淀粉/秸秆发泡缓冲材料的制备及其性能研究

【摘要】：可降解环保型缓冲包装材料的研究已成为当前包装工程研究的热点,也是包装材料研究领域未来的发展方向。本课题采用玉米淀粉/稻草秸秆纤维、玉米淀粉/玉米秸秆纤维、马铃薯淀粉/稻草秸秆纤维、马铃薯淀粉/玉米秸秆纤维为基体和增强材料,添加聚乙烯醇(PVA)、水和发泡剂制备了4种类型发泡缓冲材料,基于正交试验方法,优化了模压成型工艺参数和4种类型发泡缓冲材料的原材料配比,对4种发泡缓冲材料的抗压性、回弹性、密度、吸湿性、微观结构及可降解性进行了研究,得出以下主要结论： (1)优化的模压工艺参数为：模压温度160℃,模压压力2MPa,预热15min,固化2min,此时发泡缓冲材料的压缩屈服应力较高,密度较小。 (2)PVA、发泡剂及秸秆与淀粉的配比对发泡缓冲材料的抗压性影响较大,PVA含量越高,发泡剂含量越低,发泡缓冲材料抗压性能越好；玉米秸秆纤维发泡缓冲材料抗压性优于稻草秸秆纤维发泡缓冲材料。4种发泡缓冲材料抗压性能最优配比制备的材料与发泡聚苯乙烯(EPS)比较发现,试样抗压性均优于EPS,但比抗压强度较差。 (3)PVA对发泡缓冲材料回弹性影响最大,随PVA添加量增大,发泡缓冲材料回弹率先上升后下降；稻草秸秆纤维发泡缓冲材料回弹率优于玉米秸秆纤维发泡缓冲材料。4种发泡缓冲材料回弹性最优配比制备的材料第一、二次压缩回弹率优于EPS,第三次压缩易失效。 (4)PVA、水和发泡剂对发泡缓冲材料密度影响较大,随PVA和水添加量增大,发泡缓冲材料密度先减小后增大。发泡剂添加量越多,材料密度越小。 (5)PVA含量较高的发泡缓冲材料吸湿率较低,PVA能起良好防潮效果。淀粉/秸秆发泡缓冲材料在潮湿环境下的降解性能良好。 (6)淀粉/秸秆发泡缓冲材料与EPS相比,其微观结构中闭孔率低,泡孔尺寸和分布不均匀。 论文的研究结论为今后开展淀粉/植物纤维类发泡缓冲材料研究提供了有益参考,对可降解环保型包装材料的研究和开发拓展了新思路。 【关键词】：淀粉 秸秆纤维 发泡缓冲材料 模压成型 性能
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TB484
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.2 淀粉/植物纤维类缓冲包装材料概况12-14
• 1.2.1 缓冲包装材料的特点12-13
• 1.2.2 常用缓冲包装材料性能比较13
• 1.2.3 植物纤维类发泡缓冲材料制备工艺13-14
• 1.3 植物纤维类发泡缓冲材料的国内外研究进展14-16
• 1.3.1 国内研究进展14-15
• 1.3.2 国外研究进展15-16
• 1.4 课题研究的主要内容及创新16-18
• 第二章 淀粉/秸秆发泡缓冲材料原材料特性及选用18-30
• 2.1 基体材料18-22
• 2.1.1 淀粉的组成及结构18-19
• 2.1.2 淀粉种类及性能差异19-20
• 2.1.3 淀粉的属性及改性20-22
• 2.2 增强材料22-25
• 2.2.1 秸秆纤维组成及作用22-23
• 2.2.2 几种秸秆纤维化学成分比较23-24
• 2.2.3 秸秆纤维性能及改性24-25
• 2.3 发泡剂25-26
• 2.3.1 发泡剂分类及发泡原理25
• 2.3.2 发泡剂的比较及选择25-26
• 2.4 增塑剂26-28
• 2.5 防潮剂28
• 2.6 其他助剂28-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 实验材料、设备及性能测试方法30-35
• 3.1 实验材料30
• 3.2 实验设备及仪器30-31
• 3.3 材料性能测试方法31-34
• 3.3.1 抗压性能32
• 3.3.2 回弹性能32-33
• 3.3.3 密度33
• 3.3.4 吸湿性33-34
• 3.3.5 可降解性34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 模压成型实验研究35-43
• 4.1 发泡缓冲材料热压模具设计35-36
• 4.2 模压成型工艺研究36-42
• 4.2.1 模压成型工艺36-37
• 4.2.2 工艺参数计算及初选37-38
• 4.2.3 工艺参数优化38-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第五章 淀粉/秸秆发泡缓冲材料优化设计及性能研究43-72
• 5.1 实验方法研究及设计43-44
• 5.1.1 实验设计目的43
• 5.1.2 正交实验设计方案43-44
• 5.2 抗压性能44-50
• 5.2.1 屈服压应力正交分析45-48
• 5.2.2 抗压性能最优化的发泡缓冲材料与EPS比较48-50
• 5.3 回弹性能50-59
• 5.3.1 三次压缩回弹性能分析50-52
• 5.3.2 回弹性能正交分析52-56
• 5.3.3 回弹性能最优化的发泡缓冲材料与EPS比较56-59
• 5.4 密度59-64
• 5.4.1 密度正交分析59-63
• 5.4.2 改善密度方法63-64
• 5.5 吸湿性能64-67
• 5.5.1 材料吸湿性对比64-67
• 5.5.2 改善吸湿性方法67
• 5.6 微观结构研究67-69
• 5.6.1 微观结构比较67-69
• 5.6.2 改善微观结构方法69
• 5.7 可降解性能研究69-70
• 5.8 本章小结70-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 6.1 结论72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-78
• 硕士期间发表的论文78-80
• 致谢80

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