plasticnewsПластические массыPlasticheskie massy0554-2901PLASTMASSY Publishing House (Moscow)10.35164/0554-2901-2025-03-33-36plasticnews-1141Research ArticleСЫРЬЁ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫRAW AND AUXILIARY MATERIALSМодификация эпоксидных смол жидкими продуктами переработки растительных отходовModification of epoxy resins with liquid products of plant waste processingЯруллинР. Р.YarullinR. R.

Казань

Kazan

yarullin_r@mail.ruБойченкоН. В.BoychenkoN. V.

Казань

Kazan

СлобожаниноваМ. В.SlobozhaninovaM. V.

Казань

Kazan

Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ Казанский научный центр РАНРоссияInstitute of Power Engineering and Advanced Technologies, FRC Kazan Scientific Center of RASRussian Federation202523072025033336Copyright © Яруллин Р.Р., Бойченко Н.В., Слобожанинова М.В., 20252025Яруллин Р.Р., Бойченко Н.В., Слобожанинова М.В.Yarullin R.R., Boychenko N.V., Slobozhaninova M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.plastics-news.ru/jour/article/view/1141

   Предложена методика модификации эпоксидных смол жидкими продуктами пиролиза растительных отходов, включающая методы предварительной подготовки пиролизной жидкости, ее очистки, а также способы ее введения в эпоксидные смолы. Рекомендована оптимальная концентрация отвердителя в эпоксидной композиции и разработан режим термообработки на основе стабильности получаемых прочностных свойств. Продемонстрирована эффективностьпредложенной методики на основе анализа прочностных характеристик эпоксидных композиций, модифицированных тремя видами пиролизной жидкости.

   A methodology for modifi cation of epoxy resin with liquid products of plant waste pyrolysis is proposed, including methods for preliminary preparation of pyrolysis liquid, its purification and methods for introducing it into epoxy resins. An optimal concentration of the hardener in the epoxy composition is recommended and a heat treatment mode is developed based on the stability of the obtained strength properties. The effectiveness of the proposed methodology is demonstrated based on the analysis of the strength characteristics of epoxy compositions modified with three types of pyrolysis liquid.

