Physical-mechanical Properties and Morphology of Lignocellulose Powder Modifiers for Vulcanized Rubbers

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Powder lignocellulose modifiers for vulcanized rubbers were prepared from secondary paper resources (recycled cardboard) treated with TiCl4 in hexane. The diffraction patterns, IR spectra, and morphological characteristics of the materials obtained, including the geometric characteristics and length distribution of fibers, were analyzed. The content of titanium, lignin, and carbonyl and carboxyl groups and the bulk density of the material were determined. The presence of up to 5 wt parts of powder modifiers per 100 wt parts of rubber in the rubber stock favors preservation of physicomechanical properties of vulcanized rubbers both before and after accelerated thermal oxidative aging at 100°C for 72 h, enhancing the resin–metal cord adhesion and thus prolonging the operation life of the vulcanized rubbers.

About the authors

L. A. Kuvshinova

Institute of Chemistry, Federal Research Center Komi Scientific Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
Syktyvkar, 167000, Komi Republic, Russia

E. V. Udoratina

Institute of Chemistry, Federal Research Center Komi Scientific Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
Syktyvkar, 167000, Komi Republic, Russia

Yu. S. Karaseva

Kazan National Research University of Technology

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
Kazan, 420015, Tatarstan, Russia

E. N. Cherezova

Kazan National Research University of Technology

Author for correspondence.
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
Kazan, 420015, Tatarstan, Russia

