植物纤维发泡缓冲材料的制备及其性能研究

发布时间：2017-06-22 13:03

  本文关键词：植物纤维发泡缓冲材料的制备及其性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：鉴于自然资源和环境污染两因素,产品的缓冲包装设计不仅需要考虑产品防护可靠性、结构合理性及成本,同时还要兼顾包装材料的环保性。近来,通过发泡植物类纤维作为新型缓冲包装材料已成为学者们的研究热点。该新型缓冲材料具有成本低廉、环境友好等特点,然而其缓冲效果和传统包装材料相比还有待进一步改善。本课题基于课题组已取得的研究成果,以废弃瓦楞纸板与玉米秸秆粉为主要原料,经水浸泡,打浆后得到混合植物纤维,依次加入胶黏剂、增塑剂和发泡剂等,充分搅拌混合,置于指定模具中,通过微波加热发泡工艺,制得环保无污染型植物纤维发泡缓冲材料,并深入研究了其缓冲性能、微观性能及其它性能。主要研究内容如下:(1)纤维发泡材料的制备。结合本课题组及国内外相关发泡类缓冲材料的研究成果,正确选取原材料,并加以相关处理,然后采用单因素试验方案设计以表观效果、静态压缩性能及回弹性能三个方面为评价指标,确定制备纤维发泡材料的工艺参数和影响材料性能的4个主要因素。(2)材料制备的工艺参数优化。基于单因素试验得出的对材料性能影响最大的4个主要因素,设计4因素3水平的正交试验,以发泡倍率、密度、变形能、最小缓冲系数、回弹率及响应加速度6个性能参数为评价指标,分别对每个评价指标进行极差分析,再借助SPSS软件对正交试验结果进行方差分析,然后综合极差分析及方差分析的结果,得到性能较优的发泡配方条件。(3)材料的隔振性能研究。以正交优化试验得到的最佳配方制备的材料为对象,对其进行正弦定频振动试验,考察其保护产品的能力。测试结果表明,在特定的频率范围内,最大响应加速度小于激励加速度,材料具备隔振性能。(4)材料的微观结构分析。采用生物显微镜观察纤维形态,表明不同大小的纤维在其氢键和胶黏剂的作用下相互交织成网状结构形成小室,表征缓冲材料的形成机理。并利用扫描电子显微镜就材料的微观结构进行影响因素的分析,再通过TGA对材料的热性能进行测定,材料的残留率在26.53%,表明其具有良好的热稳定性。另外,采用FTIR确定了材料的分子结构。(5)材料的降解性能研究。基于本课题所制备材料的环保无污染性,就材料的降解性能展开研究。为客观反映材料的环保性,将其置于自然环境下进行降解试验,分别分析其在3种不同的自然环境下降解效果。研究表明,试样在3种不同自然环境下均得以不同程度的降解,验证了其环保无污染性。综上所述,本课题所制备的植物纤维发泡缓冲材料具有优良的缓冲性能、热稳定性及环境友好性等,完全可以用来作为运输包装中的缓冲材料,为进一步开发新型植物纤维发泡缓冲材料提供新的途径和参考依据。
【关键词】：植物纤维 发泡 缓冲材料 缓冲性能 微观性能
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB484
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 国内外研究现状10-18
• 1.2.1 纤维发泡材料的配方研究11-12
• 1.2.2 植物纤维发泡材料的工艺研究12-15
• 1.2.3 纤维发泡材料泡孔机理研究15-18
• 1.3 本课题的研究目的及意义18
• 1.4 课题研究内容18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 植物纤维发泡材料原料的选取与处理20-26
• 2.1 植物纤维的选取与预处理20-22
• 2.1.1 纸纤维-骨架材料21
• 2.1.2 秸秆纤维-增强材料21
• 2.1.3 纤维预处理21
• 2.1.4 纤维选取预试验21-22
• 2.2 胶黏剂的选取与配制22-23
• 2.3 发泡剂的选取与配制23-24
• 2.4 填料的选取24-25
• 2.4.1 增塑剂24
• 2.4.2 成核剂24
• 2.4.3 交联剂24-25
• 2.4.4 发泡助剂25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 植物纤维发泡缓冲材料的制备及工艺参数确定26-45
• 3.1 试验原材料与设备26
• 3.1.1 试验原材料26
• 3.1.2 试验设备26
• 3.2 试验方法26-31
• 3.2.1 试验原材料处理26-27
• 3.2.2 工艺过程27-28
• 3.2.3 性能测试方法28-30
• 3.2.4 单因素试验方案设计30-31
• 3.3 结果与分析31-44
• 3.3.1 废纸/玉米秸秆比例的确定31-33
• 3.3.2 淀粉/ PVA比例的确定33-35
• 3.3.3 AIBN用量的确定35-37
• 3.3.4 丙三醇用量的确定37-39
• 3.3.5 交联剂用量的确定39-40
• 3.3.6 成核剂含量的确定40-42
• 3.3.7 发泡助剂用量的确定42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 材料制备的配方优化45-63
• 4.1 试验原材料与设备45
• 4.1.1 试验原材料45
• 4.1.2 试验设备45
• 4.2 试验方法45-50
• 4.2.1 工艺过程45-46
• 4.2.2 性能测试46-49
• 4.2.3 正交试验方案设计49-50
• 4.3 结果与分析50-60
• 4.3.1 正交试验极差分析50-57
• 4.3.2 正交试验方差分析57-59
• 4.3.3 正交试验优化结果59-60
• 4.4 试样的隔振性能评价60-62
• 4.4.1 试验原材料与设备60
• 4.4.2 试验方法60-61
• 4.4.3 结果与分析61-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 植物纤维发泡缓冲材料微观结构分析63-71
• 5.1 材料与设备63
• 5.1.1 试验材料63
• 5.1.2 试验设备63
• 5.2 试验方法63-64
• 5.2.1 显微镜分析63
• 5.2.2 扫描电镜分析63
• 5.2.3 热重分析63
• 5.2.4 红外测试分析63-64
• 5.3 结果与分析64-70
• 5.3.1 显微镜分析结果64
• 5.3.2 孔结构影响因素分析64-68
• 5.3.3 热重分析结果68-69
• 5.3.4 红外测试分析结果69-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 降解性能研究71-76
• 6.1 降解性能试验材料与方法71-73
• 6.1.1 试验材料71
• 6.1.2 试验方法71-73
• 6.2 降解性能结果与讨论73-75
• 6.3 本章小结75-76
• 第七章 结论与展望76-78
• 7.1 结论与创新点76-77
• 7.1.1 结论76-77
• 7.1.2 创新点77
• 7.2 展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 附录A：攻读硕士学位期间发表的论文和取得的学术成果82-83
• 附录B: 隔振性能试验图83-84

【参考文献】

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本文编号：471859