Вплив розчинів кислот на формування структури базальтового волокна
DOI:
https://doi.org/10.32347/2310-0516.2018.10.96-101Ключові слова:
Температурна передісторія, Кислотостійкість базальтового волокна, Температура розплаву, Базальтові волокна, Зона кристалітності,Анотація
Перспективним напрямами досліджень і розвитком промислового виробництва визначило сталу тенденцію розвитку наукових досліджень і створення нових високоефективних теплозвукоізоляційних виробів з підвищеними експлуатаційними характеристиками. Базальтове волокно є екологічно чиста сировина для виробництва теплозвукоізоляційних виробів, яка має високу температуростійкість, кислотостійкість, що є одним з найважливіших показників. Базальтові волокна являють собою склоподібну або субмікрокристалічну речовину, поведінка якої в розчинах різної хімічної природи обумовлюється певними закономірностями. Стійкість базальтових волокон до дії неорганічних кислот залежить від їх хімічного складу і умов обробки. Підвищення температури розчину кислоти пришвидшує процес вилуговування, що супроводжується гідротермальним старінням скелету волокна, по аналогії з гідротермальним старінням силікагелів. Підвищення стійкості мінеральних волокон до дії неорганічних кислот під впливом термообробки відбувається за рахунок відповідних структурних змін матеріалу базальтового волокна. Залежність хімічного складу базальтового волокна, різних родовищ, температурна обробка розчину і кислотами, швидкість витягування, охолодження відіграє визначальну роль у формуванні структури. Метою досліджень є отримання гнучких теплозвукоізоляційних виробів на основі модифікованого базальтового волокна, базальтового волокна з розчинами кислот. Методами експериментальних досліджень були використані сучасні методи, такі як: хімічний елементний аналіз, оптична і електронна мікроскопія, гравіметричний аналіз та інші. Вивчення фізико-механічних властивостей і термомеханічних характеристик проведено по традиційним методикам згідно з нормативними документами. Факторами, які визначають структурні, фізико-механічні і хімічні властивості базальтового волокна є термічна передісторія базальтової породи/розплаву/волокна. Термічна передісторія базальтової породи: - умови остигання магматичної лави (швидкість охолодження, максимальна температура лави); - мінеральний склад; ступінь рівноваги породи. В залежності від співвідношення параметрів технологічного процесу, мінерального і хімічного складу базальтової шихти, процесу створення структури базальтового волокна можливо надати певну спрямованість, що дає можливість отримання базальтового волокна з наперед заданими властивостями. Перспективами подальши х досліджень є визначення режимів технологічного процесу (охолодження базальтового волокна і процеси стабілізації).
Посилання
REFERENCES
Zhang F.H. (2009). Interfacial shearing strength and reinforcing mechanisms of an epoxy composite reinforced using a carbon nanotube. J. Mater. Sci, 44(13), 3574–3577.
Deák T. (2010). Manufacturing and testing of long basalt fiber reinforced thermoplastic matrix composites. Polym. Eng. Sci, 50(12), 2448–2456.
Mészáros L. (2013). Preparation and mechanical properties of injection moulded polyamide 6 matrix hybrid nanocomposite. Compos. Sci. Technol, 75, 22–27.
Hoto R. (2011). Optimization of mechanical properties of basalt woven.APA-6 composite parts by means of velocity control. Proceedings of the 18ICCM, Korea.
Song J. (2014). Basalt fibre-reinforced PA1012 composites: Morphology, mechanical properties, crystallization behaviours, structure and water contact angle. J. Compos. Mater, 49(4), 415–424.
Song J. (2014). PVDF/PMMA/Basalt fiber composites: Morphology, melting and crystallization, structure, mechanical properties, and heat resistance. J. Appl. Polym. Sci. 131(13).
Sabu T., Kuruvilla J., Malhotra S.K., Goda K., Sreekala M.K. (2012). Polymer Composites, Macro-and Microcomposites. Wiley-VCH, 814.
De Rosa I.M. (2012). Post-impact mechanical characterisation of glass and basalt woven fabric laminates. Appl. Compos. Mater., 19(3-4), 475–490.
Osafune H., Kitamura S., Kawasaki, T. (1996). Oxynitride glass, method of preparing the same and glass fiber. US Pat. 5576253.
Jones R.L. (2004). The kinetics of corrosion of E-glass fibres in hydrochloric acid. Journal of Materials Science, 39(18), 5633–5637.
Wallenberger F.T. (2000). Advanced Inorganic Fibers: Processes, Structures, Properties. Springer, 346.
Otto W.H. (1961). Compaction effects in glass fibers. 44(2), 68–72.
Shelby J.E. (1982). Characterization of glass microstructure by physical property measurements. J. Non-Cryst. Solids., 49(1-3), 287–298.
