生物質鈣化物的表面功能化及其對聚丙烯的填充應用.pdf

1、人類生活過程不可避免會產生很多廢棄的生物質鈣化物,如蛋殼、貝殼和骨頭等。它們是由復雜的生物過程合成出來,比天然的含鈣礦物純度更高、結構更精細,但一直沒有得到人們關注和資源化利用。為此,本文提出一種全新的廢棄生物質鈣化物資源化途徑,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晶誘導能力的鈣化物粉體,作為填料制備填充聚丙烯復合材料。本論文對廢棄生物質鈣化物的資源化改性工藝及其填充聚丙烯的應用進行

2、了如下研究:
　　1、研究了天然貝殼粉和經庚二酸表面改性的貝殼粉填充聚丙烯復合材料的制備工藝和結構性能。結果表明,天然貝殼粉對聚丙烯結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晶誘導能力。天然貝殼粉經庚二酸表面改性后,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晶誘導作用,在增加貝殼粉填充聚丙烯復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晶成核機理的影響。結果表明,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與聚丙烯β晶的晶胞參數相似誘導機理,與其中有機質種類與含量無關。<

4、br>　　3、研究了天然貝殼粉對聚丙烯結晶動力學的影響。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晶雙重誘導能力。各項結晶動力學參數顯示,貝殼粉在少量添加時有促進聚丙烯結晶的作用,當貝殼粉添加量增至一定含量時,因部分顆粒發(fā)生團聚,使其有誘導聚丙烯β晶能力的結構無法外露,從而削弱了聚丙烯β晶成核能力。
　　4、研究了雞蛋殼粉和經庚二酸表面改性的蛋殼粉填充聚丙烯復合材料的制備工藝和結構性能。結果表明,有機物含量較高的蛋殼粉

5、對聚丙烯的結晶過程無明顯的異相成核和促進結晶作用,但能夠誘導形成少量β晶型。經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,對復合材料的力學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成核聚丙烯的結構性能的影響。結果表明,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,共混過程中團聚現象也嚴重,使得材料總體力學性能下降。
　　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晶與力學性能的影響。結果表明,接枝反應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組分的尼龍6對β晶聚丙烯結晶形態(tài)的影響。結果表明聚丙