Krahasimi i efekteve të metodave të ndryshme të modifikimit në vetitë mekanike të fibrave të bazaltit
1. Efekti i modifikimit të agjentit çiftëzues të silanit në vetitë mekanike
Agjentët e çiftëzimit të silanit (p.sh. KH-550 dhe KH-570) formojnë një shtresë reaktive në sipërfaqen e fibrave të bazaltit përmes Kimike lidhje, e cila përmirëson lidhjen ndërfaqësore midis fibrave dhe substratit, dhe në të njëjtën kohë, ka një efekt të caktuar në vetitë mekanike të fibrave.
KH-550 i modifikuar:
Avantazhet: formojnë një lidhje kimike në sipërfaqen e fibrës dhe përmirësojnë ngjitjen midis fibrës dhe substratit, pa dëmtuar ndjeshëm vetitë mekanike të vetë fibrës.
Ndikimi: Studimet tregojnë se pas modifikimit KH-550, rezistenca në tërheqje dhe moduli i elasticitetit të fibrave të bazaltit mbeten praktikisht të pandryshuara, por për shkak të përmirësimit të vetive të lidhjes ndërfaqësore, vetitë e përgjithshme mekanike të materialit kompozit përmirësohen ndjeshëm.
Modifikimi i KH-570:
Avantazhet: KH-570 ashpërson sipërfaqen e fibrave të bazaltit dhe përmirëson ngulitjen e tyre mekanike me matricën.
Ndikimi: Ndërsa ashpërsimi i sipërfaqes mund ta ulë pak rezistencën në tërheqje të fibrave, forca, fortësia dhe qëndrueshmëria e përgjithshme e kompozitit përmirësohen ndjeshëm për shkak të vetive të përmirësuara të lidhjes ndërfaqësore.
2. Efekti i modifikimit të surfaktantit në vetitë mekanike
Surfaktantët kationikë (p.sh. CTAC) formojnë një shtresë në sipërfaqen e fibrave kryesisht nëpërmjet adsorbimit fizik, dhe qëllimi i tyre kryesor është të përmirësojnë hidrofilitetin dhe shpërndarjen e fibrave.
Avantazhi:Modifikimi i surfaktantit nuk ka pothuajse asnjë efekt erozioni kimik në sipërfaqen e fibrës, kështu që ka më pak efekt në vetitë mekanike të fibrës.
Ndikimi: Rezistenca në tërheqje dhe moduli elastik i fibrës mbeten praktikisht të pandryshuara pas modifikimit CTAC. Modifikimi përmirëson kryesisht dispersibilitetin dhe hidrofilitetin e fibrave, në mënyrë që materiali i matricës t'i mbështjellë në mënyrë uniforme fibrat, duke përmirësuar kështu në mënyrë indirekte vetitë mekanike të kompozitëve.
3. Efekti i modifikimit të veshjes me nanosilikë në vetitë mekanike
Veshje nano-silicë përmirëson ashpërsinë e sipërfaqes dhe aftësinë e lidhjes ndërfaqësore midis fibrave dhe matricës duke formuar një shtresë uniforme nanopjesëzash në sipërfaqen e fibrave të bazaltit.
Avantazhi: Grimcat nano-silicë veprojnë si një "urë" në sipërfaqen e fibrave, duke forcuar lidhjen midis fibrave dhe matricës.
Ndikimi:Veshja e nanopjesëzave të silicës mund të shkaktojë dëmtime të lehta fizike në sipërfaqen e fibrave, por ndikimi i saj në rezistencën në tërheqje të fibrave është i vogël (zakonisht më pak se 5%). Pas modifikimit, vetitë e përgjithshme mekanike (p.sh., rezistenca në tërheqje, rezistenca në përkulje) e materialit kompozit mund të përmirësohen ndjeshëm, deri në 15%-30%.
4. Efekti i modifikimit të depozitimit të hekurit organik në fazën e lëngshme në vetitë mekanike
Metoda e depozitimit të hekurit organik në fazë të lëngshme përdoret kryesisht për të rritur aftësinë bio-ngjitëse të fibrave të bazaltit, dhe përmirësimi i vetive mekanike është më indirekt.
Avantazhi: Formimi i veshjes ka një efekt të vogël në vetitë mekanike të fibrës dhe kryesisht rrit funksionalitetin e fibrës.
