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

1、人類生活過程不可避免會(huì)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(xì),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(jī)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(duì)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(duì)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(jìn)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(duì)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(fù)載庚二酸鹽的β晶成核劑,對(duì)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(shí)也提高了材料抗沖擊韌性。
　　2、研究了對(duì)聚丙烯有強(qiáng)β晶成核能力的白貝類貝殼粉的β晶成核機(jī)理。

3、主要通過調(diào)整熱處理?xiàng)l件,以改變白貝粉中有機(jī)組分的含量和無機(jī)組分碳酸鈣的晶型,來研究其對(duì)聚丙烯結(jié)晶成核機(jī)理的影響。結(jié)果表明,當(dāng)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(duì)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(duì)聚丙烯的β晶成核能力。白貝粉對(duì)聚丙烯β晶成核機(jī)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(jī)理,與其中有機(jī)質(zhì)種類與含量無關(guān)。<

4、br>　　3、研究了天然貝殼粉對(duì)聚丙烯結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的影響。作為外加異相成核物,天然貝殼粉對(duì)聚丙烯同時(shí)具有α晶和β晶雙重誘導(dǎo)能力。各項(xiàng)結(jié)晶動(dòng)力學(xué)參數(shù)顯示,貝殼粉在少量添加時(shí)有促進(jìn)聚丙烯結(jié)晶的作用,當(dāng)貝殼粉添加量增至一定含量時(shí),因部分顆粒發(fā)生團(tuán)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(jī)物含量較高的蛋殼粉

5、對(duì)聚丙烯的結(jié)晶過程無明顯的異相成核和促進(jìn)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(qiáng)的β晶成核作用,且與聚丙烯基體相容性良好,對(duì)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(duì)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(tuán)聚現(xiàn)象也嚴(yán)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(jī)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(duì)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(yùn)動(dòng),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(jī)質(zhì)組分的尼龍6對(duì)β晶聚丙烯結(jié)晶形態(tài)的影響。結(jié)果表明聚丙