Базальт талшықтарының механикалық қасиеттеріне әртүрлі модификация әдістерінің әсерін салыстыру
1. Силан байланыстырушы агентті модификациялаудың механикалық қасиеттерге әсері
Силан байланыстырушы агенттер (мысалы, KH-550 және KH-570) базальт талшықтарының бетінде реактивті жабын түзеді Химиялық талшықтар мен негіз арасындағы беттік байланысты жақсартатын және сонымен бірге талшықтардың механикалық қасиеттеріне белгілі бір әсер ететін байланыс.
KH-550 модификациясы:
Артықшылықтары: талшық бетінде химиялық байланыс түзеді және талшықтың механикалық қасиеттеріне айтарлықтай зиян келтірмей, талшық пен негіз арасындағы адгезияны жақсартады.
Әсері: Зерттеулер KH-550 модификациясынан кейін базальт талшықтарының созылу беріктігі мен серпімділік модулі негізінен өзгеріссіз қалатынын, бірақ бетаралық байланыс қасиеттерінің жақсаруына байланысты композиттік материалдың жалпы механикалық қасиеттері айтарлықтай жақсарғанын көрсетеді.
KH-570 модификациясы:
Артықшылықтары: KH-570 базальт талшықтарының бетін кедір-бұдыр етеді және олардың матрицамен механикалық жабысуын күшейтеді.
Әсері: Беттік кедір-бұдырлық талшықтардың созылу беріктігін аздап төмендетуі мүмкін болса да, композиттің жалпы беріктігі, төзімділігі және ұзақ мерзімділігі бетаралық байланыс қасиеттерінің жақсаруына байланысты айтарлықтай жақсарады.
2. Беттік белсенді зат модификациясының механикалық қасиеттерге әсері
Катионды беттік белсенді заттар (мысалы, CTAC) талшық бетінде негізінен физикалық адсорбция арқылы жабын түзеді, және олардың негізгі мақсаты - талшықтардың гидрофильділігі мен дисперстілігін жақсарту.
Артықшылығы:Беттік белсенді заттың модификациясы талшық бетіне химиялық эрозия әсерін тигізбейді, сондықтан ол талшықтың механикалық қасиеттеріне аз әсер етеді.
Әсері: Талшықтың созылу беріктігі мен серпімділік модулі CTAC модификациясынан кейін іс жүзінде өзгермейді. Модификация негізінен талшықтардың дисперстілігі мен гидрофильділігін жақсартады, сондықтан матрица материалы талшықтарды біркелкі орап, осылайша композиттердің механикалық қасиеттерін жанама түрде жақсартады.
3. Нанокремний диоксиді жабынының модификациясының механикалық қасиеттерге әсері
Нанокремнийлі жабын базальт талшықтарының бетінде біркелкі нанобөлшек қабатын қалыптастыру арқылы талшықтар мен матрица арасындағы беткі кедір-бұдырлықты және бетаралық байланыс қабілетін жақсартады.
Артықшылығы: Нанокремний диоксиді бөлшектері талшық бетінде «көпір» қызметін атқарып, талшық пен матрица арасындағы байланысты күшейтеді.
Әсері:Кремний диоксиді нанобөлшектерінің жабыны талшық бетіне аздаған физикалық зақым келтіруі мүмкін, бірақ оның талшықтардың созылу беріктігіне әсері аз (әдетте 5%-дан аз). Модификациядан кейін композиттік материалдың жалпы механикалық қасиеттерін (мысалы, созылу беріктігі, иілу беріктігі) 15%-30%-ға дейін айтарлықтай жақсартуға болады.
4. Органикалық темірдің сұйық фазалық тұндыру модификациясының механикалық қасиеттерге әсері
Органикалық темірдің сұйық фазалық тұндыру әдісі негізінен базальт талшықтарының биоадгезия қабілетін арттыру үшін қолданылады, ал оның механикалық қасиеттерін жақсарту жанама болып табылады.
Артықшылығы: жабынның түзілуі талшықтың механикалық қасиеттеріне аз әсер етеді және негізінен талшықтың функционалдығын арттырады.