эпоксидная смоламодификациярастительные отходыпиролизпиролизная жидкостьпредел прочности при растяжениитермообработкаepoxy resinmodificationplant wastepyrolysispyrolysis liquidtensile strengthheat treatmentРабота выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (тема № FMEG-2024-0004)The work was carried out as part of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (theme No. FMEG-2024-0004)ReferencesХозин В.Г. Усиление эпоксидных полимеров. Казань: Дом печати, 2004. 446 с.Хозин В.Г. Усиление эпоксидных полимеров. Казань: Дом печати, 2004. 446 с.Яруллин Р.Р. Модификация эпоксидных смол как способ получения композиционных материалов с заданными технико-эксплуатационными характеристиками (обзор) // Пластические массы. 2024. № 5-6. С. 11–17. DOI: 10.35164/0554-2901-2024-05-11-17Яруллин Р.Р. Модификация эпоксидных смол как способ получения композиционных материалов с заданными технико-эксплуатационными характеристиками (обзор) // Пластические массы. 2024. № 5-6. С. 11–17. DOI: 10.35164/0554-2901-2024-05-11-17Чурсова Л.В., Панина Н.Н., Гребенева Т.А., Кутергина И.Ю. Эпоксидные смолы, отвердители, модификаторы и связующие на их основе. СПб.: ЦОП Профессия, 2020. 576 с.Чурсова Л.В., Панина Н.Н., Гребенева Т.А., Кутергина И.Ю. Эпоксидные смолы, отвердители, модификаторы и связующие на их основе. СПб.: ЦОП Профессия, 2020. 576 с.S. Essid et al. Comparison of the properties of flax shives based particleboards prepared using binders of bio-based lignin and partially bio-based epoxy resin. // Int J Adhes Adhes. 2021. V. 109. P. 102915. doi: 10.1016/j.ijadhadh.2021.102915.S. Essid et al. Comparison of the properties of flax shives based particleboards prepared using binders of bio-based lignin and partially bio-based epoxy resin. // Int J Adhes Adhes. 2021. V. 109. P. 102915. doi: 10.1016/j.ijadhadh.2021.102915.Готлиб Е.М., Твердов И.Д., Ха Т.Н.Ф., Ямалеева Е.С. Волластонит и диопсид, содержащие наполнители эпоксидных материалов на основе сельскохозяйственных и техногенных отходов // Вестник технологического университета. 2022. Т. 25, № 8. С. 164–173. DOI: 10.55421/1998-7072_2022_25_8_164.Готлиб Е.М., Твердов И.Д., Ха Т.Н.Ф., Ямалеева Е.С. Волластонит и диопсид, содержащие наполнители эпоксидных материалов на основе сельскохозяйственных и техногенных отходов // Вестник технологического университета. 2022. Т. 25, № 8. С. 164–173. DOI: 10.55421/1998-7072_2022_25_8_164.B. Sala et al. Creep behaviour of eco-friendly sandwich composite materials under hygrothermal conditions // Composites Part B. 2022. V. 247. P. 110291. doi: 10.1016/j.compositesb.2022.110291.B. Sala et al. Creep behaviour of eco-friendly sandwich composite materials under hygrothermal conditions // Composites Part B. 2022. V. 247. P. 110291. doi: 10.1016/j.compositesb.2022.110291.Xiao Y. et al. Biomass-derived polyphosphazene toward simultane-ously enhancing the flame retardancy and mechanical properties of epoxy resins // Chemosphere. 2023. V. 311. Р. 137058. doi: 10.1016/j.chemosphere.2022.137058.Xiao Y. et al. Biomass-derived polyphosphazene toward simultane-ously enhancing the flame retardancy and mechanical properties of epoxy resins // Chemosphere. 2023. V. 311. Р. 137058. doi: 10.1016/j.chemosphere.2022.137058.S.N. Sarmin et al. Enhancing the properties of date palm fibre rein-forced bio-epoxy composites with chitosan – Synthesis, mechanical properties, and dimensional stability. // J. King Saud Univ. Sci. 2023. V. 35. Р. 102833. doi: 10.1016/j.jksus.2023.102833.S.N. Sarmin et al. Enhancing the properties of date palm fibre rein-forced bio-epoxy composites with chitosan – Synthesis, mechanical properties, and dimensional stability. // J. King Saud Univ. Sci. 2023. V. 35. Р. 102833. doi: 10.1016/j.jksus.2023.102833.Duque-Acevedo M., Belmonte-Ureña L.J., Cortés-García F.J., Camacho-Ferre F. Agricultural waste : review of the evolution, approaches and perspectives on alternative uses // Glob. Ecol. Conserv. 