Композиционные полимерные материалы на основе полиолефинов и концентрированного остатка гидрокрекинга гудрона

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.

1. Симонов-Емельянов И.Д. Структура и свойства дисперснонаполненных полимерных композиционных материалов. СПб.: Профессия. 2024. 280 с.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. Богомолов А.И., Темянко М.Б., Хотынцева Н.И. Современные методы исследования нефтей: справ.-метод. пособие. Л.: Недра. 1984. 431с.

20. 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.