Пластифицированные ПВХ материалы, модифицированные диоксидом кремния и волластонитом на основе золы рисовой шелухи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.06, кандидат наук Садыкова Диляра Фанисовна

• Садыкова Диляра Фанисовна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Садыкова Диляра Фанисовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Диоксид кремния и волластонит на основе рисовой шелухи

как наполнители полимерных материалов

1.1 Получение диоксида кремния из отходов переработки риса

1.2 Полимерные материалы, наполненные растительным диоксидом кремния и рисовой шелухой

1.3 Использование золы рисовой шелухи для получения синтетического волластонита

1.4 Природный волластонит как эффективный наполнитель полимерных

материалов

ГЛАВА 2. Характеристика объектов и методов исследования

2.1 Объекты исследования

2.2 Методика обработки модификаторов ПАВ

2.3 Методы исследования

ГЛАВА 3. Модифицирование ПВХ материалов диоксидом кремния и

волластонитом из золы рисовой шелухи

3.1 Фазовый состав и свойства диоксида кремния на основе золы рисовой шелухи

3.3 Изучение свойств ПВХ композиций, модифицированных диоксидом кремния на основе золы рисовой шелухи

3.4 Изучение свойств ПВХ композиций, модифицированных синтетическим волластонитом на основе золы рисовой шелухи

3.5 ПВХ композиции с органомодифицированными образцами диоксида кремния и волластонитом на основе золы рисовой шелухи

3.6 Релаксационные свойства ПВХ материалов, модифицированных диоксидом кремния и синтетическим волластонитом на основе золы рисовой шелухи

3.7 Термическая стойкость ПВХ материалов, модифицированных рисовой

шелухой и образцами диоксида кремния на основе ее золы

ГЛАВА 4. Модифицированные ПВХ композиции для изготовления линолеума

4.1 Эксплуатационные свойства ПВХ линолеума, модифицированного волластонитом

4.2 Водостойкость и химическая стойкость ПВХ материалов, модифицированных

диоксидами кремния и волластонитами, в том числе активированными ПАВ

ГЛАВА 5. Фунгицидные и бактерицидные свойства ПВХ материалов, модифицированных диоксидом кремния и синтетическим

волластонитом на основе рисовой шелухи

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Акт о применении результатов диссертации

Приложение 2. Технические условия на синтетический волластонит

Приложение 3. Технология получения ПВХ линолеума медицинского назначения

Приложение 4. Расчет себестоимости синтетического волластонита на основе

золы рисовой шелухи

Приложение 5. Термомеханические кривые ПВХ композиций

Приложение 6. Кривые динамического механического анализа ПВХ композиций

Приложение 7. Термогравиметрические кривые ПВХ композиций

Приложение 8. Оценка бактерицидной и фунгицидной активности ПВХ

композиций

Приложение 9. Анализ конкурентов

СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

АЛКАПАВ 1214С.50 - алкилтриметил-амоний хлорид АЛКАПАВ 16С.50 - цетилтриметил-аммоний хлорид АЛКАПАВ 1618С.50 - алкилтриметил-аммоний хлорид АБС - акрилонитрилбутадиенстирол БО - бензоилирование БХМО-3,3 - бис(хлорметил)окситан ГО - гидротермическая обработка ДК - диоксид кремния

ДКС - диоксид кремния, полученный из рисовой соломы ДКЩ - диоксид кремния, полученный методом щелочной варки ДМА - динамический механический анализ ДТА - дифференциально-термический анализ ЗРШ - зола рисовой шелухи

ЗРШ1 - зола рисовой шелухи, полученная сжиганием РШ при 350°С ЗРШ2 - зола рисовой шелухи, полученная сжиганием РШ при 500°С ЗРШз - зола рисовой шелухи, полученная сжиганием РШ при 800°С ИКС - ИК спектроскопия

КАТАПАВ 1214С.50 - алкилбензилдиметиламмоний хлорид КАТАПАВ 1618С.50 - алкилбензилдиметиламмоний хлорид ККМ - критическая концентрация мицеллообразования МА - малеиновый ангидрид МО - микроволновая обработка ОКСИПАВ А1214С.50 - алкилдиметил-аминооксид ПАВ - поверхностно-активные вещества ПВ -природный волластонит ПВХ - поливинилхлорид

ПКМ - полимерные композиционные материалы ПП - полипропилен

ПЭ - полиэтилен

ПН - поверхностное натяжение

РКФА - рентгеноструктурный количественный фазовый анализ РС - рисовая солома РШ -рисовая шелуха СВ - синтетический волластонит

СВ1 - синтетический волластонит, полученный при соотношении СаСОз^Ю2 = 1,2:1 при температуре 1100°С в течении 3 часов

СВ2 - синтетический волластонит, полученный при соотношении СаСОз^Ю2 = 1:1 при температуре 1100°С в течении 3 часов

СВз - синтетический волластонит, полученный при соотношении СаСОз^Ю2 = 1:1,2 при температуре 1100°С в течении 3 часов

СВ4 - синтетический волластонит с молярным отношением СаО^Ю2 = 1,2:1 полученный при 800°С в течении 2 часов

СВ5 - синтетический волластонит с молярным отношением СаО^Ю2 = 1,2:1 полученный при 900°С в течении 2 часов

СВб - синтетический волластонит с молярным отношением СаО^Ю2 = 1,2:1

полученный при 950°С в течении 2 часов

СР - стандартная рецептура

Tg - температура стеклования

ТГА - термогравиметрический анализ

ТАБАХ - триоктилбензил-аммоний хлорид

ЧАС - четвертичные аммониевые соли

ЩО - щелочная обработка

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пластифицированные ПВХ материалы, модифицированные диоксидом кремния и волластонитом на основе золы рисовой шелухи»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы и степень ее разработанности. Поливинилхлорид -один из самых крупнотоннажных синтетических полимеров, применяемых в различных областях народного хозяйства [1], материалы на основе которого содержат различные модификаторы и минеральные наполнители, придающие ПКМ свойства, требуемые областью их применения.

Новые принципы производства химической продукции, в которых учитываются природоохранные аспекты, делают важным применение в рецептуре ПВХ композиций модифицирующих добавок на основе ежегодно возобновляемых продуктов растительного происхождения, которые являются инновационным ресурсом «зеленой химии» [2].

Объёмы производства зерновых культур в мире и России постепенно увеличиваются, что вызывает необходимость рационального решения проблемы утилизации отходов их обработки (шелухи, лузги), которые в настоящее время используют как источник биотоплива, либо как дополнительное удобрение [3].

В связи с высоким содержанием активного аморфного диоксида кремния [4], шелуха риса, является перспективным сырьем для получения силикатных наполнителей [5] полимерных, в частности, ПВХ композиций.

Это делает актуальным изучение структуры и свойств наполнителей на основе отходов рисового производства и модифицированных ими ПВХ материалов, ввиду эффективности использования кремнийсодержащих добавок для улучшения комплекса эксплуатационных характеристик полимеров.

Традиционный силикатный наполнитель аэросил имеет высокую стоимость, природный волластонит - ограниченную сырьевую базу. Это обуславливает эффективность поиска альтернативных им кремнийсодержащих добавок для ПВХ, как содержащих аморфный диоксид кремния, так и частицы игольчатой формы, что должно способствовать росту деформационно-прочностных и других свойств наполненных поливинилхлоридных материалов.

Исследования, посвященные модифицированию ПВХ композиций рисовой

шелухой и синтетическим волластонитом на ее основе в отечественной литературе практически отсутствуют, а зарубежные публикации на эту тему крайне ограничены. В тоже время иностранные авторы сообщают, что для улучшения межфазного взаимодействия с полимерной матрицей наполнители на основе рисовой шелухи следует обрабатывать ПАВ.

Цель работы. Создание ПВХ материалов с высокими деформационно-прочностными характеристиками, повышенной термостабильностью, химической, бактерицидной и грибостойкостью, за счет модифицирования диоксидами кремния и синтетическим волластонитом на основе золы рисовой шелухи, в том числе активированными ПАВ.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

- Изучение фазового и элементного состава, структуры и свойств диоксидов кремния и волластонита на основе золы рисовой шелухи, полученных при варьировании температурных режимов и типов ПАВ для активации их поверхности.

- Исследование деформационно-прочностных и релаксационных свойств, а также миграции пластификатора из ПВХ композиций, модифицированных диоксидами кремния и синтетическим волластонитом на основе золы рисовой шелухи, в сравнении с промышленными аналогами.

- Сравнительная оценка устойчивости поливинилхлоридных материалов, модифицированных диоксидами кремния и синтетическим волластонитом на основе золы рисовой шелухи к действию агрессивных сред и микроорганизмов почвы.

- Изучение эксплуатационных свойств линолеума на основе ПВХ композиций, модифицированных природным и синтетическим волластонитом, в том числе активированными ЧАС.

Научная новизна. Показано, что применение в качестве наполнителей диоксидов кремния и волластонита оптимального фазового состава и свойств способствует росту температур стеклования и перехода ПВХ композиций из стеклообразного в высокоэластическое состояние, увеличению их динамического

модуля за счет снижения миграции из них пластификатора.

На основе определения предельной адсорбции, поверхностной активности и критической концентрации мицеллообразования показано, что пластификатор на основе производных 1,3 диоксана выполняет роль неионогенного мицеллообразующего ПАВ. Установлено, что аналогично четвертичным аммониевым солям ЭДОС снижает пористость силикатных наполнителей и уменьшает рН их водных дисперсий, что связано с его поверхностной активностью и соотношением размера его молекул, рассчитанного в программе Gaussian 16, с диаметром пор применяемых наполнителей. Обнаружено, что миграция ЭДОС из модифицированных силикатами и волластонитом ПВХ материалов уменьшается с ростом общего объема и удельной поверхности пор этих наполнителей, за счет сорбции молекул пластификатора.

Установлено, что волластонит, активированный четвертичными аммониевыми солями, повышает устойчивость ПВХ композиций к бактериям Salmonella typhimurium, Streptococcuspyogenes и Bacillus Subtilis, грибу p. Penicillium. При этом большую бактерицидную стойкость обеспечивает применение в качестве ПАВ алкилтриметиламоний хлоридов, а фунгицидность - и КАТАПАВ и ОКСИПАВ.

Практическая значимость работы. Оптимизирована температура получения золы рисовой шелухи и синтетического волластонита на ее основе - 500 и 900 °С, соответственно, обеспечивающая их оптимальный фазовый состав и больший модифицирующий эффект в ПВХ композициях.

