Una revisione degli studi sulla modifica della superficie delle fibre di basalto

In quanto materiale in fibra inorganica ad alte prestazioni, le eccellenti proprietà meccaniche della fibra di basalto, Chimico 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 legame interfacciale con i materiali della matrice. Pertanto, la modifica superficiale delle fibre di basalto può migliorare significativamente le loro proprietà di legame interfacciale e ampliarne l'applicazione nei settori dei compositi e della protezione ambientale. Di seguito sono riportati i progressi della ricerca su diversi importanti metodi di modifica.

1. Modifica della superficie dell'agente accoppiante silanico

L'agente accoppiante silanico è un agente di trattamento superficiale comunemente utilizzato che migliora le proprietà di legame interfacciale tra fibre e materiali della matrice attraverso il legame chimico.

Modifica KH-550

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

KH-570 Modifica

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

2. Modifica del tensioattivo

modifica CTAC

Il rivestimento fisico delle fibre di basalto con il tensioattivo cationico cloruro di cetiltrimetilammonio (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 aumenta significativamente. L'aumento della quantità di adesione microbica ne facilita l'applicazione nel trattamento delle acque reflue.

3. Modifica della deposizione in fase liquida del ferro organico

La modifica delle fibre di basalto mediante deposizione di ferro organico in fase liquida può migliorare la capacità di bioadesione della superficie della fibra e ampliarne ulteriormente 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 particelle di nanosilice sono disperse uniformemente nell'infiltrante o nella dispersione e possono essere modificate con il rivestimento in fibra di basalto: tra la fibra di basalto e la resina epossidica, le particelle di nanosilice svolgono un ruolo di ponte, migliorando significativamente la compatibilità interfacciale tra i due. Dopo la modifica, la rugosità superficiale della fibra di basalto aumenta, l'area superficiale specifica aumenta e i gruppi funzionali contenenti ossigeno aumentano. Lo studio ha dimostrato che con l'uso di un supporto in fibra di basalto modificato con nanosilice: 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.

Conclusione 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 modifica superficiale. Tra questi:

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

La ricerca futura potrà ottimizzare ulteriormente i parametri del processo di modifica ed esplorare l'effetto sinergico di diversi metodi di modifica per soddisfare le esigenze di diverse applicazioni.