Բազալտե մանրաթելերի մեխանիկական հատկությունների վրա տարբեր մոդիֆիկացման մեթոդների ազդեցության համեմատություն
1. Սիլանի միացնող նյութի մոդիֆիկացիայի ազդեցությունը մեխանիկական հատկությունների վրա
Սիլանի միացնող նյութերը (օրինակ՝ KH-550 և KH-570) բազալտե մանրաթելերի մակերեսին առաջացնում են ռեակտիվ ծածկույթ՝ Քիմիական կապում, որը բարելավում է մանրաթելերի և հիմքի միջև միջերեսային կապը և միևնույն ժամանակ որոշակի ազդեցություն ունի մանրաթելերի մեխանիկական հատկությունների վրա։
KH-550 Փոփոխված է։
Առավելություններ՝ առաջացնում են քիմիական կապ մանրաթելի մակերեսին և բարելավում են մանրաթելի և հիմքի միջև կպչունությունը՝ առանց մանրաթելի մեխանիկական հատկությունները զգալիորեն վնասելու։
Ազդեցություն՝ Ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ KH-550-ի փոփոխությունից հետո բազալտե մանրաթելերի ձգման ամրությունը և առաձգականության մոդուլը հիմնականում մնում են անփոփոխ, սակայն միջմակերեսային կապակցման հատկությունների բարելավման շնորհիվ կոմպոզիտային նյութի ընդհանուր մեխանիկական հատկությունները զգալիորեն բարելավվում են։
KH-570 փոփոխություն.
Առավելություններ՝ KH-570-ը կոպտացնում է բազալտե մանրաթելերի մակերեսը և ուժեղացնում դրանց մեխանիկական ամրացումը մատրիցայի հետ։
Ազդեցություն՝ Թեև մակերեսի կոպտացումը կարող է փոքր-ինչ նվազեցնել մանրաթելերի ձգման ամրությունը, կոմպոզիտի ընդհանուր ամրությունը, կարծրությունը և դիմացկունությունը զգալիորեն բարելավվում են միջերեսային կապման բարելավված հատկությունների շնորհիվ։
2. Մակերևութային ակտիվ նյութի մոդիֆիկացիայի ազդեցությունը մեխանիկական հատկությունների վրա
Կատիոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը (օրինակ՝ CTAC) մանրաթելի մակերեսին ծածկույթ են առաջացնում հիմնականում ֆիզիկական ադսորբցիայի միջոցով, և դրանց հիմնական նպատակը մանրաթելերի հիդրոֆիլությունը և ցրման ունակությունը բարելավելն է։
Առավելություն՝Մակերևութային ակտիվ նյութի մոդիֆիկացիան գրեթե քիմիական էրոզիայի ազդեցություն չունի մանրաթելի մակերեսի վրա, ուստի այն ավելի քիչ ազդեցություն ունի մանրաթելի մեխանիկական հատկությունների վրա։
Ազդեցություն՝ CTAC մոդիֆիկացիայից հետո մանրաթելի ձգման ամրությունը և առաձգականության մոդուլը հիմնականում անփոփոխ են մնում։ Փոփոխությունը հիմնականում բարելավում է մանրաթելերի ցրման ունակությունը և հիդրոֆիլությունը, այնպես որ մատրիցային նյութը միատարրորեն փաթաթում է մանրաթելերը, այդպիսով անուղղակիորեն բարելավելով կոմպոզիտների մեխանիկական հատկությունները։
3. Նանոսիլիկային ծածկույթի մոդիֆիկացիայի ազդեցությունը մեխանիկական հատկությունների վրա
Նանոսիլիկատային ծածկույթը բարելավում է մակերեսի կոպտությունը և մանրաթելերի ու մատրիցի միջև միջերեսային կապման ունակությունը՝ բազալտե մանրաթելերի մակերեսին նանոմասնիկների միատարր շերտ ձևավորելով։
Առավելություն՝ Նանոսիլիցիումային մասնիկները մանրաթելի մակերեսին «կամուրջի» դեր են խաղում՝ ամրապնդելով մանրաթելի և մատրիցի միջև կապը։
Ազդեցություն՝Սիլիցայի նանոմասնիկների ծածկույթը կարող է մանրաթելի մակերեսին աննշան ֆիզիկական վնաս հասցնել, սակայն մանրաթելերի ձգման ամրության վրա դրա ազդեցությունը փոքր է (սովորաբար 5%-ից պակաս): Փոփոխությունից հետո կոմպոզիտային նյութի ընդհանուր մեխանիկական հատկությունները (օրինակ՝ ձգման ամրությունը, ճկման ամրությունը) կարող են զգալիորեն բարելավվել մինչև 15%-30%:
4. Օրգանական երկաթի հեղուկ փուլի նստեցման մոդիֆիկացիայի ազդեցությունը մեխանիկական հատկությունների վրա
Օրգանական երկաթի հեղուկ փուլային նստեցման մեթոդը հիմնականում կիրառվում է բազալտե մանրաթելերի կենսակպչունության ունակությունը բարձրացնելու համար, իսկ մեխանիկական հատկությունների բարելավումն ավելի անուղղակի է։
Առավելություն՝ Ծածկույթի առաջացումը փոքր ազդեցություն ունի մանրաթելի մեխանիկական հատկությունների վրա և հիմնականում բարելավում է մանրաթելի ֆունկցիոնալությունը։
Ազդեցություն՝Ծածկույթի շերտը կարող է փոքր-ինչ մեծացնել մանրաթելի կոշտությունը, սակայն ձգման կամ ծռման ամրության վրա ազդեցությունը էական չէ: Փոփոխված կոմպոզիտների մեխանիկական հատկությունները սահմանափակ են, և դրանք ավելի հաճախ օգտագործվում են շրջակա միջավայրի պաշտպանության ոլորտում:
5. Այլ ֆիզիկական կամ քիմիական փոփոխությունների ազդեցությունը մեխանիկական հատկությունների վրա
Ֆիզիկական մեթոդներ (օրինակ՝ ջերմային մշակում):
Ջերմային մշակումը կարող է փոխել մանրաթելի մակերեսային կառուցվածքը, բայց կարող է ջերմային վնաս հասցնել մանրաթելին, ինչը հանգեցնում է ձգման ամրության նվազմանը: Համապատասխան ջերմային մշակումը նպաստում է մանրաթելի մակերեսի վրայի խառնուրդների շերտի հեռացմանը, այդպիսով անուղղակիորեն բարելավելով մանրաթելի և մատրիցի միջև միջերեսային կապի հատկությունները:
Քիմիական փորագրման փոփոխություն.
