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纤维多孔缓冲包装材料泡孔参数与其力学性能的关系

发布时间:2019-04-26 17:05
【摘要】:【目的】借助适当的泡孔参数表征手段,探究纤维多孔缓冲包装材料的泡孔参数(孔隙率和孔径大小及分布)与其力学性能的关系,为制备出性能优良的纤维多孔缓冲包装材料提供理论依据,为进一步研究和揭示纤维多孔缓冲包装材料的发泡机制提供参考,以推动绿色环保缓冲包装材料的发展。【方法】以木粉和废瓦楞纸浆为主要原料,同时添加发泡剂等辅料,采用热压成型方式制备出具有不同孔隙结构的发泡材料,使用Image Pro Plus 6.0图像处理软件对材料的显微图像进行处理与分析,得出不同材料的泡孔结构参数,即孔隙率和孔径大小及分布,通过静态压缩性能测试及4次压缩回弹测试得到材料的应力-应变曲线、缓冲系数-应力曲线、4次压缩平均回弹率曲线和单位体积变形能曲线,对材料泡孔结构参数与其力学性能的关系进行分析。【结果】不同的泡孔参数与材料力学性能有着不同的关系,其中孔隙率与材料力学性能的关系为:孔隙率越大,材料的应力-应变曲线越平缓,最小缓冲系数越小,单位体积变形能越小;随着孔隙率的增大,材料的平均回弹率先升高后降低。孔径大小及分布与材料力学性能的关系为:大泡孔所占面积百分比越大,材料同一应变条件下对应的应力值越小,最小缓冲系数越小;大泡孔所占面积百分比越小,即孔径分布越均匀,材料的平均回弹率越高,单位体积变形能越大。【结论】通过适当的泡孔参数表征手段及试验和统计方法,对纤维多孔缓冲包装材料微观泡孔结构参数(孔隙率和孔径大小及分布)进行表征,将宏观与微观相结合,获得其与不同孔隙结构材料力学性能间重要的理论关系,对于继续深入研究纤维多孔缓冲包装材料微观结构、优化泡孔形貌及均匀性甚至后续生产制备均具有重要的指导意义。
[Abstract]:[objective] to investigate the relationship between cellular parameters (porosity, pore size and distribution) and mechanical properties of fiber porous cushioning packaging materials by means of appropriate characterization of cellular parameters. It provides a theoretical basis for the preparation of fiber porous cushioning packaging materials with excellent properties, and provides a reference for further studying and revealing the foaming mechanism of fiber porous cushioning packaging materials. In order to promote the development of green and environmentally friendly cushioning packaging materials, the foamed materials with different pore structures were prepared by hot pressing with wood flour and waste corrugated pulp as the main raw materials, at the same time adding the excipients such as blowing agent and so on, and the foamed materials with different pore structures were prepared by hot pressing molding. The microscopic images of the materials were processed and analyzed by using Image Pro Plus 6.0image processing software, and the bubble structure parameters of different materials were obtained, that is, porosity, pore size and distribution. The stress-strain curve, the buffer coefficient-stress curve, the average resilience curve and the unit volume deformation energy curve of the material are obtained by static compression test and 4 times compression rebound test, and the stress-strain curve, buffer coefficient-stress curve, average resilience curve and unit volume deformation energy curve are obtained. The relationship between cellular structure parameters and mechanical properties of materials is analyzed. [results] different cellular parameters have different relations with mechanical properties of materials, and the relationship between porosity and mechanical properties of materials is as follows: the larger the porosity is, the higher the porosity is. The slower the stress-strain curve is, the smaller the minimum buffer coefficient is, and the smaller the deformation energy per unit volume is. With the increase of porosity, the average springback of the material first increased and then decreased. The relationship between the size and distribution of pore size and the mechanical properties of the material is as follows: the larger the area percentage of the foams, the smaller the stress value and the minimum buffer coefficient of the material under the same strain condition; The smaller the percentage of the bubble area is, the more uniform the pore size distribution is, the higher the average rebound rate of the material is and the larger the deformation energy per unit volume. [conclusion] through appropriate characterization of cell parameters and experimental and statistical methods, The micro-cellular structure parameters (porosity, pore size and distribution) of fiber porous cushioning packaging materials were characterized, and the important theoretical relationship between micro-porous packaging materials and mechanical properties of different pore-structure materials was obtained by combining macro-and micro-structure. It is of great significance to further study the microstructure of fiber porous cushioning packaging materials, to optimize the morphology and uniformity of the foams, and even to produce them in the future.
【作者单位】: 东北林业大学工程技术学院;
【基金】:中央高校基本科研业务费专项(2572016AB25);中央高校基本科研业务费专项(2572014CB09) 国家林业公益行业科研专项(201304506)
【分类号】:TB484

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