Споредба на ефектите од различни методи на модификација врз механичките својства на базалтните влакна
1. Влијание на модификацијата на силанскиот сврзувачки агенс врз механичките својства
Средствата за спојување на силан (на пр. KH-550 и KH-570) формираат реактивен слој на површината на базалтните влакна преку Хемиски сврзување, кое го подобрува меѓуфазното врзување помеѓу влакната и подлогата, а во исто време има одреден ефект врз механичките својства на влакната.
KH-550 Модифициран:
Предности: формираат хемиска врска на површината на влакното и ја подобруваат адхезијата помеѓу влакното и подлогата, без значително оштетување на механичките својства на самото влакно.
Влијание: Студиите покажуваат дека по модификацијата на KH-550, затегнувачката цврстина и модулот на еластичност на базалтните влакна во основа остануваат непроменети, но поради подобрувањето на својствата на меѓуфазното врзување, целокупните механички својства на композитниот материјал се значително подобрени.
Модификација на KH-570:
Предности: KH-570 ја грубува површината на базалтните влакна и го подобрува нивното механичко вградување во матрицата.
Влијание: Иако површинското грубост може малку да ја намали затегнувачката цврстина на влакната, вкупната цврстина, цврстина и издржливост на композитот се значително подобрени поради подобрените својства на меѓуслојно поврзување.
2. Влијание на модификацијата на сурфактантот врз механичките својства
Катјонските сурфактанти (на пр. CTAC) формираат облога на површината на влакното главно преку физичка адсорпција, а нивната главна намена е да ја подобрат хидрофилноста и дисперзибилноста на влакната.
Предност:Модификацијата на површински активниот активен активен агенс речиси и да нема ефект на хемиска ерозија врз површината на влакното, па затоа има помал ефект врз механичките својства на влакното.
Влијание: Затегнувачката цврстина и модулот на еластичност на влакното се во основа непроменети по модификацијата со CTAC. Модификацијата главно ја подобрува дисперзибилноста и хидрофилноста на влакната, така што материјалот на матрицата рамномерно ги обвиткува влакната, со што индиректно се подобруваат механичките својства на композитите.
3. Ефект на модификација на нано силициумскиот слој врз механичките својства
Нано-силикатското обложување ја подобрува површинската грубост и способноста за меѓуфазно поврзување помеѓу влакната и матрицата со формирање униформен слој од наночестички на површината на базалтните влакна.
Предност: Нано-силикатни честички дејствуваат како „мост“ на површината на влакното, зајакнувајќи го поврзувањето помеѓу влакното и матрицата.
Влијание:Облогата од силициумски наночестички може да предизвика мало физичко оштетување на површината на влакната, но нејзиното влијание врз затегнувачката цврстина на влакната е мало (обично помалку од 5%). По модификацијата, вкупните механички својства (на пр. затегнувачка цврстина, цврстина на свиткување) на композитниот материјал можат значително да се подобрат, до 15%-30%.
4. Влијание на модификацијата на таложењето на органското железо во течна фаза врз механичките својства
Методот на таложење на органско железо во течна фаза главно се користи за подобрување на биоадхезивната способност на базалтните влакна, а неговото подобрување на механичките својства е поиндиректно.
Предност: Формирањето на облогата има мал ефект врз механичките својства на влакното и главно ја подобрува функционалноста на влакното.
Влијание:Слојот за обложување може малку да ја зголеми цврстината на влакното, но влијанието врз затегнувачката или свиткувачката цврстина не е значајно. Механичките својства на модифицираните композити се ограничени и тие почесто се користат во областа на заштитата на животната средина.
5. Влијание на други физички или хемиски модификации врз механичките својства
Физички методи (на пр. термичка обработка):
Термичката обработка може да ја промени површинската структура на влакното, но може да предизвика термичко оштетување на самото влакно, што резултира со намалување на затегнувачката цврстина. Соодветната термичка обработка помага да се отстрани слојот од нечистотии на површината на влакното, со што индиректно се подобруваат својствата на меѓуфазно поврзување помеѓу влакното и матрицата.
Хемиска модификација на гравирање:
Хемиското јорганизирање (на пр., третман со киселина) ја рапава површината на влакното и го подобрува механичкото вградување на интерфејсот. Сепак, јорганизирањето може да го ослабне самото влакно, што резултира со губење на затегнувачките својства, што треба да се процени.
Сеопфатна споредбена табела
| Методи на модификација | Механичките својства директно влијаат | Подобрување на целокупните механички својства на композитите | Главен механизам на дејство |
| Силанско средство за спојување (KH-550) | Во голема мера незасегнати | Зголемете значително | Хемиско врзување за подобрено меѓуфазно врзување |
| Силанско средство за спојување (KH-570) | Површинското грубост доведува до мало слабеење на влакната | Зголемете значително | Подобрено механичко вградување |
| CTAC сурфактант | Во голема мера незасегнати | Индиректна промоција | Подобрена дисперзија и хидрофилност |
| Нано силициум диоксиден премаз | Мало слабеење на јачината на влакната (не повеќе од 5%) | Значително зголемување (15%-30%) | Зголемува грубост и ја подобрува меѓуфазната компатибилност |
| Модификација на таложење на органско железо | Во голема мера незасегнати | Ограничена промоција | Зголемена биолошка приврзаност |
| топол третман (на пр. на метал) | Може да предизвика термичко оштетување што резултира со губење на јачината на влакната | Индиректна промоција | Отстранување на површинскиот слој на нечистотии и подобрување на својствата на меѓуфазно поврзување |
| Хемиска модификација на гравирање | Рапавоста го подобрува меѓуфазното поврзување, но може да ги ослабне влакната | Ограничена промоција | Грубост на површината за подобрено механичко вметнување |
Заклучок
- Силанското средство за спојување и нано-силикатското премачкување се моментално методите за модификација кои имаат најмал ефект врз механичките својства на базалтните влакна, а во исто време најзначајно ги подобруваат целокупните механички својства на композитите.
- Модификацијата на сурфактантот речиси и да нема директен ефект врз механичките својства на влакната и е погодна за сценарија каде што треба да се подобри дисперзијата или хидрофилноста на влакната.
- Хемиското гравирање и термичката обработка треба да се користат со претпазливост, бидејќи иако можат да ги подобрат својствата на меѓуфазно поврзување, може да доведат до намалување на механичките својства на влакната.
- Изборот на метод на модификација треба да се базира на барањата на апликацијата, за да се проценат перформансите на самото влакно и вкупните перформанси на композитниот материјал за да се подобри ефектот.
