СИНТЕТИЧЕСКИЙ ВОЛЛАСТОНИТ И ДИОПСИД НА ОСНОВЕ ЗОЛЫ РИСОВОЙ ШЕЛУХИ КАК НАПОЛНИТЕЛИ ЭПОКСИДНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Природные волластонит и диопсид являются уникальными наполнителями для создания эффективных полимерных композитных материалов с улучшенными механическими свойствами. Ввиду их высокой стоимости и дефицитности на отечественном рынке, актуально получение данных кальций-магниевых силикатов (КМС) путем твердофазного синтеза из недорогого сырья (сельскохозяйственных многотоннажных отходов рисового производства). Были изучены фазовый состав и свойства синтетических волластонита и диопсида, а также оценено их влияние на эксплуатационные свойства наполненных эпоксидных материалов. Проведены исследования по определению фазового состава, пористости, кислотно-основных свойств синтезированных наполнителей, оценено влияние данных характеристик на эксплуатационные свойства наполненных эпоксидных композиций. По своему фазовому составу синтетические волластонит и диопсид существенно отличаются. Синтетический волластонит в качестве побочной фазы содержит ларнит. По сравнению с диопсидом он обладает значительно большей удельной поверхностью пор и на порядок больший общий объем пор из-за более низкой температуры его твердофазного синтеза и примесей кристаллических диоксидов кремния. Было установлено, что наполнение силикатами приводит к образованию более организованной структуры полимерной матрицы. Полученные кальций-магниевые силикаты представляют собой эффективные наполнители композитных эпоксидных материалов, присутствие которых в композиции обеспечивает повышенную твердость, адгезионную прочность, износостойкость, снижают коэффициент статического трения, то есть улучшают трибологические свойства наполненных эпоксидных материалов, которые могут быть успешно применены в машиностроении.

1. Шичалин О.О., Тарабанова А.Е., Папынов Е.К., Федорец А.Н., Буравлев И.Ю., Капустина О.В., Корнакова З.Э., Грибова В.В., Грибанова С.С. Гибридный микроволновой твердофазный синтез волластонита на основе природного возобновляемого сырья. Журнал неоргани-ческой химии. 2022;67(9):1266–1273. http://dx.doi.org/10.31857/S0044457X22090124

2. Горбачев Д.В., Верещагин В.И., Роот Л.О. Эффективная технология изготовления электротехнической керамики из маложелезистых диопсидовых пород. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2024;335(8):29–36.

3. http://dx.doi.org/10.18799/24131830/2024/8/4681

4. Ma C., Hu J., Zong Z., Wang Ch., Gao D., Li Ch., Li X. Preparation of porous silica microspheres using silica nanoparticles with different morphologies and their properties as catalyst carriers. Journal of Porous Materials. 2023;31:377–390.

5. Готлиб Е.М., Твердов И.Д., Галимов Э.Р., Долгова А.В., Гимранова А.Р. Сравнение модифицирующего действия в эпоксидных композициях диопсидсодержащих наполнителей на основе техногенного и растительного сырья. Известия КГАСУ. 2023;3(65):36–44.

6. Zuwanna I., Riza M., Aprilia S., Syamsuddin Y. Biocomposite based on whey protein isolate with the addition silica from rice husk ash. Materials Today: Proceedings. 2022;63:147–152. http://dx.doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.056

7. Готлиб Е.М., Галимов Э.Р., Валеева А.Р., Кормушин К.В. Эпоксидные композиционные материалы с наполнителями на основе золы рисовой и гречневой шелухи и металлургических шлаков: Монография. Казань: Изд-во АН РТ, 2023:168.

8. Mishagin K.A., Yamaleeva E.S., Gotlib E.M., Sokolova A.G., Pirogova N.N. The Impact of Calcium Silicate Obtained from Zeolite Siliceous эпоксидных полимеров. Южно-Сибирский научный вестник. 2023;4:11–15.

9. http://dx.doi.org/10.25699/SSSB.2023.50.4.017

10. Твердов И.Д., Ямалеева Е.С., Готлиб Е.М., Холин К.В., Султанов Т.В. Изучение фазовых превращений в процессе твердофазного синтеза диопсида на основе золы рисовой шелухи. Вестник Воронежского государ-ственного университета инженерных технологий. 2024;86(2):277–273.

11. http://dx.doi.org/ 10.20914/2310-1202-2024-2-277-283

12. Gotlib E.M., Tverdov I.D., Phuong H.T., Sokolova A.G. The impact of production temperature of synthetic wollastonite filled with rice husk on its composition and modifying effect. IOP Conference Series Materials Science. 2021;1030(1):012004. http://dx.doi.org/10.1088/1757-899X/1030/1/012004

13. Готлиб Е.М., Ямалеева Е.С., Валеева А.Р., Твердов И.Д. Антифрикционные эпоксид-ные материалы, наполненные силикатами на основе ископаемого, растительного и техногенного сырья. Ползуновский вестник. 2024;1:214–223. http://dx.doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2024.01.027

14. Соколова А.Г. Поливинилхлоридные ком-позиционные материалы с наполнителем из рисовой шелухи и её золы: сопоставительный анализ с зарубежными аналогами. Экономика строительства. 2023;11:93–96.

15. Uflyand I.E., Irzhak V.I. Recent advances in the study of structure and properties of fiber composites with an epoxy matrix. Journal of Polymer Research. 2021;28:440.

16. http://dx.doi.org/10.1007/s10965-021-02783-9

17. Samad U.A., Mohammed J.A., Alam A. Maximizing the functional properties of epoxy coatings using milled Al for enhanced mechanical strength and corrosion resistance. Material Science -Poland. 2024;42(4):34–49.

18. http://dx.doi.org/10.2478/msp-2024-0042

19. Getem C., Gabbiye N. Synthesis and Characterization of β-Wollastonite from Limestone and Rice Husk as Reinforcement Filler for Clay Based Ceramic Tiles. In: Advances of Science and Technology. 7th EAI International Conference, ICAST 2019, Bahir Dar, Ethiopia. 2019:695–706. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-030-43690-2_53

20. Lakov L., Jivov B., Aleksandrova M., Yordanov S., Toncheva K. Synthesis, phase composition and microstructure of colored ceramic materials based on diopside. Materials Science. Non-Equilibrium Phase Transformations. 2020;6(3):77–79.

21. Lokesh K.S., Pinto T., Mayya D.S., Shanmu-gan B.K., Panduranga B.P., Hanumanthappa H., Mohanraj G.T. Effect of Wollastonite Filler on the Experimental and Microstructural Analysis of Epoxy Composite Reinforced with E-glass Fibre. Journal of the Institution of Engineers (India): Series D. 2022; 103:489–496. http://dx.doi.org/10.1007/s40033-022-00347-9

22. Kholikulovuch O.E. Improved installation for determining antifriction properties of materials. In: E3S Web of Conferences. CONMECHYDRO – 2023. 2023; 401:04024.

23. http://dx.doi.org/10.1051/e3sconf/202340104024

24. 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;8:46–54.

25. Садыкова Д.Ф., Валеева А.Р., Гимранова А.Р., Готлиб Е.М. Эпоксидные и поливи-нилхлоридные материалы для покрытия полов с синтетическим волластонитом на основе золы рисовой шелухи. Полимеры в строительстве: научный интернет-журнал. 2024; 1(12):64–66.