Базальт талшықтарының механикалық қасиеттеріне әртүрлі модификация әдістерінің әсерін салыстыру
1. Силанды байланыстыру агентін өзгертудің механикалық қасиеттерге әсері
Силанды біріктіру агенттері (мысалы, KH-550 және KH-570) базальт талшықтарының бетінде реактивті жабын түзеді. Химиялық талшықтар мен астар арасындағы фазааралық байланысты жақсартатын және сонымен қатар талшықтардың механикалық қасиеттеріне белгілі бір әсер ететін байланыс.
KH-550 өзгертілген:
Артықшылықтары: талшықтың бетінде химиялық байланыс түзеді және талшықтың механикалық қасиеттерін айтарлықтай бұзбай, талшық пен субстрат арасындағы адгезияны жақсартады.
Әсері: Зерттеулер көрсеткендей, KH-550 модификациясынан кейін базальт талшықтарының созылу күші мен серпімділік модулі негізінен өзгеріссіз қалады, бірақ фазааралық байланыс қасиеттерінің жақсаруына байланысты композиттік материалдың жалпы механикалық қасиеттері айтарлықтай жақсарады.
KH-570 модификациясы:
Артықшылықтары: KH-570 базальт талшықтарының бетін кедір-бұдыр етеді және олардың матрицамен механикалық енуін күшейтеді.
Әсері: Бетінің кедір-бұдырлануы талшықтардың созылу беріктігін аздап төмендетуі мүмкін болса да, композиттің жалпы беріктігі, қаттылығы және беріктігі фазааралық байланыстыру қасиеттерінің жақсаруына байланысты айтарлықтай жақсарады.
2.БАЗ 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 болып табылады.
Артықшылығы:Беттік белсенді заттың модификациясы талшық бетіне химиялық эрозияға әсер етпейді деуге болады, сондықтан талшықтың механикалық қасиеттеріне аз әсер етеді.
Әсері: Талшықтың созылу күші мен серпімділік модулі CTAC модификациясынан кейін негізінен өзгермейді. Модификация негізінен талшықтардың дисперстілігі мен гидрофильділігін жақсартады, осылайша матрицалық материал талшықтарды біркелкі орады, осылайша композиттердің механикалық қасиеттерін жанама түрде жақсартады.
3. Нанокремнезелік жабынды модификациялаудың механикалық қасиеттерге әсері
Нано кремний жабыны базальт талшықтарының бетінде нанобөлшектердің біркелкі қабатын қалыптастыру арқылы талшықтар мен матрица арасындағы беттің кедір-бұдырлығын және фазааралық байланыс қабілетін жақсартады.
Артықшылығы: Нано-кремний бөлшектері талшық бетіндегі «көпір» ретінде әрекет етеді, талшық пен матрица арасындағы байланысты нығайтады.
Әсері:Кремний тотығы нанобөлшектерінің жабыны талшық бетіне аздап физикалық зақым келтіруі мүмкін, бірақ оның талшықтардың созылу беріктігіне әсері аз (әдетте 5%-дан аз). Модификациядан кейін композиттік материалдың жалпы механикалық қасиеттерін (мысалы, созылу, иілу беріктігі) 15%-30%-ға дейін айтарлықтай жақсартуға болады.
4. Механикалық қасиеттерге темірдің органикалық сұйық фазасының тұндыру түрлендіруінің әсері
Органикалық темірдің сұйық фазалық тұндыру әдісі негізінен базальт талшықтарының био-адгезиялық қабілетін арттыру үшін қолданылады және оның механикалық қасиеттерін арттыру жанама болып табылады.
Артықшылығы: жабынның пайда болуы 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, термиялық өңдеу):
Термиялық өңдеу талшықтың беткі құрылымын өзгертуі мүмкін, бірақ талшықтың өзіне термиялық зақым келтіруі мүмкін, нәтижесінде созылу беріктігі төмендейді. Тиісті термиялық өңдеу талшық бетіндегі қоспа қабатын кетіруге көмектеседі, осылайша талшық пен матрица арасындағы фазааралық байланыс қасиеттерін жанама түрде жақсартады.
Химиялық өңдеу модификациясы:
Химиялық өңдеу (мысалы, қышқылмен өңдеу) талшықтың бетін кедір етеді және интерфейстің механикалық енуін күшейтеді. Дегенмен, ою талшықтың өзін әлсіретуі мүмкін, нәтижесінде созылу қасиеттерін жоғалтады, оны өлшеу керек.
Толық салыстыру кестесі
| Модификация әдістері | Механикалық қасиеттері тікелей әсер етеді | Композиттердің жалпы механикалық қасиеттерін жақсарту | Іс-әрекеттің негізгі механизмі |
| Силанды біріктіру агенті (KH-550) | Көбінесе әсер етпеген | Айтарлықтай көтеріңіз | Жетілдірілген фазааралық байланыс үшін химиялық байланыс |
| Силанды біріктіру агенті (KH-570) | Бетінің кедір-бұдырлануы талшықтардың аздап әлсіреуіне әкеледі | Айтарлықтай көтеріңіз | Жетілдірілген механикалық кірістіру |
| CTAC беттік белсенді зат | Көбінесе әсер етпеген | Жанама жылжыту | Жақсартылған дисперсия және гидрофильділік |
| Нано кремний диоксиді жабыны | Талшық беріктігінің аздап әлсіреуі (5%-дан көп емес) | Айтарлықтай арттыру（15%-30%） | Кедір-бұдырлықты арттырады және интерфейстік үйлесімділікті арттырады |
| Органикалық темір тұндыру модификациясы | Көбінесе әсер етпеген | Шектеулі жарнама | Жетілдірілген биобайланыс |
| ыстық өңдеу (мысалы, металды) | Талшық беріктігін жоғалтуға әкелетін термиялық зақым келтіруі мүмкін | Жанама жылжыту | Беткі қоспа қабатын жою және фазааралық байланыстыру қасиеттерін жақсарту |
| Химиялық өңдеудің модификациясы | Дөрекілеу фазааралық байланысты күшейтеді, бірақ талшықтарды әлсіретуі мүмкін | Шектеулі жарнама | Жетілдірілген механикалық кірістіру үшін бетті тегістеу |
Қорытынды
- Силанды біріктіру агенті және нано-кремний жабыны қазіргі уақытта базальт талшықтарының механикалық қасиеттеріне ең аз әсер ететін модификациялау әдістері болып табылады, сонымен бірге композиттердің жалпы механикалық қасиеттерін айтарлықтай жақсартады.
- Беттік белсенді заттың модификациясы талшықтардың механикалық қасиеттеріне тікелей әсер етпейді деуге болады және ол талшықтардың дисперсиясын немесе гидрофильділігін жақсартуды қажет ететін сценарийлер үшін қолайлы.
- Химиялық ою және термиялық өңдеуді сақтықпен қолдану керек, өйткені олар фазааралық байланыстыру қасиеттерін жақсарта алғанымен, талшықтардың механикалық қасиеттерінің төмендеуіне әкелуі мүмкін.
- Модификация әдісін таңдау әсерді жақсарту үшін талшықтың өзінің өнімділігін және композиттік материалдың жалпы өнімділігін өлшеу үшін қолдану талаптарына негізделуі керек.
