貝殼微粉的改性及其作為功能性填料在聚合物基復(fù)合材料中的應(yīng)用.pdf

1、廢棄貝殼日益堆積造成了嚴(yán)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(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要課題。貝殼是一種天然的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化復(fù)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(jī)質(zhì)。這種特殊的生物礦化使貝殼具有普通碳酸鈣無(wú)可比擬的強(qiáng)度和韌性，已被嘗試作為增強(qiáng)填料應(yīng)用于聚合物材料領(lǐng)域。
　　本研究將貝殼增強(qiáng)與染料著色的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，通過(guò)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(qiáng)、著色于一體的多功能填料(DPSP)，并通過(guò)XRD、FTIR、XPS、SEM、TGA/DTG、接觸角等技術(shù)對(duì)其進(jìn)行化學(xué)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(shù)脂熔融共混，制備DPSP/LDPE和DPSP/ABS復(fù)合材料，并研究了DPSP的填充濃度對(duì)聚合物復(fù)合材料機(jī)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(jī)基團(tuán)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(dá)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(yīng)用于聚合物材料領(lǐng)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(dān)部分外界載荷、傳遞應(yīng)力并阻礙聚合物大分子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。DPSP/LDPE復(fù)合材料呈現(xiàn)優(yōu)異的著色性能，其強(qiáng)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(yīng)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(kuò)張為裂紋，使材料的沖擊強(qiáng)度有所提高。為了均衡DPSP/LDPE復(fù)合材料的強(qiáng)度、剛度和韌性，DPSP最大填充比例可達(dá)10wt.％。然而，DPSP在ABS基體中分散較差，產(chǎn)生明顯團(tuán)聚，較多的DPSP微粒游離于基體中，破壞了復(fù)合材料的整體連續(xù)性，且不能夠承擔(dān)外界載荷、吸收沖擊能。因此，DPSP/ABS復(fù)合材料的強(qiáng)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