Показано, что диоксиды кремния и синтетический волластонит на основе золы рисовой шелухи повышают комплекс эксплуатационных характеристик ПВХ материалов: прочность при растяжении до 116 %, термостабильность по методу «Конго красный» до 65 % и снижают миграцию пластификатора из ПВХ пасты до 78 %

Рекомендовано использование синтетического и природного волластонита, в том числе активированного ЧАС, в ПВХ композициях для производства линолеума с более низкой усадкой и повышенной устойчивостью к моющим средствам и

патогенным организмам для медицинских учреждений.

На ООО «Комитекс Лин» на основе разработанной ПВХ композиции выпущена опытная партия линолеума в количестве 1500 м2 (акт внедрения от 16.08.2021, приложение 1).

Разработаны технические условия на синтетический волластонит на основе золы рисовой шелухи (ТУ 2494-087-02069639-2021, приложение 2).

Методология и методы исследования. Методология включала выбор, на основе анализа литературных и патентных данных, оптимальных температур переработки рисовой шелухи, соотношений исходных компонентов и температурно-временных условий синтеза волластонита из ее золы и известняка, типов ПАВ для активации поверхности этих наполнителей, рецептур и методов исследования модифицированных ПВХ материалов.

В работе использованы следующие экспериментальные методы: оценка фазового состава методом РКФА, размера частиц методом лазерной дифракции, пористости, маслоемкости, кислотно-основных характеристик поверхности золы рисовой шелухи, синтетического и природного волластонита, аэросила, силикатов, полученных методом щелочной варки и из рисовой соломы, определение деформационно-прочностных характеристик, водо-, химической, бактерицидной и грибостойкости модифицированных ими ПВХ материалов. Исследованы релаксационные свойства модифицированных ПВХ материалов методом ДМА, определена температура их стеклования термомеханическим методом, оценена термостабильность методами ДТА и термогравиометрии, а также методом «Конго красный». Изучена миграция пластификатора из модифицированных ПВХ композиций.

Произведен расчет размеров молекул ЧАС и компонентов пластификатора ЭДОС с помощью квантово-химического программного комплекса Gaussian 16.

Основные положения, выносимые на защиту. Закономерности влияния состава и свойств золы рисовой шелухи и синтетического волластонита на ее основе на их модифицирующий эффект в ПВХ композициях.

Рецептуры ПВХ композиций с повышенными деформационно-

прочностными характеристиками, термической, химической и биологической стойкостью с применением оптимальных составов золы рисовой шелухи и синтетического волластонита на ее основе, в том числе активированных четвертичными аммониевыми солями.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Работа соответствует паспорту научной специальности ВАК 05.17.06 - Технология и переработка полимеров и композитов по п. 2 (в части: физико-химические основы технологии получения и переработки полимеров, композитов и изделий на их основе, включающие смешение и гомогенизацию композиций, изготовление заготовок или изделий) и по п. 3 (в части: исследование физико-химических свойств материалов на полимерной основе в зависимости от состава композиций и их структуры механическими, электрофизическими, электромагнитными, термическими, механическими и др. методами).

Апробация результатов. Результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (Красноярск, 2016); 9-й международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы инновационного развития нефтехимии» (Нижнекамск, 2016); Научно-практической конференции «Региональный фестиваль студентов и молодежи» ЧГУ-2016 (Чебоксары, 2016); Международной научно-практической конференции «Разработка и решение актуальных научных проблем: вопросы теории и практики» (Смоленск, 2017); VI Всероссийской научной конференции «Теоретические и экспериментальные исследования процессов синтеза, модификации и переработки полимеров» (Уфа, 2018); Междисциплинарном научном форуме с международным участием «Новые материалы и перспективные технологии» (Москва, 2018); The XXII International Scientific Conference on Advanced in Civil Engineering, Tashkent, Republic of Uzbekistan (Ташкент, 2019); XI, XII Российской научно-практической конференции с международным участием «Здоровье человека в XXI веке» (Казань, 2019, 2020); XX Международной научно-практической конференции имени профессора Л.П. Кулёва студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск, 2019); XV Международная конференция молодых

ученых, студентов и аспирантов «Кирпичниковские чтения - Синтез и исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений» (Казань, 2021).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 26 работ, в том числе 11 публикаций в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ для размещения материалов диссертаций, 3 статьи в изданиях, входящих в реферативную базу Scopus, 12 работ в других изданиях и материалах конференций, в том числе 2 учебных пособия и 2 монографии.

Личный вклад автора заключается в получении экспериментальных результатов, изложенных в диссертации, участии в постановке задач, обработке и анализе полученных данных, обсуждении, написании и оформлении публикаций. Работа выполнена на кафедре «Технологии синтетического каучука» ФГБОУ ВО «КНИТУ».

Достоверность результатов экспериментальных исследований подтверждается их воспроизводимостью и корреляцией данных, полученных с применением независимых взаимодополняющих методов, а также их согласованностью с известными литературными данными и опытно-промышленной апробацией.

Благодарности. Автор благодарит профессора Черезову Е. Н. за ценные советы при обсуждении результатов работы, Кожевникова Р. В за помощь в изготовлении образцов линолеума и их опытно-промышленных испытаниях.

Структура и объём диссертации. Работа изложена на 153 стр., состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы (134 наименований), 9 приложений, содержит 31 таблицу и 19 рисунков.

ГЛАВА 1. Диоксид кремния и волластонит на основе рисовой шелухи как

наполнители полимерных материалов

1.1 Получение диоксида кремния из отходов переработки риса

Одним из универсальных дисперсных наполнителей полимерных композиционных материалов и резинотехнических изделий и является диоксид кремния фО2). Такие природные ископаемые как кварцит, диатомит, новакулит, трепел лежат в основе производства этого наполнителя. Применяется также синтетический диоксид кремния (ДК), который получают методом осаждения или пирогенетическим путем.

Природный диоксид кремния имеет кристаллическую структуру, в то же время синтетический ДК находится в аморфном состоянии. Они имеют различный химический состав, отличаются пористостью, размерами и формой частиц, их поверхностными характеристиками [6].

Кристаллический кремнезем (рис. 1.1а), имеет тетраэдрическую форму SiO4. В верхней части тетраэдра находятся 4 атома кислорода. На (рис. 1.1 б) представлена аморфная форма кремнезема, где хаотично расположенные атомы кислорода окружают каждый атом Si.

Кремнезем гигроскопичен и способен к агломерации в нормальных условиях, благодаря наличию силанольных групп (^-ОН) на его поверхности [7].

Можно легко удалить оксиды разных металлов, находящихся в свободном состоянии в прослойках из молекул оксида кремния, за счет того, что у ДК в аморфной форме нет жесткой структуры.

Диоксид кремния характеризуется такими свойствами, как: высокая термическая стабильность, механическая прочность, невысокие плотность и коэффициент расширения и, в ряде случаев он имеет, наноразмерные частицы [7].

При нагревании аморфный кремнезем можно перевести в кристаллическую фазу, однако, тем же методом он не превращается в аморфную форму [6].

а) б)

Рисунок 1.1 - Структура диоксида кремния: а) аморфная; б) кристаллическая

Существует [8] несколько методов получения синтетического диоксида кремния:

• нагреванием до 400 - 500 °С в атмосфере кислорода, для окисления кремния до его диоксида;

• термическим оксидированием при очень высоких температурах;

• воздействием кислот, даже слабой уксусной, на растворимые силикаты. Например: Na2SiOз + 2СНзС(0)0Н ^ 2СНзС(0)0№ + H2SiOз|.

Кремниевая кислота, при этом, сразу распадается на воду и SiO2, выпадающий в осадок.

Гидратированный ДК (mSi02•nН20), который также известен как белая сажа (аморфный дисперсный кремнезем), получают посредством осаждения Na2SiOз из раствора с применением кислоты (Н^04).

К сожалению, получение синтетического ДК не безвредно для экологии и подразумевает большие энергетические затраты, так как в этих процессах используются токсичные продукты - кислоты и щелочи. Однако можно получить диоксид кремния из возобновляемого растительного сырья, так называемой биомассы. В частности, аморфный кремнезем можно выделять из отходов рисового производства [9].

Поскольку рис является одним из широко используемых пищевых продуктов, его производство обуславливает увеличение посевных площадей во всем мире. Выращиванием этой сельскохозяйственной культуры занимаются более

100 стран. В процессе переработки риса - сырца накапливается в среднем 20% рисовой шелухи (РШ) [10]. Таким образом, проблема использования РШ -серьезная задача для стран - производителей риса и соответствующих предприятий во всем мире [3]. Годовой объем сбора риса в России составляет около 1 млн. тонн. Ежегодно в Краснодарском крае получают около 200 тысяч тонн РШ. Объем этого отхода при насыпной плотности 140 кг/м3 составляет 1,4 млн. м3 [11].

Рисовую шелуху очень сложно утилизировать, так как она легко возгорается при продолжительном хранении на открытом воздухе и имеет большое содержание золы [10]. В основном ее отправляют на захоронение в отвалы, а на это затрачиваются большие земельные участки. Наличие в шелухе пористых слоев кремнезема не дает ей возможность распадаться в земле [5, 10]. Это создает неизбежные экологические проблемы. Тем не менее, за счет диоксида кремния в ее составе, РШ считается ценным для химической промышленности отходом сельхозпроизводства [12].

В литературе описано применение следующих технологических способов получения ДК из РШ или рисовой соломы:

• полное сжигание РШ или РС при оптимальной температуре;

• отделение SÍO2 от продуктов сгорания;

• воздействие кислотами для удаления примесей;

• щелочная обработка золы с последующим осаждением SÍO2 кислотой.

В работе [13] описан двухстадийный процесс получения SÍO2 из РШ, путем

предварительной обработки последней 0,5 М раствором HCl или H2SO4 в течение получаса для ускорения процесса гидролиза и разложения органических компонентов с последующим сжиганием в печи при температурах от 500 до 900 °С в течение 2 часов. В итоге получили аморфный кремнезем, размер частиц которого составляет 0,5-0,7 мкм. Было выявлено, что повышение температуры от 500 до 900 °C мало влияет на эффективность процесса получения ДК. Такая методика очень термозатратная, несмотря на свою простоту.

Jan Pekarovic с сотрудниками [14] получали диоксид кремния из РШ путем предварительной обработки ее N2CO3 и NaOH. Способность отделять

неорганические вещества у обоих этих ингредиентов одинакова, но применение первого облегчает процесс выделения.

В работе [15] диоксид кремния из РШ получали обработкой ее золы 1М №ОН. Путем осаждения лимонной или щавелевой кислотой при рН 10 или 9,8 получали силиконовый гель из раствора силиката натрия, который состоит из смеси солей.

Путем регулирования рН, авторами [16] был предложен метод осаждения диоксида кремния из черного щелока, где сырьем служит рисовая солома. Если добавить к раствору черного щелока соединения алюминия с рН 9,8-10, то около 90% кремния осаждается и может быть отделено от черной жидкости.

