Skirtingų modifikavimo metodų poveikio bazalto pluoštų mechaninėms savybėms palyginimas
1. Silano rišiklio modifikavimo poveikis mechaninėms savybėms
Silano jungiamosios medžiagos (pvz., KH-550 ir KH-570) sudaro reaktyviąją dangą ant bazalto pluoštų paviršiaus per Cheminė medžiaga sukibimas, kuris pagerina tarpfazinį pluoštų ir pagrindo sukibimą ir tuo pačiu metu turi tam tikrą poveikį pluoštų mechaninėms savybėms.
KH-550 modifikuotas:
Privalumai: sudaro cheminį ryšį pluošto paviršiuje ir pagerina pluošto ir pagrindo sukibimą, nepažeidžiant paties pluošto mechaninių savybių.
Poveikis: Tyrimai rodo, kad po KH-550 modifikacijos bazalto pluoštų tempiamasis stipris ir tamprumo modulis iš esmės išlieka nepakitę, tačiau dėl pagerėjusių tarpfazinio sukibimo savybių, bendros kompozicinės medžiagos mechaninės savybės žymiai pagerėja.
KH-570 modifikacija:
Privalumai: KH-570 pašiurkština bazalto pluoštų paviršių ir pagerina jų mechaninį sukibimą su matrica.
Poveikis: Nors paviršiaus pašiurkštinimas gali šiek tiek sumažinti pluoštų tempiamąjį stiprumą, bendras kompozito stiprumas, tvirtumas ir ilgaamžiškumas žymiai pagerėja dėl pagerėjusių tarpfazinio sukibimo savybių.
2. Paviršinio aktyvumo medžiagų modifikavimo poveikis mechaninėms savybėms
Katijoninės paviršinio aktyvumo medžiagos (pvz., CTAC) sudaro dangą pluošto paviršiuje daugiausia fizinės adsorbcijos būdu, o jų pagrindinė paskirtis – pagerinti pluoštų hidrofiliškumą ir dispersiškumą.
Privalumas:Paviršinio aktyvumo medžiagų modifikacija beveik neturi cheminio erozijos poveikio pluošto paviršiui, todėl ji mažiau veikia pluošto mechanines savybes.
Poveikis: Pluošto tempiamasis stipris ir tamprumo modulis po CTAC modifikacijos iš esmės nepakinta. Modifikacija daugiausia pagerina pluošto dispersiškumą ir hidrofiliškumą, todėl matricos medžiaga tolygiai apgaubia pluoštą, taip netiesiogiai pagerindama kompozitų mechanines savybes.
3. Nano silicio dioksido dangos modifikavimo poveikis mechaninėms savybėms
Nano-silicio danga pagerina paviršiaus šiurkštumą ir tarpfazinį sukibimą tarp pluoštų ir matricos, suformuodama vienodą nanodalelių sluoksnį ant bazalto pluoštų paviršiaus.
Privalumas: Nano-silicio dioksido dalelės veikia kaip „tiltas“ pluošto paviršiuje, stiprindamos ryšį tarp pluošto ir matricos.
Poveikis:Silicio dioksido nanodalelių danga gali šiek tiek fiziškai pažeisti pluošto paviršių, tačiau jos įtaka pluošto tempiamajam stiprumui yra maža (paprastai mažesnė nei 5 %). Po modifikavimo bendros kompozicinės medžiagos mechaninės savybės (pvz., tempiamasis stipris, lenkiamasis stipris) gali būti žymiai pagerintos – iki 15–30 %.
4. Organinės geležies skystosios fazės nusodinimo modifikavimo poveikis mechaninėms savybėms
Organinės geležies skystosios fazės nusodinimo metodas daugiausia naudojamas bazalto pluoštų biologinio sukibimo gebėjimui pagerinti, o jo mechaninių savybių gerinimas yra labiau netiesioginis.
Privalumas: Dangos susidarymas turi nedidelį poveikį pluošto mechaninėms savybėms ir daugiausia pagerina pluošto funkcionalumą.
