Basaltkiu tõus
Basaltkiud, lühendatult CBF, on anorgaaniline mittemetalliline pidevkiud, mis on toodetud ainult basaltmaagist kõrgel temperatuuril sulatamise ja venitamise teel. Sellel on mitte ainult suurepärased mehaanilised omadused, nagu suur tugevus ja kõrge elastsusmoodul, vaid ka hea Keemiline stabiilsus, kõrge temperatuuritaluvus ja kulueelised. Olulise mehaanilise tugevdava mineraalse funktsionaalse materjali ja rohelise konstruktsioonimaterjalina on basaltkiud edukalt liitunud minu riigi nelja peamise arenduskiudmaterjaliga (süsinikkiu, aramiidkiu ja ülikõrge molekulmassiga polüetüleenkiu kõrval).
Basaltkiu ettevalmistusprotsess hõlmab mitut põhietappi, sealhulgas materjali valikut, jahvatamist, sulatamist ja venitamist. Materjali valiku etapp nõuab piisavaid toormaagi varusid ja standarditele vastavaid jõudlusnäitajaid; jahvatamisetapp hõlmab toormaterjali purustamist, magnetilist eraldamist ja ühtlast segamist; sulatamisprotsessi käigus tuleb kasutatavat materjali eelsoojendada umbes 900 ℃-ni ja seejärel kuumutada elektriahjus temperatuurini 1300–1400 ℃; lõpuks venitatakse sulam venitamisprotsessi abil kiududeks ja seejärel keritakse silindriliseks tooteks selliste seadmete abil nagu liimimisvahend, kimpude pakkija, kiupinguti ja automaatne kerimismasin. Tasub märkida, et basaltmaagi keemiline koostis mõjutab otsustavalt kiudude moodustumise jõudlusnäitajaid. Liigne rauasisaldus võib põhjustada halba soojusläbilaskvust ja basaltisulami mittetäielikku sulamist, vähendades seeläbi sulamise efektiivsust. Lisaks võivad kiudude kvaliteeti mõjutada ka looduslikud tegurid, nagu basaldiladestuse koostise kõikumised ja ebaühtlane sisemine kristalliseerumine. Kuumutamise ajal kogunevad ahju põhjas asuvasse plaatina-roodiumi sulamist perforaatorisse tihedamad raudoksiidid, mis põhjustavad erosiooniprobleeme. Samal ajal on basaltil kitsas kiudude moodustumise temperatuurivahemik, kus kristallisatsioonitemperatuur langeb sisuliselt kokku venitustemperatuuriga; see kristallisatsiooninähtus mõjutab negatiivselt kiudude tõmbetugevust.
Basaltkiu peamine jõudlusvõrdlus teiste kiududega
Basaltkiudoma ainulaadsete omadustega on see tõusnud liidriks Kerge, ülitugevad komposiitmaterjalid. Sellel on lisaks suurepärasele tõmbetugevusele ja elastsusmoodulile ka pikk kasutusiga, saastevabad omadused, lai töötemperatuuride vahemik ja madal niiskuseimavus. Paljude kiudmaterjalide seas paistab basaltkiud silma selle poolest, et selles kasutatakse ainult ühte looduslikku mineraaltoorainet ning selle tootmisprotsess on keskkonnasõbralik ega vaja lisaaineid.
Järgnevalt süveneme basaltkiudude struktuurilistesse omadustesse, jõudluse eelistesse ja rakenduspotentsiaali erinevates valdkondades.
(1) Sideaine modifitseerimise protsess
Sideainete modifitseerimist kasutatakse laialdaselt komposiitmaterjalide faasidevahelise interaktsiooni parandamiseks, tugevdades seeläbi nende mehaanilisi, termilisi ja elektrilisi omadusi. See protsess kasutab sideainete "sildavat" efekti erinevate materjalide ühendamiseks, suurendades nende ühilduvust.
(2) Nano-modifitseerimise ja sidestusagensi modifitseerimise kombineeritud protsess
Basaltkiudkomposiite saab veelgi optimeerida nanomodifikatsiooni ja sidestusagensi modifitseerimise kombineeritud protsessi abil. See kombineeritud modifitseerimisprotsess võimaldab täielikult ära kasutada basaltkiudude suurepäraseid omadusi ja laiendada nende rakendusala.
Basaltkiul on lai rakenduspotentsiaal mitmes valdkonnas.
Näiteks keemiatööstuses saab seda kasutada korrosioonikindla materjalina; autotööstuses kulumiskindla ja hõõrdekindla materjalina, samuti sihtpiirkondades, mis peavad vastu madala kiirusega löökidele; ehitusvaldkonnas võib basaltkiud parandada betooni ja tsemendimördi tugevust ja vastupidavust. Lisaks on basaltkiul suurepärane kõrge temperatuuritaluvus, mistõttu sobib see autotööstuses kõrge temperatuuriga isolatsiooniks, tulekindluseks ja kuumakindluseks. Järgnevalt uurime üksikasjalikult basaltkiu rakendusi ehitusmaterjalide ja tsiviilehituse valdkonnas. Ehituses saab basaltkiudu kasutada pultrudeeritud profiilide või armatuurvarraste tootmiseks betoonarmatuuri jaoks. See on tugevam ja kergem kui teras, omades samal ajal loomulikku vastupidavust leelistele, roostele ja hapetele. Lisaks on basaltkiul sama soojuspaisumistegur kui betoonil, mistõttu on seda lihtne lõigata kindla pikkusega tükkideks, mis sobib ideaalselt ehitusrakendusteks.
Samamoodi mängib basaltkiud olulist rolli teedeehituses. Seda saab kasutada asfaltbetooni armeerimismaterjalina, parandades tõhusalt teekatte tõmbetugevust, sitkust ja vastupidavust roobastest tingitud deformatsioonile.
Lisaks on basaltkiul suurepärane jõudlus naftakeemia valdkonnas. See talub orgaaniliste gaaside erosiooni, pakkudes uut materjalivõimalust nafta- ja gaasitööstusele. Näiteks saab välja töötada uusi tooteid ja protsesse kergete ja ülitugevate basaltkiudmaterjalide ja komposiitide jaoks nafta ja gaasi, kuumade ja külmade vedelike ning puistematerjalide torujuhtmetranspordiks, samuti pikamaa- ja kõrgsurvevesiniku torujuhtmete tootmiseks.
Kokkuvõtteks võib öelda, et basaltkiud oma ainulaadsete omaduste ja laia rakenduspotentsiaaliga mängib üha olulisemat rolli erinevates valdkondades. Tehnoloogia pideva arenguga eeldatakse, et basaltkiu rakendusväljavaated laienevad veelgi.