Можно двумя способами достичь осаждения кремнезема: в первом добавить ионы металлов, таких как А13+, Mg2+, Са2+ (в виде гидроксидов), а во втором -добавить кислоту для снижения рН до 10. При этом, выпавший из раствора силиката, кремнезем в виде осадка кремниевой кислоты отделяется от черной жидкости.

Было предложено [17] получать аморфный кремнезем из золы рисовой шелухи, полученной путем термообработки РШ при 700°С в течение от 3 до 6 часов. Работа проводилась в 2 этапа:

1. На первом этапе ЗРШ обрабатывали раствором едкого натра, что позволило получить кремнезем - силикат натрия по схеме:

SiO2 + 2ШОН = Na2SiOз + Н2О

2. Далее в полученный раствор добавляли серную кислоту, в ходе чего образовывался осадок ДК:

Na2SiOз + H2SO4 = SiO2 + Na2SO4 + Н2О

Способ получения нанодисперсного ДК из ЗРШ, посредством осаждения, был изучен в работе [18]. Сперва РШ подвергалась сжиганию при 500-700°С в течение 4 часов, для образования золы. После этого ЗРШ обрабатывали 3N раствором едкого натра, получая при этом нанодисперсный диоксид кремния. Далее в полученный раствор добавляли соляную кислоту при рН 6 до выпадения осадка белого цвета. В результате реакции был получен аморфный SiO2, размер

частиц которого составил ~ 15 нм.

Tuan N.T. с соавторами [19] в своем исследовании изучал способ получения диоксида кремния из РШ, зола которой была получена сжиганием при 800 °C. ЗРШ обрабатывали 5 М раствором едкого натра при температуре 100 °С. Для осаждения ДК в полученный раствор вводили соляную кислоту.

При одностадийном режиме сжигания РШ в атмосфере воздуха или кислорода при температуре до 750°С получают ДК аморфной структуры. При повышении температуры сжигания РШ, а именно в промежутке 800 - 1200 °C наблюдается образование кристаллического диоксида кремния [19].

Иногда ведется 2 -х этапный процесс получения золы РШ. В начале под действием температуры от 250 до 350 °С проводят предварительный обжиг сырья. Это делается для того, чтобы убрать как можно больше органической составляющей. Далее, для удаления остаточного углерода осуществляют процесс термоокислительной деструкции [20].

Применяя все выше описанные способы переработки рисовой шелухи, можно добиться получения ДК с разной степенью чистоты, а также разнообразным спектром размера частиц. Это дает возможность расширить сферы его применения.

Таким образом, основным компонентом золы риса является кремнезем, существующий преимущественно в аморфной форме, а углерод является основной примесью со следовыми количествами оксидов различных элементов, таких как калий, натрий, магний и кальций (<0,5%) [15].

При этом, следует принимать во внимание, что аморфные ячеистые формы кремнезема имеют более высокую реакционную способность и, следовательно, большую эффективность применения в качестве наполнителя полимерных материалов, по сравнению с природным кристаллическим кварцем [21].

Температура оказывает значительное влияние на аморфность кремнезема, присутствующего в РШ, и на содержание углерода в ее золе [22]. Не удается полностью удалить следы последнего из золы рисовой шелухи. В тоже время было обнаружено, что быстрый нагрев задерживает углерод в кристаллической решетке кремнезема, а медленный нагрев приводит к низкому содержанию углерода в золе

РШ [23].

В большинстве исследований золы РШ сообщается о более высоком содержании кремнезема в ней при проведении процесса сжигания на открытом воздухе. При этом, повышение температуры переработки РШ увеличивает степень кристалличности ее золы и уменьшает содержание в ней углерода [18].

Для получения аморфного ДК из отходов риса используют технологию щелочной варки [24]. Увеличение выхода целевого продукта можно наблюдать при обработке ЗРШ едким натром при комнатной температуре в течение 72 часов, повышая его концентрацию от 5 до 25 %.

Исследования показали [25], что, чем более концентрированная кислота используется для обработки отходов переработки риса, тем выше выход диоксида кремния, что имеет место для различных типов кислот и связано с увеличением скорости реакции.

При этом, выход SiO2 из золы соломы ниже, чем из золы рисовой шелухи, которая сжигалась при более высокой температуре. В результате этого, органическая часть рисовой шелухи полностью выгорела, и в ее золе остались только неорганические вещества. Эффективность выделения диоксида кремния из золы рисовой шелухи составляет - 90 %, а из золы рисовой соломы - 70 %, по данным работы [25].

Наибольший выход диоксида кремния наблюдается при использовании 12 % HCl или 30 % H2SO4. При этом, максимальная эффективность выделения SiO2 была достигнута авторами [24, 25] при использовании серной кислоты.

Полученный методом щелочной варки SiO2 содержит наноразмерные частицы, которые в некоторой степени зависят от концентрации используемой соляной кислоты. При сравнении структуры ДК, полученного из ЗРШ, и из золы соломы, значительной разницы не выявлено [25]. Средний размер частиц SiO2, полученного из этих отходов зернопереработки составляет примерно 350 нм. Диоксид кремния из золы рисовой шелухи имеет немного больше частиц меньшего размера, чем полученный из золы рисовой соломы [26].

Липофильные вещества, находящиеся на поверхности рисовой соломы [26],

в воде не растворяются. Эта особенность создает сложности доступа щелочных или кислотных растворов внутрь клеточных стенок растений в процессе химической обработки. Обработка РС этиловым спиртом позволила добиться повышения эффективности выхода ДК [27], что связано с повышением проникновения исследуемых растворов через клеточные стенки.

После предварительного воздействия этиловым спиртом, рисовая солома подвергалась обработке раствором едкого натра с концентрацией 5-25% масс. при 60 °С в течение 3-х часов. Проводился анализ полученной золы после процесса промывки, сушки и сжигания нерастворимого твердого продукта. Серной кислотой с концентрацией 30 % воздействовали на щелочные растворы до рН 11 [26].

После щелочного воздействия на золу РС стало видно, что, концентрация №ОН более 15% масс обеспечивает высокий выход диоксида кремния. Максимальный выход ДК ~ 82 % был достигнут при использовании щелочи с концентрацией 18 % мас.

Изучение влияния температуры показало, что при времени обработки 180 минут и концентрации щелочи 1 8% мас., температура ниже 60 °С не обеспечивает высокий выход диоксида кремния. Так, при температурах 40 и 50 °С он составляет всего 30 % и 40 %, соответственно. Таким образом, температура оказывает большое влияние на процессы растворения и выделения компонентов рисовой соломы [24].

Процесс растворения неорганических веществ и органических компонентов, содержащихся в рисовой соломе, при ее щелочной обработке требует некоторого времени. Однако увеличение продолжительности этого процесса не всегда приводит к росту выхода целевых продуктов.

Было обнаружено [25], что в течение первых 90 минут щелочной обработки растворилось 40% всех неорганических веществ. Через час наблюдалось удвоение этого количества. и оно стало максимальным. За этот промежуток времени происходит набухание, и путем осмоса клеточные стенки подпитываются щелочным раствором, а неорганические вещества проникают наружу через клеточную стенку.

В результате проведенных исследований были установлены [24-27] рациональные условия щелочной обработки рисовой соломы, для достижения высокого выхода ДК:

• соотношение рисовая солома: раствор №ОН = 1:10;

• концентрация щелочи 18% мас.;

• температура процесса 60 оС;

• длительность процесса 2,5 часа.

Чтобы получить ДК, рисовую солому сначала экстрагировали этиловым спиртом, и воздействовали на нее едким натром в оптимизированных условиях, получая раствор кремнезема.

В последующем этот раствор подвергался воздействию 30% Н2SO4 при температуре 60°С до рН 11,5-11,6. Именно эти условия нужны для достижения максимального выхода ДК, несмотря на то, что выпадение материала в осадок еще не произошло. Далее осадок под действием температуры 100°С высушивался и сжигался при температуре 575°С.

Авторы [24] по результатам проведенных работ пришли к выводу, что предварительная обработка РС этиловым спиртом дает возможность значительно увеличить выход ДК, по сравнению с получением его методом сжигания (81,3% и 65,24%, соответственно). Этиловый спирт, применяемый при предварительной обработке РС, проходил процедуру выделения, очищения и снова возвращался в процесс обработки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Садыкова Диляра Фанисовна, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ciacci, L., Passarini, F., Vassura, I. The European PVC cycle: In-use stock and flows / L. Ciacci, F. Passarini, I. Vassura // Resources, Conservation and Recycling. -2017. - V. 123. - P. 108-116.

2. Перспективы применения отходов сельскохозяйственных культур в производстве полимерных композитов / Н.А. Прищенко [и др.] // Молодой ученый. - 2017. - № 2.1. - С. 27-30.

3. A review of densified solid biomass for energy production / Dilpreet S. Bajwa [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2018. - V. 96. - P. 296-305.

4. Rohani, A.B. Production of High Purity Amorphous Silica from Rice Husk / A.B. Rohani, Y. Rosiyah, N.G. Seng // Procedia Chemistry. - 2016. - V.19. - P. 189195.

5. Ghosh, R. A review study on precipitated silica and activated carbon from rice husk / R. Ghosh, S. Bhattacherjee // Journal of Chemical Engineering and Process Technology. - 2013. - V. 4. - Is. 4. - P. 156 - 162.

6. Свойства аморфного нанопорошка диоксида кремния, полученного импульсным электронным испарением / В. Г. Ильвес [и др.] // Физика твердого тела. - 2015. - Т. 57. - № 12. - С. 2439- 2445.

7. Бекболот кызы, Б. Наночастицы аморфного диоксида кремния [Текст] / Бекболот кызы Б. // Молодой ученый. - Казань. - 2016. - Т. 125. - № 21. - С. 37-39.

8. Ильичёва, О.М. О структурном совершенстве природного и синтетического кремнезема / О.М Ильичёва, Н.И. Наумкина, Т.З. Лыгина // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - № 8. - С. 459-464.

9. Бекболот кызы, Б. Получение наночастицы диоксида кремния из рисовой шелухи / Б. Бекболот кызы // Вестник КГУСТА. - 2014. - № 1. - С. 142- 145.

10. Возобновляемые источники химического сырья: комплексная переработка отходов производства риса и гречихи / В.И. Сергиенко [и др.] // Российский химический журнал. - 2004. - Т. 48. - № 3. - С. 117-124.

11. Воротников, И.Л. Ресурсосберегающее развитие перерабатывающих отраслей АПК / И.Л. Воротников, К.А. Петров, В.В. Кононыхин // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. - 2010. - № 10. - С. 2123.

