बेसाल्ट फाइबर के यांत्रिक गुणों पर विभिन्न संशोधन विधियों के प्रभावों की तुलना
1. सिलान कपलिंग एजेंट संशोधन का यांत्रिक गुणों पर प्रभाव
सिलान कपलिंग एजेंट (जैसे KH-550 और KH-570) बेसाल्ट फाइबर की सतह पर एक प्रतिक्रियाशील कोटिंग बनाते हैं। रासायनिक यह एक ऐसी प्रक्रिया है जो फाइबर और सब्सट्रेट के बीच अंतरसतही बंधन को बेहतर बनाती है, और साथ ही, फाइबर के यांत्रिक गुणों पर भी इसका एक निश्चित प्रभाव पड़ता है।
केएच-550 संशोधित:
लाभ: यह फाइबर की सतह पर एक रासायनिक बंधन बनाता है, और फाइबर के यांत्रिक गुणों को महत्वपूर्ण रूप से नुकसान पहुंचाए बिना, फाइबर और सब्सट्रेट के बीच आसंजन को बेहतर बनाता है।
प्रभाव: अध्ययनों से पता चलता है कि KH-550 संशोधन के बाद, बेसाल्ट फाइबर की तन्यता शक्ति और प्रत्यास्थता मापांक मूल रूप से अपरिवर्तित रहते हैं, लेकिन अंतरागर्भिक बंधन गुणों में सुधार के कारण, समग्र मिश्रित सामग्री के यांत्रिक गुणों में उल्लेखनीय सुधार होता है।
केएच-570 संशोधन:
लाभ: KH-570 बेसाल्ट फाइबर की सतह को खुरदरा बनाता है और मैट्रिक्स के साथ उनके यांत्रिक जुड़ाव को बढ़ाता है।
प्रभाव: सतह को खुरदरा करने से रेशों की तन्यता शक्ति में थोड़ी कमी आ सकती है, लेकिन अंतरसतही बंधन गुणों में सुधार के कारण समग्र रूप से मिश्रित पदार्थ की शक्ति, कठोरता और स्थायित्व में काफी सुधार होता है।
2. सर्फेक्टेंट संशोधन का यांत्रिक गुणों पर प्रभाव
कैटायनिक सर्फेक्टेंट (जैसे सीटीएसी) मुख्य रूप से भौतिक अधिशोषण के माध्यम से फाइबर की सतह पर एक परत बनाते हैं, और इनका मुख्य उद्देश्य फाइबर की जल-संवेदनशीलता और फैलाव क्षमता में सुधार करना है।
फ़ायदा:सरफैक्टेंट संशोधन का फाइबर की सतह पर रासायनिक क्षरण का प्रभाव लगभग न के बराबर होता है, इसलिए फाइबर के यांत्रिक गुणों पर इसका प्रभाव कम होता है।
प्रभाव: सीटीएसी संशोधन के बाद फाइबर की तन्यता शक्ति और प्रत्यास्थता मापांक में कोई खास बदलाव नहीं होता है। यह संशोधन मुख्य रूप से फाइबर की फैलाव क्षमता और जल-प्रेमता को बढ़ाता है, जिससे मैट्रिक्स सामग्री फाइबर को समान रूप से घेर लेती है, और इस प्रकार अप्रत्यक्ष रूप से कंपोजिट के यांत्रिक गुणों में सुधार होता है।
3. नैनो सिलिका कोटिंग संशोधन का यांत्रिक गुणों पर प्रभाव
नैनो-सिलिका कोटिंग बेसाल्ट फाइबर की सतह पर नैनोकणों की एक समान परत बनाकर फाइबर और मैट्रिक्स के बीच सतही खुरदरापन और अंतरागर्भिक बंधन क्षमता में सुधार करती है।
फ़ायदा: नैनो-सिलिका कण फाइबर की सतह पर एक "पुल" के रूप में कार्य करते हैं, जिससे फाइबर और मैट्रिक्स के बीच का बंधन मजबूत होता है।
प्रभाव:सिलिका नैनोकणों की परत चढ़ाने से रेशे की सतह को मामूली भौतिक क्षति हो सकती है, लेकिन रेशों की तन्यता शक्ति पर इसका प्रभाव नगण्य होता है (आमतौर पर 5% से कम)। संशोधन के बाद, मिश्रित सामग्री के समग्र यांत्रिक गुणों (जैसे तन्यता शक्ति, तन्यता शक्ति) में 15% से 30% तक उल्लेखनीय सुधार किया जा सकता है।
4. कार्बनिक लौह द्रव चरण निक्षेपण संशोधन का यांत्रिक गुणों पर प्रभाव
कार्बनिक लौह तरल चरण निक्षेपण विधि का उपयोग मुख्य रूप से बेसाल्ट फाइबर की जैव-आसंजन क्षमता को बढ़ाने के लिए किया जाता है, और इसके यांत्रिक गुणों में वृद्धि अधिक अप्रत्यक्ष होती है।
फ़ायदा: कोटिंग के निर्माण का फाइबर के यांत्रिक गुणों पर मामूली प्रभाव पड़ता है, और यह मुख्य रूप से फाइबर की कार्यक्षमता को बढ़ाता है।
