बेसाल्ट फाइबर के यांत्रिक गुणों पर विभिन्न संशोधन विधियों के प्रभावों की तुलना
1. यांत्रिक गुणों पर सिलेन युग्मन एजेंट संशोधन का प्रभाव
सिलेन युग्मन एजेंट (जैसे KH-550 और KH-570) बेसाल्ट फाइबर की सतह पर एक प्रतिक्रियाशील कोटिंग बनाते हैं रासायनिक बंधन, जो फाइबर और सब्सट्रेट के बीच इंटरफेसियल बंधन में सुधार करता है, और साथ ही, फाइबर के यांत्रिक गुणों पर एक निश्चित प्रभाव डालता है।
KH-550 संशोधित:
लाभ: फाइबर की सतह पर एक रासायनिक बंधन बनाते हैं, और फाइबर के यांत्रिक गुणों को महत्वपूर्ण रूप से नुकसान पहुंचाए बिना, फाइबर और सब्सट्रेट के बीच आसंजन में सुधार करते हैं।
प्रभाव: अध्ययनों से पता चलता है कि केएच-550 संशोधन के बाद, बेसाल्ट फाइबर की तन्य शक्ति और लोच का मापांक मूल रूप से अपरिवर्तित रहता है, लेकिन इंटरफेसियल बॉन्डिंग गुणों में सुधार के कारण, समग्र सामग्री के समग्र यांत्रिक गुणों में काफी सुधार होता है।
KH-570 संशोधन:
लाभ: केएच-570 बेसाल्ट फाइबर की सतह को खुरदुरा बनाता है तथा मैट्रिक्स के साथ उनकी यांत्रिक एम्बेडिंग को बढ़ाता है।
प्रभाव: यद्यपि सतह को खुरदुरा करने से रेशों की तन्य शक्ति थोड़ी कम हो सकती है, लेकिन बेहतर अंतरापृष्ठीय बंधन गुणों के कारण समग्र शक्ति, कठोरता और स्थायित्व में उल्लेखनीय सुधार होता है।
2. यांत्रिक गुणों पर सर्फेक्टेंट संशोधन का प्रभाव
धनायनिक सर्फेक्टेंट (जैसे CTAC) मुख्य रूप से भौतिक अवशोषण के माध्यम से फाइबर की सतह पर एक कोटिंग बनाते हैं, और उनका मुख्य उद्देश्य फाइबर की हाइड्रोफिलिसिटी और फैलावशीलता में सुधार करना है।
फ़ायदा:सर्फेक्टेंट संशोधन का फाइबर सतह पर लगभग कोई रासायनिक क्षरण प्रभाव नहीं होता है, इसलिए इसका फाइबर के यांत्रिक गुणों पर कम प्रभाव पड़ता है।
प्रभाव: सीटीएसी संशोधन के बाद, रेशों की तन्य शक्ति और प्रत्यास्थता मापांक मूलतः अपरिवर्तित रहते हैं। यह संशोधन मुख्य रूप से रेशों की फैलाव क्षमता और जलस्नेही क्षमता में सुधार करता है, जिससे मैट्रिक्स पदार्थ रेशों को समान रूप से लपेट लेता है, जिससे 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 सतह खुरदरापन और इंटरफेसियल बंधन क्षमता में सुधार करती है।
फ़ायदा: नैनो-सिलिका कण फाइबर सतह पर एक “पुल” के रूप में कार्य करते हैं, जो फाइबर और मैट्रिक्स के बीच संबंध को मजबूत करते हैं।
प्रभाव:सिलिका नैनोकणों की कोटिंग से रेशे की सतह को थोड़ा शारीरिक नुकसान हो सकता है, लेकिन रेशों की तन्य शक्ति पर इसका प्रभाव कम (आमतौर पर 5% से कम) होता है। संशोधन के बाद, मिश्रित सामग्री के समग्र यांत्रिक गुणों (जैसे तन्य शक्ति, लचीली शक्ति) में 15%-30% तक का उल्लेखनीय सुधार किया जा सकता है।
4.यांत्रिक गुणों पर कार्बनिक लौह द्रव चरण जमाव संशोधन का प्रभाव
कार्बनिक लौह तरल चरण जमाव 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 है।
फ़ायदा: कोटिंग के निर्माण से फाइबर के यांत्रिक गुणों पर थोड़ा प्रभाव पड़ता है, और मुख्य रूप से फाइबर की कार्यक्षमता में वृद्धि होती है।
प्रभाव:कोटिंग परत फाइबर की कठोरता को थोड़ा बढ़ा सकती है, लेकिन तन्य या लचीली ताकत पर इसका प्रभाव महत्वपूर्ण नहीं होता है। संशोधित कंपोजिट के यांत्रिक गुण सीमित होते हैं, और इनका उपयोग अक्सर पर्यावरण संरक्षण के क्षेत्र में किया जाता है।