Griffith A.A. (1921). The phenomena of rupture and flow in solids. Philosophical transactions of the royal society of London. Series A, containing papers of a mathematical or physical character, 221, 163–198.
Tsai J.L. (2010). Investigating mechanical behaviors of silica nanoparticle reinforced composites. Compos. Mater., 44(4), 505–524.
Wei B. (2010). Environmental resistance and mechanical performance of basalt and glass fibers. Mater. Sci. Eng., A., 527(18-19), 4708–4715.
Ezz-Eldin F.M. (2010). Effect of dilute HF solutions on chemical, optical, and mechanical properties of soda–lime–silica glass. Journal of Materials Science, 45(21), 5937–5949.
Tanoglu M. (2001). Investigation of properties of fiber/matrix interphase formed due to the glass fiber sizings. J. Mater. Sci., 36(12), 3041–3053.
Bartenev G.M. (1980). High-temperature relaxation mechanisms in inorganic glasses. Journal of Non-Crystalline Solids. 37(2), 285–298.
Deubener J. (2008). Decoupling between birefringence decay, enthalpy relaxation and viscous flow in calcium boroalumosilicate glasses. Chem. Geol. 256(3–4), 299–305.
ЛІТЕРАТУРА
Zhang F.H. Interfacial shearing strength and reinforcing mechanisms of an epoxy composite reinforced using a carbon nanotube. J. Mater. Sci. 2009. Vol. 44. № 13. P. 3574–3577.
Deák T. Manufacturing and testing of long basalt fiber reinforced thermoplastic matrix composites. Polym. Eng. Sci. 2010. Vol. 50. № 12.
P. 2448–2456.
Mészáros L. Preparation and mechanical properties of injection moulded polyamide 6 matrix hybrid nanocomposite. Compos. Sci. Technol. 2013. Vol. 75. P. 22–27.
Hoto R. Optimization of mechanical properties of basalt woven. APA-6 composite parts by means of velocity control. Proceedings of the 18ICCM, Korea. 2011.
Song J. Basalt fibre-reinforced PA1012 composites: Morphology, mechanical properties, crystallization behaviours, structure and water contact angle. J. Compos. Mater. 2014. Vol. 49. № 4. P. 415–424.
Song J. PVDF/PMMA/Basalt fiber composites: Morphology, melting and crystallization, structure, mechanical properties, and heat resistance. J. Appl. Polym. Sci. 2014. Vol. 131. № 13.
Sabu T., Kuruvilla J., Malhotra S.K, Goda K., Sreekala M.K. Polymer Composites, Macro-and Microcomposites. Wiley-VCH. 2012. 814 p.
De Rosa I.M. Post-impact mechanical characterisation of glass and basalt woven fabric laminates. Appl. Compos. Mater. 2012. Vol. 19. № 3 4. P. 475–490.
Osafune H., Kitamura S., Kawasaki T. Oxynitride glass, method of preparing the same and glass fiber. US Pat 5576253. 1996.
Jones R.L. The kinetics of corrosion of E-glass fibres in hydrochloric acid. Journal of Materials Science. 2004. 39. № 18. pp. 5633–5637.
Wallenberger F.T. Advanced Inorganic Fibers: Processes, Structures, Properties, Springer. 346 p.
Otto W.H. Compaction effects in glass fibers. 1961. Vol. 44. № 2. P. 68–72.
Shelby J.E. Characterization of glass microstructure by physical property measurements. J. Non-Cryst. Solids. 1982. Vol. 49. № 1–3. P. 287–298.
Griffith A.A. The phenomena of rupture and flow in solids. Philosophical transactions of the royal society of London. Series A, containing papers of a mathematical or physical character. 1921. Vol. 221. P. 163–198.
Tsai J.L. Investigating mechanical behaviors of silica nanoparticle reinforced composites. Compos. Mater. 2010. Vol. 44. № 4. P. 505–524.
Wei B. Environmental resistance and mechanical performance of basalt and glass fibers. Materials Science and Engineering: A. 2010. Vol. 527. № 18-19. P. 4708–4715.
Ezz-Eldin F.M. Effect of dilute HF solutions on chemical, optical, and mechanical properties of soda–lime–silica glass. Journal of Materials Science. 2010. Vol. 45. № 21. P. 5937–5949.
Tanoglu M. Investigation of properties of fiber/matrix interphase formed due to the glass fiber sizings. Journal of Materials Science. 2001. Vol. 36. № 12. P. 3041–3053.
Bartenev G.M. High-temperature relaxation mechanisms in inorganic glasses. Journal of Non-Crystalline Solids. 1980. Vol. 37. № 2. P. 285–298.
Deubener J. Decoupling between birefringence decay, enthalpy relaxation and viscous flow in calcium boroalumosilicate glasses. Chemical Geology. 2008. Vol. 256. № 3–4. P. 299–305.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Володимир Гоц, Петро Пальчик, Оксана Бердник
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
