การเปรียบเทียบผลของวิธีการดัดแปลงที่แตกต่างกันต่อคุณสมบัติเชิงกลของเส้นใยบะซอลต์
1.ผลของการดัดแปลงสารจับคู่ไซเลนต่อคุณสมบัติเชิงกล
สารจับคู่ไซเลน (เช่น KH-550 และ KH-570) ก่อให้เกิดการเคลือบปฏิกิริยาบนพื้นผิวของเส้นใยบะซอลต์ผ่าน เคมี พันธะซึ่งช่วยปรับปรุงพันธะระหว่างอินเทอร์เฟซของเส้นใยและพื้นผิว และในเวลาเดียวกันยังส่งผลต่อคุณสมบัติเชิงกลของเส้นใยในระดับหนึ่งอีกด้วย
KH-550 ดัดแปลง:
ข้อดี: สร้างพันธะเคมีบนพื้นผิวของเส้นใย และปรับปรุงการยึดเกาะระหว่างเส้นใยและพื้นผิว โดยไม่ทำลายคุณสมบัติเชิงกลของเส้นใยอย่างมีนัยสำคัญ
ผลกระทบ: การศึกษาแสดงให้เห็นว่าหลังจากการดัดแปลง KH-550 ความแข็งแรงแรงดึงและโมดูลัสความยืดหยุ่นของเส้นใยบะซอลต์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงโดยพื้นฐาน แต่เนื่องจากคุณสมบัติการยึดติดที่ส่วนต่อประสานได้รับการปรับปรุง คุณสมบัติทางกลโดยรวมของวัสดุคอมโพสิตจึงได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ
การปรับเปลี่ยน KH-570:
ข้อดี: KH-570 ทำให้พื้นผิวของเส้นใยบะซอลต์หยาบขึ้นและปรับปรุงการฝังเชิงกลกับเมทริกซ์
ผลกระทบ: แม้ว่าการทำให้พื้นผิวขรุขระอาจลดความแข็งแรงแรงดึงของเส้นใยเล็กน้อย แต่ความแข็งแรงโดยรวม ความเหนียว และความทนทานของวัสดุผสมได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญเนื่องมาจากคุณสมบัติการยึดติดส่วนต่อประสานที่ได้รับการปรับปรุง
2.ผลของการดัดแปลงสารลดแรงตึงผิวต่อคุณสมบัติเชิงกล
สารลดแรงตึงผิวประจุบวก (เช่น CTAC) ก่อให้เกิดการเคลือบบนพื้นผิวของเส้นใยโดยหลักแล้วผ่านการดูดซับทางกายภาพ และวัตถุประสงค์หลักคือเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติชอบน้ำและการกระจายตัวของเส้นใย
ข้อได้เปรียบ:การดัดแปลงสารลดแรงตึงผิวแทบไม่มีผลการกัดกร่อนทางเคมีต่อพื้นผิวของเส้นใย จึงส่งผลต่อคุณสมบัติเชิงกลของเส้นใยน้อยลง
ผลกระทบ: ความแข็งแรงดึงและโมดูลัสยืดหยุ่นของเส้นใยแทบจะไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากการดัดแปลง CTAC การปรับปรุงนี้ช่วยปรับปรุงการกระจายตัวและคุณสมบัติการดูดซับน้ำของเส้นใยเป็นหลัก ทำให้วัสดุเมทริกซ์ห่อหุ้มเส้นใยได้อย่างสม่ำเสมอ ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุผสมโดยอ้อม
3.ผลของการดัดแปลงการเคลือบนาโนซิลิกาต่อคุณสมบัติเชิงกล
การเคลือบนาโนซิลิกาช่วยปรับปรุงความหยาบของพื้นผิวและความสามารถในการยึดเกาะระหว่างเส้นใยและเมทริกซ์โดยการสร้างชั้นอนุภาคนาโนที่สม่ำเสมอบนพื้นผิวของเส้นใยบะซอลต์
ข้อได้เปรียบ: อนุภาคนาโนซิลิกาทำหน้าที่เป็น “สะพาน” บนพื้นผิวของเส้นใย เสริมความแข็งแรงให้กับพันธะระหว่างเส้นใยและเมทริกซ์
ผลกระทบ:การเคลือบด้วยอนุภาคนาโนซิลิกาอาจทำให้เกิดความเสียหายทางกายภาพเล็กน้อยต่อพื้นผิวของเส้นใย แต่ผลกระทบต่อความแข็งแรงแรงดึงของเส้นใยมีน้อย (โดยปกติน้อยกว่า 5%) หลังจากการปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลโดยรวม (เช่น ความแข็งแรงแรงดึง ความแข็งแรงดัด) ของวัสดุคอมโพสิตสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญ สูงถึง 15%-30%
4.ผลของการดัดแปลงเฟสการสะสมของเหลวเหล็กอินทรีย์ต่อคุณสมบัติเชิงกล
วิธีการสะสมของเหลวในเฟสเหล็กอินทรีย์ส่วนใหญ่ใช้เพื่อเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะทางชีวภาพของเส้นใยบะซอลต์ และการเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลนั้นเป็นแบบทางอ้อมมากกว่า
ข้อได้เปรียบ: การเกิดการเคลือบมีผลเพียงเล็กน้อยต่อคุณสมบัติเชิงกลของเส้นใย และช่วยเพิ่มการทำงานของเส้นใยเป็นหลัก
