DIOPSYD AS A FILLER IN EPOXY POLYMERS
Authors: Твердов И.Д. , Готлиб Е.М. , Нцуму Р.Ш. , Ямалеева Е.С. 
Published: September 2023

Применение кальций-магниевых силикатов, например диопсида, представляет интерес для получения полимерных композиций, керамических и других видов материалов. Однако, Слюдянское месторождение природного диопсида в Иркутской области России недостаточно разработано и на отечественном рынке имеется дефицит этого минерала. В связи с этим, использование растительного сырья, для синтеза диопсида, является перспективным как с научной, так и с практической точек зрения. Диопсид был получен на основе золы рисовой шелухи – потенциального источника аморфного диоксида кремния, и доломита – источника оксидов магния и кальция. Рентгенографический количественный фазовый анализпоказал, что полученный наполнитель имеет следующий фазовый состав: диопсид – 95%, акерманит – 3%, форстерит – 2%. Анализ кривой распределения пор диопсида по размерам показал, что их диаметр варьируется в пределах от 3 до 20 нм, при этом большее количество пор имеет средний диаметр – 4-6 нм. Определение методом лазерной дифракции показало, что средний размер частиц диопсида 76 мкм. С ростом концентрации кальций магниевого силиката улучшаются антифрикционные свойства материалов – повышается износостойкость, уменьшается коэффициент трения. При этом твердость и адгезия к стали возрастают, особенно в области 10-15 мас.ч. синтезированного наполнителя. Рост содержания гель-фракции у наполненных диопсидом полимеров, свидетельствует об увеличении густоты пространственной сетки, что является причиной увеличения прочности на изгиб эпоксидных композиций.

The use of calcium-magnesium silicates, for example diopside, is of interest for the production of polymer compounds, ceramic and other types of materials. However, the Slyudyansk deposit of natural diopside in the Irkutsk region of Russia is insufficiently developed and there is a shortage of this mineral on the domestic market. In this regard, the study of domestic mineral raw materials, which can be used for the synthesis of diopside, is promising both from a scientific and practical point of view. Diopside was obtained on the basis of rice husk ash, a potential source of amorphous silicon dioxide, and dolomite, a source of magnesium and calcium oxides. Radiographic quantitative phase analysis showed that the resulting diopside has the following phase composition: diopside – 95%, ackermanite – 3%, forsterite – 2%. Analysis of the size distribution curve of diopside pores showed that their diameter varies from 3 to 20 nm, while a larger number of pores have an average diameter of 4-6 nm. The particle size determined by laser diffraction showed that the average particle size of the diopside is 76 microns. With an increase in the concentration of calcium magnesium silicate, the antifriction properties of materials improve – wear resistance increases, the coefficient of friction decreases. At the same time, hardness and adhesion to steel increase in the region of 10-15 wt.h. of synthesized filler. An increase in the gel fraction content of polymers filled with diopside indicates an increase in the density of the spatial mesh, which is the reason for an increase in the bending strength of epoxy compositions.