plasticnewsПластические массыPlasticheskie massy0554-2901PLASTMASSY Publishing House (Moscow)10.35164/0554-2901-2026-01-23-28plasticnews-1212Research ArticleСЫРЬЁ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫRAW AND AUXILIARY MATERIALSКомпозиционные полимерные материалы на основе полиолефинов и концентрированного остатка гидрокрекинга гудронаComposite polymer materials based on polyolefins and concentrated residue from tar hydrocrackingЯкубовМ. Р.YakubovM. R.yakubovmr@mail.ruБорисоваЮ. Ю.BorisovaYu. Yu.БорисовД. Н.BorisovD. N.ЯкубоваС. Г.YakubovaS. G.ТазееваЭ. Г.TazeevaE. G.ТазеевД. И.TazeevD. I.КаримоваЛ. К.KarimovaL. K.ХасановА. И.KhasanovA. I.ДебердеевР. Я.DeberdeevR. Ya.Институт органической и физической химии имени А.Е. Арбузова обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Федеральный исследовательский центр “Казанский научный центр Российской академии наук»РоссияA.E. Arbuzov Institute of Organic and Physical Chemistry – Kazan Scientific Center of Russian Academy of SciencesRussian FederationФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»РоссияKazan National Research Technological UniversityRussian Federation202611032026112328Copyright © Якубов М.Р., Борисова Ю.Ю., Борисов Д.Н., Якубова С.Г., Тазеева Э.Г., Тазеев Д.И., Каримова Л.К., Хасанов А.И., Дебердеев Р.Я., 20262026Якубов М.Р., Борисова Ю.Ю., Борисов Д.Н., Якубова С.Г., Тазеева Э.Г., Тазеев Д.И., Каримова Л.К., Хасанов А.И., Дебердеев Р.Я.Yakubov M.R., Borisova Y.Y., Borisov D.N., Yakubova S.G., Tazeeva E.G., Tazeev D.I., Karimova L.K., Khasanov A.I., Deberdeev R.Y.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/1212

Выявлены основные особенности компонентного состава концентрированного остатка гидрокрекинга гудрона (КОГГ), получаемого на НПЗ АО «ТАИФ-НК». Основными компонентами КОГГ являются асфальтены и смолы с суммарным содержанием более 60 масс.%, что позволяет рассматривать этот остаточный нефтепродукт в качестве наполнителя для получения композиционных полимерных материалов, наряду с другими общеизвестными углеродными материалами. В результате сопоставительного анализа асфальтенов и смол КОГГ методами ИК-спектроскопии, масс-спектрометрии МАЛДИ, элементного анализа, ТГА, ЭПР и ААС показаны их основные отличия от нефтяных асфальтенов и смол, выделенных из гудрона. Выявлено, что асфальтены и смолы КОГГ практически по всем показателям имеют существенное отличие в сравнении с аналогичными компонентами гудрона, при этом асфальтены КОГГ в данном случае имеют близкие характеристики со смолами гудрона. Введение КОГГ в полиэтилен и полипропилен приводит к повышению значений их ПТР, при этом изменяются не только реологические, но и прочностные (снижение прочности), деформационные (снижение остаточного удлинения) и температурные (повышение температуры деструкции) свойства получаемых полимерных композиций.

The main features of the component composition of the concentrated residue from tar hydrocracking (CRTH) obtained at the TAIF-NK JSC oil refinery have been identified. The main components of CRTH are asphaltenes and resins with a total content of more than 60% by weight, which allows this residual petroleum product to be considered as a filler for the production of composite polymer materials, along with other well-known carbon materials. A comparative analysis of CRTH asphaltenes and resins using IR spectroscopy, MALDI mass spectrometry, elemental analysis, TGA, electron paramagnetic resonance, and atomic absorption spectroscopy showed their main differences from petroleum asphaltenes and resins extracted from tar. It was found that the asphaltenes and resins of CRTH differ significantly in almost all parameters compared to similar components of tar, while the asphaltenes of CRTH in this case have similar characteristics to the resins of tar. The introduction of CRTH into polyethylene and polypropylene leads to an increase in their MFI values, while changing not only rheological but also strength (decrease in strength), deformation (decrease in residual elongation) and temperature (increase in degradation temperature) properties of the resulting polymer compositions.