Poveikis:Dangos sluoksnis gali šiek tiek padidinti pluošto standumą, tačiau poveikis tempiamajam ar lenkiamajam stiprumui nėra reikšmingas. Modifikuotų kompozitų mechaninės savybės yra ribotos, todėl jie dažniau naudojami aplinkos apsaugos srityje.
5. Kitų fizinių ar cheminių modifikacijų poveikis mechaninėms savybėms
Fizikiniai metodai (pvz., terminis apdorojimas):
Terminis apdorojimas gali pakeisti pluošto paviršiaus struktūrą, tačiau gali sukelti terminį paties pluošto pažeidimą, dėl kurio sumažėja tempiamasis stipris. Tinkamas terminis apdorojimas padeda pašalinti priemaišų sluoksnį nuo pluošto paviršiaus, taip netiesiogiai pagerindamas pluošto ir matricos tarpfazinio sukibimo savybes.
Cheminio ėsdinimo modifikavimas:
Cheminis ėsdinimas (pvz., rūgštinis apdorojimas) pašiaurina pluošto paviršių ir pagerina mechaninį sąsajos įtvirtinimą. Tačiau ėsdinimas gali susilpninti patį pluoštą, dėl to sumažėja tempiamosios savybės, į ką reikia atsižvelgti.
Išsami palyginimo lentelė
| Modifikavimo metodai | Mechaninės savybės tiesiogiai veikia | Kompozitų bendrų mechaninių savybių gerinimas | Pagrindinis veikimo mechanizmas |
| Silano jungiamoji medžiaga (KH-550) | Iš esmės nepakito | Žymiai pakelti | Cheminis sujungimas sustiprintam tarpfaziniam sukibimui |
| Silano jungiamoji medžiaga (KH-570) | Paviršiaus šiurkštumas šiek tiek susilpnina pluoštus | Žymiai pakelti | Patobulintas mechaninis įterpimas |
| CTAC paviršinio aktyvumo medžiaga | Iš esmės nepakito | Netiesioginė reklama | Pagerinta dispersija ir hidrofiliškumas |
| Nano silicio dioksido danga | Nedidelis pluošto stiprumo susilpnėjimas (ne daugiau kaip 5%) | Žymiai padidėti (15–30 %) | Padidina šiurkštumą ir pagerina tarpfazinį suderinamumą |
| Organinės geležies nusėdimo modifikavimas | Iš esmės nepakito | Ribotas reklaminis pasiūlymas | Sustiprintas biologinis prisirišimas |
| karštas apdorojimas (pvz., metalo) | Gali sukelti terminį pažeidimą, dėl kurio sumažėja pluošto stiprumas | Netiesioginė reklama | Paviršiaus priemaišų sluoksnio pašalinimas ir tarpfazinio sukibimo savybių pagerinimas |
| Cheminio ėsdinimo modifikavimas | Šiurkštinimas pagerina tarpfazinį sukibimą, bet gali susilpninti pluoštus | Ribotas reklaminis pasiūlymas | Paviršiaus šiurkštinimas, siekiant pagerinti mechaninį įterpimą |
Išvada
- Silano rišiklis ir nano-silicio dioksido danga šiuo metu yra modifikavimo metodai, kurie mažiausiai veikia bazalto pluoštų mechanines savybes, tuo pačiu metu labiausiai pagerindami bendras kompozitų mechanines savybes.
- Paviršinio aktyvumo medžiagų modifikavimas beveik neturi tiesioginio poveikio pluoštų mechaninėms savybėms ir tinka scenarijams, kuriems reikia pagerinti pluoštų dispersiją ar hidrofiliškumą.
- Cheminis ėsdinimas ir terminis apdorojimas turėtų būti naudojami atsargiai, nes nors jie gali pagerinti tarpfazinio sukibimo savybes, jie gali sumažinti pluoštų mechanines savybes.
- Modifikavimo metodo pasirinkimas turėtų būti pagrįstas taikymo reikalavimais, siekiant įvertinti paties pluošto ir bendro kompozicinės medžiagos našumą, siekiant pagerinti efektą.
