Una rassegna degli studi sulla modificazione superficiale delle fibre di basalto

In quanto materiale fibroso inorganico ad alte prestazioni, le eccellenti proprietà meccaniche della fibra di basalto, Chimica La resistenza e la stabilità alle alte temperature hanno portato a diverse applicazioni nell'ingegneria civile, nei materiali compositi e nella protezione ambientale. Tuttavia, le fibre di basalto presentano superfici lisce e sono prive di gruppi funzionali attivi, con conseguenti scarse proprietà di adesione interfacciale con i materiali della matrice. Pertanto, la modifica superficiale delle fibre di basalto può migliorare significativamente le loro proprietà di adesione interfacciale e ampliarne le applicazioni nei settori dei compositi e della protezione ambientale. Di seguito viene illustrato lo stato di avanzamento della ricerca su alcuni dei principali metodi di modifica.

1. modificazione superficiale dell'agente di accoppiamento silanico

L'agente di accoppiamento silanico è un agente di trattamento superficiale comunemente utilizzato che migliora le proprietà di adesione interfacciale tra fibre e materiali della matrice attraverso legami chimici.

Modifica KH-550

Lo studio dimostra che il trattamento delle fibre di basalto con una soluzione di agente di accoppiamento silanico KH-550 forma legami chimici stabili sulla superficie delle fibre e migliora l'adesione interfacciale tra le fibre e l'asfalto. La concentrazione ottimale di KH-550 è dell'1,0% e il tempo di trattamento è di 30 minuti. Dopo la modifica, l'adesione tra le fibre di basalto e l'asfalto è migliorata di un grado. Il tasso di assorbimento dell'olio è aumentato del 65,5%, il che ha migliorato significativamente l'adesione con l'asfalto.

KH-570 Modifica

Il KH-570 modifica le fibre di basalto per renderne la superficie più ruvida e aumentare i punti attivi sulla superficie delle fibre stesse. Nel materiale composito, con l'aumento della lunghezza delle fibre modificate e della quantità aggiunta, le proprietà meccaniche del materiale composito risultano significativamente migliorate.

2. Modifica del tensioattivo

modifica CTAC

Il rivestimento fisico delle fibre di basalto con il tensioattivo cationico cetiltrimetilammonio cloruro (CTAC) migliora l'idrofilia e la disperdibilità delle fibre in acqua. Questo metodo di modifica ha un effetto significativo sull'adesione del film microbico: la forza di adesione microbica risulta notevolmente aumentata. L'incremento della quantità di adesione microbica facilita l'applicazione nel trattamento delle acque reflue.

3. modifica della deposizione in fase liquida di ferro organico

La modifica delle fibre di basalto mediante deposizione di fase liquida organica di ferro può migliorare la capacità di bioadesione della superficie delle fibre e ulteriormente potenziarne l'applicazione nel campo del trattamento delle acque reflue. Questo metodo di modifica può formare un rivestimento stabile di ossido di ferro sulla superficie della fibra, migliorandone l'adsorbimento e la degradazione degli inquinanti.

4. Modifica del rivestimento mediante nano-silice

Le nanoparticelle di silice sono disperse uniformemente nell'infiltrante o nella dispersione e possono essere utilizzate per la modifica del rivestimento delle fibre di basalto: tra le fibre di basalto e la resina epossidica, le nanoparticelle di silice svolgono un ruolo di ponte, migliorando significativamente la compatibilità interfacciale tra i due. Dopo la modifica, la rugosità superficiale delle fibre di basalto aumenta, la superficie specifica aumenta e aumentano i gruppi funzionali contenenti ossigeno. Lo studio ha dimostrato che con l'utilizzo di un supporto in fibra di basalto modificato con nanoparticelle di silice: la quantità effettiva di film microbico per grammo di fibra montata è aumentata del 21,39%. L'efficienza di rimozione degli inquinanti è stata significativamente migliorata.

Conclusioni e prospettive

L'attività superficiale, le proprietà di legame interfacciale e la funzionalità delle fibre di basalto sono state significativamente migliorate mediante diversi metodi di modificazione superficiale. Tra questi:

1. La modifica con agente di accoppiamento silanico è più adatta per migliorare l'adesione delle fibre di basalto ai materiali della matrice (ad esempio cemento, asfalto, resina epossidica, ecc.).
2. La modifica tramite tensioattivi e la modifica tramite deposizione di ferro organico sono più adatte al settore della protezione ambientale, in particolare per l'applicazione come supporto microbico nel trattamento delle acque reflue.
3. La modifica del rivestimento di nano-silice, con i vantaggi di migliorare le proprietà meccaniche e funzionali, ha una vasta gamma di prospettive nel campo di Ingredienti compositi e la tutela dell'ambiente.

Ricerche future potranno ulteriormente ottimizzare i parametri del processo di modifica ed esplorare l'effetto sinergico di diversi metodi di modifica per soddisfare le esigenze di diverse applicazioni.