Zašto prah staklenih vlakana povećava tvrdoću materijala?

Prah od staklenih vlakanaNije samo punilo; ono ojačava fizičkim preplitanjem na mikro nivou. Nakon topljenja i ekstruzije na visokoj temperaturi, a zatim mljevenja na niskoj temperaturi, prah staklenih vlakana bez alkalija (E-glass) i dalje održava visok omjer stranica i inertan je na površini. Ima oštre rubove, ali su nereaktivni i stvaraju mrežu potpore u matricama smole, cementa ili maltera. Raspodjela veličine čestica od 150 mesh do 400 mesh nudi kompromis između lakog raspršivanja i sile sidrenja, previše grube čestice će rezultirati taloženjem, a previše fine će oslabiti nosivost. Primjene koje su pogodnije za visokosjajne premaze ili precizno zalijevanje su ultrafine vrste, kao što je prah staklenih vlakana 1250.

Značajno poboljšanje tvrdoće podloge i otpornosti na habanje staklenim prahom proizilazi iz njegovih inherentnih fizičko-hemijskih svojstava i mikro-mehanizama unutar materijalnih sistema. Ovo ojačanje se prvenstveno odvija kroz dva puta: "fizičko ojačanje punjenjem" i "optimizacija međupovršinskog lijepljenja", sa sljedećim specifičnim principima:

Efekat fizičkog punjenja putem visoke intrinzične tvrdoće

Stakleni prah se prvenstveno sastoji od neorganskih spojeva poput silicija i borata. Nakon topljenja i hlađenja na visokoj temperaturi, formira amorfne čestice s Mohsovom tvrdoćom od 6-7, što daleko premašuje tvrdoću osnovnih materijala poput plastike, smola i konvencionalnih premaza (obično 2-4). Kada se ravnomjerno dispergira unutar matrice,stakleni prahugrađuje bezbroj "mikro-tvrdih čestica" u cijeli materijal:

Ove tvrde tačke direktno podnose vanjski pritisak i trenje, smanjujući naprezanje i habanje samog osnovnog materijala, djelujući kao "skelet otporan na habanje";

Prisustvo tvrdih vrhova inhibira plastičnu deformaciju na površini materijala. Kada vanjski predmet grebe po površini, čestice staklenog praha opiru se stvaranju ogrebotina, čime se povećava ukupna tvrdoća i otpornost na ogrebotine.

Zgusnuta struktura smanjuje putanje habanja

Čestice staklenog praha imaju fine dimenzije (obično mikrometarske do nanometarske skale) i odličnu disperzibilnost, ravnomjerno ispunjavajući mikroskopske pore u matričnom materijalu formirajući gustu kompozitnu strukturu:

Tokom topljenja ili stvrdnjavanja, stakleni prah formira kontinuiranu fazu s matricom, eliminirajući međufazne praznine i smanjujući lokalizirano habanje uzrokovano koncentracijom napona. To rezultira ujednačenijom i otpornijom površinom materijala na habanje.

Međupovršinsko lijepljenje poboljšava efikasnost prijenosa opterećenja

Stakleni prah pokazuje odličnu kompatibilnost s matričnim materijalima poput smola i plastike. Neki površinski modificirani stakleni prahovi mogu se hemijski vezati s matricom, formirajući čvrste međufazne veze.

Hemijska stabilnost otporna je na koroziju u okolišu

Stakleni prahPokazuje izvanrednu hemijsku inertnost, otporan na kiseline, alkalije, oksidaciju i starenje. Održava stabilne performanse u složenim okruženjima (npr. na otvorenom, u hemijskim okruženjima):

Sprečava oštećenja površinske strukture od hemijske korozije, čuvajući tvrdoću i otpornost na habanje;

Posebno kod premaza i tinti, otpornost staklenog praha na UV zračenje i starenje uzrokovano vlagom i toplotom usporava degradaciju matrice, produžavajući vijek trajanja materijala.