蛋壳粉填充改性聚丙烯基木塑复合材料性能研究

２ １ 蛋 壳粉 用量 对 ＷＰ ． Ｃ力学性 能的影 响 图１ 为蛋 壳粉 用量对 ＷＰ Ｃ拉 伸强度 、 冲击 强度 的影 响。 由图 １ 以看 出 ， 可 随着 蛋壳 粉用量 的增加 ， ＷＰ Ｃ的拉 伸强度 先增 加后 降低 ， 在蛋壳 粉用量 为 １ ０ 份 时 ， Ｃ的拉 伸强 度最大 ， ２ ． １Ｍ ａ ＷＰ 为 ４ ８ Ｐ 。图 １表
１ ５
５
１ ５
ｌ Ｏ
１ ５
１ ５
ｌ ５
２ Ｏ
１ ５
ＫＨ 一 ５ ０ ５
０． ５
０． ５
０． ５
０５ ．
０． ５
高 速混 合 机 ：ＨＲ一５ Ｓ ０型 ， 家 港 市 亿 利 机 械 张
有 限公 司 ；
在 同 向双螺 杆 挤 出 机 中挤 出造 粒 ， 出 时从 料 挤 斗到 机 头 的 各 段 温 度 设 为 １ ０ １０ １５ １５ １ ０ ５／６ ／６／ ６／ ７／
木 粉 ：５ ｚ ２０Ｉ ． ｍ，邳州 官 湖板 材厂 ； 乙烯 一乙 酸 乙烯 酯 塑 料 （ Ｖ Ｃ） ６ １ Ｍ，扬 Ｅ Ａ ： １０
木 粉
４ ０
４ ０
４ ０
４ ０
４ ０
子 石化 一巴斯夫 有 限责任 公 司 。
１２ 设 备 及 仪 器 ．
蛋壳 粉
ＥＶ ＡＣ
０
糌
世
皓
豁
蛋壳 粉用 量 ／ 份
蛋壳 粉用 量 ／份
图 ４ 蛋 壳 粉 用量 对 ＷＰ 的 ＭＦ 的影 响 Ｃ Ｒ
图 ２ 蛋 壳粉 用 量 对 ＷＰ Ｃ断 裂 伸 长率 、 度 的影 响 硬
聂 恒 凯 ， ： 壳 粉 填 充 改 性 聚丙 烯 基 木 塑 复 合 材 料 性 能研 究 等 蛋
１ 实验 部分
１ １ 原 材料 ．
将 蛋 壳加 入料 理机 中反 复 精磨 制成 蛋壳 粉 ，５ ２０
ｍ 过筛备 用 。按 表 １配 方 先 将 木 粉 、 壳 粉 投 入 蛋
高速混 合 机 中 ，０ ￣ 高 温 除 湿 。３ｒｉ 从 高 速 １０Ｃ时 ｎ后 ａ
Ｐ Ｔ０ ， Ｐ：３ Ｓ 中石 化青 岛 大炼 油公 司 ；
禽 蛋 是全 人类 共 同 的优 质 动 物 性 食 品 ， 随着 禽 蛋生产 与 消 费 的 日益 增 加 ， 不 可食 用 部 分— —蛋 其
壳就 大量 产生 。在一 个 千 万 人 口的城 市 ， 每人 每 若 天丢弃 一 个蛋 壳 ， 通 常 蛋 壳 在 全 蛋质 量 中 的 比重 按
份 有 限公 司 ；
拉 力 试 验 机 ： Ｉ ０ ０ Ａ型 ， 铁 科 技 股 份 有 Ａ 一７ ０ Ｌ 高
限公 司 ；
白质 、 糖类 及原 卟 啉 色 素等 。笔 者 将 蛋 壳 精 磨 制 多 粉， 用于 填充 改 性 聚 丙 烯 （ Ｐ） 木 塑 复 合 材 料 ， Ｐ 基 制
２ ３
蛋 清 的蛋 白质 水解 后 会 生 成 透 明质 酸 、 氨基 酸 等物
（） ３ 蛋壳 粉用 量 为 １ ０份 时 ， Ｃ的综合 性 能最 ＷＰ