2020. V. 22. e00902. doi: 10.1016/j.gecco.2020.e00902.Duque-Acevedo M., Belmonte-Ureña L.J., Cortés-García F.J., Camacho-Ferre F. Agricultural waste : review of the evolution, approaches and perspectives on alternative uses // Glob. Ecol. Conserv. 2020. V. 22. e00902. doi: 10.1016/j.gecco.2020.e00902.Kovalev A.A. et al. Innovative organic waste pretreatment approach for efficient anaerobic bioconversion: Effect of recirculation ratio at pre-processing in vortex layer apparatus on biogas production // Int J Hydrogen Energ. 2024. V. 53. P. 208–217. doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.12.044.Kovalev A.A. et al. Innovative organic waste pretreatment approach for efficient anaerobic bioconversion: Effect of recirculation ratio at pre-processing in vortex layer apparatus on biogas production // Int J Hydrogen Energ. 2024. V. 53. P. 208–217. doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.12.044.Tripathi N., Hills C.D., Singh R.S., Atkinson C.J. Biomass waste utilisation in low-carbon products: harnessing a major potential resource // npj Clim Atmos Sci. 2019. 2. 35. doi: 10.1038/s41612-019-0093-5.Tripathi N., Hills C.D., Singh R.S., Atkinson C.J. Biomass waste utilisation in low-carbon products: harnessing a major potential resource // npj Clim Atmos Sci. 2019. 2. 35. doi: 10.1038/s41612-019-0093-5.Das O., Sarmah A.K., Bhattacharyya D. Biocomposites from waste derived biochars: Mechanical, thermal, chemical, and morphological properties // Waste Manag. 2016. V. 49. P. 560–570. doi: 10.1016/j.wasman.2015.12.007.Das O., Sarmah A.K., Bhattacharyya D. Biocomposites from waste derived biochars: Mechanical, thermal, chemical, and morphological properties // Waste Manag. 2016. V. 49. P. 560–570. doi: 10.1016/j.wasman.2015.12.007.Колесникова А.В. Анализ образования и использования древесных отходов на предприятиях лесопромышленного комплекса России // Актуальные вопросы экономических наук. 2013. № 33. С. 116–120.Колесникова А.В. Анализ образования и использования древесных отходов на предприятиях лесопромышленного комплекса России // Актуальные вопросы экономических наук. 2013. № 33. С. 116–120.Мохирев А.П., Безруких Ю.А., Медведев С.О. Переработка древесных отходов предприятий лесопромышленного комплекса как фактор устойчивого природопользования // Инженерный вестник Дона. 2015. № 2. Ч. 2. http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2p2y2015/3011.Мохирев А.П., Безруких Ю.А., Медведев С.О. Переработка древесных отходов предприятий лесопромышленного комплекса как фактор устойчивого природопользования // Инженерный вестник Дона. 2015. № 2. Ч. 2. http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2p2y2015/3011.Грачев А.Н., Сафин Р.Г., Таймаров М.А., Гильфанов К.Х., Тунцев Д.В. Исследование свойств жидкого продукта быстрого пиролиза отходов деревообработки // Проблемы энергетики. 2009. № 11–12. С. 80–83.Грачев А.Н., Сафин Р.Г., Таймаров М.А., Гильфанов К.Х., Тунцев Д.В. Исследование свойств жидкого продукта быстрого пиролиза отходов деревообработки // Проблемы энергетики. 2009. № 11–12. С. 80–83.Прокопьев С.А., Пильщиков Ю.Н., Молодцев Ю.А., Киповский А.Я., Пиялкин В.Н. О возможности получения бионефти из отходов древесного сырья // Лесной журн. 2007. № 6. С. 96–103.Прокопьев С.А., Пильщиков Ю.Н., Молодцев Ю.А., Киповский А.Я., Пиялкин В.Н. О возможности получения бионефти из отходов древесного сырья // Лесной журн. 2007. № 6. С. 96–103.Забелкин С.А., Файзрахманова Г.М., Герке Л.Н., Грачев А.