view in publisher's site

Surface modification of polyethylene fiber by ozonation and its influence on the mechanical properties of Strain-Hardening Cementitious Composites

Polyethylene (PE) fibers are widely used to develop high strength Strain-Hardening Cementitious Composites (SHCC). Unlike Polyvinyl Alcohol (PVA) fiber, which has relatively low tensile strength and strong bond with matrix, the high tensile strength of the PE fiber is not fully utilized in the system, due to the hydrophobic nature of the fibers. In this study, a promising fiber treatment method by using ozone and ozone-derived hydroxyl radicals is developed to modify the surface properties of PE fibers, aiming to improve the fiber/matrix interactions and then the tensile performance of resulting SHCC. Firstly, feasibility and mechanism of ozonation are revealed by competition kinetic technology, and the XPS results indicate that only hydroxyl groups can be introduced to the PE fiber by optimizing the ozone (O3) concentration and treating time, and surface roughness of the PE fiber is also increased due to the etch effect from ozonation. For the tensile performance of SHCC, compared to the composites with pristine fibers, PE fibers treated with O3 for 30 and 60 min can improve the ultimate tensile strain of SHCC by 1.3 and 2.5 times, respectively. This significant enhancement in deformation capacity of SHCC is attributed to the increased chemical bond and frictional bond after fiber treatment, as the results from single fiber pullout tests show that the fiber/matrix frictional bond is increased from 2.35 MPa (pristine PE) to 3.13 MPa (O3 (30 min)/PE) and 3.38 MPa (O3 (60 min)/PE). The research outcomes provide a novel way on surface treatment for PE fibers to improve the tensile performance of SHCC.

اصلاح سطح الیاف پلی‌اتیلن با استفاده از فرآیند ازن زنی و تاثیر آن بر خواص مکانیکی کامپوزیت های سازگار با کرنش

فیبرهای پلی اتیلن (PE)به طور گسترده برای توسعه استحکام بالا کامپوزیت های سیمانی سخت کننده سخت کننده (SHCC)استفاده می‌شوند. بر خلاف الیاف پلی‌وینیل الکل (PVA)که استحکام کششی نسبتا کمی دارد و پیوند قوی با ماتریس دارد، استحکام کششی بالای الیاف PE به دلیل ماهیت آب‌گریز الیاف به طور کامل در سیستم استفاده نمی‌شود. در این مطالعه، یک روش تصفیه الیاف امید بخش با استفاده از رادیکال‌های هیدروکسیل مشتق از اوزون و اوزون برای اصلاح خواص سطحی الیاف PE با هدف بهبود تعاملات فیبر / ماتریس و سپس عملکرد کششی SHCC حاصل توسعه داده شده‌است. در مرحله اول، امکان‌سنجی و مکانیزم ازناسیون توسط تکنولوژی سینتیک رقابت نشان داده می‌شود و نتایج XPS نشان می‌دهد که تنها گروه‌های هیدروکسیل می‌توانند با بهینه‌سازی غلظت ازن (O۳)و زمان عمل‌آوری به فیبر PE وارد شوند و زبری سطح فیبر PE نیز به دلیل اثر اچینگ از ازناسیون افزایش می‌یابد. برای عملکرد کششی SHCC، در مقایسه با کامپوزیت های با الیاف خام، الیاف PE تیمار شده با Al۲O۳ به مدت ۳۰ و ۶۰ دقیقه می‌توانند کرنش کششی نهایی SHCC را به ترتیب ۱.۳ و ۲.۵ برابر بهبود بخشند. این افزایش قابل‌توجه در ظرفیت تغییر شکل SHCC به افزایش پیوند شیمیایی و پیوند اصطکاکی پس از عملیات فیبر نسبت داده می‌شود، همانطور که نتایج تست‌های تکفاز فیبر نشان می‌دهد که پیوند اصطکاکی فیبر / ماتریس از ۲.۳۵ MPa (دست‌نخورده PE)به ۳.۱۳ MPa (۳۰ دقیقه)/ PE و ۳.۳۸ MPa (۶۰ دقیقه)/ PE افزایش می‌یابد. نتایج این تحقیق روش جدیدی را در عملیات سطحی برای الیاف PE به منظور بهبود عملکرد کششی SHCC فراهم می‌کند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Mechanical Engineering
  • ترجمه مقاله Mechanical Engineering
  • مقاله مهندسی مکانیک
  • ترجمه مقاله مهندسی مکانیک
  • مقاله Industrial and Manufacturing Engineering
  • ترجمه مقاله Industrial and Manufacturing Engineering
  • مقاله مهندسی صنایع و ساخت
  • ترجمه مقاله مهندسی صنایع و ساخت
  • مقاله Mechanics of Materials
  • ترجمه مقاله Mechanics of Materials
  • مقاله مکانیک مواد
  • ترجمه مقاله مکانیک مواد
  • مقاله Ceramics and Composites
  • ترجمه مقاله Ceramics and Composites
  • مقاله سرامیک و کامپوزیت ها
  • ترجمه مقاله سرامیک و کامپوزیت ها
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.