Functionalized Bark for Recycled Polypropylene-Based Composites

A new method for the modification of the bark surface using N,N-diethyl-2,3-epoxypropylamine (DEEPA) was developed. As a result, the part of the bark phenolic hydroxyl groups were replaced with amine groups. The conditions of the modification were found, and the modified products were analysed. The different amount of the introduced amino groups in hardwood and softwood bark was gained by the various contents of lignin in the wood species. The recycled propylene-based composites filled with the modified bark were characterised by higher mechanical parameters in comparison with the composites filled with unmodified bark. The differences in the mechanical properties of the polymer composites filled with softwood - pine (Pinus sylvestris) bark and hardwood - grey alder (Alnus incana) bark has been established

Оптимізація процесу отримання епоксидованого натурального каучуку для розробки нових композиційних матеріалів на його основі

The object of research is the process of epoxidation of natural rubber scrap. Epoxidized natural rubber (ENR) has a wide range of applications, for example, in treadmill coatings, special tires, belt drives, hoses, shoes, adhesives, sealants, floor coverings and other areas where only special synthetic rubbers are used. Natural rubber (NR) is modified by the epoxidation reaction to achieve higher oil resistance, increased adhesion, weather resistance and damping characteristics of materials with its use. Promising is the processing of secondary, non-standard, natural rubber (scrap) as a raw material for the ENR production. Thus, the task of scrap disposal and its return to the production cycle is solved. To accomplish the task of epoxidation of secondary rubber, the possibility of conducting combined physicochemical processes in a two-phase water-xylene medium in one reaction space was studied to reduce the total energy costs. The use of a combined reaction-separation process for the epoxidation of scrap of natural rubber allows to solve the problem of accumulation and disposal of rubber waste in the most efficient way. It is possible to obtain a product with a regulated functionalization degree without a significant amount of by-products. To find the optimal regime for conducting the combined reaction-separation process of epoxidation, the method of the planned experiment was used to obtain the regression equation with its subsequent analysis. The obtained regression equation makes it possible to optimize the conditions for conducting the process of epoxidation of nanocrystals with obtaining products with desired properties. As a result of the implementation of the planned experiment, it is found that epoxidation at a temperature of 93 °C of a diluted (10 % wt.) solution of natural rubber with peracetic acid formed "in situ" provides a higher epoxidation degree. The conditions and ratios of the components are selected under which NR retains aggregative stability during epoxidation in a water-xylene medium.Объектом исследования является процесс эпоксидирования скрапа натурального каучука. Эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК) имеет широкий диапазон применения, например, в покрытиях беговых дорожек, шинах специального назначения, ременных передачах, шлангах, обуви, клеях, герметиках, напольных покрытиях и других областях, где используют только специальные синтетические каучуки. Натуральный каучук (НК) модифицируется реакцией эпоксидирования для достижения более высокой маслостойкости, повышенной адгезии, атмосферостойкости и демпфирующих характеристик материалов с его применением. Перспективной является переработка вторичного, несоответствующего стандартам, натурального каучука (скрапа) как сырья для получения ЭНК. Таким образом, решается задача утилизации скрапа и возврат его в производственный цикл. Для реализации задачи эпоксидирования вторичного каучука изучалась возможность проведения совмещенных физико‐химических процессов в двухфазной среде вода‐ксилол в одном реакционном пространстве для снижения общих энергетических затрат. Использование совмещенного реакционно-разделительного процесса для эпоксидировании скрапа натурального каучука позволяет решить проблему накопления и утилизации отходов каучукового производства наиболее эффективным способом. Удалось получить продукт с регулированной степенью функционализации без значительного количества побочных продуктов. Для поиска оптимального режима проведения совмещенного реакционно-разделительного процесса эпоксидирования применялся метод планированного эксперимента с получением уравнения регрессии с его последующим анализом. Полученное уравнение регрессии позволило оптимизировать условия ведения процесса эпоксидирования НК с получением продуктов с заданными свойствами. В результате реализации планированного эксперимента, установлено, что эпоксидирование при температуре 93 °С разбавленного (10 % мас.) раствора натурального каучука надуксусной кислотой, образующейся «in situ», обеспечивает более высокую степень эпоксидирования. Подобраны условия и соотношения компонентов, при которых НК сохраняет агрегативную устойчивость в процессе эпоксидирования в среде вода-ксилол.Об’єктом дослідження є процес епоксидування скрапу натурального каучуку. Епоксидований натуральний каучук (ЕНК) має широкий діапазон застосування, наприклад, в покриттях бігових доріжок, шинах спеціального призначення, ремінних передачах, шлангах, взутті, клеях, герметиках, підлогових покриттях і інших галузях, де використовували тільки спеціальні синтетичні каучуки. Натуральний каучук (НК) модифікується реакцією епоксидування для досягнення більш високої маслостійкості, підвищеної адгезії, атмосферостійкості і демпфуючих характеристик матеріалів з його застосуванням. Перспективною є переробка вторинного, невідповідного стандартам, натурального каучуку (скрапу) як сировини для отримання ЕНК. Таким чином, вирішується завдання утилізації скрапу і повернення його в виробничий цикл. Для реалізації завдання епоксидування вторинного каучуку вивчалася можливість проведення суміщених фізико-хімічних процесів в двофазному середовищі вода-ксилол в одному реакційному просторі для зниження загальних енергетичних витрат. Використання суміщеного реакційно-роздільного процесу для епоксидування скрапу натурального каучуку дозволяє вирішити проблему накопичення і утилізації відходів каучукового виробництва найбільш ефективним способом. Вдалося отримати продукт з регульованим ступенем функціоналізації без значної кількості побічних продуктів. Для пошуку оптимального режиму проведення суміщеного реакційно-роздільного процесу епоксидування застосовувався метод планованого експерименту з отриманням рівняння регресії з його подальшим аналізом. Отримане рівняння регресії дозволило оптимізувати умови ведення процесу епоксидування НК з отриманням продуктів із заданими властивостями. В результаті реалізації планованого експерименту встановлено, що епоксидування при температурі 93 °С розведеного (10 % мас.) розчину натурального каучуку надоцтової кислоти, що утворюється «in situ», забезпечує більш високий ступінь епоксидування. Підібрано умови і співвідношення компонентів, при яких НК зберігає агрегативну стійкість в процесі епоксидування в середовищі вода-ксилол

