Przegląd badań modyfikacji powierzchni włókien bazaltowych

Jako wysokowydajny materiał włóknisty nieorganiczny, włókno bazaltowe charakteryzuje się doskonałymi właściwościami mechanicznymi, Chemiczny Odporność na korozję i stabilność w wysokich temperaturach doprowadziły do ​​​​różnych zastosowań w inżynierii lądowej, materiałach kompozytowych i ochronie środowiska. Jednak włókna bazaltowe mają gładkie powierzchnie i nie zawierają aktywnych grup funkcyjnych, co skutkuje słabymi właściwościami wiązania międzyfazowego z materiałami matrycowymi. Dlatego modyfikacja powierzchni włókien bazaltowych może znacznie poprawić ich właściwości wiązania międzyfazowego i zwiększyć ich zastosowanie w kompozytach i ochronie środowiska. Poniżej przedstawiono postęp badań nad kilkoma głównymi metodami modyfikacji.

1. Modyfikacja powierzchni za pomocą środka sprzęgającego silanowego

Środek sprzęgający silan jest powszechnie stosowanym środkiem do obróbki powierzchni, który poprawia właściwości wiązania międzyfazowego pomiędzy włóknami i materiałami matrycowymi poprzez wiązanie chemiczne.

Modyfikacja KH-550

Badanie wykazało, że obróbka włókien bazaltowych roztworem silanowego środka sprzęgającego KH-550 tworzy stabilne wiązania chemiczne na powierzchni włókna i poprawia wiązanie międzyfazowe między włóknem a asfaltem. Rozsądne stężenie KH-550 wynosi 1,0%, a czas obróbki 30 minut. Po modyfikacji przyczepność między włóknem bazaltowym a asfaltem wzrosła o 1 stopień. Absorpcja oleju wzrosła o 65,5%, co znacząco poprawiło przyczepność do asfaltu.

KH-570 Modyfikacja

KH-570 modyfikuje włókna bazaltowe, aby nadać im chropowatość powierzchni i zwiększyć liczbę punktów aktywnych na powierzchni włókna. W materiale kompozytowym, wraz ze wzrostem długości modyfikowanego włókna i ilości dodatku, właściwości mechaniczne materiału kompozytowego ulegają znacznej poprawie.

2. Modyfikacja surfaktantów

Modyfikacja CTAC

Fizyczne powlekanie włókien bazaltowych kationowym środkiem powierzchniowo czynnym, chlorkiem cetylotrimetyloamoniowym (CTAC), poprawia hydrofilowość i dyspergowalność włókien w wodzie. Ta metoda modyfikacji ma istotny wpływ na adhezję mikroorganizmów do filmu: siła adhezji mikroorganizmów ulega znacznemu zwiększeniu. Zwiększenie ilości mikroorganizmów przyłączających się do powłoki ułatwia jej zastosowanie w oczyszczaniu ścieków.

3. Modyfikacja osadzania organicznego żelaza w fazie ciekłej

Modyfikacja włókien bazaltowych poprzez osadzanie ciekłej fazy organicznego żelaza może poprawić bioadhezyjne właściwości powierzchni włókna i dodatkowo zwiększyć jego zastosowanie w oczyszczaniu ścieków. Ta metoda modyfikacji pozwala na utworzenie stabilnej powłoki tlenku żelaza na powierzchni włókna, co poprawia jego adsorpcję i degradację zanieczyszczeń.

4. Modyfikacja powłoki nano-krzemionką

Cząsteczki nanokrzemionki są równomiernie rozproszone w infiltrancie lub dyspersji i mogą być modyfikowane powłoką z włókien bazaltowych: pomiędzy włóknem bazaltowym a żywicą epoksydową, cząstki nanokrzemionki pełnią rolę pomostu, znacząco poprawiając kompatybilność międzyfazową. Po modyfikacji, chropowatość powierzchni włókna bazaltowego wzrasta, powierzchnia właściwa wzrasta, a liczba grup funkcyjnych zawierających tlen wzrasta. Badanie wykazało, że dzięki zastosowaniu nośnika z włókien bazaltowych modyfikowanych nanokrzemionką, rzeczywista ilość filmu mikrobiologicznego na gram zamontowanego włókna wzrosła o 21,39%. Skuteczność usuwania zanieczyszczeń uległa znacznej poprawie.

Wnioski i perspektywy

Aktywność powierzchniowa, właściwości wiązania międzyfazowego i funkcjonalność włókien bazaltowych uległy znacznej poprawie dzięki różnym metodom modyfikacji powierzchni. Wśród nich:

1. Modyfikacja za pomocą środka sprzęgającego silanowego jest bardziej odpowiednia do poprawy przyczepności włókien bazaltowych do materiałów matrycowych (np. cementu, asfaltu, żywicy epoksydowej itp.).
2. Modyfikacja środków powierzchniowo czynnych i modyfikacja osadzania żelaza organicznego są bardziej przydatne w ochronie środowiska, zwłaszcza w zastosowaniach jako nośniki mikrobiologiczne w oczyszczaniu ścieków.
3. Modyfikacja powłok nano-krzemionkowych, mająca zalety poprawy właściwości mechanicznych i funkcjonalnych, ma szerokie perspektywy w dziedzinie Materiały kompozytowe i ochrony środowiska.

Dalsze badania mogą pozwolić na dalszą optymalizację parametrów procesu modyfikacji i zbadanie synergistycznego efektu różnych metod modyfikacji w celu spełnienia wymagań różnych zastosowań.