СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ЛУБЯНЫХ ВОЛОКОН И КОСТРЫ ИЗ СТЕБЛЯ КРАПИВЫ ДВУДОМНОЙ (URTICA DIOICA L.), ОБРАБОТАННОГО ГОРЯЧЕЙ ВОДОЙ В ЖИДКОМ СОСТОЯНИИ

Д.В. Чащилов, Н.В. Бычин
DOI: 10.25699/SSSB.2022.41.1.011 Download PDF
Аннотация: При использовании лубяных культур для получения растительных волокон образуется большое количество неволокнистой фракции – костры. Лубяные волокна могут быть применены в качестве армирующего наполнителя полимерных композиционных материалов (ПКМ). Костра может быть использована для получения биочара – твёрдого остатка процесса пиролиза. В связи с этим актуально изучение поведения волокон и костры при тепловом воздействии. Предметом экспериментального исследования выступили стебли крапивы двудомной (Urtica dioica L.) весеннего сбора. Цель – изучение процесса термического разложения лубяных волокон и костры. Использовались термогравиметрический анализ (ТГА) и дифференциальный термический анализ (ДТА). Растительное сырьё разрезалось на фрагменты длиной от 120 до 150 мм. Проводилась гидротермическая предварительная обработка – варка в горячей воде в жидком состоянии под повышенным давлением и промывка горячей водой. Температура варки 140 гр.С, длительность – один час, модуль варки 1:10 (твёрдое : жидкость, масс.). Выход продукта после обработки 85,3%. Продукт механическим реттингом разделялся на лубяные волокна и частицы костры, в количестве 8,4% и 91,6%, масс., соответственно. Испытывались образцы путём ТГА, ДТА в синхронном термоанализаторе DTG-60 (Shimadzu Corporation, Киото, Япония), используя алюминиевые тигли, навеску3 мг, атмосферу азота, расход 40 мл/мин, скорость нагрева 100С/мин, предельная температура 6000С. Установлено, что термическое разложение образцов трёхстадийное: 1) при температуре до 115 гр.С и 100 гр.С, соответственно, для лубяных волокон и костры, испаряется вода; 2) до температуры 3900С происходит разложение термолабильных компонентов растительного сырья, наблюдается резкий пик при температуре 3630С и 3720С, соответственно, для лубяных волокон и костры; 3) при температуре свыше 400 гр.С наблюдается плавное разложение наиболее термостойких компонентов. Эндотермические эффекты для костры на первой и второй стадиях в два и полтора раза, соответственно, превышают эффекты для лубяных волокон. Содержание воды – 2,7% и 5,2%, убыль массы на второй стадии – 72,2% и 68,4%, на третьей стадии – 6,1% и 7,6%, твердый остаток – 19,0% и 18,8%, соответственно, для лубяных волокон и костры. Результаты могут быть использованы: 1) для определения предельных температур обработки лубяных волокон крапивы двудомной, как армирующего наполнителя ПКМ, температура не должна превышать 2050С; 2) для оценки пригодности костры крапивы двудомной для получения биочара – возможно проводить медленный пиролиз при температуре до 600 гр.С, с выходом ≈19%; 3) для разработки перспективной комплексной технологии переработки растительного сырья.
Ключевые слова: растительное сырьё, растительные волокна, предварительная обработка, армирующий наполнитель, полимерные композиционные материалы, термогравиметрический анализ, дифференциальный термический анализ, экспериментальное исследование, биочар, медленный пиролиз.

Контакты

Россия, 659305, Алтайский край, г. Бийск,
ул. Трофимова, 27, к. 404Б
Тел. +7-923-162-93-27
(ответственный секретарь -
Голых Роман Николаевич)
e-mail: info@s-sibsb.ru

Свидетельство