УГЛЕРОД-КРЕМНИСТЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

УДК 678.046.3

  • Боброва Валерия Владимировна – аспирант кафедры полимерных композиционных материалов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: lerik_bobrik94@mail.ru

  • Прокопчук Николай Романович – член-корреспондент НАН Беларуси, доктор химических наук, профессор, профессор кафедры полимерных композиционных материалов. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь). E-mail: nrprok@gmail.com

  • Ефремов Сергей Анатольевич – академик КазНАЕН, доктор химических наук, профессор, заместитель директора центра физико-химических методов исследования и анализа. Казахский национальный университет имени аль-Фараби (050040, г. Алматы, пр-т Аль-Фараби, 71, Республика Казахстан). E-mail: efremsa@mail.ru

  • Нечипуренко Сергей Витальевич – кандидат технических наук, ассоциированный профессор, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией композиционных материалов центра физикохимических методов исследования и анализа. Казахский национальный университет имени аль-Фараби (050040, г. Алматы, пр-т Аль-Фараби, 71, Республика Казахстан). E-mail: nechipurenkos@mail.ru

DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2022-253-1-89-95

Ключевые слова: рисовая шелуха, механоактивация, углерод, диоксид кремния, активность.

Для цитирования: Боброва В. В., Прокопчук Н. Р., Ефремов С. А., Нечипуренко С. В. Углерод-кремнистый наполнитель для эластомерных композиций // Труды БГТУ. Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. 2022. № 1 (253). С. 89–95. DOI: https://doi.org/10.52065/2520-2669-2022-253-1-89-95.

Аннотация

Разработка полимерных композиционных материалов с использованием различных экологически чистых наполнителей является областью активных исследований. Основная цель данной работы заключается в изучении структуры и химического состава углерод-кремнистого композита (УКК), полученного путем карбонизации смеси рисовой шелухи и рисового стебля в пиролизной печи без доступа кислорода, при температуре 550–600°С, до и после механоактивации. Химический состав УКК определен методом рентгенофазового анализа. Установлено, что композит состоит из углерода (35,0–60,0 ± 2,0%), диоксида кремния (30,0–50,0 ± 2,0%) и примесей оксидов металлов различной природы, а также содержит аморфную фракцию оксида кремния. Изучены основные физико-химические характеристики углерод-кремнистого композита. Методом сканирующей электронной микроскопии исследована структура композита. Выявленно, что она представляет собой в основном агрегаты со средним размером частиц 50,9 мкм, состоящие из слоистых образований с развитой внутренней системой пор. Определена площадь поверхности композита методом многоточечной адсорбции газов азота по методу БЭТ, которая составляет 36 м2/г. Осуществлена механоактивация УКК путем измельчения в вибрационной и планетарной мельницах при различном времени. Зафиксировано, что продолжительность механоактивации углеродкремнистого композита способствует увеличению удельной поверхности композита.

Скачать

Список литературы

  1. Орлов В. Ю., Комаров В. Ю., Ляпина Л. А. Производство и использование технического углерода для резин. Ярославль: Александр Рутман, 2002. 512 с.
  2. Шашок Ж. С., Усс Е. П., Касперович А. В. Исследование влияния различных марок технического углерода на технические свойства резин // Труды БГТУ. 2016. № 4 (186): Химия, технология орган. в-в и биотехнология. С. 5–10.
  3. Нарыжный Д. А., Харламов Е. В., Антипина С. Г. Изучение влияния содержания технического углерода и продолжительности вулканизации на качество резин // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5. Ч. 2. С. 227.
  4. Резниченко С. В., Морозов Ю. Л. Большой справочник резинщика. М.: Техинформ, 2012. 744 с.
  5. Chemical and nanomechanical analysis of rice husk modified by ATRP-grafted oligomer / S. M. Morsi [et al.] // Journal of Colloid and Interface Science. 2011. Vol. 360, no. 2. P. 377–385. DOI: 10.1016/j.jcis.2011.04.065.
  6. Shcherbakova T. P., Vaseneva I. N. A Biogenic Silica Synthesis Method // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2020. Vol. 54. P. 297–303. DOI: 10.1134/S0040579520020165.
  7. Characterization of biogenic silica generated by thermo chemical treatment of rice husk / H. A. Alyosef [et al.] // Particulate Science and Technology: An International Journal. 2013. Vol. 31, no. 6. P. 524–532. DOI: org/10.1080/02726351.2013.782931. DOI: 10.1080/02726351.2013.782931.
  8. Исследование возможностей использования продуктов сгорания рисовой шелухи для шин и РТИ / Ю. В. Азарова [и др.] // Проблемы шин и резинокордных композитов: материалы докл. Междунар. конф., Москва, 18–19 окт. 2005 г. М., 2005. С. 32–34.
  9. Bakar R. A., Yahya R., Gan S. N. Production of High Purity Amorphous Silica from Rice Husk // 5th International Conference on Recent Advances in Materials, Minerals and Environment (RAMM) & 2nd International Postgraduate Conference on Materials, Mineral and Polymer (MAMIP). Malaysia, 4–6 August 2015. P. 189–195. DOI: 10.1016/j.proche.2016.03.092.
  10. Properties and Industrial Applications of Rice husk: а review / A. Kumar [et al.] // International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. 2012. Vol. 2, no. 10. P. 86–90.
  11. Pozzolanic Characterization of Waste Rice Husk Ash (RHA) From Muar, Malaysia / J. Hadipramana [et al.] // IOP Conference Series: materials Science and Engineering. 2016. Vol. 160, no. 11. P. 1–10. DOI: 10.1088/1757-899X/160/1/012066.
  12. Hieu N. M., Korobochkin V. V., Tu N. V. A study of silica separation in the production of activated carbon from rice husk in Viet Nam // Procedia Chemistry. 2015. Vol. 15. P. 308–312. DOI: 10.1016/j.proche.2015.10.049.
  13. Rice Husk Ash as Raw Material for the Synthesis of Silicon and Potassium Slow-Release Fertilizer / A. A. França [et al.] // Journal of the Brazilian Chemical Society. Vol. 28, no. 11. P. 2211–2217. DOI: 10.21577/0103-5053.20170072.
  14. Comparison between rice husk ash grown in different regions for stabilizing fly ash from a solid waste incinerator / L. Benassi [et al.] // Journal of Environmental Management. 2015. Vol. 159. P. 128–134. DOI: 10.1016/j.jenvman.2015.05.015.
  15. Инновационный наполнитель эластомеров на основе растительного сырья / В. В. Боброва [и др.] // НЕФТЕХИМИЯ-2021: материалы IV Междунар. науч.-техн. форума по хим. технологиям и нефтегазопереработке, Минск, 22–23 нояб. 2021 г. Минск, 2021. С. 113–116.
  16. Нгуен М. Х. Процессы термической переработки рисовой шелухи при получении активированного углеродного материала и их аппаратурное обеспечение: дис. … канд. техн. наук: 04.04.2018. Томск, 2018. 190 л.
  17. Рис и его качество / под ред. Е. П. Козьминой. М.: Колос, 1976. 400 с.
  18. Воронков М. Г., Зельчан Г. И., Лукевиц А. Ю. Кремний и жизнь. Рига: Зинатне, 1978. 578 с.
  19. Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1984. 592 с.
  20. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984. 306 c.
Поступила 25.11.2021