Модифицированные хризотиловые волокна как структурирующий компонент композиционных материалов различного назначения

Актуальность анализа результатов исследований, посвященных различным способам модифицирования волокон хризотилового асбеста, приводящих к структурным изменениям и, как следствие, влияющих на их физико-механические характеристики, обусловлена возможностью расширения областей применения модифицированного хризотила. Также актуальным остается изучение состояния потребительской способности хризотила и хризотилсодержащих материалов с учетом экологического аспекта процессов переработки и использования волокон.

Цель. Комплексный анализ научных работ за период 1967–2025 гг., посвященных вопросам изучения возможности модифицирования волокон хризотилового асбеста. Выявление технологических особенностей различных методов обработки волокна: механического, химического, термического, комбинированного. Анализ влияния метода обработки волокон на изменение их поверхностных и физико-механических свойств.

Методы. В работе систематизированы результаты научного поиска по методам обработки хризотила, структурным особенностям и способам модификации хризотиловых волокон и последующем применении их в качестве структурирующего компонента материалов различного назначения. Выполнен анализ публикационной активности отечественных и зарубежных ученых, подтверждающий актуальность применения хризотила.

Результаты. Произведена классификация способов модификации волокон хризотила по параметрам обработки волокна. Выделены методы термической обработки, механического и химического воздействия, комбинированные способы модифицирования фибрилл хризотила. Указаны технологические параметры каждого из описанных методов, а также представлены структурные изменения хризотилового волокна и возможные области его применения как структурирующего компонента не только при изготовлении хризотилцементных изделий, но и при производстве сорбентов, катализаторов, полимерных материалов, а также в металлургической отрасли.

1. Калинин, Д.В., Денискина, Н.Д., Лохова, Г.Г. Амфиболовые асбесты, их синтез и генезис в природе. Новосибирск : Наука, 1975. 93 с.

2. Кужварт, М. Неметаллические полезные ископаемые. Москва : Мир, 1986. 472 с.

3. Янин, Е.П. Асбест в окружающей среде. Москва : ИМГРЭ, 1997. 176 с.

4. Соболев, Н.Д. Введение в асбестоведение. Москва : Недра, 1971. 280 с.

5. Соболева, М.В. Минералогия волокнистых минералов группы амфиболов и серпентина. Москва : Недра, 1972. 252 с.

6. Berry, G. Models for mesothelioma incidence following exposure to fibers in terms of timing and duration of exposure and the biopersistence of the fibers // Inhal Toxicol. 1999. V. 11. P. 111–130. DOI: 10.1080/089583799197203

7. Кашанский, С.В. Нормативно-правовое обеспечение безопасного, контролируемого использования асбеста в Российской Федерации // Современное состояние и перспективы развития асбестоцементной промышленности стран СНГ Центрально-Азиатского региона в условиях контролируемого, безопасного использования асбестосодержащих изделий и материалов : Региональный международный семинар. Ташкент, 2004. С. 65–69.

8. Stanton, M.F., Layard, M., Tegeris, A., Miller, E., May, M., Morgan, E., Smith, A. Relation of particle dimension to carcinogenicity in amphibole asbestoses and other fibrous minerals // Journal of the National Cancer Institute. 1981. V. 67. P. 965–975.

9. Velasco-García, M.I., Cruz, M.J., Diego, C., Montero, M.A. First identification of pulmonary asbestos fibres in a Spanish population // Lung. 2017. V. 195. P. 671–677. DOI: 10.1007/s00408-017-0042-1

10. Gilham, C., Rake, C., Burdett, G. Pleural mesothelioma and lung cancer risks in relation to occupational history and asbestos lung burden // Occupational and Environmental Medicine. 2016. V. 73. P. 290–299. DOI: 10.1136/oemed-2015-103074

11. Gerde, P., Scolander, P. Absorption of polycyclic aromatic hydrocarbons on asbestos and manmade mineral fibers in the gas phase // Non-occupational Exposure to Mineral Fibers: IARC Scientific Publications. 1989. № 90. P. 140–148. https://doi.org/10.1016/S0021-8502(97)85341-4

12. Блох, Г.С., Парыгин, В.П., Долинская, Г.С. Заменители асбеста в производстве листовых композиционных материалов // Строительные материалы. 1992. № 8. С. 16–18.