Քիմիական փորագրումը (օրինակ՝ թթվային մշակումը) կոպտացնում է մանրաթելի մակերեսը և ուժեղացնում միջերեսի մեխանիկական ամրացումը: Այնուամենայնիվ, փորագրումը կարող է թուլացնել մանրաթելն ինքնին, ինչը կհանգեցնի ձգման հատկությունների կորստի, ինչը պետք է կշռադատվի:
Համապարփակ համեմատական աղյուսակ
| Փոփոխության մեթոդներ | Մեխանիկական հատկությունները անմիջականորեն ազդում են | Կոմպոզիտների ընդհանուր մեխանիկական հատկությունների բարելավում | Գործողության հիմնական մեխանիզմը |
| Սիլանի միացնող նյութ (KH-550) | Մեծ մասամբ անտարբեր | Զգալիորեն բարձրացնել | Քիմիական կապ՝ միջերեսային կապը բարելավելու համար |
| Սիլանային կապող նյութ (KH-570) | Մակերեսային կոպտությունը հանգեցնում է մանրաթելերի աննշան թուլացման | Զգալիորեն բարձրացնել | Բարելավված մեխանիկական ամրացում |
| CTAC մակերևութային ակտիվ նյութ | Մեծ մասամբ անտարբեր | Անուղղակի առաջխաղացում | Բարելավված ցրվածություն և հիդրոֆիլություն |
| Նանո սիլիցիումի երկօքսիդի ծածկույթ | Մանրաթելի ամրության աննշան թուլացում (ոչ ավելի, քան 5%) | Զգալիորեն բարձրացնել (15%-30%) | Մեծացնում է կոպտությունը և բարելավում միջերեսային համատեղելիությունը |
| Օրգանական երկաթի նստեցման մոդիֆիկացիա | Մեծ մասամբ անտարբեր | Սահմանափակ ակցիա | Բարելավված կենսաբանական կցորդում |
| տաք մշակում (օրինակ՝ մետաղի) | Կարող է ջերմային վնաս պատճառել, ինչը հանգեցնում է մանրաթելերի ամրության կորստի | Անուղղակի առաջխաղացում | Մակերեսային խառնուրդների շերտի հեռացում և միջերեսային կպչունության հատկությունների բարելավում |
| Քիմիական փորագրության փոփոխություն | Կոշտացումը ուժեղացնում է միջմակերեսային կապը, բայց կարող է թուլացնել մանրաթելերը | Սահմանափակ ակցիա | Մակերեսի կոպտացում՝ մեխանիկական ներդրման բարելավման համար |
Եզրակացություն
- Սիլանային միացնող նյութը և նանոսիլիկատային ծածկույթը ներկայումս այն մոդիֆիկացման մեթոդներն են, որոնք ամենաքիչ ազդեցությունն ունեն բազալտե մանրաթելերի մեխանիկական հատկությունների վրա, միաժամանակ առավելագույնս բարելավելով կոմպոզիտների ընդհանուր մեխանիկական հատկությունները։
- Մակերևութային ակտիվ նյութի մոդիֆիկացիան գրեթե անմիջական ազդեցություն չունի մանրաթելերի մեխանիկական հատկությունների վրա և հարմար է այն դեպքերի համար, երբ անհրաժեշտ է բարելավել մանրաթելերի ցրումը կամ հիդրոֆիլությունը։
- Քիմիական փորագրումը և ջերմային մշակումը պետք է կիրառվեն զգուշությամբ, քանի որ չնայած դրանք կարող են բարելավել միջմակերեսային կապման հատկությունները, դրանք կարող են հանգեցնել մանրաթելերի մեխանիկական հատկությունների նվազմանը։
- Փոփոխության մեթոդի ընտրությունը պետք է հիմնված լինի կիրառման պահանջների վրա՝ կշռադատելու մանրաթելի աշխատանքը և կոմպոզիտային նյութի ընդհանուր աշխատանքը՝ ազդեցությունը բարելավելու համար։
