Μια ανασκόπηση μελετών τροποποίησης επιφάνειας ινών βασάλτη
Ως υλικό από ανόργανες ίνες υψηλής απόδοσης, οι εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες της ίνας βασάλτη, Χημική ουσία Η αντοχή και η σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες έχουν οδηγήσει σε διάφορες εφαρμογές στην πολιτική μηχανική, τα σύνθετα υλικά και την προστασία του περιβάλλοντος. Ωστόσο, οι ίνες βασάλτη έχουν λείες επιφάνειες και δεν έχουν ενεργές λειτουργικές ομάδες, με αποτέλεσμα κακές ιδιότητες συγκόλλησης μεταξύ των επιφανειών με τα υλικά της μήτρας. Επομένως, η τροποποίηση της επιφάνειας των ινών βασάλτη μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τις ιδιότητες συγκόλλησης μεταξύ των επιφανειών και να ενισχύσει την εφαρμογή τους σε σύνθετα υλικά και τομείς προστασίας του περιβάλλοντος. Ακολουθεί η ερευνητική πρόοδος αρκετών σημαντικών μεθόδων τροποποίησης.
- Τροποποίηση επιφάνειας παράγοντα σύζευξης σιλανίου
Ο παράγοντας σύζευξης σιλανίου είναι ένας συνήθως χρησιμοποιούμενος παράγοντας επιφανειακής επεξεργασίας που βελτιώνει τις ιδιότητες σύνδεσης μεταξύ των ινών και των υλικών της μήτρας μέσω χημικής σύνδεσης.
Τροποποίηση KH-550
Η μελέτη δείχνει ότι η επεξεργασία ινών βασάλτη με διάλυμα παράγοντα σύζευξης σιλανίου KH-550 σχηματίζει σταθερούς χημικούς δεσμούς στην επιφάνεια της ίνας και βελτιώνει τη διεπιφανειακή σύνδεση μεταξύ της ίνας και της ασφάλτου. Η λογική συγκέντρωση του KH-550 είναι 1,0% και ο χρόνος επεξεργασίας είναι 30 λεπτά. Μετά την τροποποίηση, η πρόσφυση μεταξύ ινών βασάλτη και ασφάλτου βελτιώθηκε κατά 1 βαθμό. Ο ρυθμός απορρόφησης λαδιού αυξήθηκε κατά 65,5%, γεγονός που ενίσχυσε σημαντικά την πρόσφυση με την άσφαλτο.
KH-570 Τροποποίηση
Το KH-570 τροποποιεί τις ίνες βασάλτη για να τραχύνει την επιφάνειά τους και να αυξήσει τα ενεργά σημεία στην επιφάνεια των ινών. Στο σύνθετο υλικό, με την αύξηση του τροποποιημένου μήκους των ινών και την ποσότητα προσθήκης, οι μηχανικές ιδιότητες του σύνθετου υλικού βελτιώνονται σημαντικά.
- Τροποποίηση επιφανειοδραστικού
Τροποποίηση CTAC
Η φυσική επικάλυψη ινών βασάλτη με το κατιονικό επιφανειοδραστικό χλωριούχο κετυλοτριμεθυλαμμώνιο (CTAC) βελτιώνει την υδροφιλικότητα και τη διασπορά των ινών στο νερό. Αυτή η μέθοδος τροποποίησης έχει σημαντική επίδραση στην πρόσφυση της μικροβιακής μεμβράνης: η ισχύς πρόσφυσης των μικροβίων αυξάνεται σημαντικά. Η αύξηση της ποσότητας μικροβιακής προσκόλλησης διευκολύνει την εφαρμογή στην επεξεργασία λυμάτων.
- Τροποποίηση εναπόθεσης οργανικού σιδήρου σε υγρή φάση
Η τροποποίηση των βασαλτικών ινών με εναπόθεση οργανικού σιδήρου σε υγρή φάση μπορεί να βελτιώσει την ικανότητα βιοπροσκόλλησης της επιφάνειας των ινών και να ενισχύσει περαιτέρω την εφαρμογή της στον τομέα της επεξεργασίας λυμάτων. Αυτή η μέθοδος τροποποίησης μπορεί να σχηματίσει μια σταθερή επίστρωση οξειδίου του σιδήρου στην επιφάνεια των ινών για να βελτιώσει την προσρόφηση και την αποικοδόμηση των ρύπων.
- Τροποποίηση επικάλυψης με νανο-πυριτία
Τα σωματίδια νανοπυριτίας διασπείρονται ομοιόμορφα στο διεισδυτικό ή στη διασπορά και μπορούν να τροποποιηθούν με επίστρωση ινών βασάλτη: μεταξύ των ινών βασάλτη και της εποξειδικής ρητίνης, τα σωματίδια νανοπυριτίας παίζουν ρόλο γέφυρας, βελτιώνοντας σημαντικά τη συμβατότητα μεταξύ των δύο επιφανειών. Μετά την τροποποίηση, η τραχύτητα της επιφάνειας των ινών βασάλτη αυξάνεται, η ειδική επιφάνεια αυξάνεται και οι λειτουργικές ομάδες που περιέχουν οξυγόνο αυξάνονται. Η μελέτη έδειξε ότι με τη χρήση ενός φορέα ινών βασάλτη τροποποιημένου με νανοπυριτία: η πραγματική ποσότητα μικροβιακής μεμβράνης ανά γραμμάριο τοποθετημένης ίνας αυξήθηκε κατά 21,39%. Η απόδοση απομάκρυνσης ρύπων βελτιώθηκε σημαντικά.
Συμπέρασμα και Προοπτικές
Η επιφανειακή δραστηριότητα, οι ιδιότητες σύνδεσης μεταξύ των επιφανειών και η λειτουργικότητα των ινών βασάλτη βελτιώθηκαν σημαντικά με διαφορετικές μεθόδους τροποποίησης επιφάνειας. Μεταξύ αυτών:
- Η τροποποίηση με παράγοντα σύζευξης σιλανίου είναι πιο κατάλληλη για τη βελτίωση της πρόσφυσης των ινών βασάλτη με υλικά μήτρας (π.χ. τσιμέντο, άσφαλτος, εποξειδική ρητίνη κ.λπ.).
- Η τροποποίηση επιφανειοδραστικών ουσιών και η τροποποίηση της εναπόθεσης οργανικού σιδήρου είναι καταλληλότερες για τον τομέα της προστασίας του περιβάλλοντος, ειδικά για την εφαρμογή μικροβιακών φορέων στην επεξεργασία λυμάτων.
- Η τροποποίηση της επίστρωσης νανο-πυριτίου, με τα πλεονεκτήματα της βελτίωσης των μηχανικών και λειτουργικών ιδιοτήτων, έχει ένα ευρύ φάσμα προοπτικών στον τομέα της Σύνθετα Υλικά και την προστασία του περιβάλλοντος.
Η μελλοντική έρευνα μπορεί να βελτιστοποιήσει περαιτέρω τις παραμέτρους της διαδικασίας τροποποίησης και να διερευνήσει τη συνεργιστική επίδραση διαφορετικών μεθόδων τροποποίησης για την κάλυψη των αναγκών διαφορετικών εφαρμογών.
