Эпоксидные композиционные материалы с наполнителем из золы рисовой шелухи

Данное исследование отвечает двум современным тенденциям – циркуляционной экономике, предполагающей повторное использование промышленных отходов, и зеленой химии, предусматривающей применение возобновляемых ресурсов и технологий, минимизирующих негативное воздействие на окружающую среду. Статья посвящена изучению применения рисовой шелухи и ее золы в качестве наполнителя эпоксидных композиционных материалов. Рисовая шелуха является многотоннажным отходом сельскохозяйственного производства, подлежащим утилизации, и является ценным источником аморфного кремнезема. Были определены температурный режим получения золы рисовой шелухи, количественное содержание и размер частиц наполнителя, обеспечивающие максимальный модифицирующий эффект. Установлено влияние модифицирующих наполнителей на комплекс эксплуатационных свойств наполненных эпоксидных композиций, включающих твердость, износостойкость, адгезию к стали и алюминию и антифрикционные свойства эпоксидных покрытий. Проведен сравнительный анализ свойств модифицированных композиций с ненаполненными композициями и с композициями, наполненными полностью аморфным кремнеземом, включая промышленный аналог Аэросил 300. Установлено, что наилучшей совместимостью с полимерной эпоксидной матрицей обладает зола рисовой шелухи, полученная при термической обработке 500^оС и вводимая в количестве 10 массовых частей на 100 массовых частей эпоксидного полимера.

А.Г. CОКОЛОВА, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)

1. Абзальдинов Х.С., Яруллин А.Ф., Темникова Н.Е., Ефремов С.А., Нечипуренко С.В., Касперович А.В., Казаков Ю.М., Стоянов О.В. Современные тенденции в области модификации полимеров наполнителями на основе растительного сырья (обзор) // Вестник технологического университета. 2023. Т. 26. № 10. С. 57–68.
2. Соколова А.Г. Поливинилхлоридные композиционные материалы с наполнителем из рисовой шелухи и ее золы: сопоставительный анализ с зарубежными аналогами // Экономика строительства. 2023. № 11. С. 93–96.
3. Соколова А.Г. Возобновляемое сырье и ресурсосберегающие технологии в строительной отрасли // Экономика строительства. 2023. № 8. С. 95–99.
4. Роговина С.З., Прут Э.В., Берлин А.А. Композиционные материалы на основе синтетических полимеров, армированных волокнами природного происхождения // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. 2019. Т. 61. № 4. С. 291–315. https://doi.org/10.1134/S2308112019040084
5. Bisht N., Gope P.C. Effect of rice husk (treated/untreated) and rice husk ash on fracture toughness of epoxy bio-composite // Journal of the Mechanical Behavior of Materials. 2020. Iss. 29, pp. 177–185. https://doi.org/10.1515/jmbm-2020-0018
6. Абдалиев У.К., Ысманов Э.М., Асанов Р.Э., Доолотбек К.Г.Л. Получение и восстановление кремния из золы рисовой шелухи с йодированием диффузионно-транспортным методом // Известия Ошского технологического университета. 2019. № 3. С. 51–54.
7. Готлиб Е.М., Ха Ф.Т.Н., Исламова Г.Г., Лыгина Т.З., Ямалеева Е.С., Мишагин К.А. Ресурсосбережение за счет квалифицированного использования отходов рисопереработки // Научные труды КубГТУ. Электронный сетевой политематический журнал. 2019. № 3. С. 803–816. https://ntk.kubstu.ru/data/mc/0063/2606.pdf
8. Fernandez I.J., Santos R.V., Araujo dos Santos E.C., Rocha T.L.A.C., Dominguez Junior N.S., Moraes C.A.M. Replacement of commercial silica by rice husk ash in epoxy composites: a comparative analysis // Materials Research. 2018. Iss. 21 (3). https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2016-0562
9. Ашкар Н. Эль, Морси А., Тарек А. Использование наночастиц, извлеченных из рисовой шелухи, в качестве минерального вяжущего // Строительные материалы. 2019. № 5. С. 25–31. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-770-5-25-31
10. Готлиб Е.М., Перушкина Е.В., Нцуму Р.Ш., Ямалеева Е.С. Влияние золы рисовой и гречневой шелухи на биоразлагаемость эпоксидных материалов // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022. Т. 12. № 3. С. 447–454. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2022-12-3-447-454
11. Нгуен З.Х., Зенитова Л.А., Ле К.З., Буи Д.Т.Т. Использование сжигаемых рисовых остатков для производства наносилики // Бутлеровские сообщения. 2019. Т. 57. № 3. С. 155–161.
12. Nakamura Y., Ono Y., Saito T., Isogai A. Characterization of cellulose microfibrils, cellulose molecules, and hemicelluloses in buckwheat and rice husks // Cellulose. 2019. Vol. 26. Iss. 11, pp. 6529–6541. https://doi.org/10.1007/s10570-019-02560-4
13. Andrzejewski, J., Barczewski, M., Szostak, M. Injection Molding of Highly Filled Polypropelene-based Biocomposites. Buckwheat Husk and Wood Flour Filler: A Comparison of Agricultural and Wood Industry Waste Utilization // Polymers. 2019. Iss. 11 (11), pp. 1881. 1 https://doi.org/0.3390/polym11111881
14. Готлиб Е.М., Зенитова Л.А., Гимранова А.Р., Соколова А.Г. Влияние способа получения наполнителя из отходов производства риса на их состав, свойства и модифицирующее действие в эпоксидных композициях // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2023. № 1 (769). С. 35–49. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2023-769-1-35-49
15. Darekar V.S., Kulthe M.G., Goyal A. et al. Rice Husk Ash: Effective Reinforcement for Epoxy-Based Composites for Electronic Applications. 2023 // Journal of Electronic Materials. Vol. 53, pp. 1344–1359. https://doi.org/10.1007/s11664-023-10835-7
16. Gotlib E.M., Sadykova D.F., Sokolova A.G., Cherezova E.N. The study of modification of PVC-materials by rice husk ash including activated by cationic surfactant and wollastonite on its basis // E3S Web of Conferences, XXVI International Scientific Conference “Construction the Formation of Living Environment” (FORM-2023). Vol. 410. EDP Sciences, 2023, art. 01002. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202341001002
17. Готлиб Е.М., Ямалеева Е.С., Валеева А.Р., Гимранова А.Р., Нцуму Р.Ш. Влияние наполнителей, полученных на основе отходов переработки зерна, на химическую стойкость эпоксидных материалов // Ползуновский вестник. 2022. № 3. С. 222–229. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2022.03.030
18. Цветков М.В., Подлесный Д.Н., Зайченко А.Ю., Салганская М.В., Цветкова Ю.Ю., Фрейман В.М., Салганский Е.А. Плавкость золы отходов растениеводства в условиях высокотемпературной переработки // Журнал прикладной химии. 2021. Т. 94. № 3. С. 371–379.
19. Gotlib E.M, Nha Phoung H.T., Khasanova A.R, Sokolova A.G. Epoxy coatings fillers on the rice husk base. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: 28th Annual Russian-Polish-Slovak Seminar on Theoretical Foundation of Civil Engineering. Zilina. 2019. Vol. 661, pp. 012123. https://doi.org/10.1088/1757-899X/661/1/012123
20. Валеева А.Р., Гареев Б.И., Ситнов С.А., Соколова А.Г., Готлиб Е.М. Износостойкие эпоксидные материалы, наполненные продуктами переработки рисовой и гречневой шелухи // Экономика строительства. 2022. № 8. С. 46–54.