12. Гулая, Ю.В. Перспективы применения отходов сельскохозяйственных культур в производстве полимерных композитов / Ю.В. Гулая, А.А. Дворницин, Л.А. Лим // Молодой ученый. - 2017. - № 21 - С. 27-30.

13. Пат. 2061656 РФ, МПК С01В33/12. Способ получения аморфного диоксида кремния из рисовой шелухи / Л. А. Земнухова, В. И. Сергиенко, Г. А. Федорищева; заявитель и патентообладатель: Институт химии Дальневосточного отделения РАН. - № 94031518/26; заявл. 29.08.1994; опубл. 10.06.1995.

14. Pekarovic, J. Preparation of biosilica-enriched filler and an example of its use in a papermaking retention system / J. Pekarovic, A. Pekarovicova, P. D. Fleming// Proceedings of 2006 International Conference on Nanotechnology for the Forest Products Industry, TAPPI Press. - 2008. - V. 8. - P. 245- 249.

15. Kalapathy, U. An improved method for production of silica from rice hull ash / U. Kalapathy, A. Proctor, J. Shultz // Bioresource technology. - 2002. - V. 85. - № 3. - P. 285- 289.

16. Aujla, M. I., Ishtiaq-Ur-Rehman, I-U-R., Javaid, A. Mechanism of silica precipitation by lowering pH in chemi- thermomechanical pulping black liquors / M. I. Aujla, I-U-R. Ishtiaq-Ur-Rehman, A. Javaid // Proceedings of the 1st WSEAS International Conference on Computational Chemistry. - 2007. - P. 58-62.

17. Thuadaij, N. Synthesis and characterization of nanosilica from rice husk ash prepared by precipitation method / N. Thuadaij, A. Nuntiya // J. Nat. Sci. Special Issue on Nanotechnology. - 2008. - V. 7. - № 1. - P. 59- 65.

18. Producing Amorphous White Silica from Rice Husk / K. A. Matori [et al.] // Masaum Journal of Basic and Applied Sciences. - 2009. - V. 1. - № 3. - P. 512- 515.

19. Synthesis of SiO2 nanoparticles from rice husk ash by precipitation // N. T. Tuan [et al.] // Can Tho university Science journal - Viet Nam. - 2014. - V. 32. -P. 120- 124.

20. Utilization of Rice Husk and Their Ash: A Review / S. Kumar [et al.] // Research Journal of Chemical and Environmental Sciences. - 2013. - V 1. - № 5. -P. 126 - 129.

21. Preparation of nano-silica materials: The concept from wheat straw / H. Chen [et al.] // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2010. - V. 356. - № 50-51. - P. 27812785.

22. Физико-химические основы процесса получения диоксида кремния из рисовой шелухи / П.И. Сорока [и др.] // Вестник нац. техн. ун-та «ХПИ». - 2010. -№ 10. - С. 124 - 134.

22. Physical activation of rice husk pyrolysis char for the production of high surface area activated carbons / A. Jon [et al.] // Industrial and Engineering Chemistry Research.

- 2015. - V. 54. - № 29. - P. 7241 - 7250.

23. Adam, F.A. A simple template-free sol- gel synthesis of spherical nanosilica from agricultural biomass / F. A. Adam, T-S. Chew, J. Andas // Journal of sol-gel science and technology. - 2011. - V. 59. - №3. - P. 580- 583.

24. Использование сжигаемых рисовых остатков для производства наносилики / З. Х. Нгуен [и др.] // Бутлеровские сообщения. - 2019. - Т. 57. - №3.

- С. 155-161.

25. Исследование влияния технологических параметров процесса получения диоксида кремния из рисовой шелухи / З. Х. Нгуен [и др.] // Сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч. экол. конф. «Отходы, причины их образования и перспективы использования» / сост. Л.С. Новопольцева; под ред. И.С. Белюченко.

- Краснодар: КубГАУ. - 2019. - С. 533-537.

26. Получение диоксида кремния из рисовой шелухи и его применение в качестве наполнителя полиэтилена / Х.Н. Нго [и др.] // Отходы, причины их образования и перспективы использования: сб. науч. тр. по материалам Междунар.

науч. экол. конф., сост. Л. С. Новопольцева; под ред. И. С. Белюченко. - Краснодар: КубГАУ. - 2019. - С. 1530-533.

27. Способ получения аморфного наноразмерного диоксида кремния из отходов рисового производства / Н. Нгиа [и др.] // Экология и промышленность России. - 2019. Т. 4. - №23. С. 30-35.

28. Lu, P. Highly pure amorphous silica nano-disks from rice straw / P. Lu, Y-L. Hsieh // Powder technology. - 2012. - V. 225. - P. 149- 155.

29. Kenechi, N-O. Utilization of Rice Husk as Reinforcement in Plastic Composites Fabrication - A Review / N-O. Kenechi, L. Chiemenem, K. Adekunle // American Journal of Materials Synthesis and Processing. - 2016. - V.1. - №3. - P. 32-36.

30. Ефремова, С.В. Физико-химические основы и технология термической переработки рисовой шелухи: [монография] / С.В. Ефремова. - Алматы: [б. и.], -2011. - 149 с.

31. Пат. 2258720 РФ, МПК C08L 63/00. Эпоксидный компаунд, наполненный биогенным кремнеземом / Т.П. Щербакова, И.Н. Васенева, Ю.И. Рябков; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук». - № 2018141783; заявл. 27.11.2018; опубл. 12.11.2019, Бюл. № 32. 9 с.

32. Введение нанопорошков и механические свойства материалов на основе эпоксидных смол / K. Брусенцева [и др.] // Наноиндустрия. - 2013. - № 3. - С. 2429.

33. Сугоняко, Д.В. Диоксид кремния как армирующий наполнитель полимерных материалов / Д.В. Сугоняко, Л.А. Зенитова // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - Т. 18. - № 5. - С. 94-100.

34. Chaudhary, D. Understanding rice hull ash as fillers in polymers: A review / D. Chaudhary, M. Jollands, F. Cser // Silicon Chemistry. - 2002. - № 1. - P. 281- 289.

35. Полимерные композиции наполненные диоксидом кремния растительного происхождения / З. Х. Нгуен [и др.] // Бутлеровские сообщения. -2019. - Т. 58. - № 4. - С. 156- 161.

36. Полимерные композиционные материалы на основе полиэтилена и нанокристаллического кремния / А. А. Ольхов [и др.] // Вестник казан. технол. унта. - 2013. - Т. 16. - № 13. - С. 110- 112.

37. Bakeev, F. Polymer materials with Rice Husk / F. Bakeev, A. M. Muzafarov // Nanotechnologies in Russia. - 2015. - V. 10. - № 11-12. - P. 888- 895.

38. Модификация полиуретановых герметиков дисперсными неорганическими наполнителями / И.В. Ковалевская [и др.] // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - № 1. - С. 225- 233.

39. Волкова, Е.Р. Композиционные материалы на основе полиуретана и мезопористого кремнезема / Е. Р. Волкова, Н. Б. Кондрашова // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2016. - № 6. - С. 31- 34.

40. Rice Husk Filled Polymer Composites / R. Arjmandi [et al.] // International Journal of Polymer Science. - 2015. - V. 5, P. 1-32.

41. Majeed, K. Influence of maleic anhydride-grafted polyethylene compatibiliser on the tensile, oxygen barrier and thermal properties of rice husk and nanoclay-filled low-density polyethylene composite films / K. Majeed, A. Hassan, A. A. Bakar // Journal of Plastic Film and Sheeting. - 2014. - V. 30. - № 2. - P. 120- 140.

42. Свойства наполненных полимерных композиций на основе полиэтилена и плазмообработанного диоксида кремния / А. А. Фарвазева [и др.] // Вестник казанского технологического университета. - 2017. - Т. 20. - № 8. - С. 53-58.

43. The effects of chemical treatment on the structural and thermal, physical, and mechanical and morphological properties of Rice Hull Ash reinforced PVC composites / R. Nadlene [et al.] // Polym. Compos. - 2018. - V. 1. - № 39. - 274-287.

44. Composite particles of polyethylen silica / H. Sertchook [et al.] // Journal of the American Chemical Society. - 2007. - V. 129. - № 1. - P. 98-108.

45. Jayabal, S. Bio-based composites from waste agricultural residues: mechanical and morphological properties / S. Jayabal, G. Bharathiraj // Cellulose Chem. Technol. -2015. - V.1. - №49. P. 65-68.

46. Koohestani, B. Effects of silane modified minerals on mechanical, microstructural, thermal, and rheological properties of plastic composites / B.Koohestani, I.Ganetri, E.Yilmaz // Composites. Part B: Engineering. - 2009. - V. 11. - P. 103- 111.

47. The effect of types of maleic anhydride-grafted polypropylene (MAPP) on the interfacial adhesion properties of bio-flour-filled polypropylene composites / B.-H. Kim [et al.] // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2007. - V. 38. - № 6. - P. 1473- 1482.

48. The Effect of Rice Husk Powder on Standard Malaysian Natural Rubber Grade L (SMR L) and Epoxidized Natural Rubber (ENR 50) Composites/ N.-S Supalak Attharangsan [et al.] // Polymer Plastics Technology and Engineering. - 2012. - V. 3. -№ 51. - P. 231-237.

49. Arayapranee, W. Application of rice husk ash as fillers in the natural rubber industry / W. Arayapranee, N. Na-Ranong, G. L. Rempel // Journal of Applied Polymer Science. - 2005. - V. 1. - № 98. - P. 34-41.

50. The influence of alkaline treatment on mechanical properties and morphology of rice husk fibre reinforced polylactic acid / A. Farah Dina [et al.] // Advanced Materials Research. - 2014. - V. 911, P. 13- 17.

51. Sudhakar, M. Tribological behavior of modified rice husk filled epoxy composite / M. Sudhakar, S.P. Samantarai, S.K. Acharya // International Journal of Scientific and Engineering Research. - 2012. - V. 6. - № 3. - P. 1-5.

52. Chuayjuljit, S. Use of silica from rice husk ash as an antiblocking agent in low-density polyethylene film / S. Chuayjuljit, C. Kunsawat, and P. Potiyaraj // Journal of Applied Polymer Science. - 2003. - V. 88. - № 3. - P. 848- 852.

53. Study of the mechanical and morphological properties of plasticized PVC composites containing rice husk fillers / E. Crespo [et al.] // Journal of Reinforced Plastics and Composites. - 2008. - V. 27. - № 3. - P. 229- 243.

54. Rice husk/high density polyethylene bio-composite: effect of rice husk filler size and composition on injection molding processability with respect to impact property / A. W. A. Rahman [et al.] // Advanced Materials Research. - 2010. - V. 83-86. - P. 367374.

