تهیه و شناسایی سازه لیفی فوق آب گریز سیلیکاایروژل/بازالت خشک‌ شده در فشار محیط

نویسندگان

دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده
در سال­های اخیر، تهیه سازه­های لیفی ایروژلی منعطف، مستحکم و دوست­دار محیط­زیست، مورد توجه محققان قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، سازه لیفی جدید سیلیکاایروژل/الیاف بازالت برای اولین بار با استفاده از الیاف بازالت و نانوساختار سیلیکاایروژل بر اساس فرآیند سل-ژل دومرحله­ای و روش خشک­کردن در فشار محیط و با غوطه­ورسازی لایه­ی الیاف بازالت در سل سیلیکا تهیه شد. ذرات نانوساختار سیلیکاایروژل با استفاده از آزمون­های میکروسکوپ الکترونی روبشی میدان وسیع (FE-SEM) و جذب و واجذب نیتروژن، شناسایی و گروه­های شیمیایی، خواص آب­گریزی و زبری سطح الیاف بازالت و سازه با استفاده از آزمون­های مختلف شامل آزمون­ طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، زاویه تماس و زبری سطح بررسی شد. نتایج نشان دادکه ذرات نانوساختار سیلیکاایروژل حاصل، چگالی g/cm3 34/0، تخلخل 85% و سطح مخصوص m2/g 750 دارند. اندازه حفرات در محدوده 2-22 نانومتر بوده و میانگین آن­ها 5/1±7 نانومتر است. بررسی ریخت­شناسی الیاف و سازه حاصل نشان داد که تشکیل ذرات نانوساختار سیلیکاایروژل و پوشش آن­ها بر سطح الیاف بازالت در اثر فرایند سنتز سل-ژل به­طور موثری صورت گرفته و منجر به ایجاد خواص آب­گریزی شدید در الیاف بازالت آب­دوست شده است. به­طوری­که زاویه تماس الیاف بازالت با آب از ۰ درجه به ۱۱۴ درجه در سازه حاصل افزایش پیدا کرد. همچنین زبری سطح الیاف بازالت در اثر پوشش­دهی با سیلیکاایروژل، به میزان قابل­ملاحظه­ای افزایش یافته و افزایش حجم سل در تهیه سازه حاصل منجر به پوشش­دهی بیشتر سطح الیاف بازالت با ذرات سیلیکاایروژل شده و بنابراین افزایش زبری سطح الیاف از 6/3 به 11 میکرومتر را درپی داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Synthesis and properties of super hydrophobic silica aerogel/basalt fibers blanket by ambient drying method

نویسندگان English

Zahra Talebi
Negar Habibi
Ali Zadhoush
Department of textile engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran
چکیده English

Recently, flexible and environmental-friendly aerogel blankets have attracted considerable attention. In this work, the novel silica aerogel/basalt blanket was prepared using basalt fibers via a two-step sol-gel process followed by an ambient drying method and immersing the basalt fiber layer into silica sol. The silica aerogel particles were characterized by FTIR, FE-SEM and nitrogen adsorption analysis. The morphology, hydrophobic properties and surface roughness of neat basalt fiber and its aerogel blanket were also investigated. The density if 0.34 g/cm3, the porosity of 85%, mean pore size of 7±1.5 nm and the surface area of 750 m2/g for the nanostructured silica aerogel particles are obtained. The formation of nanostructured silica aerogel particles on the surface of basalt fibers in the sol-gel process were efficiently occurred leading to a strong hydrophobicity the blanket samples (contact angle of 114°) compared to the hydrophilic neat basalt fibers. The surface roughness of basalt fiber in the blanket samples was increased due to the fiber surface coating with silica aerogel particles. Increasing the sol volume in the synthesis process increased the basalt surface roughness from 3.6μ to 11μ.

کلیدواژه‌ها English

basalt fiber
Silica aerogel
Aerogel blanket
Hydrophobicity
Surface roughness