Ndikimi:Shtresa e veshjes mund ta rrisë pak ngurtësinë e fibrës, por ndikimi në rezistencën në tërheqje ose në përkulje nuk është i rëndësishëm. Vetitë mekanike të kompozitëve të modifikuar janë të kufizuara dhe ato përdoren më shpesh në fushën e mbrojtjes së mjedisit.
5. Efekti i modifikimeve të tjera fizike ose kimike në vetitë mekanike
Metodat fizike (p.sh. trajtimi termik):
Trajtimi termik mund të ndryshojë strukturën sipërfaqësore të fibrës, por mund të shkaktojë dëmtim termik të vetë fibrës, duke rezultuar në një ulje të rezistencës në tërheqje. Trajtimi i duhur termik ndihmon në heqjen e shtresës së papastërtisë në sipërfaqen e fibrës, duke përmirësuar kështu në mënyrë indirekte vetitë e lidhjes ndërfaqësore midis fibrës dhe matricës.
Modifikimi i gdhendjes kimike:
Gdhendja kimike (p.sh., trajtimi me acid) e ashpërson sipërfaqen e fibrës dhe rrit ngulitjen mekanike të ndërfaqes. Megjithatë, gdhendja mund ta dobësojë vetë fibrën, duke rezultuar në një humbje të vetive të tërheqjes, të cilat duhet të peshohen.
Tabela Gjithëpërfshirëse Krahasuese
| Metodat e Modifikimit | Vetitë mekanike ndikojnë drejtpërdrejt | Përmirësimi i vetive të përgjithshme mekanike të kompozitëve | Mekanizmi kryesor i veprimit |
| Agjent silanik për bashkim (KH-550) | Kryesisht i paprekur | Rritje e konsiderueshme | Lidhje kimike për lidhje të përmirësuar ndërfaqësore |
| Agjent silani për bashkim (KH-570) | Ashpërsimi i sipërfaqes çon në dobësim të lehtë të fibrave | Rritje e konsiderueshme | Ngulitje mekanike e përmirësuar |
| Surfaktant CTAC | Kryesisht i paprekur | Promovim indirekt | Shpërndarje dhe hidrofilitet i përmirësuar |
| Veshje me dioksid nanosilikoni | Dobësim i lehtë i forcës së fibrave (jo më shumë se 5%) | Rritje e ndjeshme (15%-30%) | Rrit ashpërsinë dhe përmirëson përputhshmërinë ndërfaqësore |
| Modifikimi i depozitimit organik të hekurit | Kryesisht i paprekur | Promovim i kufizuar | Bio-lidhje e përmirësuar |
| trajtim i nxehtë (p.sh. i metalit) | Mund të shkaktojë dëmtime termike që rezultojnë në humbje të forcës së fibrave | Promovim indirekt | Heqja e shtresës së papastërtisë sipërfaqësore dhe përmirësimi i vetive të lidhjes ndërfaqësore |
| Modifikimi i gdhendjes kimike | Ashpërsimi rrit lidhjen ndërfaqësore, por mund të dobësojë fibrat | Promovim i kufizuar | Ashpërsim sipërfaqësor për futje mekanike më të mirë |
Përfundim
- Agjenti çiftëzues i silanit dhe veshja me nano-silicë janë aktualisht metodat e modifikimit që kanë efektin më të vogël në vetitë mekanike të fibrave të bazaltit, ndërsa në të njëjtën kohë përmirësojnë në mënyrë më të konsiderueshme vetitë e përgjithshme mekanike të kompozitëve.
- Modifikimi i surfaktantëve nuk ka pothuajse asnjë efekt të drejtpërdrejtë në vetitë mekanike të fibrave dhe është i përshtatshëm për skenarë që duhet të përmirësojnë shpërndarjen ose hidrofilitetin e fibrave.
- Gdhendja kimike dhe trajtimi termik duhet të përdoren me kujdes, sepse megjithëse ato mund të përmirësojnë vetitë e lidhjes ndërfaqësore, ato mund të çojnë në një ulje të vetive mekanike të fibrave.
- Zgjedhja e metodës së modifikimit duhet të bazohet në kërkesat e aplikimit për të peshuar performancën e vetë fibrës dhe performancën e përgjithshme të materialit kompozit për të përmirësuar efektin.