5.यांत्रिक गुणों पर अन्य भौतिक या रासायनिक संशोधनों का प्रभाव
भौतिक विधियाँ (जैसे ताप उपचार):
ताप उपचार से रेशे की सतही संरचना में बदलाव आ सकता है, लेकिन इससे रेशे को ही तापीय क्षति पहुँच सकती है, जिसके परिणामस्वरूप तन्य शक्ति में कमी आ सकती है। उचित ताप उपचार रेशे की सतह पर मौजूद अशुद्धियों की परत को हटाने में मदद करता है, जिससे अप्रत्यक्ष रूप से रेशे और मैट्रिक्स के बीच के अंतरापृष्ठीय बंधन गुणों में सुधार होता है।
रासायनिक नक़्क़ाशी संशोधन:
रासायनिक नक़्क़ाशी (जैसे, अम्ल उपचार) फाइबर की सतह को खुरदुरा बना देती है और इंटरफ़ेस की यांत्रिक एम्बेडिंग को बेहतर बनाती है। हालाँकि, नक़्क़ाशी फाइबर को कमज़ोर कर सकती है, जिसके परिणामस्वरूप तन्य गुणों में कमी आ सकती है, जिस पर विचार करना ज़रूरी है।
व्यापक तुलना तालिका
| संशोधन विधियाँ | यांत्रिक गुण सीधे प्रभावित करते हैं | कंपोजिट के समग्र यांत्रिक गुणों में सुधार | क्रिया का मुख्य तंत्र |
| सिलेन युग्मन एजेंट (KH-550) | काफी हद तक अप्रभावित | उल्लेखनीय वृद्धि | बेहतर इंटरफेसियल बॉन्डिंग के लिए रासायनिक बंधन |
| सिलेन कपलिंग एजेंट（KH-570） | सतह के खुरदुरे होने से रेशे थोड़े कमज़ोर हो जाते हैं | उल्लेखनीय वृद्धि | उन्नत यांत्रिक एम्बेडिंग |
| सीटीएसी सर्फेक्टेंट | काफी हद तक अप्रभावित | अप्रत्यक्ष पदोन्नति | बेहतर फैलाव और हाइड्रोफिलिसिटी |
| नैनो सिलिकॉन डाइऑक्साइड कोटिंग | फाइबर की ताकत में मामूली कमजोरी (5% से अधिक नहीं) | उल्लेखनीय वृद्धि (15%-30%) | खुरदरापन बढ़ाता है और इंटरफेसियल संगतता को बढ़ाता है |
| कार्बनिक लौह जमाव संशोधन | काफी हद तक अप्रभावित | सीमित प्रचार | उन्नत जैव-संलग्नता |
| गर्म उपचार (जैसे धातु का) | तापीय क्षति हो सकती है जिसके परिणामस्वरूप फाइबर की ताकत कम हो सकती है | अप्रत्यक्ष पदोन्नति | सतह की अशुद्धता परत को हटाना और अंतरापृष्ठीय बंधन गुणों में सुधार |
| रासायनिक नक़्क़ाशी संशोधन | खुरदुरापन अंतरापृष्ठीय बंधन को बढ़ाता है लेकिन तंतुओं को कमजोर कर सकता है | सीमित प्रचार | उन्नत यांत्रिक सम्मिलन के लिए सतह को खुरदुरा बनाना |
निष्कर्ष
- सिलेन कपलिंग एजेंट और नैनो-सिलिका कोटिंग वर्तमान में संशोधन विधियां हैं, जिनका बेसाल्ट फाइबर के यांत्रिक गुणों पर सबसे कम प्रभाव पड़ता है, जबकि साथ ही साथ समग्र कंपोजिट के यांत्रिक गुणों में सबसे महत्वपूर्ण रूप से सुधार होता है।
- पृष्ठसक्रियक संशोधन का फाइबर के यांत्रिक गुणों पर लगभग कोई प्रत्यक्ष प्रभाव नहीं पड़ता है, और यह उन परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है जिनमें फाइबर के फैलाव या हाइड्रोफिलिसिटी में सुधार करने की आवश्यकता होती है।
- रासायनिक नक़्क़ाशी और ताप उपचार का उपयोग सावधानी से किया जाना चाहिए, क्योंकि यद्यपि वे अंतरापृष्ठीय बंधन गुणों में सुधार कर सकते हैं, लेकिन वे फाइबर के यांत्रिक गुणों में कमी ला सकते हैं।
- संशोधन विधि का चयन अनुप्रयोग आवश्यकताओं के आधार पर किया जाना चाहिए ताकि फाइबर के प्रदर्शन और समग्र सामग्री के समग्र प्रदर्शन का मूल्यांकन किया जा सके, जिससे प्रभाव में सुधार हो सके।