полимерные материалыполиолефинынаполнителиконцентрированный остаток гидрокрекинга гудронаасфальтенысмолыpolymer materialspolyolefinsfillersconcentrated tar hydrocracking vacuum residueasphaltenesresinsРабота выполнена за счет предоставленного в 2024 году Академией наук Республики Татарстан гранта (Соглашение № 19/2024-ФИП) на осуществление фундаментальных и прикладных научных работ в научных и образовательных организациях, предприятиях и организациях реального сектора экономики Республики Татарстан.ReferencesСимонов-Емельянов И.Д. Структура и свойства дисперснонаполненных полимерных композиционных материалов. СПб.: Профессия. 2024. 280 с.Симонов-Емельянов И.Д. Структура и свойства дисперснонаполненных полимерных композиционных материалов. СПб.: Профессия. 2024. 280 с.Салахов И.И., Калугина Е.В., Моисеевская Г.В., Маслеников И.И., Камаев Д.В., Закиров И.Ф., Фатыхов М.Г. Влияние характеристик технического углерода на свойства концентратов полиэтиленового компаунда и труб на его основе // Пластические массы. 2017. №11–12. С. 30–35. EDN: YQRKIN.Салахов И.И., Калугина Е.В., Моисеевская Г.В., Маслеников И.И., Камаев Д.В., Закиров И.Ф., Фатыхов М.Г. Влияние характеристик технического углерода на свойства концентратов полиэтиленового компаунда и труб на его основе // Пластические массы. 2017. №11–12. С. 30–35. EDN: YQRKIN.Галиханов М.Ф., Еремеев Д.А., Дебердеев Р.Я. Электреты на основе композиции полиэтилена высокого давления с техническим углеродом // Пластические массы. 2002. №10. С. 26–28.Галиханов М.Ф., Еремеев Д.А., Дебердеев Р.Я. Электреты на основе композиции полиэтилена высокого давления с техническим углеродом // Пластические массы. 2002. №10. С. 26–28.Zhansakova K.S., Mitryaeva N.S. & Strizhak E.A. Study of the effect of carbon black pigment grades on properties of polypropylene-based composites // Oil and Gas Engineering. 2018. V. 2007(1). 040016. DOI: 10.1063/1.5051943.Zhansakova K.S., Mitryaeva N.S. & Strizhak E.A. Study of the effect of carbon black pigment grades on properties of polypropylene-based composites // Oil and Gas Engineering. 2018. V. 2007(1). 040016. DOI: 10.1063/1.5051943.Пыхтин А.А., Симонов-Емельянов И.Д., Ковалева А.Н., Цветкова К.С. Характеристики дисперсных частиц шунгита и проектирование составов наполненных полимерных композиционных материалов с разными типами структур и свойствами // Пластические массы. 2024. №4. С. 31–37. DOI: 10.35164/0554-2901-2024-04-31-37.Пыхтин А.А., Симонов-Емельянов И.Д., Ковалева А.Н., Цветкова К.С. Характеристики дисперсных частиц шунгита и проектирование составов наполненных полимерных композиционных материалов с разными типами структур и свойствами // Пластические массы. 2024. №4. С. 31–37. DOI: 10.35164/0554-2901-2024-04-31-37.Eterigho-Ikelegbe O., Yoro K.O., Bada S. Coal as a filler in polymer composites: a review // Resources, Conservation and Recycling. 2021. V. 174. 105756. DOI: 10.1016/j.resconrec.2021.105756.Eterigho-Ikelegbe O., Yoro K.O., Bada S. Coal as a filler in polymer composites: a review // Resources, Conservation and Recycling. 2021. V. 174. 105756. DOI: 10.1016/j.resconrec.2021.105756.Стручкова Т.С., Васильев А.П., Охлопкова А.А., Павлова Е.И., Алексеев А.Г. Исследование влияния талька и технического углерода на структуру и свойства политетрафторэтилена // Полимерные материалы и технологии. 2021. Т. 7(4). С. 39–49. DOI: 10.32864/polymmattech-2021-7-4-39-49.Стручкова Т.С., Васильев А.П., Охлопкова А.