En översikt över ytmodifieringsstudier av basaltfibrer

Som ett högpresterande oorganiskt fibermaterial har basaltfiber utmärkta mekaniska egenskaper, Kemisk motståndskraft och högtemperaturstabilitet har lett till olika tillämpningar inom väg- och vattenbyggnad, kompositmaterial och miljöskydd. Basaltfibrer har dock släta ytor och saknar aktiva funktionella grupper, vilket resulterar i dåliga gränsytbindningsegenskaper med matrismaterial. Därför kan ytmodifiering av basaltfibrer avsevärt förbättra deras gränsytbindningsegenskaper och förbättra deras tillämpning inom kompositer och miljöskydd. Följande är forskningsframstegen för flera viktiga modifieringsmetoder.

1. Ytmodifiering av silankopplingsmedel

Silankopplingsmedel är ett vanligt använt ytbehandlingsmedel som förbättrar gränssnittsbindningsegenskaperna mellan fibrer och matrismaterial genom kemisk bindning.

KH-550-modifiering

Studien visar att behandling av basaltfibrer med en silankopplingslösning KH-550 bildar stabila kemiska bindningar på fiberytan och förbättrar gränsytans bindning mellan fibern och asfalten. Den rimliga koncentrationen av KH-550 är 1,0 % och behandlingstiden är 30 minuter. Efter modifiering förbättrades vidhäftningen mellan basaltfiber och asfalt med 1 grad. Oljeabsorptionshastigheten ökade med 65,5 %, vilket avsevärt förbättrade vidhäftningen med asfalt.

KH-570 Modifiering

KH-570 modifierar basaltfibrer för att göra deras yta grovare och öka antalet aktiva punkter på fiberytan. I kompositmaterialet förbättras kompositmaterialets mekaniska egenskaper avsevärt med ökningen av den modifierade fiberlängden och mängden tillsatt material.

2. Modifiering av tensider

CTAC-modifiering

Fysisk beläggning av basaltfibrer med det katjoniska tensiden cetyltrimetylammoniumklorid (CTAC) förbättrar fibrernas hydrofilicitet och dispergerbarhet i vatten. Denna modifieringsmetod har en betydande effekt på mikrobiell filmvidhäftning: den mikrobiella vidhäftningsstyrkan ökar avsevärt. Att öka mängden mikrobiell vidhäftning underlättar tillämpningen inom avloppsrening.

3. Modifiering av organiskt järn i flytande fas

Modifiering av basaltfibrer genom flytande fasdeponering av organiskt järn kan förbättra fiberytans biovidhäftningsförmåga och ytterligare förbättra dess tillämpning inom avloppsrening. Denna modifieringsmetod kan bilda en stabil järnoxidbeläggning på fiberns yta för att förbättra dess adsorption och nedbrytning av föroreningar.

4. Beläggningsmodifiering med nano-kiseldioxid

Nanokiselpartiklar är jämnt dispergerade i infiltranten eller dispersionen och kan modifieras med basaltfiberbeläggning: mellan basaltfiber och epoxiharts spelar nanokiselpartiklar en bryggande roll, vilket avsevärt förbättrar gränssnittskompatibiliteten mellan de två. Efter modifieringen ökar basaltfiberns ytjämnhet, den specifika ytarean ökar och de syreinnehållande funktionella grupperna ökar. Studien visade att med användning av en nanokiselmodifierad basaltfiberbärare ökade den faktiska mängden mikrobiell film per gram monterad fiber med 21,39%. Effektiviteten vid borttagning av föroreningar förbättrades avsevärt.

Slutsats och framtidsutsikter

Ytaktiviteten, gränsytbindningsegenskaperna och funktionaliteten hos basaltfibrer förbättrades avsevärt med olika ytmodifieringsmetoder. Bland dem:

1. Modifiering av silankopplingsmedel är mer lämplig för att förbättra vidhäftningen mellan basaltfibrer och matrismaterial (t.ex. cement, asfalt, epoxiharts etc.).
2. Modifiering av tensider och modifiering av organisk järnavsättning är mer lämpade för miljöskyddsområdet, särskilt för mikrobiell bäraranvändning inom avloppsrening.
3. Modifiering av nanokiseldioxidbeläggningar, med fördelarna att förbättra mekaniska och funktionella egenskaper, har ett brett spektrum av möjligheter inom området Kompositmaterial och miljöskydd.

Framtida forskning kan ytterligare optimera modifieringsprocessparametrarna och utforska den synergistiska effekten av olika modifieringsmetoder för att möta behoven hos olika tillämpningar.