13. Гиббз, Г. Мониторинг охраны здоровья и безопасность при использовании других волокнистых материалов // Безопасность и здоровье при производстве и использовании асбеста и других волокнистых материалов : сборник докладов и выступлений Международной конференции, Екатеринбург, 3–7 июня 2002 г. Асбест : Асбестовая ассоциация, 2003. С. 30–38.

14. Готбу, К. Запрет асбеста связан не с радением о здоровье – это экономическая война // Безопасность и здоровье при производстве и использовании асбеста и других волокнистых материалов : сборник докладов и выступлений Международной конференции, Екатеринбург, 3–7 июня 2002 г. Асбест : Асбестовая ассоциация, 2003. С. 24–25.

15. Новейшие исследования по теме «Асбест и здоровье» // Урал Асбест : [сайт]. URL: https://www.uralasbest.ru/health/novejshie-issledovaniya-po-teme-asbest-i-zdorove (дата обращения: 21.04.2026).

16. C162 Asbestos Convention, 1986 // International Labour Organization : [сайт]. URL: https://training.itcilo.org/actrav_cdrom2/en/osh/legis/c162.htm (дата обращения: 21.04.2026).

17. Pigg, D. Regulatory developments – Situation in the United States // Proceedings of the 8th Asbestos International Association Biennial Conference, 11–12 May 1993. P. 36–43.

18. Пуненков, С.Е., Козлов, Ю.С. Хризотил-асбест и ресурсосбережение в хризотил-асбестовой отрасли // Горный журнал Казахстана. 2022. № 1. С. 5–10. DOI: 10.48498/minmag.2022.202.2.001

19. Punenkov, S.E. Composite materials based on natural chrysotile fibers // Chemical Bulletin. 2024. V. 7. № 1. P. 4–21. DOI: 10.58224/2619-0575-2024-7-1-4-21

20. Пуненков, С.Е. Хризотиловые волокна и хризотилцементные изделия на их основе // Горный журнал Казахстана. 2024. № 2. С. 12–25. https://doi.org/10.48498/minmag.2024.226.2.006

21. Месторождения хризотил-асбеста СССР. Москва : Недра, 1967. 512 с.

22. Меренков, Б.Я. Генезис хризотил-асбеста. Москва : Изд-во АН СССР, 1958. 138 с.

23. Меренков, Б.Я., Толстихина, К.И., Шумихина, И.В. Дегидратация хризотил-асбеста и серпофита // Труды ИГЕМ АН СССР. 1959. Вып. 31. С. 54–67.

24. Татаринов, П.М., Карякин, А.Е., Голиков, А.С., Кирюков, В.В., Дыбков, В.Ф. Курс месторождений твердых полезных ископаемых. Ленинград : Недра, 1975. 631 с.

25. Смоликов, А.А., Костин, В.В. Применение высокоэнергетического диспергирования для получения нанотрубок хризотила // Известия вузов. Строительство. 2009. № 2. С. 24–30. EDN: PFALPD

26. Кротиков, В.А., Харитонов, Н.П. Изучение процессов, происходящих при механохимическом воздействии на полиорганосилоксан-силикатные суспензии // Труды 6-го Всесоюзного совещания по жаростойким покрытиям, Ленинград, 20–23 марта 1973 г. Ленинград : Наука, 1975. С. 374–383.

27. Scognamiglio, V., Di Giuseppe, D., Lassinantti Gualtieri, M., Tomassetti, L., Gualtieri, A.F. A Systematic Study of the Cryogenic Milling of Chrysotile Asbestos // Applied Sciences. 2021. V. 11. № 11. Art. 4826. DOI: 10.3390/app11114826

28. Song, P., Peng, T., Sun, H., Yu, Y. Preparation of fibri-form silica via extraction of metal oxide by mix-roasting from chrysotile fibers // Journal of the Chinese Ceramic Society. 2015. V. 43. № 5. P. 692–698. DOI: 10.14062/j.issn.0454-5648.2015.05.20

29. Akylbekov, Ye.Ye., Shevko, V.M., Aitkulov, D.K., Karataeva, G.E. Electrothermal processing of chrysotile-asbestos wastes with production of ferroalloy and extraction of magnesium into the gas phase // Complex Use of Mineral Resources. 2023. V. 327. № 4. P. 74–81. DOI: 10.31643/2023/6445.42

30. Kujawa, M., Kusiorowski, R., Gerle, A. The influence of conventional and low-pressure heat treatment on the course of chrysotile asbestos decomposition // 24th SGEM International Multidisciplinary Scientific Geoconference 2024 : conference proceedings. DOI: 10.5593/sgem2024v/4.2/s17.21

31. Kusiorowski, R., Gerle, A., Kujawa, M., Bloise, A. Kinetic aspects of chrysotile asbestos thermal decomposition process // Minerals. 2025. V. 15. № 6. P. 609. DOI: 10.3390/min15060609

32. Патент № 1620432 СССР, МПК C04B 20/08. Способ распушки асбеста ; заявл. 06.02.1989 ; опубл. 15.01.1991 / Мещеряков Ю.Г., Чистяков Б.З., Балакирева Е.К. Бюл. № 2. 2 с.

33. Везенцев, А.И., Наумова, Л.Н. Повышение эффективности распушки хризотила // Строительные материалы. 2008. № 9. С. 21–22.

34. Турский, В.В., Везенцев, А.И., Наумова, Л.Н., Чупрова, Ю.И., Сидорова, Н.Ю. Интенсификация распушки хризотил-асбеста // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2001. № 9. С. 55–57.

35. Наумова, Л.Н. Структурно-морфологические изменения характеристик хризотила под действием модифицирующих факторов // Казанская наука. 2010. № 10. С. 55–57.

36. Наумова, Л.Н. Повышение физико-механических характеристик цементного композиционного материала на основе модифицированного волокна хризотила // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2025. № 8. С. 8–17. DOI: 10.34031/2071-7318-2025-10-8-8-17

37. Патент № 454151 Швейцарии, МПК C03B 33/00. Procédé de préparation d'une matière colloïdale microcristalline à partir du chrysotile : опубл. 29.07.1969 / Battista O.A. 31 с.

38. Патент № 3458393 США, МПК D31B, C03B. Modified colloidal chrysotile and method of preparing same : опубл. 07.07.1972 / Battista O.A. 6 с.

39. Holmes, E.P., Wilson, J., Schreier, H., Lavkulich, L.M. Processes affecting surface and chemical properties of chrysotile: Implications for reclamation of asbestos in the natural environment // Canadian Journal of Soil Science. 2012. V. 92. P. 229–242. DOI: 10.4141/CJSS2010-014

40. Liu, K., Zhu, B., Feng, Q., Wang, Q. Adsorption of Cu(II) ions from aqueous solutions on modified chrysotile: Thermodynamic and kinetic studies // Applied Clay Science. 2013. V. 80–81. P. 38–45. DOI:10.1016/j.clay.2013.05.014

41. Teixeira, A.P.C., Purceno, A.D., de Paula, C.C.A., da Silva, J.C.C. Efficient and versatile fibrous adsorbent based on magnetic amphiphilic composites of chrysotile/carbon nanostructures for the removal of ethynilestradiol // Journal of Hazardous Materials. 2013. V. 248–249. № 1. P. 295–302. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2013.01.014

42. Maletaškić, J., Stanković, N., Daneu, N., Babić, B., Stoiljković, M., Yoshida, K., Matović, B. Acid leaching of natural chrysotile asbestos to mesoporous silica fiber // Physics and Chemistry of Minerals. 2018. V. 45. P. 343–351. DOI: 10.1007/s00269-017-0924-z

43. Hongo, T., Fukuda, S. Transmission electron microscopy and fourier-transform infrared spectroscopy studies of chrysotile dissolution using a flow-through method // Clay Science. 2023. V. 27. P. 41–48. https://doi.org/10.11362/jcssjclayscience.MS-23-1

44. Кумзеров, Ю.А., Картенко, Н.Ф., Парфеньева, Л.С., Смирнов, И.А., Фокин, А.В., Wlosewicz, D., Misiorek, H., Jezowski, A. Теплоемкость и теплопроводность нанокомпозита хризотиловый асбест−KDP (KH₂PO₄) // Физика твердого тела. 2011. Т. 53. № 5. С. 1033–1036.

45. Патент № 3201196 США. Chrysotile with high specific surface and method of preparing same : опубл. 17.08.1965 /Janey A.B. 87 с.

46. Fonseca, M.G., Airoldi, C. Thermodynamics data of interaction of copper nitrate with native and modified chrysotile fibers in aqueous solution // Journal of Colloid and Interface Science. 2001. V. 240. № 1. P. 229–236. DOI: 10.1006/jcis.2001.7581

47. Girotto, C.P., de Campos, S.D., de Campos, E.A. Chrysotile asbestos treated with phosphoric acid as an adsorbent for ammonia nitrogen // Heliyon. 2020. V. 6. P. 1–9. DOI: 10.1016/j.heliyon.2020.e03397

48. Tan, Y., Zou, Z., Qu, J. Mechanochemical conversion of chrysotile asbestos tailing into struvite for full elements utilization as citric-acid soluble fertilizer // Journal of Cleaner Production. 2021. V. 283. Art. 124637. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.124637

49. Ryu, K.W., Chae, S.C., Jang, Y.N. Carbonation of chrysotile under subcritical conditions // Materials Transactions. 2011. V. 52. № 10. P. 1983–1988.

50. Arynov, K., Auyeshov, A., Yeskibayeva, Ch., Ibrayeva, M., Auyeshov, D. Study of products of fusion of chrysotile asbestos production magnesia wastes and alkaline agents // Industrial Technology and Engineering. 2016. V. 4. № 21. P. 26–33. EDN: XSPRKX

51. Teixeira, A.P.C., Purceno, A.D., Barros, A.S., Lemos, B.R.S. Amphiphilic magnetic composites based on layered vermiculite and fibrous chrysotile with carbon nanostructures: Application in catalysis // Catalysis Today. 2012. V. 190. № 1. P. 133–143. DOI: 10.1016/j.cattod.2012.01.042

52. Papirer, E., Donnet, J.B., Roland, P. Comminution of asbestos: Role of the liquids used as grinding aids // Microscopic Aspects of Adhesion and Lubrication: proceedings. Amsterdam, 1982. P. 449–457.

53. Мальцев, Г.И., Юрьев, Ю.Л. Применение винил- и винилиден-хлоридных латексов при изготовлении асбестового картона // Лесотехнический журнал. 2024. Т. 14. № 1 (53). С. 151–169. DOI: 10.34220/issn.2222-7962/2024.1/9

54. Macher, G.Z., Károly, F., Sung, C.T.B., Beke, D., Torma, A., Gergely, S. Spectroscopic analysis of chrysotile asbestos and its environmental resistance in asbestos cement waste products // Pertanika Journal of Science and Technology. 2024. V. 32. № 6. P. 2441–2458. DOI: 10.47836/pjst.32.6.03

55. Valentim, I.B., Joekes, I. Adsorption of sodium dodecylsulfate on chrysotile // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2006. V. 290. № 1–3. P. 106–111. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2006.05.009

56. Essih, S., Pardo, L., Cecilia, J.A., dos Santos-Gómez, L., Colodrero, R.M.P., Franco, F. Microwave assisted acid treatment for the mineral transformation of chrysotile as an alternative for asbestos waste management // Environmental Geochemistry and Health. 2024. V. 46. P. 332. DOI: 10.1007/s10653-024-01993-6

57. van Meerbeek, V., van der Hitzky, R. Mechanism of the grafting of organosilanes on mineral surfaces II. Secondary reaction during the grafting of alkenylchlorosilanes // Colloid and Polymer Science. 1979. V. 257. P. 178–181. https://doi.org/10.1007/BF01638145

58. Fowler, A., Santelli, C., Teng, H. Fungi induced chemical weathering of asbestiform chrysotile // GSA Annual Meeting 2015: conference abstracts, Baltimore, Maryland, USA. 2015.