植物纤维缓冲材料浆料流变特性的研究

摘要

环境保护和绿色贸易壁垒对包装材料提出了新的要求，使得绿色缓冲包装材料越来越受到社会的青睐。在植物纤维缓冲包装材料生产过程中，流变特性是其浆料的一个重要参数。对浆料进行流变性能的研究，能改善植物纤维缓冲材料加工成形工艺，保证产品质量，为生产设备选型提供理论依据。 本文利用Brookfield DV-Ⅲ ULTRA转子式流变仪对植物纤维缓冲材料浆料的流变性质做了详细的研究，研究固-液两相、固-液-气三相植物纤维悬浮体流变性能的影响因素，并初步分析了其影响机理。得到以下结论： 首先，论文研究了纤维固-液两相悬浮体的流变行为。研究表明在试验测量范围内，杉木浆料为满足Casson模型的非牛顿流体，是一种塑性流体，具剪切稀化现象。浆料浓度、温度、纤维长径比对浆料的流变特性方程都有一定影响：随着浆料浓度的增大，纤维悬浮体的塑性粘度增加，屈服力变大，浓度对浆料塑性粘度的影响可以用指数方程表示；随着纤维长径比的增加，纤维悬浮体的塑性粘度变大，屈服力变大；温度对纤维悬浮体塑性粘度的影响符合阿伦尼乌斯方程，纤维悬浮体温度越高，其塑性粘度变小，屈服力变小。 其次，论文也对加入表面活性剂搅拌后的纤维固-液-气三相发泡体系进行流变性能研究。研究发现纤维发泡体系属非牛顿流体，是塑性流体，体系表观粘度对剪切速率的依赖性强，符合Casson模型。纤维含量、气液比、温度对发泡体系的流变特性方程都有一定影响：随着纤维含量的增大，纤维悬浮体的塑性粘度呈指数递增，屈服力变大；泡沫气液比越高，其塑性粘度越大，屈服力越大；温度对纤维悬浮体塑性粘度的影响符合阿伦尼乌斯方程，随着体系温度的增加，纤维悬浮体的塑性粘度变小，屈服力变大。纤维含量高的体系粘流活化能较大，对温度敏感度大。 本研究探明了各种因素(纤维浓度、长径比、温度、气液比和剪切速率)对植物纤维悬浮体流变特性的影响规律，并初步分析了其影响机理。在植物纤维悬浮体加工利用、生产设备选型以及纤维悬浮体流变学的发展等方面都具有重要学术和工程意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1植物纤维缓冲材料概述

1.1.1植物纤维缓冲包装材料研究现状

1.1.2植物纤维发泡材料的制作工艺

1.1.3植物纤维发泡材料发展趋势

1.2纤维悬浮体

1.2.1纤维悬浮体特点

1.2.2纤维网络絮聚

1.2.3纤维悬浮液中纤维的受力分析

1.3流变学基础

1.3.1流变学的定义及研究方法

1.3.2流变学研究的内容

1.3.3流变性能测量

1.3.4流体分类及流变模型

1.3.5流变性能研究的应用和意义

1.4纤维悬浮体流变性能的研究现状

1.5纤维悬浮体流变学研究的应用

1.6本论文研究的意义和内容

1.6.1研究的目的和意义

1.6.2研究的内容

第二章研究方案、试验材料及仪器

2.1试验材料

2.1.1试验原料

2.1.2仪器与设备

2.2原料浆料处理

2.3试验流程及步骤

2.4流变性能测量

2.5纤维制片及显微结构测量

第三章纤维悬浮体固-液体系流变特性

3.1剪切速率对悬浮体表观粘度的影响

3.1.1试验部分

3.1.2试验结果和讨论

3.2流体模型回归

3.3浓度和温度对流变特性方程的影响

3.3.1试验部分

3.3.2试验结果

3.3.3浓度对流变性能影响的讨论

3.3.4温度对流变性能影响的讨论

3.4纤维长径比对纤维悬浮体流变方程的影响

3.4.1试验部分

3.4.2结果与讨论

3.5本章小结

第四章 纤维悬浮体三相发泡体系流变特性

4.1纤维发泡体系流体类型

4.1.1试验部分

4.1.2试验结果和讨论

4.2纤维含量和气液比对流变特性方程的影响

4.2.1试验部分

4.2.2结果与讨论

4.3温度对发泡体系流变特性方程的影响

4.3.1试验部分

4.3.2结果与讨论

4.4本章小结

第五章本研究主要结论及讨论

5.1本研究的主要结论

5.2存在问题及建议

参考文献

致 谢