Yugra State University BulletinYugra State University BulletinВестник Югорского государственного университета1816-92282078-9114Yugra State University62566110.18822/byusu20240129-34New materials and technologyНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИResearch ArticleInfluence of the method of obtaining from rice husk and activation of silicon dioxide on its properties and modifying effect in epoxy polymersВлияние способа получения из рисовой шелухи и активации диоксида кремния на его свойства и модифицирующий эффект в эпоксидных полимерахhttps://orcid.org/0000-0003-2318-73336603371638GotlibElena M.ГотлибЕлена Михайловна
Russian Federation

Doctor of Technical Sciences, Professor

доктор технических наук, профессор

egotlib@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9159-7863572209014524708-5051ValeevaAlina R.ВалееваАлина Равилевна
Russian Federation

Candidate of Technical Sciences, Assistant

кандидат технических наук, ассистент

alina.valeevaa@yandex.ruVakhitovaMaria Y.ВахитоваМария Юрьевна
Russian Federation

Research Assistant

лаборант-исследователь

vakhitova@iopc.ruGimranovaAlmira R.ГимрановаАльмира Рамазановна
Russian Federation

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

лаборант-исследователь

miracle543543@mail.ruInstitute of PolymersИнститут полимеровKazan National Research Technological UniversityКазанский национальный исследовательский технологический университетInstitute of Aviation, Land Transport and EnergyИнститут авиации, наземного транспорта и энергетикиKazan National Research Technical University named after. A.N. Tupolev - KAIКазанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИInstitute of Organic and Physical Chemistry named after. A.E. ArbuzovaИнститут органической и физической химии им. А.Е. АрбузоваKazan Scientific Center of the Russian Academy of SciencesКазанский научный центр РАНInstitute of Aviation, Land Transport and EnergyИнститут органической и физической химии им. А.Е. АрбузоваNational Research Technical University named after. A.N. Tupolev - KAIКазанский научный центр РАН23042024201293415012024Copyright ©; 2024, Yugra State UniversityCopyright ©; 2024, Югорский государственный университет2024Yugra State UniversityЮгорский государственный университетhttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0https://vestnikugrasu.org/byusu/article/view/625661

Subject of research: production of silicon dioxide, the influence of its structure and dispersion on the operational and mechanical properties of epoxy materials.

Purpose of research: selection of the optimal method for obtaining silicon dioxide from rice husk by studying its phase composition and particle size and investigating the operational and mechanical properties of epoxy materials filled with it.

Methods and objects of research: the production of silicon dioxide by recycling large-scale agricultural waste - rice husks, through its thermal and chemical treatment is presented, the chemical properties of silicon dioxide are studied, the dispersion of filler particles is measured, the polymer is modified with the resulting silicon dioxide.

Main results of research: it was found that the properties of polymer materials are affected by the dispersion of fillers; compositions filled with silicon dioxide (DS1), obtained by heat treatment of rice husks with a particle dispersion of 38 microns, have the least wear, the greatest hardness and tear strength. During the research, it was discovered that the properties of the compositions are affected by the phase composition of the filler. The best properties are exhibited by epoxy compositions filled with DS1 with the phase composition: X-ray amorphous phase, cristobalite and quartzite.

Предмет исследования: получение диоксида кремния, влияние его структуры и дисперсности на эксплуатационные и механические свойства эпоксидных материалов.

Цель исследования: выбор оптимального способа получения диоксида кремния из рисовой шелухи путем изучения его фазового состава и размера частиц и исследования эксплуатационных и механических свойств наполненных им эпоксидных материалов.

Методы и объекты исследования: приведено получение диоксида кремния путем утилизации крупнотоннажного отхода сельскохозяйственного производства − рисовой шелухи путем её термической и химической обработки, изучены химические свойства диоксида кремния, измерена дисперсность частиц наполнителя, произведена модификация полимера полученным диоксидом кремния.