55. Chand, N. Tribology of maleic anhydride modified rice-husk filled polyvinylchloride / N. Chand, P. Sharma, M. Fahim // Wear. - 2010. - V. 269. - № 11-12.

- P. 847- 853.

56. Influence of foaming agent on wear and mechanical properties of surface modified rice husk filled polyvinylchloride / N. Chand [et al.] // Wear. - 2012. - V. 278279. - P. 83- 86.

57. Получение наполнителей эпоксидных материалов на основе рисовой шелухи / Е. М. Готлиб [и др.] // Полимеры в строительстве: научный Интернет-журнал. - 2019. - Т.7. - № 1. - С.26-35.

58. Petchwattana, N. Static and Dynamic Mechanical Properties of Poly (vinyl chloride) and Waste Rice Husk Ash Composites Compatibilized with у -aminopropyltrimethoxysilane / N. Petchwattana, J. Sanetuntikul // Journal of Bionic Engineering. - 2017. - V. 14. - № 4. - P. 781-790.

59. Ramle, M. S. Tensile properties of aminosilane treated rice husk/ recycled PVC composite / M. S. Ramle, A. Z. Romli, M. H. Abidin // Advanced Materials Research. -2013. - V. 812. - P. 151- 156.

60. Ahmad, M. Mechanical properties of unplasticised PVC (PVC-U) containing rice husk and an impact modifier / M. Ahmad, A. R. Rahmat, A. Hassan // Polymers and Polymer Composites. - 2010. - V. 18. - № 9. - P. 527- 536.

61. Preparation and characterization of PVC matrix composites with biochemical sludge / W. Wang [et al.] // Journal of Polymers and the Environment. - 2018. - № 26. -P. 3197-3201.

62. Wang, W. Effects of pretreatment on the soil aging behavior of rice husk fibers: polyvinyl chloride composites / W. Wang, Q. Han, X. Li // Bioresources. - 2019. - V. 14.

- № 1. - P. 59-69.

63. Yang, F. Improvement of PVC wearability by addition of additives Laboratory for Ceramic and Reaction Engineering / F. Yang, V. Hlavacek // Powder Technology. -1999. - V. 103. - № 2. - P. 182-188.

64. Ровкина, Н. М. Полимеры на основе целлюлозы и ее производных / Н. М. Ровкина, А. А. Ляпков. - учеб. пособие. - Томск: Изд-во ТПУ. - 2006 - 128 с.

65. Hassan, A. The effect of rice husk ash fillers on processability of ABS impact modified PVC-U / A. Hassan and K. Sivaneswaran // Proceedings of the 3rd National Symposium on Polymeric Materials. - 2002. - P. 174- 179.

66. Low temperature preparation of the P-CaSiO3 ceramics based on the system CaO-SiO2- BaO-B2O3 / S. Chen [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2010. -V. 505. - № 2. - P. 613 - 618.

67. Umar, A.A. Synthesis and Characterization of Nano-Wollastonite from Rice Husk Ash and Limestone / A. A. Umar, M.M. Salleh, M. Yahaya // Materials Science Forum. - 2013. - V. 756. - №5. - P. 43-47.

68. A Novel Study on Using Vietnam Rice Hush Ash and Cullet as Environmental Materials / T. K. Pham [et al.] // MATEC Web of Conferences 97. — 2017. — V. 97. — P. 1-6.

69. Мананков, А. В. Концептуальная фаза жизненного цикла инновационного материала - синтетического волластонита / А.В. Мананков, И.А. Рахманова // Вестник Томского гос. ун-та. - 2013. - № 368. - С. 108-114.

70. Исламова, Г. Г. Кинетика твердофазного синтеза силикатов кальция и качественная диагностика продуктов синтеза / Г. Г. Исламова, Т. З. Лыгина, А.М. Губайдуллина // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - № 8.

- С. 257-262.

71. Solution combustion derived nanocrystalline macroporous wollastonite ceramics / P. Sreekanth Chakradhar [et al.] // Mater. Chem. Phys. - 2006 - V. 95 -С.169-175.

72. Yazdani, A. Investigation of hydrothermal synthesis of wollastonite using silica and nano silica at different pressures / A. Yazdani, H. R. Rezaie, H. Ghassai // Journal of Ceramic Processing Research. - 2010. - V. 11. - №3. - P. 348- 353.

73. Bioactivity and Cell Compatibility of в-Wollastonite Derived from Rice Husk Ash and Limestone / R. Shamsudin [et al.] // Materials (Basel). - 2017. - V. 10. - №10.

- P. 1188-1203.

74. ^mad, C. Wollastonit. Review materials / C. Konrad // Directory of Materials. American Ceramic Society Bulletin. - 2001. - V. 80. - № 8. - Р. 104-106.

75. Muslim, N. Study of mechanical properties of wollastonite filled epoxy functionally graded composite / N. Muslim, A. Hamzah, A. Al-Kawaz // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. - 2018. - V.9. - № 8. - P. 669-677.

76. Dielectric Properties of Polyvinyl Chloride with Wollastonite Filler for the Application of High-Voltage Outdoor Insulation Material / Yaacob M.M. [et al.] // Arabian Journal for Science and Engineering. - 2014. - V. 39. - P. 3999- 4012.

77. Ciullo, P.A. Wollastonite - versatile functional filler / P.A. Ciullo, S. Robinson // Paint and Coatings Industry. - 2009. - № 11. - P. 50-55.

78. Демиденко, Н.И. Волластонит - заменитель асбеста / Н.И. Демиденко, Г.Б. Тельнова, Л.И. Подзорова // Конструкции из композиционных материалов. -2005. - № 1. - С. 37-39.

79. Волластонит - уникальное минеральное сырье многоцелевого назначения / В.А. Тюльнин [ и др.]. - М. : Руда и металлы, 2003. - 144 с.

80. Волластонит - Эффективный наполнитель резин и композиционных материалов на основе линейных и сетчатых полимеров [Текст]: моногр. / Е.М. Готлиб [ и др.]. - М: Lambert Academic Publishing. - 2017. - 161 с.

81. Роль поверхностно-активных веществ при получении композиционных материалов / Е. А. Ширяева [и др.] // Современные наукоемкие технологии. - 2005.

- № 4. - С. 65-66.

82. Ивановская, И.В. Разработка установки и исследование свойств наполненных волластонитом полимеров / И.В. Ивановская, А.Н. Блазнов // Материалы 4-ой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с Международным участием. - Бийск, 2011. - С. 115

- 120.

83. Бородина, И.А. Влияние природных силикатов на отверждение ненасыщенных полиэфирных смол / И.А. Бородина, В.В. Козик, Л.П. Борило // Известия Томского Политехнического ун-та. - 2005. - Т. 308. - № 3. - С. 118-122.

84. Негматов, Н.С. Использование высококачественного тонкоизмельчённого волластонита в качестве наполнителя резиновых смесей / Н.С. Негматов, У.М. Ибадуллаев // Каучук и резина. - 2001. - № 5. - С. 9-11.

85. Вахтинская, Т.Н. Влияние волластонита на комплекс свойств полиамида 6 и полиэтилентерефталата. / Т.Н. Вахтинская, Л.Н. Гуринович, Т.И. Андреева // Пластические массы. - №1. - 2004. - С. 31-32.

86. Дементьева, И.Д. Влияние волластонита на качественные характеристики дорожной краски / И.Д. Дементьева, Н.А. Орлова // Ползуновский вестник. - 2008.

- № 1- 2. - С. 19-21.

87. Ketthongmongkol, S. Preparation and properties of thermoplastic polyurethane / Polypropylene - G - Maleic Anhydride / Wollastonite Composites / S. Ketthongmongkol, S. Chuayjuljit // Pure and Applied Chemistry International Conference. - 2011. - P. 499-501.

88. Гордиенко, В.П. Влияние дисперсности частиц неорганической добавки на структуру и свойства линейного полиэтилена. / В.П. Гордиенко, О.Н. Мустяца, В.Г. Сальников // Пластические массы. - 2007. - №12. - С. 11-13.

89. Коробщикова, Т. С. Исследование гранулометрического состава волластонита Синюхинского месторождения и его влияния на свойства наполненных полимерных композиций / Т.С. Коробщикова, Н.А. Орлова // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2010. - № 5 - С. 26-29.

90. Gotlib, E. Fillers of polymeric materials based on rice husk: Study Guide / E.Gotlib [et al.]. - Kazan: Otechetvo, 2019. - 92 р.

91. Borodina, I.A. Composite materials based on wollastonite for automobile construction / I.A. Borodina, V.V. Kozik // Chemistry for sustainable development. -2005. - №13. - P. 835-837.

92. Исследование огнезащитных свойств полимерных вспучивающихся покрытий / А. Ш. Калмагамбетова [и др.] // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - №2. - С. 14-19.

93. Активация поверхности волластонита для повышения эффективности его модифицирующего действия / Е. М. Готлиб [и др.] // Вестник технол. ун-та. - 2017.

- Т.20. - №22. - С. 37-38.

94. Готлиб, Е.М. Получение синтетического волластонита на основе рисовой шелухи / Е.М. Готлиб, Т.Н.Ф. Ха. // Вестник технол. ун-та. - 2019. - Т.22. - №7. -C. 42-46.

95. Федеральные клинические рекомендации по выбору химических средств дезинфекции и стерилизации для использования в медицинских организациях - М. - 2015. - 58 с.

96 Струнина, И.Б. Одностадийный способ получения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида - Биоцида широкого спектра действия.: автореф. дис. ... канд. техн. наук : 02.00.03 / Струнина И.Б. - Казань, 2011.- 22 с.

97. Влияние хлорсодержащих дезинфицирующих средств на свойства ПВХ линолеума для медицинских учреждений / Д.Ф. Садыкова [и др.] // Вестник технол. ун-та. - 2017. - T. 20. - №22. - С. 51-53.

98. Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам: Методические указания (МУК 4.2.1890-04). - М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. - 91С.

99. Кольцов, Л.В. Мицеллобразование в растворах ПАВ : Метод. указ.к лаб. работе №4 / Л.В.Кольцов, М.А.Лосева. - Самара.: Изд-во Самар. гос. техн. ун-т, 2017. - 9 с.

100. Rojas, O. J. Cellulose chemistry and properties: fibers, nanocelluloses and advanced materials / O. J. Rojas //- Springer, 2016, V. 271.- P. 67- 72.

101. Фазовый состав и свойства синтетического волластонита на базе рисовой шелухи / Е.М. Готлиб [и др.] // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2020. - № 11. - С. 51-62.