References

  1. Муллина Э. Р., Мишурина О. А., Нигматуллина Л. И., Ишкуватова А. Р. Влияние процесса вторичной переработки макулатуры на бумагообразующие свойства целлюлозного сырья // Междунар. журн. прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 4. С. 32-34. https://www.elibrary.ru/tnzkbb
  2. Слаутин Д. В., Теплоухова М. В., Адраковский Р. Э. Повышение прочности бумаги, изготовленной из макулатурной массы // Вестн. Перм. нац. исслед. политехн. ун-та. Хим. технология и биотехнология. 2018. № 1. С. 113-135. https://doi.org/10.15593/2224-9400/2018.1.10
  3. Кожевников С. Ю., Ковернинский И. Н., Канарский А. В. Влияние циклов переработки макулатуры на длину волокон и качество бумаги и картона // Вестн. технол. ун-та. 2016. Т. 19. № 5. С. 81-85. https://www.elibrary.ru/vnyvel
  4. Deshwal G. K., Panjagari N. R., Alam T. An Overview of paper and paper based food packaging materials: Health safety and environmental concerns //j. Food Sci. Technol. 2019. V. 56. P. 4391-4403. https://doi.org/10.1007/s13197-019-03950-z
  5. Lozada E. R., Gutiérrez Aguilar C. M., Jaramillo Carvalho J. A., Sánchez J. C., Barrera Torres G. Vegetable cellulose fibers in natural rubber composites // Polymers. 2023. V. 15. N 13. P. 1-20. https://doi.org/10.3390/polym15132914
  6. Aaliya B., Sunooj K. V., Lackner M. Biopolymer composites: A Review // Int. J. Biobased Plastics. 2021. V. 3. N 1. P. 40-84. https://doi.org/10.1080/24759651.2021.1881214
  7. Горбачев А. В., Файзуллин И. З., Вольфсон С. И., Канарский А. В., Захаров И. В., Казаков Ю. М. Композиционный материал на основе полиолефинов и модифицированных растительных наполнителей // Пласт. массы. 2023. № 1 (1-2). С. 48-52. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2023-1-2-48-52
  8. Zhou Y., Fan M., Chen L., Zhuang J. Lignocellulosic fibre mediated rubber composites: An Overview // Composites. Part B: Engineering. 2015. V. 76. P. 180- 191. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.02.028
  9. Захаров В. П., Шуршина А. С., Кулиш Е. И. Изучение вязкоупругих характеристик вторичного полимерного сырья в присутствии природных наполнителей растительного происхождения // Конденс. среды и межфаз. границы. 2020. Т. 22. № 1. С. 11-17. https://doi.org/10.17308/kcmf.2020.22/2471
  10. Vladkova T. G., Dineff P. D., Gospodinova D. N., Avramova I. Wood flour: New filler for the rubber processing industry. IV. Cure characteristics and mechanical properties of natural rubber compounds filled by non-modified or corona treated wood flour //j. Appl. Polym. Sci. 2006. V. 101. P. 651-658. https://doi.org/10.1002/app.23730
  11. Zhou Y., Fan M., Chen L.Interface and bonding mechanisms of plant fibre composites: An Overview // Composites. Part B: Engineering. 2016. V. 101. P. 31-45. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.06.055
  12. Li M., Pu Y., Thomas V. M., Yoo C. G., Ozcan S., Deng Y., Nelson K., Ragauskas A. J. Recent advancements of plant-based natural fiber-reinforced composites and their applications // Composites. Part B: Engineering. 2020. V. 200. P. 1-20. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.108254
  13. Roy K., Debnath S. C., Potiyaraj P. A Critical review on the utilization of various reinforcement modifiers in filled rubber composites //j. Elastomers Plast. 2019. V. 52. N 2. P. 167-193. https://doi.org/10.1177/0095244319835869
  14. Roy K., Debnath S. C., Pongwisuthiruchte A., Potiyaraj P. Natural rubber/microcrystalline cellulose composites with epoxidized natural rubber as compatibilizer // Rubber Chem. Technol. 2019. V. 92. N 2. P. 378-387. https://doi.org/10.5254/rct.19.81533
  15. Roy K., Potiyaraj P. Development of high performance microcrystalline cellulose based natural rubber composites using maleated natural rubber as compatibilizer // Cellulose. 2017. V. 25. N 2. P. 1077- 1087. https://doi.org/10.1007/s10570-017-1613-2
  16. Bokobza L. Natural rubber nanocomposites: A Review // Nanomaterials. 2019. V. 9. N 1. P. 12-32. https://doi.org/10.3390/nano9010012
  17. Fei Y., Fang W., Zhong M., Jin J., Fan P., Yang J., Fei Z., Chen F., Kuang T. Morphological structure, rheological behavior, mechanical properties and sound insulation performance of thermoplastic rubber composites reinforced by different inorganic fillers // Polymers. 2018. V. 10. N 3. P. 276-287. https://doi.org/10.3390/polym10030276
  18. Ranta-Korpi M., Konttinen J., Saarimaa A., Rodriguez M., Vainikka P. Ash forming elements in plastics and rubbers / University of Jyväskylä. Kuopio: VTT Technology, 2014. P. 23-26. https://publications. vtt.fi/pdf/technology/2014/T186.pdf
  19. Nabil H., Rathnayake W. G. I. U., Ismail H. Nano-sized TiO2-reinforced natural rubber composites prepared by latex compounding method //j. Vinyl Addit. Technol. 2017. V. 23. N 3. P. 200-209. https://doi.org/10.1002/vnl.21497
  20. Kumaua V., Kumar A., Chhatra R. K., Lee D. J. Studies on high performance rubber composites by incorporating titanium dioxide particles with different surface area and particle size // Nanofabrication. 2022. V. 7. P. 104-115. https://doi.org/10.37819/nanofab.000.200
  21. Roy K. J., Sikdar D., Mandal S. K., Debnach S. C. Surface modification of nano titanium dioxide (TiO2) by cationic surfactanys and investigation of its effect on the properties of natural rubber (NR) nanocomposites // Rubber Chem. Technol. 2020. V. 93. N 2. P. 346-359. https://doi.org/10.5254/rct.19.84831
  22. Cazan C., Enesca A., Andronic L. Synergic effect of TiO2 filler on the mechanical properties of polymer nanocomposites // Polymers. 2021. V. 13. N 12. P. 1-24. https://doi.org/10.3390/polym13122017
  23. Пат. РФ 2680046 (опубл. 2019). Порошковый лигноцеллюлозный материал на основе неоргано-лигноцеллюлозного гибрида.
  24. Фролова С. В., Кувшинова Л. А., Рязанов М. А., Кучин А. В. Влияние тетрахлорида титана, применяемого для получения порошковой целлюлозы, на кислотно-основные свойства ее суспензий // Химия в интересах устойчив. развития. 2012. Т. 20. № 2. С. 243-247. https://www.elibrary.ru/oxphuz
  25. Мелех Н. В., Фролова С. В., Алешина Л. А. Рентгенографический анализ порошковых целлюлоз, полученных с применением кислот Льюиса // Высокомолекуляр. соединения. 2014. Т. 56. № 2. С. 134-141. https://doi.org/10.7868/S2308112014020102
  26. Кувшинова Л. А., Манахова Т. Н. Изменение морфологических особенностей целлюлозы под воздействием тетрахлорида титана // Химия раст. сырья. 2014. № 2. С. 29-34. https://doi.org/10.14258/jcprm.1402029
  27. Пенкин А. А., Казаков Я. В. Структурно-морфологические свойства вторичного волокна из влагопрочного сырья при мягком размоле. Часть 2. Характеристика волокнистой мелочи //Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 169-179. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-169-179

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences