Bazalta šķiedru virsmas modifikācijas pētījumu apskats

Kā augstas veiktspējas neorganiskas šķiedras materiāls, bazalta šķiedrai ir lieliskas mehāniskās īpašības, Ķīmiskā izturība un stabilitāte augstā temperatūrā ir novedusi pie dažādiem pielietojumiem būvniecībā, kompozītmateriālos un vides aizsardzībā. Tomēr bazalta šķiedrām ir gludas virsmas un tām trūkst aktīvo funkcionālo grupu, kā rezultātā tām ir sliktas starpfāžu saites īpašības ar matricas materiāliem. Tāpēc bazalta šķiedru virsmas modifikācija var ievērojami uzlabot to starpfāžu saites īpašības un paplašināt to pielietojumu kompozītmateriālos un vides aizsardzības jomā. Tālāk ir sniegts vairāku galveno modifikācijas metožu pētījumu progress.

1. Silāna savienojošās vielas virsmas modifikācija

Silāna savienojošais līdzeklis ir plaši izmantots virsmas apstrādes līdzeklis, kas uzlabo šķiedru un matricas materiālu saskarnes savienojuma īpašības, izmantojot ķīmisko saiti.

KH-550 modifikācija

Pētījums rāda, ka bazalta šķiedru apstrāde ar silāna savienojošā aģenta KH-550 šķīdumu veido stabilas ķīmiskās saites uz šķiedras virsmas un uzlabo starpfāžu saiti starp šķiedru un asfaltu. Saprātīgā KH-550 koncentrācija ir 1,0%, un apstrādes laiks ir 30 minūtes. Pēc modifikācijas saķere starp bazalta šķiedru un asfaltu uzlabojās par 1 pakāpi. Eļļas absorbcijas ātrums palielinājās par 65,5%, kas ievērojami uzlaboja saķeri ar asfaltu.

KH-570 Modifikācija

KH-570 modificē bazalta šķiedras, lai padarītu to virsmu raupjāku un palielinātu aktīvos punktus uz šķiedras virsmas. Kompozītmateriālā, palielinoties modificētās šķiedras garumam un pievienošanas daudzumam, ievērojami uzlabojas kompozītmateriāla mehāniskās īpašības.

2. Virsmaktīvās vielas modifikācija

CTAC modifikācija

Bazalta šķiedru fizikāla pārklāšana ar katjonu virsmaktīvo vielu cetiltrimetilamonija hlorīdu (CTAC) uzlabo šķiedru hidrofilitāti un disperģējamību ūdenī. Šai modifikācijas metodei ir būtiska ietekme uz mikrobu plēves adhēziju: mikrobu adhēzijas stiprība ir ievērojami palielināta. Mikrobu piesaistes daudzuma palielināšana atvieglo pielietojumu notekūdeņu attīrīšanā.

3. Organiskās dzelzs šķidrās fāzes nogulsnēšanās modifikācija

Bazalta šķiedru modifikācija ar organiskās dzelzs šķidrās fāzes nogulsnēšanos var uzlabot šķiedras virsmas bioadhēzijas spēju un vēl vairāk paplašināt tās pielietojumu notekūdeņu attīrīšanas jomā. Šī modifikācijas metode var veidot stabilu dzelzs oksīda pārklājumu uz šķiedras virsmas, lai uzlabotu tās adsorbciju un piesārņotāju noārdīšanos.

4. Pārklājuma modifikācija ar nano-silīcija dioksīdu

Nanosilīcija daļiņas ir vienmērīgi izkliedētas infiltrācijas vai dispersijas šķīdumā, un tās var būt bazalta šķiedras pārklājuma modifikācija: starp bazalta šķiedru un epoksīdsveķiem nanosilīcija daļiņas darbojas kā tilts, ievērojami uzlabojot abu starpfāžu saderību. Pēc modifikācijas palielinās bazalta šķiedras virsmas raupjums, palielinās īpatnējā virsmas platība un palielinās skābekli saturošo funkcionālo grupu daudzums. Pētījums parādīja, ka, izmantojot ar nanosilīcija modificētu bazalta šķiedras nesēju: faktiskais mikrobiālās plēves daudzums uz gramu uzmontētās šķiedras palielinājās par 21,39%. Piesārņotāju noņemšanas efektivitāte ievērojami uzlabojās.

Secinājums un perspektīva

Bazalta šķiedru virsmas aktivitāte, starpfāžu saistīšanas īpašības un funkcionalitāte tika ievērojami uzlabota, izmantojot dažādas virsmas modifikācijas metodes. Starp tām:

1. Silāna savienojuma aģenta modifikācija ir piemērotāka bazalta šķiedru saķeres uzlabošanai ar matricas materiāliem (piemēram, cementu, asfaltu, epoksīdsveķiem utt.).
2. Virsmaktīvās vielas modifikācija un organiskā dzelzs nogulsnēšanās modifikācija ir piemērotākas vides aizsardzības jomā, īpaši mikrobu nesēju izmantošanai notekūdeņu attīrīšanā.
3. Nano-silīcija dioksīda pārklājuma modifikācijai ar mehānisko un funkcionālo īpašību uzlabošanas priekšrocībām ir plašas perspektīvas elektrotehnikas jomā. Kompozītmateriāli un vides aizsardzība.

Turpmākie pētījumi var vēl vairāk optimizēt modifikācijas procesa parametrus un izpētīt dažādu modifikācijas metožu sinerģisko efektu, lai apmierinātu dažādu lietojumu vajadzības.