ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАНОЦЕЛЛЮЛОЗЫ ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ВОДОНАБУХАЮЩИХ РЕЗИН НА ОСНОВЕ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА И НАТРИЙКАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ

USTCKL

Авторы

  • Хак Нгок Хо Казанский национальный исследовательский технологический университет
  • Алевтина Петровна Рахматуллина Казанский национальный исследовательский технологический университет
  • Куанг Зиен Ле Hanoi University of Science and Technology
  • Вьет Хынг Данг Hanoi University of Science and Technology

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.027

Ключевые слова:

Водонабухающие резины, суперабсорбирующий полимер, пакер, натуральный каучук, натрий-карбоксиметилцеллюлоза, наноцеллюлоза, физико-механические свойства, степень набухания.

Аннотация

Водонабухающие резины (ВНР) представляют собой новый вид эластомерных функциональных материалов. Они обладают свойствами обычных эластомеров, а также способны набухать при контакте с жидкостями. Разработаны ВНР на основе смесей натурального каучука (НК) и суперабсорбционного полимера - натрий-карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ), полученных методом жидкофазного совмещения их водных суспензий. Проведены исследования по модификации ВНР на основе НК/Na-КМЦ наноцеллюлозой (НЦ) для улучшения физико-механических свойств до и после набухания резин в различных жидких средах. Соотношение полимеров в их смесях варьировалось. На их основе приготовлены композиции в смесителе Brabender «Plasti-Corder Lab-Station». Вулканизацию проводили в гидравлическом прессе в течение 12 мин. при температуре 145 °С под давлением 10 МПа. Исследовано набухание вулканизатов в дистиллированной воде, пластовой воде, нефти («Нурлатнефть»). Физико-механические показатели резин определены на разрывной машине (INSTRON 5582 – 100kN). Морфология резин исследована методом растровой микроскопии на приборе (JEOL-JSM-6510). Установлено увеличение степени набухания ВНР в жидких средах и снижение их физико-механических свойств при повышении содержания Na-КМЦ. Набухаемость ВНР зависит от среды и располагается в ряд: дистиллированная вода > пластовая вода > нефть. Максимальное набухание  в дистиллированной воде (805 % мас.) имеют ВНР на основе смеси 50 НК/48,5 Na-КМЦ/1,5 НЦ (% мас.). ВНР, модифицированные наноцеллюлозой (2,0 % мас.), имеют лучшие физико-механические свойства до и после набухания: условная прочность при растяжении равна 7,8 МПа (до набухания) и 3,6 МПа (после набухания) по сравнению с немодифицированным ВНР: 6,0 МПа – до набухания и 2,8 МПа – после набухания. Увеличение содержания наноцеллюлозы в вулканизатах приводит к росту их твердости по Шору А.

Библиографические ссылки

Новаков, И.А., Лопатина, С.С., Савченко, Я.Ю. Состояние и тенденции развития производства и применения водо- и нефтенабухающих эластомеров для пакерного оборудования // Каучук и резина.– 2019. – Т. 78. – № 4. – С. 228–238.

Прохорова, С.Н. Исследование процессов водонабухания пакерных резин // Каучук и резина.– 2018. – Т. 77. – № 1. – С. 30–33.

Water-swellable elastomers: synthesis, properties and application / M.P. Lorenzo [и др.] // Reviews in Chemical Engineering. – 2017. – Vol. 35. – № 1. – P. 1–28. DOI:10.1515/revce-2017-0052.

Исаев, А.А., Малыхин, В.И., Шарифуллин, А.А. Разобщение пластов и изоляция межпластовых перетоков при помощи водонабухающих пакеров // Булатовские чтения.– 2018. – № 4. – С. 127–132.

Dehbari, N., Tang, Y. Water swellable rubber composites: an update review from preparation to properties // Journal of Applied Polymer Science. – 2015. – Vol. 132. – № 46. – P. 42786–42791. https://doi.org/10.1002/app.42786.

Хо, Х.Н., Рахматуллина, А. П., Ле, К.З. Влияние температуры кислотного гидролиза на морфологию наноцеллюлозы из бамбука // XII Всероссийская научная конференция «Химия и технология растительных веществ» (с международным участием). Киров: ИБФРМ РАН, 2022. – С. 228.

Sayyad, Z.Q., Tasneem, P., Maaz, A. Performance evaluation of water-swelling and oil swelling elastomers // Journal of Elastomers and Plastics. – 2015. – Vol. 48. – № 6. – P. 535–546. DOI:10.1177/0095244315611169.

Использование порошковой целлюлозы из соломы овса в составе ограниченно набухающих резин для уплотнительных элементов / Е.Н. Черезова [и др.] // Каучук и резина. – 2020. – Т. 79. – № 2. – С. 72–77.

Ахмедзянова, Д.М. Разработка водо- и нефтенабухающих термопластичных вулканизатов с регулируемым временем набухания: дис. ... канд. тех. наук. Казань, 2018. 109 с.

Morphology, tensile strength and oil resistance of gum rubber sheets prepared from lignin modified natural rubber / M. Asrul [и др.] // MATEC Web of Conferences. – 2014. – Vol. 13. – № 1. – P. 4001–4007. DOI: 10.1051/matecconf/20141304001.

Лопатина, С.С. Разработка и исследование свойств водонефтенабухающих эластомеров для заколонных пакеров: дис. ... канд. тех. наук. Волгоград , 2021. 131 с.

Моисеева, В.В. Термоэластопласты : учебник / под ред. В.В. Моисеева. Москва : КолосС, 1979. 440 с.

Моррисон, С. Химическая физика поверхности твердого тела: учебник / под ред. С. Моррисон. Москва: КолосС, 1980. 488 с.

Гуль, В.Е., Кулезнев, В.Н. Структура и механические свойства полимеров: учебник / под ред. В.Е. Гуль. Москва: КолосС, 1994. 367 с.

Reinforcement of natural rubber latex using lignocellulosic nanofibers isolated from spinifex grass / A. Hosseinmardi [и др.] // The Royal Society of Chemistry. – 2017. – Vol. 27. – № 3. – P. 1–19. DOI: 10.1039/C7NR02632C.

Jailudin, N.A.H., Amin, K.N.M. The Effect of Curing Temperature on Cellulose Nanocrystal Reinforced Natural Rubber Latex // Journal of chemical engineering and industrial biotechnology. – 2020. – Vol. 06. – № 1. – P. 20–25. DOI: https://doi.org/10.15282/jceib.v6i1.4875.

Загрузки

Опубликован

07/10/2023

Как цитировать

Хо, Х. Н. . ., Рахматуллина, А. П. . ., Ле , К. З. ., & Данг, В. Х. . . (2023). ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАНОЦЕЛЛЮЛОЗЫ ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ВОДОНАБУХАЮЩИХ РЕЗИН НА ОСНОВЕ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА И НАТРИЙКАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ: USTCKL. Ползуновский ВЕСТНИК, (2), 208–216. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.027

Выпуск

Раздел

РАЗДЕЛ 2. ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, НАУКИ О МАТЕРИАЛАХ, МЕТАЛЛУРГИЯ