А., Павлова Е.И., Алексеев А.Г. Исследование влияния талька и технического углерода на структуру и свойства политетрафторэтилена // Полимерные материалы и технологии. 2021. Т. 7(4). С. 39–49. DOI: 10.32864/polymmattech-2021-7-4-39-49.Ok S., Samuel J., Bahzad D., Safa M. A., Hejazi M. A., Trabzon L. The Asphaltenes: State-of-the-Art Applications and Future Perspectives in Materials Science // Energy & Fuels. 2024. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.4c00060.Ok S., Samuel J., Bahzad D., Safa M. A., Hejazi M. A., Trabzon L. The Asphaltenes: State-of-the-Art Applications and Future Perspectives in Materials Science // Energy & Fuels. 2024. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.4c00060.Kamkar M., Natale G. A review on novel applications of asphaltenes: A valuable waste // Fuel. 2021. V. 285. 119272. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119272.Kamkar M., Natale G. A review on novel applications of asphaltenes: A valuable waste // Fuel. 2021. V. 285. 119272. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.119272.Eshraghian A., Kamkar M., & Sundararaj U. Asphaltene/polymer composites: Morphology, compatibility, and rheological properties // The Canadian Journal of Chemical Engineering. 2023. V. 101(3). P. 1421–1439. DOI: 10.1002/cjce.24564.Eshraghian A., Kamkar M., & Sundararaj U. Asphaltene/polymer composites: Morphology, compatibility, and rheological properties // The Canadian Journal of Chemical Engineering. 2023. V. 101(3). P. 1421–1439. DOI: 10.1002/cjce.24564.Borisova Y.Y., Minzagirova A.M., Galikhanov M.F., Zaripov R.B., Spiridonova R.R., Yakubov M.R., Borisov D.N. Potential of industrial symbiosis of petroleum residues and recycled polyethylene // Petroleum Science and Technology. 2024. V. 43(1). P. 1–18. DOI: 10.1080/10916466.2024.2353279.Borisova Y.Y., Minzagirova A.M., Galikhanov M.F., Zaripov R.B., Spiridonova R.R., Yakubov M.R., Borisov D.N. Potential of industrial symbiosis of petroleum residues and recycled polyethylene // Petroleum Science and Technology. 2024. V. 43(1). P. 1–18. DOI: 10.1080/10916466.2024.2353279.Borisova Y.Y., Minzagirova A.M., Gilmanova A.R., Galikhanov M.F., Borisov D.N., Yakubov M.R. Heavy oil residues: application as a low-cost filler in polymeric materials // Civil Engineering Journal. 2019. V. 5(12). P. 2554–2568. DOI: 10.28991/cej-2019-03091432.Borisova Y.Y., Minzagirova A.M., Gilmanova A.R., Galikhanov M.F., Borisov D.N., Yakubov M.R. Heavy oil residues: application as a low-cost filler in polymeric materials // Civil Engineering Journal. 2019. V. 5(12). P. 2554–2568. DOI: 10.28991/cej-2019-03091432.Minzagirova A.M., Gilmanova A.R., Borisova Y.Y., Borisov D.N., Galikhanov M.F., Ziganshin M.A., Yakubov M.R. Polyolefin composition materials filled with oil asphaltenes and their functionalized derivatives // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. 2020. Т. 13(3). С. 408–417. DOI: 10.17516/1998-2836-0193.Minzagirova A.M., Gilmanova A.R., Borisova Y.Y., Borisov D.N., Galikhanov M.F., Ziganshin M.A., Yakubov M.R. Polyolefin composition materials filled with oil asphaltenes and their functionalized derivatives // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. 2020. Т. 13(3). С. 408–417. DOI: 10.17516/1998-2836-0193.Melekhina V.Y., Vlasova A.V., Ilyin S.O. Asphaltenes from Heavy Crude Oil as Ultraviolet Stabilizers against Polypropylene Aging // Polymers. 