Н., Башкиров В.Н. Синтез химических продуктов с использованием древесной пиролизной жидкости // Лесной вестник. 2012. № 7. С. 131–135.Забелкин С.А., Файзрахманова Г.М., Герке Л.Н., Грачев А.Н., Башкиров В.Н. Синтез химических продуктов с использованием древесной пиролизной жидкости // Лесной вестник. 2012. № 7. С. 131–135.Achladas G.E. Analysis of biomass pyrolysis liquids: separation and characterization of phenols // Journal of Chromatography. 1991. V. 542. P. 263–275.Achladas G.E. Analysis of biomass pyrolysis liquids: separation and characterization of phenols // Journal of Chromatography. 1991. V. 542. P. 263–275.Milne T., Agblevor F., Davis M., Deutch S., Johnson D. A Review of the Chemical Composition of Fast-Pyrolysis Oils from Biomass // Developments in Thermochemical Biomass Conversion. Springer, Dordrecht. 1997. P. 409–424. doi: 10.1007/978-94-009-1559-6_32.Milne T., Agblevor F., Davis M., Deutch S., Johnson D. A Review of the Chemical Composition of Fast-Pyrolysis Oils from Biomass // Developments in Thermochemical Biomass Conversion. Springer, Dordrecht. 1997. P. 409–424. doi: 10.1007/978-94-009-1559-6_32.Микулинцева М.Ю., Пономарев Д.А., Грачев А.Н., Покрышкин С.А., Косяков Д.С. Химический состав фенольной фракции смолы абляционного пиролиза древесины // Лесной журн. 2019. № 3. С. 132–142. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.132.Микулинцева М.Ю., Пономарев Д.А., Грачев А.Н., Покрышкин С.А., Косяков Д.С. Химический состав фенольной фракции смолы абляционного пиролиза древесины // Лесной журн. 2019. № 3. С. 132–142. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.132.Забелкин С.А., Грачёв А.Н., Башкиров В.Н., Черезова Е.Н. Модификация фенолоформальдегидных смол жидкими продуктами пиролиза древесины // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17, № 10. С. 97–100.Забелкин С.А., Грачёв А.Н., Башкиров В.Н., Черезова Е.Н. Модификация фенолоформальдегидных смол жидкими продуктами пиролиза древесины // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17, № 10. С. 97–100.Файзрахманова Г.М., Забелкин С.А., Грачев А.Н., Башкиров В.Н. Использование древесной пиролизной жидкости для получения химических продуктов // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15, № 15. С. 101–103.Файзрахманова Г.М., Забелкин С.А., Грачев А.Н., Башкиров В.Н. Использование древесной пиролизной жидкости для получения химических продуктов // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15, № 15. С. 101–103.Файзрахманова Г.М., Забелкин С.А., Башкиров В.Н., Грачев А.Н. Зависимость адгезионной прочности битумной композиции от содержания жидких продуктов термического разложения древесины березы // Воронежский научно-технический Вестник. 2014. Т. 3, № 3(9). С. 98–102.Файзрахманова Г.М., Забелкин С.А., Башкиров В.Н., Грачев А.Н. Зависимость адгезионной прочности битумной композиции от содержания жидких продуктов термического разложения древесины березы // Воронежский научно-технический Вестник. 2014. Т. 3, № 3(9). С. 98–102.Xu J. et al. Biobased novolac resins cured with DGEBA using water-insoluble fraction of pyrolysis bio-oil: Synthesis and characterization // J Taiwan Inst Chem Eng. 2022. V. 138. Р. 104464. doi: 10.1016/j.jtice.2022.104464.Xu J. et al. Biobased novolac resins cured with DGEBA using water-insoluble fraction of pyrolysis bio-oil: Synthesis and characterization // J Taiwan Inst Chem Eng. 2022. V. 138. Р. 104464. doi: 10.1016/j.jtice.2022.104464.Celikbag Y. et al. Pyrolysis oil substituted epoxy resin: Improved ratio optimization and crosslinking efficiency // J. Appl. Polym. Sci. 2015. V. 132. (28). P. 42239. DOI:10.1002/app.42239.Celikbag Y. et al. Pyrolysis oil substituted epoxy resin: Improved ratio optimization and crosslinking efficiency // J. Appl. Polym. Sci. 2015. V. 132. (28). P. 42239. DOI:10.1002/app.42239.Liu Y. et al. Preparation and Characterization of Epoxy Resin Cross-Linked with High Wood Pyrolysis Bio-Oil Substitution by Acetone Pretreatment // Polymers. 