貝殼微粉的改性及其作為功能性填料在聚合物基復合材料中的應用.pdf

1、廢棄貝殼日益堆積造成了嚴重的環(huán)境污染和健康危害，因此，貝殼的資源化利用已經(jīng)成為以廢物再利用為目的實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的重要課題。貝殼是一種天然的有機-無機雜化復合材料，其95％的主要成分是碳酸鈣，還有少量氨基酸和多糖等有機質(zhì)。這種特殊的生物礦化使貝殼具有普通碳酸鈣無可比擬的強度和韌性，已被嘗試作為增強填料應用于聚合物材料領域。
　　本研究將貝殼增強與染料著色的優(yōu)勢相結(jié)合，通過珍珠貝貝殼粉(PSP)的剛果紅染料(CR)表面改性，制備了一

2、種集填充、增強、著色于一體的多功能填料(DPSP)，并通過XRD、FTIR、XPS、SEM、TGA/DTG、接觸角等技術對其進行化學結(jié)構(gòu)、微觀形貌、熱性能、表面性能的全面表征。然后，將DPSP分別與純LDPE和ABS樹脂熔融共混，制備DPSP/LDPE和DPSP/ABS復合材料，并研究了DPSP的填充濃度對聚合物復合材料機械性能、熱性能和著色性能的影響。
　　研究結(jié)果表明，DPSP主要成分為方解石型碳酸鈣，其表面豐富的有機基團有利

3、于改善填料與聚合物基體的界面相容性。DPSP的粒徑在3μm以下的比例達90％，且具有良好的熱穩(wěn)定性和親水、親油兩親性，因此，DPSP作為功能性填料應用于聚合物材料領域具有可行性。由于填料微粒在LDPE基體中分散均勻，與基體界面粘結(jié)良好，DPSP能夠承擔部分外界載荷、傳遞應力并阻礙聚合物大分子的相對運動。DPSP/LDPE復合材料呈現(xiàn)優(yōu)異的著色性能，其強度、剛度、熱穩(wěn)定性和耐熱性能均隨填料填充比例的增加而顯著提高;低濃度的填料微粒作為應力

4、集中體誘發(fā)大量的銀紋和剪切帶吸收能量，阻止銀紋擴張為裂紋，使材料的沖擊強度有所提高。為了均衡DPSP/LDPE復合材料的強度、剛度和韌性，DPSP最大填充比例可達10wt.％。然而，DPSP在ABS基體中分散較差，產(chǎn)生明顯團聚，較多的DPSP微粒游離于基體中，破壞了復合材料的整體連續(xù)性，且不能夠承擔外界載荷、吸收沖擊能。因此，DPSP/ABS復合材料的強度和韌性均隨填料濃度的增加而大幅度下降，但其剛度、熱穩(wěn)定性和耐熱性卻得到了改善。DP