發(fā)布時間：2021-07-27 15:06

　　目的研究竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合緩沖材料的制備方法,分析組分含量變化對發(fā)泡材料力學(xué)性能的影響規(guī)律,確定最佳的組分配比和最佳配比條件下竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料的能量吸收性能。方法將按一定比例配置的竹纖維、淀粉、碳酸氫銨、丙三醇和水置于模具中,采用烘焙發(fā)泡法制備竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料,并從能量吸收的角度分析了發(fā)泡劑、膠黏劑、增塑劑對竹纖維/淀粉復(fù)合發(fā)泡材料緩沖性能的影響規(guī)律,從而確定各組分的最佳配比。結(jié)果隨著發(fā)泡劑和淀粉含量的增加,竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料的平臺應(yīng)力和總吸收能量呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢,增塑劑含量的增加可改善制品的彈塑性,但降低了制品的平臺應(yīng)力和能量吸收能力;竹纖維、淀粉、水、碳酸氫銨、丙三醇最佳質(zhì)量比為1∶2∶3∶1∶0.8。結(jié)論最佳質(zhì)量配比條件下的竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料具有一定的緩沖吸能效果,其靜態(tài)緩沖性能與EPS接近,可用于產(chǎn)品的物流防護。 

【文章來源】：包裝工程. 2016,37(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

發(fā)泡劑用量對發(fā)泡效果的影響

材料的平臺應(yīng)力和總吸收能量隨著發(fā)泡劑添加量的增加，均呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢。其原因是，當(dāng)發(fā)泡劑添加量較少時，發(fā)泡材料的泡孔較少，密度較大，材料質(zhì)感較硬，在壓縮時其應(yīng)力平臺較低，吸收的能量較少；當(dāng)發(fā)泡劑添加量過大時又造成泡孔的塌陷和合并，不利于其平臺應(yīng)力和總吸收能量的提高，因此，發(fā)泡劑含量適當(dāng)才有利于制得的發(fā)泡材料力學(xué)性能和能量吸收性能的提高。結(jié)合表1和圖1可知，在發(fā)泡劑與纖維原料質(zhì)量比為1∶1時出現(xiàn)平臺應(yīng)力和單位體積總吸收能量的最大值，此時發(fā)泡材料的泡孔較多，且較為均勻。由圖2亦可知，發(fā)泡劑與纖維原料質(zhì)量比為1∶1和1.2∶1時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線幾近重合，均位于其他各條曲線之上，具有較高的應(yīng)力平臺和更好的承載性能，能夠在近乎恒定的應(yīng)力作用下持續(xù)發(fā)生變形而吸收能量，緩和沖擊。從成本和發(fā)泡效果綜合考量，可優(yōu)選發(fā)泡劑與纖維原料質(zhì)量比為1∶1的發(fā)泡劑最佳用量。2.2膠黏劑的影響膠黏劑主要作用在于將體系內(nèi)的纖維相互粘合表1不同發(fā)泡劑含量對發(fā)泡制品的影響Tab.1Effectofdifferentfoamingagentcontentsonthefoamingproduct發(fā)泡劑與纖維原料質(zhì)量比0.6∶10.8∶11∶11.2∶11.4∶1制品密度/（g·cm-3）0.500.490.470.450.42發(fā)泡倍率1.601.841.982.132.35平臺應(yīng)力/（N·cm-2）1.992.652.972.021.57密實化應(yīng)變0.690.670.640.530.63單位體積總吸收能量/（kJ·m-3）1192913720152325500448423圖1發(fā)泡劑用量對發(fā)泡效果的影響Fig.1Influenceoffoamingagentcontentonfoamingresult圖2不同發(fā)泡劑含量樣品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.2Thestress-straincurvesofspecimensfabricatedwit

宋??淶牧?嵩鑾浚??逋?唇峁剮緯山蝦茫?菘?較多也較均勻，制品發(fā)泡效果良好，承載和吸收能量的能力逐漸增加。當(dāng)?shù)矸塾昧窟^大時，竹纖維與淀粉之間粘結(jié)較嚴(yán)重，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙被膠黏劑所占，氣體無法進入形成泡孔，發(fā)泡效果不理想，同時淀粉用量增加使得竹纖維之間的交織點減少，膠黏劑不能很好發(fā)揮其粘接作用，反而造成材料內(nèi)部分層，泡孔分布不均勻，材料的整體壓縮性能下降，緩沖性能不佳。結(jié)合表2可知，在淀粉與纖維原料質(zhì)量比為2∶1時，平臺應(yīng)力值和單位體積總吸收能量均達到最大值，發(fā)泡效果亦為最佳。由圖3亦可知，淀粉與纖維原料質(zhì)量比為1∶1時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線位于其他各條曲線之上，然而該制品的應(yīng)力平臺較短且應(yīng)力隨應(yīng)變的增加而急劇增加，密實化應(yīng)變較小，吸收的能量也極為有限。而淀粉與纖維質(zhì)量比為2∶1時，制品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線具有更好的承載性能和能量吸收性能，此時發(fā)泡效果也為最佳，泡孔均勻，較少出現(xiàn)泡孔塌陷、合并的現(xiàn)象。2.3增塑劑的影響由于竹纖維以及淀粉分子之間氫鍵結(jié)合緊密，所制備的發(fā)泡材料完全干燥后較硬較脆，柔韌性不佳，因此選用一些多元醇作為增塑劑，有利于增加物料的流動性，有助于氣泡成長和擴散，形成均勻穩(wěn)定的泡孔，提高定型后材料的彈性和柔韌性。本實驗中選用丙三醇作為增塑劑，并繼續(xù)采用控制變量法研究增塑劑與纖維原料質(zhì)量比分別為0∶1，0.2∶1，0.4∶1，0.6∶1，0.8∶1，1∶1，1.2∶1和1.4∶1時的發(fā)泡效果。實驗得到丙三醇含量分別為0，1，2，3，4，5，6，7mL，NH4HCO3為5g，竹纖維5g，淀粉10g，水15mL時，制備的竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料的主要力學(xué)性能見表3。由表3可知，隨著丙三醇添加量的增加，發(fā)泡材料的密度呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。產(chǎn)生這種變化的原因?

【參考文獻】：
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本文編號：3306021