102. Rout, A.K. Development and characterization of rice husk-filled glass fiber-reinforced epoxy biocomposites / A. K. Rout and A. Satapathy // Composites: Mechanics, Computations, Applications. - 2012. - V. 3. - № 2. - P. 95-106.

103. Синтетический волластонит на основе рисовой шелухи/ Ю.А. Соколова [и др.] // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной

отрасли РФ в 2018 г.: сб. научн. тр. РААСН - Москва: Изд-во АСН, 2019. - Т.2. - С. 520-525.

104. Puff, Z. Pmby otrzymywania tworzyw ceramicznych zawierajaicych synteteczny wollastonit uzyskany z odpadowych surowcow pochodzenia naturalnego / Z. Puff, T. Strachowski // Szklo i ceram. - 2001. - Т. 52, № 6. - С. 34-37.

105. Строение высококипящих побочных продуктов производства изопрена и химизм их образования / А.С. Дыкман [и др.] // Нефтепереработка и нефтехимия.

- 2013. - № 8. - С. 27- 34.

106. Готлиб, Е.М. Коллоидно-химические аспекты использования пластификатора ЭДОС в водной дисперсии ПВА / Е.М. Готлиб, Л.В. Верижников, Э.Е. Коптун // Химия и химическая технология. - 1999. - Т. 42. - №5. - C.42-45.

107. Лакокрасочные и клеящие материалы на основе водных дисперсий полимеров / О.Р. Тухтаркина [и др.]. - М.: ГАСИС, 2002. - c. 27.

108. Щукин, Е. Д. Коллоидная химия : учебник для академического бакалавриата / Е. Д. Щукин, А. В. Перцов, Е. А. Амелина. - 7-е изд., испр. и доп. -Москва : Издательство Юрайт, 2018. - 444 с.

109. Штыков, С.Н. Поверхностно-активные вещества в анализе. Основные достижения и тенденции развития / С.Н. Штыков // Журн. аналитич. химии. - 2000.

- Т. 55. - № 7. - С. 679- 686.

110. Готлиб, Е. М. Термоокислительные превращения пластификатора ЭДОС и пути их ингибирования: учеб. пособие / Е.М. Готлиб, М.Л. Верижников, С.С. Злотский. - М.: ГАСИС, 2001. - 18 с.

111. Strong, A.B. Fundamentals of Composites Manufacturing: Materials, Methods, and Applications / A. B. Strong. - Dearborn, Michigan: Society of Manufacturing Engineers, 2008. - 620 p.

112. Влияние катионных ПАВ на реологические свойства расплавов эфиров целлюлозы и физико-механические показатели пленочных материалов / О. А. Шмакова [и др.] // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2013. - Т. 16. - № 6. - С. 117-121.

113. Ильичева Е.С. Резины на основе каучуков общего назначения, наполненных волластонитом : автореф. дис. ... канд тех. наук : 5.17.06 / Ильичева Екатерина Сергеевна. - Казань, 2014. - 23 с.

114. Старцев, О.В. Закономерности альфа-перехода эпоксидных связующих композиционных материалов по данным ДМА / О.В Старцев, А.А. Махоньков // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». - 2011. - № 2. - С. 104-113.

115. Полимерные композиционные материалы. Прочность и технологии. / С.Л. Баженов [и др.]; - М.: Изд-во Интеллект, 2009. - 352 с.

116. Физико-химические основы модификации ПВХ-композиций битумсодержащими известняками / Р. К. Низамов [и др.] // Изв. вузов. - 2004. - № 2. - С. 45-48.

117. Волоцкой, А.Н. Влияние типа наполнителя на динамические свойства вибропоглощающих полимерных композиционных материалов на основе этиленвинилацетата / А.Н. Волоцкой, Ю.В. Юркин, В.В. Авдонин // Современные наукоемкие технологии. - 2018. - № 12-1. - С. 31-36.

118. Тегина, О. Я. Влияние строения привитого слоя и структурных параметров носителей на адсорбционные свойства полифторалкилкремнеземов : автореф. дис. ... канд. хим. наук : 02.00.04 / Тегина О. Я. - М.: 2015. - 19 с.

119. Сравнение модифицирующего действия в эпоксидных полимерах природного и синтетического волластонита / Е.М. Готлиб [и др.] // Вестник Томского государственного ун-та. - 2019. - № 13. - С. 13-19.

120. Гузеев, В.В. Структура и свойства наполненного поливинилхлорида / В.В. Гузеев. - СПб.: Научные основы и технологии, 2012. - 284 с.

121. Исследование влияния пластификатора ДЭС М-2 на физико-механические и технологические свойства ПВХ пластикатов / Р.Ф. Нафикова [и др.] // Пластические массы. - 2020. - №3-4. - С. 33-36.

122. Структурообразование, составы и свойства дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов / И. Д. Симонов-Емельянов [и др.] // Пластические массы. - 2012. - № 6. - С. 7-13.

123 Готлиб, Е. М. ПВХ-линолеум: классификация, способы производства, анализ рынка, рецептуры, свойства : монография / Е. М. Готлиб, Р. В. Кожевников, Д. Ф. Садыкова;- Казань : Изд-во Каз.нац. иссл. технол. ун-та, 2015. - 136 с.

124. Казакова, Е.В. Бактерицидные свойства четвертичных аммониевых солей / Е.В. Казакова, Е.А. Иванцова // Научно-практический электронный журнал Аллея Науки. - 2018. - Т. 17. - №1. - С. 171-174.

125. ПВХ медицинского назначения : уч. пособие / Д. Ф. Садыкова [и др.];-Казань : Изд-во Каз.нац. иссл. технол. ун-та, 2017. - 96 с.

126. Polyvinylchloride compounds; resistant to aggressive organic media / G. Aminova [et al.] // Compositional Analysis of Polymers: An Engineering Approach. -2016. - V.6. - №12. - P. 297-306.

127. Кибизова, С.В. Биологическая роль хлора и применение его соединений в медицине / С.В. Кибизова, О.В. Неёлова // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2012. - №1. - С. 190-191.

128. Гидрофобизация поверхности волластонита и изучение его влияния на эксплуатационные свойства резин на основе СКИ-3 / Е.С. Ильичева [и др.] // Вестник Казаy. технол. ун-та. - 2012. - Т. 15. - №20. - С. 137-139.

129. Поливинилхлоридные линолеумы / Наука и эпоха: монография. / Г.К. Аминова [и др.]; под общей ред. проф. О.И. Кирикова. - Москва; Воронеж, 2013. -С.187-212.

130. Ацетиленовые четвертичные аммониевые соли, обладающие бактерицидными и фунгицидными свойствами / В. П. Андреев [и др.] // Journal of Biomedical Technologies. - 2015. - № 1. - С. 29- 33.

131. Андреев, В.П. Бактерицидные и фунгицидные свойства ацетиленовых четвертичных аммониевых солей / В.П. Андреев, А.В. Зачиняева, Л.А. Ремизова // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. - 2012. - Т. 125. - № 4. - С. 47-51.

132. Tadros, T.F. Applied surfactants. Principiles and application / T.F. Tadros // Wiley-VCH. - Weinheim, Germany, 2005. - 634 p.

133. Evaluation of bactericidal properties of PVC-compositions for linoleum production / E. Gotlib [et al.] // XXII International Scientific Conference "Construction the Formation of Living Environment". - 2019. - P. 1-6.

134. Трепова, Е. С. Действие биоцидных препаратов на микромицеты -деструкторы бумаги / Е.С. Трепова, Т.Д. Великова, С.С. Хазова // Микология и фитопатология. - 2009. - Т. 43. № 2. - С. 151-156.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Акт о применении результатов диссертации

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ

АН

167981, РЕСПУБЛИКА КОМИ, г. СЫКТЫВКАР, ул. 2-я ПРОМЫШЛЕННАЯ, 10. Тел.: [phone], 28-65-05 Факс 28-65-76. E-mail: komitex-lii

на №................от................

АКТ

о применении результатов диссертации Садыковой Диляры Фанисовны «ПВХ композиционные материалы, модифицированные силикатами и волластонитом на основе рисовой шелухи», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.06 - «Технология и переработка полимеров и композитов».

Садыковой Д.Ф. были разработаны ПВХ композиции для среднего слоя линолеума, где в качестве модификатора был использован природный или синтетический волластонит. Эти рецептуры были испытаны в производственной лаборатории нашего предприятия и установлено, что эти модификаторы снижают миграцию пластификатора из ПВХ композиции и, таким образом, улучшает качество линолеума и его долговечность в процессе эксплуатации.

На ООО «Комитекс ЛИН» выпущена опытная партия в количестве 500 погонных метров (1500 м2) ПВХ линолеума с заменой микромрамора на равновесовое количество волластонита. Применение данной модифицирующей добавки не требует изменения технологического режима производства линолеума. За счет ускорения процесса созревания пасты при использовании волластонита возможна оптимизация технологического процесса получения ПВХ-пластизоля.

Волластонит улучшает качество готовой продукции, значительно снижается миграция остаточного пластификатора из линолеума.

ПВХ линолеум, выпускаемый с применением волластонита отвечает требованиям ТУ 5771-041-05283280-2003.

^ННОЙц

Заместитель техническ _ _ ООО «Комитекс ЛИН>|£ [ «КоМ^

Кожевников Р.В.

ДУМ

шл

Технические условия на синтетический волластонит

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

ОКП 249400

«согласовано» Директор Казанского научно- Проректор »пр ручной' работе и исследовательского института инноваци^/ ВО полимеров IV/пецкаччуков ФГБОУ <<КНИТУ>Ш? ?(ШЩ? Р * ВО «КН11ТУ^гфоф„ д.т.н. д.т.н., члеШ^ЭД^^^/ Л. А. Зенитова • А:Тб; Йлылов «-Г'1» /Ч'-' 2021г. «г/»

Синтетический волластонит Технические условия ТУ 2494 - 087- 02069639 - 2021

01 £ Вводятся впервые Дата введения в действие: ¿У октября 2021 года

£ § ® г 5 Разработчики: Соискатель кафедры ТСК, Садыкова Д.Ф. Профессор кафедры ТСК, д.т.н.

? Э Я СО

\подп. и дата Готлиб Е.М. Выпускник кафедры ТСК Ха Тхи Нья Фыонг

1 с 1 Казань, 2021

Настоящие технические условия распространяются на синтетический волластонит полученный методом твердофазного синтеза из карбоната или оксида кальция и диоксида кремния и отличающимся повышенными модифицирующими свойствами.

Синтетический волластонит представляет собой минеральный наполнитель, который может использоваться в качестве добавки или основного наполнителя полимерных композиционных материалов. Основные области применения: материалы для строительства, медицины и прочее, например, в ПВХ, эпоксидных композициях и др.

