Synthèse des études sur la modification de surface des fibres de basalte

En tant que matériau fibreux inorganique haute performance, la fibre de basalte possède d'excellentes propriétés mécaniques, Chimique La résistance et la stabilité à haute température des fibres de basalte leur ont permis de trouver diverses applications dans le génie civil, les matériaux composites et la protection de l'environnement. Cependant, leur surface lisse et l'absence de groupes fonctionnels actifs entraînent une faible adhésion interfaciale avec les matériaux de la matrice. Par conséquent, la modification de surface des fibres de basalte peut améliorer significativement leur adhésion interfaciale et étendre leurs applications dans les composites et la protection de l'environnement. L'état d'avancement des recherches sur plusieurs méthodes de modification majeures est présenté ci-après.

1. modification de surface par agent de couplage silane

L'agent de couplage silane est un agent de traitement de surface couramment utilisé qui améliore les propriétés de liaison interfaciale entre les fibres et les matériaux de la matrice grâce à une liaison chimique.

Modification KH-550

L'étude montre que le traitement des fibres de basalte avec une solution d'agent de couplage silane KH-550 forme des liaisons chimiques stables à la surface des fibres et améliore l'adhérence interfaciale entre les fibres et l'asphalte. La concentration optimale de KH-550 est de 1,0 %, et la durée du traitement de 30 minutes. Après modification, l'adhérence entre les fibres de basalte et l'asphalte est améliorée d'un grade. Le taux d'absorption d'huile augmente de 65,5 %, ce qui renforce significativement l'adhérence à l'asphalte.

KH-570 Modification

Le KH-570 modifie les fibres de basalte afin d'en rendre la surface rugueuse et d'augmenter le nombre de points actifs. Dans le matériau composite, l'augmentation de la longueur des fibres modifiées et de la quantité de KH-570 améliore significativement ses propriétés mécaniques.

2. modification des tensioactifs

Modification CTAC

Le revêtement physique des fibres de basalte par le tensioactif cationique chlorure de cétyltriméthylammonium (CTAC) améliore leur hydrophilie et leur dispersibilité dans l'eau. Cette méthode de modification a un impact significatif sur l'adhérence du film microbien : la force d'adhérence microbienne est considérablement accrue. L'augmentation de la fixation microbienne facilite l'application de cette technique au traitement des eaux usées.

3. modification par dépôt en phase liquide de fer organique

La modification des fibres de basalte par dépôt en phase liquide d'oxyde de fer organique permet d'améliorer la bioadhésion de leur surface et d'optimiser leur application dans le traitement des eaux usées. Cette méthode de modification forme un revêtement stable d'oxyde de fer à la surface de la fibre, améliorant ainsi son adsorption et la dégradation des polluants.

4. Modification du revêtement par nano-silice

Les nanoparticules de silice sont uniformément dispersées dans l'infiltrant ou la dispersion et peuvent modifier le revêtement des fibres de basalte : entre les fibres de basalte et la résine époxy, elles jouent un rôle de pont, améliorant significativement la compatibilité interfaciale. Après modification, la rugosité de surface des fibres de basalte, leur surface spécifique et la quantité de groupements fonctionnels oxygénés augmentent. L'étude a montré qu'avec l'utilisation d'un support en fibres de basalte modifiées par des nanoparticules de silice, la quantité de biofilm par gramme de fibres supportées augmentait de 21,39 %. L'efficacité d'élimination des polluants était ainsi nettement améliorée.

Conclusion et perspectives

L'activité de surface, les propriétés de liaison interfaciale et la fonctionnalité des fibres de basalte ont été significativement améliorées par différentes méthodes de modification de surface. Parmi celles-ci :

1. La modification par un agent de couplage silane est plus appropriée pour améliorer l'adhérence des fibres de basalte aux matériaux de la matrice (par exemple, ciment, asphalte, résine époxy, etc.).
2. La modification par tensioactifs et la modification par dépôt de fer organique sont plus adaptées au domaine de la protection de l'environnement, notamment pour l'application de supports microbiens dans le traitement des eaux usées.
3. La modification par revêtement de nano-silice, grâce à ses avantages en matière d'amélioration des propriétés mécaniques et fonctionnelles, offre de vastes perspectives dans le domaine de Matériaux composites et la protection de l'environnement.

Les recherches futures pourront optimiser davantage les paramètres du processus de modification et explorer l'effet synergique des différentes méthodes de modification afin de répondre aux besoins des différentes applications.