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 deficiente adhesión interfacial con los materiales de la matriz. Por lo tanto, la modificación superficial de las fibras de basalto puede mejorar significativamente sus propiedades de adhesión interfacial y potenciar su aplicación en materiales compuestos y en el campo de la protección ambiental. A continuación, se presenta el progreso de la investigación de algunos de los principales métodos de modificación.
- modificación superficial del 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 fibras de basalto con una solución del agente de acoplamiento de silano KH-550 forma enlaces químicos estables en la superficie de la fibra y mejora la adhesión 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 un grado. La tasa de absorción de aceite aumentó un 65,5 %, lo que incrementó 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.
- modificación de surfactante
CTAC modification
El recubrimiento físico de fibras de basalto con el tensioactivo catiónico cloruro de cetiltrimetilamonio (CTAC) mejora la hidrofilicidad y la dispersabilidad 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 incremento de la adhesión microbiana facilita su aplicación en el tratamiento de aguas residuales.
- modificación de la deposición en fase líquida de hierro orgánico
La modificación de fibras de basalto mediante la deposición de hierro orgánico en fase líquida mejora la bioadhesión de la superficie de la fibra y, por consiguiente, su aplicación en el tratamiento de aguas residuales. Este método de modificación genera una capa estable de óxido de hierro en la superficie de la fibra, lo que mejora su capacidad de adsorción y degradación de contaminantes.
- Modificación del recubrimiento mediante nanosílice
Las nanopartículas de sílice se dispersan uniformemente en el infiltrante o dispersión y pueden modificar el 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, la rugosidad superficial de la fibra de basalto aumenta, al igual que su área superficial específica y la cantidad de grupos funcionales oxigenados. El estudio demostró que, al utilizar un soporte de fibra de basalto modificado con nanopartículas de sílice, la cantidad real de película microbiana por gramo de fibra aplicada aumentó un 21,39 %. La eficiencia de eliminación de contaminantes mejoró significativamente.
Conclusiones 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 superficial. Entre ellos:
- La modificación con un agente de acoplamiento de silano es más adecuada para mejorar la adhesión de las fibras de basalto a los materiales de la matriz (por ejemplo, cemento, asfalto, resina epoxi, etc.).
- La modificación con surfactantes y la modificación mediante depósitos de hierro orgánico son más adecuadas para el campo de la protección ambiental, especialmente para la aplicación de soportes microbianos en el tratamiento de aguas residuales.
- La modificación mediante recubrimientos de nanosílice, con las ventajas de mejorar las propiedades mecánicas y funcionales, presenta un amplio abanico de perspectivas en el campo de Materiales compuestos y la protección del medio ambiente.
Las investigaciones futuras pueden 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.
