Una revisión de los estudios de modificación superficial de fibras de basalto

Como material de fibra inorgánica de alto rendimiento, la fibra de basalto posee excelentes propiedades mecánicas, Químico Su resistencia y estabilidad a altas temperaturas han propiciado diversas aplicaciones en ingeniería civil, materiales compuestos y protección ambiental. Sin embargo, las fibras de basalto presentan superficies lisas y carecen de grupos funcionales activos, lo que resulta en una baja adhesión interfacial con los materiales de la matriz. Por lo tanto, la modificación superficial de las fibras de basalto puede mejorar significativamente su adhesión interfacial y potenciar su aplicación en materiales compuestos y en el ámbito de la protección ambiental. A continuación, se presenta el progreso de la investigación sobre varios métodos de modificación importantes.

1. Modificación de la superficie mediante agente de acoplamiento de silano

El agente de acoplamiento de silano es un agente de tratamiento de superficies de uso común que mejora las propiedades de unión interfacial entre las fibras y los materiales de la matriz mediante enlaces químicos.

Modificación KH-550

El estudio demuestra que el tratamiento de las fibras de basalto con una solución de agente de acoplamiento de silano KH-550 forma enlaces químicos estables en la superficie de la fibra y mejora la unión interfacial entre la fibra y el asfalto. La concentración óptima de KH-550 es del 1,0%, y el tiempo de tratamiento es de 30 minutos. Tras la modificación, la adhesión entre la fibra de basalto y el asfalto mejoró en un grado. La tasa de absorción de aceite aumentó un 65,5%, lo que mejoró significativamente la adhesión con el asfalto.

KH-570 Modificación

El KH-570 modifica las fibras de basalto para aumentar la rugosidad de su superficie e incrementar los puntos activos en la misma. En el material compuesto, al aumentar la longitud de la fibra modificada y la cantidad añadida, las propiedades mecánicas del material mejoran significativamente.

2. Modificación de surfactantes

CTAC modification

El recubrimiento físico de fibras de basalto con el surfactante catiónico cloruro de cetiltrimetilamonio (CTAC) mejora la hidrofilicidad y la dispersibilidad de las fibras en agua. Este método de modificación tiene un efecto significativo en la adhesión de la película microbiana: la fuerza de adhesión microbiana aumenta considerablemente. El aumento de la adhesión microbiana facilita su aplicación en el tratamiento de aguas residuales.

3. Modificación de la deposición en fase líquida de hierro orgánico

La modificación de las fibras de basalto mediante la deposición de hierro orgánico en fase líquida puede mejorar la capacidad de bioadhesión de la superficie de la fibra y potenciar su aplicación en el tratamiento de aguas residuales. Este método de modificación permite la formación de un recubrimiento estable de óxido de hierro en la superficie de la fibra, lo que mejora su capacidad de adsorción y degradación de contaminantes.

4. Modificación del recubrimiento mediante nanosílice

Las nanopartículas de sílice se dispersan uniformemente en el infiltrante o dispersión, y pueden modificarse mediante recubrimiento de fibra de basalto: entre la fibra de basalto y la resina epoxi, las nanopartículas de sílice actúan como puente, mejorando significativamente la compatibilidad interfacial entre ambas. Tras la modificación, aumenta la rugosidad superficial de la fibra de basalto, la superficie específica y los grupos funcionales que contienen oxígeno. El estudio demostró que, con el uso de un soporte de fibra de basalto modificado con nanopartículas de sílice, la cantidad real de película microbiana por gramo de fibra instalada aumentó un 21,39 %. La eficiencia de eliminación de contaminantes mejoró significativamente.

Conclusión y perspectivas

La actividad superficial, las propiedades de unión interfacial y la funcionalidad de las fibras de basalto mejoraron significativamente mediante diferentes métodos de modificación de la superficie. Entre ellos:

1. La modificación con agente de acoplamiento de silano es más adecuada para mejorar la adhesión de las fibras de basalto con los materiales de la matriz (por ejemplo, cemento, asfalto, resina epoxi, etc.).
2. La modificación mediante surfactantes y la modificación mediante deposición de hierro orgánico son más adecuadas para el campo de la protección del medio ambiente, especialmente para su aplicación como soporte microbiano en el tratamiento de aguas residuales.
3. La modificación del recubrimiento de nano-sílice, con las ventajas de mejorar las propiedades mecánicas y funcionales, tiene un amplio abanico de perspectivas en el campo de Materiales compuestos y la protección del medio ambiente.

Las investigaciones futuras podrán optimizar aún más los parámetros del proceso de modificación y explorar el efecto sinérgico de diferentes métodos de modificación para satisfacer las necesidades de diferentes aplicaciones.