ผลกระทบ:ชั้นเคลือบอาจเพิ่มความแข็งแกร่งของเส้นใยได้เล็กน้อย แต่ผลกระทบต่อแรงดึงหรือแรงดัดไม่มากนัก คุณสมบัติเชิงกลของวัสดุผสมที่ผ่านการดัดแปลงยังมีจำกัด และมักถูกนำมาใช้ในงานด้านการปกป้องสิ่งแวดล้อม
5. ผลกระทบของการดัดแปลงทางกายภาพหรือทางเคมีอื่นๆ ต่อคุณสมบัติเชิงกล
วิธีการทางกายภาพ (เช่น การอบด้วยความร้อน):
การอบด้วยความร้อนอาจเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพื้นผิวของเส้นใย แต่อาจทำให้เกิดความเสียหายต่อเส้นใยเองจากความร้อน ส่งผลให้ความแข็งแรงดึงลดลง การอบด้วยความร้อนที่เหมาะสมจะช่วยขจัดชั้นสิ่งเจือปนบนพื้นผิวของเส้นใย ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติการยึดเกาะระหว่างเส้นใยและเมทริกซ์โดยอ้อม
การดัดแปลงการกัดกร่อนทางเคมี:
การกัดกร่อนทางเคมี (เช่น การบำบัดด้วยกรด) จะทำให้พื้นผิวเส้นใยหยาบและเพิ่มประสิทธิภาพการฝังตัวเชิงกลของอินเทอร์เฟซ อย่างไรก็ตาม การกัดกร่อนอาจทำให้เส้นใยอ่อนตัวลง ส่งผลให้สูญเสียคุณสมบัติแรงดึง ซึ่งจำเป็นต้องชั่งน้ำหนัก
ตารางเปรียบเทียบแบบครอบคลุม
| วิธีการปรับเปลี่ยน | คุณสมบัติเชิงกลส่งผลโดยตรง | การปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลโดยรวมของวัสดุผสม | กลไกการออกฤทธิ์หลัก |
| สารจับคู่ไซเลน (KH-550) | ไม่ได้รับผลกระทบมากนัก | เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ | พันธะเคมีเพื่อการเชื่อมประสานระหว่างส่วนต่อประสานที่ดีขึ้น |
| สารจับคู่ไซเลน（KH-570） | การที่พื้นผิวขรุขระทำให้เส้นใยอ่อนแอลงเล็กน้อย | เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ | การฝังเชิงกลที่ได้รับการปรับปรุง |
| สารลดแรงตึงผิว CTAC | ไม่ได้รับผลกระทบมากนัก | การส่งเสริมการขายทางอ้อม | การกระจายตัวและคุณสมบัติชอบน้ำที่ดีขึ้น |
| การเคลือบนาโนซิลิกอนไดออกไซด์ | ความแข็งแรงของเส้นใยลดลงเล็กน้อย (ไม่เกิน 5%) | เพิ่มขึ้นอย่างมาก (15%-30%) | เพิ่มความหยาบและเพิ่มความเข้ากันได้ของส่วนต่อประสาน |
| การดัดแปลงการสะสมเหล็กอินทรีย์ | ไม่ได้รับผลกระทบมากนัก | โปรโมชั่นมีจำนวนจำกัด | การยึดติดทางชีวภาพที่ได้รับการปรับปรุง |
| การอบด้วยความร้อน (เช่น โลหะ) | อาจทำให้เกิดความเสียหายจากความร้อน ส่งผลให้สูญเสียความแข็งแรงของเส้นใย | การส่งเสริมการขายทางอ้อม | การกำจัดชั้นสิ่งเจือปนบนพื้นผิวและการปรับปรุงคุณสมบัติการยึดติดระหว่างส่วนต่อประสาน |
| การดัดแปลงการกัดกร่อนทางเคมี | การขรุขระจะช่วยเพิ่มการยึดเกาะระหว่างส่วนต่อประสานแต่ก็อาจทำให้เส้นใยอ่อนแอลงได้ | โปรโมชั่นมีจำนวนจำกัด | การขัดผิวให้หยาบเพื่อการแทรกเชิงกลที่ดีขึ้น |
บทสรุป
- ปัจจุบัน สารจับคู่ไซเลนและการเคลือบนาโนซิลิกาเป็นวิธีการปรับเปลี่ยนที่มีผลกระทบต่อคุณสมบัติเชิงกลของเส้นใยบะซอลต์น้อยที่สุด ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลโดยรวมของคอมโพสิตอย่างมีนัยสำคัญที่สุด
- การดัดแปลงสารลดแรงตึงผิวแทบไม่มีผลโดยตรงต่อคุณสมบัติเชิงกลของเส้นใย และเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการปรับปรุงการกระจายตัวหรือคุณสมบัติชอบน้ำของเส้นใย
- ควรใช้การกัดกร่อนทางเคมีและการอบด้วยความร้อนด้วยความระมัดระวัง เนื่องจากแม้ว่าวิธีการเหล่านี้จะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติการยึดติดระหว่างส่วนต่อประสานได้ แต่ก็อาจทำให้คุณสมบัติเชิงกลของเส้นใยลดลงได้
- การเลือกวิธีการปรับเปลี่ยนควรขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งานเพื่อชั่งน้ำหนักระหว่างประสิทธิภาพของเส้นใยเองและประสิทธิภาพโดยรวมของวัสดุคอมโพสิตเพื่อปรับปรุงผลลัพธ์