Синтетический волластонит характеризуется игольчатой формой частиц, что обеспечивает его микроармирующее действие в полимерных материалах и повышает их физико-механические характеристики.

1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1 Основные параметры и характеристики

1.1.1 Синтетический волластонит должен изготавливаться в соответствии с требованиями настоящих технических условий по технологической документации, утвержденной в установленном порядке.

1.1.2 Синтетический волластонит получают методом твердофазного синтеза [ 1 ] из карбоната или оксида кальция и диоксида кремния.

1.1.3 Синтетический волластонит по свойствам должен соответствовать требованиям, приведенным в таблице 1.

Изм. Лист

№ докум.

Подп.

Дата

ТУ 2494 - 087- 02069639 - 2021

Разраб.

Садыкова Д.Ф..

Пров.

Готлиб Е.М.

Синтетический волластонит Технические условия

Лит.

Лист

Листов

Таблица 1

Технические требования к синтетическому волластониту

Наименование показателя Нормативное значение

1. Внешний вид порошок белого цвета

2. Размер частиц, мкм: 1-20

3. Удельная поверхность, см2/см3 30 000-100 000

4. Маслоемкость, % 30-50

5. рН водной суспензии при 20°С 11-13

1.2 Маркировка

1.2.1 Каждая единица транспортной тары изготовителя снабжается этикеткой, которая должна содержать следующие данные:

- наименование предприятия-изготовителя, его юридический адрес;

- наименование продукции;

- номер настоящих технических условий;

- номера партии;

- дата изготовления;

- масса нетто (кг) и брутто (кг).

1.2.2 Транспортная маркировка производится по ГОСТ 14192-96.

1.3 Упаковка

1.3.1 Синтетический волластонит упаковывают в полиэтиленовые мешки по ГОСТ 17811-78. Полиэтиленовые мешки заваривают, бумажные прошивают машинным способом.

1.3.2 Допускается упаковка синтетического волластонита в картонные набивные барабаны по ГОСТ 17065-77 с полиэтиленовым вкладышем.

2 ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

2.1 Синтетический волластонит не токсичен, относится к 4 классу опасности. Отработанный сорбент имеет класс опасности, соответствующий классу опасности впитанного вещества.

Лист

В процессе эксплуатации синтетического волластонита, погрузке и выгрузке в рабочих помещениях и на рабочих площадках может образовываться взвешенная в воздухе пыль. Предельно-допустимая концентрация пыли в воздухе производственных помещений устанавливается согласно ГОСТ 12.1.005-88 (Приложение 2, п. 918,ж), ГН 2.2.5.686-98 /5/ не более 6,0 мг/куб.м.

2.2 Синтетический волластонит трудно горюч. После упаковки в мешки относится к классу малоопасных веществ и материалов. При применении сорбента должны соблюдаться общие требования пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.0042.3 Первичными средствами пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83 являются водные, воздушно-пенные, химические пенные, порошковые, газовые (С02, хладоновые и др.) огнетушители и др.

2.4 При хранении, транспортировке и применении синтетического волластонита следует соблюдать нормы и правила по ГОСТ 12.3.009-76, ГОСТ 12.3.020-80. В случае нарушения целостности упаковки, препарат собрать в полиэтиленовый мешок и утилизировать методом захоронения.

2.5 Производственные и лабораторные помещения, в которых производится работа с синтетическим волластонитом, должны быть оснащены приточно-вытяжной вентиляцией по ГОСТ 12.4.021-75, обеспечивающей состояние воздуха рабочей зоны в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.041-2001.

Места, где проводятся операции по обработке проб, должны быть снабжены местной вытяжной вентиляцией.

3 ТРЕБОВАНИЯ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

3.1 Синтетический волластонит не оказывает негативного воздействия на окружающую среду.

3.2 Синтетический волластонит после применения подвержен утилизации методами захоронения.

Лист

4 ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

4.1 Синтетический волластонит должен приниматься партиями. За партию принимают определенное количество композиционного материала, сопровождаемое одним документом о качестве.

4.2 Документ о качестве должен содержать:

— наименование предприятия изготовителя и (или) его товарный знак;

— наименование материала;

— номер партии;

— массу нетто;

— результаты испытаний или подтверждение о соответствии качества синтетического волластонита требованиям настоящих технических условий;

— дату изготовления;

— обозначение настоящих технических условий.

4.3 Для контроля качества синтетического волластонита отбирают пробы от 10 % продукции, но не менее трех проб.

4.4 При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей по нему проводят повторные испытания на удвоенной выборке от той же партии. Результаты повторных испытаний являются окончательными и распространяются на всю партию. При получении неудовлетворительных результатов при повторном испытании выпуск и приёмку материала прекращают до выяснения причин брака и их устранения. При получении неудовлетворительных результатов при повторном испытании партию бракуют.

5 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

5.1 Пробы отбирают совком из упаковочной единицы каждой партии.

Отобранные пробы объединяют, перемешивают и помещают в чистую сухую плотно закрывающуюся банку или закрывающийся пакет.

На банку наклеивают, а в пакет вкладывают этикетку с обозначениями:

— наименование предприятия изготовителя;

— наименование материала;

— номер партии и дату отбора пробы.

Лист

- номер партии и дату отбора пробы.

Масса объединенной пробы должна быть 0,01-0,5 кг.

5.2 Цвет синтетического волластонита определяют согласно ГОСТ 16873-92.

5.3 Размер гранул определяют с помощью лазерного дифракционного анализатора размера частиц с погрешностью не более 5 %. Для этого из объединенной пробы отбирают методом случайного отбора 5 г синтетического волластонита и определяют их размер. За результат измерения принимают среднее арифметическое 3 определений.

5.4. Удельную поверхность определяют по адсорбции газа с применением метода Брунауэра, Эммета и Теллера (BET - метод ISO 9277:2010). Для этого из объединенной пробы отбирают методом случайного отбора 5 г синтетического волластонита и определяют их удельную поверхность. За результат измерения принимают среднее арифметическое 3 определений.

5.5 Маслоемкость определяют по ГОСТ 21119.8-75.

5.6 рН водной суспензии образцов наполнителей определяют по ГОСТ 21119.3-91 с помощью измерителя с точностью измерения ±0,001/ ±0,1.

6 ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

6.1 Синтетический волластоннт транспортируют железнодорожным и автомобильным транспортом в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на соответствующих видах транспорта.

6.2 Синтетический волластоннт хранят в неповреждённой упаковке изготовителя в сухих закрытых складских помещениях. Допускается хранение сорбента штабелями не выше десяти ярусов.

7 ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

7.1 Изготовитель гарантирует соответствие продукта требованиям настоящих технических условий при соблюдения потребителем установленных условий хранения, транспортирования и переработки.

7.2 Гарантийный срок хранения 1 год со дня изготовления. После истечения гарантийного срока хранения рекомендуется проверить добавками методами контроля, описанными в данном ТУ. При соответствии показателей нормативным значениям, синтетический волластоннт можно использовать при изготовлении композиционных материалов. При несоответствии нормативным показателям утилизировать методами захоронения.

Лист

т&муи.

ПоОп

Дата

Лист

ПРИЛОЖЕНИЕ А

[1]

ГОСТ 14192-96 ГОСТ 17811-78

ГОСТ 17065-ГОСТ 12.1.005-*

Перечень документов, на которые даны ссылки в настоящих технических условиях:

Фыонг, X. Т. И. Эпоксидные композиции, наполненные природным волластонитом и синтетическим силикатом кальция на основе золы рисовой шелухи.: автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.17.06 / Ха Тхи Нья Фыонг. - Казань, 2021.- 18 с. Маркировка грузов

Мешки полиэтиленовые для химической продукции.

Барабаны картонные навивные. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требован™ к воздуху рабочей зоны.

Пожарная безопасность. Общие требования. Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника для защиты объектов.

Система стандартов безопасности труда. Работы погрузочно-разгрузочные.

Система стандартов безопасности труда. Процессы перемещения грузов на предприятиях.

Система стандартов безопасности труда. Системы вентиляционные.

Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующие.

Общие методы испытаний пигментов и наполнителей. Определение маслоемкости.

Общие методы испытаний пигментов и наполнителей. Определение рН водной суспензии.

ГОСТ 12.1.004-91 ГОСТ 12.4.009-83

ГОСТ 12.3.009-76

ГОСТ 12.3.020-80

ГОСТ 12.4.021-75

ГОСТ 12.4.041-2001

ГОСТ 21119.8-75

ГОСТ 21119.3-91

Лист

Технология получения ПВХ линолеума медицинского назначения

На сегодняшний день одним из наиболее популярных напольных материалов как для бытового, так и для коммерческого применения является линолеум. Его востребованность обусловлена простотой укладки этого материала, легкостью в уходе, высокой износостойкостью. Линолеум занимает 28% рынка напольных отделочных материалов.

Существует два вида линолеума: натуральный и синтетический. Натуральный линолеум является экологичным напольным покрытием, поскольку производится основе льняного масла. Однако этот материал отличается сложностью в уходе и высокой стоимостью - от 3 тысяч рублей за 1 м2. Этот материал в России не производится и как правило импортируется относительно небольшими партиями из за рубежа.

Другой вид линолеума - синтетический производится на основе поливинилхлорида и более известен как ПВХ линолеум. Этот материал имеет большую популярность на российском рынке строительных материалов, ввиду оптимального соотношения цена/качество. Стоит отметить, что этот подвид по своим качествам ничем не уступает натуральному линолеуму, а по некоторым параметрам, например, таким как условия укладки и ухода, напротив, превосходит его. Цена этого материала на рынке начинается от 300 рублей за 1 м2 и растет в зависимости от модификации, класса и назначения.

ПВХ линолеум в зависимости от количества слоев в своем составе бывает гомогенный и гетерогенный.

Гомогенный линолеум - это однослойный ПВХ материал, который состоит из ПВХ, пластификаторов, мела, и других компонентов. Состав более дешевого гомогенного линолеума отличается большим содержанием наполнителей, что делает структуру материала более пористой, а поверхность шероховатой. В результате такой продукт быстро пачкается, а пыль и грязь проникают глубоко внутрь материала. Более дорогие модификации гомогенного линолеума (от 2 тыс.

рублей) содержат больше ПВХ, пластификаторов и имеют защитный полиуретановый слой. Все это позволяет получить более плотный и гладкий материал. Гомогенный линолеум, как правило, применятся для укладки в промышленных объектах с тяжелым оборудованием и большим давлением на пол, например, фабрики, склады, и в помещениях. Ввиду своей однослойности, такое покрытие более устойчиво к продавливанию.

