandeling kan die oppervlakstruktuur van die vesel verander, maar kan termiese skade aan die vesel self veroorsaak, wat lei tot 'n afname in treksterkte. Gepaste hittebehandeling help om die onsuiwerheidslaag op die veseloppervlak te verwyder, wat sodoende indirek die tussenvlakbindingseienskappe tussen die vesel en die matriks verbeter.
Chemiese etsmodifikasie:
Chemiese etsing (bv. suurbehandeling) maak die veseloppervlak ru en verbeter die meganiese inbedding van die koppelvlak. Etsing kan egter die vesel self verswak, wat lei tot 'n verlies aan treksterkte-eienskappe, wat in ag geneem moet word.
Omvattende Vergelykingstabel
| Wysigingsmetodes | Meganiese eienskappe beïnvloed direk | Verbetering van algehele meganiese eienskappe van komposiete | Hoofmeganisme van aksie |
| Silaan-koppelingsmiddel (KH-550) | Grootliks onaangeraak | Verhoog aansienlik | Chemiese binding vir verbeterde tussenvlakbinding |
| Silaan-koppelingsmiddel (KH-570) | Oppervlakvergroting lei tot effense verswakking van vesels | Verhoog aansienlik | Verbeterde meganiese inbedding |
| CTAC Oppervlakaktiewe Middel | Grootliks onaangeraak | Indirekte promosie | Verbeterde dispersie en hidrofilisiteit |
| Nano Silikon Dioksiedlaag | Ligte verswakking van veselsterkte (nie meer as 5%) nie | Verhoog aansienlik (15%-30%) | Verhoog ruheid en verbeter koppelvlakkompatibiliteit |
| Organiese ysterafsettingsmodifikasie | Grootliks onaangeraak | Beperkte promosie | Verbeterde bio-aanhegting |
| warm behandeling (bv. van metaal) | Kan termiese skade veroorsaak wat lei tot verlies aan veselsterkte | Indirekte promosie | Verwydering van oppervlak-onreinheidslaag en verbetering van tussenvlakbindingseienskappe |
| Chemiese etsmodifikasie | Ruwheid verbeter tussenvlakbinding, maar kan vesels verswak | Beperkte promosie | Oppervlakvergroting vir verbeterde meganiese invoeging |
Gevolgtrekking
- Silaan-koppelmiddel en nano-silika-bedekkings is tans die modifikasiemetodes wat die minste effek op die meganiese eienskappe van basaltvesels het, terwyl dit terselfdertyd die algehele meganiese eienskappe van die komposiete die beduidendste verbeter.
- Oppervlakaktiewe middelmodifikasie het byna geen direkte effek op die meganiese eienskappe van vesels nie, en dit is geskik vir scenario's wat die verspreiding of hidrofilisiteit van vesels moet verbeter.
- Chemiese etsing en hittebehandeling moet met omsigtigheid gebruik word, want hoewel dit die tussenvlakbindingseienskappe kan verbeter, kan dit lei tot 'n afname in die meganiese eienskappe van die vesels.
- Die keuse van die modifikasiemetode moet gebaseer wees op die toepassingsvereistes om die werkverrigting van die vesel self en die algehele werkverrigting van die saamgestelde materiaal te weeg om die effek te verbeter.