2023. V. 15(21). 4313. DOI: 10.3390/polym15214313.Melekhina V.Y., Vlasova A.V., Ilyin S.O. Asphaltenes from Heavy Crude Oil as Ultraviolet Stabilizers against Polypropylene Aging // Polymers. 2023. V. 15(21). 4313. DOI: 10.3390/polym15214313.Siddiqui M.N., Redhwi H.H., Younas M., Al-Arfaj A.A., Hussain S., Naim M. Durability study of asphaltene-reinforced HDPE and LDPE composites under UV irradiation and local weathering exposure // Polymer Bulletin. 2021. V. 78, P. 4487–4503. DOI: 10.1007/s00289-020-03326-w.Siddiqui M.N., Redhwi H.H., Younas M., Al-Arfaj A.A., Hussain S., Naim M. Durability study of asphaltene-reinforced HDPE and LDPE composites under UV irradiation and local weathering exposure // Polymer Bulletin. 2021. V. 78, P. 4487–4503. DOI: 10.1007/s00289-020-03326-w.Evdokimov I.N., Fesan A.A., Losev A.P. Asphaltenes: Absorbers and scatterers at near-ultraviolet–visible–near-infrared wavelengths // Energy & Fuels. 2017. V. 31(4). P. 3878–3884. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.7b00114.Evdokimov I.N., Fesan A.A., Losev A.P. Asphaltenes: Absorbers and scatterers at near-ultraviolet–visible–near-infrared wavelengths // Energy & Fuels. 2017. V. 31(4). P. 3878–3884. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.7b00114.Konovnin A.A., Presnyakov V.V., Shigabutdinov R.A., Akhunov R.N., Idrisov M.R., Novikov M.A., Khramov A.A., Urazaikin A.S., Shigabutdinov A.K. Deep processing of heavy resids based on TAIF-NK JSC heavy residue conversion complex // Chem. Technol. Fuels Oils. 2023. V. 59, N1. P. 1–6. DOI: 10.1007/s10553-023-01493-w.Konovnin A.A., Presnyakov V.V., Shigabutdinov R.A., Akhunov R.N., Idrisov M.R., Novikov M.A., Khramov A.A., Urazaikin A.S., Shigabutdinov A.K. Deep processing of heavy resids based on TAIF-NK JSC heavy residue conversion complex // Chem. Technol. Fuels Oils. 2023. V. 59, N1. P. 1–6. DOI: 10.1007/s10553-023-01493-w.Khramov A.A., Idrisov M.R., Presnyakov V.V., Shigabutdinov R.A., Akhunov R.N., Novikov M.A., Konovnin A.A., Urazaikin A.S., Shigabutdinov A.K. Methods of Conversion of Residual Product of Combined Thermo-and Hydrocracking of Heavy Resid // Chem. Technol. Fuels Oils. 2023. V. 59, N1. P. 17–21. DOI: 10.1007/s10553-023-01496-7.Khramov A.A., Idrisov M.R., Presnyakov V.V., Shigabutdinov R.A., Akhunov R.N., Novikov M.A., Konovnin A.A., Urazaikin A.S., Shigabutdinov A.K. Methods of Conversion of Residual Product of Combined Thermo-and Hydrocracking of Heavy Resid // Chem. Technol. Fuels Oils. 2023. V. 59, N1. P. 17–21. DOI: 10.1007/s10553-023-01496-7.Богомолов А.И., Темянко М.Б., Хотынцева Н.И. Современные методы исследования нефтей: справ.-метод. пособие. Л.: Недра. 1984. 431с.Богомолов А.И., Темянко М.Б., Хотынцева Н.И. Современные методы исследования нефтей: справ.-метод. пособие. Л.: Недра. 1984. 431с.Borisova Y.Y., Mironov N.A., Yakubova S.G., Borisov D.N., Kosachev I.P., Yakubov M.R. Application of ethylene tar as an additive in visbreaking of petroleum vacuum residue // Energy & Fuels. 2021. V. 35(19). P. 15684–15694. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.1c02399.Borisova Y.Y., Mironov N.A., Yakubova S.G., Borisov D.N., Kosachev I.P., Yakubov M.R. Application of ethylene tar as an additive in visbreaking of petroleum vacuum residue // Energy & Fuels. 2021. V. 35(19). P. 15684–15694. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.1c02399.

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