Pregled študij modifikacije površine bazaltnih vlaken
Kot visokozmogljiv anorganski vlaknasti material imajo bazaltna vlakna odlične mehanske lastnosti, Kemijsko Odpornost in stabilnost pri visokih temperaturah sta privedli do različnih aplikacij v gradbeništvu, kompozitnih materialih in varstvu okolja. Vendar pa imajo bazaltna vlakna gladke površine in nimajo aktivnih funkcionalnih skupin, kar ima za posledico slabe lastnosti medfaznega vezanja z matričnimi materiali. Zato lahko modifikacija površine bazaltnih vlaken znatno izboljša njihove lastnosti medfaznega vezanja in razširi njihovo uporabo v kompozitih in na področju varstva okolja. V nadaljevanju je predstavljen napredek raziskav več glavnih metod modifikacije.
- Modifikacija površine silanskega vezivnega sredstva
Silansko vezivno sredstvo je pogosto uporabljeno sredstvo za površinsko obdelavo, ki s kemično vezavo izboljša lastnosti medfaznega povezovanja vlaken in matričnih materialov.
Modifikacija KH-550
Študija kaže, da obdelava bazaltnih vlaken z raztopino silanskega vezivnega sredstva KH-550 tvori stabilne kemične vezi na površini vlaken in izboljša medfazno vez med vlakni in asfaltom. Razumna koncentracija KH-550 je 1,0 %, čas obdelave pa 30 minut. Po modifikaciji se je oprijem med bazaltnimi vlakni in asfaltom izboljšal za 1 stopnjo. Stopnja absorpcije olja se je povečala za 65,5 %, kar je znatno izboljšalo oprijem z asfaltom.
KH-570 Sprememba
KH-570 modificira bazaltna vlakna, da jim postane površina hrapava in poveča število aktivnih točk na površini vlaken. V kompozitnem materialu se z večanjem dolžine modificiranih vlaken in količino dodatka znatno izboljšajo mehanske lastnosti kompozitnega materiala.
- Modifikacija površinsko aktivnih snovi
Sprememba CTAC
Fizikalna prevleka bazaltnih vlaken s kationskim površinsko aktivnim sredstvom cetiltrimetilamonijevim kloridom (CTAC) izboljša hidrofilnost in disperzibilnost vlaken v vodi. Ta metoda modifikacije ima pomemben vpliv na oprijem mikrobnega filma: moč oprijema mikrobov se znatno poveča. Povečanje količine mikrobne vezave olajša uporabo pri čiščenju odpadne vode.
- Modifikacija nanašanja organskega železa v tekoči fazi
Modifikacija bazaltnih vlaken z nanašanjem organskega železa v tekoči fazi lahko izboljša bioadhezijsko sposobnost površine vlaken in dodatno razširi njihovo uporabo na področju čiščenja odpadnih voda. Ta metoda modifikacije lahko na površini vlaken tvori stabilno prevleko železovega oksida, kar izboljša njihovo adsorpcijo in razgradnjo onesnaževal.
- Modifikacija premaza z nano-silicijevim dioksidom
Nanodelci silicijevega dioksida so enakomerno razpršeni v infiltrantu ali disperziji in so lahko modifikacija prevleke iz bazaltnih vlaken: med bazaltnimi vlakni in epoksidno smolo imajo nanodelci silicijevega dioksida vlogo mostu, kar znatno izboljša medfazno združljivost med njima. Po modifikaciji se poveča hrapavost površine bazaltnih vlaken, specifična površina in število funkcionalnih skupin, ki vsebujejo kisik. Študija je pokazala, da se je z uporabo nosilca iz bazaltnih vlaken, modificiranega z nanodelci silicijevega dioksida, dejanska količina mikrobnega filma na gram nameščenih vlaken povečala za 21,39 %. Učinkovitost odstranjevanja onesnaževal se je znatno izboljšala.
Zaključek in napovedi
Površinska aktivnost, lastnosti medfaznih vezi in funkcionalnost bazaltnih vlaken so bile znatno izboljšane z različnimi metodami modifikacije površine. Med njimi so:
- Za izboljšanje oprijema bazaltnih vlaken z matričnimi materiali (npr. cement, asfalt, epoksidna smola itd.) je primernejša modifikacija s silanskim vezivnim sredstvom.
- Modifikacija površinsko aktivnih snovi in modifikacija z organskim odlaganjem železa sta primernejši za področje varstva okolja, zlasti za uporabo mikrobnih nosilcev pri čiščenju odplak.
- Modifikacija nanosilicijevih premazov, s prednostmi izboljšanja mehanskih in funkcionalnih lastnosti, ima širok spekter možnosti na področju Kompozitni materiali in varstvo okolja.
Prihodnje raziskave lahko dodatno optimizirajo parametre procesa modifikacije in raziščejo sinergijski učinek različnih metod modifikacije, da bi zadostile potrebam različnih aplikacij.
