植物纤维发泡缓冲材料的制备及性能研究

发布时间：2020-07-27 11:03

【摘要】：目前人们对于缓冲包装材料的要求越来越严格,其缓冲包装设计不仅需要考虑产品的保护可靠性,结构合理性和成本,而且还要考虑到包装的环保性。纸质型缓冲材料是以植物纤维为基础,可回收利用,经处理后可降解的一种理想环保材料。本文结合国内外研究成果,以废纸为主要原料,经打浆、洗浆、过滤得到废纸纤维,再加入胶黏剂、发泡剂和助剂,通过微波加热发泡法制备环保无污染植物纤维发泡缓冲材料,并深入研究了材料的缓冲性能、微观性能等特性。主要研究内容如下:(1)各添加剂用量的确定。本课题选用废纸纤维作为主要原料,选择合适的发泡剂,胶黏剂等添加剂,通过微波加热法制备纤维发泡材料。采用单因素实验设计方法,确定出发泡时间、水、胶黏剂、发泡剂、甘油和成核剂的合理用量范围,并找出对材料性能影响最大的四个因素。(2)材料性能优化研究。根据单因素试验选出4个对材料性能影响最大的因素,制定4因素3水平的正交试验,以发泡倍率、密度、残余应变、弹性比能4个性能参数作为评价指标,分别对每个评价指标进行极差分析,然后根据极差分析的结果,确定了性能较优的发泡配方:湿纸浆(含水率80%):水:松香:复合发泡剂:柠檬酸:丙三醇=35:180:0.6:1:1:2。(3)材料的微观结构分析。通过扫描电子显微镜观察纤维的形态,表明不同大小的纤维在其氢键和胶黏剂的作用下相互搭结成网状结构。从试样的电镜分析结果可以看出,该材料内部含有许多不同直径的孔结构,孔壁由纤维束搭结而成。(4)材料的降解性能研究。通过采用土壤填埋法对材料进行降解试验,对其降解性能进行分析,并验证了该材料对环境无污染,具有一定环保性。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB484
【图文】：

泡孔,气泡核

（a）气泡核形成阶段（b）气泡核膨胀阶段（c）气泡稳定固化阶段图 2-1 泡孔形成过程Fig.2-1 Forming process of the bubble.2.2 泡孔形成机理聚合物发泡是许多气泡核不断膨胀生长，最后固定形成具有良好缓冲性能发泡体程。气泡核的形成、膨胀和稳定在整个泡孔形成过程中用的时间非常短，而且是在不稳定的固-气-液体系中进行的。气泡核能够扩充成有空腔的闭孔，但同时可能存体逸出从而出现泡孔破裂或者泡孔塌陷的情况。影响植物纤维发泡材料的泡孔结构素有许多，而且各因素存在一定关系，因此发泡成型过程非常不稳定，其发泡机理难些。发泡制品的各项性能可以说基本由泡孔质量决定，通过对其发泡机理进行进研究，可以使纤维发泡材料内部能够产生致密均匀的泡孔，从而更有效地控制影响稳定性因素。首先，气泡壁内外压力差为气泡膨胀提供了动力，气泡在其内部压力大于外部阻表面张力合力的情况下开始膨胀增长，气泡在气泡壁内外压强持衡时不再膨胀并进

微波炉,碱溶液,充分混合,浆料

图 3-1 美的微波炉Fig.3-1 The microwave of Media料按照配方进行称量做备用。浸泡 24h，再与水按一定百分比合纤维浆料拧干到 80%含水率再 Na OH 碱溶液中并充分混合；再水浴锅中加热 30min并不断搅拌水多次清洗预处理之后的混合纤水率以备后用。中，并加入一定量的水，将其放

工艺流程图,发泡材料,工艺流程图,纤维

图 3-2 纤维发泡材料的制备工艺流程图Fig.3-2 The fiber foam material preparation flow diagram测试方法材料的性能可以根据很多物理量来分析，本研究根据试验条件对制品、残余应变、弹性比能四个方面进行分析。泡倍率的测定倍率是发泡后试样体积与发泡前体积的比值。发泡前后长度和宽度略不计，所以只需在在发泡模中，测量发泡前后混合材料的厚度，即以发泡前的厚度来获得发泡倍率。试样发泡倍率的高低决定了试样发发泡倍率可由公式 3.1计算，即：12HH

【参考文献】