氣流粉碎制備的蛋殼粉填充天然橡膠性能的研究*

游建華，賀 成，符志國，楊 亮，張可喜*

（1.海南大學(xué) 材料與化工學(xué)院，海南 ?？?70228；2.海南省天然橡膠產(chǎn)業(yè)集團(tuán) 金聯(lián)橡膠加工分公司，海南 儋州571751）

氣流粉碎制備的蛋殼粉填充天然橡膠性能的研究*

游建華1，賀 成1，符志國2，楊 亮1，張可喜1*

（1.海南大學(xué) 材料與化工學(xué)院，海南 ?？?70228；2.海南省天然橡膠產(chǎn)業(yè)集團(tuán) 金聯(lián)橡膠加工分公司，海南 儋州571751）

采用氣流粉碎法制備了蛋殼粉，并用掃描電鏡對(duì)蛋殼粉進(jìn)行表征。將微細(xì)化后蛋殼粉填充于天然橡膠中制備了復(fù)合材料。結(jié)果表明蛋殼粉填充用量為20份時(shí)復(fù)合材料的性能較佳。

蛋殼粉；天然橡膠；微細(xì)化；氣流粉碎；復(fù)合材料

蛋殼在生活中來源廣泛易得，富含碳酸鈣，每年大量廢棄的蛋殼不僅對(duì)環(huán)境造成污染，也是資源的一種浪費(fèi)[1]?，F(xiàn)在“提倡環(huán)保，低碳生活”，廢棄的雞蛋殼開發(fā)與利用逐漸受到重視[2-4]。本試驗(yàn)采用氣流粉碎法制備微細(xì)化蛋殼粉，填充于天然橡膠制備復(fù)合材料，以期待有效利用雞蛋殼，這樣不僅能增加經(jīng)濟(jì)效益，還能促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)作用，對(duì)我國走可持續(xù)發(fā)展的道路有重要的意義[5，6]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和試劑

Q-500B高速多功能粉碎機(jī)（上海冰都電器有限公司）；QLM-90K氣流粉碎機(jī)（浙江省上虞和力粉體有限公司）；XL-50A型拉力試驗(yàn)機(jī)（廣州市廣材試驗(yàn)儀器有限公司）；QLB-D型平板硫化機(jī)（中國上海輕工橡膠股份有限公司）；S-4800型掃描電子顯微鏡（日本日立公司）。

雞蛋殼（海南大學(xué)各食堂收集）；天然橡膠：100；硬脂酸：2；促 CZ:1.4；硫磺：2.2；氧化鋅：5。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 蛋殼粉的制備過程

（1）蛋殼粉的初次粉碎 取新鮮蛋殼，洗凈殘留內(nèi)容物，剝離蛋殼膜，用自來水進(jìn)行清洗干凈，經(jīng)烘箱70℃烘干，用高速多功能粉碎機(jī)粗粉碎6min后，過100目的篩，分兩袋裝，收集備用。

（2）氣流法二次粉碎 粗粉碎后的蛋殼粉通過通過QLM-90K氣流粉碎機(jī)進(jìn)行二次粉碎，用透明袋收集，于陰涼通風(fēng)處保存。

（3）蛋殼粉表征 在50℃干燥環(huán)境下放置蛋殼粉6h，之后均勻涂覆在樣品臺(tái)的雙面膠上，采用E-1010等離子濺射噴金儀經(jīng)行表面噴金處理，噴金厚度10nm左右，然后于S-3000N30kV掃描電子顯微鏡下放大5000倍，以觀察顆粒粒徑和表面形貌，掃描電鏡工作電壓為10kV。

1.2.2 蛋殼粉填充天然橡膠的制備

（1）將前面制備的一定量的微細(xì)化的蛋殼粉按基本配方加入各種配合劑天然橡膠混煉，用MDR-2000E型門尼粘度儀在145℃下測(cè)定混煉膠試樣的硫化曲線。用QLB-D型平板硫化機(jī)在145℃，壓強(qiáng)10～15MPa，硫化時(shí)間為t90進(jìn)行硫化。

（2）混煉膠硫化工藝和性能測(cè)試 按照國家標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)硫化膠的邵爾A硬度，定伸應(yīng)力，撕裂強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度，扯斷伸長率，扯斷永久變形等力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 粉碎后顆粒的形貌

用掃描電鏡觀看粉碎后的雞蛋殼粉粒子形貌見圖1。

圖1 蛋殼粉的SEM圖Fig.1 SEM images of eggshell power

由圖a可看出初步粉碎六分鐘的蛋殼粉粒徑分布不均勻，粒徑分布相對(duì)廣泛，大約分布在0.86～41.37μm之間,粒子粒徑偏大，大體上顆粒接近球形，顆粒表面的棱角較多；圖b中粒子粒徑大部分粒子粒徑在1～2μm內(nèi)，并且?guī)缀鯖]有團(tuán)聚現(xiàn)象產(chǎn)生。

2.2 雞蛋殼粉的用量對(duì)天然橡膠性能的影響

取氣流粉碎處理后的，分別按天然橡膠/雞蛋殼 粉 比 例 為 100/0、100/5、100/10、100/15、100/20、100/25、100/30的配方比例進(jìn)行混煉，制得混煉膠，試樣力學(xué)性能見表1。

表1 雞蛋殼粉的用量對(duì)天然橡膠性能的影響Tab.1 Effect of eggshell powder on the properties of natural rubber

表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著添加的雞蛋殼粉用量的增多，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度及扯斷伸長率呈現(xiàn)先增大后下降的趨勢(shì)，材料的硬度逐漸增大；然而材料的撕裂強(qiáng)度隨著加入蛋殼粉量的增多逐步下降。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，雞蛋殼粉對(duì)天然橡膠有一定的補(bǔ)強(qiáng)效果，20份的蛋殼粉填充量下的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大。但用量超過20份，材料的拉伸強(qiáng)度逐漸下降，適量的填充量對(duì)天然橡膠有一定補(bǔ)強(qiáng)，填充量增多在天然橡膠中難分散，無機(jī)填料與有機(jī)基質(zhì)間的相界面接觸不良，使得有關(guān)性能變差。

3 結(jié)論

氣流粉碎法制備的蛋殼粉顆粒達(dá)到幾個(gè)μm，填充于天然橡膠中有一定的補(bǔ)強(qiáng)效果，雞蛋殼粉填充量為20份時(shí)在NR中分散比較好，填充性能較佳。

［1］ 夏寧,遲玉杰,孫波,等.蛋殼粉的功能與利用［J］.中國家禽,2007,29（4）:51-53.

［2］ 聶恒凱,柳峰,徐冬梅,等.蛋殼粉填充改性聚丙烯基木塑復(fù)合材料性能研究［J］.工程塑料應(yīng)用,2011,39（6）:21-23.

［3］ Hai-Yan Li a,Ye-Qiang Tanb,Lu Zhanga,et al.Bio-filler from waste shell?sh shell:Preparation,characterization,and its effect on the mechanical properties on polypropylene composites.Journal of Hazardous Materials，2012,217-218；256-262.

［4］ 曾長春,柳峰.PP/PE-g-MAH/蛋殼粉復(fù)合材料的研究［J］.工程塑料應(yīng)用,2011,39（11）:23-25.

［5］ 司偉達(dá)，王旭青，韓兆鵬,等.雞蛋殼資源的再開發(fā)及研究進(jìn)展［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工,2014：36-37.

［6］ 杜欣，汪蘭.談?wù)劦皻さ募庸だ们熬埃跩］.00zsa農(nóng)家顧問，2011,（8）：52.

Study on properties of natural rubber composites filled with eggshell powder made by jet pulverization*

Y OU Jian-hua1，HE Cheng1，F(xiàn)U Zhi-guo2，YANG Liang1，ZHANG Ke-xi1
（1.College of Material and Chemical Technology,Hainan University,Haikou 570228，China；2.Jin lian rubber processing branch,Hainan rubber industry group co.LTD,Danzhou 571751，China）

The eggshell powder was prepared by fluid energy milling and was characterized by the scanning electron microscope.The composite materials were prepared by filling the eggshell powder in the natural rubber.The results showed that the compound material had better performance when the filling amount of eggshell powder was 20.

eggshell powder；natural rubber；micronization；jet pulverization；composite

TM911.4

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20171064

2017-07-10

海南省自然科學(xué)基金（20165183）；海南省自然科學(xué)基金（20155199）資助

游建華（1979-），男，助理研究員，主要研究方向：天然橡膠改性與加工。