УГЛЕРОД-КРЕМНИСТЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
УДК 678.046.3
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.
Список литературы
- Орлов В. Ю., Комаров В. Ю., Ляпина Л. А. Производство и использование технического углерода для резин. Ярославль: Александр Рутман, 2002. 512 с.
- 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.
- 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.
- Резниченко С. В., Морозов Ю. Л. Большой справочник резинщика. М.: Техинформ, 2012. 744 с.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Рис и его качество / под ред. Е. П. Козьминой. М.: Колос, 1976. 400 с.
- Воронков М. Г., Зельчан Г. И., Лукевиц А. Ю. Кремний и жизнь. Рига: Зинатне, 1978. 578 с.
- Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1984. 592 с.
- Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984. 306 c.