Әсері:жабын қабаты талшықтың қаттылығын аздап арттыруы мүмкін, бірақ созылу немесе иілу беріктігіне әсері айтарлықтай емес. Модификацияланған композиттердің механикалық қасиеттері шектеулі және олар қоршаған ортаны қорғау саласында жиі қолданылады.
5. Басқа физикалық немесе химиялық модификациялардың механикалық қасиеттерге әсері
Физикалық әдістер (мысалы, жылумен өңдеу):
Термиялық өңдеу талшықтың беткі құрылымын өзгертуі мүмкін, бірақ талшықтың өзіне термиялық зақым келтіруі мүмкін, бұл созылу беріктігінің төмендеуіне әкеледі. Тиісті термиялық өңдеу талшық бетіндегі қоспа қабатын кетіруге көмектеседі, осылайша талшық пен матрица арасындағы бетаралық байланыс қасиеттерін жанама түрде жақсартады.
Химиялық оюды өзгерту:
Химиялық өңдеу (мысалы, қышқылмен өңдеу) талшық бетін кедір-бұдыр етеді және беткі қабаттың механикалық енуін күшейтеді. Дегенмен, өңдеу талшықтың өзін әлсіретуі мүмкін, бұл созылу қасиеттерінің жоғалуына әкеледі, оны өлшеу қажет.
Кешенді салыстыру кестесі
| Өзгерту әдістері | Механикалық қасиеттерге тікелей әсер етеді | Композиттердің жалпы механикалық қасиеттерін жақсарту | Негізгі әсер ету механизмі |
| Силан байланыстырушы агент (KH-550) | Көп жағдайда әсер етілмеген | Айтарлықтай көтеріңіз | Фазааралық байланысты күшейту үшін химиялық байланыс |
| Силан байланыстырушы агент (KH-570) | Беткі кедір-бұдырлық талшықтардың аздап әлсіреуіне әкеледі | Айтарлықтай көтеріңіз | Жақсартылған механикалық ендіру |
| CTAC беттік белсенді зат | Көп жағдайда әсер етілмеген | Жанама жарнама | Дисперсия мен гидрофильділіктің жақсаруы |
| Нано кремний диоксиді жабыны | Талшық беріктігінің аздап әлсіреуі (5%-дан аспауы керек) | Айтарлықтай көтеру (15%-30%) | Кедір-бұдырлықты арттырады және интерфейс үйлесімділігін жақсартады |
| Органикалық темір тұндыру модификациясы | Көп жағдайда әсер етілмеген | Шектеулі жарнама | Жақсартылған биобайланыс |
| ыстық өңдеу (мысалы, металды) | Талшық беріктігінің жоғалуына әкелетін термиялық зақым келтіруі мүмкін | Жанама жарнама | Беткі қоспа қабатын кетіру және бетаралық байланыс қасиеттерін жақсарту |
| Химиялық оюды модификациялау | Кедір-бұдырлық бетаралық байланысты күшейтеді, бірақ талшықтарды әлсіретуі мүмкін | Шектеулі жарнама | Механикалық кірістіруді жақсарту үшін бетті кедір-бұдырлау |
Қорытынды
- Силан байланыстырушы агент және нано-кремний диоксиді жабыны қазіргі уақытта базальт талшықтарының механикалық қасиеттеріне ең аз әсер ететін модификация әдістері болып табылады, сонымен бірге композиттердің жалпы механикалық қасиеттерін айтарлықтай жақсартады.
- Беттік-белсенді заттарды модификациялау талшықтардың механикалық қасиеттеріне тікелей әсер етпейді және талшықтардың дисперсиясын немесе гидрофильділігін жақсарту қажет жағдайларға жарамды.
- Химиялық өңдеу және жылумен өңдеуді сақтықпен қолдану керек, себебі олар бетаралық байланыс қасиеттерін жақсарта алса да, талшықтардың механикалық қасиеттерінің төмендеуіне әкелуі мүмкін.
- Модификация әдісін таңдау әсерді жақсарту үшін талшықтың өзінің өнімділігін және композиттік материалдың жалпы өнімділігін өлшеу мақсатында қолдану талаптарына негізделуі керек.
