Обзор исследований модификации поверхности базальтовых волокон
Базальтовое волокно является высокоэффективным неорганическим волокнистым материалом, обладающим превосходными механическими свойствами. Химический Высокая стойкость и термостойкость обусловили их широкое применение в гражданском строительстве, производстве композитных материалов и защите окружающей среды. Однако базальтовые волокна имеют гладкую поверхность и не содержат активных функциональных групп, что приводит к снижению межфазной адгезии с матрицей. Таким образом, поверхностная модификация базальтовых волокон может значительно улучшить их межфазную адгезию и расширить возможности их применения в композитах и в области защиты окружающей среды. Ниже представлен ход исследований нескольких основных методов модификации.
- Силановый связующий агент для модификации поверхности
Силановый связующий агент — это широко используемый агент для обработки поверхности, который улучшает свойства межфазной связи между волокнами и матричными материалами посредством химической связи.
Модификация KH-550
Исследование показало, что обработка базальтовых волокон раствором силанового аппрета КН-550 образует устойчивые химические связи на поверхности волокон и улучшает межфазное сцепление между волокнами и асфальтобетоном. Рекомендуемая концентрация КН-550 составляет 1,0%, а время обработки – 30 минут. После модификации адгезия базальтовых волокон к асфальтобетону улучшилась на 1 балл. Скорость маслопоглощения увеличилась на 65,5%, что значительно улучшило адгезию к асфальтобетону.
КХ-570 Модификация
КН-570 модифицирует базальтовые волокна, придавая им шероховатость и увеличивая количество активных точек на поверхности волокон. В композиционном материале с увеличением длины модифицированного волокна и количества добавляемого компонента механические свойства композиционного материала значительно улучшаются.
- Модификация поверхностно-активного вещества
Модификация CTAC
Физическое покрытие базальтовых волокон катионным поверхностно-активным веществом цетилтриметиламмоний хлоридом (ЦТАХ) улучшает гидрофильность и диспергируемость волокон в воде. Этот метод модификации существенно влияет на адгезию микробной пленки: прочность адгезии микробов значительно увеличивается. Увеличение количества прикрепленных микроорганизмов облегчает применение этого метода в очистке сточных вод.
- Модификация осаждения жидкой фазы органического железа
Модификация базальтовых волокон методом осаждения органического железа в жидкой фазе позволяет улучшить биоадгезионные свойства поверхности волокон и расширить возможности их применения в области очистки сточных вод. Этот метод модификации позволяет сформировать на поверхности волокон устойчивое покрытие из оксида железа, что улучшает адсорбцию и разложение загрязняющих веществ.
- Модификация покрытия нанокремнием
Частицы нанокремнезема равномерно распределены в инфильтрате или дисперсии и могут быть модифицированы покрытием из базальтового волокна: между базальтовым волокном и эпоксидной смолой частицы нанокремнезема играют роль мостика, значительно улучшая совместимость на границе раздела. После модификации увеличивается шероховатость поверхности базальтового волокна, увеличивается удельная площадь поверхности и увеличивается количество кислородсодержащих функциональных групп. Исследование показало, что при использовании носителя из базальтового волокна, модифицированного нанокремнеземом: фактическое количество микробной пленки на грамм установленного волокна увеличивается на 21,39%. Эффективность удаления загрязняющих веществ значительно повышается.
Заключение и перспективы
Поверхностная активность, межфазные связующие свойства и функциональность базальтовых волокон были значительно улучшены различными методами модификации поверхности, среди которых:
- Для улучшения адгезии базальтовых волокон с матричными материалами (например, цементом, асфальтом, эпоксидной смолой и т.д.) больше подходит модификация силановым связующим агентом.
- Модификация поверхностно-активных веществ и модификация органических отложений железа больше подходят для области защиты окружающей среды, особенно для применения микробных носителей при очистке сточных вод.
- Модификация нанокремниевых покрытий, обладающая преимуществами улучшения механических и функциональных свойств, имеет широкие перспективы в области Композитные материалы и защита окружающей среды.
Дальнейшие исследования позволят дополнительно оптимизировать параметры процесса модификации и изучить синергетический эффект различных методов модификации для удовлетворения потребностей различных приложений.