１ 。 主
质 。这 些物 质在 加 工 过 程 中会 从 树 脂 基 体 中析 出 ， 在 ＷＰ Ｃ表 面形 成 一层 润 滑 油膜 ， 以降 低 ＷＰ 可 Ｃ与
以改 善 ＷＰ Ｃ的 加 工性 能 。ＷＰ 的 ＭＦ 升 高 是 因 Ｃ Ｒ
为蛋壳 的物 理组成 主要 是真 壳与壳 内膜两部 分 。但
时 ， Ｃ的断裂 伸长率 略有 上升 ， ＷＰ 变化 趋势 平稳 ，５ １
由于蛋清 粘 附 ， 打蛋 后壳膜 上 包被 着 蛋 清 。 膜 与 壳
＼
口
略有 降低 。从 显微 结 构 看 ， 壳 中碳 酸 钙 呈现 不 规 蛋
则 的多孔 结构 ， 与化 学 合 成碳 舀 ． ＼ 暇 毋 结 这 酸钙 的坚 实 片状 构 有 区别 ］ 。这 种 多 孔 不 规 则 结 构 可将 气 体 封 闭
６ ６ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ● Ｏ ９ ８ ７ ６ ５ ４
蛋壳 粉 ：５ ｍ，自制 ； ２０ 聚 乙烯 接 枝 马 来 酸 酐 （ Ｅ ｇＭＡ ：接 枝 率 Ｐ —— Ｈ）
０ ８ ， 京华都 科 技实 业有 限公 司 ； ．％ 南
混 合机 加 料 口处 投 入 Ｋ 一５０ 对 木 粉 、 Ｈ ５， 蛋壳 粉 进
行 表 面处 理 。 １ｍｉ 将 Ｐ Ｐ － Ｈ、 Ｖ Ｃ一 ｎ后 Ｐ、 Ｅ ｇＭＡ Ｅ Ａ － ． － 起 投入 高 速混 合机 ，０（时 混合 ２ｒｉ 下料 。 ６￣ ２ ｎ后 ａ
维卡 软化 温度 测 定仪 ： ＷＢ一３ ０ Ｘ ０ Ｆ型 ， 德 大 承 华 试验 机 有 限公 司 ； 料 理 机 ： Ｌ—Ｃ ３ Ｊ Ｙ ０ ０型 ， 阳股份 有 限公 司。 九
１３ Ｗ Ｐ 的 制 备 ． Ｃ
得 Ｐ／ Ｐ 木粉／ 壳 粉 复 合 材 料 （ Ｃ ， 究 蛋 壳 粉 蛋 ＷＰ ） 研 用量 对 ＷＰ Ｃ性 能 的影 响 Ｊ 。
有机 物 占蛋 壳 的 ３ ～６ 。无 机 物 中包 括 碳 酸钙 ％ ％ ９ ％ ， 酸镁 １ 、 酸镁 ２ ８ 。有 机 物 中 含有 蛋 ３ 碳 ％ 磷 ．％
试 验机 有 限责 任公 司 ；
邵 氏 Ｄ硬 度计 ： Ｖ—Ｓ Ｄ型 ， 国 Ｃ Ｖ公 司 ； 英 ．
冲击 试 验 机 ： Ｔ一７ ４ Ｇ ０ ５一ＭＤ Ｌ型 ， 铁科 技 股 高
蛋壳粉 用量 ／份
。
ｇ １ ｎ 蛋 壳粉 用量增 加 到 ２ 时 ， Ｃ的 Ｍ Ｒ ／ ０ｍｉ ， ０份 ＷＰ Ｆ 与不加 蛋壳 粉 时相 同。说 明 蛋壳 粉 用 量 较 少 时 ， 可
图 １ 蛋 壳 粉用 量 对 ＷＰ Ｃ拉 伸 强 度 、 击 强度 的影 响 冲
图 ２为蛋 壳粉用 量对 ＷＰ Ｃ断裂伸 长率 、 硬度 的 影 响 。 由图 ２可 以看 出 ， 在蛋壳 粉用 量不 大于 １ ５份
起 应力 集 中 ， 导致 ＷＰ Ｃ拉伸 强度 下降 』 。随 着蛋
＼
壳粉用 量 的增 加 ， Ｃ的 冲击 强 度 不 断 下 降 ， 明 ＷＰ 表 蛋壳粉 对 ＷＰ Ｃ无 增 韧 作用 。这是 因为 笔 者 制备 的 蛋壳粉 粒径较 大 ， 能很 好地传 递 和分散 应力 ， 不 导致
用 量 的 增 加 ， 伸 强 度 先 增 加 后 降低 ， 击 强度 逐 渐 减 小 ， 度 逐 渐 增 加 ， 裂 伸 长 率 在 蛋 壳粉 用 量 不 大 于 １ 拉 冲 硬 断 ５份 时基
本 不 变 ，０份 时 下 降较 大 ； 着蛋 壳 粉 用 量 的 增 加 ， 卡 软 化 温 度 先 升 高后 略 有 降低 ， Ｒ 先 升 高后 降 低 ； 壳粉 用 ２ 随 维 ＭＦ 蛋 量为 １ ０份 时 ， Ｃ的 综 合 性 能 最 佳 。 ＷＰ 关键 词 聚 丙烯 木粉 蛋 壳粉 复合材料
粉 的主要 成分 为碳酸 钙 ， 刚性碳 酸 钙 颗粒 可 使 ＷＰ Ｃ
的硬 度增 大 。 ２ ２ 蛋 壳粉 用 量对 ＷＰ ． Ｃ热性 能的影 响
１ ５ １０ 。 ８／８ ℃
１４ 性 能 测 试 ．
拉伸性 能按 Ｇ ／ ０ ０—２ ０ Ｂ Ｔ １４ ０ ６测 试 ； 简支 梁冲击 强度 按 Ｇ ／ ０ ３— ０ ８测 试 ； Ｂ Ｔ １４ ２ ０ 维卡软 化温 度按 Ｇ ／ ６ ３— ０ ０测试 ； Ｂ Ｔ１３ ２ ０
在无 数微 小非 连通 空 间 里 ， 因此 蛋 壳 粉对 流 传 热 的
效率 很低 ， 其传 热主要 以热 传导 和热辐 射形 式存 在 。 而碳 酸钙 和气体 的热 传导 系数很 小 ， 以在 ＷＰ 所 Ｃ中 添加 蛋壳粉 后 ， 耐热 性提 高 。 其
明 ， 基体 受外 力时 ， 壳粉 中的刚性物 质 可有效 承 在 蛋 载外 力 ， ＷＰ 使 Ｃ的拉 伸强 度增加 。但 当蛋 壳粉 的用 量较 大时 ， 刚性粒 子与基 体 界面缺 陷会增 多 ， 容易 引
司；
真 空 干燥箱 ： Ｚ ６ １ Ｄ Ｆ一 ２ ０型 ， 上海 贺德 实验 设 备
有 限公 司 ； 熔 体 流动 速率 （ Ｒ） ： Ｒ 一 ０ Ｃ型 ， 德 ＭＦ 仪 ＸＮ ４０ 承
计算 ， 年废弃 蛋 壳总 质量 将达 ２ ． ｔ需 ５ ０ 一 ８ ５ｋ ， ０辆 ７ ５ｔ 货车 才能 装运 。 目前 ， 大 对蛋 壳 的应 用 开 发 多集 中于食 品行业 ， 在 塑 料 中 的应 用 还 未 见 报 道 。蛋 其 壳 主要 由无 机 物 组 成 ， 占整 个 蛋 壳 的 ９ ％ ～９ ％ ， ４ ７
聂恒凯 ， ： 等 蛋壳粉填充改性聚丙烯基木塑复合材料性能研究
２１
蛋 壳粉 填 充 改 性 聚 丙 烯 基 木 塑 复 合 材 料 性 能研 究 术
聂恒 凯 柳 峰 徐 冬梅 刘琼 琼 徐 进 程 安 阳
（ 州 工 业 职 业 技 术 学 院材 料 系 ， 州 徐 徐 ２ １４ ） ２ １ ０
江 苏 省 教 育 厅 高 校 科 研 成 果 产 业 化 推 进 项 目 （Ｈ Ｄ ８— ４ ＪＺ０ ２）
收 稿 日期 ：０ １ ０ — １ ２ １ － ３３
同向双 螺 杆 挤 出 机 ：／ ＝４ Ｃ Ｅ ５型 ， 倍 ＬＤ ４， Ｔ ３ 科
隆（ 科亚 ） 塑机 械有 限公 司 ； 橡 注 塑机 ： Ｓ一１０ ９ Ｃ ３ ／ ０型 ， 州 华 丰 机 械 有 限 公 常
Ｍ Ｒ按 Ｇ ／ ６ ２— ０ ０测 试 。 Ｆ Ｂ Ｔ３ ８ ２ ０ ２ 结果与讨 论
图 ３为蛋 壳 粉用 量 对 ＷＰ Ｃ维 卡 软 化温 度 的影
响 。由图 ３可 以看 出 ， 随着蛋 壳粉用 量 的增加 ， Ｃ ＷＰ 维 卡 软化温度 逐渐 升高 ， 当蛋 壳粉 用量 为 ２ 时又 ０份
摘要
采 用 双 螺 杆 挤 出机 制 备 了不 同 配 方 的聚 丙 烯 （ Ｐ ／ 粉／ 壳 粉 复合 材 料 （ Ｃ ， 究 了蛋 壳 粉 用 量 对 Ｐ ）木 蛋 ＷＰ ） 研
ＷＰ Ｃ的拉伸 强度 、 冲击强度 、 断裂伸长率 、 度 、 硬 维卡软化温度 、 熔体流动速 率（ Ｒ） ＭＦ 的影响 。结果表 明， 随着蛋 壳粉
２２
工 程 塑 料 应 用
２１ ０ １年 ， ３ 第 ９卷 ， ６期 第
１ ０ １０ １０Ｃ， 杆转速 为 ５ ／ ｉ ， 出后 造 粒 ； ８／８／ ７ ｏ 螺 ０ｒｍ ｎ 挤
份之 后 断裂伸 长率 急剧减 小 ， 蛋壳 粉用量 为 ２ 在 ０份 时 断裂伸 长率 仅为 ５ ０ ％ 。数 据表 明 ， 量 的蛋 壳 ．１ 适
将 粒料在 Ｉ０Ｃ真空烘 箱 中干燥 ４ ｈ 用 注塑 机制 备 Ｏ￣ ， 试样 ， 塑 时料 筒 一 段 到 喷 嘴 的 温 度 设 定 为 １５ 注 ７／
・
粉用 量 ， 会 降低 ＷＰ 不 Ｃ的断裂 伸长 率 。随着蛋壳 粉 用量 的增 加 ， Ｃ 的硬 度 不 断增 加 ， 是 因 为 蛋 壳 ＷＰ 这
表 １ ＷＰ 配 方 Ｃ
原 料
Ｐ Ｐ Ｐ ・－ ＡＨ Ｅ・ － ｇＭ
硅烷 偶 联 剂 （ Ｈ 一５ ０ ： 析 纯 ， 苏 晨 光 偶 Ｋ ５）分 江
联 剂有 限公 司 ；
份
配方 １ 配方 ２ 配方 ３ 配方 ４ 配方 ５
８ ０ ２ ０ ８ Ｏ ２ ０ ８ Ｏ ２ ０ ８ Ｏ ２ ０ ８ ０ ２ ０
冲击强 度降低 。
矗
赠
址
蛋 壳 粉 用 量 ／份
图 ３ 蛋壳粉用量对 Ｗ Ｃ热性能 的影响 Ｐ
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２ ３ 蛋 壳粉 用量对 ＷＰ ． Ｃ加 工性 能的影 响
பைடு நூலகம்
图 ４为蛋壳 粉用 量对 ＷＰ Ｃ的 ＭＦ Ｒ的影 响 。 由 图 ４可知 ， 随着 蛋壳 粉用 量 的增 加 ， Ｃ的 Ｍ Ｒ先 ＷＰ Ｆ 升高后 降低 。在 蛋壳 粉用量 为 ５份时 ， Ｒ为 １６ ＭＦ ．５