2017. V. 9. P. 106. doi: 10.3390/polym9030106.Liu Y. et al. Preparation and Characterization of Epoxy Resin Cross-Linked with High Wood Pyrolysis Bio-Oil Substitution by Acetone Pretreatment // Polymers. 2017. V. 9. P. 106. doi: 10.3390/polym9030106.Bridgwater A.V. Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading // Biomass and bioenergy. 2012. V. 38. P. 68–94. doi: 10.1016/j.biombioe.2011.01.048.Bridgwater A.V. Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading // Biomass and bioenergy. 2012. V. 38. P. 68–94. doi: 10.1016/j.biombioe.2011.01.048.Barde M., Adhikari S., Via B.K., Auad M.L. Synthesis and characterization of epoxy resins from fast pyrolysis bio-oil // Green Materials. 2018. V. 6(2). P. 76–84. doi: 10.1680/jgrma.17.00038.Barde M., Adhikari S., Via B.K., Auad M.L. Synthesis and characterization of epoxy resins from fast pyrolysis bio-oil // Green Materials. 2018. V. 6(2). P. 76–84. doi: 10.1680/jgrma.17.00038.Asafu-Adjaye O.A. et al. Fast Pyrolysis Bio-Oil-Based Epoxy as an Adhesive in Oriented Strand Board Production // Polymers. 2022. V. 14. Р. 1244. doi: 10.3390/polym14061244.Asafu-Adjaye O.A. et al. Fast Pyrolysis Bio-Oil-Based Epoxy as an Adhesive in Oriented Strand Board Production // Polymers. 2022. V. 14. Р. 1244. doi: 10.3390/polym14061244.Saravana Sathiya Prabhahar R., Vasiraja N., Magesh Shankar E.R. Application of Prosopis juliflora based bio oil in natural fibre rein-forced composite laminates // Materials Today: Proceedings. 2022. V. 62. P. 3411–3415. doi: 10.1016/j.matpr.2022.04.272.Saravana Sathiya Prabhahar R., Vasiraja N., Magesh Shankar E.R. Application of Prosopis juliflora based bio oil in natural fibre rein-forced composite laminates // Materials Today: Proceedings. 2022. V. 62. P. 3411–3415. doi: 10.1016/j.matpr.2022.04.272.Pappa C., Feghali E., Vanbroekhoven K., Triantafyllidis K.S. Recent advances in epoxy resins and composites derived from lignin and related bio-oils // Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry. 2022. V. 38. Р. 100687. doi: 10.1016/j.cogsc.2022.100687.Pappa C., Feghali E., Vanbroekhoven K., Triantafyllidis K.S. Recent advances in epoxy resins and composites derived from lignin and related bio-oils // Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry. 2022. V. 38. Р. 100687. doi: 10.1016/j.cogsc.2022.100687.Hidalgo P., Salgado L., Ibacache N., Hunter R. Influence of Biochar and Bio-Oil Loading on the Properties of Epoxy Resin Composites // Polymers. 2023. V. 15. Р. 1895. doi: 10.3390/polym15081895.Hidalgo P., Salgado L., Ibacache N., Hunter R. Influence of Biochar and Bio-Oil Loading on the Properties of Epoxy Resin Composites // Polymers. 2023. V. 15. Р. 1895. doi: 10.3390/polym15081895.Agbo P., Mali A., Deng D., Zhang L. Bio-Oil-Based Epoxy Resins from Thermochemical Processing of Sustainable Resources : A Short Review // J. Compos. Sci. 2023. V. 7. Р. 374. doi: 10.3390/jcs7090374.Agbo P., Mali A., Deng D., Zhang L. Bio-Oil-Based Epoxy Resins from Thermochemical Processing of Sustainable Resources : A Short Review // J. Compos. Sci. 2023. V. 7. Р. 374. doi: 10.3390/jcs7090374.Moller J.C., Berry R.J., Foster H.A. On the Nature of Epoxy Resin Post-Curing // Polymers. 2020. Vol. 12. P. 466. DOI: 10.3390/polym12020466.Moller J.C., Berry R.J., Foster H.A. On the Nature of Epoxy Resin Post-Curing // Polymers. 2020. Vol. 12. P. 466. DOI: 10.3390/polym12020466.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.