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

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.

Выпуски

Главное меню

Контакты

Свидетельство

Последний выпуск