Основные результаты исследования: установлено, что на свойства полимерных материалов влияет дисперсность наполнителей, так, наименьшим износом, наибольшей твердостью и прочностью при отрыве обладают композиции, наполненные диоксидом кремния (ДК1), полученным термической обработкой рисовой шелухи с дисперсностью частиц 38 мкм. В ходе исследований обнаружено, что на свойства композиций влияет фазовый состав наполнителя. Наилучшими свойствами обладают эпоксидные композиции, наполненные ДК1 с фазовым составом: рентгеноаморфная фаза, кристобалит и кварцит.

silicarice huskepoxy polymersKATAPAV 1618C.50porosityphase compositionwear resistancehardnessдиоксид кремниярисовая шелухаКАТАПАВ 1618С.50пористостьфазовый составизносостойкостьтвердостьFernandes, I. J. Replacement of Commercial Silica by Rice Husk Ash in Epoxy Composites / I.J. Fernandes, R. Santos, E. Santos, T. L. Rocha, N. S. D. Junior, C. A. Moraes // A Comparative Analysis Materials Research. – 2018. – 21. – N. 3. – Р. 263–268.Nwosu-Obieogu, K. Utilization of Rice Husk as Reinforcement in Plastic Composites Fabrication - A Review / K. Nwosu-Obieogu, L. Chiemenem, K. Adekunle // American Journal of Materials Synthesis and Processing. – V. 1. – N. 3. – 2016. – P. 32–36.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. 189 – 195.Земнухова, Л .А. Состав и строение образцов аморфного кремнезема, полученных из шелухи и соломы риса / Л. А. Земнухова, А. Е. Панасенко, Е. А. Цой, Г. А. Федорищева, Н. П. Шапкин, А. П. Артемьянов, В. Ю. Майоров. – Текст: непосредственный // Неорганические материалы. – 2014. – Т. 50. – № 1. – С. 82–89.Готлиб, Е. М. Влияние наполнителей, полученных на основе отходов переработки зерна, на химическую стойкость эпоксидных материалов / Е. М. Готлиб, Е. С. Ямалеева, А. Р. Валеева, А. Р. Гимранова, Р. Ш. Нцуму. – Текст: непосредственный // Ползуновский Вестник. – № 3. – 2022. – С. 222–230.Шмакова, Н. С. Влияние катионных поверхностно-активных веществ на физико-механические свойства полимерных композиций / Н. С. Шмакова, И. А. Кирш, В. А. Романова. – Текст: непосредственный // Вестник ВГУИТ. – 2020. – № 1. – С. 225–229.Готлиб, Е. М. Эпоксидные материалы, наполненные активированной четвертичными аммонийными солями золой рисовой шелухи / Е. М. Готлиб, А. Р. Валеева, Е. Н. Черезова, А. Г. Соколова. – Текст: непосредственный // Известия ВУЗ строительство. – 2022. – № 2. – С. 31–41.Готлиб, Е. М. Влияние температуры получения золы рисовой шелухи на ее состав и модифицирующий эффект / Е. М. Готлиб Е.М., Р. Ш. Нцуму, А. Р. Валеева, Е. С. Ямалеева. – Текст: непосредственный // Вестник технологического университета 2020. – Т. 23. – № 11. – С. 49–51.Нгуен, З. Х. Использование сжигаемых рисовых остатков для производства наносилики / З. Х. Нгуен, Л. А. Зенитова, К. З. Ле, Д. Т. Т. Буи. – Текст: непосредственный // Бутлеровские сообщения. – 2019. – Т. 57. – № 3. – С. 155–161.Нгиа, Х. Н. Способ получения аморфного наноразмерного диоксида кремния из отходов рисового производства / Х. Н. Нгиа, Л. А. Зенитова, Л. К. Зиен, and Д. Н. Чуен. – Текст: непосредственный // Экология и Промышленость Россия. – Т. 23. – № 4. – С. 30–35.Арефьева, О. Д. Кислотно-основные свойства аморфного диоксида кремния из соломы и шелухи риса О. Д. Арефьева, П. Д. Пироговская, А. Е. Панасенко, А. В. Ковехова, Л. А. Земнухова. – Текст: непосредственный // Химия растительного сырья. – 2021. – № 1. – С. 327-335.Холмберг, К. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах / К. Холмберг, Б. Йёнссон, Б. Кронберг, Б. Линдман; пер. с англ. – 4-е изд., электрон. – М. : Лаборатория знаний, 2020. – 531 с. – Текст: электронный.