Оптимізація процесу отримання епоксидованого натурального каучуку для розробки нових композиційних матеріалів на його основі

The object of research is the process of epoxidation of natural rubber scrap. Epoxidized natural rubber (ENR) has a wide range of applications, for example, in treadmill coatings, special tires, belt drives, hoses, shoes, adhesives, sealants, floor coverings and other areas where only special synthetic rubbers are used. Natural rubber (NR) is modified by the epoxidation reaction to achieve higher oil resistance, increased adhesion, weather resistance and damping characteristics of materials with its use. Promising is the processing of secondary, non-standard, natural rubber (scrap) as a raw material for the ENR production. Thus, the task of scrap disposal and its return to the production cycle is solved. To accomplish the task of epoxidation of secondary rubber, the possibility of conducting combined physicochemical processes in a two-phase water-xylene medium in one reaction space was studied to reduce the total energy costs. The use of a combined reaction-separation process for the epoxidation of scrap of natural rubber allows to solve the problem of accumulation and disposal of rubber waste in the most efficient way. It is possible to obtain a product with a regulated functionalization degree without a significant amount of by-products. To find the optimal regime for conducting the combined reaction-separation process of epoxidation, the method of the planned experiment was used to obtain the regression equation with its subsequent analysis. The obtained regression equation makes it possible to optimize the conditions for conducting the process of epoxidation of nanocrystals with obtaining products with desired properties. As a result of the implementation of the planned experiment, it is found that epoxidation at a temperature of 93 °C of a diluted (10 % wt.) solution of natural rubber with peracetic acid formed "in situ" provides a higher epoxidation degree. The conditions and ratios of the components are selected under which NR retains aggregative stability during epoxidation in a water-xylene medium.Объектом исследования является процесс эпоксидирования скрапа натурального каучука. Эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК) имеет широкий диапазон применения, например, в покрытиях беговых дорожек, шинах специального назначения, ременных передачах, шлангах, обуви, клеях, герметиках, напольных покрытиях и других областях, где используют только специальные синтетические каучуки. Натуральный каучук (НК) модифицируется реакцией эпоксидирования для достижения более высокой маслостойкости, повышенной адгезии, атмосферостойкости и демпфирующих характеристик материалов с его применением. Перспективной является переработка вторичного, несоответствующего стандартам, натурального каучука (скрапа) как сырья для получения ЭНК. Таким образом, решается задача утилизации скрапа и возврат его в производственный цикл. Для реализации задачи эпоксидирования вторичного каучука изучалась возможность проведения совмещенных физико‐химических процессов в двухфазной среде вода‐ксилол в одном реакционном пространстве для снижения общих энергетических затрат. Использование совмещенного реакционно-разделительного процесса для эпоксидировании скрапа натурального каучука позволяет решить проблему накопления и утилизации отходов каучукового производства наиболее эффективным способом. Удалось получить продукт с регулированной степенью функционализации без значительного количества побочных продуктов. Для поиска оптимального режима проведения совмещенного реакционно-разделительного процесса эпоксидирования