Bazalto pluoštų paviršiaus modifikavimo tyrimų apžvalga

Kaip aukštos kokybės neorganinė pluošto medžiaga, bazalto pluoštas pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, Cheminė medžiaga Atsparumas ir stabilumas aukštoje temperatūroje lėmė įvairius pritaikymus civilinėje inžinerijoje, kompozicinėse medžiagose ir aplinkos apsaugos srityse. Tačiau bazalto pluoštai turi lygius paviršius ir neturi aktyvių funkcinių grupių, todėl jų tarpsluoksninės jungties savybės su matricinėmis medžiagomis yra prastos. Todėl bazalto pluoštų paviršiaus modifikavimas gali žymiai pagerinti jų tarpsluoksnines jungtis ir išplėsti jų pritaikymą kompozituose ir aplinkos apsaugos srityse. Toliau pateikiama kelių pagrindinių modifikavimo metodų tyrimų pažanga.

1. Silano jungiamosios medžiagos paviršiaus modifikavimas

Silano rišiklis yra dažniausiai naudojama paviršiaus apdorojimo medžiaga, kuri pagerina pluoštų ir matricos medžiagų tarpfazinio sukibimo savybes cheminio sujungimo būdu.

KH-550 modifikacija

Tyrimas rodo, kad bazalto pluoštų apdorojimas silano rišiklio KH-550 tirpalu suformuoja stabilius cheminius ryšius pluošto paviršiuje ir pagerina tarpfazinį pluošto ir asfalto sukibimą. Pagrįsta KH-550 koncentracija yra 1,0 %, o apdorojimo laikas – 30 minučių. Po modifikavimo bazalto pluošto ir asfalto sukibimas pagerėjo 1 laipsniu. Alyvos absorbcijos greitis padidėjo 65,5 %, o tai žymiai pagerino sukibimą su asfaltu.

KH-570 Modifikacija

KH-570 modifikuoja bazalto pluoštus, kad pašiurkštintų jų paviršių ir padidintų aktyviųjų taškų skaičių pluošto paviršiuje. Kompozitinėje medžiagoje, padidinus modifikuoto pluošto ilgį ir priedų kiekį, žymiai pagerėja kompozicinės medžiagos mechaninės savybės.

2. Paviršinio aktyvumo medžiagų modifikavimas

CTAC modifikacija

Bazalto pluoštų fizinis padengimas katijonine paviršinio aktyvumo medžiaga cetiltrimetilamonio chloridu (CTAC) pagerina pluoštų hidrofiliškumą ir dispersiškumą vandenyje. Šis modifikavimo metodas turi didelę įtaką mikrobų plėvelės sukibimui: žymiai padidėja mikrobų sukibimo stiprumas. Padidinus mikrobų prisitvirtinimo kiekį, palengvinamas pritaikymas nuotekų valyme.

3. Organinės geležies skystosios fazės nusodinimo modifikavimas

Bazalto pluoštų modifikavimas organinės geležies skystosios fazės nusodinimu gali pagerinti pluošto paviršiaus bioadhezinį gebėjimą ir dar labiau išplėsti jo pritaikymą nuotekų valymo srityje. Šis modifikavimo metodas gali suformuoti stabilią geležies oksido dangą ant pluošto paviršiaus, kad pagerėtų jo adsorbcija ir teršalų skaidymas.

4. Dangos modifikavimas nano-silicio dioksidu

Nanosilikato dalelės yra tolygiai disperguotos infiltratinėje arba dispersinėje terpėje ir gali būti bazalto pluošto dangos modifikacija: tarp bazalto pluošto ir epoksidinės dervos nanosililikato dalelės atlieka tiltelio vaidmenį, žymiai pagerindamos jų tarpusavio suderinamumą. Po modifikacijos padidėja bazalto pluošto paviršiaus šiurkštumas, padidėja savitasis paviršiaus plotas ir padidėja deguonį turinčių funkcinių grupių kiekis. Tyrimas parodė, kad naudojant nanosililikato modifikuotą bazalto pluošto nešiklį: faktinis mikrobinės plėvelės kiekis viename grame pritvirtinto pluošto padidėjo 21,39 %. Teršalų šalinimo efektyvumas žymiai pagerėjo.

Išvada ir perspektyva

Bazalto pluoštų paviršiaus aktyvumas, tarpfazinio sukibimo savybės ir funkcionalumas buvo žymiai pagerinti įvairiais paviršiaus modifikavimo metodais. Tarp jų:

1. Silano rišiklio modifikacija labiau tinka bazalto pluoštų sukibimui su matricinėmis medžiagomis (pvz., cementu, asfaltu, epoksidine derva ir kt.) pagerinti.
2. Paviršinio aktyvumo medžiagų modifikavimas ir organinių geležies nusėdimų modifikavimas labiau tinka aplinkos apsaugos sričiai, ypač mikrobų nešiklių naudojimui nuotekų valyme.
3. Nano-silicio dioksido dangos modifikavimas, pasižymintis mechaninių ir funkcinių savybių gerinimo privalumais, turi plačias perspektyvas šioje srityje. Kompozitinės medžiagos ir aplinkos apsauga.

Būsimi tyrimai gali dar labiau optimizuoti modifikavimo proceso parametrus ir ištirti skirtingų modifikavimo metodų sinergetinį poveikį, kad būtų patenkinti skirtingų taikymų poreikiai.