प्रभाव:कोटिंग परत फाइबर की कठोरता को थोड़ा बढ़ा सकती है, लेकिन तन्यता या फ्लेक्सुरल सामर्थ्य पर इसका प्रभाव नगण्य होता है। संशोधित कंपोजिट के यांत्रिक गुण सीमित होते हैं, और इनका उपयोग मुख्य रूप से पर्यावरण संरक्षण क्षेत्र में किया जाता है।
5. अन्य भौतिक या रासायनिक संशोधनों का यांत्रिक गुणों पर प्रभाव
भौतिक विधियाँ (जैसे ऊष्मा उपचार):
ऊष्मा उपचार से रेशे की सतह संरचना में परिवर्तन हो सकता है, लेकिन इससे रेशे को भी ऊष्मीय क्षति हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप तन्यता शक्ति में कमी आ सकती है। उचित ऊष्मा उपचार से रेशे की सतह पर मौजूद अशुद्धता की परत को हटाने में मदद मिलती है, जिससे अप्रत्यक्ष रूप से रेशे और मैट्रिक्स के बीच अंतरसतही बंधन गुणों में सुधार होता है।
रासायनिक नक़्क़ाशी संशोधन:
रासायनिक नक़्क़ाशी (जैसे, अम्ल उपचार) से रेशे की सतह खुरदरी हो जाती है और इंटरफ़ेस का यांत्रिक जुड़ाव बढ़ जाता है। हालाँकि, नक़्क़ाशी से रेशा स्वयं कमज़ोर हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप तन्यता गुणों में कमी आ सकती है, जिसका ध्यान रखना आवश्यक है।
व्यापक तुलना तालिका
| संशोधन विधियाँ | यांत्रिक गुण सीधे प्रभावित करते हैं | कंपोजिट के समग्र यांत्रिक गुणों में सुधार | क्रियाविधि का मुख्य तंत्र |
| सिलान युग्मन एजेंट (केएच-550) | काफी हद तक अप्रभावित | काफी हद तक बढ़ाएं | अंतरसीय बंधन को बढ़ाने के लिए रासायनिक बंधन |
| सिलान कपलिंग एजेंट (KH-570) | सतह को खुरदरा करने से रेशों में थोड़ी कमजोरी आ जाती है। | काफी हद तक बढ़ाएं | उन्नत यांत्रिक एम्बेडिंग |
| सीटीएसी सर्फेक्टेंट | काफी हद तक अप्रभावित | अप्रत्यक्ष पदोन्नति | बेहतर फैलाव और जल-रक्तस्रावीता |
| नैनो सिलिकॉन डाइऑक्साइड कोटिंग | फाइबर की मजबूती में मामूली कमी (5% से अधिक नहीं) | काफी वृद्धि (15%-30%) | खुरदरापन बढ़ाता है और अंतरसतही अनुकूलता को बेहतर बनाता है |
| कार्बनिक लौह निक्षेपण संशोधन | काफी हद तक अप्रभावित | सीमित समय के लिए प्रचार | उन्नत जैव-संलग्नता |
| (जैसे धातु का) गर्म उपचार | इससे तापीय क्षति हो सकती है जिसके परिणामस्वरूप रेशों की मजबूती में कमी आ सकती है। | अप्रत्यक्ष पदोन्नति | सतही अशुद्धता परत को हटाना और अंतरसतही बंधन गुणों में सुधार करना |
| रासायनिक नक़्क़ाशी संशोधन | सतह को खुरदरा बनाने से अंतरसतही बंधन मजबूत होता है, लेकिन इससे रेशे कमजोर हो सकते हैं। | सीमित समय के लिए प्रचार | बेहतर यांत्रिक सम्मिलन के लिए सतह को खुरदरा बनाना |
निष्कर्ष
- सिलान कपलिंग एजेंट और नैनो-सिलिका कोटिंग वर्तमान में वे संशोधन विधियां हैं जिनका बेसाल्ट फाइबर के यांत्रिक गुणों पर सबसे कम प्रभाव पड़ता है, जबकि साथ ही साथ कंपोजिट के समग्र यांत्रिक गुणों में सबसे महत्वपूर्ण सुधार होता है।
- सरफैक्टेंट संशोधन का फाइबर के यांत्रिक गुणों पर लगभग कोई प्रत्यक्ष प्रभाव नहीं पड़ता है, और यह उन स्थितियों के लिए उपयुक्त है जिनमें फाइबर के फैलाव या जल-रक्तस्रावी क्षमता में सुधार करने की आवश्यकता होती है।
- रासायनिक नक़्क़ाशी और ताप उपचार का उपयोग सावधानी से किया जाना चाहिए, क्योंकि यद्यपि वे अंतरसतही बंधन गुणों में सुधार कर सकते हैं, वे रेशों के यांत्रिक गुणों में कमी ला सकते हैं।
- प्रभाव को बेहतर बनाने के लिए फाइबर के प्रदर्शन और समग्र रूप से मिश्रित सामग्री के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने हेतु, अनुप्रयोग की आवश्यकताओं के आधार पर संशोधन विधि का चयन किया जाना चाहिए।