применялся метод планированного эксперимента с получением уравнения регрессии с его последующим анализом. Полученное уравнение регрессии позволило оптимизировать условия ведения процесса эпоксидирования НК с получением продуктов с заданными свойствами. В результате реализации планированного эксперимента, установлено, что эпоксидирование при температуре 93 °С разбавленного (10 % мас.) раствора натурального каучука надуксусной кислотой, образующейся «in situ», обеспечивает более высокую степень эпоксидирования. Подобраны условия и соотношения компонентов, при которых НК сохраняет агрегативную устойчивость в процессе эпоксидирования в среде вода-ксилол.Об’єктом дослідження є процес епоксидування скрапу натурального каучуку. Епоксидований натуральний каучук (ЕНК) має широкий діапазон застосування, наприклад, в покриттях бігових доріжок, шинах спеціального призначення, ремінних передачах, шлангах, взутті, клеях, герметиках, підлогових покриттях і інших галузях, де використовували тільки спеціальні синтетичні каучуки. Натуральний каучук (НК) модифікується реакцією епоксидування для досягнення більш високої маслостійкості, підвищеної адгезії, атмосферостійкості і демпфуючих характеристик матеріалів з його застосуванням. Перспективною є переробка вторинного, невідповідного стандартам, натурального каучуку (скрапу) як сировини для отримання ЕНК. Таким чином, вирішується завдання утилізації скрапу і повернення його в виробничий цикл. Для реалізації завдання епоксидування вторинного каучуку вивчалася можливість проведення суміщених фізико-хімічних процесів в двофазному середовищі вода-ксилол в одному реакційному просторі для зниження загальних енергетичних витрат. Використання суміщеного реакційно-роздільного процесу для епоксидування скрапу натурального каучуку дозволяє вирішити проблему накопичення і утилізації відходів каучукового виробництва найбільш ефективним способом. Вдалося отримати продукт з регульованим ступенем функціоналізації без значної кількості побічних продуктів. Для пошуку оптимального режиму проведення суміщеного реакційно-роздільного процесу епоксидування застосовувався метод планованого експерименту з отриманням рівняння регресії з його подальшим аналізом. Отримане рівняння регресії дозволило оптимізувати умови ведення процесу епоксидування НК з отриманням продуктів із заданими властивостями. В результаті реалізації планованого експерименту встановлено, що епоксидування при температурі 93 °С розведеного (10 % мас.) розчину натурального каучуку надоцтової кислоти, що утворюється «in situ», забезпечує більш високий ступінь епоксидування. Підібрано умови і співвідношення компонентів, при яких НК зберігає агрегативну стійкість в процесі епоксидування в середовищі вода-ксилол

Use of Cellulose-Containing Fillers in Composites with Polypropylene

The composites, containing recycled polypropylene and fillers, obtained from different lignocellulosics by the thermocatalytic destruction method, were investigated. Birch sawdust, newsprint wastes, cotton residues and wood bleached sulphate pulp were used as raw materials for obtaining fillers. The indices of mechanical properties (tensile strength, modulus of elasticity, deformation at break, shear modulus, toughness, twisting moment) of the composites' samples were determined. It has been found that the obtained composites have relatively good mechanical properties. Better results were obtained, using fillers from sawdust and wood pulp. After treating the fillers with rapeseed oil, their water vapour sorption and water retention value (WRV) decreased. In this case, the strength of the composites was higher.http://dx.doi.org/10.5755/j01.ms.17.2.484</p