气流粉碎制备的蛋壳粉填充天然橡胶性能的研究*

游建华，贺 成，符志国，杨 亮，张可喜*

（1.海南大学 材料与化工学院，海南 海口570228；2.海南省天然橡胶产业集团 金联橡胶加工分公司，海南 儋州571751）

气流粉碎制备的蛋壳粉填充天然橡胶性能的研究*

游建华1，贺 成1，符志国2，杨 亮1，张可喜1*

（1.海南大学 材料与化工学院，海南 海口570228；2.海南省天然橡胶产业集团 金联橡胶加工分公司，海南 儋州571751）

采用气流粉碎法制备了蛋壳粉，并用扫描电镜对蛋壳粉进行表征。将微细化后蛋壳粉填充于天然橡胶中制备了复合材料。结果表明蛋壳粉填充用量为20份时复合材料的性能较佳。

蛋壳粉；天然橡胶；微细化；气流粉碎；复合材料

蛋壳在生活中来源广泛易得，富含碳酸钙，每年大量废弃的蛋壳不仅对环境造成污染，也是资源的一种浪费[1]。现在“提倡环保，低碳生活”，废弃的鸡蛋壳开发与利用逐渐受到重视[2-4]。本试验采用气流粉碎法制备微细化蛋壳粉，填充于天然橡胶制备复合材料，以期待有效利用鸡蛋壳，这样不仅能增加经济效益，还能促进生态环境的保护作用，对我国走可持续发展的道路有重要的意义[5，6]。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

Q-500B高速多功能粉碎机（上海冰都电器有限公司）；QLM-90K气流粉碎机（浙江省上虞和力粉体有限公司）；XL-50A型拉力试验机（广州市广材试验仪器有限公司）；QLB-D型平板硫化机（中国上海轻工橡胶股份有限公司）；S-4800型扫描电子显微镜（日本日立公司）。

鸡蛋壳（海南大学各食堂收集）；天然橡胶：100；硬脂酸：2；促 CZ:1.4；硫磺：2.2；氧化锌：5。

1.2 实验方法

1.2.1 蛋壳粉的制备过程

（1）蛋壳粉的初次粉碎 取新鲜蛋壳，洗净残留内容物，剥离蛋壳膜，用自来水进行清洗干净，经烘箱70℃烘干，用高速多功能粉碎机粗粉碎6min后，过100目的筛，分两袋装，收集备用。

（2）气流法二次粉碎 粗粉碎后的蛋壳粉通过通过QLM-90K气流粉碎机进行二次粉碎，用透明袋收集，于阴凉通风处保存。

（3）蛋壳粉表征 在50℃干燥环境下放置蛋壳粉6h，之后均匀涂覆在样品台的双面胶上，采用E-1010等离子溅射喷金仪经行表面喷金处理，喷金厚度10nm左右，然后于S-3000N30kV扫描电子显微镜下放大5000倍，以观察颗粒粒径和表面形貌，扫描电镜工作电压为10kV。

1.2.2 蛋壳粉填充天然橡胶的制备

（1）将前面制备的一定量的微细化的蛋壳粉按基本配方加入各种配合剂天然橡胶混炼，用MDR-2000E型门尼粘度仪在145℃下测定混炼胶试样的硫化曲线。用QLB-D型平板硫化机在145℃，压强10～15MPa，硫化时间为t90进行硫化。

（2）混炼胶硫化工艺和性能测试 按照国家标准分别对硫化胶的邵尔A硬度，定伸应力，撕裂强度，拉伸强度，扯断伸长率，扯断永久变形等力学性能进行测定。

2 结果与讨论

2.1 粉碎后颗粒的形貌

用扫描电镜观看粉碎后的鸡蛋壳粉粒子形貌见图1。

图1 蛋壳粉的SEM图Fig.1 SEM images of eggshell power

由图a可看出初步粉碎六分钟的蛋壳粉粒径分布不均匀，粒径分布相对广泛，大约分布在0.86～41.37μm之间,粒子粒径偏大，大体上颗粒接近球形，颗粒表面的棱角较多；图b中粒子粒径大部分粒子粒径在1～2μm内，并且几乎没有团聚现象产生。

2.2 鸡蛋壳粉的用量对天然橡胶性能的影响

取气流粉碎处理后的，分别按天然橡胶/鸡蛋壳 粉 比 例 为 100/0、100/5、100/10、100/15、100/20、100/25、100/30的配方比例进行混炼，制得混炼胶，试样力学性能见表1。

表1 鸡蛋壳粉的用量对天然橡胶性能的影响Tab.1 Effect of eggshell powder on the properties of natural rubber

表1的实验结果表明，随着添加的鸡蛋壳粉用量的增多，复合材料的拉伸强度及扯断伸长率呈现先增大后下降的趋势，材料的硬度逐渐增大；然而材料的撕裂强度随着加入蛋壳粉量的增多逐步下降。从实验结果看，鸡蛋壳粉对天然橡胶有一定的补强效果，20份的蛋壳粉填充量下的复合材料的拉伸强度达到最大。但用量超过20份，材料的拉伸强度逐渐下降，适量的填充量对天然橡胶有一定补强，填充量增多在天然橡胶中难分散，无机填料与有机基质间的相界面接触不良，使得有关性能变差。

3 结论

气流粉碎法制备的蛋壳粉颗粒达到几个μm，填充于天然橡胶中有一定的补强效果，鸡蛋壳粉填充量为20份时在NR中分散比较好，填充性能较佳。

［1］ 夏宁,迟玉杰,孙波,等.蛋壳粉的功能与利用［J］.中国家禽,2007,29（4）:51-53.

［2］ 聂恒凯,柳峰,徐冬梅,等.蛋壳粉填充改性聚丙烯基木塑复合材料性能研究［J］.工程塑料应用,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］ 曾长春,柳峰.PP/PE-g-MAH/蛋壳粉复合材料的研究［J］.工程塑料应用,2011,39（11）:23-25.

［5］ 司伟达，王旭青，韩兆鹏,等.鸡蛋壳资源的再开发及研究进展［J］.农产品加工,2014：36-37.

［6］ 杜欣，汪兰.谈谈蛋壳的加工利用前景［J］.00zsa农家顾问，2011,（8）：52.

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

Y OU Jian-hua1，HE Cheng1，FU 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

海南省自然科学基金（20165183）；海南省自然科学基金（20155199）资助

游建华（1979-），男，助理研究员，主要研究方向：天然橡胶改性与加工。