Uma revisão de estudos sobre modificação superficial de fibras de basalto
Como um material de fibra inorgânica de alto desempenho, a fibra de basalto possui excelentes propriedades mecânicas, Produtos químicos A resistência e a estabilidade a altas temperaturas das fibras de basalto levaram a diversas aplicações em engenharia civil, materiais compósitos e proteção ambiental. No entanto, as fibras de basalto possuem superfícies lisas e carecem de grupos funcionais ativos, resultando em propriedades de adesão interfacial deficientes com os materiais da matriz. Portanto, a modificação da superfície das fibras de basalto pode melhorar significativamente suas propriedades de adesão interfacial e ampliar sua aplicação em compósitos e na área de proteção ambiental. A seguir, apresentamos o progresso das pesquisas sobre alguns dos principais métodos de modificação.
- Modificação de superfície com agente de acoplamento de silano
O agente de acoplamento de silano é um agente de tratamento de superfície comumente usado para melhorar as propriedades de ligação interfacial entre fibras e materiais da matriz por meio de ligação química.
Modificação KH-550
O estudo demonstra que o tratamento de fibras de basalto com uma solução do agente de acoplamento silano KH-550 forma ligações químicas estáveis na superfície da fibra e melhora a adesão interfacial entre a fibra e o asfalto. A concentração ideal de KH-550 é de 1,0% e o tempo de tratamento é de 30 minutos. Após a modificação, a adesão entre a fibra de basalto e o asfalto melhorou em 1 grau. A taxa de absorção de óleo aumentou em 65,5%, o que melhorou significativamente a adesão com o asfalto.
KH-570 Modificação
O KH-570 modifica as fibras de basalto, tornando sua superfície mais rugosa e aumentando os pontos ativos na superfície da fibra. No material compósito, com o aumento do comprimento da fibra modificada e da quantidade adicionada, as propriedades mecânicas do material compósito são significativamente melhoradas.
- Modificação de surfactante
Modificação CTAC
O revestimento físico de fibras de basalto com o surfactante catiônico cloreto de cetiltrimetilamônio (CTAC) melhora a hidrofilicidade e a dispersibilidade das fibras em água. Esse método de modificação tem um efeito significativo na adesão do biofilme microbiano: a força de adesão microbiana aumenta consideravelmente. O aumento da adesão microbiana facilita a aplicação no tratamento de águas residuais.
- modificação de deposição de fase líquida de ferro orgânico
A modificação de fibras de basalto por deposição de fase líquida de ferro orgânico pode melhorar a capacidade de bioadesão da superfície da fibra e ampliar sua aplicação no tratamento de águas residuais. Esse método de modificação forma um revestimento estável de óxido de ferro na superfície da fibra, melhorando sua adsorção e degradação de poluentes.
- Modificação de revestimento por nano-sílica
Partículas de nanossílica são dispersas uniformemente no infiltrante ou dispersão e podem ser utilizadas na modificação do revestimento de fibra de basalto: entre a fibra de basalto e a resina epóxi, as partículas de nanossílica atuam como uma ponte, melhorando significativamente a compatibilidade interfacial entre os dois. Após a modificação, a rugosidade superficial da fibra de basalto aumenta, a área superficial específica aumenta e os grupos funcionais contendo oxigênio aumentam. O estudo mostrou que, com o uso de um suporte de fibra de basalto modificado com nanossílica, a quantidade real de biofilme microbiano por grama de fibra aumentou em 21,39%. A eficiência de remoção de poluentes foi significativamente melhorada.
Conclusão e perspectivas
A atividade superficial, as propriedades de ligação interfacial e a funcionalidade das fibras de basalto foram significativamente melhoradas por diferentes métodos de modificação de superfície. Entre eles:
- A modificação com agente de acoplamento de silano é mais adequada para melhorar a adesão de fibras de basalto com materiais de matriz (por exemplo, cimento, asfalto, resina epóxi, etc.).
- A modificação de surfactantes e a modificação por deposição de ferro orgânico são mais adequadas para a área de proteção ambiental, especialmente para aplicação como suporte microbiano no tratamento de esgoto.
- A modificação do revestimento com nano-sílica, com as vantagens de melhorar as propriedades mecânicas e funcionais, apresenta um amplo leque de perspectivas na área de Materiais compósitos e proteção ambiental.
Pesquisas futuras podem otimizar ainda mais os parâmetros do processo de modificação e explorar o efeito sinérgico de diferentes métodos de modificação para atender às necessidades de diferentes aplicações.
