利用回收母粒制备人造草丝纤维的力学性能研究

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1、赵静岚，等：利用回收母粒制备人造草丝纤维的力学性能研究125利用回收母粒制备人造草丝纤维的力学性能研究赵静岚林珩公维光郑柏存(华东理工大学体育新材料研发中心，上海200237)摘要将回收母粒、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、色母粒按不同配比混合，通过熔融纺丝制得人造草丝纤维，研究了回收母粒含量对草丝纤维拉伸强度、断裂伸长率、热收缩率的影响，并研究了不同回收母粒含量草丝纤维的热性能和结晶度。结果表明，随回收母粒含量的增加，草丝纤维的拉伸强度、断裂伸长率基本呈先增大后降低的趋势。并在回收母粒质量分数为20％时分别达到最大值104．03MPa、113．09％，而热收缩率则呈逐渐降

2、低的趋势。苹丝纤维的结晶度随回收母粒含量的增加而增大。关键词人造草丝回收母粒力学性能结晶度人造草坪因其全天倏陛、耐久性、铺设与保养方便、表面层可回收利用、环保等优点¨。2J，除用作体育设施外，还用于学校、儿童游园地、家庭装饰等许多场合，满足了人们对自然美的追求"J。人造草坪主要由草丝纤维、基层、胶层等三部分组成，其中人造草丝纤维的材料主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙(PA)等，而目前市场上较为普遍的是PE和PP，它是决定整个草坪质量好坏的关键。人造草坪生产过程中的废料主要源于以下几方面：①试模过程中产生的废料②正常挤出生产开始阶段产生的废料；③生产中失误或故障导致

3、的不合格产品；④产品批次的更换过程产生的废料。废弃的聚烯烃制品在自然界很难分解，可造成严重的环境污染和资源浪费HJ。在固体废弃物中，废塑料约占4％一10％，而其中聚烯烃(主要是PE、PP)占有相当大的比例，加之其回收利用价值高、耐老化性能较好等特点，近年来聚烯烃的回收利用受到特别的重视”拍】。聚烯烃废弃物的回收利用技术主要有三类：焚烧填埋技术、化学裂解技术及回收再生利用技术。焚烧会产生大量的CO：和有毒气体，造成二次污染。而填埋则不仅占用大量空间，还污染地下水【7J。回收再生利用技术则是将废弃物破碎、重新造粒，再熔融加工成型；或是经机械加工、化学改性后再加工成型，逐渐成为了

4、废弃物处理技术的发展趋势¨曲J。笔者针对人造草坪生产过程中的废弃物，通过回收再生利用技术，将废弃物经破碎、双螺杆挤出重新造粒，再熔融加工成型，制得力学性能优良的人造草丝纤维，实现资源的回收利用。1实验部分1．1原材料线型低密度聚乙烯(LLDPE)：DFDA一7042型，中国石化扬子石油化工有限公司；回收母粒：将回收母粒混合均匀后造粒制得；色母粒：自制。1．2主要设备及仪器单螺杆挤出机：SJ一20型，南京橡塑机械有限公司；电子织物强力机：YG026T型，常州第一纺织仪器有限公司；差示扫描量热(DSC)仪：DiamondDSC型，美国Perkin—Elmer公司；电热恒温鼓风干

5、燥箱：DHG一9030A型，上海浦东荣丰科学仪器有限公司；X射线衍射仪：Rigaku—D／max一2500型，日本岛津公司。1．3试样制备将回收母粒、LLDPE、色母粒按照一定的配比通过单螺杆挤出、冷却，再经过拉伸、热定型等后处理制得草丝纤维试样。1．4性能测试纤维试样的拉断力和断裂伸长率按GB／T20394—2006测试，拉伸速度为10era／rain，夹持长度为10cm。量取lm长的草丝纤维，在90℃烘箱中放置2min，取出后测定收缩后的草丝纤维长度Z，按公式a=(1一Z)×100％求得草丝纤维热收缩率，取10次数据的平均值作为最后结果。结晶度的测试：(1)DSC法：在

6、N：保护下，以10℃／min的升温速度由50℃升温至200℃，保持5min消除热历史，后以10℃／rain的降温速度降温至50℃，记录DSC曲线。样品的相对结晶度x。可按以下公式计算：X。=at／,／必皿。1262010年中国工程塑料复合材料技术研讨会论文集其中：△Ht——所测试样的熔融热；西——相应组分在混合物中的质量分数；△珥o——100％结晶试样的熔融热，LLDPE为293J／g[10

7、。(2)X射线衍射法：x射线衍射仪工作电压为40kV，工作电流为100mA，Cu靶，镍片滤波，采用粉末法在2口为3。一50。进行扫描，扫描步长为0．020，波长A为0．154n．1n，

8、采用计算机分峰法求得各试样的相对结晶度X。。2结果与讨论2．1回收母粒含量对草丝纤维性能的影响(1)拉伸强度图1示出人造草丝纤维拉伸强度随回收母粒含量的变化情况。由图1可见，草丝纤维的拉伸强度随回收母粒含量的增加呈现先增大后降低的趋势；当回收母粒质量分数为20％时，拉伸强度达最大值104．03MPa，比原料纤维提高了6．2％。这是因为随着回收母粒含量的增加，共混物中PP的含量增加，体系大分子缠结增强，在无定型区形成了大分子相互缠结的网络结构，这种网络结构使得纤维抵抗外力作用的能力增强，纤维的强度得以提高¨¨；再继续