Гетерогенный линолеум - многослойное покрытие, как правило, состоящее из подложки, среднего ПВХ слоя, рисунка и прозрачного защитного слоя из чистого ПВХ. Для обеспечения еще большей стабильности покрытия в его структуру может дополнительный вводиться слой стеклохолста. Этот материал прост в уходе и не требует особых расходов и усилий для поддержания его чистоты и внешнего вида. Гетерогенный линолеум подходит для укладки практически во всех помещениях: от бытовых до коммерческих, включая учреждения с высокой проходимостью, такие как школы, больницы и др.

На сегодняшний день существует 3 способа производства ПВХ линолеума:

1) Контактно-промазной - заключается в нанесении на тканевую основу расплавленной ПВХ массы, рисунка и защитной пленки; терможелировании; охлаждении и упаковке линолеума.

2) Вальцево-каландровый - заключается в перемешивании ПВХ и других компонентов смеси в лопастных смесителях и мощных роторных пластикаторах с дальнейшей переработкой на вальцах и каландрах. Данным методом производят однослойные покрытия для полов.

3) Экструзионный - состоит из подготовки порошкообразной композиции в быстроходных смесителях с последующим ее расплавлением и выдавливанием (экструзией) экструдерами с формующей широкощелевой головкой.

В рамках данной работы разрабатывалась ПВХ композиция для среднего слоя для производства линолеума контактно-промазным способом. Опытные образцы изготавливались на базе завода по производству линолеума ООО «Комитекс Лин».

Одним из основных критериев при выборе напольного материала является его износостойкость. В зависимости от области применения напольные покрытия делятся на классы:

21-23- группа напольных материалов для бытового применения;

31-34 - группа напольных материалов полукоммерческого и коммерческого назначения (общественные места с высокой проходимостью);

41-43 - группа напольных материалов коммерческого и производственного назначения.

Технологическая схема процесса получения контактно-промазным способом ПВХ линолеума для медицинских учреждений представлена на рисунке 1.

-• а) ПВ

...........А......'......

! Активация поверхности ! КАТАПАВ 1618С.50

- ..._т- -

► б) ПВ+ПАВ

-* в) СВ5 «-; Т1

Компоненты ПВХ смеси: ПВХ

Пластификатор Наполнитель -*■ Модификаторы (а-ж)

Рисунок 1 -Технологическая схема получения ПВХ линолеума: 1 - лопастной смеситель, 2 - рулон нетканой подосновы, 3 - грунтовальный станок, 4 - ракельный нож, 5 - камера термообработки, 6 - двухвалковый каландр,

7 - рулон готового материала

Краткое описание технологического процесса: 1. Подготовка сырья.

ПВХ- композиция - однородная смесь сырьевых материалов, вводимых в строго определенном количественном соотношении, из которой после тепловой обработки получают целевой продукт - композиционный материал с заданными свойствами. Для изготовления ПВХ линолеума в качестве связующего применяют пластифицированный эмульсионный ПВХ. В качестве пластификатора используют

— г) ЗРШ3 «-1 обжиг РШ *- РШ

ЭДОС. Соотношение ПВХ : пластификатор составляет 1:1. В полученное пастообразное связующее вводят наполнитель - тонкоизмельченный микромрамор, в количестве 200 % от массы связующего. В модифицированных рецептурах 5 % микромрамора заменяют на соответствующий модификатор. В качестве модификатора по результатам исследования рекомендуются:

• синтетический волластонит СВ5, полученный методом твердофазного синтеза из оксида кальция и диоксида кремния при температуре 900°С (модификатор производится под заказ);

• природный волластонит ПВ марки Миволл 10-97 (промышленный);

• ПВ, активированный ПАВ класса ЧАС - четвертичных аммониевых солей, АЛКАПАВ 1214 С50, (модификатор производится под заказ).

Для активации поверхности ПВ или СВ, путём их обработки поверхностно-активными веществами, на месте его производства или на заводе по изготовлению ПВХ линолеума создается дополнительный узел.

В качестве подосновы, на которую наносится ПВХ композиция, используется нетканый материал.

2. Подготовка ПВХ композиции.

В смесителе поз. 1, происходит перемешивание ПВХ и пластификатора, затем туда подается смесь модификатора с основным наполнителем и масса снова перемешивается (рис. 1). Далее ПВХ-паста поступает на транспортер и грунтовальный станок поз. 3, где она наносится на разматывающуюся подоснову поз. 2. Толщина ПВХ слоя регулируется ракельным ножом поз. 4. Далее заготовка отправляется в термокамеру поз. 5 и после в 2-х валковый каландр поз. 6. После охлаждения полученного материала осуществляется механическая обработка продольных кромок, поперечная разрезка линолеума на куски требуемого размера и сматывание кусков лицевой стороной внутрь в рулоны 7, которые поступают на склад готовой продукции.

Расчет себестоимости синтетического волластонита на основе золы рисовой

шелухи

Для синтеза синтетического волластонита необходима ЗРШ 800°С и известняк в соотношении 1,2:1. Цена тонны ЗРШ 800°С, произведенной в Краснодаре, составляет 25 000 рублей, а известняка - 8 000 рублей за тонну. Стоимость сырья для производства 1 тонны синтетического волластонита: ЗРШ 800°С 0,55x25 000 = 13 750 руб.

Известняк 0,45x8 000 = 3 600 руб.

Итого 17 350 руб.

Для промышленности 1 кВт электроэнергии округленно стоит 5 руб. Для производства 1 тонны синтетического волластонита необходимо 325 кВт электроэнергии, стоимость которой составит:

325x5 = 1 625 руб.

Переменные издержки для производства 1 кг СВ составят:

Сырье 17,35 руб.

Электроэнергия 1,63 руб.

Транспортные расходы 5,693 руб.

Заработная плата (сдельная) 9,80 руб.

Страховые взносы 3,00 руб.

Итого 37,468 руб.

Постоянные затраты на 1 кг синтетического волластонита составят 38,25 руб. Себестоимость 1 кг продукции составляет (табл. 6.3):

31,77 + (6059704,7 / 158 400) = 70,2 руб. Таким образом, себестоимость 1 тонны синтетического волластонита порядка 70 000 рублей, а природный волластонит Миволл10-97 продается по цене 60 000-80 000 руб. за тонну в зависимости от дисперсности.

Термомеханические кривые ПВХ композиций

сЛЛ-О /%

О 50 100 150 200

Температура ГС

Рисунок 1 - Термомеханические кривые базовой и модифицированных ПВХ композиций: 1.2) ЗРШ2 + КАТАПАВ 1214С.50; 2.2) ЗРШ2; 3.2) Аэросил;

5.2) ПВ; 6.2) СР

Кривые динамического механического анализа ПВХ композиций

Рисунок 1 - Динамические модули ПВХ композиций, модифицированных: 1.2) ЗРШ2 + КАТАПАВ 1214С.50; 2.2) ЗРШ2; 3.2) Аэросил; 4.2) СВ5; 5.2) ПВ

Рисунок 2 - Тангенсы угла потерь ПВХ композиций, модифицированных: 1.2) ЗРШ2 + КАТАПАВ 1214С.50; 2.2) ЗРШ2; 3.2) Аэросил; 4.2) СВ5; 5.2) ПВ

Термогравиметрические кривые ПВХ композиций

а)

в)

б)

г)

Д) е)

Рисунок 1 - ТГ-кривые ПВХ композиций, модифицированных образцами диоксида кремния: а) СР; б) ЗРШл 94 мкм; в) ЗРШ2 94 мкм; г) ЗРШз 94 мкм;

д) ДКЩ; е) ДКС

1 \

"У* Н«»/< -'-5 510« <г>к__-

^__________ 0г1аН - 19.6в66 ^ Длм = .*Э»ЗТ№лЫ ^ Они Н - -0 0' 97 и'|пи1 Нога Н = 47 1049 л.д имт =1ПОХ^ЧтеМ ОсКэ - 0.0*71 Ц.'то1 МоОМ. - " .0000 э'тйе \

а) б)

в) г)

-"-"-" е)

д)

Рисунок 2 - ТГ-кривые ПВХ композиций, модифицированных образцами силикатов: а) СР; б) ЗРШ2 94 мкм; в) ЗРШ2+КАТАПАВ 1618С.50; г) СВ5; д) ПВ;

е) ПВ+КАТАПАВ 1618С.50

Оценка бактерицидной и фунгицидной активности ПВХ композиций

5)

Рисунок 1 - Оценка бактерицидной активности в отношении Bacillus subtilis ПВХ материалов с волластонитом, активированным: 1) АЛКАПАВ 1214 С.50; 2) АЛКАПАВ 16С.50; 3) АЛКАПАВ 1618С.50; 4) КАТАПАВ 1214С.50; 5) СР

Рисунок 2 - Оценка бактерицидной активности в отношении Streptococcuspyogenes ПВХ материалов с волластонитом, активированным: 1) АЛКАПАВ 1214С.50; 2) АЛКАПАВ 16С.50; 4) АЛКАПАВ 1618С.50;

4) КАТАПАВ 1214С.50; 5) СР

1)

3)

2)

шш

4)

5)

Рисунок 3 - Оценка бактерицидной активности в отношении Salmonella typhimurium ПВХ материалов с волластонитом, активированным: 1) АЛКАПАВ 1214С.50; 2) АЛКАПАВ 16С.50; 3) АЛКАПАВ 1618С.50;

4) КАТАПАВ 1214С.50; 5) СР

5-6 7-8

Рисунок 4 - Оценка фунгицидной активности в отношении гриба р. Penicillium ПВХ материалов с волластонитом, активированным: 1) АЛКАПАВ 1214С.50; 2) АЛКАПАВ 16С.50; 3) ТАБАХ; 4) АЛКАПАВ 1618С.50; 5) КАТАПАВ 1214С.50; 6) КАТАПАВ 1618С.50; 7) ОКСИПАВ А1214С.50; 8) СР (по данным, полученным в лаборатории КНИТУ)

7) 8)

Рисунок 5 - Оценка фунгицидной активности в отношении гриба Candida albicans

ПВХ материалов с волластонитом, активированным: 1) АЛКАПАВ 1214С.50;

2) АЛКАПАВ 16С.50; 3) ТАБАХ; 4) АЛКАПАВ 1618С.50;

5) КАТАПАВ 1214С.50; 6) КАТАПАВ 1618С.50; 7) ОКСИПАВ А1214С.50; 8) СР

(по данным, полученным в University of Greenwich, Великобритания)

Анализ конкурентов

Уровень конкуренции на рынке ПВХ линолеума в России в настоящее время является высоким. Проведен анализ конкурентов, в ходе которого на рынке напольных материалов в Российской Федерации было выявлено несколько компаний, выпускающих различные виды перспективных видов ПВХ линолеума, в том числе для медицинских учреждений: