生物質(zhì)鈣化物的表面功能化及其對聚丙烯的填充應(yīng)用.pdf

1、人類生活過程不可避免會產(chǎn)生很多廢棄的生物質(zhì)鈣化物,如蛋殼、貝殼和骨頭等。它們是由復(fù)雜的生物過程合成出來,比天然的含鈣礦物純度更高、結(jié)構(gòu)更精細,但一直沒有得到人們關(guān)注和資源化利用。為此,本文提出一種全新的廢棄生物質(zhì)鈣化物資源化途徑,即以碳酸鈣、磷酸鈣為主要無機鈣鹽的廢棄生物質(zhì)鈣化物通過表面改性或熱處理,獲得對聚丙烯具有β晶誘導(dǎo)能力的鈣化物粉體,作為填料制備填充聚丙烯復(fù)合材料。本論文對廢棄生物質(zhì)鈣化物的資源化改性工藝及其填充聚丙烯的應(yīng)用進行

2、了如下研究:
　　1、研究了天然貝殼粉和經(jīng)庚二酸表面改性的貝殼粉填充聚丙烯復(fù)合材料的制備工藝和結(jié)構(gòu)性能。結(jié)果表明,天然貝殼粉對聚丙烯結(jié)晶過程具有明顯的異相成核作用,且還具有一定的聚丙烯β晶誘導(dǎo)能力。天然貝殼粉經(jīng)庚二酸表面改性后,形成表面負載庚二酸鹽的β晶成核劑,對聚丙烯具有明顯的β晶誘導(dǎo)作用,在增加貝殼粉填充聚丙烯復(fù)合材料剛性的同時也提高了材料抗沖擊韌性。
　　2、研究了對聚丙烯有強β晶成核能力的白貝類貝殼粉的β晶成核機理。

3、主要通過調(diào)整熱處理條件,以改變白貝粉中有機組分的含量和無機組分碳酸鈣的晶型,來研究其對聚丙烯結(jié)晶成核機理的影響。結(jié)果表明,當采用360℃處理白貝粉后,白貝粉中碳酸鈣的晶型保持為文石型,對聚丙烯具有較高的β晶成核能力;而采用400℃處理白貝粉后,白貝粉中碳酸鈣的晶型由文石型轉(zhuǎn)變成方解石型,失去了對聚丙烯的β晶成核能力。白貝粉對聚丙烯β晶成核機理為白貝粉中文石型碳酸鈣晶胞參數(shù)與聚丙烯β晶的晶胞參數(shù)相似誘導(dǎo)機理,與其中有機質(zhì)種類與含量無關(guān)。<

4、br>　　3、研究了天然貝殼粉對聚丙烯結(jié)晶動力學(xué)的影響。作為外加異相成核物,天然貝殼粉對聚丙烯同時具有α晶和β晶雙重誘導(dǎo)能力。各項結(jié)晶動力學(xué)參數(shù)顯示,貝殼粉在少量添加時有促進聚丙烯結(jié)晶的作用,當貝殼粉添加量增至一定含量時,因部分顆粒發(fā)生團聚,使其有誘導(dǎo)聚丙烯β晶能力的結(jié)構(gòu)無法外露,從而削弱了聚丙烯β晶成核能力。
　　4、研究了雞蛋殼粉和經(jīng)庚二酸表面改性的蛋殼粉填充聚丙烯復(fù)合材料的制備工藝和結(jié)構(gòu)性能。結(jié)果表明,有機物含量較高的蛋殼粉

5、對聚丙烯的結(jié)晶過程無明顯的異相成核和促進結(jié)晶作用,但能夠誘導(dǎo)形成少量β晶型。經(jīng)庚二酸表面處理后的蛋殼粉具有很強的β晶成核作用,且與聚丙烯基體相容性良好,對復(fù)合材料的力學(xué)性能有很好的剛韌平衡作用。
　　5、研究了豬腿骨粉對填充型β成核聚丙烯的結(jié)構(gòu)性能的影響。結(jié)果表明,在組分相同情況下,骨粉不影響聚丙烯β成核劑的成核效果。由于骨粉中磷酸鈣自身剛性差,共混過程中團聚現(xiàn)象也嚴重,使得材料總體力學(xué)性能下降。
　　6、為了改善具有β成核

6、能力的無機填充物與聚丙烯之間相容性,還通過接枝反應(yīng)將帶偶聯(lián)作用的單體組分和帶β成核作用的單體組分引入碳酸鈣表面,研究了其對聚丙烯的結(jié)晶與力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,接枝反應(yīng)可以限制部分聚丙烯鏈段在碳酸鈣顆粒表面的運動,在冷卻結(jié)晶過程中,能夠更容易與β晶成核劑接觸,生成更多含量的β晶聚丙烯。接枝反應(yīng)提高了填料與樹脂之間的相容性,提高了制品的韌性。
　　7、此外,還研究了作為剛性有機質(zhì)組分的尼龍6對β晶聚丙烯結(jié)晶形態(tài)的影響。結(jié)果表明聚丙