Карбонизированные биополимеры как новый класс экологичных термостабилизирующих модификаторов силоксановых резин

Введение гибридных нанокомпозитов на основе частиц графена, поверхность которого модифицирована нанодисперсными частицами SiO₂, позволяет значительно улучшить термостабильноcть силоксановых материалов. Карбонизацией рисовой шелухи по разработанному методу самораспространяющегося высокотемпературного синтеза получен гибридный нанокомпозит – малослойный графен/SiO₂. Установлено, что введение карбонизированного крахмала и карбонизированной рисовой шелухи в резиновые смеси на основе полидиметилсилоксана приводит к незначительному увеличению скорости процесса вулканизации и продолжительности индукционного периода. Оценены упругопрочностные характеристики изготовленных из экспериментальных смесей образцов резины в рамках физико-механических испытаний до и после теплового старения в течение 72 ч при температуре 250 °С. Полученные результаты подтверждают эффективность использования синтезированных добавок в качестве термостабилизаторов силоксановых резин. 

1. Dvornic P.R. Termal properties of polysiloxanes // Jones R.G., Ando W., Chojnowski J. (Eds.) Silicon-Containing Polymers. Dordrecht: Springer, 2000. P. 185–212. https://doi.org/10.1007/978-94-011-3939-7_7.

2. Han R., Li Y., Zhu Q., Niu K. Research on the preparation and thermal stability of silicone rubber composites: A review // Compos., Part C: Open Access. 2022. V. 8. Art. 100249. https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2022.100249.

3. Герасин В.А., Антипов Е.М., Карбушев В.В., Куличихин В.Г., Карпачева Г.П., Тальрозе Р.В., Кудрявцев Я.В. Новые подходы к созданию гибридных полимерных нанокомпозитов: от конструкционных материалов к высокотехнологичным применениям // Успехи химии. 2013. Т. 82, № 4. C. 303–332.

4. Pradhan B., Srivastava S.K. Synergistic effect of three-dimensional multi-walled carbon nanotube– graphene nanofiller in enhancing the mechanical and thermal properties of high-performance silicone rubber // Polym. Int. 2014. V. 63, No 7. P. 1219–1228. https://doi.org/10.1002/pi.4627.

5. Han R., Quan X., Shao Y., Niu K. Tribological properties of phenyl-silicone rubber composites with nano-CeO 2 and graphene under thermal-oxidative aging // Appl. Nanosci. 2020. V. 10, No 7. P. 2129–2138. https://doi.org/10.1007/s13204-020-01379-x.

6. Shimizu T., Kishi R., Kobashi K., Morimoto T., Okazaki T., Yamada T., Hata K. Improved thermal stability of silicone rubber nanocomposites with low filler content, achieved by well-dispersed carbon nanotubes // Compos. Commun. 2020. V. 22. Art. 100482. https://doi.org/10.1016/j.coco.2020.100482.

7. Li X., Wang Z., Wu L. Preparation of a silica nanospheres/graphene oxide hybrid and its application in phenolic foams with improved mechanical strengths, friability and flame retardancy // RSC Adv. 2015. V. 5, No 121. P. 99907–99913. https://doi.org/10.1039/c5ra19830e.

8. Yang B., Zhang S.-H., Zou Y.-F., Ma W.-S., Huang G.-J., Li M.-D. Improving the thermal conductivity and mechanical properties of two-component room temperature vulcanized silicone rubber by filling with hydrophobically modified SiO2-graphene nanohybrids // Chin. J. Polym. Sci. 2019. V. 37, No 2. P. 189–196. https://doi.org/10.1007/s10118-019-2185-4.

9. Matin H.H.A., Syafrudin S., Suherman S. Rice husk waste: Impact on environmental health and potential as biogas // Kemas. 2023. V. 18, No 3. P. 431–436. http://doi.org/10.15294/kemas.v18i3.42467.

10. Voznyakovskii A., Vozniakovskii A., Kidalov S. New way of synthesis of few-layer graphene nanosheets by the self-propagating high-temperature synthesis method from biopolymers // Nanomaterials. 2022. V. 12, No 4. Art. 657. https://doi.org/10.3390/nano12040657.

11. ГОСТ Р 54547-2011. Резиновые смеси. Определение вулканизационных характеристик с использованием безроторных реометров. М.: Стандартинформ, 2015. 25 с.

12. ГОСТ 270-75. Резина. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении. М.: Издательство стандартов, 1975. 11 с.

13. ГОСТ 9.024-74. Единая система защиты от коррозии и старения. Резины. Методы испытаний на стойкость к термическому старению. М.: Издательство стандартов, 1986. 11 с.

14. ГОСТ 263-75. Резина. Метод определения твердости по Шору А. М.: Издательство стандартов, 1989. 7 с.

15. Albers P.W., Leich V., Ramirez-Cuesta A.J., Cheng Y., Hönig J., Parker S.F. The characterization of commercial 2D carbons: Graphene, graphene oxide and reduced graphene oxide // Mater. Adv. 2022. V. 3, No 6. P. 2810–2816. https://doi.org/10.1039/D1MA01023A.