Basaltkiudude pinna modifitseerimise uuringute ülevaade
Kõrge jõudlusega anorgaanilise kiudmaterjalina on basaltkiul suurepärased mehaanilised omadused, Keemiline vastupidavus ja kõrge temperatuuri stabiilsus on viinud mitmesuguste rakendusteni tsiviilehituses, komposiitmaterjalides ja keskkonnakaitses. Basaltkiududel on aga siledad pinnad ja puuduvad aktiivsed funktsionaalrühmad, mille tulemuseks on halvad pindadevahelised sidumisomadused maatriksmaterjalidega. Seetõttu võib basaltkiudude pinna modifitseerimine oluliselt parandada nende pindadevahelisi sidumisomadusi ja laiendada nende rakendamist komposiitide ja keskkonnakaitse valdkonnas. Järgnevalt on toodud mitmete peamiste modifitseerimismeetodite uurimistöö edusammud.
- Silaani sidestusaine pinna modifitseerimine
Silaani sidestusaine on tavaliselt kasutatav pinnatöötlusaine, mis parandab keemilise sidumise kaudu kiudude ja maatriksmaterjalide vahelisi pindadevahelisi sidumisomadusi.
KH-550 modifikatsioon
Uuring näitab, et basaltkiudude töötlemine silaani sidestusaine KH-550 lahusega moodustab kiudude pinnal stabiilsed keemilised sidemed ja parandab kiudude ja asfaldi vahelist pindadevahelist sidet. KH-550 mõistlik kontsentratsioon on 1,0% ja töötlusaeg 30 minutit. Pärast modifitseerimist paranes basaltkiudude ja asfaldi vaheline adhesioon 1 astme võrra. Õli imendumise kiirus suurenes 65,5%, mis parandas oluliselt asfaldiga adhesiooni.
KH-570 Modifikatsioon
KH-570 modifitseerib basaltkiude, et karestada nende pinda ja suurendada kiu pinnal aktiivsete punktide arvu. Komposiitmaterjalis paranevad modifitseeritud kiu pikkuse ja lisandi hulga suurenemisega komposiitmaterjali mehaanilised omadused märkimisväärselt.
- Pindaktiivse aine modifitseerimine
CTAC modifikatsioon
Basaltkiudude füüsikaline katmine katioonse pindaktiivse aine tsetüültrimetüülammooniumkloriidiga (CTAC) parandab kiudude hüdrofiilsust ja dispergeeruvust vees. Sellel modifitseerimismeetodil on oluline mõju mikroobse kile adhesioonile: mikroobide adhesioonitugevus suureneb oluliselt. Mikroobide kinnitumise hulga suurendamine hõlbustab rakendamist reoveepuhastuses.
- Orgaanilise raua vedelfaasi sadestumise modifitseerimine
Basaltkiudude modifitseerimine orgaanilise raua vedelfaasi sadestamise teel võib parandada kiudude pinna bioadhesioonivõimet ja veelgi laiendada selle rakendamist reoveepuhastuse valdkonnas. See modifitseerimismeetod võib moodustada kiudude pinnale stabiilse raudoksiidi katte, et parandada nende adsorptsiooni ja saasteainete lagundamist.
- Katte modifitseerimine nano-silikageeliga
Nanosilika osakesed on infiltratsioonis või dispersioonis ühtlaselt hajutatud ja neid saab basaltkiu katte modifikatsioonina kasutada: basaltkiu ja epoksüvaigu vahel toimivad nanosilika osakesed silla rollis, parandades oluliselt kahe kihi vahelist ühilduvust. Pärast modifitseerimist suureneb basaltkiu pinna karedus, eripind ja hapnikku sisaldavate funktsionaalrühmade arv. Uuring näitas, et nanosilikaga modifitseeritud basaltkiu kandja kasutamisel suurenes mikroobse kile tegelik kogus grammi kiu kohta 21,39%. Saasteainete eemaldamise efektiivsus paranes oluliselt.
Kokkuvõte ja väljavaated
Basaltkiudude pinnaaktiivsust, faasidevahelisi sidumisomadusi ja funktsionaalsust parandati oluliselt erinevate pinna modifitseerimise meetoditega. Nende hulgas:
- Silaani sidestusagensi modifikatsioon sobib paremini basaltkiudude adhesiooni parandamiseks maatriksmaterjalidega (nt tsement, asfalt, epoksüvaik jne).
- Pindaktiivsete ainete modifitseerimine ja orgaanilise raua sadestamise modifitseerimine sobivad paremini keskkonnakaitse valdkonnas, eriti mikroobsete kandjate kasutamiseks reoveepuhastuses.
- Nano-ränidioksiidist katte modifitseerimine, mille eelised on mehaaniliste ja funktsionaalsete omaduste parandamine, pakub laia valikut väljavaateid tehnoloogia valdkonnas. Komposiitmaterjalid ja keskkonnakaitse.
Edasised uuringud saavad modifitseerimisprotsessi parameetreid veelgi optimeerida ja uurida erinevate modifitseerimismeetodite sünergilist efekti, et rahuldada erinevate rakenduste vajadusi.
